JPS63501432A

JPS63501432A - 基板上に形成されたアルミニウム層における盛上りを低減するためのスパッタ方法

Info

Publication number: JPS63501432A
Application number: JP61506096A
Authority: JP
Inventors: ウォン，ウォク・ワイ
Original assignee: イ−ストマン・コダック・カンパニ−
Priority date: 1985-11-12
Filing date: 1986-10-29
Publication date: 1988-06-02
Also published as: EP0247140B1; EP0247140A1; DE3676501D1; US4891112A; WO1987003013A1

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】基板上に形成されたアルミニウム層における盛上りを低減するだめのスパッタ方法技術的分野この発明は基板上にスパッタされたアルミニウム層におけろ盛上りの形成を低減するための方法に関係し℃いる。

背景技術周知の方法においては、薄いアルミニウム層がスノぞツタによって基板上に付着させられる。ターゲットからのアルミニウムの原子は電離気体からの衝撃によっ ℃ターゲットから放出される。アルミニウム原子は次に基板の表面に付着させられる。

薄い金属層、特に高い熱膨張係数を持ったアルミニウムのような軟質金属がけい素又は二酸化けい素のような低い熱膨張係数を持った基板上ヘスバッタされる場合には、金属層の表面にしばしば微小な突起が現れる。このような突起は一般に、集積回路の製造の際ＴＩＣ酸化されたシリコン表面上に付着させられたアルミニウム金属化層において現れる。アルミニウム層の付着の直ｆｌｋｖｃ現しル突起は「成長盛上り（ｇｒｏｗｔｈ　ｈ　１ｌｌｏｃｋｓ　）　Ｊと呼ばれろ。製造の諸段階中に集積回路な高温度に循環させた後に発生スル突起は［７二−ル盛上り（ａｎｎｅａｌ　ｉｎｇ　ｈｉｌｌｏ−ＣｋＳ）Ｊと呼ばれる。

いずれの場合でも、これらの微小な突起又は盛上りは厄介なもので、その後の素子の故障を引き起こすことがある。例えば、盛上りは導体が互いて交差している区域のある素子において、又は集積化キャパシタのような導体の二つの層を持った素子において、導電性の層の間の短絡を引き起こすことがある。更に詳細には、絶縁層、例えばＳｉＯ３がアルミニウム層上ＶＣ１μ未満の厚さで形成される場合には、１μより大きい金属盛上りがＳ　ｒ　０２Ｐ！を通して突出し、その後に付着させられた金属層に接触して、短絡を生じることになる。盛上りの突出は、導体が互いに交差している位置での素子の、又はキャパシタにおけるような二つの隔置された層があってこれが集積回路の一部分を形成しているような素子の、導電性層間の短絡な引き起こす可能性がある。盛上りは又光学式ディスクに形成されたアルミニウム層にも見いだされる。

薄いアルミニウム層における盛上り形成の問題を克服しようとする以前の試みは、けい素、銅、銀及び金のような不純物をアルミニウムに添加して金属層における粒子境界を固定化することを含んでいる（９ｊ１えば、１９７７年３月１５日ショーダリ（Ｃｈａｕｄｈａｒｉ　）外に発行された米国特許第４０１２７５６号な参照せよ）。特にアルミニウム層において盛上りを低減するための一つの提案された方策はそのＮな処理してこれの表面にベーマイ）　（ＡＩＯ−ＯＨ）　を形成することである。例えば、１９７６年１０月１９日マクミラン（ＭｃＭ　１ｌｌａｎ　）　外に発行された米国特許第３９８６８９７号を参照せよ。

アルミニウム層における盛上りを低減するための更に別の開示された万策は、制御された酸素の突発をアルミニウム付着室へ周期的に導入することによって、アルミニウムの層及びアルミニウム酸素合金を交互に生じさせろことである。しかしながら、これちの方策のいずれも完全に満足するべきものではないことがわｐ３っている。

発明の開示コノ発明ノ目的は基板上にスパッタされたアルミニウム層における盛上り形成を低減する簡単且つ有効な方法を提供することである。

この目的はアルミニウムをターゲットがら基板の表面上ヘスバッタしてアルミニウム金属の層な付着させるようにする方法で達成される。このような付着中、アルミニウムは付着させられている層から再びスパッタされるが、これは付着させられた層におけるアルミニウム粒子寸法を十分にＸ小させて応力を軽減し、盛上り形成の低減を生じさせる。

この再スパツタの段階は基板に負のＤＣ（直流）電Ｍｌ？加えることによって生じさせることができる。これは、基板表面を覆うのに十分である層の一部分が付着させられた後に加えられることが望ましい。アルミニウムは、再スパツタによって除去されるよりも大きい速度で基板上に付着させられる。

この方法に従って作られた素子は短絡の減少する傾向がある。

この発明の特徴は、ある場合にはアルミニウム層に与えられる後処理を排除することができることである。

図面の説明ただ一つの図面は、基板上にアルミニウム層を付着させるための代表的なスパッタ装置の、−凹断面による概略図である。

ここで使用されたように、「基板」の用語は、アルミニウム層が付着させられる、例えばけい素、二酸化けい素又は窒化けい素のような下にある物質を意味する。「基板」の用語は、しかしながら、集積回路のような素子が製作されろウェハな形成する基底物質だけな意味するものではない。アルミニウム層が施される基板は又製作されている素子に依存してｎ又はｐ形のドーピングを与えるために適当なドーパントを含むこともできる。付着したアルミニウム層は・選択された基板より相当に高い熱膨張係数を肩することが望ましい。

通常アルミニウムターゲットは】％のシリコン及び時には工ないし４％の銅でドープされる。これらの不純物は付着したアルミニウム層と基板との境界面において形成されるひび割れの防止に役立つ。

図面に言及すると、スパッタの行われる通常の装置ｌＯが概略形態で示されている。装置ｌＯは中空のペルジャー１２を備えている。ペルジャー１２は弁１６、及びイルジャー１２の底部２０における通路】８を通して作用する真空ポンプ１４によって空気を抜かれろ。イルジャー１２の内側には金属板２４上に取り付けられたアルミニウムターゲット２７がある。板２４は枠構造物２８の絶縁支持具２６上に取り付けられている。

基板３０は絶縁支持具３２上に取り付けられ、そし℃この支持具は枠３４に固定されている。直流電圧源−Ｖｃｃはターゲット２７に接続されている。磁極片Ｎ及びＳによって概略的に示されたように基板が取り付けられている空間を通過する方向て磁界Ｂを加えてもよい。周知のように、この磁界の目的はターゲットの近くに電子を集中させることである。これは基板上のアルミニウムの付着の増大を生じさせる。ジャー１２の内部は非常に低い圧力である。スイッチ３６は二つの位置の間で移動可能である。第１位置においては基板３０が接地に接続される。

第２位置においては基板に直流バイアス電圧（−ＶＴ）が加えられる。この直流電圧はやがて説明されるように盛上りを実質的に低減させろようなレベルになるように選択される。

動作の際、スイッチ３６がその第１位置にあってアルゴン気体が弁１６を通して排気ペルジャー１２中へ導入される。アルゴン気体はターゲット２７と接地基板３０との間に加えられた電界な受ける。アルゴン気体の電離は自己開始性のものであって付加的な電源は必要とされない。アルミニウムターゲット２７の表面からは漂遊電子が発生されてこれはアルゴン気体分子と衝突し℃ごれを電離させ、正のＡｒイオンを発生させる。この電離過程から生じる各アルゴン陽イオンは電界によってターゲット２７の方へ加速させる。アルゴン陽イオンでのターゲット２７のボンバードはアルミニウム原子のスパッタを生じさせ、これによりアルミニウム電子は基板３０の方へ放出される。このスパッタは基板におけるアルミニウム層の一次付着速度を確立する。理解されるように、電位−ｖＴが加えられたときには若干のアルミニウムが付着層から再スノｅツタされることになる。

この速度は一次付着速度より小さい。

基板３０の被覆の一次速度及び被覆の厚さは、ペルジャー１２の内側の温度を調整すること、ターゲット２７と基板３０との間の間隔を変えること、アルゴン気体の圧力を変えること、磁界の強さを変えること、及び電圧−ＶＣＣのレイルナ変えることによって制御することができる。

最初、スイッチ３６はその第１位置にあって基板は接地されている。基板３００表面１被覆するのに十分なアルミニウムの層が付着させられた後、スイッチ３６はその第２位置に移動されて電位−ＶＴ　が基板３０ＶＣ加えられる。これにより再ス・ぐツタが生じる。

適当な負電位をターゲットに加えたならば、アルミニウム層における盛上りの成長を実質上除去できることが判明した。次は盛上り形成を低減するための機構についての説明である。

全基板面に導電性被覆を与えるのに十分であるアルミニウムの薄層が付着させられた後、バイアス電位−■１が基板３０に加えられる。電圧−ＶＴが加えられる前にウェハな被覆することの目的は、この被覆の表面のすべての位置が同じ電位になることを２１実にすることである。この一様なバイアス電位は基板からのアルミニウムの若干の再ス・ξツタを生じさせる。この再スパツタは基板上の付着層の表面におけるすべ℃の位置で比較的一様な速度で行われる。再スパツタはアルミニウム構造物の再配置を生じさせて粒子寸法を減小させ、これが応力を軽減するように作用する。再スパツタによるアルミニウムの除去は一次付着速度より低い速度で行われる。再スパツタ速度はアルミニウム粒子寸法の減小を生じさせるのに十分なものでなければならない。粒子寸法の減小は応力を軽減して盛上り形成を低減する。

こノ発明は次の例によって更に説明される。これらの例のそれぞれにおいてスパッタはパリアン３１８０コータ（Ｖａｒｉ　ａｎ３１８０　Ｃｏａｔｅｒ）において、磁界な確立する直流磁電管陰極を用いて行われ、幾つかの試料がシリコン基板上に被覆された。

１％のけい素な有するアルミニウムターゲットが使用された。

例１．（基板をアルミニウムで被扱後直流バイアスを加えた）幾つかの被覆が作られた。装置における圧力は１．８Ｘ１０−７トルであった。アルゴン気体が導入されて圧力が６．０Ｘ１０−３トルに上昇した。幾つかの被覆の際の■。０は −５００ないし一６００ポル）ＤＣに設定された。基板における物質の付着速約０〜３００℃の範囲にあった。多数の被覆が作られたが、全スパッタ時間は約３７秒であって、そのうちの最初の５秒は直流バイアス（−ＶＴ）が加えられなかった。−１００ｖないし一３００Ｖの負電位−ＶＴが加えらｊた場合には、盛上り形成が相当に縮小した。

例２．（バイアスは加えなかった）（−ＶＴ）　がＯボルトであることを除いては例１１ｃおけると同じ条件を用いて被覆が作られた。換言すれば、バイアスなしである。

例２においてはバイアスなしで付着させられたアルミニウム層の粒子寸法は約７ミクロンであったが、例Ｉにおいては最大粒子寸法は約３ミクロンであった。粒子寸法は透過形電子顕微鏡？用いて測定された。例１における盛上り寸法は約１００ＯＡ（０，１μ）で測定された。例２においては盛上りが約１〜２μで測定された。盛上り寸法は走査形電子顕微鏡を用いて測定された。例１１ｃおける比較的小さい粒子寸法は付着層における応力を軽減した。この応力の軽減は盛上り形成の低減な生じさせた。

産業上の適用性この発明は固体電子素子の製造の分野において有用である。

この発明は費用効果の、よい方法で盛上りを低減することにより短絡を防止するので有利である。

国際調査報告　− ，＋、−、＝、、＝、、、、、”ＣＴ／ＵＳ　８６１０２２７６Ｉ＋−７，１１，−１−＾、、噂雫・＾−・？ＣＴ／υＳ　Ｂｇ１０２２７６

Claims

【特許請求の範囲】

１．（ａ）ターグットからの金属を基板の表面上ヘスパッタしてこの基板表面上に金属層を付着させる段階、及び（ｂ）そのような付着中、付着層からの金属を再スパッタして、付着させられている層における金属粒子寸法を応力が軽減されて付着層における盛上り形成の低減が生じる程度にまで減小させる段階、によって特徴づけられる、基板上にスパッタされた金属の層に発生する盛上りを低減する方法。
２．（ａ）ターグットからのアルミニウムを基板の表面上ヘスパッタしてこの基板表面上にアルミニウムの層を付着させる段階、及び（ｂ）そのような付着中、付着層からのアルミニウムを再スパッタして、付着させられている層におけるアルミニウム粒子寸法を応力が軽減されて付着層における盛上り形成の低減が生じる程度にまで減小させる段階、によって特徴づけられる、基板上にスパッタされたアルミニウムの層に発生する盛上りを低減する方法。
３．（ａ）ターグットからのアルミニウムを基板の表面上ヘスパッタしてこの基板表面上にアルミニウムの層を付着させる段階、及び（ｂ）そのような付着中、付着層からの若干のアルミニウムの再スパッタを生じさせてこれにより付着させられている層におけるアルミニウム粒子寸法を応力が軽減されて付着層における盛上り形成の低減が生じる程度にまで、減小させるように選択された負電位を基板に加える段階、によって特徴づけられる、基板上にスパッタされたアルミニウムの層に発生する盛上りを低減する方法。
４．（ａ）ターグットからのアルミニウムを基板の表面上ヘスパッタしてこの基板表面上にアルミニウムの層を付着させる段階、及び（ｂ）基板表面を被覆するのに十分であるアルミニウム層の一部分が段階（ａ）によって形成された後に、付着層からの若干のアルミニウムの再スパッタを生じさせてこれにより付着させられている層におけるアルミニウム粒子寸法を応力が軽減されて付着層における盛上り形成の低減が生じる程度にまで減小させるように選択された負の直流電位を基板に加える段階、によって特徴づけられろ、基板上にスパッタされたアルミニウムの層における盛りを低減する方法。