專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成膜方法，特別涉及用于半導(dǎo)體裝置的制造工序的成膜 方法。
背景技術(shù)：
歷來，廣泛地使用銅作為半導(dǎo)體元件的布線材料。銅與Al等其它 布線材料相比，雖然具有電阻值低的優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)槠湓谘趸枘ぶ谢蚬?中的擴(kuò)散快，所以在使用銅作為布線材料的情況下，需要在布線與氧化 硅層之間形成用于防止銅擴(kuò)散的阻擋膜(barrier film)。
已知在相同的真空槽中對銅把和Mn耙進(jìn)行濺射，在襯底表面上形 成以銅為主要成分但添加有Mn的銅薄膜，之后，當(dāng)加熱該銅薄膜時(shí)， 在薄膜與襯底的界面上析出氧化錳的薄膜，該薄膜作為阻擋膜發(fā)揮作用
(例如參照非專利文獻(xiàn)1)。
但是，因?yàn)樵谏鲜龇椒ㄖ惺窃谙嗤恼婵詹壑袑?種靶進(jìn)行濺射， 所以裝置結(jié)構(gòu)特殊，不能夠使用現(xiàn)有的成膜裝置。
此外，為了正確地控制銅薄膜中的Mn的添加量，必須逐一控制各 靶的成膜速度，但由于在濺射中靶的表面狀態(tài)會發(fā)生變化，所以難以保 持成膜速度為一定。
當(dāng)沒有正確地控制Mn的添加量時(shí)，即使加熱銅薄膜，氧化錳也不 會析出，此外即使能夠控制Mn的添加量，為了使氧化錳析出也需要高
5顯力口M^H";^。
非專利文獻(xiàn)1: "Applied Physics Letters",(美國),2005年,87,04191
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種能夠以 簡易的方法可靠地成膜阻擋膜的成膜方法。
用于解決課題的方法
3為了解決上述問題，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，通過濺射在 處理對象物的孔的側(cè)壁上形成以銅為主成分的薄膜，其中，該處理對象
物具有襯底；和配置在所述襯底表面上且形成有所述孔的第一絕緣膜， 該半導(dǎo)體裝置的制造方法，具有中間層形成工序，向配置有被添加 有從包括過渡金屬、Al、以及Mg的擴(kuò)散性金屬組中選擇的至少一種以 上的擴(kuò)散性金屬的靶、和所述處理對象物的真空槽，供給與所述擴(kuò)散性 金屬反應(yīng)并生成所述擴(kuò)散性金屬的氧化物或氮化物的反應(yīng)氣體、和濺射 氣體，向所述靶施加電壓進(jìn)行濺射，生成以銅為主成分且含有擴(kuò)散性金 屬和反應(yīng)性氣體的中間層。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，包括蝕刻工序，在所述 中間層形成工序之后，向所述靶施加比在所述中間層形成工序中施加的 電壓小的電壓，向保持所述處理對象物的襯底夾具施加高頻電壓。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，包括加熱工序，在所述 蝕刻工序之后，對所述中間層進(jìn)行加熱，在所述孔的側(cè)壁的表面上形成 含有所述擴(kuò)散性金屬的氮化物或氧化物的阻擋膜，在所述阻擋膜表面上 形成以銅為主成分的基底層。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，金屬布線的表面位于所述 孔的底面，在所述蝕刻工序之后，使金屬層在所述孔的底面和所述孔的 側(cè)壁上析出。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，具有所述第一絕緣膜露出 的溝的第二絕緣膜配置在所述第一絕緣膜上，在所述溝的底面上配置所 述孔，所述中間層的形成工序在所述溝的側(cè)壁和所述溝的底面上也形成 所述中間層。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述蝕刻工序中，使在 所述溝的底面上生長的所述中間層殘留。
在本發(fā)明中，所謂"主成分"，是指含有50原子％以上的作為主成分 的材料。即，以銅為主成分的中間層是指含有50原子％以上的銅的中間 層，以銅為主成分的耙是指含有50原子％以上的銅的靶。
此外，在中間層形成工序中施加在襯底夾具上的高頻電壓與在蝕刻 工序中施加在靶上的電壓分別包括為0伏的情況。
本申請中使用的靶是以銅為主成分且添加有擴(kuò)散性金屬的合金靶， 因?yàn)樵谔幚韺ο笪锉砻嫔仙L的中間層的組成與合金靶的組成一致，所
4以能夠正確地控制中間層中的擴(kuò)散性金屬的添加量。
在不使用合金靶，對銅耙(不含有擴(kuò)散性金屬的純銅靶)和擴(kuò)散性 金屬靶進(jìn)行濺射的情況下，雖然也能夠形成中間層，但是如上所述，難 以正確地控制擴(kuò)散性金屬的添加量。
而且，因?yàn)閿U(kuò)散性金屬的靶與合金靶相比，其機(jī)械強(qiáng)度較弱，所以 在賊射中容易生成顆粒。并且，靶的交換時(shí)期必須與銅耙和擴(kuò)散性靶的 任何一方的交換時(shí)期匹配，與使用合金靶的情況相比，需要頻繁地交換 靶。
發(fā)明的效果
通過在中間層中添加反應(yīng)氣體，使得擴(kuò)散性金屬的反應(yīng)性變高，能 夠以比現(xiàn)有技術(shù)低的溫度形成阻擋膜。因?yàn)槟軌蛘_地控制中間層的擴(kuò) 散性金屬的添加量，所以能夠可靠地形成阻擋膜。因?yàn)槟軌蚩煽康匦纬?阻擋膜，所以基底層和金屬布線的銅不擴(kuò)散，半導(dǎo)體裝置的可靠性變高。 根據(jù)本申請形成的阻擋膜不僅對銅具有阻擋性，因?yàn)閷⒒讓永喂痰卣?接在處理對象物上，所以金屬布線變得難以從處理對象物剝落。


圖1是對本發(fā)明中使用的成膜裝置的一個(gè)例子進(jìn)行說明的截面圖。
圖2中的(a) (d)是用于說明半導(dǎo)體裝置的制造工序的前半部 分的截面圖。
圖3中的(a) 、 (b)是用于說明半導(dǎo)體裝置的制造工序的后半部 分的截面圖。
圖4是用于說明加熱裝置的截面圖。 圖5是半導(dǎo)體裝置的立體圖。
圖6是表示氧流量與電阻率值變化率、薄層電阻(sheet resistance ) 值的面內(nèi)分布的關(guān)系的圖表。 附圖標(biāo)記的說明
10 半導(dǎo)體裝置
11 處理對象物 14 第一金屬布線 21孑匕
522 溝
25 中間層
26 第一絕緣膜
27 第二絕緣膜
28 基底層
29 阻擋膜
32 第二金屬布線
具體實(shí)施例方式
圖2 (a)的附圖標(biāo)記11表示本發(fā)明中使用的處理對象物。處理對 象物11具有襯底12,在襯底12的表面上形成有溝，在該溝內(nèi)配置有第 一金屬布線14。
在襯底12的配置有第一金屬布線14的表面上配置有下部絕緣層 15，在下部絕緣層15的表面上配置有第一保護(hù)膜16，以下部絕緣層15 和第一保護(hù)膜16構(gòu)成第一絕緣膜26。
在第一保護(hù)膜16的表面上配置有上部絕緣層17，在上部絕緣層17 的表面上配置有第二保護(hù)膜18,以上部絕緣層17和第二保護(hù)膜l8構(gòu)成 第二絕緣膜27。
在第一、第二絕緣膜26、 27中在第一金屬布線14的正上方的位置 形成有貫通第一、第二絕緣膜26、 27的貫通孔，第二絕緣膜27被構(gòu)圖， 形成有通過與該貫通孔交叉的位置的溝22。
圖2 (a)的附圖標(biāo)記21表示作為貫通孔的貫通第一絕緣膜26的部 分的孔，如上所述，因?yàn)闇?2與貫通孔交叉，所以孔21的開口露出于 溝22的底面上。
第一保護(hù)膜16被用作形成溝22時(shí)的上部絕緣層17的蝕刻阻止層 (etching stopper),因此，第一保護(hù)膜16露出在溝22底面的孔21以外的
部分上。
接著，使用該處理對象物11對制造半導(dǎo)體裝置的本發(fā)明的制造方 法進(jìn)行說明。
圖1的附圖標(biāo)記1表示本發(fā)明中使用的成膜裝置的一例。 該成膜裝置1具有真空槽2;以及分別配制在真空槽2內(nèi)部的襯 底夾具7和靶5。
6在真空槽2上連接有真空排氣系統(tǒng)9和氣體供給系統(tǒng)4，對真空槽 2內(nèi)部進(jìn)行真空排氣，在進(jìn)行真空排氣的同時(shí)從氣體供給系統(tǒng)4導(dǎo)入濺 射氣體和在化學(xué)結(jié)構(gòu)中含氮或氧的反應(yīng)氣體(例如，在反應(yīng)氣體為氧氣 的情況下，流量為O.lsccm以上5sccm以下)，在真空槽2內(nèi)部形成比 大氣壓低的成膜氣氛(例如全壓力為1(^Pa以上10"Pa以下)。
在將形成有溝22的面朝向靶5的狀態(tài)下使襯底夾具7保持上述的 處理對象物11。
在真空槽2的外部分別配置有賊射電源8和偏置電源6，靶5與濺 射電源8連接，襯底夾具7與偏置電源6連接。
在真空槽2的外部配置有磁場形成單元3,使真空槽2為接地電位， 在維持真空槽2內(nèi)部的成膜氣氛的同時(shí)，當(dāng)向靶5施加負(fù)電壓時(shí)，靶5 被;茲控賊射。
靶5為以銅為主成分且添加有規(guī)定量的錳(例如超過2原子％)的 合金靶，當(dāng)靶5被磁控濺射時(shí)，釋放出由以銅為主成分且添加有錳的合 金材料構(gòu)成的濺射粒子。
釋放出的賊射粒子和反應(yīng)氣體射入處理對象物11的形成有溝22的
此時(shí)，在襯底夾具7上施加有高頻電壓(包括0V),向處理對象 物11的形成有溝22的面上射入與高頻電壓的大小相應(yīng)的量的等離子 體，對在表面上的生長薄膜進(jìn)行蝕刻。
負(fù)電壓和高頻電壓的大小被設(shè)定為，使得假定薄膜不被蝕刻時(shí)的薄 膜的膜厚生長速度(濺射速度)大于假定薄膜不生長而僅被蝕刻時(shí)的膜 厚減少速度(蝕刻速度)，如圖2(b)所示，薄膜25在溝22的側(cè)壁和 底面上、孔21的側(cè)壁和底面上、以及第二絕緣膜27的表面上生長(中 間層形成工序)。
將向耙5的負(fù)電壓的施加和向襯底夾具7的高頻電壓的施加持續(xù)規(guī) 定時(shí)間，在薄膜25生長至規(guī)定膜厚時(shí)候，在持續(xù)進(jìn)行賊射氣體和反應(yīng) 氣體的導(dǎo)入和真空排氣的同時(shí)，以使得薄膜的蝕刻速度變大的方式調(diào)整 施加在靶5和襯底夾具7上的電壓。例如，使施加在耙5上的電壓比薄 膜生長到規(guī)定膜厚之前小，減少濺射粒子的釋放量并使賊射速度下降。 此外，也可以使施加在襯底夾具7上的電壓比薄膜生長到規(guī)定膜厚之前 大，增加等離子體入射量并使蝕刻速度增加。
7因?yàn)榈入x子體大致垂直地射入孔21的底面，所以孔21的底面上的
薄膜25被蝕刻，但是因?yàn)榈入x子體不垂直地射入孔21的側(cè)壁和溝22 的側(cè)壁，所以薄膜25殘留。
此時(shí)，施加在襯底夾具7上的高頻電壓、施加在靶5上的負(fù)電壓和 濺射氣體的流量以在溝22的底面、和第二絕緣膜27的表面上殘留薄膜 25的方式設(shè)定，使高頻電壓的施加和負(fù)電壓的施加持續(xù)規(guī)定時(shí)間，在中 間層25從孔21的底面被除去并露出第一金屬布線14時(shí)分別停止高頻 電壓和負(fù)電壓的施加(蝕刻工序)。
圖2 (c)表示蝕刻工序結(jié)束后的狀態(tài)，雖然第一金屬布線14的表 面露出在孔21的底面上，但中間層25殘留在孔21的側(cè)壁、溝22的底 面和側(cè)壁、以及第二絕緣膜27的表面上。
孑L 21的側(cè)壁、溝22的底面和側(cè)壁、以及第二絕緣膜27的表面上 的中間層25連續(xù)。雖然中間層25被從孔21的底面除去，但是孔21的 側(cè)壁上的中間層25在孔21的底面上與第一金屬布線14的表面接觸， 如上所述，因?yàn)橹虚g層25以銅為主成分，所以孔21的側(cè)壁上的中間層 25、溝22的底面和側(cè)壁的中間層25、以及第二絕緣膜27的表面上的中 間層25與各第一金屬布線14電連接。
將此狀態(tài)的處理對象物11浸漬在電解電鍍液中，當(dāng)向中間層25通 電時(shí)，金屬層31在位于第一金屬布線14表面的孔21的底面的部分、 和中間層25的表面上生長，溝22的內(nèi)部和孔21的內(nèi)部被金屬層填充。 圖2 (d)表示形成有金屬層31的狀態(tài)下的處理對象物11。
圖4的附圖標(biāo)記35表示加熱裝置，加熱裝置35具有加熱室36和 與加熱室36連接的真空排氣系統(tǒng)37。啟動真空排氣系統(tǒng)37，在加熱室 36的內(nèi)部形成真空氣氛，在維持該真空氣氛的狀態(tài)下，將形成有金屬層 31的處理對象物11拍《入加熱室36。
在加熱室36的內(nèi)部配置有加熱器38,向該加熱器38通電，為了防 止金屬層31的氧化，在維持真空氣氛的同時(shí)，以比上述中間層形成工 序和蝕刻工序時(shí)升溫的溫度更高的溫度(例如在350。C下進(jìn)行2小時(shí)) 對該處理對象物11進(jìn)行加熱，對金屬層31進(jìn)行退火處理。
錳在銅中的擴(kuò)散速度較快，在進(jìn)行退火處理時(shí)，當(dāng)中間層25升溫 時(shí)，包含在中間層25中的錳擴(kuò)散，分別到達(dá)孔21的側(cè)壁、溝22的側(cè) 壁和底面、以及第二絕緣膜27的表面。下部絕緣層15和第一保護(hù)膜16位于孔21的側(cè)壁，上部絕緣層17 和第二保護(hù)膜18位于溝22的側(cè)壁，這里，第一、第二保護(hù)膜16、 18 由SiN這樣的氮化物構(gòu)成，下部絕緣層15和上部絕緣層17由SiCb這樣 的氧化物構(gòu)成。
錳對于氮和氧的反應(yīng)性比銅高，而且，通過在中間層25中添加上 述的反應(yīng)氣體，使得反應(yīng)性變得更高。
錳在第一保護(hù)膜16與中間層25的界面、以及第二保護(hù)膜18與中 間層25的界面與包含在第一、第二保護(hù)膜16、 18中的氮化物反應(yīng)并析 出氮化錳，并在下部絕緣層15與中間層25的界面、以及上部絕緣層17 與中間層25的界面與包含在下部絕緣層15和上部絕緣層17中的氧化 物反應(yīng)并析出氧化錳。
這時(shí)，在反應(yīng)氣體包含氮的情況下，在各界面析出作為反應(yīng)氣體的 氮與錳的反應(yīng)物的氮化錳；在反應(yīng)氣體包含氧的情況下，在各界面析出 作為反應(yīng)氣體的氧與錳的反應(yīng)物的氧化錳。
因此，在第一保護(hù)膜16與中間層25的界面、以及第二保護(hù)膜18 與中間層25的界面，析出氮化錳、或氮化錳與氧化錳雙方并形成阻擋 膜29;在下部絕緣層15與中間層25的界面、以及上部絕緣層17與中 間層25的界面，析出氧化錳、或氧化錳與氮化錳雙方并形成阻擋膜29 (圖3 (a))。
在阻擋膜29被形成時(shí)，作為中間層25的主成分的銅、Mn和反應(yīng) 氣體的一部分殘留在阻擋膜29的表面上，該殘留的中間層25成為基底 層28。
基底層28與中間層25同樣地以銅為主成分，雖然銅容易擴(kuò)散至氧 化硅和硅中，但是因?yàn)檠趸i和氮化錳具有遮蔽銅的擴(kuò)散的性質(zhì)，所以
銅被阻擋膜29遮蔽，既不會侵入下部絕緣層15,也不會侵入上部絕緣 層17。
接著，通過例如CMP ( Chemical Mechanical Polishing:化學(xué)機(jī)械研 磨)法對處理對象物11的形成有金屬層31的面進(jìn)行研磨，研磨除去金 屬層31直至露出第二絕緣層27的表面，于是溝22與溝22之間的金屬 層31被除去，填充在各溝22中的金屬層31被相互分離，第二金屬布 線32被形成(圖3 (b))。
圖3 (b)、圖5的附圖標(biāo)記IO表示形成有第二金屬布線32的半導(dǎo)
9體裝置?？?1的內(nèi)部保持填充有金屬層31的狀態(tài)，以填充有金屬層31 的孔21構(gòu)成相互連接第一、第二金屬布線14、 32的接觸孔33。
如上所述，因?yàn)樵诳?1的底面上沒有形成中間層25，所以在接觸 孔33與第一金屬布線14之間未形成阻擋層，第一、第二金屬布線14、 32之間的電阻較低。
包含氧化錳和氮化錳中任一方或兩方的阻擋膜29,對Si02、 SiN等 硅化合物，以及銅、鋁等金屬材料這兩方的粘接性較高。
因?yàn)樽钃跄?9位于以銅為主成分的基底層28與含有Si02、 SiN的 第一、第二絕緣膜26、 27之間，所以基底層28被牢固地固定在溝22 的底面和側(cè)壁、以及孔21的內(nèi)壁上。因?yàn)榛讓?8與第二金屬布線32 的貼緊性較高，且第二金屬布線32通過基底層28和阻擋膜29被固定 在溝22內(nèi)，所以難以從半導(dǎo)體裝置IO脫落。
以上，對在中間層形成工序之后進(jìn)行蝕刻工序，使金屬布線14露 出在孔21的底面上的情況進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于此，只要 第一、第二金屬布線14、 32之間的電阻降低為能夠容許的程度，中間 層25也可以殘留在孔21的底面上。
以上，對令基底層為一層結(jié)構(gòu)的情況進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限 定于此。例如，也可以在真空槽2的內(nèi)部除了配置合金靶5之外，另外 配置高純度的銅靶，在蝕刻工序結(jié)束之后，對高純度銅耙進(jìn)行濺射，層 疊銅薄膜，層疊2層以上的基底層。
在此情況下，在蝕刻工序中，即使中間層25被從溝22的底面除去， 中間層25被分裂，因?yàn)楸环至训闹虚g層25通過生長在溝22的底面上 的銅薄膜被電連接，所以能夠通過電鍍法形成填充溝22的金屬層31。 但是，當(dāng)Si02的膜露出在溝22的底面上時(shí)，因?yàn)殂~從銅薄膜擴(kuò)散，所 以在此情況下，優(yōu)選具有銅的遮蔽性的膜(例如SiN膜)位于第一絕緣 膜26的表面上。
第一保護(hù)膜16的構(gòu)成材料與上部絕緣層17相比，蝕刻速度較慢， 在對上部絕緣層17進(jìn)行構(gòu)圖時(shí)，如果能夠作為蝕刻阻止層發(fā)揮作用， 則不限定于SiN。
加熱中間層25形成阻擋膜和基底層的加熱工序也可以在形成金屬 層31之前進(jìn)行，但是如果在形成金屬層31之后進(jìn)行，則中間層25的 加熱和金屬層31的退火化被同時(shí)進(jìn)行，不僅能夠縮短制造時(shí)間，還能夠不對處理對象物ll施加多余的熱損傷。
此外，在對合金耙進(jìn)行濺射時(shí)，在被加熱的溫度下如果擴(kuò)散性金屬
的氮化物或氧化物在處理對象物11與中間層25的界面析出，則沒有必 要特別設(shè)置對中間層25進(jìn)行加熱的工序。
以上，對使用添加有作為擴(kuò)散性金屬的Mn的合金靶(靶5)的情 況進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限定于此。
擴(kuò)散性金屬只要是在銅中的擴(kuò)散速度快，且與氮或氧反應(yīng)的金屬的 話，除了Mn以外，還能夠使用Ti、 Ta、 Mo、 W、 V等各種過渡金屬， 以及Mg、 Al等非過渡金屬作為擴(kuò)散性金屬添加在靶5中。
這些過渡金屬既可以單獨(dú)地添加在合金把5中，也可以添加2種以上。
合金耙5中的擴(kuò)散性金屬的添加量雖然沒有特別限定，但是其添加 量例如為1原子％以上40原子％以下。
反應(yīng)氣體只要是在化學(xué)結(jié)構(gòu)中包含氧或氮，且與擴(kuò)散性金屬反應(yīng)生 成氧化物或氮化物的氣體的話，沒有特別限定，例如能夠使用H20、 03、 C〇、N2、 NH3。這些反應(yīng)氣體既可以單獨(dú)使用一種，也可以使用2種以 上。
濺射氣體沒有特別限定，能夠使用從包括Ar氣體、Ne氣體、Xe 氣體、和Kr氣體的組中選擇的惰性氣體中的至少一種。
下部絕緣層15和上部絕緣層17的構(gòu)成材料并不限定于由Si02構(gòu)成 的情況，能夠使用含有從包括Si02、 SiN、 SiOC、和SiC構(gòu)成的組中選 擇的至少一種以上的材料。
第一、第二金屬布線14、 32的構(gòu)成材料沒有特別限定，能夠使用 Cu、 Al等各種導(dǎo)電性材料，但是因?yàn)榛讓?8以銅為主成分，所以考 慮與基底層28的貼緊性，優(yōu)選第二金屬布線32的構(gòu)成材料是以銅為主 成分的材料，在第二金屬布線32的構(gòu)成材料以銅為主成分的情況下， 考慮電氣特性，優(yōu)選第一金屬布線14的構(gòu)成材料是以銅為主成分的材 料。
以上，對在第一絕緣膜26之上配置有第二絕緣膜27,且孔21位于 第二絕緣膜27的溝22底面的處理對象物11進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并 不限定于此。
例如，使用未形成有第二絕緣膜27、且第一絕緣膜26的表面露出
ii的處理對象物11,制造半導(dǎo)體裝置的情況也包括在本發(fā)明中。
在進(jìn)行中間層形成工序和蝕刻工序時(shí)導(dǎo)入到真空槽2的反應(yīng)氣體的
流量雖然沒有特別限定，但是例如為O.lsccm以上5sccm以下，這時(shí)的 真空槽2內(nèi)部的壓力例如為10^Pa以上10"Pa以下。
以上，對在中間層形成工序和蝕刻工序中使靶5的施加電壓兩階段 地減少的情況進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于此，既可以3次以上分 階段地使靶5的施加電壓減少，也可以不是階段地而是連續(xù)地使靶5的 施加電壓逐漸減少。同樣地，既可以3次以上分階段地使高頻電壓增加， 也可以不是階段地而是連續(xù)地使高頻電壓逐漸增加。
實(shí)施例
(貼緊性試驗(yàn))
分別改變成膜氣氛中的反應(yīng)氣體(02、氧)的分壓、和靶5的Mn 添加量，進(jìn)行中間層形成工序和蝕刻工序，形成中間層25,之后，以上 述的工序制造成半導(dǎo)體裝置10。這里，退火化的條件為真空氣氛的壓 力為6xl(T6Pa,加熱溫度為350°C,加熱時(shí)間為1小時(shí)。
在獲得的半導(dǎo)體裝置10的形成有第二金屬布線32 —側(cè)的表面上， 形成了柵狀的損傷。在半導(dǎo)體元件10表面的形成有損傷的部分粘貼粘 接帶后將其剝離，觀察第二金屬布線32有無剝離。將其結(jié)果與氧分壓 和華巴5的Mn添加量一起記載在下述表1中。 (表l)
表l:貼緊性試驗(yàn)
〇2分壓OPa不到10-3Pa10-3Pa以上l(T2Pa以下
Mn: 2原子％XX〇
Mn: 7原子％XXX
上述表1的"o"是未觀察到第二金屬布線32的剝離的情況，"x"表 示觀察到第二金屬布線32的剝離的情況。
從上述表1明顯可知，當(dāng)Mn的添加量為2原子％以下，且氧氣的 分壓不到10—spa時(shí)，貼緊性較差。從該實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠確認(rèn)到，如果Mn 的添加量超過2原子％,且氧氣的分壓為10—spa以上，則第二金屬布線
1232的貼緊性變高。 (電阻值)
使用Mn添加量為7原子％的耙，分別改變作為反應(yīng)氣體的氧氣的 流量，進(jìn)行中間層形成工序和蝕刻工序，在形成中間層25之后，以上 述的工序制造成半導(dǎo)體裝置10。
對各半導(dǎo)體裝置IO的第一、第二金屬布線14、 32的電阻率和電阻 值變化進(jìn)行測定，其測定結(jié)果表示在圖6的圖表中。
從圖6明顯可知，即使增加氧氣流量，也沒有發(fā)現(xiàn)引起第一、第二 金屬布線14、 32的布線電阻值增加這樣的電阻率的上升。由此可知， 即使在中間層形成工序和蝕刻工序中導(dǎo)入氧氣，金屬布線的電氣特性也 不會劣化。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，通過濺射，在處理對象物的孔的側(cè)壁上形成以銅為主成分的薄膜，該處理對象物具有襯底；和配置在所述襯底表面上且形成有所述孔的第一絕緣膜，該半導(dǎo)體裝置的制造方法，具有中間層形成工序，向配置有被添加有從包括過渡金屬、Al、以及Mg的擴(kuò)散性金屬組中選擇的至少一種以上的擴(kuò)散性金屬的靶、和所述處理對象物的真空槽，供給與所述擴(kuò)散性金屬反應(yīng)并生成所述擴(kuò)散性金屬的氧化物或氮化物的反應(yīng)氣體、和濺射氣體，向所述靶施加電壓進(jìn)行濺射，生成以銅為主成分且含有擴(kuò)散性金屬和反應(yīng)性氣體的中間層。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，包括蝕刻工序，在所述中間層形成工序之后，向所述靶施加比在 所述中間層形成工序中施加的電壓小的電壓，向保持所述處理對象物的 襯底夾具施加高頻電壓。
3. 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，包括加熱工序，在所述蝕刻工序之后，對所述中間層進(jìn)行加熱， 在所述孔的側(cè)壁的表面上形成含有所述擴(kuò)散性金屬的氮化物或氧化物 的阻擋膜，在所述阻擋膜表面上形成以銅為主成分的基底層。
4. 如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中， 金屬布線的表面位于所述孔的底面，在所述蝕刻工序之后，使金屬層在所述孔的底面和所述孔的側(cè)壁上 析出。
5. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，具有所述第 一 絕緣膜露出的溝的第二絕緣膜配置在所述第 一 絕緣 膜上，在所述溝的底面上配置所述孔，所述中間層的形成工序在所述溝的側(cè)壁和所述溝的底面上也形成 所述中間層。
6. 如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述蝕刻工序中，使在所述溝的底面上生長的所述中間層殘留。
全文摘要
本發(fā)明提供半導(dǎo)體裝置的制造方法。形成半導(dǎo)體裝置的阻擋膜。本發(fā)明通過在供給含有氧或氮的反應(yīng)氣體的同時(shí)，對以銅為主成分且添加有擴(kuò)散性金屬的合金靶進(jìn)行濺射，形成以銅為主成分、含有規(guī)定量的擴(kuò)散性金屬且添加有反應(yīng)氣體的中間層(25)。因?yàn)閿U(kuò)散性金屬的含有量被正確地控制，所以當(dāng)對中間層(25)進(jìn)行加熱時(shí)，能夠可靠地形成阻擋膜。此外，通過在中間層(25)中添加反應(yīng)氣體，使得擴(kuò)散性金屬的反應(yīng)性變高，能夠以比現(xiàn)有技術(shù)更低的加熱溫度形成阻擋膜。
文檔編號H01L21/285GK101490811SQ20078002660
公開日2009年7月22日 申請日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月14日
發(fā)明者豐田聰, 岡村吉宏, 石川道夫 申請人:株式會社愛發(fā)科