JPH08306692A - Al group alloy metal wiring thin film, its manufacture and manufacturing device - Google Patents

Al group alloy metal wiring thin film, its manufacture and manufacturing device

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Publication number
JPH08306692A
JPH08306692A JP13293795A JP13293795A JPH08306692A JP H08306692 A JPH08306692 A JP H08306692A JP 13293795 A JP13293795 A JP 13293795A JP 13293795 A JP13293795 A JP 13293795A JP H08306692 A JPH08306692 A JP H08306692A
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JP
Japan
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film
thin film
ion
energy
ions
Prior art date
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Application number
JP13293795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeto Takebayashi
重人 竹林
Masahiko Kurakado
雅彦 倉門
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH08306692A publication Critical patent/JPH08306692A/en
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE: To decrease the energy of irradiation ions, to attain an ion irradiation in a high current density and to prevent the deterioration in the film quality of an Al group alloy metal wiring thin film, which is caused by ion impact, by specifying the wining thin film in the orientation of the crystal face, which is parallel to the surface of the wiring thin film, in the content of crystal grains in the wiring thin film, in the surface roughness degree of the wiring thin film and in the mean grain diameter of the crystal grains. CONSTITUTION: An Al group alloy metal wiring thin film contains 99% or higher of crystal grains in the orientation of the crystal face (111), which is parallel to the surface of the wiring thin film, and moreover, the wiring thin film has the flatness of a surface roughness of 30nm or lower and the crystal grains have a grain diameter of 0.3μm or shorter on the average. Owing to this, an Al alloy is used as the material for a target 11, the air in the interior of a device is exhausted, Ar gas is introduced in the device, microwaves are introduced in an ECR ion source and while the energy of ions and an ionic current are measured by an ion measuring device, the energy of ions and the ionic current are applied to a group 16 of energy-of-ion control electrodes of the ion source. The energy of ions to come flying on a film-forming substrate or the energy of ions in plasma is set in 5 to 300eV and an ionic current density is set in 1 to 10mA/cm<2> .

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、より信頼性の高いAl
基合金金属配線薄膜と、その製造方法およびその製造装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a more reliable Al.
The present invention relates to a base alloy metal wiring thin film, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体配線用Al基合金金属配線
薄膜の作成において、マグネトロンスパッタ法が用いら
れてきた。その様な方法で作られた配線膜は結晶粒径が
500nm以上で、結晶粒界において高電流密度による
断線が生じる。
2. Description of the Related Art Conventionally, magnetron sputtering has been used in the production of Al-based alloy metal wiring thin films for semiconductor wiring. The wiring film produced by such a method has a crystal grain size of 500 nm or more, and disconnection occurs at the crystal grain boundary due to a high current density.

【0003】また、粒界は平坦ではないために上部絶縁
膜との間に応力が生じ、応力による断線を誘発しやすく
信頼性の低下を招く。さらに成膜雰囲気中の微量な不純
物の影響で粒状の凹凸が生じたり、結晶性が低下し、安
定に作製することが難しい。高い信頼性を得るためには
結晶性が高く、かつ表面が平坦な配線用薄膜が求められ
る。さらに、その様な配線膜を安定に作製する方法およ
び装置が求められる。
Further, since the grain boundary is not flat, a stress is generated between the grain boundary and the upper insulating film, which easily causes a disconnection due to the stress, resulting in a decrease in reliability. Furthermore, it is difficult to manufacture stably because granular irregularities are generated due to the influence of a slight amount of impurities in the film forming atmosphere or the crystallinity is lowered. In order to obtain high reliability, a wiring thin film having high crystallinity and a flat surface is required. Furthermore, a method and apparatus for stably producing such a wiring film is required.

【0004】この様な配線用膜を作り込むためには、成
膜時における膜面でのAl原子の表面拡散を十分に促し
てやり、かつ雰囲気中の微量不純物を巻き込んで生成さ
れる不純物核を抑制する必要がある。その様な効果を出
すために、成膜中にイオンを膜面に照射して、Al原子
の表面拡散を促し、かつ不純物核を膜から除去する方法
がある。しかし、その際に300eV以上の高いエネル
ギーのイオンを照射すると照射損傷によって膜質が劣化
してしまい、その結晶性や平坦性がかえって劣化してし
まう。
In order to form such a wiring film, the surface diffusion of Al atoms on the film surface at the time of film formation is sufficiently promoted, and the impurity nuclei generated by trapping a trace amount of impurities in the atmosphere are generated. It needs to be suppressed. In order to obtain such an effect, there is a method of irradiating the film surface with ions during film formation, promoting surface diffusion of Al atoms, and removing impurity nuclei from the film. However, at this time, if ions with high energy of 300 eV or higher are irradiated, the film quality is deteriorated due to irradiation damage, and the crystallinity and flatness are rather deteriorated.

【0005】また、照射するイオンのエネルギーを低く
しても、充分なイオン電流密度がとれない場合、表面拡
散、不純物核の除去を効果的に行うことができず、結晶
配向性、平坦性が不十分となり、耐ストレスマイグレー
ション性、耐エレクトロマイグレーション性に優れた金
属配線膜を得ることができない。さらに、このような目
的に試用されるカウフマン型のイオン源などの通常のイ
オン源では、低いエネルギーで、高い電流密度のイオン
を供給することができない。
Further, even if the energy of the ions to be irradiated is reduced, if sufficient ion current density cannot be obtained, surface diffusion and removal of impurity nuclei cannot be effectively performed, and the crystal orientation and flatness are deteriorated. It becomes insufficient, and a metal wiring film excellent in stress migration resistance and electromigration resistance cannot be obtained. Furthermore, a normal ion source such as a Kauffman type ion source used for such a purpose cannot supply ions of high current density with low energy.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
技術においては、結晶配向性、表面平滑性に優れ、耐エ
レクトロマイグレーション性、耐ストレスマイグレーシ
ョン性に優れたAl基合金金属配線薄膜の形成は困難で
あり、かつイオン照射によって原子の拡散を促し、結晶
性、表面平滑成を高める手法においては、照射イオンの
エネルギーが高く、イオン衝撃による劣化が避けられな
いものである。
As described above, according to the conventional technique, an Al-based alloy metal wiring thin film having excellent crystal orientation, surface smoothness, electromigration resistance and stress migration resistance is formed. Is difficult, and in the method of promoting the diffusion of atoms by ion irradiation to enhance crystallinity and surface smoothness, the energy of irradiated ions is high and deterioration due to ion bombardment is inevitable.

【0007】そこで本発明においては、照射するイオン
のエネルギーを低くし、高い電流密度でイオンを照射す
ることによってイオン衝撃による膜質の劣化を抑制し、
結晶配向性、表面平滑成に優れ、耐エレクトロマイグレ
ーション性、耐ストレスマイグレーション性に優れた高
信頼性Al基合金金属配線薄膜及びその製造方法と製造
装置を提供することを目的とする。
Therefore, in the present invention, the energy of the ions to be irradiated is lowered and the ions are irradiated at a high current density to suppress the deterioration of the film quality due to the ion bombardment,
It is an object of the present invention to provide a highly reliable Al-based alloy metal wiring thin film excellent in crystal orientation and surface smoothness, excellent in electromigration resistance and stress migration resistance, and a manufacturing method and manufacturing apparatus thereof.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
を解決するために以下のように構成した。
The present invention has the following structure to solve the above problems.

【0009】請求項1記載の本発明は、Al基合金金属
配線薄膜であって、(111)結晶面が膜面に平行とな
った結晶粒が99%以上あり、さらに表面凹凸が30n
m以下の平坦性を持ち、かつ0.3μm以下の平均粒径
の結晶性を持つことを特徴とするものである。
The present invention according to claim 1 is an Al-based alloy metal wiring thin film, in which 99% or more of the crystal grains have (111) crystal planes parallel to the film plane, and the surface roughness is 30n.
It is characterized by having flatness of m or less and having crystallinity of an average grain size of 0.3 μm or less.

【0010】請求項2記載のAl基合金金属配線薄膜の
製造方法は、イオンあるいはプラズマを用いて、成膜基
板上にAl基合金金属配線薄膜を作成する方法であっ
て、成膜基板上に飛来する、イオンあるいはプラズマの
イオンエネルギーが5eVから300eVであり、イオ
ン電流密度が1mA/cm2 から10mA/cm2 であ
ることを特徴とするものである。
A method of manufacturing an Al-based alloy metal wiring thin film according to claim 2 is a method of forming an Al-based alloy metal wiring thin film on a film-forming substrate by using ions or plasma. The ion energy of incoming ions or plasma is 5 eV to 300 eV, and the ion current density is 1 mA / cm 2 to 10 mA / cm 2 .

【0011】請求項3記載のAl基合金金属配線薄膜の
製造方法は、Al基合金金属配線薄膜の作成方法におい
て、ECRスパッタリング法を用い、成膜基板上に飛来
するイオンのエネルギーが5eVから300eVとな
り、イオンの密度が1mA/cm2 から10mA/cm
2 の範囲の条件となるように、電界もしくは磁場によっ
て前記イオンのエネルギー及び密度を制御することを特
徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an Al-based alloy metal wiring thin film, wherein the ECR sputtering method is used in the method of forming the Al-based alloy metal wiring thin film, and the energy of ions flying on the film formation substrate is 5 eV to 300 eV. And the ion density is 1 mA / cm 2 to 10 mA / cm
It is characterized in that the energy and density of the ions are controlled by an electric field or a magnetic field so that the condition of the range of 2 is satisfied.

【0012】請求項4記載のAl基合金金属配線薄膜の
製造方法は、Al基合金金属配線薄膜の作成方法におい
て、平板ターゲットを用いたスパッタリング法を用い、
成膜と同時に前記成膜基板上の膜面にECRイオン源か
ら供給されるイオン流を照射し、成膜基板上に飛来する
イオンのエネルギーが5eVから300eVとなり、イ
オン電流密度が1mA/cm2 から10mA/cm2
範囲として照射することを特徴とするものである。
The method for producing an Al-based alloy metal wiring thin film according to claim 4 is the method for producing an Al-based alloy metal wiring thin film, wherein a sputtering method using a flat plate target is used,
Simultaneously with the film formation, the film surface on the film formation substrate is irradiated with an ion stream supplied from an ECR ion source, the energy of ions flying on the film formation substrate is changed from 5 eV to 300 eV, and the ion current density is 1 mA / cm 2 To 10 mA / cm 2 for irradiation.

【0013】請求項5記載のAl基合金金属配線薄膜製
造装置は、平行平板の円盤型マグネトロンスパッタリン
グ用のターゲットと、成膜基板にイオン流を照射するた
めのECRイオン源と、ECRイオン源に設けられたイ
オンのエネルギーおよび電流密度を調整するための電極
群と、成膜基板直下に具備されるイオンのエネルギーお
よび電流密度を計測するための電極群および電流センサ
と、成膜基板を移動する基板支持機構と、ターゲットと
成膜基板との間のシャッタとを有することを特徴とする
ものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for producing an Al-based alloy metal wiring thin film, comprising: a target for parallel plate type disk magnetron sputtering; an ECR ion source for irradiating a film-forming substrate with an ion stream; and an ECR ion source. The electrode group for adjusting the energy and the current density of the provided ions, the electrode group and the current sensor for measuring the energy and the current density of the ions provided immediately below the film formation substrate, and the film formation substrate are moved. It has a substrate support mechanism and a shutter between the target and the film formation substrate.

【0014】[0014]

【作用】請求項1記載の本発明により、Al基合金金属
配線薄膜の耐エレクトロマイグレーション性および耐ス
トレスマイグレーション性を共に高めることができる。
According to the first aspect of the present invention, both the electromigration resistance and the stress migration resistance of the Al-based alloy metal wiring thin film can be improved.

【0015】請求項2記載の本発明により、結晶性、結
晶配向性、平坦性が良好で結晶粒の小さい耐ストレスマ
イグレーション性、耐エレクトロマイグレーション性共
に優れたAl基合金金属配線薄膜を得ることができる。
According to the second aspect of the present invention, it is possible to obtain an Al-based alloy metal wiring thin film having good crystallinity, crystal orientation, flatness, small crystal grains, and excellent stress migration resistance and electromigration resistance. it can.

【0016】請求項3記載の本発明により、ECRスパ
ッタリング法を用いて成膜を行った場合に、結晶性、結
晶配向性、平坦性が良好で結晶粒の小さい耐ストレスマ
イグレーション性、耐エレクトロマイグレーション性共
に優れたAl基合金金属配線薄膜を得ることができる。
According to the present invention of claim 3, when the film is formed by the ECR sputtering method, the crystallinity, the crystal orientation and the flatness are excellent and the stress migration resistance and the electromigration resistance with the small crystal grains are small. An Al-based alloy metal wiring thin film having excellent properties can be obtained.

【0017】請求項4記載の本発明により、平板ターゲ
ットを用いてスパッタリングを行った場合に、結晶性、
結晶配向性、平坦性が良好で結晶粒の小さい耐ストレス
マイグレーション性、耐エレクトロマイグレーション性
共に優れたAl基合金金属配線薄膜を得ることができ
る。
According to the present invention of claim 4, when sputtering is performed using a flat plate target, the crystallinity,
It is possible to obtain an Al-based alloy metal wiring thin film having excellent crystal orientation, flatness, small crystal grains, and excellent stress migration resistance and electromigration resistance.

【0018】請求5記載の本発明により、平板ターゲッ
トを用いてスパッタリングを行った場合に、結晶性、結
晶配向性、平坦性が良好で結晶粒の小さい耐ストレスマ
イグレーション性、耐エレクトロマイグレーション性共
に優れたAl基合金金属配線薄膜を簡易、かつ効率的に
得ることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, when sputtering is performed using a flat plate target, the crystallinity, crystal orientation, and flatness are good, and the stress migration resistance and electromigration resistance with small crystal grains are excellent. Further, the Al-based alloy metal wiring thin film can be obtained easily and efficiently.

【0019】Al基合金金属配線薄膜においては、高い
結晶性を持ち、かつ(111)結晶面が膜面に平行に配
向したものが耐エレクトロマイグレーション性に優れ
る。アルミニウム基金属配線膜の99%以上が(11
1)結晶配向していることが望ましい。これより少ない
と、結晶配向性の異なる結晶粒の結晶粒界において、配
線膜を流れる電流により欠陥が集積し、断線に至る。即
ち、耐エレクトロマイグレーション性に劣る。
The Al-based alloy metal wiring thin film having high crystallinity and having the (111) crystal plane oriented parallel to the film surface is excellent in electromigration resistance. 99% or more of the aluminum-based metal wiring film (11
1) Crystal orientation is desirable. If it is less than this, defects are accumulated at the crystal grain boundaries of crystal grains having different crystal orientations due to the current flowing through the wiring film, leading to disconnection. That is, the electromigration resistance is poor.

【0020】このような結晶配向性の測定は、X線回折
を用いて行うことができる。即ち、(111)結晶面か
らの回折線強度が他の結晶面からの回折線強度の和より
100倍以上あることによって確認される。また、デバ
イスの集積度が高くなり、配線の幅が1μm以下となっ
た場合、配線の幅方向に一つ、あるいは二つの結晶粒が
並んだ構造となり、配線を幅方向に単一の結晶粒界が横
切った構造となるが、この横断粒界において欠陥が集積
すると断線する。したがって、粒径を小さくすることに
よって、このような困難を避けることができた。
The crystal orientation can be measured by X-ray diffraction. That is, it is confirmed that the diffraction line intensity from the (111) crystal plane is 100 times or more than the sum of the diffraction line intensities from other crystal planes. Further, when the degree of integration of the device is increased and the width of the wiring is 1 μm or less, one or two crystal grains are arranged in the width direction of the wiring, and the wiring has a single crystal grain in the width direction. The structure is such that the boundaries are crossed, but disconnection occurs when defects are accumulated at this transverse grain boundary. Therefore, such difficulty could be avoided by reducing the particle size.

【0021】さらに小さい粒径の場合、配線膜の上に成
膜されるパッシベーション膜との間に働く応力による断
線も起こりにくくなる。即ち、耐ストレスマイグレーシ
ョン性に優れる。このとき結晶粒径は小さいほうが良い
が、0.3μm以下であることが好ましい。さらに配線
膜表面の凹凸も重要である。
When the particle size is smaller, disconnection due to stress acting between the passivation film formed on the wiring film is less likely to occur. That is, the stress migration resistance is excellent. At this time, it is preferable that the crystal grain size is small, but it is preferably 0.3 μm or less. Further, the unevenness of the wiring film surface is also important.

【0022】通常使用されているAl基合金金属配線薄
膜においては、結晶粒界が窪んだくさび状の粒界が高い
頻度でできる。また、結晶表面にも窪んだ欠陥が生じ
る。このような凹凸は、耐エレクトロマイグレーション
性、および耐ストレスマイグレーション性の低下をもた
らす。このような凹凸は小さいほうが良く、凹凸の振幅
の平均値で30nm以下であることが好ましい。
In a commonly used Al-based alloy metal wiring thin film, wedge-shaped grain boundaries with depressed crystal grain boundaries are frequently formed. Further, a dented defect also occurs on the crystal surface. Such unevenness reduces electromigration resistance and stress migration resistance. Such irregularities are preferably small, and the average amplitude of the irregularities is preferably 30 nm or less.

【0023】30nm以上の凹凸で、エレクトロマイグ
レーションおよびストレスマイグレーションによる断線
がおきやすくなってくる。通常、このように結晶粒が小
さい場合、結晶配向していても結晶性が低下する場合が
多いが、本発明の製造方法によって、結晶性が高い状態
で結晶粒が小さく、平坦な配線膜を作製することが可能
である。
With the unevenness of 30 nm or more, disconnection is likely to occur due to electromigration and stress migration. Usually, when the crystal grains are small as described above, the crystallinity is often lowered even if they are crystallographically oriented. However, according to the manufacturing method of the present invention, a crystal grain is small in the high crystallinity and a flat wiring film It is possible to make.

【0024】さらに、本発明の製造方法によって組成に
かかわらず上記の条件を満たすAl基合金金属配線薄膜
が製造可能であるが、純Alあるいは、Al−Cuある
いはAl−Si、あるいはAl−Si−Cuなどが好ま
しい。組成比は、Al−CuおよびAl−Siの場合、
CuおよびSiは各々3wt%以下であることが好まし
く、Al−Si−Cuの場合は、Alが97wt%以
上、SiおよびCuは、各々3wt%以下であることが
好ましい。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, an Al-based alloy metal wiring thin film satisfying the above conditions can be manufactured regardless of the composition. Pure Al, Al-Cu, Al-Si, or Al-Si- Cu or the like is preferable. In the case of Al-Cu and Al-Si, the composition ratio is
It is preferable that Cu and Si are each 3 wt% or less. In the case of Al-Si-Cu, Al is preferably 97 wt% or more, and Si and Cu are each 3 wt% or less.

【0025】本発明によれば、成膜中に1mA/cm2
〜10mA/cm2 の電流密度で、かつ5eVから30
0eVの比較的低エネルギーのイオンを照射しながら成
膜することにより、膜原子の表面拡散の促進、不純物核
の除去が行われ、結晶性、結晶配向性、平坦性が良好
で、結晶粒径も小さく、耐ストレスマイグレーション
性、耐エレクトロマイグレーション性に優れたAl基合
金金属配線薄膜を得ることができる。
According to the present invention, 1 mA / cm 2 is applied during film formation.
Current density of 10 mA / cm 2 and 5 eV to 30
By forming the film while irradiating relatively low-energy ions of 0 eV, surface diffusion of film atoms is promoted, impurity nuclei are removed, and the crystallinity, crystal orientation, and flatness are good, and the crystal grain size is large. It is also possible to obtain an Al-based alloy metal wiring thin film which is small and has excellent stress migration resistance and electromigration resistance.

【0026】照射されるイオンの電流密度は、1mA/
cm2 より小さいとイオンの数が少なく、その効果が顕
著に現れない。さらに10mA/cm2 より大きいと膜
原子と不純物の反応頻度が高くなり、表面温度が上昇し
過ぎて欠陥や不純物核の成長などにより大きな表面凹凸
が形成されてしまう。
The current density of the irradiated ions is 1 mA /
If it is smaller than cm 2 , the number of ions is small and the effect is not remarkable. Further, if it is higher than 10 mA / cm 2, the reaction frequency between film atoms and impurities becomes high, the surface temperature rises too much, and large surface irregularities are formed due to growth of defects and impurity nuclei.

【0027】また、照射されるイオンのエネルギーは、
5eVより小さいと原子の表面拡散、不純物核の除去が
効果的に行われず、300eVより大きいと膜に対する
イオンの衝撃により、欠陥が生じ、結晶性、結晶配向性
ともに低下してしまう。
The energy of the irradiated ions is
If it is less than 5 eV, surface diffusion of atoms and removal of impurity nuclei are not effectively performed, and if it is more than 300 eV, defects occur due to impact of ions on the film, and both crystallinity and crystal orientation are deteriorated.

【0028】また、ECR放電を利用したECRスパッ
タ法によれば、ECRプラズマのイオンの一部はターゲ
ットに引き込まれてターゲットをスパッタするために使
われるが、その他は基板面へ向かって流れ、膜面をイオ
ン流が照射する。このとき膜面を照射するイオン粒のエ
ネルギーは、通常数十eVであり、1mA/cm2 から
10mA/cm2 のイオン電流密度を持つ。
According to the ECR sputtering method using ECR discharge, some of the ions of the ECR plasma are drawn into the target and used to sputter the target, while the others flow toward the surface of the substrate to form a film. The surface is irradiated with an ion stream. At this time, the energy of the ion particles for irradiating the film surface is usually several tens of eV, and has an ion current density of 1 mA / cm 2 to 10 mA / cm 2 .

【0029】この膜面照射イオン流のエネルギーと電流
密度は、電場や磁場を与えることによって変化させるこ
とができる。したがって、ECRスパッタ法によればイ
オン照射用のイオン源を準備する必要が無く、一つのイ
オン源でスパッタとイオン照射の両方を同時に行うこと
ができる。
The energy and the current density of the ion irradiation on the film surface can be changed by applying an electric field or a magnetic field. Therefore, according to the ECR sputtering method, it is not necessary to prepare an ion source for ion irradiation, and it is possible to simultaneously perform both sputtering and ion irradiation with one ion source.

【0030】しかし、直径10インチ以上の大面積の基
板に一様に成膜する場合などは、平板ターゲットを用い
る通常のスパッタ法で成膜する場合がある。このような
場合、イオン照射用のイオン源としてのECRイオン源
をつければ大面積に均一に成膜することが可能となる。
However, when a film is uniformly formed on a large-area substrate having a diameter of 10 inches or more, the film may be formed by a normal sputtering method using a flat plate target. In such a case, if an ECR ion source as an ion source for ion irradiation is attached, it is possible to uniformly form a film on a large area.

【0031】[0031]

【実施例】次に、本発明に基づいて行った実施例につい
て述べる。
EXAMPLES Next, examples conducted according to the present invention will be described.

【0032】図1は、実施例1ないし6に用いたECR
スパッタリング装置20を示す図である。以下に、図1
を用いてECRスパッタリング装置20の構成と、この
ECRスパッタリング装置20を用いて成膜を行う手順
について述べる。
FIG. 1 shows the ECR used in Examples 1 to 6.
It is a figure which shows the sputtering apparatus 20. Below,
The configuration of the ECR sputtering apparatus 20 using the above and the procedure for forming a film using the ECR sputtering apparatus 20 will be described.

【0033】ECR装置20は図示するように、ECR
プラズマ発生用コイル1、ターゲット2、シャッタ3、
阻止電極4、電流センサ5、イオン電流密度制御用コイ
ル6、基板ホルダ7、イオンエネルギー制御用電極群
8、およびマイクロ波導入用真空導波管9により構成さ
れている。
The ECR device 20 is shown in FIG.
Plasma generating coil 1, target 2, shutter 3,
It is composed of a blocking electrode 4, a current sensor 5, an ion current density control coil 6, a substrate holder 7, an ion energy control electrode group 8, and a microwave introduction vacuum waveguide 9.

【0034】プラズマを生成する真空チャンバー内を6
×10-8Torrまで排気し、Arガスを4×10-4
orrまで導入して、マイクロ波導入用真空導波管9よ
りマイクロ波を導入し、ECR放電を行い、組成比がA
l1wt%、Si0.5wt%、のAl−Si−Cu合
金よりなるターゲット2に、−50Vの電圧を印加して
スパッタリングを行った。
6 inside the vacuum chamber for generating plasma
Exhaust up to × 10 -8 Torr and Ar gas at 4 × 10 -4 T
orr, introduced microwave from the vacuum waveguide 9 for microwave introduction, and performed ECR discharge.
Sputtering was performed by applying a voltage of −50 V to a target 2 made of an Al—Si—Cu alloy of 11 wt% and Si 0.5 wt%.

【0035】成膜を行う基板を所定の位置に搬送する前
に、シャッタ3を開け、基板の位置へ飛来するイオンの
エネルギーと電流密度を、基板位置直下に配置された阻
止電極4と電流センサー5からなるイオン分析系によっ
て計測しながら、イオンエネルギー制御用電極群8およ
びイオン電流密度制御用コイル6によって、イオンのエ
ネルギーと電流密度を各々所定の値にする。その後にシ
ャッタ3を閉じ、基板を所定の位置まで搬送し成膜を開
始した。
Before the substrate on which the film is to be formed is conveyed to a predetermined position, the shutter 3 is opened, and the energy and current density of the ions flying to the position of the substrate are determined by the blocking electrode 4 and the current sensor arranged immediately below the substrate position. The ion energy control electrode group 8 and the ion current density control coil 6 set the ion energy and the current density to predetermined values, respectively, while measuring by the ion analysis system composed of 5. After that, the shutter 3 was closed, the substrate was conveyed to a predetermined position, and film formation was started.

【0036】次に、上記したECRスパッタリング装置
20を用いて成膜したAl基合金金属配線薄膜の成膜条
件と、その評価について述べる。
Next, the film forming conditions of the Al-based alloy metal wiring thin film formed by using the above ECR sputtering device 20 and the evaluation thereof will be described.

【0037】本実施例では、成膜基板に600nmの酸
化シリコン膜の付いたSi(100)基板を用いて、基
板加熱を行わずに膜厚800nmの膜を、毎秒3nmの
膜成長速度で成膜した。この成膜条件で基板位置に照射
するイオンのエネルギーとイオン電流密度を変化させ
て、イオンエネルギーおよびイオン電流密度と、成膜さ
れた膜質との関係を調べた。
In the present embodiment, an Si (100) substrate having a 600 nm silicon oxide film attached thereto was used as a film formation substrate, and a film having a thickness of 800 nm was formed at a film growth rate of 3 nm per second without heating the substrate. Filmed The energy of the ions irradiated to the substrate position and the ion current density were changed under these film forming conditions, and the relationship between the ion energy and the ion current density and the film quality of the film formed was investigated.

【0038】膜質の評価は、成膜終了後に400℃、2
時間のアニール処理を施し、X線および走査二次電子顕
微鏡(SEM)、あるいは透過電子顕微鏡(TEM)で
観察を行った。また、原子間力顕微鏡(AFM)を用い
て表面凹凸を観察した。
The film quality was evaluated at 400 ° C. for 2 days after the completion of film formation.
After annealing for a period of time, observation was performed with an X-ray and a scanning secondary electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). Further, the surface irregularities were observed using an atomic force microscope (AFM).

【0039】エレクトロマイグレーションの評価は、成
膜後にパターニングを行い200℃の大気中の環境下で
電流密度1×106 mA/cm2 の電流を流し、500
時間経過後の断線率を計測して行った。また、膜の組成
はターゲット2の組成と一致することを確認した。
For the evaluation of electromigration, patterning was performed after film formation, and a current density of 1 × 10 6 mA / cm 2 was applied under an environment of 200 ° C. in the atmosphere, and 500 was applied.
The disconnection rate after the passage of time was measured. Moreover, it was confirmed that the composition of the film coincided with the composition of the target 2.

【0040】以上の結果を表1にまとめて示す。The above results are summarized in Table 1.

【0041】表1中、Eiは照射されたイオンエネルギ
ー、Jiは照射イオン電流密度を各々示す。また、(1
11)配向性は、(111)結晶面のX線回折強度の、
他の結晶面による回折強度の和に対する比であり、この
量が100を越えれば膜において99%以上が(11
1)結晶配向していると考えることができる。
In Table 1, Ei represents the ion energy of irradiation, and Ji represents the irradiation ion current density. In addition, (1
11) The orientation is the X-ray diffraction intensity of the (111) crystal plane,
It is the ratio to the sum of the diffraction intensities by other crystal planes. If this amount exceeds 100, 99% or more (11
1) It can be considered that the crystals are oriented.

【0042】[0042]

【表1】 表1中の実施例1〜6に示したように、本実施例により
成膜された膜は、500時間経過後の断線率は4%以下
にとどまり、高い信頼性を示している。また、SEM観
察およびAFM観察によれば、各実施例とも非常に平坦
な膜が得られている。10万倍の倍率でSEM観察して
も結晶粒界を確認することが困難であり、粒径はTEM
観察で決定した。
[Table 1] As shown in Examples 1 to 6 in Table 1, the film formed according to this example has a high disconnection rate of 4% or less after 500 hours, indicating high reliability. Further, according to SEM observation and AFM observation, a very flat film was obtained in each of the examples. It is difficult to confirm the crystal grain boundaries even by SEM observation at a magnification of 100,000 times, and the grain size is TEM.
Determined by observation.

【0043】通常のマグネトロンスパッタリング法によ
って作成した配線薄膜の場合、500nmから数ミクロ
ンの結晶粒があり、上記したような結晶粒界には凹凸が
生じ、平坦性が失われている。このような大きな結晶粒
は、各実施例では観測されない。さらに、各実施例にお
いてX線回折線の強度を見ると(111)回折強度が
(100)回折強度の100倍以上であり、これは膜を
構成する結晶粒のほとんどが(111)結晶面が膜面平
行になった結晶配向を持っていることを示す。また、そ
の回折線強度も強く、高い結晶性を持つことも分かっ
た。
In the case of the wiring thin film formed by the usual magnetron sputtering method, there are crystal grains of 500 nm to several microns, and the crystal grain boundaries as described above have irregularities, and the flatness is lost. Such large crystal grains are not observed in each example. Furthermore, looking at the intensity of the X-ray diffraction line in each example, the (111) diffraction intensity is 100 times or more the (100) diffraction intensity, which means that most of the crystal grains constituting the film have (111) crystal planes. It shows that the film has a crystal orientation parallel to the film surface. It was also found that the intensity of the diffracted ray was strong and the crystallinity was high.

【0044】比較例1においては、結晶配向は(11
1)配向しているものの、そのX線ピーク強度は弱く、
結晶性が低下しており、結晶粒径は各実施例に比較して
それ程変化していないが、表面が荒れて平坦性が失われ
ている。これはイオンエネルギーが高くなり、それに伴
う照射損傷のためである。
In Comparative Example 1, the crystal orientation is (11
1) Although oriented, its X-ray peak intensity is weak,
The crystallinity is lowered and the crystal grain size is not so different as compared with each example, but the surface is rough and the flatness is lost. This is because the ion energy becomes high and the radiation damage accompanied therewith.

【0045】比較例2は、比較例1よりもさらに高いエ
ネルギーで照射しているため、その影響が顕著であり、
結晶配向性も失われている。この結果は、Al−Cu合
金膜(Cu:2wt%)、Al−Si合金膜(Si:
0.5wt%)等、他のAl基合金薄膜でも同様な結果
が得られた。
Since Comparative Example 2 irradiates with energy higher than that of Comparative Example 1, the influence is remarkable,
The crystal orientation is also lost. This result shows that the Al-Cu alloy film (Cu: 2 wt%) and the Al-Si alloy film (Si:
Similar results were obtained with other Al-based alloy thin films such as 0.5 wt%).

【0046】図3の顕微鏡写真に、実施例2の薄膜のS
EM写真を示す。また、比較のため、イオン照射を行わ
ずに通常のマグネトロンスパッタリング法で作成した通
常のAl基合金薄膜のSEM写真を図4の顕微鏡写真に
示す。
In the micrograph of FIG. 3, S of the thin film of Example 2 is
An EM photograph is shown. Further, for comparison, an SEM photograph of a usual Al-based alloy thin film prepared by a usual magnetron sputtering method without performing ion irradiation is shown in a micrograph of FIG.

【0047】実施例2の薄膜を示す図3では、図4に見
られる粒界や欠陥に起因する表面凹凸はまったく見られ
ず、結晶粒も図からは判断できないほど小さくなってい
ることが分かる。また、図3に見られるような構造の場
合、結晶粒が非常に大きくなっている場合もあるが、前
述のようにTEM、AFM等で細かい結晶粒であること
を確認している。
In FIG. 3 showing the thin film of Example 2, no surface irregularities due to the grain boundaries and defects shown in FIG. 4 are seen, and the crystal grains are too small to be judged from the figure. . Further, in the case of the structure shown in FIG. 3, the crystal grains may be very large, but as described above, it has been confirmed by TEM, AFM, etc. that the crystal grains are fine.

【0048】次に、本発明を適用した他の実施例につい
て述べる。
Next, another embodiment to which the present invention is applied will be described.

【0049】図2は、実施例7ないし12に用いた平板
ターゲットによるスパッタリング装置30を示す図であ
る。このスパッタリング装置30は、通常の円盤上のタ
ーゲット11を用いてマグネトロンスパッタリング法に
よって成膜を行う装置であり、ターゲット11の脇には
イオン照射を行うECRイオン源(図示せず)が設置さ
れている。
FIG. 2 is a view showing a sputtering apparatus 30 using the flat plate target used in Examples 7 to 12. The sputtering device 30 is a device for forming a film by a magnetron sputtering method using a normal disk target 11, and an ECR ion source (not shown) for irradiating ions is installed beside the target 11. There is.

【0050】基板の直下には、図1に示した装置の場合
と同様にイオンのエネルギーとイオン電流を解析するた
めの阻止電極13と電流センサー14からなる、イオン
計測装置が設けられている。
Immediately below the substrate is an ion measuring device including a blocking electrode 13 and a current sensor 14 for analyzing ion energy and ion current, as in the case of the device shown in FIG.

【0051】ECRイオン源は、ECRプラズマ発生用
コイル10、マイクロ波導入菅用真空導波管17、およ
びマイクロ波を供給するための真空導波管に接続してい
る空洞、さらにイオンエネルギーおよび電流を調整する
ためのイオンエネルギー制御用電極群16で構成されて
いる。マイクロ波を供給するためのマイクロ波発生装置
や真空導波菅は図において省略してある。
The ECR ion source includes an ECR plasma generation coil 10, a microwave guide tube vacuum waveguide 17, and a cavity connected to the vacuum waveguide for supplying microwaves, and further ion energy and current. The ion energy control electrode group 16 for adjusting A microwave generator and a vacuum waveguide for supplying microwaves are omitted in the figure.

【0052】本発明の薄膜製造装置は、このようなEC
Rイオン源および平板ターゲット11、シャッタ12、
基板ホルダ15およびイオンモニタを具備している。イ
オンモニタは、阻止電極13、電流センサ14からな
り、基板位置の直下に配置される。成膜する前に基板ホ
ルダ15を移動し、シャッタ12を開けた状態でスパッ
タおよびイオン照射を行うことで、イオンモニタでイオ
ンエネルギー、電流密度を計測し、その計測値が所望の
値となるように前記イオンエネルギー制御用電極群16
に印加する電圧や、投入マイクロ波電圧を調整する。
The thin film manufacturing apparatus of the present invention is such an EC
R ion source and flat plate target 11, shutter 12,
The substrate holder 15 and the ion monitor are provided. The ion monitor includes a blocking electrode 13 and a current sensor 14, and is arranged immediately below the substrate position. Before film formation, the substrate holder 15 is moved, and the sputtering and ion irradiation are performed with the shutter 12 opened to measure ion energy and current density with an ion monitor so that the measured values become desired values. The ion energy controlling electrode group 16
The voltage to be applied to and the applied microwave voltage are adjusted.

【0053】その後、シャッタ12を閉じ基板ホルダ1
5を所定の位置に戻し、その後シャッタ12を開けるこ
とにより成膜を開始する。ここでイオンモニタの阻止電
極13は精度を良くするために3枚以上の電極で構成さ
れることが望ましい。また、電流センサ14は金属で作
られた単純な構造の板あるいはカップでも良いし、二次
電子倍増作用のある金属性材料でできたものでも良い。
Thereafter, the shutter 12 is closed and the substrate holder 1
5 is returned to a predetermined position, and then the shutter 12 is opened to start film formation. Here, the blocking electrode 13 of the ion monitor is preferably composed of three or more electrodes in order to improve accuracy. Further, the current sensor 14 may be a plate or cup having a simple structure made of metal, or may be made of a metallic material having a secondary electron multiplying effect.

【0054】また、基板ホルダ15は基板加熱用のヒー
ターを内蔵してあるものが好ましい。さらに設定圧力や
使用電源などの制約によってイオン電流制御用電極16
へ印加する電圧や投入マイクロ波電力の調整のみで、イ
オンエネルギーおよび電流密度が所望の値に設定できな
い場合は、さらに基板ホルダ15に直流、あるいは高周
波の電圧を印加し、その電圧あるいは電圧振幅を調整す
ることで所望の値に設定することが可能となる。したが
って基板ホルダ15にはこのような電圧が印加できるよ
うになっていることが望ましい。
The substrate holder 15 preferably has a built-in heater for heating the substrate. Further, due to restrictions such as set pressure and power source used, the ion current control electrode 16
If the ion energy and the current density cannot be set to desired values only by adjusting the voltage to be applied to and the input microwave power, a direct current or high frequency voltage is further applied to the substrate holder 15 to change the voltage or voltage amplitude. By adjusting, it becomes possible to set to a desired value. Therefore, it is desirable that such a voltage can be applied to the substrate holder 15.

【0055】また、ターゲット11は、基板直上にある
ことが基板上の膜の均一性の点から望ましい。したがっ
てイオン照射のためのECRイオン源には、基板に対し
て斜めにイオンが照射するような位置に配置しなければ
ならない。このイオン入射方向は、基板法線方向からの
乖離が大きいと照射イオン電流密度の低下をもたらす。
したがってECRイオン源は、イオン入射が基板に対し
て、その法線方向に近い方向から入射するように配置す
ることが望ましい。また、図2において、種々の電源、
駆動系、信号出力系は省略してある。
Further, it is desirable that the target 11 is directly above the substrate in terms of the uniformity of the film on the substrate. Therefore, the ECR ion source for ion irradiation must be arranged at a position where ions are obliquely irradiated to the substrate. If the deviation of the ion incident direction from the substrate normal direction is large, the irradiation ion current density is lowered.
Therefore, it is desirable that the ECR ion source is arranged so that the ions are incident on the substrate from a direction close to its normal direction. Further, in FIG. 2, various power sources,
The drive system and signal output system are omitted.

【0056】成膜速度にとくに制限は無いが、あまり低
いと不純物の巻き込みによる核を除去する効果が低下
し、また生産性も低下する。また、成膜速度があまりに
高いと膜生成時の構造緩和が生じにくくなり、結晶成が
低下する。さらに気相から固相に凝縮する際に放出され
る熱による温度上昇が無視できなくなり、やはり結晶成
が低下する。
The film forming rate is not particularly limited, but if the film forming rate is too low, the effect of removing the nuclei due to the inclusion of impurities decreases, and the productivity also decreases. Further, if the film formation rate is too high, the structural relaxation during the film formation becomes difficult to occur, and the crystallization decreases. Furthermore, the temperature rise due to the heat released when condensing from the gas phase to the solid phase cannot be ignored, and the crystallization also decreases.

【0057】したがって成膜速度は0.1nm/sec
以下、20nm/sec以上が好ましい。また、基板温
度は適当な温度とすることより原子の表面拡散を促進す
る効果があるが、イオン照射効果による温度上昇がある
ため、とくに加熱しなくとも良い。ただし、300℃よ
り高い温度では不純物生成頻度が高くなり、結晶成が低
下する場合があるので、300℃以下の温度で加熱する
ことが好ましい。
Therefore, the film forming rate is 0.1 nm / sec.
Hereafter, 20 nm / sec or more is preferable. Moreover, although the substrate temperature has an effect of promoting surface diffusion of atoms by setting it to an appropriate temperature, there is a temperature rise due to the ion irradiation effect, so that heating is not particularly required. However, if the temperature is higher than 300 ° C., the impurity generation frequency becomes high and the crystallization may decrease, so it is preferable to heat at a temperature of 300 ° C. or lower.

【0058】さらに成膜後300℃以上、450℃以下
の焼きなましによってさらに結晶性を高めることも好ま
しい。
It is also preferable to further increase the crystallinity by annealing at 300 ° C. or higher and 450 ° C. or lower after the film formation.

【0059】次に上記の装置30によって行った成膜の
条件について記す。
Next, the conditions of film formation performed by the above apparatus 30 will be described.

【0060】ターゲット11にはCuを2wt%含んだ
Al合金のものを用いた。装置内部を6×10-8Tor
rまで排気し、2×10-3TorrのArを装置に導入
し、マイクロ波導入用真空導波菅17から、ECRイオ
ン源にマイクロ波を導入し、ECR放電を起こし、イオ
ン流を発生させた。その後基板ホルダー15が所定の位
置から離れた状態でシャッタ12を開け、イオン計測装
置によってイオンエネルギーとイオン電流を計測しなが
ら、イオン源のイオンエネルギー制御電極群16へ印加
すると電圧とイオン源に導入するマイクロ波のパワーを
制御してイオン流の条件を設定した。
As the target 11, an Al alloy containing 2 wt% of Cu was used. 6 × 10 -8 Tor inside the device
After evacuating to r, 2 × 10 −3 Torr of Ar was introduced into the apparatus, and microwave was introduced into the ECR ion source from the microwave introduction vacuum waveguide 17 to cause ECR discharge and generate an ion current. It was After that, when the substrate holder 15 is away from the predetermined position, the shutter 12 is opened, the ion energy and the ion current are measured by the ion measuring device, and when applied to the ion energy control electrode group 16 of the ion source, the voltage and the ion source are introduced into the ion source. The condition of the ion flow was set by controlling the power of the microwave.

【0061】その後シャッタ12を閉じ、基板ホルダ1
5を所定の位置に配置し、さらにターゲット11にRF
パワーを投入し、スパッタリング放電を起こした。その
後シャッタ12を再び開けて成膜を開始した。成膜速度
は毎秒15nmであった。基板温度は300℃とした。
膜厚が800nmとなったらシャッタ12を閉じ、成膜
を終了した。
Thereafter, the shutter 12 is closed and the substrate holder 1
5 is placed in a predetermined position, and RF is applied to the target 11.
Power was turned on to cause sputtering discharge. After that, the shutter 12 was opened again to start film formation. The film forming rate was 15 nm per second. The substrate temperature was 300 ° C.
When the film thickness reached 800 nm, the shutter 12 was closed and the film formation was completed.

【0062】上記実施例2で成膜したAl基合金薄膜に
対しても、前記実施例1ないし6で述べた評価方法と同
様の評価を行った。この結果を表2にまとめて示す。
The Al-based alloy thin film formed in Example 2 was also evaluated in the same manner as in the evaluation methods described in Examples 1 to 6. The results are summarized in Table 2.

【0063】[0063]

【表2】 本実施例7ないし12でも、前記した実施例1ないし6
の場合と同様に、良好な結晶粒径、結晶配向性、表面凹
凸を持つことが示される。また、金属配線膜の信頼性と
密接な関連を持つ断線率も4%以下であり、良好な特性
を持つことが分かる。
[Table 2] Also in the seventh to twelfth embodiments, the first to sixth embodiments described above are used.
It is shown that, as in the case (1), it has a good crystal grain size, crystal orientation, and surface irregularities. In addition, the disconnection rate, which is closely related to the reliability of the metal wiring film, is 4% or less, which shows that it has good characteristics.

【0064】さらにECRイオン源からのイオン照射を
行わずに成膜を行った比較例3、4では、前記比較例
1、2と同様に、高エネルギーのイオンによる照射損傷
のために配向性が失われ、結晶性の低下、表面の荒れが
見られた。
Further, in Comparative Examples 3 and 4 in which the film formation was carried out without irradiating the ions from the ECR ion source, the orientation was deteriorated due to irradiation damage by high-energy ions, as in Comparative Examples 1 and 2. Loss, deterioration of crystallinity, and surface roughness were observed.

【0065】[0065]

【発明の効果】請求項1記載の本発明により、耐エレク
トロマイグレーション性および耐ストレスマイグレーシ
ョン性が共に高い高信頼性Al基合金金属配線薄膜が得
られ、その結果半導体素子の高密度微細配線パターンに
適用できて、素子の信頼性の向上を図ることができる。
According to the present invention, a highly reliable Al-based alloy metal wiring thin film having both high electromigration resistance and stress migration resistance can be obtained. As a result, a high density fine wiring pattern of a semiconductor device can be obtained. It can be applied and the reliability of the device can be improved.

【0066】請求項2記載の本発明により、耐エレクト
ロマイグレーション性および耐ストレスマイグレーショ
ン性が共に高い、高信頼性Al基合金金属配線薄膜を製
造することができ、その結果半導体素子の高密度微細配
線パターンに適用できて、素子の信頼性の向上を図るこ
とができる。
According to the second aspect of the present invention, it is possible to manufacture a highly reliable Al-based alloy metal wiring thin film having both high electromigration resistance and stress migration resistance, and as a result, high density fine wiring of a semiconductor device. It can be applied to a pattern and the reliability of the device can be improved.

【0067】請求項3記載の本発明により、ECRスパ
ッタリング法を用いて、耐エレクトロマイグレーション
性および耐ストレスマイグレーション性が共に高い、高
信頼性Al基合金金属配線薄膜が得られ、その結果半導
体素子の高密度微細配線パターンに適用できて、素子の
信頼性の向上を図ることができる。
According to the present invention as set forth in claim 3, a highly reliable Al-based alloy metal wiring thin film having both high electromigration resistance and stress migration resistance is obtained by using the ECR sputtering method. It can be applied to a high-density fine wiring pattern, and the reliability of the device can be improved.

【0068】請求項4記載の本発明により、平板ターゲ
ットを用いて、耐エレクトロマイグレーション性および
耐ストレスマイグレーション性が共に高い、高信頼性A
l基合金金属配線薄膜が得られ、その結果半導体素子の
高密度微細配線パターンに適用できて、素子の信頼性の
向上を図ることができる。
According to the present invention as set forth in claim 4, by using a flat plate target, both electromigration resistance and stress migration resistance are high and high reliability A is obtained.
An l-base alloy metal wiring thin film is obtained, and as a result, it can be applied to a high-density fine wiring pattern of a semiconductor device, and the reliability of the device can be improved.

【0069】請求項5記載の本発明により、平板ターゲ
ットを用いて、耐エレクトロマイグレーション性および
耐ストレスマイグレーション性が共に高い、高信頼性A
l基合金金属配線薄膜が簡易、かつ効率的に製造するこ
とができ、その結果半導体素子の高密度微細配線パター
ンに適用できて、素子の信頼性の向上を図ることができ
る。
According to the present invention of claim 5, a flat plate target is used, and both electromigration resistance and stress migration resistance are high, and high reliability A is obtained.
The l-base alloy metal wiring thin film can be manufactured easily and efficiently, and as a result, it can be applied to a high-density fine wiring pattern of a semiconductor device, and the reliability of the device can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施例に用いたスパッタリング装置
の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a sputtering apparatus used in an example of the present invention.

【図2】 本発明の他の実施例に用いた装置の構成図で
ある。
FIG. 2 is a configuration diagram of an apparatus used in another embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施例で成膜した金属膜の電子顕微
鏡写真である。
FIG. 3 is an electron micrograph of a metal film formed in an example of the present invention.

【図4】 従来の金属膜の電子顕微鏡写真である。FIG. 4 is an electron micrograph of a conventional metal film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ECRプラズマ発生用コイル、 2、11…ターゲット、 3、12…シャッタ、 4、13…阻止電極、 5、14…電流センサ、 6…イオン電流密度用制御コイル、 7、15…基板ホルダ、 8、16…イオンエネルギー制御用電極、 9、17…マイクロ波導入用真空導波管、 10…ECRプラズマ発生用コイル、 20、30…装置。 1 ... ECR plasma generation coil, 2, 11 ... Target, 3, 12 ... Shutter, 4, 13 ... Blocking electrode, 5, 14 ... Current sensor, 6 ... Ion current density control coil, 7, 15 ... Substrate holder, 8, 16 ... Ion energy control electrode, 9, 17 ... Microwave introduction vacuum waveguide, 10 ... ECR plasma generation coil, 20, 30 ... Device.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Al基合金金属配線薄膜であって、(1
11)結晶面が膜面に平行となった結晶粒が99%以上
あり、さらに表面凹凸が30nm以下の平坦性を持ち、
かつ0.3μm以下の平均粒径の結晶性を持つことを特
徴とするAl基合金金属配線薄膜。
1. An Al-based alloy metal wiring thin film comprising:
11) There are 99% or more of crystal grains whose crystal planes are parallel to the film surface, and surface irregularities have a flatness of 30 nm or less,
And an Al-based alloy metal wiring thin film having crystallinity with an average grain size of 0.3 μm or less.
【請求項2】 イオンあるいはプラズマを用いて、成膜
基板上にAl基合金金属配線薄膜を作成する方法であっ
て、該成膜基板上に飛来する、該イオンあるいはプラズ
マのイオンエネルギーが5eVから300eVであり、
イオン電流密度が1mA/cm2 から10mA/cm2
であることを特徴とするAl基合金金属配線薄膜の製造
方法。
2. A method of forming an Al-based alloy metal wiring thin film on a film-forming substrate using ions or plasma, wherein the ion energy of the ions or plasma flying on the film-forming substrate is 5 eV or less. 300 eV,
Ion current density is 1 mA / cm 2 to 10 mA / cm 2
And a method for manufacturing an Al-based alloy metal wiring thin film.
【請求項3】 前記Al基合金金属配線薄膜の作成方法
において、ECRスパッタリング法を用い、前記成膜基
板上に飛来するイオンのエネルギーが5eVから300
eVとなり、イオンの密度が1mA/cm2 から10m
A/cm2 の範囲の条件となるように、電界もしくは磁
場によって前記イオンのエネルギー及び密度を制御する
ことを特徴とする請求項2記載のAl基合金金属配線薄
膜の製造方法。
3. In the method of forming the Al-based alloy metal wiring thin film, the ECR sputtering method is used, and the energy of ions flying on the film formation substrate is from 5 eV to 300 eV.
eV, the ion density is 1 mA / cm 2 to 10 m
3. The method for producing an Al-based alloy metal wiring thin film according to claim 2, wherein the energy and density of the ions are controlled by an electric field or a magnetic field so that the condition is in the range of A / cm 2 .
【請求項4】 前記Al基合金金属配線薄膜の作成方法
において、平板ターゲットを用いたスパッタリング法を
用い、成膜と同時に前記成膜基板上の膜面にECRイオ
ン源から供給されるイオン流を照射し、前記成膜基板上
に飛来するイオンのエネルギーが5eVから300eV
となり、イオン電流密度が1mA/cm2 から10mA
/cm2 の範囲として照射することを特徴とする請求項
2記載のAl基合金金属配線薄膜の製造方法。
4. The method for producing an Al-based alloy metal wiring thin film, wherein a sputtering method using a flat plate target is used, and an ion current supplied from an ECR ion source is applied to a film surface on the film formation substrate simultaneously with film formation. The energy of the ions flying and flying on the film formation substrate is 5 eV to 300 eV.
And the ion current density is 1 mA / cm 2 to 10 mA.
The method for producing an Al-based alloy metal wiring thin film according to claim 2, wherein the irradiation is performed in the range of / cm 2 .
【請求項5】 平行平板の円盤型マグネトロンスパッタ
リング用のターゲットと、成膜基板にイオン流を照射す
るためのECRイオン源と、該ECRイオン源に設けら
れたイオンのエネルギーおよび電流密度を調整するため
の電極群と、該成膜基板直下に具備されるイオンのエネ
ルギーおよび電流密度を計測するための電極群および電
流センサと、該成膜基板を移動する基板支持機構と、該
ターゲットと該成膜基板との間のシャッタとを有するこ
とを特徴とする薄膜製造装置。
5. A target for parallel plate type disk-type magnetron sputtering, an ECR ion source for irradiating a film-forming substrate with an ion stream, and energy and current density of ions provided in the ECR ion source are adjusted. Electrode group, an electrode group and a current sensor for measuring the energy and current density of ions provided directly under the film formation substrate, a substrate support mechanism for moving the film formation substrate, the target and the target. A thin film manufacturing apparatus having a shutter between the film substrate and the film substrate.
JP13293795A 1995-05-02 1995-05-02 Al group alloy metal wiring thin film, its manufacture and manufacturing device Pending JPH08306692A (en)

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