[發明專利]薄膜的疊層結構、其形成方法、成膜裝置和存儲介質

無效

• 申請號: 200680004339.2
• 申請日: 2006-01-30
• 公開（公告）號: CN101115864A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 吉井直樹;小島康彥;佐藤浩
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及在半導體晶片等被處理體的表面上形成的薄膜的疊層結構、其形成方法、實施該方法的成膜裝置以及存儲對該成膜裝置進行控制的程序的存儲介質。

背景技術

通常，為了制造IC、LSI等半導體集成電路，對半導體晶片等被處理體反復進行成膜處理、蝕刻處理、氧化擴散處理、退火處理、改質處理等。最近，由于要求高集成化、高微細化以及動作速度的更加高速化等，所以，配線層等的更加薄膜化以及線寬度的微細化向前推進。在這樣的狀況下，已提出用電阻更小的銅配線代替現有的鋁配線(例如，專利文獻1)。通常，使用濺射裝置在晶片表面等形成銅膜，然后，將該銅膜的不需要的部分除去，形成期望的配線圖案。

但是，銅配線與現有的鋁配線不同，在與其它材料、例如硅等的邊界部分，非常容易引起電遷移或應力遷移，因此，與基底的密著性降低，從而易于發生膜剝離。特別地，隨著細微化的發展，該密著性的降低成為不能忽視的狀況。

因此，為了降低上述遷移，已提出利用在銅膜中添加少量、例如1％左右的其它金屬、例如Ti、Al等作為合金種而形成的銅合金來制作配線圖案。在該情況下，制作出預先添加有期望的濃度、例如幾％左右的Ti等合金種的銅合金制的靶，使用該靶，通過例如等離子體濺射處理，在晶片表面上形成由銅合金構成的薄膜。

專利文獻1：特開2000-77365號公報

但是，如上所述，銅合金膜通過濺射處理形成，在利用該濺射處理進行的成膜中，特別是對于線寬度等更加微細化的當今的設計規則，階梯覆蓋(step?coverage)很難滿足要求，存在不能充分地填充晶片表面的凹部的問題。

另外，在被堆積的銅合金膜中，當要在規定的部位、例如與基底層的邊界部分，在使合金種的濃度比其它部分高的狀態下進行成膜的情況下，因為銅合金膜中的合金種的濃度由預先制造的金屬靶中的合金種的濃度規定，而且在濺射成膜中無法改變合金種的濃度，所以，無法進行使銅合金膜中的合金種的濃度只在特定的部位變高這樣的濃度控制。因此，不能充分地抑制遷移，所以，有不能充分地得到密著性、從而無法阻止膜剝離的發生的情況。

因此，考慮不利用濺射處理、而利用CVD(Chemical?VaporDeposition：化學氣相沉積)來形成上述銅合金膜，在該情況下，存在以下問題：一次只能進行一種金屬膜的成膜，僅采用CVD法，無法使合金種的金屬原子均勻地混入或者分散至膜中整體。

發明內容

本發明著眼于以上的問題，為了有效地解決以上問題而做出。本發明的目的在于，提供一種與基底的密著性高、能夠抑制膜剝離的發生、而且即使微細化進一步發展也能夠充分地提高階梯覆蓋、而且能夠使合金種的元素充分地擴散的薄膜的疊層結構、其形成方法、成膜裝置和存儲介質。

本申請發明的第一方面是一種薄膜的疊層結構的形成方法，在能夠抽真空的處理容器內在被處理體的表面上堆積多層薄膜而形成薄膜的疊層結構，其特征在于，將以下工序分別交替進行1次以上：使用含有作為合金種的第一金屬的原料氣體和還原氣體，形成由第一金屬構成的合金種膜的合金種膜形成工序；和使用含有與上述第一金屬不同的作為母材的第二金屬的原料氣體和還原氣體，形成比上述合金種膜厚的由第二金屬構成的母材膜的母材膜形成工序。

這樣，將形成由作為合金種的第一金屬構成的合金種膜的合金種膜形成工序、和形成由第二金屬構成的母材膜的母材膜形成工序分別交替地進行1次以上，從而形成合金層，因此，與基底的密著性高，能夠抑制膜剝離的發生，而且即使微細化進一步發展也能夠充分地提高階梯覆蓋，而且能夠使合金種的元素充分地擴散。

在該情況下，優選：在上述合金種膜形成工序中，進行間歇成膜法和連續成膜法中的任一種成膜方法，上述間歇成膜法將含有上述第一金屬的原料氣體和還原氣體交替地在不同的定時、間歇地供給到上述處理容器內而進行成膜，上述連續成膜法將含有第一金屬的原料氣體和還原氣體同時供給到上述處理容器內而連續進行成膜。

另外，優選：在上述母材膜形成工序中，進行間歇成膜法和連續成膜法中的任一種成膜方法，上述間歇成膜法將含有上述第二金屬的原料氣體和還原氣體交替地在不同的定時、間歇地供給到上述處理容器內而進行成膜，上述連續成膜法將含有第二金屬的原料氣體和還原氣體同時供給到上述處理容器內而連續進行成膜。

另外，優選：在將上述合金種膜形成工序和上述母材膜形成工序分別交替地進行1次以上之后，進行將上述被處理體加熱到規定溫度的退火工序。