JPS62281336A - 薄膜の形成方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野］ 本発明は薄膜の形成方法に関し、特にスパッタリング法
を用いたカバレジ性の良い薄膜を形成する方法に関する
。

〔従来の技術〕

一般に、半導体装置の絶縁膜や配線膜として利用される
薄膜を鵠成する方法として、スパッタリング法が多用さ
れている。このスパッタリング法にも種々の方式のもの
があるが、通常ではカソードに取り付けたターゲツト材
をグロー放電によりスパッタし、このスパッタされたタ
ーゲツト材粒子をカソードに対向して配置した基（反に
被着させて薄膜を形成する方法が採られている。

〔発明が解決しようとする問題点］ 上述したスパッタリング法により形成される薄膜は、基
板表面に段差が生じている場合、シャドーイング効果に
より段差部でオーババング状態となり、ステソブカハレ
ジ性が悪いという問題がある。特に、これは基板表面に
小さな開孔部がある場合や、段差部の間隙が小さい場合
に顕著となる。

例えば、第４図に示すように、半導体基板２１上の絶縁
膜２２に微細な開孔２３を開設し、この上にスパッタリ
ング法によりアルミニウム膜２４の薄膜を形成するよう
な場合には、開孔２３の両側位置における迫り出しによ
って、開孔２３の底面へのアルミニウムの被着が抑止さ
れ、アルミニウム膜２４の断線が生じてしまう。

また、第５図のように、半導体基板２１の絶縁膜２２上
に第１のアルミニウム配線２５を形成し、かつこの上に
層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜２６をスパッタリン
グ法で形成した上に第２のアルミニウム配線２７を形成
する場合には、第１のアルミニウム配線２５の間隔が狭
い場合、例えば間隔が２．０μｍ以下ではシリコン酸化
膜２６がオーババング状態となり、第２のアルミニウム
配線２７のカバレジ性が悪化して断線が生じることにな
る。

（問題点を解決するための手段〕 本発明の薄膜の形成方法は、微細開孔や間隙におけるカ
バレジ性を向上して、断線等の生じることのない信頼性
の高い成膜を可能とするものである。

本発明の薄膜の形成方法は、スパックリング法による基
板への薄膜形成と同時に、基板に対して斜め方向から不
活性ガスのイオンビームを照射するようにしたものであ
る。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明方法を実施するためのスパッタリング装
置の概念的な断面図であり、先ずこの装置の概要を説明
する。

図において、真空チャンバｌは電気的にアース電位に保
っており、この真空チャンバ１の内部下側にはカソード
電極２を配設し、これには高周波型ｒＡ３を電気的に接
続するとともに、電極表面に成膜を行う材質のターゲツ
ト材４を支持している。

また、前記カソード電極２に対向する真空チャンバｌ内
の上側にはホルダ５を配設し、成膜を行う半導体ウェハ
等の基板６を支持している。なお、このホルダ５は図外
の駆動機構によって水平方向に回転できる。更に、前記
真空チャンバ１の一例部には、イオンソース７を配設し
ており、基板６に対して不活性ガス、ここではアルゴン
ガスのイオンビームを基板６に対して照射できる。

なお、前記真空チャンバ１には、アルゴンガスを導入す
るガス導入管８及び内部を真空引きするために図外の排
気ポンプに接続した真空排気管９を夫々連接している。

以上の構成になるスパッタリング装置を用いたスパッタ
リング方法を次に説明する。

先ず、真空排気管９を通して真空ポンプにより真空引き
し、真空チャンバ１内を１０−８Ｔｏｒｒ以上の真空に
設定する。次いで、ガス導入管８からアルゴンガスを導
入し、真空排気管９から排気するガスの量を調節しなが
ら真空チャンバ１内を所望の圧力１〜５０ｍτｏｒｒに
設定する。

しかる上で、カソード電極２に高周波電圧を印加して真
空チャンバ１内にグロー放電を起こさせる。これにより
、アルゴンイオンによってターゲツト材４がスバフタさ
れ、ターゲツト材粒子が基板６に向けて飛散され、基板
６に被着して薄膜を成長させる。

そして、このスパッタ作用と同時に、イオンソース７か
らアルゴンイオンを所望のエネルギ及び電流密度、例え
ば工矛ルギ０．５〜２゜５Ｋ　ｅ　Ｖ、電流密度０．１
〜５０ｍＡ／ａｍ２で基板６に向けて照射する。このと
き、イオンビームは基半反６に対して斜め方向から照射
されることになり、しかも基板６はホルダ５によって回
転されているため、イオンビームは基板６に対してあら
ゆる斜め方向から均一に照射されることになる。

このイオンビームの照射により、基板６の表面ではスパ
フタリングによる成膜作用と、このイオンビームによる
エツチング作用とが同時に進行されることになる。そし
て、イオンビームは照射方向が斜め方向であることから
、開孔や微小間隔における底面にまでイオンビームは届
かずこの面でのエツチングは他の部位に比較して極めて
少ないものとなる。このため、開花や微小間隔の底部の
成膜速度は他の部分に比較して相対的に大きくなり、結
果として下地の凹凸形状に関わらず平坦に近い状態での
成膜が行われ、特に開孔や１故事間隅部位ではオーバハ
ングの生しない成膜が実行されることになる。

したがって、第２図のように、半勇体基板１１上の絶縁
膜１２に開設した微小開孔１３に対してアルミニウム等
の薄膜１４をこのスパッタリング法により形成すると、
開孔１３の周囲におけるオーババングが生じないために
そのカバレジ性を向上させ、アルミニウムを開孔１３内
に効果的に充填し、アルミニウム配線の断線を防止する
。

また、第３図のように、半導体基板１１の絶縁膜１２上
に第１アルミニウム配線１５を微小間隔で形成し、この
上にスパッタリング法でシリコン酸化膜１６を形成する
場合にも、シリコン酸化膜１６のオーバハングを解消で
き、この上に形成する第２アルミニウム配線１７のカバ
レジ性を向上して断線を防止できる。

ここで、前記実施例では基板６を回転しなから成膜を行
っているが、イオンソースを複数個配設して複数方向か
らイオンビームを照射するように構成すれば、特に基板
を回転させる必要はない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、スパッタリング法による
基板への薄膜形成と同時に、基板に対して斜め方向から
不活性ガスのイオンビームを照射しているので、スパッ
タによる成膜作用とイオンビームによるエツチング作用
とを同時進行させてオーバハングのない状態での成膜を
実現でき、微小開孔や微小間隔における成膜のカバレジ
性を向上し、成膜の信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するためのスパッタリング装
置の概略断面図、第２図及び第３図は本発明方法で形成
した薄膜の状態を示す断面図、第４図及び第５図は従来
方法で形成した薄膜の状態を示す断面図である。 １・・・真空チャンバ、２・・・カソード電極、３・・
・高周波電源、４・・・ターゲツト材、５・・・ホルダ
、６・・・基板、７・・・イオンソース、８・・・ガス
導入管、９・・・真空排気管、１１．２１・・・半導体
基板、１２．２２・・・絶縁膜、１３、２３・・・開孔
、１４．２４・・・アルミニウム配線、１５゜２５・・
・第１アルミニウム配線、１６．２６・・・層間絶縁膜
、１７、２７・・・第２アルミニウム配線。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）スパッタリング法による基板への薄膜形成と同時
   に、基板に対して斜め方向から不活性ガスのイオンビー
   ムを照射したことを特徴とする薄膜の形成方法。
2. （２）基板を回転させながら前記スパッタリング法によ
   る成膜及びイオンビーム照射を行ってなる特許請求の範
   囲第１項記載の薄膜の形成方法。
3. （３）不活性ガスのイオンビームがアルゴンガスのイオ
   ンビームである特許請求の範囲第１項記載の薄膜の形成
   方法。