JPS61183433A - アルミニウム合金薄膜とその製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は半導体素子の配線電極、光学式記録媒体の反射
膜などに用いられるアルミニウム薄膜あるいはアルミニ
ウム合金薄膜とその製造方法に関するものである。

従来の技術 近年、アルミニウム薄膜は半導体集積回路の配線電極や
光学式記録媒体の光反射膜として多用されている。高純
度のアルミニウム薄膜の他に、用途によっては、シリコ
ン、銅、マグネシウムなどのうちいずれか一つあるいは
、それらのうち２つ以上を添加元素として加えたアルミ
ニウム合金薄膜が用いられる。例えば、「最新ＬＳＩプ
ロセス技術」工業調査会刊行、３４７〜３６１ページ。

以下図面を参照しながら従来のアルミニウム合金薄膜の
一例について説明する。

図はアモルファスシリコン薄膜を活性層として用いる薄
膜トランジスタの断面図を示すものである。図において
、１は絶縁性基板、２はゲート電極、３はゲート絶縁膜
、４はアモルファスシリコン半導体薄膜、６は保護絶縁
膜、６はｎ　アモルフ７スシリコン半導体薄膜、７は拡
散障壁層、８はソース・ドレイン電極である。アルミニ
ウム薄膜あるいは、アルミニウム合金薄膜は、電気伝導
率が太きく、密着性やボンディング性も比較的良好など
の理由からソース・ドレイ／電極としてよく用いられる
。

発明が解決しようとする問題点 己かしながら従来からよく用いられるアルミニウム薄膜
あるいはアルミニウム合金薄膜は次のような問題点を有
していた。まず、純アルミニウム薄膜では、膜の表面に
ヒロックと呼ばれる突起物が数多く発生し平滑性が悪く
グレインサイズも太きいため微細加工性の点で劣ってい
る。また、配線中を流れる電子によってアルミニウムの
イオンがしだいに正側に押されるために発生し、断線の
原因となるエレクトロマイグレーシコンと呼ばれる現象
を起こし易い。アルミニウムとシリコンが接触している
領域では両者の冶金学的反応が熱処理時に起こり、しば
しば局所的に発生するためアルミニウムのスパイクやつ
きぬけと呼ばれる現象となって半導体素子の信頼性を低
下させる。

一方アルミニウム合金薄膜は以上のような純アルミニウ
ム薄膜の問題点を軽減するためにシリコン、＠、マグネ
シウムなどを組成制御して添加しである。従来のアルミ
ニウム合金薄膜の問題点としては、シリコン、銅、マグ
ネシウムなどの合金材料を加えると純アルミニウム膜の
場合より抵抗率が増加すること、半導体素子を均一にす
るためには合金組成比を均一に保って薄膜を作成しなけ
ればならないことなどがある。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本第−の発明のアルミニウ
ム合金薄膜は合金成分としてテタ／を含有させたもので
ある。本第２の発明は合金成分としてチタンを含有する
アルミニウム合金を蒸発源として用い、電子ビーム蒸着
あるいはイオン化蒸着のいずれかの方法によシチタンを
０．５　ｗ　ｔ％以下含有するアルミニウム合金薄膜を
形成する。

作　　用 本発明は上記した合金組成によって、ヒロックが少く、
グレインサイズの小さな薄膜が得られ表面平滑性が良好
となり、微細加工性が向上する。

添加するチタンは、０．５重量％以下とごく微少量で効
果を示すため、純アルミニウム薄膜に対する電気抵抗率
の増加がわずかである。純アルミニウム薄膜の場合は薄
膜作成時の各種条件としての到達真空度、残留ガス成分
などにより膜の品質が影響を受は易いことが知られてい
るが、本発明のチタン添加アルミニウム合金薄膜の場合
はその点においてもすぐれている。また、純アルミニウ
ム薄膜では、基板温度が高いとグレインサイズが大きく
なり、表面のヒロックも形状が大きく数も多くなり微細
加工性が悪くなるが、本発明のチタン添加アルミニウム
合金薄膜では高い基板温度においてもヒロｙりの形成が
少く、ステップカバレージを向上させる目的で基板温度
を高くする場合などに有利である。さらに、チタン添加
はエレクトロの マイグレーション現面制効果も有している。従来のアル
ミニウム合金薄膜では添加元素としてシリコン、銅、マ
グネシウムなどを加える場合が多いが、耐腐蝕性の点で
チタン添加は銅あるいはマグネシウムを添加する場合よ
り優れている。

一方、光学式記録媒体の光反射膜としてアルミニウム薄
膜を用いる場合には、光の反射率が高いこと、耐腐蝕性
に優れることなどが重要な点であるが、上記したように
本発明のチタン添加アルミニウム合金薄膜は表面平滑性
に優れるので光の反射率が高く、かつ耐腐蝕性にも優れ
ているため光学式記録媒体の光反射膜としても適してい
る。　　　　　′実施例 以下本発明の一実施例のアルミニウム合金薄膜について
説明する。まず、その製造方法について説明する。

電子ビーム蒸着装置の蒸発源として純度９９．９９９％
のアルミニウムと純度９９．９％のチタンをチタンの重
量含有率が２％になるように各々のベレットを用意し、
蒸着用ハースの中に装てんする。電子ビーム蒸着装置の
真空容器内を十分高真空状態にした後、電子ビームを上
記したアルミニウムとチタンよりなる蒸発源に照射し両
者を溶融させる。

アルミニウムとチタンが十分混り合った後、シャッター
を開いて基板上にアルミニウム合金薄膜を堆積させる。

このときの基板温度Ｆｉ１５０’ｃに設定した。以上の
方法で作成したアルミニウム合金薄膜は、純アルミニウ
ムのみを用いチタンを蒸発源に添加していない場合のア
ルミニウム薄膜に比較して表面上の突起物の数が少く平
滑な表面をしていた。電気的伝導率は両者で同程度であ
った。

アルミニウム合金薄膜中に含まれるチタンの量を吸光光
度法により分析したところチタンの含有量は０．１重量
％以下であり、チタンは検出されたがごく微量であった
。蒸発源の中では２重量％のチタンが、蒸着された薄膜
中では０．１重量％以下しか検出されなかったのは、チ
タンとアルミニウムでは蒸気圧の違いが大きいことが原
因である。

チタンはＩＱ　　Ｔｏｒｒ　　の蒸気圧を得るのに１７
２６にの温度が必要であるが、アルミニウムの場合では
１０Ｔｏｒｒの蒸気圧は１２００にで得られる。

以上のようにチタンを合金成分として含むアルミニウム
合金を蒸発源として電子ビーム蒸着によりチタンの含有
量が０．１重量％以下のアルミニウム合金薄膜を得ると
いう製造方法により、表面平滑性が良く、光反射率も犬
き（、しかも純アルミニウム薄膜に比べて電気的伝導率
が低くならないという優れた特長を有するアルミニウム
合金薄膜が得られる。

なお、上記実施例において、電子ビーム蒸着を用いたが
、イオン化蒸着あるいはスパッタ蒸着によっても本第１
の発明のアルミニウム合金薄膜が得られる。

また、上記実施例において、蒸発源のチタン含有量を２
重量％としたがアルミニウムとの蒸気圧差が太きいため
これ以上含有させてもよいし、これ以下でもよく、広い
範囲から選んでよい。さらに、上記実施例において、ア
ルミニウム合金薄膜中に含有されるチタンの量１ｄ０．
１重量％以下であったが、スパッタ蒸着などによれば任
意のチタ／の含有率が容易に得られるので、広い範囲か
ら選ぶことができる。ただし、チタンの含有率を高くし
過ぎると電気伝導率が純アルミニウムの値に比べて大き
くなるので、高い電気伝導率が必要な場合はチタンの含
有率を０．５重量％以下程度にするとよい。

発明の効果 以上のように本発明は合金成分としてチタンをアルミニ
ウムに含有させることにより、表面平滑性が良好で、光
反射率も高く、耐エレクトロマイグレーション特性およ
び耐腐蝕性に優れ、かつ電気伝導率が純アルミニウムに
比べて劣ることのないアルミニウム合金薄膜を得ること
ができる。また本発明の製造方法によれば、本発明のア
ルミニウム合金薄膜を容易に再現性良く得ることができ
るＱ

【図面の簡単な説明】

図は、アモルファスシリコン薄膜を活性層として用いる
薄膜トランジスタの断面図である。 １・・・・・絶縁性基板、２・・・・・・ゲート電極、
３・・・・・・ゲート絶縁膜、４・・・・・・アモルフ
ァスシリコン半導体薄膜、５・・・・・・保護絶縁膜、
６・・・・・・ｎ＋アモルファスシリコン薄膜、７・・
・・・・拡散障壁層、８・・・・ソース・ドレイン電極
。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）合金成分としてチタンを含有することを特徴とす
   るアルミニウム合金薄膜。
2. （２）合金成分としてチタンを０．５重量％以下含有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のア
   ルミニウム合金薄膜。
3. （３）半導体素子の配線電極もしくは光学式記録媒体の
   光反射膜として用いる特許請求の範囲第（１）項または
   第（２）項記載のアルミニウム合金薄膜。
4. （４）合金成分としてチタンを含有するアルミニウム合
   金を蒸発源として用い、電子ビーム蒸着あるいは、イオ
   ン化蒸着のいずれかの方法により、基板上にチタンを０
   ．５重量％以下含有するアルミニウム合金薄膜を形成す
   ることを特徴とするアルミニウム合金薄膜の製造方法。