本發(fā)明專利技術(shù)提供一種成膜方法，在處理容器內(nèi)利用等離子體從金屬靶產(chǎn)生金屬離子，然后通過偏壓引入，由此在形成有凹部的被處理體上沉積金屬的薄膜，該成膜方法包括：基膜形成工序，從靶生成金屬離子，通過偏壓將該金屬離子引入到被處理體，在凹部內(nèi)形成基膜；蝕刻工序，在不產(chǎn)生金屬離子的狀態(tài)下，通過偏壓將稀有氣體電離，并且將生成的離子引入到被處理體，對基膜進行蝕刻；和成膜回流工序，對靶進行等離子體濺射從而生成金屬離子，通過偏置電力將該金屬離子引入到被處理體，沉積由金屬膜構(gòu)成的主膜，使該主膜加熱回流。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及成膜方法和成膜裝置，特別涉及利用等離子體有效地將金屬膜埋入到在半導(dǎo)體晶片等被處理體形成的凹部內(nèi)的成膜方法和成膜裝置。
技術(shù)介紹
一般來說，為了制造半導(dǎo)體器件 ，對半導(dǎo)體晶片反復(fù)進行成膜處理、圖案蝕刻(pattern etching)處理等各種處理。由于半導(dǎo)體器件的進一步的高度集成化和高度細微化的要求，線寬和孔徑也更加細微化。由于進一步的細微化，配線電阻增加，耗電量的增大成為問題。從而，為了進一步減小電阻，傾向于使用電阻非常小而且廉價的銅(專利文獻I)。作為配線材料或填埋材料使用銅的情況下，考慮到與下層的密合性等，作為阻擋層(barrier layer) 一般使用鉭金屬(Ta)、鈦(Ti )、鉭氮化膜(TaN)、鈦氮化膜(TiN)等。將金屬埋入凹部內(nèi)時，首先在包括凹部內(nèi)的晶片表面整體形成阻擋層。接著，在等離子體濺射裝置內(nèi)，在形成于包括該凹部內(nèi)的壁面整體的晶片表面整個面上的阻擋層形成由銅構(gòu)成的薄的種晶層(seedlayer)，接著通過對包括銅種晶層的晶體表面整體實施鍍銅處理，凹部內(nèi)完全被銅埋入。之后，通過CMP (Chemical Mechanical Polishing、化學(xué)機械拋光(化學(xué)機械研磨))處理等去除晶片表面的多余的銅薄膜(專利文獻2)。參照圖I說明上述的金屬填埋工序。圖I是表示現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體晶片的凹部的填埋工序的圖。在形成于半導(dǎo)體晶片W上的、例如由SiO2膜構(gòu)成的層間絕緣膜等絕緣層2的表面上,形成有與用于單鑲嵌加工(Single Damascene Process)、雙鑲嵌加工(DualDamasceneProcess)、三維安裝加工等的導(dǎo)通孔(via hole)、通孔(through hole)以及槽(trench)等對應(yīng)的凹部4，在凹部4的底部，以露出狀態(tài)形成有例如由銅構(gòu)成的下層的配線層6 (參照圖I的部分(A))。具體而言，該凹部4包括字線和位線等配線構(gòu)造的形成得細長的截面為凹狀的槽(trench) 4A ;和用于連接上下字線或位線的、形成于槽4A的底部的一部分的孔4B。孔4B為導(dǎo)通孔或通孔。而且，配線層6露出到孔4B的底部。當(dāng)孔4B被孔塞(via plug)等埋入時，下層的配線層或晶體管等元件和被埋入到槽4A的字線等經(jīng)由孔塞電連接。另外，省略下層的配線層或晶體管等元件的圖示。凹部4隨著設(shè)計原則的細微化，其寬度或內(nèi)徑例如為數(shù)IOnm左右，非常小，縱橫尺寸比例如為2 4左右。另外，關(guān)于擴散防止膜和蝕刻停止(etching stop)膜等,省略圖示并簡化形狀地進行記載。首先，該半導(dǎo)體晶片W的表面上，也包括凹部4內(nèi)的內(nèi)表面，利用等離子體濺射裝置大致均勻地形成例如包括TiN膜和Ti膜的層疊結(jié)構(gòu)的阻擋層8 (參照圖I的部分(B))。接著，利用等離子體濺射裝置在包括凹部4的內(nèi)表面的晶片表面整體形成包括薄的銅膜的種晶層10作為金屬膜(參照圖I的部分(C))。接著，通過在晶片表面上實施鍍銅處理，以例如包括銅的金屬膜12埋入凹部4內(nèi)(參照圖I的部分(D))。之后，使用上述的CMP處理等去除晶片表面的多余的金屬膜12、種晶膜10以及阻擋層8 (參照圖I的部分(E))。現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2000 - 077365號公報專利文獻2 :日本特開2006 - 148075號公報
技術(shù)實現(xiàn)思路
專利技術(shù)需要解決的課題但是，一般在等離子體濺射裝置內(nèi)進行成膜的情況下，在半導(dǎo)體晶片側(cè)施加偏壓促進金屬離子的引入，由此能夠增加成膜速率(rate)。該情況下，過度增大偏壓時，晶片表面被為了產(chǎn)生等離子體而導(dǎo)入到裝置內(nèi)的稀有氣體例如氬氣的離子濺射，沉積的金屬膜被刮掉，因此偏置電力不設(shè)定得那么大。 但是，如上所述，形成包括銅膜的種晶膜10的情況下，如圖I的部分(C)所示，由于各向異性離子直接被引入到凹部內(nèi)，種晶膜很難附著于凹部4內(nèi)的側(cè)壁的下部的區(qū)域的部分。因此，長時間進行成膜處理直到在側(cè)壁上形成充分的厚度的種晶膜10時，尤其在孔4B的開口部，以能夠夾著該開口的形狀沉積種晶膜10，產(chǎn)生突出到凹部4的開口部的外伸(overhang)部分14。因此，之后工序中，即使通過鍍層法等利用包括銅膜的金屬膜12埋入該凹部4，有時內(nèi)部也不被充分地填埋而產(chǎn)生空隙(void) 16。即，不斷推進細微化的今天，即使使用鍍層法有時也不能充分地埋入細微(微小)的凹部內(nèi)。為了解決上述問題點，如專利文獻2所示，試圖通過調(diào)整供給于載置臺的偏置電力來控制成膜速率和派射蝕刻的蝕刻速率(etchingrate),從而進行良好的埋入,但是由于最近進一步的細微化的要求，即使利用上述的成膜方法，也難以充分解決上述的問題。本專利技術(shù)是著眼于如上的問題，是能夠有效解決此問題而提出的。本專利技術(shù)提供一種能夠在凹部內(nèi)實施金屬膜的成膜使得能夠防止空隙等的成膜方法和成膜裝置。用于解決課題的技術(shù)方案本專利技術(shù)者們對基于等離子體濺射的成膜方法進行了專心研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)通過形成金屬膜并且使該金屬膜回流(reflow),能夠在凹部內(nèi)的底部充分地形成金屬膜而防止空隙等的產(chǎn)生，由此做出了本專利技術(shù)。根據(jù)本專利技術(shù)的第一方式，提供一種成膜方法，在能夠被抽真空的處理容器內(nèi)利用等離子體將金屬靶電離而產(chǎn)生金屬離子，并對上述處理容器內(nèi)的載置臺供給偏置電力，對上述載置的被處理體施加偏壓，將所述金屬離子引入到上述被處理體，在形成于上述被處理體的凹部內(nèi)沉積金屬的薄膜，上述成膜方法包括基膜形成工序，通過偏壓將上述金屬離子引入，在上述凹部內(nèi)形成包含金屬的基膜；蝕刻工序，對上述被處理體施加偏壓，并且在不產(chǎn)生所述金屬離子的條件下生成等離子體，電離稀有氣體并且將生成的稀有氣體的離子引入對上述基膜進行蝕刻；和成膜回流工序，利用施加在上述被處理體上的偏壓將上述金屬離子引入，沉積由金屬膜構(gòu)成的主膜并且使上述主膜加熱回流。根據(jù)本專利技術(shù)的第二方式，在能夠被抽真空的處理容器內(nèi)利用等離子體將金屬靶電離而產(chǎn)生金屬離子，并對上述處理容器內(nèi)的載置臺供給偏置電力，對上述載置的被處理體施加偏壓，將上述金屬離子引入到上述被處理體，在形成于上述被處理體的凹部內(nèi)沉積金屬的薄膜，上述成膜方法包括成膜蝕刻工序，通過偏壓將上述金屬離子引入，在上述凹部內(nèi)形成包含金屬的基膜，并且對上述基膜進行蝕刻；和成膜回流工序，通過偏壓將上述金屬離子引入，沉積由金屬膜構(gòu)成的主膜，并且使上述主膜加熱回流。根據(jù)本專利技術(shù)的第三方式，提供一種成膜裝置，其包括處理容器，其能夠被抽真空；載置臺，其用于載置形成有凹部的被處理體；氣體導(dǎo)入單元，其向上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入規(guī)定的氣體；等離子體產(chǎn)生源，其用于向上述處理容器內(nèi)產(chǎn)生等離子體；·金屬靶，其設(shè)置于上述處理容器內(nèi)，用于被上述等離子體電離；偏壓電源，其對上述載置臺供給高頻的偏置電力；和裝置控制部，其控制裝置整體以實施基于第一方式或第二方式的成膜方法。附圖說明圖I是表不現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體晶片的凹部的填埋工序的圖。圖2是表示本專利技術(shù)的成膜裝置的一個例子的截面圖。圖3是用于說明本專利技術(shù)的成膜方法的第一實施例的工序圖。圖4是用于詳細說明本專利技術(shù)的成膜方法的特征性工序的放大工序圖。圖5是表示偏置電力和晶片上表面上的Cu成膜量的關(guān)系的曲線。圖6是表示成膜量的最大值Td與蝕刻量Te的比(Te/Td)和埋入結(jié)果的關(guān)系的圖。圖7是表示比(Te/Td)為O.本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：石坂忠大，佐久間隆，波多野達夫，橫山敦，五味淳，安室千晃，福島利彥，戶島宏至，川又誠也，水澤寧，加藤多佳良，
申請(專利權(quán))人：東京毅力科創(chuàng)株式會社，
類型：
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。