JPH0519302B2 - - Google Patents
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- JPH0519302B2 JPH0519302B2 JP57032065A JP3206582A JPH0519302B2 JP H0519302 B2 JPH0519302 B2 JP H0519302B2 JP 57032065 A JP57032065 A JP 57032065A JP 3206582 A JP3206582 A JP 3206582A JP H0519302 B2 JPH0519302 B2 JP H0519302B2
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- Japan
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- substrate
- bias
- electrode
- insulating
- substrate material
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3435—Applying energy to the substrate during sputtering
- C23C14/345—Applying energy to the substrate during sputtering using substrate bias
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体プロセス中の、特にバイアス
スパツタ法を用いた絶縁膜形成方法に関する。
スパツタ法を用いた絶縁膜形成方法に関する。
バイアススパツタ法は、凹凸断面を有するパタ
ーン上に絶縁層（例えばSiO2，Al2O3等）を形成
する際、そのステツプカバレジ（Step
Coverage、以下S.Cと略記する）を改善する効果
が大きいため一部で採用され始めている。例えば
第１図の断面図に示す如く、既に基板材１上に形
成された金属パターン２の上に絶縁層３をスパツ
タリングにより形成する際、絶縁層３は同図ａに
示す様に、金属パターン２の上の絶縁層と基板材
１に直接形成された絶縁層とは不連続なものにな
りがちであつた。それに対し、バイアススパツタ
法では、理想的な場合は、同図ｂに示す様に金属
パターン２と基板材１上の絶縁層３は連続的なも
のとなり改善されたS.Cが得られる。バイアスス
パツタ法はスパツタ装置の基板電極に適当な方法
で負の電圧（バイアス電圧）を印加することによ
つて実現できる。この負の電圧によつて、基板材
上に析出中の絶縁膜に対する正イオン（例えばア
ルゴンガス）衝撃が活発になり、既に基板材上に
形成された膜の断差の部分への絶縁物の回り込み
を促し、かつ、余分な突起部分を除去する。この
様にしてSCが改善される。
ーン上に絶縁層（例えばSiO2，Al2O3等）を形成
する際、そのステツプカバレジ（Step
Coverage、以下S.Cと略記する）を改善する効果
が大きいため一部で採用され始めている。例えば
第１図の断面図に示す如く、既に基板材１上に形
成された金属パターン２の上に絶縁層３をスパツ
タリングにより形成する際、絶縁層３は同図ａに
示す様に、金属パターン２の上の絶縁層と基板材
１に直接形成された絶縁層とは不連続なものにな
りがちであつた。それに対し、バイアススパツタ
法では、理想的な場合は、同図ｂに示す様に金属
パターン２と基板材１上の絶縁層３は連続的なも
のとなり改善されたS.Cが得られる。バイアスス
パツタ法はスパツタ装置の基板電極に適当な方法
で負の電圧（バイアス電圧）を印加することによ
つて実現できる。この負の電圧によつて、基板材
上に析出中の絶縁膜に対する正イオン（例えばア
ルゴンガス）衝撃が活発になり、既に基板材上に
形成された膜の断差の部分への絶縁物の回り込み
を促し、かつ、余分な突起部分を除去する。この
様にしてSCが改善される。
バイアス電圧を印加する具体的な方法として、
特に絶縁物のバイアススパツタでは、通常ターゲ
ツト電極への電力供給用高周波電源とは別の高周
波電源から基板電極に電力を供給する方法とター
ゲツト電極へ供給する電力の一部を利用して基板
電極にバイアスを誘起する方法とのいずれかが用
いられている。
特に絶縁物のバイアススパツタでは、通常ターゲ
ツト電極への電力供給用高周波電源とは別の高周
波電源から基板電極に電力を供給する方法とター
ゲツト電極へ供給する電力の一部を利用して基板
電極にバイアスを誘起する方法とのいずれかが用
いられている。
又、こう言つたバイアススパツタ法を含むスパ
ツタリングでの雰囲気ガスは、スパツタ効率の高
い純粋アルゴンが用いられている。
ツタリングでの雰囲気ガスは、スパツタ効率の高
い純粋アルゴンが用いられている。
しかしながら、従来のアルゴンガス雰囲気中で
のバイアススパツタ法では、バイアス電位の増加
に共い、基準電位に接続されたチヤンバと基板電
極間に不要なプラズマ放電が生じ、結果的に基板
電極に誘起可能なバイアス電位が大きく制限され
るため、十分なS.Cの改善ができないという欠点
があつた。
のバイアススパツタ法では、バイアス電位の増加
に共い、基準電位に接続されたチヤンバと基板電
極間に不要なプラズマ放電が生じ、結果的に基板
電極に誘起可能なバイアス電位が大きく制限され
るため、十分なS.Cの改善ができないという欠点
があつた。
バイアス電位の限界はスパツタ装置の形状及び
構造によつて決定されるものであり、不要なプラ
ズマ放電を除去し、高いバイアス電位を得るよう
にするには何等かのスパツタ装置の改造が必要で
あつた。
構造によつて決定されるものであり、不要なプラ
ズマ放電を除去し、高いバイアス電位を得るよう
にするには何等かのスパツタ装置の改造が必要で
あつた。
本発明の目的は前記従来の欠点を解決し、バイ
アススパツタ装置の改造なくして、極めて簡単な
方法で、ステツプカバレジの改善をはかる方法を
提供することである。
アススパツタ装置の改造なくして、極めて簡単な
方法で、ステツプカバレジの改善をはかる方法を
提供することである。
本発明は、絶縁物ターゲツト材及び基板材に対
して不活性な窒素ガスを含む希ガス中で、バイア
ススパツタリングを行い、絶縁物を基板材上に形
成することを特徴とする。
して不活性な窒素ガスを含む希ガス中で、バイア
ススパツタリングを行い、絶縁物を基板材上に形
成することを特徴とする。
以下、本発明について、絶縁物ターゲツト材及
び基板材に対して不活性な窒素ガスを添加した場
合の実施例を中心に図面を用いて説明する。第２
図は本発明に用いた標準的な高周波スパツタ装置
にバイアススパツタ法を適用した例である。先に
述べた、ターゲツト電極へ供給する電力の一部を
利用して基板電極に負のバイアス電圧を誘起する
方法の内「同調陽極」システムと称するものであ
る。このシステムはアイビーエム ジヤーナル
オブ リサーチ アンド デベロツプメント
（IBM Journal of Research and
Development）1970年、第14巻172〜175ページ
に記載のJ.S.Logan氏による論文“Control of
RF Sputtered Film Properties through
Substrate Tuning”に報告されている。
び基板材に対して不活性な窒素ガスを添加した場
合の実施例を中心に図面を用いて説明する。第２
図は本発明に用いた標準的な高周波スパツタ装置
にバイアススパツタ法を適用した例である。先に
述べた、ターゲツト電極へ供給する電力の一部を
利用して基板電極に負のバイアス電圧を誘起する
方法の内「同調陽極」システムと称するものであ
る。このシステムはアイビーエム ジヤーナル
オブ リサーチ アンド デベロツプメント
（IBM Journal of Research and
Development）1970年、第14巻172〜175ページ
に記載のJ.S.Logan氏による論文“Control of
RF Sputtered Film Properties through
Substrate Tuning”に報告されている。
第２図に示す高周波バイアススパツタ装置は、
チヤンバ４及び金属合板６とで内部が真空状態を
保持しうる様に気密構造となつており、それは基
準電位５に、即ち、この場合接地電位に接続され
ている。希ガス、例えばアルゴンガスが入口（図
示せず）より導入され真空ポンプ及び圧力調節器
（図示せず）によつて低圧に保たれたチヤンバ４
内にターゲツト電極７が配置され、その上にスパ
ツタの材料、例えばSiO2、Al2O3等の絶縁物ター
ゲツト材８が取付けられている。ターゲツト電極
７を取巻くようにそれと電気的に絶縁され基準電
位に接続されたチヤンバ４と同電位に保たれた導
電材料の極間シールド９が設けられている。ター
ゲツト電極７及び絶縁物ターゲツト材８に近接対
抗して基板電極１０が設けられ、基板電極１０の
上には、試料となる基板材１（例えばフエライ
ト、セラミツク、Siウエフアー等）が配置され
る。基板電極１０及びターゲツト電極７は、それ
ぞれ絶縁支持部材１１及び１２に取り付けられ、
さらに冷却パイプ１３及び１４を通して冷却水が
循環している。基準電位点５即ち接地点と、ター
ゲツト電極７との間に13.56メガヘルツのRF発生
器１５がマツチングボツクス１６を直列に介して
接続されている。基板電極１０はRFインダクタ
ンス１７及び可変コンデンサ１８が直列に接続さ
れた基板電極同調回路１９を通して接地点に接続
されている。基板電極同調回路１９はRFスパツ
タ動作中の基板電極１０のRF電位を制御する。
即ち、基板電極１０と接地点５間の可変RFイン
ピーダンスは、それを通して流れるRF電流によ
りRF電位を発生するが、これは結果として、絶
縁物ターゲツト材８から飛来し基板材１上のパタ
ーン部分に付着した絶縁膜に負の直流バイアス電
圧を誘起する。従つて第１図中に示した絶縁層３
を含む基板材１のバイアス電圧を基板電極同調回
路１９の調整により増加せしめることにより、絶
縁層３は希ガスイオンの衝撃によつて再び放出さ
れ、S.Cが改善される。
チヤンバ４及び金属合板６とで内部が真空状態を
保持しうる様に気密構造となつており、それは基
準電位５に、即ち、この場合接地電位に接続され
ている。希ガス、例えばアルゴンガスが入口（図
示せず）より導入され真空ポンプ及び圧力調節器
（図示せず）によつて低圧に保たれたチヤンバ４
内にターゲツト電極７が配置され、その上にスパ
ツタの材料、例えばSiO2、Al2O3等の絶縁物ター
ゲツト材８が取付けられている。ターゲツト電極
７を取巻くようにそれと電気的に絶縁され基準電
位に接続されたチヤンバ４と同電位に保たれた導
電材料の極間シールド９が設けられている。ター
ゲツト電極７及び絶縁物ターゲツト材８に近接対
抗して基板電極１０が設けられ、基板電極１０の
上には、試料となる基板材１（例えばフエライ
ト、セラミツク、Siウエフアー等）が配置され
る。基板電極１０及びターゲツト電極７は、それ
ぞれ絶縁支持部材１１及び１２に取り付けられ、
さらに冷却パイプ１３及び１４を通して冷却水が
循環している。基準電位点５即ち接地点と、ター
ゲツト電極７との間に13.56メガヘルツのRF発生
器１５がマツチングボツクス１６を直列に介して
接続されている。基板電極１０はRFインダクタ
ンス１７及び可変コンデンサ１８が直列に接続さ
れた基板電極同調回路１９を通して接地点に接続
されている。基板電極同調回路１９はRFスパツ
タ動作中の基板電極１０のRF電位を制御する。
即ち、基板電極１０と接地点５間の可変RFイン
ピーダンスは、それを通して流れるRF電流によ
りRF電位を発生するが、これは結果として、絶
縁物ターゲツト材８から飛来し基板材１上のパタ
ーン部分に付着した絶縁膜に負の直流バイアス電
圧を誘起する。従つて第１図中に示した絶縁層３
を含む基板材１のバイアス電圧を基板電極同調回
路１９の調整により増加せしめることにより、絶
縁層３は希ガスイオンの衝撃によつて再び放出さ
れ、S.Cが改善される。
しかし、既に述べた様に、第２図に示す構成の
バイアススパツタ装置では、ある程度のバイアス
電圧で基板電極１０とチヤンバ４及び金属台板６
間に不要なプラズマ放電が発生し、結果的に誘起
可能なバイアス電圧は大きく制限されS.Cの改善
までには至らぬものであつた。例えば、ターゲツ
ト電極７へのRF電力を１キロワツト、チヤンバ
４内のアルゴンガス圧が２パスカルと言うスパツ
タ条件で、基板電極同調回路１９の調整によりバ
イアス電圧を増加せしめると、バイアス電圧が
高々約−70〜−90ボルトで、前述の不要なプラズ
マ放電が発生しそれ以上のバイアス電圧の増加は
不可能であつた。その結果、基板材１上に得られ
た絶縁膜の断面は、第１図ａに示すような劣悪な
S.Cとなり、バイアススパツタ法の利点を生かす
ことはできなかつた。
バイアススパツタ装置では、ある程度のバイアス
電圧で基板電極１０とチヤンバ４及び金属台板６
間に不要なプラズマ放電が発生し、結果的に誘起
可能なバイアス電圧は大きく制限されS.Cの改善
までには至らぬものであつた。例えば、ターゲツ
ト電極７へのRF電力を１キロワツト、チヤンバ
４内のアルゴンガス圧が２パスカルと言うスパツ
タ条件で、基板電極同調回路１９の調整によりバ
イアス電圧を増加せしめると、バイアス電圧が
高々約−70〜−90ボルトで、前述の不要なプラズ
マ放電が発生しそれ以上のバイアス電圧の増加は
不可能であつた。その結果、基板材１上に得られ
た絶縁膜の断面は、第１図ａに示すような劣悪な
S.Cとなり、バイアススパツタ法の利点を生かす
ことはできなかつた。
一方、本発明の提示する如く、希ガス、例えば
アルゴンガスと共に、窒素ガスを添加した場合、
即ち、充分真空排気されたチヤンバ１内にアルゴ
ンガスを１パスカルに加えて窒素ガスを１パスカ
ル導入し、総合ガス圧として２パスカルに保持
し、ターゲツト電極７へのRF電力を１キロワツ
トとしたスパツタ条件では、基板電極１０に誘起
可能なバイアス電圧は約−70〜−90ボルトで、純
アルゴンガスと同程度の値が得られるものの、S.
Cは第１図ｂに示す如く完全に改善されていた。
窒素ガス添加によるS.C改善の効果は、総合ガス
圧２〜４パスカルに対して窒素0.1〜３パスカル
の分圧範囲で見られた。
アルゴンガスと共に、窒素ガスを添加した場合、
即ち、充分真空排気されたチヤンバ１内にアルゴ
ンガスを１パスカルに加えて窒素ガスを１パスカ
ル導入し、総合ガス圧として２パスカルに保持
し、ターゲツト電極７へのRF電力を１キロワツ
トとしたスパツタ条件では、基板電極１０に誘起
可能なバイアス電圧は約−70〜−90ボルトで、純
アルゴンガスと同程度の値が得られるものの、S.
Cは第１図ｂに示す如く完全に改善されていた。
窒素ガス添加によるS.C改善の効果は、総合ガス
圧２〜４パスカルに対して窒素0.1〜３パスカル
の分圧範囲で見られた。
更に、Al2O3，SiO2等の絶縁性酸化物ターゲツ
ト材に対して、活性な酸素ガスを添加すると、基
板材上に形成された絶縁膜はS.Cが改善されない
どころか、柱状構造となり実用に供するものでは
なかつた。
ト材に対して、活性な酸素ガスを添加すると、基
板材上に形成された絶縁膜はS.Cが改善されない
どころか、柱状構造となり実用に供するものでは
なかつた。
以上、説明したように、本発明の方法によれ
ば、従来のバイアススパツタ装置を何等改造する
こともなく、希ガス中に、絶縁物ターゲツト材、
基板材に対して不活性な窒素ガスを添加するとい
う、極めて簡単な方法でステツプカバレジの良好
な絶縁膜を形成できる。
ば、従来のバイアススパツタ装置を何等改造する
こともなく、希ガス中に、絶縁物ターゲツト材、
基板材に対して不活性な窒素ガスを添加するとい
う、極めて簡単な方法でステツプカバレジの良好
な絶縁膜を形成できる。
第１図は基板材上に凹凸断面を有するパターン
が存在するときの絶縁層のステツプカバレジを示
す断面図で同図ａは本発明を適用しない不良なス
テツプカバレジ、同図ｂは本発明を適用した良好
なステツプカバレジを示す図で、第２図は本発明
に用いたバイアススパツタ装置の概略断面と電気
的結線を示す図である。図において、 １は基板材、３は絶縁膜、１０は基板電極、１
９は基板電極同調回路を示す。
が存在するときの絶縁層のステツプカバレジを示
す断面図で同図ａは本発明を適用しない不良なス
テツプカバレジ、同図ｂは本発明を適用した良好
なステツプカバレジを示す図で、第２図は本発明
に用いたバイアススパツタ装置の概略断面と電気
的結線を示す図である。図において、 １は基板材、３は絶縁膜、１０は基板電極、１
９は基板電極同調回路を示す。
Claims (1)
- １ 絶縁物ターゲツト材及び基板材に対して不活
性な窒素ガスを含む希ガス中で、バイアススパツ
タリングを行い、絶縁物を基板材上に形成するこ
とを特徴とする絶縁膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57032065A JPS58148428A (ja) | 1982-03-01 | 1982-03-01 | 絶縁膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57032065A JPS58148428A (ja) | 1982-03-01 | 1982-03-01 | 絶縁膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58148428A JPS58148428A (ja) | 1983-09-03 |
| JPH0519302B2 true JPH0519302B2 (ja) | 1993-03-16 |
Family
ID=12348474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57032065A Granted JPS58148428A (ja) | 1982-03-01 | 1982-03-01 | 絶縁膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58148428A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5342398A (en) * | 1976-09-30 | 1978-04-17 | Hitachi Metals Ltd | Method of manufacturing multiicrystal garnet |
| JPS5711813A (en) * | 1980-06-23 | 1982-01-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Preparation of carbide film resistor |
-
1982
- 1982-03-01 JP JP57032065A patent/JPS58148428A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58148428A (ja) | 1983-09-03 |
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