JPH02219225A - 膜堆積装置および膜堆積方法 - Google Patents
膜堆積装置および膜堆積方法Info
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- JPH02219225A JPH02219225A JP1039890A JP3989089A JPH02219225A JP H02219225 A JPH02219225 A JP H02219225A JP 1039890 A JP1039890 A JP 1039890A JP 3989089 A JP3989089 A JP 3989089A JP H02219225 A JPH02219225 A JP H02219225A
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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。
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ＬＳＩ等の半導体素子におけるＡｌまたはＡｌ
を主成分とするＡｌ化合物よりなる電極配線の堆積方法
およびその装置に関するものである。
を主成分とするＡｌ化合物よりなる電極配線の堆積方法
およびその装置に関するものである。
従来の技術
従来、超ＬＳＩのように高集積化が進み、ＡｌまたはＡ
ｌ化合物（以下では簡単のためにＡｌと記す）よりなる
配線も微細化されるために、基板ニ作られたトランジス
タ領域やポリシリコン電極と前期Ａｌ配線とを電気的に
接続するためのコンタクト穴（ピアホールと記す）にも
Ａｌを形成する必要がある。このためにＡｒガスによる
ＡｌのスパッタリングによるＡｌ膜の堆積時に、基板に
高周波の電力を印加して、Ａｒで基板をたたきながらＡ
ｌを堆積（以下、バイアス・スパッタと記す）する方法
（テクニカル ダイジェスト オンインターナショナル
エレクトロン デバイスミイーティング ｐ、７０．
１９８Ｅｌ）や トリメチルアルミニウム（以下、ＴＭ
Ａと記す）ガスのプラズマ分解でバイアススパッタ法と
同じく基板に高周波の電力を印加しプラズマ ケミカル
ペーパー デボジシロン（以下、プラズマＣｖＤと記す
）法が用いられる。
ｌ化合物（以下では簡単のためにＡｌと記す）よりなる
配線も微細化されるために、基板ニ作られたトランジス
タ領域やポリシリコン電極と前期Ａｌ配線とを電気的に
接続するためのコンタクト穴（ピアホールと記す）にも
Ａｌを形成する必要がある。このためにＡｒガスによる
ＡｌのスパッタリングによるＡｌ膜の堆積時に、基板に
高周波の電力を印加して、Ａｒで基板をたたきながらＡ
ｌを堆積（以下、バイアス・スパッタと記す）する方法
（テクニカル ダイジェスト オンインターナショナル
エレクトロン デバイスミイーティング ｐ、７０．
１９８Ｅｌ）や トリメチルアルミニウム（以下、ＴＭ
Ａと記す）ガスのプラズマ分解でバイアススパッタ法と
同じく基板に高周波の電力を印加しプラズマ ケミカル
ペーパー デボジシロン（以下、プラズマＣｖＤと記す
）法が用いられる。
発明が解決しようとする課題
しかし、かかる構成によれば、ピアホールが微細化した
ときにＡｌがピアホール中に入るのにサイズ効果を受け
て、例えば第２図に示すように１μｍ角で深さ０． ８
μｍのピアホール底部ではバイアス・スパッタで堆積し
てもほとんどＡｌは入っていかない。このためにこのピ
アホール段差でのＡｌ配線の断線や該ピアホール段差部
のＡｌ厚が薄いために配線形成後のアニール処理でやは
りＡｌ配線の断線が発生し、半導体素子の歩留まりを低
下させるという問題があった。
ときにＡｌがピアホール中に入るのにサイズ効果を受け
て、例えば第２図に示すように１μｍ角で深さ０． ８
μｍのピアホール底部ではバイアス・スパッタで堆積し
てもほとんどＡｌは入っていかない。このためにこのピ
アホール段差でのＡｌ配線の断線や該ピアホール段差部
のＡｌ厚が薄いために配線形成後のアニール処理でやは
りＡｌ配線の断線が発生し、半導体素子の歩留まりを低
下させるという問題があった。
本発明は、上述の問題点に鑑みて為されたもので、微細
なピアホールにおけるＡｌ配線の段差部でのカバレッジ
を改善させることで断線発生を極めて低くすることによ
って高歩留まりを実現するための膜堆積装置およびその
製造方法を提供することを目的とする。
なピアホールにおけるＡｌ配線の段差部でのカバレッジ
を改善させることで断線発生を極めて低くすることによ
って高歩留まりを実現するための膜堆積装置およびその
製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
本発明は、Ｈｅ、ＨｅやＡｒ等の不活性ガス及びそれら
の混合ガスを高周波によるプラズマ生成や磁界の印加に
よる高密度プラズマの生成によって、イオンあるいは電
子を作成し、該イオンあるいは電子をガスの自然な流れ
や発散磁界に沿って基板加熱機構を有する基板ホルダー
に設置したＡｌ膜あるいはＡｌ配線形吠の形成された基
板に到達させて処理をおこなったり、または前期イオン
あるいは電子の流れの途中にＡｌ膜を形成するための原
料ガスの供給口を設けてＡｌ膜を堆積を行うものである
。
の混合ガスを高周波によるプラズマ生成や磁界の印加に
よる高密度プラズマの生成によって、イオンあるいは電
子を作成し、該イオンあるいは電子をガスの自然な流れ
や発散磁界に沿って基板加熱機構を有する基板ホルダー
に設置したＡｌ膜あるいはＡｌ配線形吠の形成された基
板に到達させて処理をおこなったり、または前期イオン
あるいは電子の流れの途中にＡｌ膜を形成するための原
料ガスの供給口を設けてＡｌ膜を堆積を行うものである
。
作用
本発明は上述の構成によって、微細なピアホール部に形
成されるＡｌをイオンあるいは電子のエネルギーによっ
て該ピアホール部のＡｌを流動させることによって、Ａ
ｌの段差カバレッジ特性が改善し、断線発生を極めて低
くすることによって高歩留まりを実現することが可能と
なる。
成されるＡｌをイオンあるいは電子のエネルギーによっ
て該ピアホール部のＡｌを流動させることによって、Ａ
ｌの段差カバレッジ特性が改善し、断線発生を極めて低
くすることによって高歩留まりを実現することが可能と
なる。
実施例
（実施例１）
第１図は、本発明の一実施例による処理装置の概略図で
あり、プラズマ室１１はＨｅ１ ＨｅやＡｒ等の不活
性ガスもしくはそれらの混合ガスを導入するガス導入口
１２とプラズマを生成するための１３．５８ＭＨｚの高
周波電源１３の高周波を導入するための水冷も兼ねたコ
イル１４とで構成しており、処理室２１は基板２２の加
熱機構を有した基板ホルダー２３が設けられており、該
処理室２１の端部にはロータリーポンプに接続された排
気口２４も設けられている。
あり、プラズマ室１１はＨｅ１ ＨｅやＡｒ等の不活
性ガスもしくはそれらの混合ガスを導入するガス導入口
１２とプラズマを生成するための１３．５８ＭＨｚの高
周波電源１３の高周波を導入するための水冷も兼ねたコ
イル１４とで構成しており、処理室２１は基板２２の加
熱機構を有した基板ホルダー２３が設けられており、該
処理室２１の端部にはロータリーポンプに接続された排
気口２４も設けられている。
上記構成の処理装置に、第２図に示すような、５ｉ３１
上にピアホールとして１部を開口した絶縁膜３２にバイ
アススパッタによるＡｌ膜８３を堆積した基板を設置す
る。プラズマ室１１にはガス導入口１２よりＡｒガスを
入れて、ＩＫＷの高周波電力を高周波電源１３に投入し
てプラズマを発生させる。処理室２１内の基板２２は基
板ホルダー２３により、温度的２５０℃に保持されてい
る。また、プラズマ室１１と処理室２１は排気口にて排
気され、真空度約１００Ｐａにて４０分の処理が行われ
る。このように処理された基板は第３図に示されるよう
に段差部のＡｌが流動し、第２図及び第３図の図中に示
されるピアホール部での側壁に堆積したＡｌ厚ｄｓが厚
（なり、ピアホール部でのＡｔ断線が防止される。
上にピアホールとして１部を開口した絶縁膜３２にバイ
アススパッタによるＡｌ膜８３を堆積した基板を設置す
る。プラズマ室１１にはガス導入口１２よりＡｒガスを
入れて、ＩＫＷの高周波電力を高周波電源１３に投入し
てプラズマを発生させる。処理室２１内の基板２２は基
板ホルダー２３により、温度的２５０℃に保持されてい
る。また、プラズマ室１１と処理室２１は排気口にて排
気され、真空度約１００Ｐａにて４０分の処理が行われ
る。このように処理された基板は第３図に示されるよう
に段差部のＡｌが流動し、第２図及び第３図の図中に示
されるピアホール部での側壁に堆積したＡｌ厚ｄｓが厚
（なり、ピアホール部でのＡｔ断線が防止される。
（実施例２）
第４図は本発明における他の実施例を示す概略図で、プ
ラズマ室１１にはガス導入口１２．２゜５４ＧＨｚのマ
イクロ波源１３よりの高周波を導波路１４にて導入され
、外部に磁界を印可するためのマグネット１５を設けて
おり、また開口部には電源１６を接続した引出し電極１
７を有している。処理室２１は基板２２を加熱できる機
構を持つホルダー２３があり、またターボ分子ポンプと
ロータリーポンプよりなる排気系に接続した排気口２４
がある。
ラズマ室１１にはガス導入口１２．２゜５４ＧＨｚのマ
イクロ波源１３よりの高周波を導波路１４にて導入され
、外部に磁界を印可するためのマグネット１５を設けて
おり、また開口部には電源１６を接続した引出し電極１
７を有している。処理室２１は基板２２を加熱できる機
構を持つホルダー２３があり、またターボ分子ポンプと
ロータリーポンプよりなる排気系に接続した排気口２４
がある。
上記構成の処理装置にて、実施例１と同様の第２図に示
す基板を用いて、マイクロ波電力約６００Ｗ１ プラズ
マ室内にて８７５ガウスになるように磁界を調整し、Ａ
ｒガスによる高密度プラズマを生成して引出し電極によ
り、主にＡｒイオンを引き出し、処理を行う。このとき
の基板温度は約１００℃で制御している。このように処
理を行うと実施例１と同様第３図に示されるようにピア
ホール部のＡｌは流動し、ステップカバレッジが改善さ
れる。この様子を第５図に示す。
す基板を用いて、マイクロ波電力約６００Ｗ１ プラズ
マ室内にて８７５ガウスになるように磁界を調整し、Ａ
ｒガスによる高密度プラズマを生成して引出し電極によ
り、主にＡｒイオンを引き出し、処理を行う。このとき
の基板温度は約１００℃で制御している。このように処
理を行うと実施例１と同様第３図に示されるようにピア
ホール部のＡｌは流動し、ステップカバレッジが改善さ
れる。この様子を第５図に示す。
このときのピアホールの深さは１μｍで、形状は正方形
であり、その１辺の長さをピアホールサイズとしている
。またＡｔ膜はバイアススパッタにて平面部にて約０．
５μｍ厚に堆積し、ピアホール側壁に堆積したＡｔ膜厚
ｄｓは走査型電子顕微鏡にて断面観察により、測定した
。処理前の膜厚はピアホールサイズが１μｍ付近より、
０．１μｍ以下となるが、本実施例による処理を行うと
完全に埋め込みが行われている。
であり、その１辺の長さをピアホールサイズとしている
。またＡｔ膜はバイアススパッタにて平面部にて約０．
５μｍ厚に堆積し、ピアホール側壁に堆積したＡｔ膜厚
ｄｓは走査型電子顕微鏡にて断面観察により、測定した
。処理前の膜厚はピアホールサイズが１μｍ付近より、
０．１μｍ以下となるが、本実施例による処理を行うと
完全に埋め込みが行われている。
次に２層Ａｌ配線の歩留まりを第６図に示す構造で測定
した。第６図において熱酸化膜３１ａを形成したＳｉ基
板３１ｂに第１のＡｌ配線４１を形成し、層間絶縁膜と
してプラズマＣｈｅｍｉｃａｌ Ｍａｐｏｒ Ｄｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ （以下ＣＶＤと記す）にてＳｉＯ２膜
３２全３２し、エツチングによってピアホールを形成し
た後、第２のＡｌ配線３３を形成している。
した。第６図において熱酸化膜３１ａを形成したＳｉ基
板３１ｂに第１のＡｌ配線４１を形成し、層間絶縁膜と
してプラズマＣｈｅｍｉｃａｌ Ｍａｐｏｒ Ｄｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ （以下ＣＶＤと記す）にてＳｉＯ２膜
３２全３２し、エツチングによってピアホールを形成し
た後、第２のＡｌ配線３３を形成している。
このような構造でピアホール数が１万個接続したものに
、電源４２によってＡｌ配線に電流を流して、電流計４
３で導通を測定した。測定サンプルは本実施例における
処理したものと、しないもの及びそれらサンプルをＨ２
雰囲気中で４５０℃にて３０分の熱処理後にも測定した
。測定個数１００個の導通における歩留まりを以下表１
に示す。
、電源４２によってＡｌ配線に電流を流して、電流計４
３で導通を測定した。測定サンプルは本実施例における
処理したものと、しないもの及びそれらサンプルをＨ２
雰囲気中で４５０℃にて３０分の熱処理後にも測定した
。測定個数１００個の導通における歩留まりを以下表１
に示す。
表１
このように本発明によれば極めて良好で安定した、
Ａｌ配線を形成することができる。
Ａｌ配線を形成することができる。
（実施例３）
第７図に本発明による他の実施例の装置概略図を示す。
装置構成は一部を除いて上記実施例２と同じである。処
理室２１にＡｔ膜を堆積するための原料ガスを導入する
ための原料ガス導入口２５が設けられている。
理室２１にＡｔ膜を堆積するための原料ガスを導入する
ための原料ガス導入口２５が設けられている。
該膜堆積装置を用いるＡｔ膜の堆積には主に次の３方法
で行うことができる。
で行うことができる。
く方法１〉
プラズマ室にＨ２またはＨｅガスをガス導入口１２より
導入し、プラズマを生成する。反応室２１にトリメチル
アルミの蒸気とＨ２を原料ガス導入口２５より導入し、
Ａｔ膜を所望の厚み例えば０．５μｍ堆積する。その後
にガス導入口１２よりＡｒガスを導入し、原料ガスを止
めて処理を行い、Ａｌの流動を行う。
導入し、プラズマを生成する。反応室２１にトリメチル
アルミの蒸気とＨ２を原料ガス導入口２５より導入し、
Ａｔ膜を所望の厚み例えば０．５μｍ堆積する。その後
にガス導入口１２よりＡｒガスを導入し、原料ガスを止
めて処理を行い、Ａｌの流動を行う。
〈方法２〉
方法１と同じに行うがＡｌの堆積膜厚を薄くし、例えば
０． １μｍ堆積しては処理を行い、これを繰り返すこ
とで所望するＡｌ厚を堆積する。
０． １μｍ堆積しては処理を行い、これを繰り返すこ
とで所望するＡｌ厚を堆積する。
く方法３〉
プラズマ室にＨ２またはＨｅガスのいずれか１種以上と
Ａｒガスをガス導入口１２より導入し、プラズマを生成
する。反応室２１にトリメチルアルミの蒸気とＨ２を原
料ガス導入口２５より導入し、Ａｌ膜を所望の厚み例え
ば０． ５μｍ堆積する。
Ａｒガスをガス導入口１２より導入し、プラズマを生成
する。反応室２１にトリメチルアルミの蒸気とＨ２を原
料ガス導入口２５より導入し、Ａｌ膜を所望の厚み例え
ば０． ５μｍ堆積する。
上記３方法でのピアホール側壁に堆積した Ａｌ膜厚ｄ
ｓを走査型電子顕微鏡にて断面観察により、測定した。
ｓを走査型電子顕微鏡にて断面観察により、測定した。
いずれの方法においても良好なステップカバレッジ特性
を示していることがわかった。
を示していることがわかった。
なお本実施例ではトリメチルアルミの例を示したが、ト
リエチルアルミや、またはそれらガスとＳ ｉ Ｈ４、
Ｓ ｉ ＊Ｈａや５ｉａＨｓガスとの混合であっても何
ら問題はない。
リエチルアルミや、またはそれらガスとＳ ｉ Ｈ４、
Ｓ ｉ ＊Ｈａや５ｉａＨｓガスとの混合であっても何
ら問題はない。
発明の効果
以上の説明から明らかなように、本発明は、Ａｌ膜にイ
オンあるいは電子を照射したり、または１ｌ− Ａｌ膜の堆積と同時にイオンあるいは電子を照射するこ
とによって、ピアホールや段差部での極めて薄く、断線
しやすいＡｌ膜を流動させることで厚くしてＡｌ配線の
段差部でのカバレッジを改善するため、断線発生を極め
て低くする効果を有するものである。
オンあるいは電子を照射したり、または１ｌ− Ａｌ膜の堆積と同時にイオンあるいは電子を照射するこ
とによって、ピアホールや段差部での極めて薄く、断線
しやすいＡｌ膜を流動させることで厚くしてＡｌ配線の
段差部でのカバレッジを改善するため、断線発生を極め
て低くする効果を有するものである。
第１図は、本発明の１実施例における薄膜堆積装置の概
略構成図、第２図は、従来例におけるバイアススパッタ
にてＡｌを堆積したときのピアホールのカバレッジを示
す模式断面図、第３図は、本発明による堆積装置にて処
理したピアホールのカバレッジを示す模式断面図、第４
図は、本発明の他の実施例における処理装置の概略構成
図、第５図は、ピアホールサイズと側壁に堆積したＡｌ
厚との関係を示す特性図、第６図は、ピアホールでの断
線を測定する方法を示す概略構造図、第７図は、本発明
の他の実施例における膜堆積装置の概略構成図である。 １１・・・・・・プラズマ室、１２・・・・・・導入口
、１３・・・・・・高層Ｉ２− 波源、２１・・・・・・処理室、２２・・・・・・基板
、２３・・・・・・ホルダ２４・・・・・・排気口。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名第１図
略構成図、第２図は、従来例におけるバイアススパッタ
にてＡｌを堆積したときのピアホールのカバレッジを示
す模式断面図、第３図は、本発明による堆積装置にて処
理したピアホールのカバレッジを示す模式断面図、第４
図は、本発明の他の実施例における処理装置の概略構成
図、第５図は、ピアホールサイズと側壁に堆積したＡｌ
厚との関係を示す特性図、第６図は、ピアホールでの断
線を測定する方法を示す概略構造図、第７図は、本発明
の他の実施例における膜堆積装置の概略構成図である。 １１・・・・・・プラズマ室、１２・・・・・・導入口
、１３・・・・・・高層Ｉ２− 波源、２１・・・・・・処理室、２２・・・・・・基板
、２３・・・・・・ホルダ２４・・・・・・排気口。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名第１図
Claims (4)
- （１）Ｈ＿２、ＨｅやＡｒ等の不活性ガスもしくはそれ
らの混合ガスを導入して高周波によりプラズマを生成す
るプラズマ室と該プラズマ室の１部は開口しており、該
開口部と接続してプラズマにて生成したイオンまたは電
子の流れ出る部分に基板を乗せるための加熱機構を有し
た基板ホルダーを持つ反応室からなり、該反応室に膜堆
積のための原料ガスの導入口を有することを特徴とした
膜堆積装置。 - （２）プラズマ室の回りに磁界を印加する機構を具備し
てなる特許請求の範囲第１項記載の膜堆積装置。 - （３）開口部に前記プラズマ室で生成したイオンまたは
電子を前記処理室または前記反応室に加速して引き出す
ための引出し電極を有することを特徴とした特許請求の
範囲第１項あるいは第２項記載の膜堆積装置。 - （４）Ｈ＿２、ＨｅやＡｒ等の不活性ガスもしくはそれ
らの混合ガスを導入して高周波によりプラズマを生成す
るプラズマ室と該プラズマ室の１部は開口しており、該
開口部と接続してプラズマにて生成したイオンまたは電
子の流れ出る部分に基板を乗せるための加熱機構を有し
た基板ホルダーを持つ反応室からなり、該反応室に膜堆
積のための原料ガスの導入口を有することを特徴とした
膜堆積装置内に、ＡｌまたはＡｌを主成分とするＡｌ化
合物よりなる膜が形成された半導体基板を設置し、前記
基板の温度を室温から４５０℃の範囲に保持し、プラズ
マ室で生成したイオンまたは電子を照射する工程と該基
板のＡｌまたはＡｌを主成分とするＡｌ化合物よりなる
膜を所望する形状に加工する工程よりなる膜堆積方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039890A JPH02219225A (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 膜堆積装置および膜堆積方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039890A JPH02219225A (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 膜堆積装置および膜堆積方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02219225A true JPH02219225A (ja) | 1990-08-31 |
Family
ID=12565567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1039890A Pending JPH02219225A (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 膜堆積装置および膜堆積方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02219225A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010087598A (ko) * | 2000-03-08 | 2001-09-21 | 황 철 주 | Ｈｄｐ-ｃｖｄ 장치 및 이를 이용한 갭 필링 방법 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57118635A (en) * | 1981-01-16 | 1982-07-23 | Matsushita Electronics Corp | Manufacture of semiconductor device |
| JPS58171568A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-08 | Fujitsu Ltd | スパツタリング装置 |
| JPS6050167A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | プラズマ付着装置 |
| JPS63152146A (ja) * | 1986-12-04 | 1988-06-24 | マシーン テクノロジー，インク | 層形成物質の付着および平坦化方法ならびにその装置 |
| JPH02175864A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-07-09 | Toshiba Corp | 薄膜形成装置およびこれを用いた薄膜形成方法 |
-
1989
- 1989-02-20 JP JP1039890A patent/JPH02219225A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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