JPS62250171A - 成膜方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスパッタリング成膜技術に係り、特に微細なス
ルーホールの埋込みに良好な成膜方法に関する。

〔従来の技術〕

・従来よりスパッタリング法は、薄膜形成の手段として
用いられている。特にスパッタリング方法は、ジッン・
エル・フォッセン、ウェーナー・カーノ、「シンフィル
ム優フロセスイス」アカテミックプレス、　、１９７８
年発行（Ｊｏｈｎ　Ｌ、　Ｆａｓｔｅｎ　。

Ｗｍｒｎａｒ　　Ｋａｒｎ　　：　　ｒ　Ｔｈ１ｎ　　
ＦｉＬｍ　　Ｐｒｏｅａｚｚｇｚ　　ＪＡｃａｄｅｍｉ
ｃ　Ｐｒｅｓｓ　Ｊ　Ａｃａｅｔｇｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ
　ｅ　１９７８　）　　Ｋ詳述されている。しかし薄膜
を形成する基板の表面形状と、形成後の膜形状の関係、
スパッタ粒子の飛翔方向等について検討は十分ではなか
った。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のスパッタリング法は、不活性ガスイオンがターゲ
ット部材に衝突してスパッタ粒子を発生させているが、
スパッタリングにより空間に放出されるスパッタ粒子の
飛来方向は、一般に余弦則に従うため、成膜対象基板へ
入射するスパッタ粒子は、基板上よりターゲットを見た
全ての方向より入射する。このため、成膜対象基板の下
地形状に応じた膜形成が行われないという問題がある。

特Ｋ、スルーホール部、即ち、微細化された半導体装置
の多層配線の上層と下層の導電層を接続する貫通孔に形
成した膜形状に上記問題は顕著に発生する。このことを
第３図によって具体的に述べる。成膜対象基板１０には
１μ７ＫＸ１μｍＸ１μｍの微小な角孔１１が形成され
ている。角孔１１は基板１０の表面１２に垂直に形成さ
れ、側壁１３と底壁１４とを有している。基板１０はタ
ーゲットに対して平行に配置されており、ターゲットか
ら飛来するスパッタ粒子は、基板に垂直な方向１６に対
して入射角度θの方向１７から入射するものとする。こ
の第３図は膜形成中の瞬間をとらえた模式図で、時間に
より入射角度θは、−９００から９０６までランダムに
変化する。また、この入射角度θは、余弦則に従うため
、入射角度θの大きな斜入射成分も含まれる。

このため、第３図のスルーホール開口部では、斜入射成
分により形成されたオーバーハング形状１８が発生し、
さらに、オーバーハング１８Ｖｃよる影効果により、角
孔側壁１５．底壁１４には、成膜量が、極度に少なくな
るという現象が生じ、配線の抵抗値の増加、断線等の信
頼性の低下２等を招いている。

本発明の目的は、上記したスパッタリング粒子の入射角
度θの斜入射成分を基板に達する前に幾何学的な形状効
果により遮断し、成膜対象基板上に形成されているスル
ーホール径に応じた角度分布をスパッタリング粒子に持
たせ、前記基板上の下地形状に忠実に成膜する方法を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、基板に入射するスパッタリング粒子の入射
角度θの大きな斜入射成分を、基板に到達する前に幾何
学的な形状により遮へいし、入射角度分布を基板に対し
て垂直な方向の一定範囲に制限する手段を設けることに
より達成される〔作用〕 スパッタリングによりターゲットから空間へ放出される
スパッタリング粒子は、第４図の余弦則放出分布４１と
なり、全ての方向へ放出される。スパッタリング粒子を
、幾何学的な形状によりθ、十〇、の入射角度分布に制
限し、スルーホール１１を有する基板１０へ入射させる
。この入射角度分布により、スルーホール開口部端部４
３のオーバーハング形状の形成を抑制し、スルーホール
底壁１４．側壁１３にも膜形成される。この結果、第５
図に示すように、スルーホール形状に近い膜断面形状を
有しオーバーハングの観られない膜形成が行われる。

ただし第４図は本発明の概念図であり、スルーホール１
１を拡大して描いである。

本発明の成膜方法について以下に具体的に述べる。

スパッタリング粒子の入射角度分布は、第５図の遮へい
板１６０の形状を変えることにより一義的に制御できる
。このため第５図のスルーホール底壁膜厚５３．側壁膜
厚５２の厚さを考慮し、膜形成を行う必要かある。この
膜厚、特に、スルーホール側壁部成膜率、入射角度θ及
びアスペクト比（スルーホール開口径とスルーホールの
深さとの比）には、第６図に示す関係がある。第６図の
横軸はスパッタリング粒子の入射角度θを示し、縦軸は
スルーホール上部の平坦部の膜厚ｄｏとスルーホール側
壁部の膜厚ｄ、の比を側壁部成膜率として示している。

グラフ中の各線は、スルーホールのアスペクト比により
成膜率が変わることを示している。

この関係から所望のアスペクト比を有しオーバーハング
の無い成膜を行いたい場合には、例えばアスペクト比０
．６７のときには、第４図で定するθ１θ２か５０ｄ＊
、ｑ付近（第６図）となるよう遮へい板１３０を配置す
れは良い。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図は、本発明の成膜方法に用いるプレーナマグネト
ロンスパッタ装置の概略断面図である。

同図において、符号１００は、ターゲット、１１０はア
ノードである。アノード１１０は接地され、ターゲット
１００は、アノード１１０に対して高負電位に保たれて
いる。ターゲラ）１０Ｇに対向した位置には、成膜対象
基板１２０が配置されていると共にターゲット１００と
基板１２０との間には、スパッタリング粒子に角度分布
を与える遮へい部材（スリット板）１３０が設置されて
いる。ターゲット１００は不実施例では、アルミニウム
合金であり、その表面には、複数個の円筒形垂直孔１０
２が形成され、側壁１０３と底壁１０４とにより囲まれ
ている。符号１０５は、ターゲット表面の垂直孔１０２
が形成されない残りの水平面である。ターゲット１００
の下方には、永久磁石１４０が配置されている。この永
久磁石１４０は、マグネトロン放電発生用の磁場発生源
である。この磁場と高負電位によりターゲット表面には
、放電が発生しスパッタリングが生じる。

ターゲット表面１０５より放出されるスパッタリング粒
子は余弦則に従い放出されるが、スリット板１３０の形
状効果により、基板１２０へ達する前に入射角度分布が
、基板の垂直方向に対して一定の範囲となる。

また、ターゲットの垂直孔の底部１０４から放出された
スパッタ粒子も余弦則で放出されるが、側壁１０３によ
り、スリット板１３０と同様の形状効果により、斜入射
成分が遮断され、基板１２０へ向かりて放出される。

従って、基板１２０へ達するスパッタリング粒子の入射
角度成分は、基板とターゲット間に配置したスリット板
１３０の長さＬと間隔ｄの比、及び、ターゲット上に形
成した垂直孔１０２の底壁の径と側壁の高さの比により
制御することができる。

この実施例においては、スリット板１６０の長さＬと間
隔ｄは等しく、また垂直孔１０２の底壁の径と側壁の高
さが等しい場合について示しである。

従って、第１図で成膜するスルーホールは、第２図に示
す１μｍＸ１μｍＸ１μｍのスルーホールがアスペクト
比１であるため、蝦適である。スルーホールのアスペク
ト比の変化に応じ℃、スリット板１５０の間隔ｄと長さ
Ｌを変えることにより、スパッタ粒子の飛翔方向を制限
し好適な成膜形状を得ることかできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、成膜対象基板上のスルーホール部への
成膜時に、基板に対して垂直方向に一定の角度分布を有
したスパッタリング粒子が入射することができるので、
スルーホール開孔端部におけるオーバーハング形状の発
生を防止し、基板の下地形状に応じた被膜特性を得るこ
とができる。

このため半導体素子の多層配線の層間接続部の抵抗値の
低下、信頼性を向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例のスパッタリング装置の概略
断面図、第２図は第１図の実施例に用いる成膜対象基板
のスルーホール断面図、第３図は従来の方法で形成され
たスルーホール断面図、第４図は本発明の原理を示す模
式図、第５図は第４図により形成されたスルーホール断
面図、第６図は本発明の具体的な効果を示すグラフであ
る。 １５０・・・・・・・・・・・・スフ２ツタリング粒子
遮へい板（スリット板）。 １００・・・・・・・・・・・・ターゲット。 １２０・・・・・・・・・・・・成膜対象基板。 ２０・・・・・・・・・・・・・・・成膜対象基板中の
スルーホール断面。 代理人　弁理士　小　川　勝　男 も１図 第２図 も３図 雫４図 第Ｓ図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空中に載置された成膜材料に当該真空中に存在す
   る気体粒子を衝突させることで、前記成膜材料を飛翔さ
   せ、成膜を行う成膜方法において、成膜対象物と前記成
   膜材料との間に遮へい板を配置することを特徴とした成
   膜方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の成膜方法において、前
   記成膜対象物としてスルーホールを有する半導体基板を
   用いる成膜方法。 ３、特許請求の範囲第１項記載の成膜方法において、前
   記遮へい板は井桁状である成膜方法。