JPS6017070A - 薄膜形成方法及びその装置 - 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、真空槽内に配置した基板の而」−に、　ｌｌ
’ｉスパッタリング法による薄膜形成と真空蒸着法に・
よる薄膜形成とを同時に、もしくは交互に施すこ・とに
より、不純物原子を含む薄膜あるいは合金か・ら成る薄
膜を、安価に形成させることを可能とし・た薄膜形成方
法及びその装置に関するもの−で９例２１１゛えは、半
導体素子の製作に適用される。　。

〔発明の背景〕

近年９発展の著しい半導体素子の製作に、スパッタリン
グ法を用いる場合が急激に増大している諷従来、この種
のスパッタリング装置は、第１図に５示す構成をしてい
る。真空槽１１内の、陰極もしく゛は高周波電極となる
電極１２上にターゲット１３を設。

置し、ターゲット１３と電極１２との周辺部に電極シ゛
−ルド］４が設けてあり、ターゲット１．３の前方に基
。

板支持台１５が置かれている。基板支持台１５」二に基
１０板１６を設置した後、真空槽１１を排気し、　Ａｒ
等の不。

活性ガスと、０２やＮ２等の活性ガスとを所定量導。

入し、電極１２に負電圧もしくは高周波電圧を印加。

すると、グロー放電が起こり、高エネルギイオン・が生
成され、これがターゲット１３の表面に衝突す１５る。

この結果、ターゲット構成原子がたたき出さ。

れ、ターゲット構成原子を主成分とする薄膜が基。

板１６−ヒに形成される。スパッタリング法は、上記。

原理に基づくために、ターゲットの組成と、形成・され
る薄膜の組成との差異を著しく小さく抑える２０ことが
できる利点を有する。このために、半導体。

素子において多用される薄膜２例えば、数％のＳ】。

やＣｕを含むＭ薄膜、の形成には不可欠な薄膜形。

成力法となっている。しかし、半導体素子では、Ｐある
いはＡｓを含む多結晶Ｓｉ膜も一般に用いら５れている
。この場合、スパッタリング法による夕。

−ゲラＩ・を、これらの不純物を多量に添加させて゛形
成することは極めて困難である。この理由は、。

ＰあるいはＡｓの蒸気圧が、Ｓｉのそれに比べて極。

めて高いためである。このことから９通常の半導１０体
素子の製作には、気相成長法が用いられている・。

しかし、この気相成長法には、高温度処理を必要・とじ
たり、有害、危険ガスを使用しなければなら・ないとい
う問題点がある。

一方、二成分以−にから成るターゲットの形成が１５困
難な場合の対策として、第２図に示すスパッタ。

リング法も開発され、広く用いられている。即ち、。

電極を２個２１．２２とし、その」二に異なる性質の夕
・−ゲラ）２３．２４を設置し、グロー放電を開始して
・。

基板支持台２５１に置いた基板２６」二に薄膜を形成す
２゜る。この際、電極２１と２２に投入する電力を制御
し；ならびに基板支持台２５に運動を付与することによ
゛す、ターゲット２３と２４から成る組成の膜を形成で
゛き、さらに、その組成を制御できることになる。゛し
かしながら、前述のＰやＡｓのように極めて族５気圧の
高い物質から成るターゲットを作ることは。

困難であるか、製作に高価格を要することから、。

第２図に示す装置を用いても、ＰやＡｓ等の蒸気圧。

の高い物質を多量に含む膜を安価に形成すること。

は難しい。　１０ 以」二述べたように、従来のスパッタリング方法・及び
装置においては、性質の著しく異なる物質か・ら成る薄
膜を形成することは困難であり、スパッ・クリング法の
長所を無視して、他の方法に頼らざ・るを得ないという
問題があった。　１う〔発明の目的〕 本発明の目的は、従来方法及び装置における上・述の問
題点を解決し、不純物を含む薄膜もしくは・合金から成
る薄膜をも安価に得ることのできる薄・膜形成法及びそ
の装置を提供することにある。　２０〔発明の概要〕 本発明の特徴は、−］二記目的を達成するために、。

真空槽内での高エネルギイオンの衝突によりター。

ゲット表面からターゲット構成原子をたたき出し。

この原子を基板面」二に堆積させて薄膜を形成する１ス
パツタリング薄膜形成工程と、蒸着物質を入れ。

た蒸発源を同じ真空槽内に配置してこの蒸着物質。

を加熱蒸発させて」１記基板面」二に付着させて薄膜。

を形成する真空蒸着薄膜形成工程とを含む薄膜形。

成力法とすること、さらに、基板支持台に設置しｌＯた
基板と陰極電極もしくは高周波電極に設置した・ターゲ
ットとを真空槽内に配置し」１記電極への電・圧印加で
生成される高エネルギイオンの衝突に・よ・リターゲッ
ト表面からターゲット構成原子をただ・き出しこの原子
を基板面」二に堆積させて薄膜を形１）成するスパッタ
リング装置の真空槽内に、加熱蒸・発することで上記基
板面一にに付着して薄膜を形成・する蒸着物質を入れた
蒸発源を備えた薄膜形成装・置とすることにある。

〔発明の実施例〕

第３図は２本発明方法を実施するための装置槽。

成例である。第３図において、３］は真空槽、３２は。

陰極電極もしくは高周波電極となる電極、３３は電。

極シールド、３５は基板支持台、３６はターゲット、′
″３７は蒸着物質、３８は基板、　３９．３９’はシャ
ッタであ。

る。所定の物質から成るターゲット３６ならびに蒸゛着
物質３７をシャッタ３９を介して基板３８に対向さぜ゛
て設置した後、真空槽３１を一度排気し、　Ａｒ等の不
。

活性ガス、０２やＮ２の活性ガスを混合したガスを１０
所定量導入し、電極３２に負電圧もしくは高周波型・圧
を印加すると放電が開始される。これと同時に・。

蒸発源３４に入れた蒸着物質３７を、蒸発源３４に備え
。

た加熱装置により加熱蒸発させる。上述の工程を・経た
後、シャッタ３９．３９’を取り去ると、基板３８に１
５は、ターゲラｌ−３６４成原子ならびに蒸着物質３７
構。

成原子から成る薄膜が形成される。

Ｐを多量に含むＳｉ膜を形成する場合を例に採り、。

さらに詳細に説明する。ターゲット３６にはＳｉター・
ゲットを用い、蒸着物質３７にはＰの塊を用い、罰０発
源３４には抵抗加熱による加熱装置を備えた蒸発。

源を用いる。導入するＡｒｍ力を１Ｘ１０”〜５Ｘ１０
−２’Ｔｏｒｒの範囲にして、電極３２に高周波電圧を
印加す゛ると、Ｓｊ原子がターゲット３６の表面からた
たき出°　゛される。一方、蒸発源３４により蒸着物質
３７を、温５度２００℃以上に加熱すると、Ｐの蒸気圧
を高める′ことができる。この状態でシャッタ３９．３
９’を取り去ると、基板３８」−に、Ｐを多量に含むＳ
ｉ膜が得ら゛れる。このＰの濃度は、電極３２ならびに
蒸発源３４゛への投入電力により、主に、制御できる。

　１０なお、」１記実施例では、蒸発源３４として抵抗
加・熱による加熱装置を備えた蒸発源を用いるとした・
が、これに限定されることなく、誘導加熱による・加熱
装置、あるいは電子線照射による加熱装置を・備えた蒸
発源も有効に採用することができる。さ１５らに、上記
実施例では、スパッタリングによる薄・膜形成と真空蒸
着による薄膜形成とを同時に行な・うとして説明したが
、電極３２及び蒸発源３４への電・力投人を時間的に交
互に行ない、それぞれの投入・電力を時間的に制御する
ことによって、基板３８」二ｚイ）の薄膜の厚さ方向の
組成分布を任意に制御するこ゛とができ、また、この制
御は、シャッタ３９．３９’の゛開閉を制御することに
よっても容易に行なうこと“ができる。

本発明は、ターゲットの製作が困難な物質２例５えばＰ
、　Ａｓ、　Ｓｂ等、と真空蒸着が困難な物質９例゛え
ばＴａ、Ｗ等、との化合物もしくは混合膜の製作。

には特に有効である。即ち、後者の物質をスパッタリン
グ法により、一方、前者を真空蒸着法にょ゛す、製作す
れば良い。　１（１ さらに１本発明における蒸発源を、真空槽に対・して電
気的に浮遊状態とすることにより１本発明。

を安定して実施させることができる。それは、電。

気的に浮遊状態に無い場合は、ターゲットと蒸発・源と
の間にもプラズマが発生し、蒸発源が破損す１）る危険
があるが、電気的に浮遊状態とすることで。

上記破損の危険はなくなるからである。

一方２本発明における薄膜の形成は、第３図の・基板支
持台３５に運動を付与することにより、より。

均一に行なうことができ、さらに、ターゲットや２゜蒸
着物質の大きさ９個数、それらの間の相対的位装置関係
は、目的に応じ、基板の位置、大きさを考。

慮して適宜定めることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように９本発明によれば、スパッタリング
法によるターゲットとして供給すること。

が困難な物質を含む薄膜を、安価に、かつ安定に。

形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来技術の説明図、第３図１′；は
本発明方法及び装置の実施例説明用の構成図で・ある。 符号の説明 １１、３１・・・真空槽　１２．２１．、２２．３２・
・・電極　・１３、２３．２４．３６・・・ターゲット
　１コ１４、３３・・・電極シールド　１５．２５．３
５・・・基板支持台・１６、２６．３８・・・基板　３
４・・・蒸発源３７・・・蒸着物質　３９．３９’・・
・シャッタ特許出願人　日本電信電話公社　・ 代理人弁理士　中村純忠−助　２ＩＩ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）真空槽内での高エネルギイオンの衝突によ１リタ
   一ゲツト表面からターゲット構成原子をたたき出しこの
   原子を基板面」−に堆積させて薄膜を形成するスパッタ
   リング薄膜形成工程と、蒸着物質を入れた蒸発源を同じ
   真空槽内に配置してこの蒸゛着物質を加熱蒸発させて」
   二記基板面」ユに付着させ１）で薄膜を形成する真空蒸
   着薄膜形成工程とを含む。 ことを特徴とする薄膜形成方法。 （２）前記スパッタリング薄膜形成工程と前記具。 空蒸着薄膜形成工程とが同時に、もしくは交互に。 施されることを特徴とする特許請求の範囲第１項ｌ記載
   の薄膜形成方法。 （３）基板支持台に設置した基板と陰極電極もし。 くは高周波電極に設置したターゲットとを真空槽。 内に配置し」ユ記電極への電圧印加で生成される高。 エネルギイオンの衝突によりターゲット表面から２１）
   ターゲット構成原子をたたき出しこの原子を基板。 面上に堆積させて薄膜を形成するスパッタリング。 装置の真空槽内に、加熱蒸発することで」−記基板゛面
   上に付着して薄膜を形成する蒸着物質を入れた。 蒸発源を備えたことを特徴とする薄膜形成装置。′（４
   ）　前記蒸発源が、抵抗加熱、誘導加熱、電子。 線照射による加熱のいずれがの加熱手段を備えた。 蒸発源であることを特徴とする特許請求の範囲第。 ３項記載の薄膜形成装置。 （５）前記蒸発源が、前記真空槽に対して電気的１゜に
   浮遊状態に設けられた蒸発源であることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載の薄膜形成装置・。