[发明专利]半导体装置的制造方法、半导体装置的制造装置、半导体装置以及计算机程序

说明书

技术领域

本发明涉及制造铜膜与其基底膜的密合性良好的半导体装置的技术。 

背景技术

从提高半导体装置性能的要求出发，近年来正在实施使用铜线代替铝线的配线技术。在制造这种半导体装置的工艺中，重要的是在半导体晶片(以下称为晶片)的表面形成铜膜的技术。作为在晶片上形成铜膜的技术之一，公知的是将铜的有机化合物用作为原料的化学蒸镀法(以下，称为CVD)。 

在形成有层间绝缘膜(以下，称为绝缘膜)的晶片上，在利用CVD形成铜膜的情况下，有例如将作为原料气体的三甲基乙烯基甲硅烷基-六氟乙酰丙酮铜(以下，记为Cu(hfac)TMVS)等铜的有机化合物供给到真空状态的处理容器中，在已加热的晶片上使该物质进行热分解在绝缘膜的表面上形成铜膜的方法。然而，由于铜原子具有在绝缘膜内扩散的性质，因此铜膜很少在绝缘膜上直接成膜，铜膜形成于在绝缘膜上预先形成的称为势垒金属(barrier metal)的扩散防止膜(以下，称为基底膜)上。虽然作为该基底膜使用钛或者钽，但已知这些势垒金属与来源于铜的有机化合物的有机物发生反应，在铜膜与势垒金属的界面残留有有机杂质。 

如果在形成有有机杂质层的状态下使铜膜生长，则基底膜与铜膜的密合性变差，因而，上层一侧的铜配线与下层一侧的铜配线的电阻值增大，电特性变差，而且在加工晶片时铜膜可能剥落，其结果是成品率降低。另外，由于有机杂质层与基底膜相比较润湿性差，因此还易于引起铜的凝集，铜向纵横尺寸(aspect)比高的槽的埋入性变差，发生铜配线的形成不良这样的问题。 

而为了谋求半导体装置的动作的进一步高速化，将称为low-k材料的介电常数低的材料作为绝缘膜使用。这种绝缘膜例如用包含硅、氧、碳的材料(以下称为SiOC)那样的多孔质材料构成，降低介电常数。然而，由多孔质材料构成的绝缘膜易于吸收大气中的水分，在其表面上覆盖有基底膜的情况下，对基底膜释放水分。 

对于这种现象，本发明者们考虑如下。即，例示的钛或者钽属于称为阀金属的金属组，具有在与绝缘膜的接触面上形成不透过水分的称为钝化膜的氧化物层这样的特征。从而，在作为基底膜采用阀金属的情况下，即使水分从绝缘膜释放，通过在与绝缘膜的界面上形成的钝化膜也能够防止水分的移动，防止在与铜膜的接触面形成与铜的密合性差的氧化物层。 

从而，发明者们灵活运用作为该阀金属的优点，同时为了解决上述的形成有机杂质层的问题，研究了作为铜膜的基底膜利用例如氮化钛或者碳化钛(阀金属的氮化物或者碳化物)的方法。然而，在作为基底膜采用这种物质的情况下，虽然能够抑制有机杂质层的形成，但存在钝化膜的形成不充分的问题。 

另外在专利文献1中，记载有在绝缘膜的表面覆盖钛或者钽的氮化物以后，在其上形成用于进行铜配线的铜膜的方法，但是丝毫没有触及上述的课题。 

专利文献1：特开2000-299296号公报：权利要求14 

发明内容

本发明鉴于上述情况而完成，其目的是提供铜膜与其基底膜的密合性良好，而且配线间的电阻小的半导体装置的制造方法、半导体装置的制造装置、计算机程序和存储介质。 

本发明是一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具备：在基板上已成膜的多孔质的绝缘膜的表面上，被覆由第一阀金属构成的第一基底膜的工序；在该第一基底膜的表面上，被覆由第二阀金属的氮化物或者碳化物构成的第二基底膜的工序；在气密的处理容器内，载置被覆有基底膜的上述基板的工序；和向上述处理容器中供给由铜的有机化合物构成的原料气体，在上述第二基底膜的表面上形成铜膜的 工序。 

本发明是半导体装置的制造方法，其特征在于：还具备以规定温度保持已形成有上述第一基底膜的基板，由上述第一基底膜的一部分和包含在上述绝缘膜中的水分，在上述绝缘膜与上述第一基底膜之间形成由上述第一阀金属的氧化物构成的钝化膜的工序。 

本发明是半导体装置的制造方法，其特征在于：上述第一阀金属和上述第二阀金属是分别选自由钛、钽、铝、铌、铪、锆、锌、钨、铋、锑构成的阀金属组中的金属。 

本发明是半导体装置的制造方法，其特征在于：上述第一阀金属和第二阀金属是同种的阀金属。 

本发明是半导体装置的制造方法，其特征在于：上述绝缘膜是包括硅、氧、碳的绝缘膜。