JPH0784647B2 - ニッケル膜およびそれを形成するスパッタリング方法 - Google Patents
ニッケル膜およびそれを形成するスパッタリング方法Info
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- JPH0784647B2 JPH0784647B2 JP1183502A JP18350289A JPH0784647B2 JP H0784647 B2 JPH0784647 B2 JP H0784647B2 JP 1183502 A JP1183502 A JP 1183502A JP 18350289 A JP18350289 A JP 18350289A JP H0784647 B2 JPH0784647 B2 JP H0784647B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、膜応力を低減したニッケル膜およびそれを形
成するスパッタリング方法に関するものである。
成するスパッタリング方法に関するものである。
〔従来の技術〕 従来、半導体ウェハ上にチタン膜，ニッケル膜，金膜を
順次スパッタリング法によって形成する積層金属電極の
製造方法が知られているが、このスパッタリングは通常
はArの圧力を２〜10mTorrとして行なわれていた。これ
は、Arの圧力を高くすると膜の比抵抗が高くなり、又、
圧力を高くすればそれだけポンプの負荷が高くなるとい
う理由からであった。
順次スパッタリング法によって形成する積層金属電極の
製造方法が知られているが、このスパッタリングは通常
はArの圧力を２〜10mTorrとして行なわれていた。これ
は、Arの圧力を高くすると膜の比抵抗が高くなり、又、
圧力を高くすればそれだけポンプの負荷が高くなるとい
う理由からであった。
しかし、従来のスパッタリング方法では、特にニッケル
膜に強い膜応力が発生し、その結果ウェハの反りや接合
強度の低下が起こり、特にウェハの反りは自動生産ライ
ンにおいては切実な問題であり、例えばウェハの反りが
350μｍを越えると自動生産ラインで流すことが出来ず
に、人間がピンセットで搬送しなければならないという
問題点を有していた。
膜に強い膜応力が発生し、その結果ウェハの反りや接合
強度の低下が起こり、特にウェハの反りは自動生産ライ
ンにおいては切実な問題であり、例えばウェハの反りが
350μｍを越えると自動生産ラインで流すことが出来ず
に、人間がピンセットで搬送しなければならないという
問題点を有していた。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、ニッ
ケル膜の膜応力を低減すると共に、それを形成するスパ
ッタリング方法を提供することを目的としている。
ケル膜の膜応力を低減すると共に、それを形成するスパ
ッタリング方法を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために本発明のニッケル膜は、基板
上に形成されるニッケル膜であって、（111）結晶面に
対する（200）結晶面のＸ線回折ピーク強度比 ［＝（200）／（111）×100％］が10％以上である事を
特徴とするニッケル膜を特徴としている。
上に形成されるニッケル膜であって、（111）結晶面に
対する（200）結晶面のＸ線回折ピーク強度比 ［＝（200）／（111）×100％］が10％以上である事を
特徴とするニッケル膜を特徴としている。
又、本発明のスパッタリング方法は、チャンバ内へアル
ゴンガスを供給し、イオン化した前記アルゴンガスをニ
ッケルを含むターゲットに衝突させ、前記ターゲットか
ら飛び出したニッケル原子を基板上に堆積させることに
よりニッケル膜を形成するスパッタリング方法であっ
て、 供給する前記アルゴンガスの圧力を12mTorr以上にした
ことを特徴としている。
ゴンガスを供給し、イオン化した前記アルゴンガスをニ
ッケルを含むターゲットに衝突させ、前記ターゲットか
ら飛び出したニッケル原子を基板上に堆積させることに
よりニッケル膜を形成するスパッタリング方法であっ
て、 供給する前記アルゴンガスの圧力を12mTorr以上にした
ことを特徴としている。
又、前記アルゴンガスの圧力を15mTorr以上にしてもよ
い。
い。
又、スパッタリング時において、前記基板の温度を100
〜250℃にしてもよい。
〜250℃にしてもよい。
又、前記基板として半導体基板を用い、該半導体基板の
表面に予じめチタン膜を形成しておき、該チタン膜上に
前記ニッケル膜を形成するスパッタリング方法であっ
て、前記ニッケル膜のスパッタリング時における前記ア
ルゴンガスの圧力を25mTorr以下にしてもよい。
表面に予じめチタン膜を形成しておき、該チタン膜上に
前記ニッケル膜を形成するスパッタリング方法であっ
て、前記ニッケル膜のスパッタリング時における前記ア
ルゴンガスの圧力を25mTorr以下にしてもよい。
本発明は発明者達が実験を行い考察を加えた結果、スパ
ッタリングによるニッケル膜の成膜の際に、アルゴンの
圧力を高くするとニッケル膜応力が低減できることを見
い出した事に基づき成されたものである。以下、図面を
用いて本発明の一実施例を説明する。
ッタリングによるニッケル膜の成膜の際に、アルゴンの
圧力を高くするとニッケル膜応力が低減できることを見
い出した事に基づき成されたものである。以下、図面を
用いて本発明の一実施例を説明する。
本実施例に用いる装置は、第２図に示すVa−rian社製
（XM−８）のDC平行平板型マグネトロンスパッタリング
装置であり、基板温度を約180℃、チャンバ23内に供給
するアルゴン（Ar）21の圧力を20mTorrとしてスパッタ
リングする。第１図（ａ）乃至第１図（ｆ）には本実施
例により製造される積層金属電極が製造工程順に模式的
に示してある。１は直径が３インチ，厚さ230μｍのシ
リコン（Si）基板である。このシリコン基板１上に図示
していないがパワー（電力用）バイポーラトランジスタ
のベース領域，エミッタ領域を形成した後、第１図
（ｂ）に示すように表面電極としてアルミ配線３を所定
のパターンに形成する。次に第１図（ｃ）に示すよう
に、アルミ配線３の保護膜として窒化シリコン（SiN）
層５を形成する。
（XM−８）のDC平行平板型マグネトロンスパッタリング
装置であり、基板温度を約180℃、チャンバ23内に供給
するアルゴン（Ar）21の圧力を20mTorrとしてスパッタ
リングする。第１図（ａ）乃至第１図（ｆ）には本実施
例により製造される積層金属電極が製造工程順に模式的
に示してある。１は直径が３インチ，厚さ230μｍのシ
リコン（Si）基板である。このシリコン基板１上に図示
していないがパワー（電力用）バイポーラトランジスタ
のベース領域，エミッタ領域を形成した後、第１図
（ｂ）に示すように表面電極としてアルミ配線３を所定
のパターンに形成する。次に第１図（ｃ）に示すよう
に、アルミ配線３の保護膜として窒化シリコン（SiN）
層５を形成する。
このようにしてシリコン基板１の表面１の表面側に素子
の構成要素が形成されたならば、次に第２図に示すスパ
ッタリング装置を用いてシリコン基板１の裏面側にバイ
ポーラトランジスタのコレクタ電極となる金属膜を形成
する。第２図において、まず、トランスポート25から搬
入ロックテーブル27がウェハを受けとり、引続きその搬
入ロックテーブル27が下降動作を行うことによりウェハ
をシャトル（図示せず）に渡す。シャトルは第２図中点
線上を移動可能に構成されており、受けとったウェハを
まずプロセステーブル29上に移動させる。ステーション
13においては、プロセステーブル29が低電位に、そし
て、キャプチャー31側が高電位（具体的には接地電位）
になるように高周波電源が接続されており、この状態で
60W,180秒間の条件でスパッタリングを行うことにより
イオン化したArガス（Ar+）がシリコン基板１の裏面に
衝突し、裏面を厚さ約180Åエッチングする。尚、キャ
プチャー31はシリコン表面の汚染物（自然酸化膜等）を
捕集するためのものである。又、第２図中、33は放電を
格納するためのマグネットである。
の構成要素が形成されたならば、次に第２図に示すスパ
ッタリング装置を用いてシリコン基板１の裏面側にバイ
ポーラトランジスタのコレクタ電極となる金属膜を形成
する。第２図において、まず、トランスポート25から搬
入ロックテーブル27がウェハを受けとり、引続きその搬
入ロックテーブル27が下降動作を行うことによりウェハ
をシャトル（図示せず）に渡す。シャトルは第２図中点
線上を移動可能に構成されており、受けとったウェハを
まずプロセステーブル29上に移動させる。ステーション
13においては、プロセステーブル29が低電位に、そし
て、キャプチャー31側が高電位（具体的には接地電位）
になるように高周波電源が接続されており、この状態で
60W,180秒間の条件でスパッタリングを行うことにより
イオン化したArガス（Ar+）がシリコン基板１の裏面に
衝突し、裏面を厚さ約180Åエッチングする。尚、キャ
プチャー31はシリコン表面の汚染物（自然酸化膜等）を
捕集するためのものである。又、第２図中、33は放電を
格納するためのマグネットである。
次に、ウェハはシャトルによりステーション15に移動さ
せられプロセステーブル35上に置かれる。このステーシ
ョン15においては、プロセステーブル35が高電位（具体
的には接地電位）に、そして、チタン（Ti）を含むター
ゲット37側が低電位になるように直流電源が接続されて
おり、この状態で2KW,75秒間の条件でスパッタリングを
行うことによりイオン化したArガスがターゲット37に衝
突し、ターゲット37から飛び出したTi原子がシリコン基
板１上に堆積し、第１図（ｄ）に示すように約2500Åの
厚さのTi膜７を形成する。
せられプロセステーブル35上に置かれる。このステーシ
ョン15においては、プロセステーブル35が高電位（具体
的には接地電位）に、そして、チタン（Ti）を含むター
ゲット37側が低電位になるように直流電源が接続されて
おり、この状態で2KW,75秒間の条件でスパッタリングを
行うことによりイオン化したArガスがターゲット37に衝
突し、ターゲット37から飛び出したTi原子がシリコン基
板１上に堆積し、第１図（ｄ）に示すように約2500Åの
厚さのTi膜７を形成する。
次に、ウェハはシャトルによりステーション17に移動さ
せられプロセステーブル39上に置かれる。このステーシ
ョン17においてもステーション15と同様に、プロセステ
ーブル39が高電位に、そしてニッケル（Ni）を含むター
ゲット41側が低電位になるように直流電源が接続されて
おり、この状態で1KW,240秒間の条件でスパッタリング
を行うことによりイオン化したArガスがターゲット41に
衝突し、ターゲット41から飛び出したNi原子がTi膜７上
に堆積し、第１図（ｅ）に示すように約6000Åの厚さの
Ni膜９を形成する。
せられプロセステーブル39上に置かれる。このステーシ
ョン17においてもステーション15と同様に、プロセステ
ーブル39が高電位に、そしてニッケル（Ni）を含むター
ゲット41側が低電位になるように直流電源が接続されて
おり、この状態で1KW,240秒間の条件でスパッタリング
を行うことによりイオン化したArガスがターゲット41に
衝突し、ターゲット41から飛び出したNi原子がTi膜７上
に堆積し、第１図（ｅ）に示すように約6000Åの厚さの
Ni膜９を形成する。
次に、ウェハはシャトルによりステーション19に移動さ
せられプロセステーブル43上に置かれる。このステーシ
ョン19においても同様に、プロセステーブル43が高電位
に、そして金（Au）を含むターゲット45側が低電位にな
るように直流電源が接続されており、この状態で0.5KW,
12秒間の条件でスパッタリングを行うことによりNi膜９
上にAu原子を堆積し、第１図（ｆ）に示すように約500
Åの厚さのAu膜11を形成する。
せられプロセステーブル43上に置かれる。このステーシ
ョン19においても同様に、プロセステーブル43が高電位
に、そして金（Au）を含むターゲット45側が低電位にな
るように直流電源が接続されており、この状態で0.5KW,
12秒間の条件でスパッタリングを行うことによりNi膜９
上にAu原子を堆積し、第１図（ｆ）に示すように約500
Åの厚さのAu膜11を形成する。
このようにして電極が形成されたウェハはシャトルによ
り搬出ロックテーブル47に渡され、さらに、搬出ロック
テーブルが上昇動作を行うことによりトランスポート49
に渡され格納される。
り搬出ロックテーブル47に渡され、さらに、搬出ロック
テーブルが上昇動作を行うことによりトランスポート49
に渡され格納される。
尚、Arガスはマスフローメータ51を介してガス導入口53
よりチャンバ23内に供給される。Arガスの圧力はこのマ
スフローメータ51によるArガスの供給量と後述する真空
ポンプによる真空引きの程度により決定される。真空ポ
ンプはロータリーポンプ55,ターボポンプ57およびクラ
イオポンプ59より成り、ロータリーポンプ55により粗引
きを行い、ターボポンプ57により中引きおよびロック室
61の真空引きを行い、クライオポンプ59により本引きを
行う。又、上記の工程により形成されるNi膜９は不活性
ガスとしてArを用いたスパッタリングにより形成される
ものであるためその膜中に微量のArを含む。又、上述の
説明ではバイポーラトランジスタの詳細構造については
省略したが、この構造は例えば特開昭63−114259号公報
に示される構造でよい。
よりチャンバ23内に供給される。Arガスの圧力はこのマ
スフローメータ51によるArガスの供給量と後述する真空
ポンプによる真空引きの程度により決定される。真空ポ
ンプはロータリーポンプ55,ターボポンプ57およびクラ
イオポンプ59より成り、ロータリーポンプ55により粗引
きを行い、ターボポンプ57により中引きおよびロック室
61の真空引きを行い、クライオポンプ59により本引きを
行う。又、上記の工程により形成されるNi膜９は不活性
ガスとしてArを用いたスパッタリングにより形成される
ものであるためその膜中に微量のArを含む。又、上述の
説明ではバイポーラトランジスタの詳細構造については
省略したが、この構造は例えば特開昭63−114259号公報
に示される構造でよい。
本実施例においてはArの圧力を20mTorrとしてスパッタ
リングを行ったが、Arの圧力を変化させた場合のデータ
が第３図乃至第７図に示してある。第３図は、Arの圧力
を変化させた場合にNiのＸ線回折ピーク強度がどう変化
するかを示すデータであり、横軸にArの圧力を、縦軸に
NiのＸ線回折ピーク強度比〔＝（200）／（111）×100
％〕をとっている。尚、この測定はリガク社製のＸ線回
折装置（RAD II C）を用い、40KV,40mA、常温の条件で
評価したものである。このデータから分ることは、Arの
圧力が高くなると、（111）面に対する（200）面の割合
が増えてくるということである。この理由として以下の
ようなことが考えられる。Niのような面心立方格子金属
では、結晶面の最稠密面である（111）面がスパッタリ
ングの結果、基板面と平行になる。しかし、Arの圧力を
上げると、Niの粒子が雰囲気中のArの分子に衝突する割
合が増え、Ni粒子のエネルギーが低下し、グレーンサイ
ズの分散及び配向性の分散が起こると考えられる。この
モデル図を第８図（ａ）及び第８図（ｂ）に示す。第８
図（ａ）はArの圧力が低い従来の場合を示し、Niの（11
1）面がTiと平行に現われ、Niの多結晶のグレーンサイ
ズが均一なのに対し、第８図（ｂ）に示すArの圧力が高
い場合は、（111）面が減少し、Ni多結晶のグレーンサ
イズが不均一となっている。
リングを行ったが、Arの圧力を変化させた場合のデータ
が第３図乃至第７図に示してある。第３図は、Arの圧力
を変化させた場合にNiのＸ線回折ピーク強度がどう変化
するかを示すデータであり、横軸にArの圧力を、縦軸に
NiのＸ線回折ピーク強度比〔＝（200）／（111）×100
％〕をとっている。尚、この測定はリガク社製のＸ線回
折装置（RAD II C）を用い、40KV,40mA、常温の条件で
評価したものである。このデータから分ることは、Arの
圧力が高くなると、（111）面に対する（200）面の割合
が増えてくるということである。この理由として以下の
ようなことが考えられる。Niのような面心立方格子金属
では、結晶面の最稠密面である（111）面がスパッタリ
ングの結果、基板面と平行になる。しかし、Arの圧力を
上げると、Niの粒子が雰囲気中のArの分子に衝突する割
合が増え、Ni粒子のエネルギーが低下し、グレーンサイ
ズの分散及び配向性の分散が起こると考えられる。この
モデル図を第８図（ａ）及び第８図（ｂ）に示す。第８
図（ａ）はArの圧力が低い従来の場合を示し、Niの（11
1）面がTiと平行に現われ、Niの多結晶のグレーンサイ
ズが均一なのに対し、第８図（ｂ）に示すArの圧力が高
い場合は、（111）面が減少し、Ni多結晶のグレーンサ
イズが不均一となっている。
このモデル図に基づく考察が正しいことは第４図に示す
Arの圧力とNi膜密度との関係からもわかる。第４図の横
軸はArの圧力を、縦軸は蛍光Ｘ線強度から求めたNi膜の
密度を表わしていて、Ar圧を上げるとNi多結晶のグレー
ンサイズが不均一となるためにグレーン間の空隙が大き
くなりNi膜の密度が下がっているのである。又、第13図
はArの圧力とNi膜の（111）ピーク半値幅との関係を示
しており、この図からもArの圧力を高くするとグレーン
サイズが分散し、半値幅が大きくなることがわかる。
Arの圧力とNi膜密度との関係からもわかる。第４図の横
軸はArの圧力を、縦軸は蛍光Ｘ線強度から求めたNi膜の
密度を表わしていて、Ar圧を上げるとNi多結晶のグレー
ンサイズが不均一となるためにグレーン間の空隙が大き
くなりNi膜の密度が下がっているのである。又、第13図
はArの圧力とNi膜の（111）ピーク半値幅との関係を示
しており、この図からもArの圧力を高くするとグレーン
サイズが分散し、半値幅が大きくなることがわかる。
第５図は横軸にArの圧力を取り、縦軸にNi膜の引張応力
を取ったグラフであり、Arの圧力が高くなるとNi膜の応
力が低くなるのがわかる。
を取ったグラフであり、Arの圧力が高くなるとNi膜の応
力が低くなるのがわかる。
第６図は横軸にArの圧力を、縦軸にチタン（Ti）−シリ
コン（Si）間剥離面積率を取ったグラフで、Arの圧力を
高くするとTiとSiとの間で剥離する面積が減少している
のがわかる。尚、ここで剥離面積率とは、Ti及びその上
に形成された金属膜とSiとを引っ張り合った場合に一部
TiとSi間で剥離するが、TiとSiの接合面積に対するTi−
Si間剥離面積の割合を意味する。
コン（Si）間剥離面積率を取ったグラフで、Arの圧力を
高くするとTiとSiとの間で剥離する面積が減少している
のがわかる。尚、ここで剥離面積率とは、Ti及びその上
に形成された金属膜とSiとを引っ張り合った場合に一部
TiとSi間で剥離するが、TiとSiの接合面積に対するTi−
Si間剥離面積の割合を意味する。
また、第７図は横軸にArの圧力を、縦軸にウェハの反り
量を取ったグラフであり、Arの圧力を高くすると、ウェ
ハの反り量が減少している。これは、Arの圧力を高くし
て、Ni膜の密度が低くなり、Ni膜の応力が減少したため
である。従来の、Ar圧が5mTorr近辺でのウェハの反り量
は、製造上のばらつきのために許容範囲である350μｍ
を越えることがあったが、Arの圧力を上げるとウェハの
反り量が350μｍを越える確率は低くなる。
量を取ったグラフであり、Arの圧力を高くすると、ウェ
ハの反り量が減少している。これは、Arの圧力を高くし
て、Ni膜の密度が低くなり、Ni膜の応力が減少したため
である。従来の、Ar圧が5mTorr近辺でのウェハの反り量
は、製造上のばらつきのために許容範囲である350μｍ
を越えることがあったが、Arの圧力を上げるとウェハの
反り量が350μｍを越える確率は低くなる。
次に、スパッタリング時の基板温度と引張応力との関係
を第９図のグラフに示す。尚、この時のArの圧力は20mT
orrである。この図からNi膜の応力を低減するのに基板
温度の最適範囲が存在することがわかり、具体的にはそ
の温度範囲は100〜250℃が望ましい。基板温度が100℃
より低い場合には、Ni膜が成長する際に発生する内部応
力が大きくなるために第９図に示すように引張応力が大
きくなり、250℃より高くなると、SiとNiの線膨張係数
の差により熱応力の影響が大きくなり、第９図に示すよ
うに再び引張応力が大きくなるためである。
を第９図のグラフに示す。尚、この時のArの圧力は20mT
orrである。この図からNi膜の応力を低減するのに基板
温度の最適範囲が存在することがわかり、具体的にはそ
の温度範囲は100〜250℃が望ましい。基板温度が100℃
より低い場合には、Ni膜が成長する際に発生する内部応
力が大きくなるために第９図に示すように引張応力が大
きくなり、250℃より高くなると、SiとNiの線膨張係数
の差により熱応力の影響が大きくなり、第９図に示すよ
うに再び引張応力が大きくなるためである。
次に、引張応力とTi−Si間剥離率、ウェハのそり量との
関係をそれぞれ第10図，第11図に示す。それらの図から
引張応力が３×108N/m2より大きくなるとTi−Si間剥離
率が急激に高くなり、又、ウェハのそり量が製造上の許
容範囲を越えてしまうので引張応力は３×108N/m2以下
にするのが良い。そして、上述した第５図のグラフから
引張応力を３×108N/m2以下にするためにはArの圧力を1
2mTorr以上にすれば良いことがわかる。又、第９図のグ
ラフからも基板温度を100〜250℃の範囲内にすれば引張
応力を３×108N/m2以下にすることができることがわか
る。
関係をそれぞれ第10図，第11図に示す。それらの図から
引張応力が３×108N/m2より大きくなるとTi−Si間剥離
率が急激に高くなり、又、ウェハのそり量が製造上の許
容範囲を越えてしまうので引張応力は３×108N/m2以下
にするのが良い。そして、上述した第５図のグラフから
引張応力を３×108N/m2以下にするためにはArの圧力を1
2mTorr以上にすれば良いことがわかる。又、第９図のグ
ラフからも基板温度を100〜250℃の範囲内にすれば引張
応力を３×108N/m2以下にすることができることがわか
る。
尚、本実施例においては、ウェハ裏面にオーミックコン
タクトをとる為にTi層を形成したが、オーミックコンタ
クトをとる為に、例えばTiの代りにクロム（Cr）あるい
はバナジウム（Ｖ）でもよい。また、Ti層の厚さは2500
Åに限らず、1000〜4000Åの範囲でもよい。また、Ni層
の厚さは6000Åに限らず、2000〜10000Åの範囲でもよ
い。
タクトをとる為にTi層を形成したが、オーミックコンタ
クトをとる為に、例えばTiの代りにクロム（Cr）あるい
はバナジウム（Ｖ）でもよい。また、Ti層の厚さは2500
Åに限らず、1000〜4000Åの範囲でもよい。また、Ni層
の厚さは6000Åに限らず、2000〜10000Åの範囲でもよ
い。
以上述べたように、本実施例によれば、スパッタリング
時にArの圧力を上げることによって、Niの（111）面が
減少して密度が減少し、Ni膜応力が小さくなり、この結
果ウェハの反りが低減でき、ウェハの自動搬送が可能と
なった。また、従来はTi−Si間の接合強度向上の為に45
0℃で熱処理を行ない、Ti−Si間の剥離を抑制していた
が、熱処理のためにウェハの反りはより大きくなってい
た。しかし、本実施例によれば、Ni膜の応力を低減させ
たので、Ti−Ni間接合強度が向上し、熱処理工程が不要
となった。
時にArの圧力を上げることによって、Niの（111）面が
減少して密度が減少し、Ni膜応力が小さくなり、この結
果ウェハの反りが低減でき、ウェハの自動搬送が可能と
なった。また、従来はTi−Si間の接合強度向上の為に45
0℃で熱処理を行ない、Ti−Si間の剥離を抑制していた
が、熱処理のためにウェハの反りはより大きくなってい
た。しかし、本実施例によれば、Ni膜の応力を低減させ
たので、Ti−Ni間接合強度が向上し、熱処理工程が不要
となった。
尚、上記実施例においてはArの圧力を20mTorrとした例
を示したが、Arの圧力はこの値に限定されることなく、
上述したようにその圧力を12mTorr以上にすることによ
り引張応力を３×108N/m2以下にすることができ、Ti−S
i間剥離率、ウェハのそり量を良好な状態にすることが
できるものである。又、第３図及び第６図から分るよう
に、Arの圧力が15mTorrの点で急激な変化を示してお
り、特に第３図においてはArの圧力が15mTorr以上にな
るとピーク強度比が10％以上になり、そしてほぼ飽和す
るようになるので、Arの圧力が多少ばらついたとしても
特性が安定したNi膜を形成できる。
を示したが、Arの圧力はこの値に限定されることなく、
上述したようにその圧力を12mTorr以上にすることによ
り引張応力を３×108N/m2以下にすることができ、Ti−S
i間剥離率、ウェハのそり量を良好な状態にすることが
できるものである。又、第３図及び第６図から分るよう
に、Arの圧力が15mTorrの点で急激な変化を示してお
り、特に第３図においてはArの圧力が15mTorr以上にな
るとピーク強度比が10％以上になり、そしてほぼ飽和す
るようになるので、Arの圧力が多少ばらついたとしても
特性が安定したNi膜を形成できる。
又、上述の説明においては、膜応力を低減するためにAr
の圧力の下限値について説明したが、その上限値につい
ては特に限定されることなく使用するスパッタリング装
置の限界値でよい。但し、上記実施例のようにNi膜９と
シリコン基板１との間にバリア金属としてのTi膜７等を
形成する場合には、その金属の比抵抗からArの圧力の上
限値が決まる。第12図はArの圧力と比抵抗との関係を示
すグラフでありNi膜（△プロット）の比抵抗とTi膜（○
プロット）を示している。ここで、比抵抗の値が120μ
Ω・cmより大きくなるとSiとTiのオーミックコンタクト
がばらつき始め、さらにTiの密度が低下するためにバリ
ア性が低下しSiとNiがTi膜７を通って拡散するようにな
り強度が劣化するようになる。従って、比抵抗の値は12
0μｍ・cm以下にする必要があるものであり、Arの圧力
が25mTorrの時の比抵抗のばらつきが±15μｍ・cmであ
ることを考慮するとArの圧力の上限値を25mTorrにする
必要があることがわかる。
の圧力の下限値について説明したが、その上限値につい
ては特に限定されることなく使用するスパッタリング装
置の限界値でよい。但し、上記実施例のようにNi膜９と
シリコン基板１との間にバリア金属としてのTi膜７等を
形成する場合には、その金属の比抵抗からArの圧力の上
限値が決まる。第12図はArの圧力と比抵抗との関係を示
すグラフでありNi膜（△プロット）の比抵抗とTi膜（○
プロット）を示している。ここで、比抵抗の値が120μ
Ω・cmより大きくなるとSiとTiのオーミックコンタクト
がばらつき始め、さらにTiの密度が低下するためにバリ
ア性が低下しSiとNiがTi膜７を通って拡散するようにな
り強度が劣化するようになる。従って、比抵抗の値は12
0μｍ・cm以下にする必要があるものであり、Arの圧力
が25mTorrの時の比抵抗のばらつきが±15μｍ・cmであ
ることを考慮するとArの圧力の上限値を25mTorrにする
必要があることがわかる。
また、本発明は半導体ウェハに限らず、各種材料から成
る基板上に低膜応力の金属膜を密着性よく形成すること
ができるものであり、特に上記実施例のように半導体基
板の表面にパワー素子を形成し、裏面をも電極として使
用するものについて、その裏面電極の形成方法として有
効である。尚、パワー素子としてはDMOS,IGBT等も採用
できる。
る基板上に低膜応力の金属膜を密着性よく形成すること
ができるものであり、特に上記実施例のように半導体基
板の表面にパワー素子を形成し、裏面をも電極として使
用するものについて、その裏面電極の形成方法として有
効である。尚、パワー素子としてはDMOS,IGBT等も採用
できる。
また、用いるスパッタリング装置としては平行平板型の
他にシリンダー型でもよい。
他にシリンダー型でもよい。
以上説明したように本発明によれば、スパッタリング時
にArの圧力を高めているので膜応力を低減したニッケル
膜およびそのスパッタリング方法を提供することができ
るという優れた効果がある。
にArの圧力を高めているので膜応力を低減したニッケル
膜およびそのスパッタリング方法を提供することができ
るという優れた効果がある。
第１図（ａ）乃至第１図（ｆ）は本発明の一実施例によ
り製造される積層金属電極を製造工程順に示す断面図、
第２図は本発明の一実施例に使用したスパッタリング装
置、第３図は上記実施例のArの圧力を変化させた場合の
Arの圧力とNi膜のＸ線回折ピーク強度比との関係を示す
グラフ、第４図は上記実施例のArの圧力を変化させた場
合のArの圧力とNi膜密度との関係を示すグラフ、第５図
は上記実施例のArの圧力を変化させた場合のArの圧力と
Ni膜応力との関係を示すグラフ、第６図は上記実施例の
Arの圧力を変化させた場合のArの圧力とTi−Si間剥離面
積率との関係を示すグラフ、第７図は上記実施例のArの
圧力を変化させた場合のArの圧力とウェハの反り量との
関係を示すグラフ、第８図はスパッタリング時のArの圧
力が低い場合と高い場合のウェハのモデル図、第９図は
基板温度と引張応力との関係を示すグラフ、第10図は引
張応力とTi−Si間剥離率との関係を示すグラフ、第11図
は引張応力とウェハのそり量との関係を示すグラフ、第
12図はArの圧力と比抵抗との関係を示すグラフ、第13図
はArの圧力と半値幅との関係を示すグラフである。 ９……ニッケル,21……アルゴン。
り製造される積層金属電極を製造工程順に示す断面図、
第２図は本発明の一実施例に使用したスパッタリング装
置、第３図は上記実施例のArの圧力を変化させた場合の
Arの圧力とNi膜のＸ線回折ピーク強度比との関係を示す
グラフ、第４図は上記実施例のArの圧力を変化させた場
合のArの圧力とNi膜密度との関係を示すグラフ、第５図
は上記実施例のArの圧力を変化させた場合のArの圧力と
Ni膜応力との関係を示すグラフ、第６図は上記実施例の
Arの圧力を変化させた場合のArの圧力とTi−Si間剥離面
積率との関係を示すグラフ、第７図は上記実施例のArの
圧力を変化させた場合のArの圧力とウェハの反り量との
関係を示すグラフ、第８図はスパッタリング時のArの圧
力が低い場合と高い場合のウェハのモデル図、第９図は
基板温度と引張応力との関係を示すグラフ、第10図は引
張応力とTi−Si間剥離率との関係を示すグラフ、第11図
は引張応力とウェハのそり量との関係を示すグラフ、第
12図はArの圧力と比抵抗との関係を示すグラフ、第13図
はArの圧力と半値幅との関係を示すグラフである。 ９……ニッケル,21……アルゴン。
Claims (5)
- 【請求項１】基板上に形成されるニッケル膜であって、
（111）結晶面に対する（200）結晶面のＸ線回折ピーク
強度比 ［＝（200）／（111）×100％］が10％以上である事を
特徴とするニッケル膜。 - 【請求項２】チャンバ内へアルゴンガスを供給し、イオ
ン化した前記アルゴンガスをニッケルを含むターゲット
に衝突させ、前記ターゲットから飛び出したニッケル原
子を基板上に堆積させることによりニッケル膜を形成す
るスパッタリング方法であって、 供給する前記アルゴンガスの圧力を12mTorr以上にした
ことを特徴とするスパッタリング方法。 - 【請求項３】前記アルゴンガスの圧力を15mTorr以上に
した請求項（２）記載のスパッタリング方法。 - 【請求項４】スパッタリング時において、前記基板の温
度を100〜250℃にした請求項（２）又は（３）記載のス
パッタリング方法。 - 【請求項５】前記基板として半導体基板を用い、該半導
体基板の表面に予じめチタン膜を形成しておき、該チタ
ン膜上に前記ニッケル膜を形成するスパッタリング方法
であって、前記ニッケル膜のスパッタリング時における
前記アルゴンガスの圧力を25mTorr以下にした請求項
（２）〜（４）のいずれかに記載のスパッタリング方
法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1183502A JPH0784647B2 (ja) | 1988-09-15 | 1989-07-14 | ニッケル膜およびそれを形成するスパッタリング方法 |
| EP89117064A EP0363673B1 (en) | 1988-09-15 | 1989-09-14 | Sputter-deposited nickel layer and process for depositing same |
| DE89117064T DE68908520T2 (de) | 1988-09-15 | 1989-09-14 | Durch Zerstäubung abgeschiedene Nickelschicht und Verfahren zu deren Abscheidung. |
| US08/650,437 US5876861A (en) | 1988-09-15 | 1996-05-20 | Sputter-deposited nickel layer |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23165388 | 1988-09-15 | ||
| JP63-231653 | 1988-09-15 | ||
| JP1183502A JPH0784647B2 (ja) | 1988-09-15 | 1989-07-14 | ニッケル膜およびそれを形成するスパッタリング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02167890A JPH02167890A (ja) | 1990-06-28 |
| JPH0784647B2 true JPH0784647B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=26501916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1183502A Expired - Lifetime JPH0784647B2 (ja) | 1988-09-15 | 1989-07-14 | ニッケル膜およびそれを形成するスパッタリング方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5876861A (ja) |
| EP (1) | EP0363673B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0784647B2 (ja) |
| DE (1) | DE68908520T2 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07101736B2 (ja) * | 1990-06-28 | 1995-11-01 | 日本電装株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| EP0523701B1 (en) * | 1991-07-17 | 1998-01-07 | Denso Corporation | Method of forming electrodes of semiconductor device |
| US5565838A (en) * | 1992-05-28 | 1996-10-15 | Avx Corporation | Varistors with sputtered terminations |
| EP0572151A3 (en) * | 1992-05-28 | 1995-01-18 | Avx Corp | Varistors with cathodically vaporized connections and method for depositing cathodically vaporized connections on varistors. |
| US6997985B1 (en) | 1993-02-15 | 2006-02-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor, semiconductor device, and method for fabricating the same |
| CA2236049C (en) * | 1998-04-27 | 2006-07-25 | Computer Controlled Syringe Inc. | Syringe with detachable syringe barrel |
| US6342114B1 (en) * | 1999-03-31 | 2002-01-29 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Nickel/vanadium sputtering target with ultra-low alpha emission |
| JP2003059757A (ja) * | 2001-08-20 | 2003-02-28 | Toyo Metallizing Co Ltd | 電子部品用金属膜転写フィルム |
| JP3767585B2 (ja) * | 2003-07-11 | 2006-04-19 | 株式会社デンソー | 半導体装置 |
| EP1660696A2 (en) * | 2003-08-29 | 2006-05-31 | Northrop Grumman Corporation | Titanium foil metallization product and process |
| KR100558006B1 (ko) * | 2003-11-17 | 2006-03-06 | 삼성전자주식회사 | 니켈 샐리사이드 공정들 및 이를 사용하여 반도체소자를제조하는 방법들 |
| FR2924232B1 (fr) * | 2007-11-22 | 2009-11-27 | Saint Gobain | Substrat muni d'un empilement a proprietes thermiques |
| US9017493B2 (en) | 2009-08-12 | 2015-04-28 | Ulvac, Inc. | Method of manufacturing a sputtering target and sputtering target |
| US20110048954A1 (en) * | 2009-09-03 | 2011-03-03 | U.S. Government As Represented By The Secretary Of The Army | Enhanced solderability using a substantially pure nickel layer deposited by physical vapor deposition |
| JP5620096B2 (ja) * | 2009-12-29 | 2014-11-05 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| EP3239100A4 (en) * | 2014-12-22 | 2018-07-11 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Composite substrate, method for forming nanocarbon film, and nanocarbon film |
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Family Cites Families (14)
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