薄膜的叠层结构、其形成方法、成膜装置和存储介质制造方法及图纸

一种薄膜的叠层结构的形成方法，在能够抽真空的处理容器内在被处理体的表面上堆积多层薄膜而形成薄膜的叠层结构，其特征在于，将以下工序分别交替进行１次以上：　　　　使用含有作为合金种的第一金属的原料气体和还原气体，形成由第一金属构成的合金种膜的合金种膜形成工序；和使用含有与所述第一金属不同的作为母材的第二金属的原料气体和还原气体，形成比所述合金种膜厚的由第二金属构成的母材膜的母材膜形成工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在半导体晶片等被处理体的表面上形成的薄膜的叠层 结构、其形成方法、实施该方法的成膜装置以及存储对该成膜装置进 行控制的程序的存储介质。
技术介绍
通常，为了制造IC、 LSI等半导体集成电路，对半导体晶片等被 处理体反复进行成膜处理、蚀刻处理、氧化扩散处理、墀火处理、改 质处理等。最近，由于要求高集成化、高微细化以及动作速度的更加 髙速化等，所以，配线层等的更加薄膜化以及线宽度的微细化向前推 进。在这样的状况下，己提出用电阻更小的铜配线代替现有的铝配线(例如，专利文献1)。通常，使用溅射装置在晶片表面等形成铜膜， 然后，将该铜膜的不需要的部分除去，形成期望的配线图案。但是，铜配线与现有的铝配线不同，在与其它材料、例如硅等的 边界部分，非常容易引起电迁移或应力迁移，因此，与基底的密着性 降低，从而易于发生膜剥离。特别地，随着细微化的发展，该密着性 的降低成为不能忽视的状况。因此，为了降低上述迁移，已提出利用在铜膜中添加少量、例如 1%左右的其它金属、例如Ti、 Al等作为合金种而形成的铜合金来制作 配线图案。在该情况下，制作出预先添加有期望的浓度、例如几％左右 的Ti等合金种的铜合金制的靶，使用该靶，通过例如等离子体溅射处 理，在晶片表面上形成由铜合金构成的薄膜。专利文献l:特开2000-77365号公报但是，如上所述，铜合金膜通过溅射处理形成，在利用该溅射处 理进行的成膜中，特别是对于线宽度等更加微细化的当今的设计规则， 阶梯覆盖(step coverage)很难满足要求，存在不能充分地填充晶片表 面的凹部的问题。另外，在被堆积的铜合金膜中，当要在规定的部位、例如与基底 层的边界部分，在使合金种的浓度比其它部分高的状态下进行成膜的 情况下，因为铜合金膜屮的合金种的浓度由预先制造的金属耙中的合 金种的浓度规定，而且在溅射成膜中无法改变合金种的浓度，所以， 无法进行使铜合金膜中的合金种的浓度只在特定的部位变高这样的浓 度控制。因此，不能充分地抑制迁移，所以，有不能充分地得到密着 性、从而无法阻止膜剥离的发生的情况。因此，考虑不利用溅射处理、而利用CVD (Chemical Vapor Deposition:化学气相沉积)来形成上述铜合金膜，在该情况下，存在 以下问题 一次只能进行一种金属膜的成膜，仅采用CVD法，无法使 合金种的金属原子均匀地混入或者分散至膜中整体。
技术实现思路
本专利技术着眼于以上的问题，为了有效地解决以上问题而做出。本 专利技术的目的在于，提供一种与基底的密着性高、能够抑制膜剥离的发 生、而且即使微细化进一步发展也能够充分地提高阶梯覆盖、而且能 够使合金种的元素充分地扩散的薄膜的叠层结构、其形成方法、成膜 装置和存储介质。本申请专利技术的第一方面是一种薄膜的叠层结构的形成方法，在能 够抽真空的处理容器内在被处理体的表面上堆积多层薄膜而形成薄膜 的叠层结构，其特征在于，将以下工序分别交替进行1次以上使用 含有作为合金种的第一金属的原料气体和还原气体，形成由第一金属 构成的合金种膜的合金种膜形成工序；和使用含有与上述第一金属不 同的作为母材的第二金属的原料气体和还原气体，形成比上述合金种膜厚的由第二金属构成的母材膜的母材膜形成工序。这样，将形成由作为合金种的第一金属构成的合金种膜的合金种 膜形成工序、和形成由第二金属构成的母材膜的母材膜形成工序分别 交替地进行1次以上，从而形成合金层，因此，与基底的密着性高， 能够抑制膜剥离的发生，而且即使微细化进一步发展也能够充分地提 高阶梯覆盖，而且能够使合金种的元素充分地扩散。在该情况下，优选在上述合金种膜形成工序中，进行间歇成膜法和连续成膜法中的任一种成膜方法，上述间歇成膜法将含有上述第 一金属的原料气体和还原气体交替地在不同的定吋、间歇地供给到上 述处理容器内而进行成膜，上述连续成膜法将含有第一金属的原料气 体和还原气体同时供给到上述处理容器内而连续进行成膜。另外，优选在上述母材膜形成工序中，进行间歇成膜法和连续 成膜法中的任一种成膜方法，上述间歇成膜法将含有上述第二金属的 原料气体和还原气体交替地在不同的定时、间歇地供给到上述处理容器内而进行成膜，上述连续成膜法将含有第二金属的原料气体和还原 气体同吋供给到上述处理容器内而连续进行成膜。另外，优选在将上述合金种膜形成工序和上述母材膜形成工序 分别交替地进行1次以上之后，进行将上述被处理体加热到规定温度 的退火工序。另外，优选在同一处理容器内进行上述合金种膜形成工序和上 述母材膜形成工序。另外，优选交替地在不同的处理容器内进行上述合金种膜形成 工序和上述母材膜形成工序。另外，上述合金种膜的1层的厚度为l-200A的范围内，上述母材 膜的1层的厚度为5~500A的范围内。另外，优选上述第一金属为选自Ti、 Sn、 W、 Ta、 Mg、 In、 Al、 Ag、 Co、 Nb、 B、 V、 Mn中的l种金属。另外，优选上述第二金属为选自Cu、 Ag、 Au、 W中的1种金属。另外，优选上述还原气体为选自H2、 NH3、 N2、 N2H4、NH (CH3) 2、N2H3CH、N2H3CH3中的1种以上 的气体。本申请专利技术的第二方面是一种薄膜的叠层结构，其特征在于在 形成于被处理体表面上的薄膜的叠层结构中，将使用含有作为合金种 的第一金属的原料气体和还原气体形成的、由第一金属构成的合金种 膜，和使用含有与上述第一金属不同的作为母材的第二金属的原料气 体和还原气体形成的、比上述合金种膜厚的由第二金属构成的母材膜， 分别交替地叠层l层以上。在该情况下，优选上述合金种膜的1层的厚度为1~200A的范围内，上述母材膜的1层的厚度为5 500A的范围内。本申请专利技术的第三方面是一种成膜装置，用于在被处理体的表面 上堆积薄膜，其特征在于，包括能够抽真空的处理容器；载置上述 被处理体的载置台；对上述被处理体进行加热的加热单元；向上述处 理容器内导入气体的气体导入单元；向上述气体导入单元供给含有作 为合金种的第一金属的原料气体的第一原料气体供给单元；向上述气 体导入单元供给含有作为母材的第二金属的原料气体的第二原料气体 供给单元向上述气体导入单元供给还原气体的还原气体供给单元； 和控制单元，进行控制，使装置整体动作，将由上述第一金属构成的 合金种膜和由上述第二金属构成的母材膜分别交替地形成1层以上。在该情况下，优选设置有用于向上述处理容器内产生等离子体的 等离子体形成单元。本申请专利技术的第四方面是一种存储程序的存储介质，其特征在于， 上述程序对成膜装置进行控制，使得当在能够抽真空的处理容器内在 被处理体的表面上堆积多层薄膜而形成薄膜的叠层结构时，将以下工 序分别交替进行1次以上使用含有作为合金种的第一金属的原料气 体和还原气体，形成由第一金属构成的合金种膜的合金种膜形成工序； 和使用含有与上述第一金属不同的作为母材的第二金属的原料气体和 还原气体，形成比上述合金种膜厚的由第二金属构成的母材膜的母材 膜形成工序。根据本专利技术的薄膜的叠层结构、其形成方法、成膜装置和存储介 质，能够发挥出如下所述的优异的作用效果。将形成由作为合金种的第一金属构成的合金种膜的合金种膜形成 工序、和形成由第二金属构成的母材膜的母材膜形成工序分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：吉井直树，小岛康彦，佐藤浩，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：