[發明專利]薄膜形成方法及薄膜層疊結構

無效

• 申請號: 200780009667.6
• 申請日: 2007-10-04
• 公開（公告）號: CN101405843A
• 公開（公告）日: 2009-04-08
• 發明（設計）人: 上田博一;野澤俊久
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: H01L21/285
• 分類號: H01L21/285;C23C14/34;H01L21/28;H01L21/3205;H01L23/52
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術領域

本發明涉及當在半導體晶圓等被處理體上形成阻擋膜、晶種膜等薄膜時的薄膜形成方法及薄膜層疊結構。

背景技術

通常，制造半導體設備時需要在半導體晶圓上反復地進行成膜處理、圖案蝕刻處理等各種處理，由此制造出所期望的設備。但是，近來隨著對半導體設備的集成化及細微化要求的提高，線寬和孔徑在越發微細化。

作為布線材料和埋入材料一般使用鋁、鋁合金。然而，近來隨著各種尺寸的微細化，需要進一步減小電阻，因此電阻非常小且廉價的鎢、銅作為布線材料和埋入材料使用(參照日本特開第2000-77365號公報、日本特開平第10-74760號公報、日本特開平第10-214836號公報、及日本特開第2005-285820號公報)。

當使用鋁(包括鋁合金)、鎢(W)、銅(Cu)等作為布線材料時，為了防止布線材料自身的硅化和提高與基底層的密合性，形成所述布線材料之前作為基底膜通常先形成阻擋膜。當布線材料使用鋁(包括鋁合金)、鎢時，作為這種阻擋膜使用Ti膜、TiN膜等，而當布線材料使用銅時，作為這種阻擋膜使用Ta膜、TaN膜。作為阻擋膜的各種薄膜是對應于薄膜種類從熱CVD(化學氣相沉積，Chemical?Vapor?Deposition)法、等離子體CVD法、濺射法等成膜方法中選擇使用最優的成膜方法而形成的。

除了熱CVD法以外，在允許的情況下可以使用等離子體CVD法、濺射法等作為成膜方法。等離子體CVD法因成膜中晶圓自身容易帶電，所以容易發生絕緣膜被破壞等充電損傷(Charging?Damage)。因此，根據薄膜種類趨于使用晶圓自身較不容易帶電的濺射法。

在此，說明根據如上所述的濺射法的成膜方法的一個例子。圖6A和圖6B表示根據濺射法的現有的成膜方法的一個例子的說明圖。在如圖6A所示的半導體晶圓S的表面具有由例如SiO₂膜等形成的絕緣層2，該絕緣層2上形成有如通孔(via?hole)、導通孔(through?hole)、接觸孔這樣的孔狀凹部4，在該凹部4的底部露出下層的應電連接的接觸部6。該接觸部6對應于如晶體管的源極(source)、漏極(drain)等的下層布線層、下層元件的電極。

成膜時如圖6B所示，首先在晶圓S的表面、包括所述凹部4的內表面上通過濺射法大致均勻地形成如Ti膜。其次，再利用濺射法在之前形成的Ti?8膜上大致均勻地形成TiN膜10，由此形成以所述Ti膜8和TiN膜10的層疊結構構成的阻擋層12。

若形成這樣的阻擋層12，則利用例如熱CVD法等方法將布線材料14成膜，從而埋入所述凹部4內部的同時，在晶圓S的整個上表面形成布線層14。該布線層14由例如鋁(包括合金)、鎢等金屬形成。之后，所述布線層14、阻擋層12被蝕刻成所期望的圖形而形成期望的布線圖形。

發明內容

利用如上所述的濺射法的成膜方法中產生充電損傷的頻率較低。但是盡管如此，根據情況也有產生充電損傷的情況。如此，產生充電損傷時就會發生半導體元件的特性變差、可靠性降低等問題，尤其是因晶體管特性的劣化而導致消耗電力增加、運行速度降低等問題。

本發明是著眼于以上問題，為了有效地解決上所述的問題而提出的，其目的在于提供一種可以在濺射時大幅抑制發生充電損傷的薄膜形成方法。

為了實現上述目的，本發明所提供的薄膜形成方法，其特征在于包括以下工序：防止膜形成工序，在被處理體的表面上通過濺射形成用于防止充電損傷的防充電損傷膜；薄膜形成工序，在被處理體的表面上形成的防充電損傷膜表面上通過濺射形成所期望的薄膜。

根據本發明，當被處理體的表面上通過濺射形成所期望的薄膜時，作為其前工序通過濺射形成防充電損傷膜。由此，大幅抑制濺射時發生充電損傷。

優選所述防充電損傷膜由Co(鈷)、Ge(鍺)、Ru(釕)中的任意一種材料形成。

另外，優選在所述被處理體的表面上預先形成有絕緣層，所述防止膜形成工序中在絕緣層的表面形成用于防止充電損傷的防充電損傷膜。

另外，例如在所述薄膜形成工序中形成一個種類的薄膜，或者在所述薄膜形成工序中依次形成不同種類的多個薄膜。

另外，優選所述薄膜為金屬膜或含金屬的膜。

另外，本發明是一種薄膜的層疊結構，其是形成于在被處理體的表面上的薄膜的層疊結構，其特征在于，其具備：在所述被處理體的表面上通過濺射形成的防充電損傷膜；所述防充電損傷膜的表面上通過濺射形成的一層薄膜。