JPH08250486A

JPH08250486A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH08250486A
Application number: JP8101396A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】不純物の導入や配線の接続が容易な半導体装
置の構成を得る。【構成】半導体でなる凸部が設けられた基板と、前記
基板上の前記凸部上面以外の領域を覆う絶縁膜とを有
し、前記絶縁膜の上端と前記凸部の上面を概略平坦な面
とする。また、半導体装置上に設けられた層間絶縁物
と、前記層間絶縁物内の、前記半導体装置のソースまた
はドレイン領域上に設けられた開孔と、前記開孔内に設
けられた第１の金属と、前記第１の金属の上面に接して
いる第２の金属とでなり、前記第１の金属の上面と前記
層間絶縁物の上面は概略平坦な面とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置や作製方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、平行平板型のプラズマ気相反応方
法（即ちプラズマ気相被膜作製方法またはプラズマ・エ
ッチング方法、以下単にプラズマ・プロセス、即ちPP法
という）においては、その被形成面を陰極（カソ─ド）
または陽極（アノ─ド）上またはこれらの電極のごく近
傍に発生する陰極暗部または陽極暗部を用いる方式が知
られている。かかる従来より公知の方式においては、電
極面積の大きさよりも被形成面の面積を大きく有せしめ
ることができない。このため、大面積の基板上に半導
体、絶縁体また導体被膜を作製することができるという
特長を有しながらも、電極面積の５〜30倍もの被形成面
を有せしめることができない。即ち、多量生産ができな
いという欠点を有していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、アモルファ
ス・シリコンを含む非単結晶半導体をPCVD法により作製
せんとする時、その基板１cm²あたりの製造価格が１円
以上と高価となり、太陽電池等の単価が安価な製品作製
に応用することができないという大きな欠点を有する。
加えて、被膜形成速度も１〜２Å／秒と十分とはいえ
ず、これらの点より、多量生産性を有しかつ被膜成長速
度が３〜10Å／秒と大きいPCVD法が求められていた。本
発明はかかる目的を成就するためになされたものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明ははプラズ
マ・グロ─放電の陽光柱を用いたものである。本発明は
陽光柱領域に被形成面を有する基板を平行に互いに離間
して配設したものである。かかる陽光柱を用いたPCVD法
に関しては、本発明人の出願になる特許願57─163729,
57─163730（プラズマ気相反応装置)(昭和57年９月20日
出願）に記されている。

【０００５】本発明はかかる陽光柱にて反応をせしめ、
多量生産を行うものである。しかし陽光柱は一般に大き
く空間に広がるため、被形成面近傍でのプラズマ密度が
減少し、結果として暗部を用いる方式とおなじ程度の被
膜成長速度しか得られないという他の欠点を有する。

【０００６】かかる欠点を除去して、陽光柱を収束（し
まらせる）せしめ、即ち、放電プラズマのひろがりを押
さえ、さらに中央部でのプラズマ密度を増加させ、活性
反応性気体を増加し、ひいては被膜成長速度を２〜３倍
にまで大きくすることを特長としている。

【０００７】図１は従来方法での平行平板型の電極(2),
(3) およびその電気力線(5) またこの電気力線に直行す
る等電位面（15）を示している。そしてこれらの電極は
減圧下の反応容器（４）内に配設されており、この電極
の一方から（７）より供給された反応性気体（６）が放
出され、他方の基板（１）の被形成面上に被膜形成され
る。

【０００８】図２（Ａ）において、電極(2),(3) 間には
高周波電源（10）より13.56MHzが加えられる。不要反応
生成物は排気系（８）にてバルブ(11), 圧力調整バルブ
(12), 真空ポンプ（13）より外部に排気される。

【０００９】かかる従来の方法においては、電気力線
（５）は被形成面に垂直に加わるため、被形成面をスパ
ッタ（損傷）してしまうという他の欠点を有する。図
１（Ｂ）は図１（Ａ）の電極の一方（２）に対し針状電
極（９）を互いに離間して配設したものである。ここで
は電極(2)(50cm×50cm),電極(2),(3) の間隔4cm,針状電
極長さ1cm,間隔5cm とした。かかる針状電極を図１
（Ａ）の装置に配設した時も、電気力線は針状電極より
分散し、ひろがる方向に供給され、基板（１）に垂直に
加えられる。等電位面（15）は電気力線と直行して設け
られるにすぎない。このため、針状電極は図１（Ａ）に
装置に配設した場合でも放電開始を容易にする等の特長
をそれなりに有しながらも、被膜の膜質、被膜成長速度
を向上させるものではなかった。

【００１０】図２は本発明のPP法即ちPCVD法またはプラ
ズマ・エッチング法における電極およびその概要を示し
たものである。この反応炉の他部は前記した本発明人の
特許願に準じる。

【００１１】図面において、この一対の網状電極(2),
(3) および被形成面を有する基板(1),(1')を有する。反
応性気体の供給は（23）より石英フ─ド（21）に至り、
網状電極（２）を通って陽光柱領域（５）に至る。陽光
柱領域には裏面を互いに密接して電気力線（５）に平行
に基板(1),(1) を配設せしめてある。またこの基板を石
英カゴで取り囲む形状を有せしめてある。反応生成物の
排気は下側フ─ド（22）を経て排気（24）させる。一対
を為す電極(2),(3) には外部より高周波エネルギが供給
され、平等電界が形成される領域（10）に放電がされ
る。

【００１２】この図面では電極面積は25cmφ（電極間隔
15cm）または70cm×70cm（電極間隔35cm）の形状を有せ
しめ、さらにこの電極に開孔または開溝（14）を形成す
ることにより、本発明の平等電界領域での第１のグロ─
放電と開孔または開溝（14）に高輝度の第２のグロ─放
電とを同時に発生せしめた。この図面より明らかなごと
く、下側電極（13）は例えば単に開孔または開溝（0.5
〜3cm 例えば約1cm φまたは約1cm 巾）で作ったにすぎ
ない。また他の例では上側電極のごとく、この開孔また
は開溝を陽光柱とは逆方向に曲面（16）を設け、凹状態
をしている。図１（Ｂ）に示すごとく、針状即ち放電面
に凸状態ではなく、逆に本発明装置においては、電極を
平面または凹状にすることにより、電気力線（５）が領
域(17),(18) において収束し、高密度電束領域が発生す
ることがわかる。かくのごとくにすることにより、従来
より知られた平等電界により発生する第１のプラズマ放
電(27),(28) に加えて高密度電束の発生により、高輝度
の第２のプラズマ領域(17),(18) を同時に発生させるこ
とができた。

【００１３】その結果、従来、陽光柱（25）では横方向
への広がりが大きく、プラズマが分散していたのが、本
発明のPP装置において電極中央部（20）内に集まる（3
5）傾向を有せしめることができた。さらにこの高輝度
プラズマの第２の放電を行わしめることにより、被膜成
長速度を２〜３倍にすることができた。例えば100 ％シ
ランを用い、0.1torr , 30W,(13.56MHz), 電極面を25cm
φとし、電極間隔15cmとした時、基板を10cm ,６枚を配
設（延べ面積600 cm²）において、開孔または開溝（1
4）を有しない場合、被膜成長速度は１〜２Å／秒であ
ったが、この開孔または開溝（14）を各電極に数ケ所設
けるのみで４〜６Å／秒と２〜３倍に増加させることが
可能になった。

【００１４】このことは図１の従来の方式に比べて、５
〜20倍も基板の配設量を大きくすることができるに加え
て、被膜形成速度を２〜３倍も高めることができ、２重
に優れたものであることがわかる。さらに加えて、陽光
柱が収束することの結果、この陽光柱が反応炉の内壁を
スパッタし、この内壁に吸着している水、付着物の不純
物を活性化して被膜内に取り込み、その膜質を劣化させ
る可能性をさらに少なくすることができるという点を考
慮すると、三重にすぐれたものであることが判明した。

【００１５】なお、以上の説明において、半導体被膜の
作製についてのみ記した。しかし陽光柱に用いたプラズ
マ・エッチングに対しても、本発明方法を用いることは
有効である。即ち、エッチングがされる基板に対し、CF
Br,CHF 等のエッチング気体を導入し、基板上の被加工
面に対し、この基板表面に平行方向に異方性エッチング
を行わんとすると、本発明方法は特に有効である。即
ち、プラズマ・エッチングは基板に垂直方向に深く異方
性エッチングすることのみが求められている。しかし基
板の凸部を平坦にするために選択的にエッチングをせん
とする時、電界（電束）が基板に平行方向であり、かつ
Ｃ−Ｆ結合という高い結合エネルギを有する結合手にと
って、分解してラジカルに形成させるに十分なエネルギ
を有せしめる、いわゆる一段のグロ─放電に加えて高輝
度プラズマ放電をさせることにより、Ｆのラジカルを多
量に得ることができ、基板状の凸部のみに選択エッチン
グを行うことができ、特に有効に実施させることができ
た。以下にさらに実施例を加えて本発明を補完する。

【００１６】

【実施例】

〔実施例１〕図２を用いたPCVD法において、珪素を形成
させた場合を示す。番号は図２に対応している。図面に
おいて、下側の網状電極（３）に高輝度プラズマ放電領
域を３箇所、上側に４箇所を設けたものである。基板
（１）は石英ホルダ内に配設され、この冶具が３〜５回
／分で回転している。反応性気体としてシランにより
非単結晶珪素を作製した。即ち、基板温度210 ℃、圧力
0.1torr,シラン30cc／分、放電出力30Ｗ（13.56MHz）と
し、5000Åの厚さを有せしめるのに20分、被膜成長速度
は4.1 Å／秒を有している。

【００１７】基板の配設されている石英ホルダの外側空
間には何等放電が見られず、反応容器のステンレス壁面
をスパッタし、水等の不純物を混入させる可能性が少な
いことがわかる。

【００１８】基板として、10cm×10cmが６枚配設され、
反応性気体の収率（被膜となる成分／供給される気体
等）も図１（Ａ）に示すごとき形状に加えて８倍近くに
なった。さらに図２において開孔または開溝（14）を設
けない場合に比べて２倍に高めることができた。

【００１９】〔実施例２〕この図３はメタン（CH₄)とシ
ラン（SiH₄）とを１：１の割合で混入し、Si_xC_1-x（０
＜ｘ＜１）の被膜を作製したものである。図面に高輝度
プラズマ放電が開溝部に観察された。そしてかかる局部
放電がない場合に比べて、炭化珪素となるSi─Ｃ結合が
多量にあり、化学的エッチングが起こっても、固い緻密
な膜となっていた。その他は実施例１と同様である。

【００２０】〔実施例３〕この実施例は図２をプラズマ
・エッチングとして用いた場合である。図３において、
凸部の頂点の窒化珪素膜を除去する場合を示す。図３
（Ａ）に示すごとく、シリコン単結晶基板（１）の表面
が凸部（３）巾１〜２μｍと凹部（１〜２μｍ）とを有
している。その深さは1.5 μｍとした。さらにその上面
に窒化珪素（31）を1000Åの厚さに形成し、次にレジス
ト（32）をコ─トした。

【００２１】次に図２の装置により、図面に垂直方向
（基板の表面に平行）のプラズマをCFBr に５％の酸素
を添加した。このプラズマの周波数は30KHz と低くし
た。すると図３（Ｂ）に示すごとく、凸部（33）のレジ
スト（32）のみを除去することができた。さらに窒化珪
素を除去し、レジストを公知の方法により除去して図３
（Ｃ）を得た。この後、この凸部に選択的に不純物を混
入する等の工程を有せしめることにより、種々の半導体
ディバイスを作ることができた。

【００２２】〔実施例４〕この実施例はシリコン単結晶
が凹凸を有し、上面を平坦にし、凹部に酸化珪素を充填
した場合である。即ち、図３（Ａ）に示したごとく、凹
凸の基板上に窒化珪素（33）および酸化珪素（32）を積
層して形成した。

【００２３】この後、この図２に示す基板表面に平行に
電界を加えるプラズマ・エッチング装置により、凸部を
除去し、図３（Ｂ）に示すごとく、半導体にとっての凸
部（33）および凹部（34）の上面に酸化珪素（23）を残
有して、これらの上面を平坦にした。

【００２４】〔実施例５〕この実施例はVLSIにおける電
極部の凹部を除去した場合である。即ち、導体により電
極部の凹部を充填して、実質的に電極リ─ドパタ─ンを
形成した場合を示す。図４において、半導体表面（１）
には埋置したフィ─ルド絶縁物(36), ソ─ス、ドレイン
領域(37),(38),ゲイト(39), 層間絶縁物(41), １〜２μ
ｍφの開孔（42)(深さ±0.5 〜２μｍ）を有する。この
電極部にリ─ド（43）を形成せんとしても、開溝部（4
2）での凹部のため、２μｍまたはそれ以下の細いパタ
─ンを電子ビ─ム露光技術を用いても切ることができな
い。このため、この実施例にてはこれの全面に珪素が添
加されたアルミニュ─ム（43）を0.5 〜２μｍの厚さに
形成した。するとこのアルミニュ─ムには凹部（40）を
有する。さらにこの基体を図２に示す装置にて異方性プ
ラズマ・エッチングをCCl₄の反応性気体を用い凸部（3
3）を除去した。かくして凹部（34) 凸部の上面を概略
平坦に図４（Ｂ）のごとくにした。するとアルミニュ
─ムは開孔部（42）に選択的に残り、かつその上面を(3
3)(34)において概略平面とすることが可能となった。こ
のため、この上面にさらに第２のアルミニュ─ム（44）
を銅を添加して0.2 〜0.5 μｍの厚さに形成させた。

【００２５】この後、公知の垂直方向の異方性エッチン
グを行うプラズマ・エッチング装置により、１〜２μｍ
の細巾のパタ─ンのリ─ドを得ることができた。図
４、図３は半導体素子を基板に垂直方向に重合わせる三
次元ディバイスの作製にきわめて需要なものである。

【００２６】

【効果】以上のように、本発明は図２に示されるごと
く、PP装置において、電極に開孔または開溝を設け、こ
の領域で電気力線を収束せしめ、高輝度放電を発生せし
めたものである。かかる方式は図１のごとく、平行平板
電極上に基板を配設した場合、この基板の一部に高い電
束反応領域を有せしめてもよい。しかし、高輝度放電に
よるスパッタ効果を考慮する時、この放電に被形成面を
配設して、そのスパッタ（損傷）を少なくすることは膜
質の向上に有効であり、結果として本発明方法は陽光柱
で基板を電気力線に平行に配設するPP法に特に有効であ
ることがわかった。

【００２７】また本発明の実施例は非単結晶Si, またSi
_xC_1-xである。しかしシランとゲルマンを用いてSi_xGe
_1-x（０≦ｘ＜１) シランと塩化スズとを用いてSi_xSn
_1-x（０＜ｘ≦１）であっても有効である。AlをAlCl₃
により、またSi₃N₄をSiH₄とNH₃とにより、SiO₂をSiH₄
とN₂O とにより形成する場合等の絶縁膜をPCVD法で作製
する、またはプラズマ・エッチング法により選択的にSi
O₂,Si,Si₃N₄,フォトレジストその他化合物半導体を除去
する場合にも本発明は有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のプラズマ気相反応装置を示す。

【図２】実施例のプラズマ気相反応装置の概要を示
す。

【図３】半導体装置を作製した他の実施例を示す。

【図４】半導体装置を作製した他の実施例を示す。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年４月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【従来の技術】従来、より半導体装置の集積度を高める
構成が様々に研究されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、半導体装置を
基板に垂直方向に重ね合わせる三次元ディバイスの作製
は困難であり、それに適した半導体装置の構成が望まれ
ていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の構成の一つは、半導体でなる凸部が設けら
れた基板と、前記基板上の前記凸部上面以外の領域を覆
う絶縁膜とを有し、前記絶縁膜の上端と前記凸部の上面
は概略平坦な面を構成していることを特徴とする半導体
装置である。

【０００５】本発明の他の構成は、半導体装置上に設け
られた層間絶縁物と、前記層間絶縁物内の、前記半導体
装置のソースまたはドレイン領域上に設けられた開孔
と、前記開孔内に設けられた第１の金属と、前記第１の
金属の上面に接している第２の金属とでなり、前記第１
の金属の上面と前記層間絶縁物の上面は概略平坦な面を
構成していることを特徴とする半導体装置である。

【０００６】上記構成により、概略平坦な面上に被膜を
良好に積層することができる。その結果、半導体装置、
特に、半導体素子を基板に垂直方向に重ね合わせる３次
元デバイスの作製を容易とすることができる。以下に実
施例を示す。

【０００７】

【実施例】〔実施例１〕はじめに、半導体装置を作製するためのプ
ラズマ気相反応方法について説明する。従来、平行平板
型のプラズマ気相反応方法（即ちプラズマ気相被膜作製
方法またはプラズマ・エッチング方法、以下単にプラズ
マ・プロセス、即ちＰＰ法という）においては、その被
形成面を陰極（カソード）または陽極（アノード）上ま
たはこれらの電極のごく近傍に発生する陰極暗部または
陽極暗部を用いる方式が知られている。かかる従来より
公知の方式においては、電極面積の大きさよりも被形成
面の面積を大きく有せしめることができない。このた
め、大面積の基板上に半導体、絶縁体また導体被膜を作
製することができるという特長を有しながらも、電極面
積の５〜３０倍もの被形成面を有せしめることができな
い。即ち、多量生産ができないという欠点を有してい
た。

【０００８】このため、アモルファス・シリコンを含む
非単結晶半導体をＰＣＶＤ法により作製せんとする時、
その基板１ｃｍ^２あたりの製造価格が１円以上と高価と
なり、太陽電池等の単価が安価な製品作製に応用するこ
とができないという大きな欠点を有する。加えて、被膜
形成速度も１〜２Å／秒と十分とはいえず、これらの点
より、多量生産性を有しかつ被膜成長速度が３〜１０Å
／秒と大きいＰＣＶＤ法が求められていた。

【０００９】そこで、本実施例ではプラズマ・グロー放
電の陽光柱を用いる。本実施例で示すプラズマ気相反応
方法は、陽光柱領域に被形成面を有する基板を平行に互
いに離間して配設したものである。かかる陽光柱を用い
たＰＣＶＤ法に関しては、本発明人の出願になる特許願
５７−１６３７２９，５７−１６３７３０（プラズマ気
相反応装置）（昭和５７年９月２０日出願）に記されて
いる。

【００１０】本実施例に示す方法は、かかる陽光柱にて
反応をせしめ、多量生産を行うものである。しかし陽光
柱は一般に大きく空間に広がるため、被形成面近傍での
プラズマ密度が減少し、結果として暗部を用いる方式と
おなじ程度の被膜成長速度しか得られないという他の欠
点を有する。

【００１１】かかる欠点を除去するために、陽光柱を収
束（しまらせる）せしめ、即ち、放電プラズマのひろが
りを押さえ、さらに中央部でのプラズマ密度を増加さ
せ、活性反応性気体を増加し、ひいては被膜成長速度を
２〜３倍にまで大きくすることができる。

【００１２】図１は従来方法での平行平板型の電極
（２），（３）およびその電気力線（５）またこの電気
力線に直行する等電位面（１５）を示している。そして
これらの電極は減圧下の反応容器（４）内に配設されて
おり、この電極の一方から（７）より供給された反応性
気体（６）が放出され、他方の基板（１）の被形成面上
に被膜形成される。

【００１３】図２（Ａ）において、電極（２），（３）
間には高周波電源（１０）より１３．５６ＭＨｚが加え
られる。不要反応生成物は排気系（８）にてバルブ（１
１），圧力調整バルブ（１２），真空ポンプ（１３）よ
り外部に排気される。

【００１４】かかる従来の方法においては、電気力線
（５）は被形成面に垂直に加わるため、被形成面をスパ
ッタ（損傷）してしまうという他の欠点を有する。

【００１５】図１（Ｂ）は図１（Ａ）の電極の一方
（２）に対し針状電極（９）を互いに離間して配設した
ものである。ここでは電極（２）（５０ｃｍ×５０ｃ
ｍ），電極（２），（３）の間隔４ｃｍ，針状電極長さ
１ｃｍ，間隔５ｃｍとした。かかる針状電極を図１
（Ａ）の装置に配設した時も、電気力線は針状電極より
分散し、ひろがる方向に供給され、基板（１）に垂直に
加えられる。等電位面（１５）は電気力線と直行して設
けられるにすぎない。このため、針状電極は図１（Ａ）
に装置に配設した場合でも放電開始を容易にする等の特
長をそれなりに有しながらも、被膜の膜質、被膜成長速
度を向上させるものではなかった。

【００１６】図２は本実施例で使用したＰＰ法即ちＰＣ
ＶＤ法またはプラズマ・エッチング法における電極およ
びその概要を示したものである。この反応炉の他部は前
記した本発明人の特許願に準じる。

【００１７】図面において、この一対の網状電極
（２），（３）および被形成面を有する基板（１），
（１’）を有する。反応性気体の供給は（２３）より石
英フード（２１）に至り、網状電極（２）を通って陽光
柱領域（５）に至る。陽光柱領域には裏面を互いに密接
して電気力線（５）に平行に基板（１），（１）を配設
せしめてある。またこの基板を石英カゴで取り囲む形状
を有せしめてある。反応生成物の排気は下側フード（２
２）を経て排気（２４）させる。一対を為す電極
（２），（３）には外部より高周波エネルギが供給さ
れ、平等電界が形成される領域（１０）に放電がされ
る。

【００１８】この図面では電極面積は２５ｃｍφ（電極
間隔１５ｃｍ）または７０ｃｍ×７０ｃｍ（電極間隔３
５ｃｍ）の形状を有せしめ、さらにこの電極に開孔また
は開溝（１４）を形成することにより、平等電界領域で
の第１のグロー放電と開孔または開溝（１４）に高輝度
の第２のグロー放電とを同時に発生せしめた。この図面
より明らかなごとく、下側電極（１３）は例えば単に開
孔または開溝（０．５〜３ｃｍ例えば約１ｃｍφまたは
約１ｃｍ巾）で作ったにすぎない。また他の例では上側
電極のごとく、この開孔または開溝を陽光柱とは逆方向
に曲面（１６）を設け、凹状態をしている。

【００１９】図１（Ｂ）に示すごとく、針状即ち放電面
に凸状態ではなく、逆に本実施例で示す装置において
は、電極を平面または凹状にすることにより、電気力線
（５）が領域（１７），（１８）において収束し、高密
度電束領域が発生することがわかる。かくのごとくにす
ることにより、従来より知られた平等電界により発生す
る第１のプラズマ放電（２７），（２８）に加えて高密
度電束の発生により、高輝度の第２のプラズマ領域（１
７），（１８）を同時に発生させることができた。

【００２０】その結果、従来、陽光柱（２５）では横方
向への広がりが大きく、プラズマが分散していたのが、
本実施例のＰＰ装置において電極中央部（２０）内に集
まる（３５）傾向を有せしめることができた。さらにこ
の高輝度プラズマの第２の放電を行わしめることによ
り、被膜成長速度を２〜３倍にすることができた。例え
ば１００％シランを用い、０．１ｔｏｒｒ，３０Ｗ，
（１３．５６ＭＨｚ），電極面を２５ｃｍφとし、電極
間隔１５ｃｍとした時、基板を１０ｃｍ□，６枚を配設
（延べ面積６００ｃｍ^２）において、開孔または開溝
（１４）を有しない場合、被膜成長速度は１〜２Å／秒
であったが、この開孔または開溝（１４）を各電極に数
ケ所設けるのみで４〜６Å／秒と２〜３倍に増加させる
ことが可能になった。

【００２１】このことは図１の従来の方式に比べて、５
〜２０倍も基板の配設量を大きくすることができるに加
えて、被膜形成速度を２〜３倍も高めることができ、２
重に優れたものであることがわかる。さらに加えて、陽
光柱が収束することの結果、この陽光柱が反応炉の内壁
をスパッタし、この内壁に吸着している水、付着物の不
純物を活性化して被膜内に取り込み、その膜質を劣化さ
せる可能性をさらに少なくすることができるという点を
考慮すると、三重にすぐれたものであることが判明し
た。

【００２２】なお、以上の説明において、半導体被膜の
作製についてのみ記した。しかし陽光柱に用いたプラズ
マ・エッチングに対しても、本実施例で示した方法を用
いることは有効である。即ち、エッチングがされる基板
に対し、ＣＦ_３Ｂｒ，ＣＨＦ_３等のエッチング気体を導
入し、基板上の被加工面に対し、この基板表面に平行方
向に異方性エッチングを行わんとすると、本実施例の方
法は特に有効である。即ち、プラズマ・エッチングは基
板に垂直方向に深く異方性エッチングすることのみが求
められている。しかし基板の凸部を平坦にするために選
択的にエッチングをせんとする時、電界（電束）が基板
に平行方向であり、かつＣ−Ｆ結合という高い結合エネ
ルギを有する結合手にとって、分解してラジカルに形成
させるに十分なエネルギを有せしめる、いわゆる一段の
グロー放電に加えて高輝度プラズマ放電をさせることに
より、Ｆのラジカルを多量に得ることができ、基板状の
凸部のみに選択エッチングを行うことができ、特に有効
に実施させることができた。

【００２３】次に、図２を用いたＰＣＶＤ法において、
珪素を形成させた場合を示す。番号は図２に対応してい
る。図面において、下側の網状電極（３）に高輝度プラ
ズマ放電領域を３箇所、上側に４箇所を設けたものであ
る。基板（１）は石英ホルダ内に配設され、この冶具が
３〜５回／分で回転している。

【００２４】反応性気体としてシランにより非単結晶珪
素を作製した。即ち、基板温度２１０℃、圧力０．１ｔ
ｏｒｒ，シラン３０ｃｃ／分、放電出力３０Ｗ（１３．
５６ＭＨｚ）とし、５０００Åの厚さを有せしめるのに
２０分、被膜成長速度は４．１Å／秒を有している。

【００２５】基板の配設されている石英ホルダの外側空
間には何等放電が見られず、反応容器のステンレス壁面
をスパッタし、水等の不純物を混入させる可能性が少な
いことがわかる。

【００２６】基板として、１０ｃｍ×１０ｃｍが６枚配
設され、反応性気体の収率（被膜となる成分／供給され
る気体等）も図１（Ａ）に示すごとき形状に加えて８倍
近くになった。さらに図２において開孔または開溝（１
４）を設けない場合に比べて２倍に高めることができ
た。

【００２７】以上のように、本実施例では、図２に示さ
れるごとく、ＰＰ装置において、電極に開孔または開溝
を設け、この領域で電気力線を収束せしめ、高輝度放電
を発生させた。かかる方式は図１のごとく、平行平板電
極上に基板を配設した場合、この基板の一部に高い電束
反応領域を有せしめてもよい。しかし、高輝度放電によ
るスパッタ効果を考慮する時、この放電に被形成面を配
設して、そのスパッタ（損傷）を少なくすることは膜質
の向上に有効であり、結果として本実施例方法は陽光柱
で基板を電気力線に平行に配設するＰＰ法に特に有効で
あることがわかった。

【００２８】また本実施例で作製した被膜は、非単結晶
Ｓｉ，またＳｉ_ｘＣ_１−ｘである。しかしシランとゲル
マンを用いてＳｉ_ｘＧｅ_１−ｘ（０≦ｘ＜１）シラン
と塩化スズとを用いてＳｉ_ｘＳｎ_１−ｘ（０＜ｘ≦
１）であっても有効である。ＡｌをＡｌＣｌ_３により、
またＳｉ_３Ｎ_４をＳｉＨ_４とＮＨ_３とにより、ＳｉＯ_２
をＳｉＨ_４とＮ_２Ｏとにより形成する場合等の絶縁膜を
ＰＣＶＤ法で作製する、またはプラズマ・エッチング法
により選択的にＳｉＯ_２，Ｓｉ，Ｓｉ_３Ｎ_４，フォトレ
ジストその他化合物半導体を除去する場合にも本実施例
で示した方法は有効である。

【００２９】〔実施例２〕この図３はメタン（ＣＨ_４）
とシラン（ＳｉＨ_４）とを１：１の割合で混入し、Ｓｉ
_ｘＣ_１−ｘ（０＜ｘ＜１）の被膜を作製したものであ
る。図面に高輝度プラズマ放電が開溝部に観察された。
そしてかかる局部放電がない場合に比べて、炭化珪素と
なるＳｉ−Ｃ結合が多量にあり、化学的エッチングが起
こっても、固い緻密な膜となっていた。その他は実施例
１と同様である。

【００３０】〔実施例３〕この実施例は図２をプラズマ
・エッチングとして用いた場合である。図３において、
凸部の頂点の窒化珪素膜を除去する場合を示す。図３
（Ａ）に示すごとく、シリコン単結晶基板（１）の表面
が凸部（３）巾１〜２μｍと凹部（１〜２μｍ）とを有
している。その深さは１．５μｍとした。さらにその上
面に窒化珪素（３１）を１０００Åの厚さに形成し、次
にレジスト（３２）をコートした。

【００３１】次に図２の装置により、図面に垂直方向
（基板の表面に平行）のブラズマをＣＦ_３Ｂｒに５％の
酸素を添加した。このプラズマの周波数は３０ＫＨｚと
低くした。すると図３（Ｂ）に示すごとく、凸部（３
３）のレジスト（３２）のみを除去することができた。
さらに窒化珪素を除去し、レジストを公知の方法により
除去して図３（Ｃ）を得た。この後、この凸部に選択的
に不純物を混入する等の工程を有せしめることにより、
種々の半導体ディバイスを作ることができた。

【００３２】〔実施例４〕この実施例はシリコン単結晶
が凹凸を有し、上面を平坦にし、凹部に酸化珪素を充填
した場合である。即ち、図３（Ａ）に示したごとく、凹
凸の基板上に窒化珪素（３３）および酸化珪素（３２）
を積層して形成した。

【００３３】この後、この図２に示す基板表面に平行に
電界を加えるプラズマ・エッチング装置により、凸部を
除去し、図３（Ｂ）に示すごとく、半導体にとっての凸
部（３３）および凹部（３４）の上面に酸化珪素（２
３）を残有して、これらの上面を平坦にした。

【００３４】〔実施例５〕この実施例はＶＬＳＩにおけ
る電極部の凹部を除去した場合である。即ち、導体によ
り電極部の凹部を充填して、実質的に電極リードパター
ンを形成した場合を示す。図４において、半導体表面
（１）には埋置したフィールド絶縁物（３６），ソー
ス、ドレイン領域（３７），（３８），ゲイト（３
９），層間絶縁物（４１），１〜２μｍφの開孔（４
２）（深さ±０．５〜２μｍ）を有する。この電極部に
リード（４３）を形成せんとしても、開溝部（４２）で
の凹部のため、２μｍまたはそれ以下の細いパターンを
電子ビーム露光技術を用いても切ることができない。こ
のため、この実施例にてはこれの全面に珪素が添加され
たアルミニューム（４３）を０．５〜２μｍの厚さに形
成した。

【００３５】するとこのアルミニュームには凹部（４
０）を有する。さらにこの基体を図２に示す装置にて異
方性ブラズマ・エッチングをＣＣｌ_４の反応性気体を用
い凸部（３３）を除去した。かくして凹部（３４）凸部
の上面を概略平坦に図４（Ｂ）のごとくにした。すると
アルミニュームは開孔部（４２）に選択的に残り、かつ
その上面を（３３）（３４）において概略平面とするこ
とが可能となった。このため、この上面にさらに第２の
アルミニューム（４４）を銅を添加して０．２〜０．５
μｍの厚さに形成させた。

【００３６】この後、公知の垂直方向の異方性エッチン
グを行うプラズマ・エッチング装置により、１〜２μｍ
の細巾のパターンのリードを得ることができた。

【００３７】図４、図３は半導体素子を基板に垂直方向
に重合わせる三次元ディバイスの作製にきわめて重要な
ものである。

【００３８】

【効果】本発明により、半導体装置を基板に垂直方向に
重ね合わせる三次元ディバイスに適した半導体装置の構
成が得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体でなる凸部が設けられた基板と、前記基板上の前記凸部上面以外の領域を覆う絶縁膜とを
有し、前記絶縁膜の上端と前記凸部の上面は概略平坦な面を構
成していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】半導体装置上に設けられた層間絶縁物と、前記層間絶縁物内の、前記半導体装置のソースまたはド
レイン領域上に設けられた開孔と、前記開孔内に設けられた第１の金属と、前記第１の金属の上面に接している第２の金属とでな
り、前記第１の金属の上面と前記層間絶縁物の上面は概略平
坦な面を構成していることを特徴とする半導体装置。