JPS5989413A - Ｉｃの配線パタ−ン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は成膜対象基板上に合成膜、例えばＳｉ合金膜を
スパッタリングにより形成し、半導体装置を製造する方
法に関するものである。

〔従来技術〕

第１図は代表的な＾Ｉｃｅｓ）ランジスタの断面構造を
示したものである。ゲート酸化膜上のゲート配線体は多
結晶シリコン７２を用いている。

Ｍ　ＯＳ　）ランジスタを高速化するためにゲート配線
部の抵抗を減少させ、ＭυＳトランジスタの動作速度を
向上させる必要がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みスパッタ
リングによって試料基板表面上に良質の高融点金属と、
シリコンとの合成膜のＩＣの配線パターンを形成するＩ
Ｃの配線パターン形成方法を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、異なった種類の
側斜を配設したターゲット平板を準備し、プレーナマグ
ネトロンスパンタリング電極を用いて上記ターゲット平
版上にプラズマを発生させ、この発生されたプラズマの
位置を磁気的に移動させて成膜対象基板上に所定の組成
比でもって合成膜を形成することを特徴とするものであ
る。特に高融点金属を含む所定の組成をもった合金ター
ゲットを準備することが困難であることに着目してスパ
ッタ電極構造体のターゲット平板部分を２種（例えば高
融点金属Ｎｏ。

Ｔａ９　”　Ｉ　Ｓｔ　ｅ　Ｃｙ　ｓ　Ｎ　７１Ｉ、　
Ｆ　＊　Ｚｒ　ｖ　Ｔｃ＊　ｌ？ｕ　ｅ　Ｒｈ　ｇ　Ｂ
ｆ　＠Ｉｒ　、　Ｕｓ　、　Ｒｅと他の金属Ｓｉ、）ま
たはそれ以上の物質領域を別々に設け、スパッタリング
により合成膜（例えばＭｏ　＋Ｓｉ　、　Ｔａ　＋Ｓｉ
　、　Ｚｒ＋Ｓｉ　、　Ｃ’ｒ　＋５ｉＷｏ−４−５ｉ
　、　Ｐｔ−４−５ｉ　、　Ｐｄ＋５ｉ　、Ｒｈ＋Ｓｉ
　、　Ｉｒ＋、Ｓｉ　）を形成するようにした。

また、本発明の要点とするところは、磁力線が一つの磁
力線テから発生した場合には、その性質として交鎖する
ことがなく、磁力線相互にＭａｘｗｅｌｌ応力なる引力
ないし斥力が作用することＶＣ鑑み、複数の磁極を有す
る一つの磁力線源を構成し、その一部の磁極に発生する
磁力線を制御して他の残りの磁極に発する磁力線分布の
立つ位置を移動させることＫより、プラズマの立つ位置
を移動させ、ターゲット平板として被スパツタ物質とし
て２種以上の異った物質領域を設け、プレーナマグネト
ロンスパッタによって任意の組成をもった合成膜を形成
し、以って、半導体装置τ製造できるようにしたもので
ある。

ところでＭＯ５型半導体メモリにおいてｐｏｔ　ｙＳｉ
層のみでは高い配線抵抗となり、動作速度を十分高くす
ることは出来なかった。そこでこのｐｏｌｙ　Ｓｉ層に
低抵抗であるＡｔ層を形成することが考えられるが不純
物拡散の工程で１０００ｔ：付近で熱処理する必要があ
り、これによってＡｔ層が溶かいしてしまうという問題
点があった。そこでｐｏｌｙ　Ｓｉ層の上に高融点金属
のシリサイド層を形成できれば、ゲート部の配線抵抗を
低下させ。

動作速度を大巾に改善されたＭＵＳ型半導体メモリを得
ることができる。一方高融点金属又は耐火金属は当然の
ことながら高い融点を有するために精練がむずかしく、
高融点金属シリサイド（シリコンとの金属間化合物）の
純度のよいもの、例えば半導体装置で通常要求される９
９．９９５係の純度のもつものは実用的なターゲツト材
として製造することは困難であり、高融点金属シリサイ
ドを使用するＭＵＳ半導体記憶装置のゲート配線工程で
は、プロセス上、大きなあい路になっていた。

またＭｏ５ｉ２０合金ターゲットについていえば、真空
溶解による精練が困難なために、ホットプレス法（高温
下で粒子を圧縮成形する方法）で製作するが、その際に
Ｍｏ５　ｉ　２粒子間の接合を促・　進するためにバイ
ンダ材を使用するので、純度を低下させる問題があった
。しかし本発明によればこれらの問題点をも解決するこ
とができ、動作速度が大巾に改善されたＭＯ５型ＩＣメ
モリを得ることが出来た。□ 〔発明の実施例〕 以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。

第６図は本発明のプレーナマグネトロン方式スパッタリ
ング装置を示す概念説明断面図である。複数の材料２１
ａ　、　２ｉａを配列したターゲット側斜平板（以下タ
ーゲット平板という。）２１の裏面にヨーク２２により
磁気結合されたリング状磁極２３と、そのリング状磁極
２３の中心部に円柱状磁極２４とが、磁気回路を構成し
て配置されている。これらの磁極：１．２４によってタ
ーゲット平板２１０表面側の空間に磁力線の分布、換言
すれば円環体（”ｆｏｒｔｂｒ　）の高さ方向に垂直な
平面で半裁し、その半裁面がターゲット平板２１０表面
に平行におかれた半円環状磁界分布、通称トンネル状磁
界分布２５が発生する。このトンネル状磁界分布２５に
よって、その内部に上記環状プラズマ状イオン３０が高
濃度に閉じ込められる。

このプラズマ状イオンは、さらに陽極２６とターゲット
平板２１の裏面に設置された陰極２７間に高電圧電源Ｖ
ｓにより印加された高電圧により発生しているターゲッ
ト平板２１０表面にほぼ垂直な電界（図示せず）によっ
て加速され、ターゲット平板２１０表面に衝突し、その
結果、ターゲット平板２１０表面から順次、その原子又
は粒子がはじき出され、侵食領域２日が形成される。こ
の侵食領域２８は、以下の説明から推定されるように、
スパッタリング工程の時間経過に伴って侵食度が進むが
、この侵食は通常第６図に示す構成のターゲット平板構
造体では、ターゲット平板２１の特定の領域に限定され
て進行する。前記侵食領域は、磁力線がターゲット平板
に平行になる点あるいは領域に対応して発生する。なお
、説明が遅れたが、図において２９は絶縁板、３１はタ
ーゲット平板２１を冷却する媒質（例えば水）の導入出
管である。６２はシールするりリングである。易は陽極
２６と陰極２７とを電気的に絶縁する絶縁ブツシュでア
ル。

即ち本発明に係るスパッタ電極構造体について説明する
。物質Ａからなるターゲラ）　２１Ａ及び物質Ｂからな
るターゲット２１ＢＫよって構成されるターゲット平板
２１０２つの物質に４たがってプラズマ３０（ｌが発生
するよう磁力線２５が発生するよう磁極２３　、２４を
設けろ。基板１０には、このためターゲット平板２１の
エロージ誉ン部２Ｂ（Ｚより物質ｌ、Ｂからなる合成薄
膜、例えば合金薄膜が成膜される。

第４図は、本発明に係わるスパッタ電極構造体の他の一
実施例を示した概略断面を示したものである。該スパッ
タ電極の主たる構成要素としては、円形ターゲット平板
２１αと、環状ターゲット平板２１ｈ＊　２１ｃとがら
構成されているターゲット平板２１と、このターゲット
平板２１が遺品なろう付手段で固定されており、陰極と
して働く銅製のバッキングプレート３５ト、ターゲット
平板２１と平行に静止対向で置かれている成膜対象基板
１０と、この成膜対象基板１０とターゲット平板２１と
の間の中空４間にプレーナマグネトロンスパッタ電極と
して適旨な強度を発生させる磁極５６　、３７　、３８
と、これらの磁極５６　、３７　、３８を励磁するため
の励磁コイルである内側励磁コイル６９．外側励磁コイ
ル４０と、これらのコイル３９　、４０と磁極３６　、
３７　、３８とでもって一つの磁束発生源として構成さ
れるヨーク４１と、内外励磁コイルの配線用端子４２、
外側励磁用コイル配線用端子４５と、真空槽４４に該ス
パッタ電極を絶縁してとりつけるための絶縁部材４５と
、真空シール用０リング４６と、ターゲット平板２１に
電界を印加するためのバッキングプレート３５と電気的
に導通している電極ボディ６６からの配線用引き出し端
子５７と、ターゲット平板２１の前面以外で発生する不
必要な放電を防止するとともに該スパッタ電極の陽極と
して働く接地された陽極５８′とがある。

ターゲット平板２１は前にも述べたように、円板状の第
１の部材２１（Ｚと、２１αを囲む環状の第２のターゲ
ット部材２１ｂと、２１ｂを更にとり囲む環状の＠３の
ターゲット部材２１Ｃかも構成されている。本実施例で
は、第１のターゲット部材２１ａを５ｉとし、第２のタ
ーゲット部材２１ｂを環状のＣ″ｒとし、第３のターゲ
ット部材２１（？を円環状のＳｉとした。これら５つの
ターゲット部材は、同心円状に配置されている。

第４図に示す実施例では、ターゲット平板２１は円形で
あるが、これは本実施例で用いた成膜対象となる基板が
円形であるためで、矩形の基板を用いる時には矩形のタ
ーゲット平板を用いる時には矩形のターゲット平板を用
意することが適当であろう。即ち本実施例で述べる円形
の電極構造体電極部は一実施例であり、矩形等の電極部
の形についても本発明から外れるものではない。

またバッキングプレート６５の裏側に水等の冷媒を通す
流路（図示せず）が形成され、この流路に外部から磁界
発生用ヨーク４１等を介して上記冷媒を供給、排出する
パイプ３１が設けられ、ターゲット平板２１を冷却する
ように構成している。

第５図は、本電極構造体の励磁用電源の概略構成を示し
たものである。該励磁電源部の主たる構成要素としては
、内側電磁石コイル３９、外側電磁石コイル４０を全く
別に制御するために、電流供給回路が、２つ組み込まれ
ている。該励磁電源部、該内側および外側電磁石コイル
３９゜４０１Ｃ印加する電流を全く任意に、すなわち、
時間的に変化せぬ一定電流または一定の周期をもった矩
形波形、三角波状、交流波形等の電流波形に設定するこ
とができるようにマイクロプロセッサ５１とメモリ５２
を用いており、キーボード５３、または適当な外部記憶
装置５０（例えば、磁気テープ、磁気ディスク）から所
定の電流波形に関する情報を与え、マイクロプロセッサ
５１の出力をデジタル−アナログ信号変換器５４α、５
４ｂ（Ｄ−Ａコンバータ）に加え、これを更に電流増幅
器５５ａ、　５５Ａにて該内、外側電磁石コイル３９　
、４０を励磁できるだけの所定の強度にまで増幅する。

第５図の該励磁電源部は、制御対象としては、該内、外
側電磁石コイル３９　、４０を扱うので、定電流特性を
もつ電源であり、また出力電流検出部５６α、５６ｂに
より、出力電流すなわち該各型磁石電流値を検出し、こ
れをαＭ変換器５４ａ。

５４ｈより与えられる所定の電流値と比較し、補正を行
うために、電流増幅器５５（Ｚ　、　５５Ａに情報を帰
還する手段をもっている。

スパッタリングを行わせしめる放電電力を供給するため
の高圧電源すなわちスパッタ電源には従来からよく知ら
れているように０〜８００Ｖ程度の出力電圧とＯ〜１５
Ａ程度の出力電流をもつものを用いた。またよく知られ
ているように、グロー放電へ投入する電力を制御するた
めに、この高圧電源は定電流出力特性をもつものである
。

前述したとおり、ターゲット平板上でスパッタリングの
起る侵食領域はプラズマリングの発生する場所のほぼ直
下に位置する。またプラズマリングの発生は、通常のブ
レーナマグネトロンで用いる１〜１０ｍｔｏｒｒ内外の
スパッタ圧力に於てはターゲット平板の第１の主面上の
中空空間の、ターゲット平板の第１の主面から１０〜２
０間程度の距離における磁界ベクトルがターゲット平板
の第１の主面に平行となる領域に集束され、起こる。

したがって、ターゲット平板上の侵食領域の発生位置を
知るにはターゲット平板の第１の主面側の中空空間に於
ける磁束分布を知ることが有力な手段となる。

シタ力って、本実施例によるスパッタ電極構造体による
成膜膜厚分布等の緒特性を求める実験を行うまえにター
ゲット平板２１の第１の主面上の中空空間に於ける磁束
分布を測定した。磁束分布の測定には、ガウスメータを
用いた。

第６図及び第７図は本実施例であるスパッタ電極構造体
のターゲット平板２１の第１の主面２１の第１の主面上
の磁束分布を擬似的に求めるために、第５図の本実施例
とは離間−の大きさのヨーク材を製作し、実測した一例
である。第４図の実施例と、この擬似的に製作したヨー
クとのちがいは、第５図の内、外側電磁石コイル３９゜
４０を埋め込んでいる壽が浅いことである。

第６図、及び第７図の縦軸は、該磁極端６６゜３７　、
５８上の高さく鴫）、横軸は第４図に示したスパッタ電
極溝遺体スパッタ電極部の中心軸、即ち該磁極端５６の
中心軸から、外向き半径方向への距離（ｍｍ　）である
。第６図では、内側電磁石コイル５９と外側電磁石コイ
ル４０の起磁力はそれぞれ４０１１となるようにした。

第７図では内側電磁石コイル６９と、外側電磁石コイル
４０の起磁力は１５：１となるようにした。第６図及び
第７図では、内側コイル６９と外側コイル４０ｖＣ流す
電流の向きは、互いに逆向きにした。

前述したように、磁界ベクトルがターゲット平板１２の
第１の主面と平行となる領域にプラズマリングが発生す
るので、第６図及び第７図中それぞれ４８　、４９で示
された領域にプラズマリングが発生する。

したがって、第６図及び第７図から明らかなように、該
内、外側磁石コイル４９　、５０に付勢する起磁力を変
化させることにより、プラズマリングの発生場所を移動
させることができる。

第６図及び第７図に示した例では、該内側電磁石コイル
３９の起磁力を一定とし、該外側電磁石コイル４０の起
磁力を内側電磁石コイル３９の起磁力の１／４ｏから１
／１５に変化させたが、逆に核外４Ａ１１　！磁石コイ
ル４０に鳥える起磁力を一定として、該内側電磁石コイ
ル３９に与える起磁力を変化させても、第６図及び第７
図と同様に磁界ベクトルが該ターゲット平板１２に対し
て平行となる領域を移動させることができる。

本実施例の説明を始める前に、第４図に示した電極構造
体と、第５図の駆動電源系による成膜対象基板１０上へ
の基本的な成膜膜厚分布特性について述べる。この場合
、まずターゲット平板２１は、前述した如く、３重環状
構造ではなく、単に一つの材料でできている場合から説
明を始める。

第８図はターゲット平板上に発生する円環状浸食領域２
日の直径りに対して、ターゲット平板２１の第１主面上
から８５調の距離にターゲット平板の第１の主面と平行
におかれた成膜対象基板１０上の成膜膜厚分布特性がい
かに変化するかを計算で求めた例であり、本発明の第１
の基本的な技術思想を説明するものである。縦軸には成
膜対象基板の中心での成膜膜厚を１００％とした膜厚を
示し、横軸には該成膜対象基板上、核成膜対象基板中心
からの外向き半径方向の距離（団）を示した。

第８図で明らかなように、該円環状の浸食領域２８（Ｚ
の直径りが大であると、該成膜対象基板上、半径１００
ｍｍ程度のところに成膜膜厚分布として肩をもつ云わば
、双峰の形をした成膜膜厚分布特性を得る。逆にＤ　＝
　１２５　ｆ６ｍｍ以下では、この成膜膜厚分布特性上
の肩は消失し、該成膜対象基板上の中心に山をもつ、云
わば単峰の成膜膜厚分布特性を得る。

以上の議論は、円環状浸食領域２８ａの直径りについて
述べたが前にも述べたようにプラズマリングのほぼ直下
にこの侵食領域が発生することから円環状浸食領域の直
径をそのままプラズマリングの直径と考えて差しつかえ
ない。したがって第６図及び第７図に示した磁界分布特
性の制御性により、プラズマリングの直径を変化させ、
第８図に示す如く、様々な成膜膜厚分布特性を任意に得
ることができると予想できる。

第９図に示した曲線６１は例えば第４図に示した内側電
磁石コイル３９の電流と外側電磁石コイル４０の電流を
お互いに逆極性に通じ、且電磁石の起磁力を外側電磁石
コイル４０、内側電磁石コイル６０との起磁力の比′ｆ
！！１＋４０とした時に得られると予想される成膜膜厚
分布特性の概念図であり、また第９図に示した曲線６２
は例えば内側電磁石コイル３９と外側電磁石コイル４０
との起磁力の比を１５：１としてプラズマリングの径を
小さくした時に得られる成膜膜厚分布特性の概念図であ
る。

１つの成膜対象基板への成膜工程中に、該内外側電磁石
の起磁力を変化させ、第９図に示す６１　、６２の如き
成膜膜厚分布を与える操作を適当に行えば、結局は該成
膜対象基板上では曲線６１と曲線６２がたし合わされた
合成膜厚分布として。

第９図に示す曲線６３の如き、該成膜対象基板上の広い
範囲にわたって、均一な成膜膜厚を得ることができる。

第１０図、第１１図、第１２図、第１３図は、本実施例
の基本特性、即ちターゲット平板が一種の材料で構成さ
れている場合の成膜量の成膜対象基板１０上の成膜分布
を示したものである。

第１０図乃至第１３図は、いづれもターゲット平板２１
の第１の主面と、成膜対象基板１０との距離を７６閂と
した時の実際の成膜量分布であり、ターゲット材料とし
てはＡｔ−２％Ｓｉ（純度９９．９９９９１１）ヲ用し
・、スパッタガスとしＣＡｒ（純度９９．９９９％）５
．４ｍＴｏｒγの条件で得たものである。

励磁コイル５９　、４０の励磁条件は、外側励磁コイル
電流＝０とし、ターゲット平板２１の第１の主面上１５
喘に約２００Ｇａ１Ｌ、ｒｇの磁束密度が得られ／ｌ、
　−１：　５　Ｋ、内側励磁コイル電流を印加し、その
後外側励磁コイルに、内側励磁コイルとは逆極性に実験
条件にしたがって所定の電流を印加した。

第１０図はプラズマリングの直径が約９４胴となるよう
に、外側励磁コイルに電流を印加した時に得られた成膜
量分布である。プラズマリングの半径は、成膜実験後の
ＬＯ−ジエン領域２８σを表面あらさ計により求め、定
めた。

第１１図は、同様にプラズマリング直径が１５０間のと
き得られた成膜量分布特性である。

第１２図は、同様にプラズマリング直径１２２胴のとき
に得られた成膜膜分布特件である。

第１０図〜第１２図かられかるようにターゲット基板距
離が７５簡の場合、プラズマリング直径が１２２調程度
であると、最も広い範囲に平坦な成膜が行えることがわ
かる。

第１３図はプラズマリング直径が９４媚である時間を、
８秒間とし、次にプラズマリンク直径が１５０ｍである
ときを１１秒間として、このサイクルを５回くりかえし
、約１μｍの成膜を行った時の成膜量分布特性である。

プラズマリング直径カ１２２恒であるときの第１２図の
特性にほぼ近い成膜分布特性を有す。即ちプラズマリン
グ１２２咽の成膜量分布特性とほぼ同様のものを、プラ
ズマリング直径９４咽と１５０同において得られる成膜
分天特性を合成することにより、模擬的に得ることが云
える。

ここで第４図に示した５重環状ターゲートの場合につい
て説明を進める。第１４図は同記６重環状ターゲットと
、プラズマリング直径が９４咽と、１５０ｍｍのときの
お互いの位置関係を模式的に示したものである。同図中
に示したようにプおり、エロージョン領域２８（Ｚ’　
、　２８Ｌ：が発生すると考えられる。

次に本発明の最も著しい効果について述べる。

第１４図に示した寸法の３重環ターゲット平板２１をＭ
ｏ　２１ｂ’　、　Ｓｊ−２１α＊２１ｃ’で作成し、
実際に成膜した結果を第１５図に示す。第１５図のプラ
ズマリングの条件は第１３図と同一で、プラズマリング
直径が９４咽である時間を８秒間、プラズマリング直径
が１５０咽である時間ヲ１１秒間としてこのサイクルを
５回繰り返した。

第１５図の縦軸はＳｉの成膜対象基板中央での量を１０
０％としてあり、ＮｏはＳｉに対するアトミックパーセ
ントで示しである。この組成分布はエネルキ分散型Ｘ線
分析装置により調べた。基板上約１４０φ膿にわたり、
Ｍｏ＝Ｓｔ＝１＋　２の組成が±５％以内に守られてい
る。このようにＭｏとＳｉが各々薄い層状の構造をとり
、堆積されるが、この堆積された膜は未だＭｏＳ　ｉ　
２合金膜とは云えない。そこで成膜後、成膜されたウニ
ノーをイオン打込後不純物拡散を行って１０００でＡγ
雰囲気またはＮ２雰囲気中で１時間熱処理を行うことに
よって、合金化され、第２図に示すように実際のゲート
配線膜７５として使用できる。即ち。

第２図はＭＯ５型ＩＣメモリの一部断面を示した図であ
る。７０はイオン打込み領域を示し、７１は別（〕２．
７２はＰｏ１ｙＳｉｆ＠を示す。このようにＰｏ１ｙ、
Ｓｉ層７２だけのゲート部の配線だけでは高抵抗となり
、ＭＯ５型ＩＣメモリの動作速度は改善できなかった。

しかし、このＩ’ｏｌｙ、Ｓｉ層７２の上に前記の如（
ＭｏＳｉ２０合金膜７ろが５００（］　；ｉ程度に形成
できるので、Ｐｏ１ｙ、Ｓｉ層７２を同様に不純物拡散
の際に溶けることなく存在でき、しかも良質なＡ４ｏ５
ｉ２の合金膜７４が形成でき、動作速度が大巾に改善さ
れ、かつ高信頼度を有するＡｉ　Ｑ　Ｓ型ＩＣメモリを
得ることができる。

ところで発明者らの実験によれば、成膜直後のＭＯとＳ
ｉから成る薄い層構造は、Ｎｏ　、　Ｓｉ合計で５００
７ｇ程度の厚さであれば、プロセス上問題を生じプＬか
った。従って前記の如く、もし５０００λのＭｏＳｉ２
膜が必要であれば、大略１０回程度のサイクルを設定す
れば十分と考えられる。

次に本発明のもう一つの著しい効果を示そう。

第１６図はプラズマリング直径ケ８０配と、１６４調と
に変化させながら成膜した時のＭＯとＳＬの組成分布特
性である。このときまずプラズマリング直径が８０胴で
ある時間を４秒とし、その後にプラズマリング直径が１
６４咽である時間６５秒とし、このサイクルを４回繰返
えし、成膜対象基板１０上に成膜した。その結果５ｉ　
＋　Ｎｏ　＝　１００　＋　９．６（アトミックパーセ
ント）の組成が成膜対象基板上１５０ｍｍＫわたり実現
している。ここで十分に注意を引く点は、プラズマリン
グの径の大きさを制御することで、得られた膜成を組成
分布を十分に広い範囲にわたり一定に保ちながら、自由
に定めることができろということである。

即ち、本実−例についていえば、外側励磁♂イルに印加
する電流波形を定めろことで、組成が制御できるという
ことがあり、これは今までのスパッタ電極では全く考え
られなかった全く新しい非常圧有効な自由度であると云
うことができる。

第１７図は、第１５図及び第１６図に示した成膜量分布
を得たときの外側励磁コイル４０に印加した電流波形の
例である。図中Ｔはプラズマリングの直径変化の一周期
であり、第１５図ではＴ＝１９秒、第１６図では１０５
秒である。プラズマリング直径が大である時間をＴｏ、
プラズマリング直径が小である時間をＴｉとすれば、Ｔ
　＝Ｔｏ　＋Ｔｉであり、第１５図についていえば、ｒ
ｉ−，８秒、′ＴＯ−１１秒であり、第１６図について
いえば％１’ｉ＝４秒、Ｔｏ　＝６．５秒である。

第１７図においては外側励磁コイル４０の電流は矩形波
状であるが、もちろん三角状や、正弦波状の波形であっ
ても、その振幅、位相等を考慮すれば、第１５図、及び
第１６図の如き成膜量分布特性が得られる。

第１８図は階段波状の電流を外側励磁コイル４０に流し
、成膜を行ったときの波形である。このｖｊ１？　＆エ
ノｍの間ＴＩＥ　Ｒｌ［ｉ　ｍ　（〕（１（７ｍ（７１
］　をと　リ　、Ｔｉ０間１ｉｙとり、Ｔｍ’の間１ｍ
’　（１０＜　Ｉｆ＜　Ｉｉ　）の値をとり、１０間１
ｏの値をとる。

Ｔｍ’−４−Ｔｍ　＝　Ｔｍとして、この間はプラズマ
リングは、ｌｉで与えられるプラズマリング径よりも大
きく、ｌｏで与えられるプラズマリング径よりも小さい
中位の大きさの径をとる。Ｔｍ’＝Ｔｍ’でなくとも、
また電流値も１ｍ’　＝Ｉｍである必要はない。

第１８図の如き階段状波形での成膜を、Ｔｉ＝４ｓｅｃ
　、　Ｔｍ　（＝Ｔｍ’＋Ｔｍ　）：２　ｓｅｃ　、　
Ｔｏ　＝６５ｓｅｃ　、　Ｉｍ＝Ｉｍで、ＩＯ＜１ｍ〈
ハの条件で行った。この条件はＴｍ＝Ｏｓｅｃと−［れ
ば、第１６図の成膜条件と同じであるように、第１８図
中のＩｉ　、　Ｉｏを定めた。また１ｍは丁度プラズマ
リングが第４図または第１５図に示しであるＭＯの第２
のターゲット部材２１ｂ。

２１ｂ′上に来る値に調整した。この時得られた成膜量
分布特性を第１９図に示す。第１９図の成膜量分布特性
は、第１６図の特性のＳｉの曲線をそのままにＮｏのア
トミックパーセントのみ増加させた形となっている。即
ちこのことは、第１８図に示す如きプラズマリングが、
その成膜中の一サイクル中の径の最大値でも、最小値で
もない中間の値をとらせることで１組成制御が行えるこ
とを示している。この第２の組成制御方法は、第１０図
に示した最も広く平坦な膜をつけうるプラズマリング直
径を、あるプラズマリングの制御サイクルのなかに導入
しても、膜厚分布を大きくは乱さぬという知見から導き
出されたものである。

更にこの考え方を発展させれば、この中位のプラズマリ
ング直径の前後のプラズマリング径を組み合せても、第
１５図にそくして述べたように、あたかも最も広く平坦
な成膜量分布を与えるプラズマリング径での成膜量分布
と同様な成膜量分布を得ることができるので、必ずしも
第１８図に示す如く、階段状の波形でなくとも、例えば
、三角波や正弦波状の連続した波形であっても、この組
成制御を行うことができる。

り上、組成制御法について、外側励磁コイル４０の電流
波形について述べてきたが、逆に外側励磁コイル電流を
一定として、内側励磁コイル３９の電流に同様な制御を
１〒５ことができるのは前にも述べた。また内側及び外
側励磁電流の両方に対して制御を行う時でも、以上述べ
た組成制御に関する技術思想から外れろものではない。

ところで、ターゲット平板２１として物質Ａと物質Ｂと
を所定の組成でもって合成材が出来れば、このように基
板１０を静市対向させた状態で基板１０上に合成膜を形
成することができるが、高融点金属（Ｎｏ　、Ｔａ、Ｗ
ｏ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｎｈ、Ｖ、Ｚｒ。

’Ｉ’ｃ　、　Ｒｕ、　、ノイσｅ　Ｈ，ｆ　＊　Ｉｒ
＋　Ｕｓ、　＋　Ｒｅ　）と他の金属と（例えばＡ）ｏ
＋Ｓｉ　、　Ｔａ＋、５ｔ　＊　Ｚｒ−１−５ｉ　＋　
Ｃ″ｒ＋ｓｉ＋ＩＰＯ＋、寵、　Ｐｉ　十Ｓｉ　、　Ｐ
ｄ＋Ｓｉ　、　ｌ（ａ＋Ｓｉ　、　Ｉｒ＋Ｓｉ　）、と
かの合成材を得ろことができない。然るにターゲット平
板２１として物質Ａ２１ａと物質／３２１ｂとを第２０
図、または第２１図、または第２２図、に示す如く配列
することによって前駅に説明したようなスパッタ装置を
用いてスパッタを行えば、基板１０上に所定の組成をも
った合成膜が形成される。

特に第４図に示すような２重マグネトロン電極を備えた
スパッタ装置でグロー放電を起こさせろ位置を磁気的に
移動させ′Ｃ停止する時間を制御することによって任意
の組成をもった合成膜（合金膜）を形成することができ
る。例えば第２０図、または第２１図に示す２１ａとし
てＳζ２１ｂとしてＮｏ　、　Ｔａ　、　Ｚｒ　、　Ｃ
’ｒ　、　ｊＦｏ　、　Ｐｉ　、　Ｐｄ　、　／ノｈ、
Ｉｒ等で形成すればよいことは明らかである。

以上説明したように本発明によれば、グレーナマグネト
ロンスパン々リング電極と成膜対象基板とを静止対向さ
せた状態で複数の種ρの材料の合成膜を所定の組成比で
もって形成できるので、従来得ることのできなかった良
好なコ・スパッタリングによる膜を得ることができろ効
果を奏する。

第１５図に示した組成分布を得る条件で１２５φヨノ基
ｔｉｉｖｃ対し　４２０７”’Ｘ４，４　ｔｒ）条件−
ｒ：１［−１ｏＯ；Ｖ　、７分）成膜速度が得られた。

この値は従来技術のコ・スパッタリング装置で得られて
いた値の約１０倍である。Ｐ：　ＳＣＡによろ１＋１定
では、酸素のピークが検出されるが従来装置によって成
膜した膜と本発明に係わるコ・スパンクリング電極によ
り、第１５図の条件で成膜したＭｎ５ｉ２膜を比較する
とピーク高さは約１１５ｖｃ低下した。このことは、前
述した残留不純ガスの抱き込みが、成膜速度が大となり
減少したことを物語っている。

即ちこのように良好なプロセス条件を実現できるのは、
本発明に係るスパッタ電極、及び成膜方法が、単一電極
でのコ・スパッタリングを可能にしたからである。

また本発明によれば、成膜対象基板１０を静止させた状
態でコ・スパッタリングが出来るので、第３図乃至第４
図に示すようにヒータ６４を成膜対象基板１０に接触ま
たは著しく接近させることができ、この基板１０を６０
０υ以上に容易に加熱することができ、しかも真空槽１
機構部品等、本来加熱する必要のない部分が加熱される
のが防止され、ガス放出も防止され、成膜中の７１ｒガ
ス以外の真空槽の残留ガス分圧の上昇が防止され、成膜
速度が向上されると共に所期の良好な膜質が得られる効
果を有する。

なお８０は成膜対象基板１０を保持する基板ホルダであ
る。８１はヒータ６４からの熱が基板１ｏ以外にあたら
ないように熱シールド室である。８２は熱シールド室８
１に砲付けられ、熱シールド室８１が加熱されないよう
に冷却する水源に接続された水冷管である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ＰｏｌｙＳｔ層の
上に高融点金属のシリサイド層が形成でき、ゲート部の
配線抵抗を著しく低下させて動作速度の速いＩＣを製造
することが出来る効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は多結晶シリコンをゲート配線材として用いたＭ
ＯＳトランジスタの断面構造を示す図、第２図は本発明
に係る高融点金属シリザイドを多結晶シリコンとともに
２層構造ゲート配線拐としたＭｏＳ　）ランジスタの断
面構造を示す図、第３図は本発明による成膜方法を実施
するための一実施例であるコ・スパッタリング用プレー
ナマグネトロンスパッタ電極を示す概略構成断面図、第
４図は２重磁極とコイルを備えたコ・スパッタリング用
プレーナマグネトロンスパッタ電極を示す概略構成断面
図、第５図は第４図に示す電極に用いられる電源部を示
した図、第６図は第４図に示すコ・スパッタリング用プ
レーナマグネトロンの磁界分布を示す図、第７図は第６
図と同様な磁界分布を示す図、第８図はプラズマリング
直径と成膜量分布特性との相関を説明する図、第９図は
本発明に係るコ・スパッタリング用プレーナマグネトロ
ンスパッタ電極による膜厚分布の合成を説明する概念図
、第１０図は本発明に係るコ・スパッタリング用プレー
ナマグネトロンスパッタ電極の基礎成膜特性を示す図、
第１１図、第１２図、第１５図も第１０図と同様に基礎
成膜特性を示す図、第１４図は本発明に係るターゲット
平板とプラズマリング径の位置関係を示す模式図、第１
５図、及び第１６図は本発明に係るモリブデンシリサイ
ドの合金膜成膜の組成分布特性の例を示す図、第１７図
、及び第１８図は励磁電流の制・両方法を示す図、第１
９図は第１８図に示された制御方法により得られたモリ
ブデンシリサイド膜の組成分布特性を示す図、第２０図
、第２１図、第２２図は種類の異なった物質を配列させ
たターゲット平板を示す図である。 ７０・・・イオン打込み領域、 ７１・・・５ｉ０２． ７２−−−ＰｏｌｙＳｉ　層、 ７３・・・ＭｏＳｉ２の合金膜。 第　４　目 第　６０ 臘 第　７　膿 成 滋ト陸中民尤の”ｆ−径 第９図 第　７５　図 （′５） 半透 −ｆ＝　　径 （Ａ）第２０図　ＣＢ） 第２１叉 （Ａ）（β） 第２２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高融点金属材と、シリコン材とを配設したターゲット平
   板を準備し、ブレーナマグネトロンスパッタリング電極
   を用いて、上記ターゲット平板上にプラズマを発生させ
   、この発生されたプラズマの位置を磁気的に移動させ成
   膜対象基板上に所定の組成比でもって、上記高融点金属
   材と、シリコン材との合成膜を形成し、この合成膜を熱
   処理することにより高融点金属と、シリコンとの金属間
   化合物を形成することを特徴とするＩ　Ｃの配線パター
   ン形成方法。