CN1075658C - 膜形成材料和布线形成方法 - Google Patents

膜形成材料和布线形成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1075658C
CN1075658C CN96104261A CN96104261A CN1075658C CN 1075658 C CN1075658 C CN 1075658C CN 96104261 A CN96104261 A CN 96104261A CN 96104261 A CN96104261 A CN 96104261A CN 1075658 C CN1075658 C CN 1075658C
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
copper
filmogen
wiring
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN96104261A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1142673A (zh
Inventor
川口明实
寺井由佳
矢野航作
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN1142673A publication Critical patent/CN1142673A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1075658C publication Critical patent/CN1075658C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/32051—Deposition of metallic or metal-silicide layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
    • C23C16/18—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metallo-organic compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204—Conductive materials
    • H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
    • H01L23/53228—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being copper
    • H01L23/53238—Additional layers associated with copper layers, e.g. adhesion, barrier, cladding layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3011—Impedance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

本发明的成膜材料是具有与Cu配位且含Si的六节环构造、一般式可用
表示的化合物。在上述一般式中，X1和X2比如说是O、S、Se、Te等的与Cu进行配位结合的同种或异种的Ⅵ族的元素。Y1、Y2和Y3三者之中的至少一个是Si。L为具有双键或三键且可把电子供与Cu的原子团。R1和R2比如说是SiF3、SiH3、CF3或者CH3。

Description

膜形成材料和布线形成方法
本发明涉及用于在基板上形成铜布线的膜形成材料和铜布线的形成方法。
以往，作为在由硅构成的半导体基板上形成的半导体集成电路的布线材料主要用的是铝，但由于半导体集成电路的高集成化及高速化，铜作为布线材料受到人们的重视，因为铜的电阻比铝低，有高的应力徙动和高的电徙动耐性。
以下，作为第1现有例，对在基板上用溅射法形成铜布线的方法，参照图6(a)-(e)进行说明。
首先，如图6(a)所示，在硅基板100的上边整个面地淀积上SiO2绝缘膜101之后，如图6(b)所示，在绝缘膜101上边用光刻技术形成光刻胶图形102，之后，如图6(c)所示，以光刻胶图形102为掩模对绝缘膜101进行刻蚀以形成用于布线的凹部103。
其次，如图6(d)所示，用含Si的铜构成的靶进行溅射，用这种方法，在上述绝缘膜101上边整个面地淀积上含Si的铜膜104之后，如图6(e)所示，比如说用CMP法除去铜膜104在绝缘膜101的表面上露了出来的部分之后，就形成了由铜膜104形成的铜布线105。之后，对基板100施以热处理。如图6(f)中所示的那样在铜布线105的表面部分就形成了铜硅化物层106。
形成铜硅化物膜106的理由如下。即，因为铜的抗氧化性低，故具有因在微量氧气氛中300℃左右的热处理而易于氧化的性质。为此，就存在下述问题。当铜布线105与构成绝缘膜101的SiO2等的含氧层接触的时候，伴随着经历加热工序将使铜氧化，同时，即便是铜布线105不和含氧层接触，在热处理时，铜布线105也会与空气接触而氧化，因而铜布线105的电阻上升。另外还存在铜布线105中的铜在绝缘膜101中扩散，造成晶体管的性能下降的问题。另外将铜布线105直接沉积在绝缘膜101之上时，还存在使铜布线105与绝缘膜101之间的紧密接触性下降的问题。于是，为了防止铜布线105与绝缘膜101或空气接触。要在铜布线105的表面部分上形成铜硅化物层106。
然而，在用溅射法在绝缘膜101的上边淀积铜膜104时，在布线规则小的情况下，存在着如图6(d)所示的、将形成空隙107的问题，由于这种空隙107也残存于铜布线105上，故将成为断线的根源。
于是，近年来，一种用把有机铜络合化合物用作原料的CVD(Chemical Vapor Deposition、化学气相淀积)法形成铜膜和铜布线的技术引起了人们的重视。在半导体装置的领域里，人们正积极地进行着研究。
以下，参照图7(a)-(d)和图8(a)-(c)，作为第2现有例，对用CVD法形成铜布线的方法进行说明。
首先，如图7(a)所示，在由Si构成的基板110的上边整个面地淀积上由SiO2构成的绝缘膜111之后，如图7(b)所示，在绝缘膜111的上边用光刻技术形成光刻胶图形112，之后，如图7(c)所示，以光刻胶图形112为掩模对绝缘膜111进行刻蚀以形成用于布线的凹下部分113。
其次，如图7(d)所示，用溅射法或CVD法在用于布线的凹下部分113的侧面和底面上淀积例如由WSiN构成的第1阻挡层114之后，如图8(a)所示，用CVD法在绝缘膜111的上边整面地淀积上铜膜115之后，如图8(b)所示，比如说用CMP法除去铜膜115的在绝缘膜111的表面上露出来的部分后，就形成了用铜膜115构成的铜布线116。之后，如图8(c)所示，用溅射法或CVD法，在铜布线116和绝缘膜111的上边整面地淀积比如说由WSiN形成的第2阻挡层117。第2现有例中的第1和第2阻挡层114、117起着和第1现有例中的铜硅化物层106相同的作用。
此外，由于用CVD法淀积铜膜115，故作为供给到基板100上去的用于成膜的材料，人们知道有在常温为液体或者固体的有机铜络合化合物。在把液体的有机铜络合化合物应用于CVD法的情况下，人们知道有使有机铜络合化合物保持液体状态不变地通过质量流量表之后，用汽化器使有机铜络合化合物升温而汽化，并把气体的有机铜络合化合物导入反应室的方法和用发泡法使液体的有机铜络合化合物气化，并通过加热过的管道把气体的有机铜络合化合物导入反应室的方法。
此外，作为现有的有机铜络合化合物的一个例子，如USP5,144,049号所示，人们知道有示于的那样的、配位基为β双酮(diketone)系的L=H2C=CH-SiMe3((hfac)Cu(Vinyl trimethyl silane-乙烯三甲基硅烷))。这种有机铜络合化合物在固体的情况下，使固体的有机铜络合化合物溶于有机溶剂，比如说溶于异丙醇(isopropyl alcohol)之后，用和液体相同的方法导入反应室。
然而，倘应用基于CVD法形成铜布线的方法，则存在着下述问题。为要在铜布线116的表面上形成阻挡层，就必须用不同的工序来形成第1阻挡层114和第2阻挡层117，从而工序数增加且处理变长。
此外还有一个问题：倘应用现有的有机铜络合化合物形成铜布线。则由于在铜布线里边作为杂质掺入有炭，故铜布线的电阻变高。
监于上述，本发明以用CVD法形成铜布线的技术为前提，第1目的是削减在铜布线的表面部分上形成阻挡层的工序，第2目的是减小铜布线的电阻。
本发明所涉及的第1成膜材料由化合物组成。这种化合物具有与Cu配位且含有Si的六节环构造，它的一般式可用来表示。(其中，X1和X2为与Cu配位结合的同种或不同种的Ⅵ族元素，Y1、Y2和Y3之中至少一个为Si，L为具有双键或三键且可把电子供与Cu的原子团，R1和R2为任意的元素或化合物。)
倘采用第1成膜材料，则由于在六节环构造中含有Si，故在对用第1成膜材料形成的铜膜施行热处理时，Si将在铜膜的表面上偏析出来，在铜膜的表面部分上形成由铜硅化物层构成的阻挡层。为此，如用第1成膜材料以CVD法形成铜膜，则可在铜膜的表面部分上形成阻挡层而不增加工序数。
在第1成膜材料中，理想的是上述一般式中的Y1、Y2和Y3都是Si。这时，由于六节环构造中不含C，故由此成膜材料所形成的铜膜的阻抗将变小。
在第1成膜材料中，理想的是上述一般式中的L是在主链上具有双键或三键，且在所有的骨架上都含有Si的原子团。当对用这种成膜材料所形成的铜膜进行热处理时，在铜膜的表面部分上会充分地形成由铜硅化物层构成的阻挡层，故可以确定地防止铜膜的氧化。
在第1成膜材料中，上述一般式里的R1和R2理想的是含Si的原子团。当对用这样的成膜材料所形成的铜膜施行热处理时，由于在铜膜的表面部分会充分地形成由铜硅化物构成的阻挡层，故可以确实地防止铜膜的氧化。
本发明所涉及的第2成膜材料由具有与Cu配位且含Si的六节环构造、一般式可用表示的化合物组成。(其中，X1和X2是与Cu配位结合同种或异种的Ⅵ族的元素，Y1、Y2和Y3之中的至少一个是Si,R1和R2为任意的元素或者化合物)。
倘采用第2成膜材料，则由于在六节环构造中含有Si，故当对用第2成膜材料形成的铜膜施行热处理时，就在铜膜的表面上偏析出Si并在铜膜的表面部分上形成用铜硅化物层构成的阻挡层。为此，当用第2成膜材料，以CVD法形成铜膜时，不用增加工序数目，就可以在铜膜的表面部分上形成阻挡层。
在第2成膜材料中，理想的是上述一般式中的Y1、Y2和Y3都是Si。这样的话，由于在六节环构造中不含C，故用此成膜材料所形成的铜膜的电阻将变小。
在第2成膜材料中，理想的是上述一般式里的R1和R2是含Si的原子团。当对用这种成膜材料形成的铜膜施行热处理时，由于在铜膜的表面部分可充分地形成由铜硅化物构成的阻挡层，故可以确实地防止铜膜的氧化。
本发明所涉及的第1布线形成方法具有下步工序：
用CVD法向基板上供给成膜材料并在上述基板上淀积含Si铜膜的工序。其中成膜材料具有与Cu配位且含Si的六节环构造，一般式可用
Figure C9610426100141
来表示(其中，X1和X2是与Cu配位结合的同种或异种的Ⅵ族的元素，Y1、Y2和Y3之中至少一个是Si，L为具有双键或三键且可以把电子供给Cu的原子团，R1和R2是任意的元素或化合物)。
在上述铜膜的上边形成了光刻胶图形之后，以该光刻胶图形为掩模对上述铜膜进行刻蚀，以形成由上述铜膜构成的铜布线的工序。
用对上述基板施行热处理使含于上述铜布线中的Si偏析到上述铜布线的表面上来的办法，在上述铜布线的表面部分上形成铜硅化物层的工序。
倘采用第1布线形成方法，则由于在成为成膜材料的化合物的六节环构造中含有Si，当对用该成膜材料形成的铜布线施行热处理时，就会在铜布线的表面上偏析出Si，从而在铜布线的表面部分上形成由铜硅化物构成的阻挡层。
本发明所涉及的第2布线形成方法具备下述工序：
用CVD法向基板上供给成膜材料，并在上述基板上淀积含Si铜膜的工序。上述成膜材料具有与Cu配位且含Si的六节环构造，其一般式可用
来表示(其中，X1和X2是与Cu配位结合的同种或异种的Ⅵ族的元素。Y1、Y2和Y3之中的至少一个是Si。R1和R2为任意的元素或化合物)。
在上述铜膜的上边形成了光刻胶图形之后，以该光刻胶图形为掩模对上述铜膜进行刻蚀，形成由上述铜膜构成的铜布线的工序。
对上述基板施行热处理并使含于上述铜布线里的Si偏析于上述铜布线的表面部分上，用这种办法在上述铜布线的表面部分上形成铜硅化物层的工序。
倘采用第2布线形成方法，则由于在将成为成膜材料的化合物的六节环构造中含有Si，故和第1布线形成方法一样，对铜布线施行热处理，就可在铜布线的表面部分上形成由铜硅化物构成的阻挡层。
本发明所涉及的第3布线形成方法具备下述工序：
在基板上淀积绝缘膜的工序；
在上述绝缘膜上形成了光刻胶图形之后，以该光刻胶图形为掩模对上述绝缘膜进行刻蚀，以在上述绝缘膜上形成用于布线的凹下部分的工序。
用CVD法向上述绝缘膜上供给成膜材料并在上述绝缘膜的用于布线的凹下部分形成由含Si铜膜构成的铜布线的工序。上述成膜材料具有与Cu配位且含Si的六节环构造，一般式可用
Figure C9610426100161
表示(其中，X1和X2为与Cu配位结合的同种或异种的Ⅵ族的元素。Y1、Y2和Y3之中的至少一个是Si。L为具有双键或三键且可把电子供给Cu的原子团。R1和R2为任意的元素或化合物)。
对上述基板施行热处理，使含于上述铜布线里的Si在上述铜布线的表面部分上偏析出来，用这种办法，在上述铜布线的表面部分上形成铜硅化物层的工序。
倘采用第3布线形成方法，则由于在将成为成膜材料的化合物的六节环构造中含有Si，故和第1布线形成方法一样，对铜布线施行热处理，就可在铜布线的表面部分上形成由铜硅化物构成的阻挡层。
本发明所涉及的第4布线形成方法具备有下述工序：
在基板上淀积绝缘膜的工序。
在上述绝缘膜的上边形成了光刻胶图形之后，以该光刻胶图形的掩模对上述绝缘膜进行刻蚀，以在上述绝缘膜上形成用于布线的凹下部分的工序。
用CVD法向上述绝缘膜上供给成膜材料，在上述绝缘膜的用于布线的凹下部分上形成由含Si铜膜构成的铜布线的工序。上述成膜材料具有与Cu配位且含Si的六节环构造，其一般式可以用
Figure C9610426100171
表示(其中，X1和X2是与Cu配位结合的同种或异种的Ⅵ族的元素。Y1、Y2和Y3之中至少一个是Si。R1和R2是任意的元素或化合物)。
对上述基板施行热处理使含于上述铜布线里的Si在上述铜布线的表面部分上偏析出来，用这种办法，在上述铜布线的表面部分上形成铜硅化物层的工序。
倘采用第4布线形成方法，由于在将成为成膜材料的化合物的六节环构造中含有Si，故和第1布线形成方法一样，对铜布线施行热处理，就在铜布线的表面部分上形成由铜硅化物构成的阻挡层。
倘采用第1-第4布线形成方法，由于在成膜材料的六节环构造中含有Si，故对铜布线施行热处理后，Si就在铜布线的表面上偏析出来，在铜布线的表面部分上形成由铜硅化物构成的阻挡层，故尽管是用CVD法形成铜布线，但不必增加工序数就可以在铜布线上形成阻挡层。
下面对附图进行说明
图1是第1CVD装置的概略图。该装置用于用本发明的各实施形态所涉及的成膜材料来淀积铜膜。
图2是第2CVD装置的概略图。该装置用于用本发明的各实施形态所涉及的成膜材料来淀积铜膜。
图3是旋转涂层器(pin coater)的概略图。该旋转涂层器在用本发明的各实施形态所涉及的成膜材料淀积铜膜之际使用。
图4(a)-(f)的剖面图示出了应用本发明的各实施例形态所涉及的成膜材料的第1布线形成方法的各个工序。
图5(a)-(f)的剖面图示出了应用本发明的各实施形态所涉及的成膜材料的第2布线形成方法的各个工序。
图6(a)-(f)的剖面图示出了第1现有布线形成方法的各个工序。
图7(a)-(d)的剖面图示了第2现有布线形成方法的各个工序。
图8(a)-(c)的剖面图示出了第2现有布线形成方法的各个工序。
以下，参照附图对本发明的各实施形态进行说明，而作为其前提，先参照图1和图2，对用于淀积本发明的各实施形态中所用的铜膜的CVD装置进行说明。
图1示出了把固体的成膜材料用作原材料的第1CVD装置的概略性整体构成图。在图1中，1是收存原材料的材料容器，2是向材料容器1供给反应性低的Ar、N2、He等携带气体的第1气体贮存器。在材料容器1中，以溶解于有机溶剂的状态收存有固体的原材料。作为有机溶剂理想的是像四氢呋喃(tetrahydrofuran)等那样的沸点低于100℃的溶剂。当从第1气体贮存器2向材料容器1供给携带气体时，材料容器1中的原材料用携带气体使之发泡变成气体状态从材料容器1流出之后，用第1质量流量控制器3调整流量后导入CVD反应室4内。在CVD反应室4内，在加热器5的上边载置有Si基板6，已导入CVD反应室4里的气体状的原材料从喷头7供到基板6上去。
在图1中，8为贮存H2气体的第2气体贮存器，由该第2气体贮存器8供给的H2气体，在用第2质量流量控制器9进行流量调节之后，与由材料容器1供给的原材料进行混合后，由喷头7导入CVD反应室4内的同时，用第3质量流量控制器10进行流量调节后，直接导入CVD反应室4。为了促进反应把H2气体导入CVD反应室4中去，而从喷头7导入CVD反应室4中去的H2气体将防止堵住喷头7的喷孔。
在图1中，11是贮存N2气体的第3气体贮存器。由该第3气体贮存器11供给的N2气体，在用第4质量流量控制器12进行流量调节之后直接导入CVD反应室4。此外，13是检测CVD反应室4内的压力的压力传感器。14是控制CVD反应室4的压力的压力控制器。15是排放CVD反应室4中的气体的气体排放装置。借助于导入CVD反应室4中去的N2气体、压力传感器13、压力控制器14及气体排放装置15，可把CVD反应室4中的气体压力调整为恰当的值。
图2示出了把液体的成膜材料用作原材料的第2CVD装置的概略性的整体构成图。在第2CVD装置的说明中，对与示于图1的第1CVD装置相同的部件，采用标以同一标号的办法而免予说明。
材料容器1中收存有液体的原材料。材料容器1中的原材料在用携带气体推压使之以液体状态从材料容器1流出之后，用液体质量流量控制器16调整流量，然后用汽化器17气化并导入CVD反应室4中去。
图3示出了淀积铜膜的旋转涂层器的概略性的构成，在把原材料从材料容器1导入CVD反应室4中之后，从喷头7向基板6的上边进行滴落。原材料被旋转涂覆于旋转着的基板6的表面上。可使原材料一边旋转涂覆，一边用加热器5把基板6加热到比如说约400℃，也可在原材料旋转涂覆之后加热基板6。将基板6上的原材料加热后，在基板6的上边就形成了铜膜。
以下对本发明的第1实施形态所涉及的成膜材料进行说明。
第1成膜材料是一种化合物，它具有与Cu配位且含Si的六节环构造，一般式可用
Figure C9610426100201
来表示。
第1成膜材料的化学式中X1和X2为与Cu配位结合的同种或者异种的Ⅵ族的元素，比如为O、S、Se、Te等。
第1成膜材料的化学式中的Y1、Y2和Y3之中至少一个是Si，特别希望Y1、Y2和Y3这三者都是Si。
第1成膜材料的化学式里的L是具有双键或三键且可把电子供于Cu的原子团。作为L，理想的是在主链上具有双键或三键且在所有的骨架上都含有Si的原子团。
第1成膜材料的化学式里的R1和R2为任意的元素或化合物，但理想的是为含Si的原子团。
作为第1成膜材料的具体例子，有下述第1化学式所示的材料。
由于第1化学式所示的成膜材料在六节环构造中含有多个Si，故施行热处理时，在铜膜的表面上偏析出来的Si的量将会增多，在铜布线的表面部分上易于形成铜硅化物。另外，由于示于第1化学式的成膜材料在六节环构造中不含C，故铜布线的电阻将变小。
第1化学式里的L，理想的是以下所示的第1化合物(a)(b)或者以下所示的第2化合物。H3Si-Si≡Si-H(c)(SiH3)3Si-Si≡Si-SiH3(d)
第1及第2化合物有双键(链烯，alkene)，第3及第4化合物具有三键(链炔，alkyne)。
作为第1化学式里的R1和R2，比如说可以从SiF3、SiH3、CF3、和CH3中选择同种或异种的化合物，但SiF3和SiH3比CF3和CH3更令人满意。其理由是，倘应用含有Si的化合物，则在进行热处理时，在铜膜的表面上偏析出来的Si的量会变多，因而易于在铜布线的表面部分上形成铜硅化物。此外，SiF3比SiH3更令人喜观。其理由如下。即F的外壳上有7个电子，是杰出的电子供给原子团。可以由F向与F结合的Si供给多个电子。变成为电子稠密的状态。为此，即便是Si从骨架上脱离(电子减少的反应)出去，-SiF3也可以稳定地存在下去。
以下，对本发明的第2实施形态所涉及的成膜材料进行说明。
第2成膜材料是一种化合物，它具有与Cu配位且含Si的六节环构造，一般式可用表示。
Figure C9610426100221
第2成膜材料中的X1和X2是与Cu配位结合的同种或异种的Ⅵ族的元素，比如O、S、Se、Te等等。
第2成膜材料里的Y1、Y2和Y3之中至少一个是Si，特别令人满意的是Y1、Y2和Y3这三者都是Si。
第2成膜材料里的R1和R2是任意的元素或化合物，但理想的是含Si的原子团。
作为第2成膜材料的具体例子，有示于下述第2化学式的那种材料。
Figure C9610426100231
示于第2化学式的成膜材料，由于在六节环构造中含有多个Si，故在施行热处理时，偏析于铜膜的表面上的Si的量变多，在铜布线的表面部分上易于形成铜硅化物。此外，示于第2化学式的成膜材料在六节环构造中，不含C，故铜布线的电阻变小。
第2化学式中的R1和R2，比如说可以从SiF3、SiH3、CF3和CH3中选择同种或异种的化合物，但SiF3和SiH3比CF3和CH3更令人满意、SiF3比SiH3更理想。其理由如前所述。
以下，对上述第1化学式中，L为上述第1化合物，且R1和R2可用SiF3来表示的材料的制造方法进行说明。把
氯化铜(1价)                        0.15mol
链烯(3,3-二甲硅烷基四甲硅烷)       0.15mol
1,1,1,5,5,5-六氟五甲硅烷
-2,4-二酮钾盐                      0.15mol
在200ml的溶剂(四氢呋喃或者n-己烷(hexane))中进行混合，在40℃的温度下的N2气体的气流下搅拌24个小时，把所得到的混合物进行过滤得到粗制生成物之后，将该粗制生成物在减压下的60℃的温度下进行精制，则可以38％的收获率得到深黄色的用于铜布线的成膜材料。
以下，对在上述第1化学式中，L为上述第3化合物且R1和R2可以用SiF3表示的材料的制造方法进行说明。把
氯化铜(1价)                               0.15mol
链炔(三甲硅烷)                            0.15mol
1,1,1,5,5,5-六氟五甲硅烷
-2,4-二酮钾盐                             0.15mol
在200ml的溶剂(四氢呋喃或n-己烷)进行混合，并在50℃的温度下N2气体的气流下搅拌30小时，把所得到的混合物进行过滤得到粗制生成物之后，把该粗制生成物在减压下的65℃的温度下进行精制后，就可以23％的收获率制得深黄色的用于铜布线的成膜材料。
以下，对在上述第1化学式中，L为上述第1化合物且R1和R2可用CF3表示的材料的制造方法进行说明。把
氯化铜(1价)                     0.15mol
链烯(3,3-二甲硅烷基四甲硅烷)    0.15mol
l,3-三氟甲基三甲硅烷-1,3-
二铜钾盐                        0.15mol
在200ml的溶剂(四氢呋喃或n-己烷)中进行混合，在40℃的温度下的氮气体的气流中搅拌24小时，把得到的混合物进行过滤得到粗制生成物之后，将该粗制生成物在减压下的40℃的温度下进行精制，就可以54％的收获率制得深黄色的铜布线所用的成膜材料。
以下，对在上述第1化学式中，L为上述第3化合物且R1及R2可用CF3表示的材料的制造方法进行说明。把氯化铜(1价)                          0.15mol链炔(三甲硅烷)                       0.15mol1,3三氟甲基三甲硅烷-1,3-二酮钾盐                             0.15mol
在200ml的溶剂(四氢呋喃或n-己烷)中进行混合，并在50℃温度下的氮气的气流下搅拌24小时，在把所得到的混合物进行过滤得到粗制生成物之后，把该粗制生成物在减压下的50℃的温度下进行精制，就可以46％的收获率制得深黄色的铜布线所用的成膜材料。
以下，对在上述第2化学式中，R1和R2可用SiF3表示的材料的制造方法进行说明。把氯化铜(Ⅱ价)                          0.15mol1,1,1,5,5,5-六氟-1,3-五甲硅烷-2,4-二酮钾盐            0.30mol
在200ml的溶剂(四氢呋喃或n-己烷)中进行混合并在室温下的氮气气流下施行脱水处理之后，搅拌16小时，然后把所得到的混合物过滤并制得粗制生成物之后，把该粗制生成物在减压下的65℃的温度下进行精制，就可以56％的收获率制得深蓝色的铜布线所用的成膜材料。
以下，对用本发明的第1或第2成膜材料在基板上形成铜布线的第1布线形成方法进行说明。
首先，如图4(a)所示，在用硅构成的基板30的上边淀积上比如SiO2绝缘膜31之后，用CVD法向该绝缘膜31上边供给第1或第2实施形态所涉及的成膜材料，如图4(b)所示，在绝缘膜31的上边淀积含Si的铜膜32。
其次，如图4(c)所示，在铜膜32的上边形成了光刻胶图形33之后，如图4(d)所示，以光刻胶图形33为掩模，对铜膜32进行刻蚀以形成由铜膜32构成的铜布线34。
其次，如图4(e)所示，在除去了光刻胶图形33之后，对基板30在真空中500℃的温度下进行热处理、使含于铜布线34中的Si在铜布线34的表面部分上偏析出来，以此在铜布线34的表面部分上形成铜硅化物层35。铜硅化物层35将成为防止铜布线34氧化的阻挡层(自我扩散阻挡层)。
以下，对用本发明的第1或第2成膜材料在基板上形成铜布线的第2布线形成方法进行说明。
首先，如图5(a)所示，在由硅构成的基板40的上边淀积上由(比方说)SiO2构成的绝缘膜41之后，如图5(b)所示，在绝缘膜41的上边形成了光刻胶图形42之后，如图5(c)所示，以光刻胶图形42为掩模对绝缘膜41进行刻蚀，以形成将成为布线区域的凹状沟43。
其次，向绝缘膜41的上边用CVD法供给第1或第2实施形态所涉及的成膜材料，并如图5(d)所示，在绝缘膜41的上边淀积上含Si的铜膜44之后，比如说用CMP法除去铜膜44的在绝缘膜41的上边露出来的部分，以形成由铜膜44构成的铜布线45。
其次，对基板40，在真空中500℃的温度下施行热处理，使含于铜布线45中的Si在铜布线45的表面部分偏析出来，以此在铜布线45的表面部分上形成铜硅化物层46。铜硅化物层46将成为防止铜布线45氧化的阻挡层(自我扩散阻挡层)。

Claims (11)

1．一种由化合物构成的成膜材料，该材料具有与Cu配位且含Si的六节环构造，一般式可用
Figure C9610426100021
表示，
其中，X1和X2是与Cu进行配位结合的同种或异种的Ⅵ族的元素，Y1、Y2和Y3之中的至少一个是Si，L是具有双键或三键且可把电子供与Cu的原子团，R1和R2是任意的元素或化合物。
2．如权利要求1的成膜材料，其中，
上述一般式里的Y1、Y2和Y3都是Si。
3．如权利要求1的成膜材料，其中，
上述一般式里的L为其主链上具有双键或三键、且所有的骨架上都含Si的原子团。
4．如权利要求1的成膜材料，其中，
上述一般式里的R1和R2为含Si的原子团。
5．一种由化合物构成的成膜材料，该材料具有与Cu配位且含Si的六节环构造，一般式可用
Figure C9610426100031
表示，
其中，X1和X2是与Cu进行配位结合的同种或异种的Ⅵ族的元素，Y1、Y2和Y3之中的至少一个是Si，R1和R2为任意的元素或化合物。
6．如权利要求5的成膜材料，其中，
上述一般式里的Y1、Y2和Y3都为Si。
7．如权利要求5的成膜材料，其中，上述一般式里的R1和R2为含Si的原子团。
8．一种布线形成方法。包括下述工序：
用CVD法向基板上供给成膜材料，以在上述基板上淀积含Si铜膜的工序，其中上述成膜材料具有与Cu配位且含Si的六节环构造，其一般式可用
Figure C9610426100041
表示，其中，X1和X2为与Cu进行配位结合的同种或异种的Ⅵ族的元素，Y1、Y2和Y3三者之中至少有一个是Si，L是具有双键或三键且可把电子供与Cu的原子团，R1和R2为任意的元素或化合物；
在上述铜膜的上边形成了光刻胶图形之后，以该光刻胶图形为掩模进行刻蚀，以形成由上述铜膜构成的铜布线的工序；
对上述基板施行热处理，使含于上述铜布线中的Si在上述铜布线的表面部分上偏析出来，以在上述铜布线的表面部分上形成铜硅化物层的工序。
9．一种布线形成方法，包括下述工序：
用CVD法向基板上供给成膜材料，以在上述基板上淀积含Si铜膜的工序，其中上述成膜材料具有与Cu配位且含Si的六节环构造，其一般式可用来表示，其中，X1和X2为与Cu进行配位结合的同种或异种的Ⅵ族的元素，Y1、Y2和Y3三者之中至少有一个是Si，R1和R2为任意的元素或化合物；
在上述铜膜上形成了光刻胶图形之后，以该光刻图形为掩模对上述铜膜进行刻蚀，以形成由上述铜膜构成铜布线的工序；
对上述基板施行热处理，使含于上述铜布线中的Si在上述铜布线的表面部分上偏析出来，以在上述铜布线的表面部分上形成铜硅化物层的工序。
10．一种布线形成方法，包括下述工序：
在基板上淀积绝缘膜的工序；
在上述绝缘膜的上边形成了光刻胶图形之后，以该光刻胶图形为掩模对上述绝缘膜进行刻蚀，以在上述绝缘膜上形成布线所用的凹下部分的工序；
用CVD法，向上述绝缘膜上供给成膜材料以在上述绝缘膜的用于布线的凹下部分上形成由含Si铜膜构成的铜布线的工序；其中上述成膜材料具有与Cu配位且含Si的六节环构造，其一般式可用
表示，
其中，X1和X2是与Cu进行配位结合的同种或异种的Ⅵ族的元素，Y1、Y2和Y3三者之中的至少有一个是Si，L为具有双键或三键且可把电子供与Cu的原子团，R1和R2是任意的元素或化合物；
对上述基板施行热处理，使含于上述铜布线中的Si在上述铜布线的表面部分上偏析出来，以此在上述铜布线的表面部分上形成铜硅化物层的工序。
11．一种布线形成方法，包括下述工序：
在基板上淀积绝缘膜的工序；
在上述绝缘膜上形成了光刻胶图形之后，以该光刻胶图形为掩模对上述绝缘膜进行刻蚀。以在上述绝缘膜上形成用于布线的凹下部分的工序；
向上述绝缘膜上用CVD法供给成膜材料，以在上述绝缘膜的用于布线的凹下部分上形成由含Si铜膜构成的铜布线的工序；其中成膜材料具有与Cu配位且含Si的六节环构造，其一般式可用
Figure C9610426100071
表示，
其中，X1和X2是与Cu进行配位结合的同种或异种的Ⅵ族的元素，Y1、Y2和Y3三者之中的至少一个为Si，R1和R2是任意的元素或化合物；
对上述基板施行热处理，使含于上述铜布线中的Si在上述铜布线的表面部分上偏析出来以此在上述铜布线的表面部分上形成铜硅化物层的工序。
CN96104261A 1995-03-20 1996-03-20 膜形成材料和布线形成方法 Expired - Fee Related CN1075658C (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP060750/95 1995-03-20
JP6075095 1995-03-20
JP060750/1995 1995-03-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1142673A CN1142673A (zh) 1997-02-12
CN1075658C true CN1075658C (zh) 2001-11-28

Family

ID=13151266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN96104261A Expired - Fee Related CN1075658C (zh) 1995-03-20 1996-03-20 膜形成材料和布线形成方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US5773639A (zh)
EP (1) EP0734064A3 (zh)
KR (1) KR100225686B1 (zh)
CN (1) CN1075658C (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG125881A1 (en) * 1999-12-03 2006-10-30 Lytle Steven Alan Define via in dual damascene process
JP4120925B2 (ja) * 2002-01-31 2008-07-16 宇部興産株式会社 銅錯体およびこれを用いた銅含有薄膜の製造方法
FR2839982B1 (fr) * 2002-05-22 2005-04-15 Centre Nat Rech Scient Composition de precurseur pour le depot de cuivre sur un support
US20040247905A1 (en) * 2003-04-16 2004-12-09 Bradley Alexander Zak Volatile copper(I) complexes for deposition of copper films by atomic layer deposition
US7034169B1 (en) * 2004-12-30 2006-04-25 Air Products And Chemicals, Inc. Volatile metal β-ketoiminate complexes
DE102010063294B4 (de) * 2010-12-16 2019-07-11 Globalfoundries Dresden Module One Limited Liability Company & Co. Kg Verfahren zur Herstellung von Metallisierungssystemen von Halbleiterbauelementen, die eine Kupfer/Silizium-Verbindung als ein Barrierenmaterial aufweisen

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5225561A (en) * 1990-07-06 1993-07-06 Advanced Technology Materials, Inc. Source reagent compounds for MOCVD of refractory films containing group IIA elements
EP0472897B1 (de) * 1990-07-27 1994-12-14 Kali-Chemie Aktiengesellschaft Verfahren zur Abscheidung einer Kupfer enthaltenden Schicht II
US5220044A (en) * 1990-10-24 1993-06-15 International Business Machines Corporation Ligand stabilized +1 metal beta-diketonate coordination complexes and their use in chemical vapor deposition of metal thin films
US5187300A (en) * 1991-02-04 1993-02-16 Air Products And Chemicals, Inc. Volatile precursors for copper CVD
US5144049A (en) * 1991-02-04 1992-09-01 Air Products And Chemicals, Inc. Volatile liquid precursors for the chemical vapor deposition of copper
US5085731A (en) * 1991-02-04 1992-02-04 Air Products And Chemicals, Inc. Volatile liquid precursors for the chemical vapor deposition of copper

Also Published As

Publication number Publication date
EP0734064A2 (en) 1996-09-25
KR960035784A (ko) 1996-10-28
KR100225686B1 (ko) 1999-10-15
US5773639A (en) 1998-06-30
CN1142673A (zh) 1997-02-12
US6372928B1 (en) 2002-04-16
EP0734064A3 (en) 1998-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1247813C (zh) 包括多种组分的薄膜及其形成方法
CN1184348C (zh) 选择性沉积铋基铁电薄膜的方法
CN100343960C (zh) 采用原子层沉积工艺在基片上形成二氧化硅层的方法
CN1277290C (zh) 制备低介电膜的方法
CN1367205A (zh) 用于低介电常数层间介质薄膜的有机硅前体
CN103975419B (zh) 等离子体活化保形电介质膜沉积
CN1160767C (zh) 纳米多孔二氧化硅的蒸气沉积工艺
CN1294626C (zh) 硅膜的形成方法和喷墨用油墨组合物
CN103890910B (zh) 等离子体活化保形电介质膜沉积的方法和装置
CN1311097C (zh) 制备低介电薄膜的方法、原料混合物及该薄膜
JP2790439B2 (ja) 弗素含有酸化珪素フィルムの形成法ならびにＦ２Ｓｉ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）Ｆ２とＦ３ＳｉＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ（ＳｉＦ３）Ｃ２Ｈ５のそれぞれからなる合成物
CN1518075A (zh) 有机绝缘膜、其制造方法、使用该有机绝缘膜的半导体器件及其制造方法
CN103243310B (zh) 在衬底表面上的等离子体激活的保形膜沉积的方法
CN1351369A (zh) 半导体装置及其制造方法
KR20140009170A (ko) 실리콘­질화물­수소화물 필름들의 아민 큐어링
CN1754251A (zh) 改善层间附着的方法
CN1930662A (zh) 使用紫外线辐射使含硅薄膜低温外延生长的方法
CN1821440A (zh) 通过循环沉积制备金属硅氮化物薄膜的方法
CN1787881A (zh) 超低介电常数的SiCOH薄膜及其制造方法
CN1415115A (zh) 在原子层沉积过程中使寄生化学气相沉积最小化的装置和原理
CN1075658C (zh) 膜形成材料和布线形成方法
CN101065349A (zh) 烷氧基化合物、薄膜形成用原料和薄膜的制造方法
CN1113399C (zh) Bi层状结构强电介质薄膜的制造方法
CN1007564B (zh) 薄膜晶体管
CN1545724A (zh) 成膜方法和成膜装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee