JPS5829618B2 - 半導体装置の電極形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体装置の電極形成方法に関する。

半導体装置の製造工程において半導体基板の表面に金属
の電極層を形成する工程がある。

この電極層は半導体基板の不純物拡散領域露出面にオー
ミックに接続する必要と、のちに施されるワイヤボンデ
ィングを良好にする必要からめつき法、真空中で行なわ
れるスパッタ法などが適している。

たマ、スパッタ法は層の形成速度が遅い欠点があるため
、高速化の手段としてマグネトロン型スパッタリング装
置を用いる。

この装置は第１図に概略を断面図示するように、気密の
外囲器１の内部に磁界を印加したターゲット２と、半導
体基板（３、３’・・・）とを対向させ、かつターゲッ
トと半導体基板との間に直流電界を印加し、Ａｒ＋イオ
ンのような重い荷電粒子をターゲットに照射し、その衝
撃でターゲットから飛び出して来るターゲツト材の粒子
を半導体基板上に付着させるものである。

なお、図中（４、４′−・・）はマグネット、５はター
ゲットへの直流電界■の印加端子、６は半導体基板の載
置台であるとともに直流電界ｅの印加端子７を備える。

この装置の原理はターゲットの近傍に高密度のプラズマ
をつくり、大きなイオン電流を流すようにして、電場と
磁場とが直交するいわゆるマグネトロン放電を利用し、
かつ運動する電子がターゲットの近傍を連続した軌跡を
もって運動できるようにするものである。

このスパッタリング装置によれば一般のスパッタリング
装置による場合に比し一桁多い付着量が得られる。

ところで、マグネトロン型スパッタリング装置ではニッ
ケル材料のような強磁性材料を用いることは問題がある
。

すなわち、通常のスパッタリングではターゲットより放
出された原子はターゲットに対向する位置に保持された
基板の表面はもとより、その周辺の構造体にも堆積付着
する。

この周辺の構造体に堆積付着した薄膜は温度の上昇下降
の繰り返しにより、また膜自体が厚ぐなったとき剥離し
やすい。

特にマグネトロン型スパッタリング装置でニッケルをス
パッタさせる場合には剥離したニッケル薄膜は、この薄
膜自体の温度がキューリポイント（Ｃｕｒｉｅ ｐｏｉ
ｎｔ）以下の温度（たとえばニッケルについてはＴｃ＝
３６０°Ｃ）ではターゲットに設置されているマグネッ
トに吸引されてターゲットの表面に付着する。

そしてこの付着した薄膜自体の温度が装置内の加熱また
はスパッタリング蒸着時のエネルギによりキューリポイ
ントを超えるとターゲットより落下し、これに対向して
いる半導体基板の表面に付着する。

また、多層連続スパッタリング装置では通常ターゲット
または半導体基板が回転する機構を備えているから、こ
の剥離した不純物が全く異種のターゲットに付着するこ
とがしばしば生じる。

この不純物がターゲットまたは半導体基板に付着する。

いずれにしても、オーミック接触電極層の純度、層構造
の制御を著るしく困難とし、電極層のオー□ツク特性、
熱疲労試験特性の劣化を招く。

上述の不都合が連続生産においては不純物の堆積、付着
が増大することにより、半導体基板の表面に形成される
電極層の汚染、層構造の不均一性等がたびたび起り、歩
留の低下や特性の劣化を来たす。

上記不純物膜の除去には多大な時間を要し、特に微小塵
の完全除去はほとんど不能に近いものである。

従って、マグネトロン型スパッタリング装置にて形成す
る電極層材料としてはニッケルのような強磁性体は望ま
しくない。

しかしながら、上記電極を具備する半導体素子をステム
に鑞接して半導体装置を形成するとき、鑞着性の良好な
ニッケルはよく用いられる。

これは鑞着性が良好でないと順方向特性、熱疲労試験特
性の劣化に繋るからである。

従って、ニッケルの鑞着性良好なる特性を活かし、さら
に上述したターゲット表面への不所望付着が生じないよ
うにすることが望ましいのである。

この発明は上述の事情に鑑みて達成されたもので、半導
体基板の表面に良好な電極層を形成する方法を提供する
ものである。

この発明にかかる電極形成方法はマグネトロン型スパッ
タリング装置のターゲットにニッケル中に銅を添加した
ものを用い、そのキューリポイントを、スパッタリング
装置内の温度として使用されることのない室＠（２５°
Ｃ）以下にしようとするものである。

他方において、ニッケルの備える良好な鑞着性を損じな
いようにすることは必須である。

そこで第２図に示すニッケル・銅合金のキューリポイン
ト図によって、堆積されるニッケル・銅合金屑のキュー
リポイントが２５°Ｃになるターゲツト材の組成比を求
める。

スパッタイールド（Ｙｉｅｌｄ ）をニッケルー１．２
ａｔｏｍｓ ／ ｉｏｎ 、銅−１，６ａｊＯｒｎｓ
／ ｉｏＨよりニッケルターゲット中の銅のＡｔｏｍｉ
ｃ％（以降（上記３０ （ａｔｏｍ、％）は第２図の３
２（重量％）の換算値） ｘ ＝ ２２．５ （ａｔｏｍ、％） となり、銅の重量％に換算すると２４％となる。

以降堆積層中の銅量は漸減するから２回以上の場合はス
パッタ回数に応じてニッケル中の銅量を選ぶ必要がある
。

しかし、電極層としてのニッケル・銅量における銅量は
限定される。

すなわち、ニッケル、銅ともに面心立方格子（Ｆａｃｅ
−ｃｅｎｔｅｒｅｄｃｕｂｉｃ １ａｔｔｉｃｅ ）構
造で全率固溶体であるから、半導体素子にかかる温度サ
イクルにより格子変態は起さず安定している。

しかし銅が多くなると鑞、たとえば「はんだ」に喰われ
やすくなり望ましくない。

したがって良好な鑞着性を保つには電極層中の銅量が５
０ （ａｔｏｍ、 ）％（４８（ｗｔ、 ）％）になる
ニッケル中の銅のａｔｎｍ、％をｙとすると、次式によ
り となり、銅量を重量％（ｗｔ、％）に換算すると３９％
となる。

そこでこの値と前に算出した銅の量２４％とから、適切
な銅の重量％として ２４％く銅の重量％く３９％ なる範囲が求められる。

これにもとづいてターゲットの材質を使用回数に応じて
、また使用目的に応じて銅量を選択すればよい。

上述の如くして得られたニッケル・銅合金をマグネトロ
ン型スパッタリング装置に使用して実験したところ、い
わゆる微小塵がターゲット表面に付着することが皆無と
なり、歩留の顕著な向上、半導体素子特性の安定化が達
成されるなどの顕著な効果があった。

【図面の簡単な説明】

第１図はマグネトロン型スパッタリング装置の概略を示
す断面図、第２図はニッケル・銅合金のキューリポイン
トを示す線図である。 １・・・・・・外囲器、２・・・・・・ターゲット、３
、３’・・・・・半導体基板、４ 、４’・・・・・
・マグネット、５，７・・・・・・直流印加端子、 ６・・・・・・半導体基板載置台。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体基板の表面にニッケル・銅合金のオーミック
   接触電極を形成するにあたり、マグネトロン型スパッタ
   リング装置によるスパッタリング法により電極層を形成
   させ、かつ電極層の材料の供給源となるニッケル・調合
   金製のターゲットの組成比をニッケル中に含まれる銅量
   が重量パーセントで２４％ないし３９φの範囲内にある
   ようにしか半導体装置の電極形成方法。