專利名稱：半導(dǎo)體器件制造方法以及半導(dǎo)體器件制造設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造半導(dǎo)體器件的方法以及制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件小型化和多層化上的進(jìn)步使得電流密度增加，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的電子遷移(EM)。采用具有高EM電阻的銅(Cu)的多層布線技術(shù)，對(duì)于半導(dǎo)體器件的更高集成化因而是必須的。制造銅布線的工藝使用所謂的大馬士革工藝(Damascene process)，其是在絕緣層中預(yù)形成對(duì)應(yīng)于布線圖的線槽，然后通過(guò)在線槽中注入銅形成布線。制造銅布線的工藝還采用所謂的雙大馬士革工藝，其在布線槽內(nèi)預(yù)形成導(dǎo)通孔(via hole)，然后通過(guò)在線槽和導(dǎo)通孔內(nèi)都注入銅來(lái)同時(shí)形成布線和導(dǎo)通接觸(via contact)。在大馬士革工藝之后的銅布線上，保護(hù)層SiC、SiN等設(shè)置在銅布線和絕緣層(例如，低介電常數(shù)膜，低K膜)之間，所述絕緣層設(shè)置在銅布線上。該保護(hù)層用作銅布線表面的抗氧化膜、銅的防擴(kuò)散膜以及導(dǎo)通孔的蝕刻終止膜。包含SiC、SiN等絕緣膜的保護(hù)層與銅布線之間的粘結(jié)力很弱。這降低了銅布線的可靠性。而且，保護(hù)層使得導(dǎo)通孔的蝕刻變得復(fù)雜，從而降低了半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)率。為解決該問(wèn)題，在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)推出一種將金屬材料用于銅布線上的保護(hù)層的銅多層布線技術(shù)。由金屬材料制成的保護(hù)層(下文簡(jiǎn)稱為金屬保護(hù)層)必須具有相對(duì)于銅布線的高粘附性、低電阻率、和高阻隔性(相對(duì)于來(lái)自低K膜的水分和來(lái)自銅布線的銅原子的高阻隔性)，并且可選擇使該保護(hù)層僅形成在銅布線上。專利文獻(xiàn)1采用化學(xué)鍍工藝可選擇地將鈷-鎢磷化物(CoWP)沉積在銅布線表面， 并且通過(guò)硅化物工藝在該CoWP層表面上形成金屬保護(hù)層。這可滿足金屬保護(hù)層所要求的粘附性、導(dǎo)電性、阻隔性和成膜選擇性，并且改善了金屬保護(hù)層的抗氧化性。專利文獻(xiàn)2通過(guò)將氮化鋯、氮化鋯化合物等用于金屬保護(hù)層的材料，在包括銅布線的基板的整個(gè)表面上形成金屬保護(hù)層。氮化鋯和氮化鋯化合物可選擇僅在銅布線上提供導(dǎo)電性。這樣產(chǎn)生了金屬保護(hù)層無(wú)需成膜選擇性的作用。然而，專利文獻(xiàn)1采用化學(xué)鍍工藝以獲得成膜選擇性。在化學(xué)鍍工藝中，CoWP層的形狀和膜厚受到化學(xué)品濃度、氧化-還原氣氛等很大的影響。結(jié)果，CoWP的沉積狀態(tài)隨著銅布線的粗糙度/密集度、表面積、形狀等而有很大的波動(dòng)。這導(dǎo)致相鄰CoWP層之間的短路，以及銅布線的包覆失效。并且，在化學(xué)鍍工藝中，浸沒(méi)在化學(xué)品中的表面-諸如大馬士革工藝之后的銅布線表面和低K膜的表面-必須充分地清洗以實(shí)現(xiàn)成膜選擇性。這增加了清洗中所包含的表面處理步驟的數(shù)量，并且降低了半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)率。專利文獻(xiàn)2僅揭示了涉及使用四-二乙氨基-鋯(TDEAZ)的氮化鋯(ZrN)的制造方法，而未揭示涉及氮化鋯化合物制造方法的原材料、條件等。而且，本申請(qǐng)的發(fā)明人已進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并發(fā)現(xiàn)在使用TDEAZ的ZrN膜形成工藝中，同步生成大量的粉末狀ZrN和副產(chǎn)品，并且在制造半導(dǎo)體器件時(shí)很難獲得充分的顆粒等級(jí)。該粉末狀的和副產(chǎn)品累積在原料氣體供應(yīng)系統(tǒng)和排放系統(tǒng)中，從而干擾了制造設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，需要能夠改善金屬保護(hù)層的穩(wěn)定性和生產(chǎn)率的半導(dǎo)體器件制造設(shè)備和制造方法。 并且，在半導(dǎo)體領(lǐng)域內(nèi)的薄膜制造技術(shù)中，對(duì)微制造的需求近來(lái)也在增長(zhǎng)。這已經(jīng)引起了各種問(wèn)題。例如，銅常常被用作布線材料，因?yàn)樗碾娮栊〔⑶液苌贂?huì)產(chǎn)生電子遷移。然而， 銅難以蝕刻，并且具有易于擴(kuò)散到底層(二氧化硅膜)中的特性。這降低了器件的可靠性。為了解決這一問(wèn)題，在多層布線結(jié)構(gòu)中的內(nèi)多層連接孔的內(nèi)壁面上，通過(guò)CVD工藝等形成阻隔膜，并且在其之上形成銅薄膜作為布線層。結(jié)果，銅薄膜和底層(二氧化硅膜)不會(huì)形成直接接觸。這防止了銅擴(kuò)散。已知用Ta(鉭)膜作為阻隔膜(見(jiàn)，例如專利文獻(xiàn)3)。圖18(a)至18(e)為剖視圖，其顯示利用Ta膜作為阻隔膜形成多層布線結(jié)構(gòu)工藝的一個(gè)例子。參考圖18(a)，諸如晶體管之類的元件形成在基板200上，該基板為成膜對(duì)象。在該基板200上，依次疊加形成第一布線銅膜251、形成具有膜厚為約10到30nm的保護(hù)層 252、作為內(nèi)層絕緣膜的、形成具有膜厚為約300到IOOOnm的第一二氧化硅膜253、作為布線槽被蝕刻時(shí)的蝕刻終止膜的、形成具有膜厚為30到200nm的氮化鉭膜254、以及作為第二內(nèi)層絕緣膜的、形成具有膜厚為約300到IOOOnm的第二二氧化硅膜255。這些膜各通過(guò)已知方法形成。例如，銅膜251通過(guò)電鍍等形成，并且保護(hù)層252、第一二氧化硅膜253、和第二二氧化硅膜255通過(guò)CVD工藝形成。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曝光工藝，在這些疊加的膜中形成光刻膠圖案，并且通過(guò)各向異性蝕刻形成孔256和布線槽257。鉭膜258作為阻隔膜，通過(guò)濺射形成在孔256和布線槽257中和第二二氧化硅膜255上，如圖18(b)所示。接著，如圖18 (c)所示，第二銅膜259形成在鉭膜258的整個(gè)表面上，以充填孔256 和布線槽257。其后，如圖18(d)所示，形成在第二二氧化硅膜255的平坦部551處的鉭膜 258上的銅膜259通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝被打磨和去除。然后，如圖18(e)所示，暴露在平坦部551上的鉭層58通過(guò)CMP工藝被打磨和去除。銅膜259因此僅被充填在孔256 和布線槽257中?？梢酝ㄟ^(guò)重復(fù)上述銅布線的形成和導(dǎo)通孔的形成來(lái)獲得多層布線結(jié)構(gòu)。然而，如果鉭膜258用作阻隔膜，在將鉭膜258從平坦部551上去除時(shí)(見(jiàn)圖 18 (e))，該鉭膜258保留在第二二氧化硅膜255上，并會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的特性缺陷?！矊＠墨I(xiàn)1〕日本發(fā)明專利公開(kāi)2002-43315〔專利文獻(xiàn)1〕日本發(fā)明專利公開(kāi)2003-17496〔專利文獻(xiàn)1〕日本發(fā)明專利公開(kāi)2004-6856(權(quán)利要求等)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供改進(jìn)金屬保護(hù)層可靠性和生產(chǎn)率的半導(dǎo)體器件制造設(shè)備和制造方法。本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供一種形成非Ta膜的阻隔膜的方法，以及由該方法獲
5得的阻隔膜。本發(fā)明的另一方面是提供一種多層布線結(jié)構(gòu)，以及多層布線結(jié)構(gòu)的制造方法，該多層布線結(jié)構(gòu)包括通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的阻隔膜形成方法獲得的阻隔膜。本方面的第一方面為一種半導(dǎo)體器件制造方法。該方法包括將絕緣層疊加在包括元件區(qū)的半導(dǎo)體基板上的絕緣層步驟；在所述絕緣層中形成凹槽的凹槽步驟；將金屬層嵌入到所述凹槽中的金屬層步驟；將所述絕緣層的表面和所述金屬層的表面平坦化以使兩者彼此基本平齊的平坦化步驟；以及在所述平坦化步驟之后，在所述絕緣層的所述表面和所述金屬層的所述表面上形成至少包含鋯元素和氮元素的金屬保護(hù)層的金屬保護(hù)層步驟。本發(fā)明的第二方面為一種半導(dǎo)體器件制造方法。該方法包括將絕緣層疊加在包括元件區(qū)的半導(dǎo)體基板上的絕緣層步驟；在所述絕緣層中形成凹槽的凹槽步驟；將金屬層嵌入到所述凹槽中的金屬層步驟；將所述絕緣層的表面和所述金屬層的表面平坦化以使兩者彼此基本平齊的平坦化步驟；以及在所述平坦化步驟之后，使用含鋯氣體和含氮?dú)怏w，在所述絕緣層的所述表面和所述金屬層的所述表面上形成至少包含鋯元素和氮元素的金屬保護(hù)層的金屬保護(hù)層步驟。本發(fā)明的第三方面為一種半導(dǎo)體器件制造方法。該方法包括將絕緣層疊加在包括元件區(qū)的半導(dǎo)體基板上的絕緣層步驟；在所述絕緣層中形成凹槽的凹槽步驟；將金屬層嵌入到所述凹槽中的金屬層步驟；將所述絕緣層的表面和所述金屬層的表面平坦化以使兩者彼此基本平齊的平坦化步驟；以及在所述平坦化步驟之后，使用& (BH4)4氣體和受激發(fā)的氮?dú)?，在所述絕緣層的所述表面和所述金屬層的所述表面上形成至少包含鋯元素和氮元素的金屬保護(hù)層的金屬保護(hù)層步驟。本發(fā)明的第四方面是一種半導(dǎo)體器件的制造設(shè)備。該設(shè)備包括具有反應(yīng)室的室主體。臺(tái)保持住半導(dǎo)體基板并設(shè)置在所述反應(yīng)室中。第一供應(yīng)裝置將含鋯氣體供應(yīng)到所述反應(yīng)室中。第二供應(yīng)裝置將含氮?dú)怏w供應(yīng)到所述反應(yīng)室中。所述含鋯氣體和所述含氮?dú)怏w用于在所述半導(dǎo)體基板的表面上形成至少包含鋯元素和氮元素的金屬保護(hù)層。本發(fā)明的第五方面是一種半導(dǎo)體器件的制造設(shè)備。該設(shè)備包括具有反應(yīng)室的室主體。臺(tái)保持住半導(dǎo)體基板并設(shè)置在所述反應(yīng)室中。第一供應(yīng)裝置將& (BH4)4氣體供應(yīng)到所述反應(yīng)室中。第二供應(yīng)裝置將受激發(fā)的氮?dú)夤?yīng)到所述反應(yīng)室中。控制裝置驅(qū)動(dòng)所述第一和第二控制裝置。所述^"(BH4)4氣體和所述受激發(fā)的氮?dú)庥糜谠谒霭雽?dǎo)體基板的表面上形成至少包含鋯元素和氮元素的金屬保護(hù)層。本發(fā)明的第六方面是一種阻隔膜的形成方法。該方法包括在包括絕緣膜的成膜對(duì)象的表面上形成作為阻隔膜的&BN膜，其中所述絕緣膜包括孔和布線槽。所述&BN膜形成在所述孔和所述布線槽的各自內(nèi)表面上以及所述絕緣膜上。本發(fā)明的第七方面是一種阻隔膜的形成方法。該方法包括通過(guò)使用^(BH4)4氣體和受激發(fā)的氮?dú)獾腃VD工藝，在包括絕緣膜的成膜對(duì)象的表面上形成作為阻隔膜的&BN 膜，其中所述絕緣膜包括孔和布線槽。所述&BN膜形成在所述孔和所述布線槽的各自內(nèi)表面上以及所述絕緣膜上。本發(fā)明的第八方面是一種阻隔膜的形成方法。該方法包括通過(guò)原子層沉積工藝在包括絕緣膜的成膜對(duì)象的表面上形成作為阻隔膜的&BN膜，所述原子層沉積工藝重復(fù)進(jìn)行僅使用^(BH4)4氣體的吸收工藝和僅使用受激發(fā)氮?dú)獾姆磻?yīng)工藝，其中所述絕緣膜包括孔和布線槽。所述&BN膜形成在所述孔和所述布線槽的各自內(nèi)表面上以及所述絕緣膜上。本發(fā)明的第九方面是一種多層布線結(jié)構(gòu)的制造方法。該方法包括按照次序至少將布線膜、保護(hù)層、第一絕緣膜和第二絕緣膜疊加在基板上；形成連接到所述布線膜的孔， 以及從所述第二絕緣膜的表面至所述孔的布線槽；在所述孔和所述布線槽的各自內(nèi)表面上以及所述第二絕緣膜上形成作為阻隔膜的&BN膜；以及將銅布線嵌入到包括所述&BN膜的所述孔和所述布線槽中。本發(fā)明的第十方面是一種多層布線結(jié)構(gòu)的制造方法。該方法包括按照次序至少將布線膜、保護(hù)層、第一絕緣膜和第二絕緣膜疊加在基板上；形成連接到所述布線膜的孔， 以及從所述第二絕緣膜的表面至所述孔的布線槽；在所述孔和所述布線槽的各自內(nèi)表面上以及所述第二絕緣膜上，通過(guò)使用^"(BH4)4氣體和受激發(fā)的氮?dú)獾腃VD工藝形成作為阻隔膜的&BN膜；以及將銅布線嵌入到包括所述&BN膜的所述孔和所述布線槽中。本發(fā)明的第十一方面是一種多層布線結(jié)構(gòu)的制造方法。該方法包括按照次序?qū)⒅辽俨季€膜、保護(hù)層、第一絕緣膜和第二絕緣膜疊加在基板上；形成連接到所述布線膜的孔，以及從所述第二絕緣膜的表面至所述孔的布線槽；在所述孔和所述布線槽的各自內(nèi)表面上以及所述第二絕緣膜上，通過(guò)原子層沉積工藝形成作為阻隔膜的&BN膜，所述原子層沉積工藝重復(fù)進(jìn)行僅使用^(BH4)4氣體的吸收工藝和僅使用受激發(fā)氮?dú)獾姆磻?yīng)工藝；以及將銅布線嵌入到包括所述&BN膜的所述孔和所述布線槽中。本發(fā)明的第十二方面是一種多層布線結(jié)構(gòu)。該多層布線結(jié)構(gòu)包括基板；所述基板上的布線膜；所述布線膜上的保護(hù)層；所述保護(hù)層上的第一絕緣膜；所述第一絕緣膜上的第二絕緣膜。所述保護(hù)層和所述第一絕緣膜包括連接到所述布線膜的孔，并且所述第二絕緣膜包括從所述第二絕緣膜的表面到所述孔的布線槽。作為阻隔膜的&BN膜形成在所述孔和所述布線槽的各自內(nèi)表面上以及所述第二絕緣膜上。銅布線嵌入到包括所述&BN 膜的所述孔和所述布線槽中。


圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件主體部分的剖視圖；圖2為顯示制造圖1的的半導(dǎo)體器件的成膜裝置的俯視圖；圖3為顯示設(shè)置在圖2的成膜裝置中的成膜室的示意剖視圖；圖4為顯示圖2的成膜裝置的電氣結(jié)構(gòu)的電路方塊圖；圖5為顯示第一實(shí)施例的制造工藝時(shí)序圖；圖6為顯示第二實(shí)例的元素分析結(jié)果的圖表；圖7為顯示第一對(duì)照例的元素分析結(jié)果的圖表；圖8為顯示第二對(duì)照例的元素分析結(jié)果的圖表；圖9為顯示第七對(duì)照例的元素分析結(jié)果的圖表；圖10為顯示第二實(shí)施例的制造工藝時(shí)序圖；圖11為顯示第二實(shí)施例的吸收工藝的工藝圖表；圖12為顯示第二實(shí)施例的重組工藝的工藝圖表；圖13為顯示修改的第二實(shí)施例的制造工藝時(shí)序圖14為顯示根據(jù)本發(fā)明另一成膜裝置中的噴淋頭結(jié)構(gòu)的示意剖視圖；圖15 (a)、15(b)和15(c)為分別顯示圖14的噴淋頭結(jié)構(gòu)中環(huán)形部件、第一噴淋板和第二噴淋板的側(cè)剖視圖；圖16為顯示圖14的成膜裝置中原料氣體進(jìn)氣管、氣體通道、和原料氣體擴(kuò)散室的位置關(guān)系的剖視圖；圖17 (a)、17(b)、17 (c)和17(d)為顯示根據(jù)本發(fā)明的多層布線結(jié)構(gòu)制造工藝的剖視圖；圖18 (a)、18 (b)、18 (c)、18 (d)和18 (e)為說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)中多層布線結(jié)構(gòu)制造工藝的剖視圖。
具體實(shí)施例方式在檢查作為金屬阻隔材料之一的時(shí)，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)包含硼⑶
膜與ZrN膜相同，除了對(duì)于導(dǎo)電性具有高度的底層依賴性，還對(duì)于金屬布線具有令人滿意的粘附性和高阻隔特性。換句話說(shuō)，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)^BxNy膜(X包括0)，除了在金屬膜(例如在銅布線)上具有高導(dǎo)電性并且在絕緣膜(例如在低K膜或硬掩模上)具有高絕緣性，它在用作金屬保護(hù)層時(shí)還具有令人滿意的粘附性、高導(dǎo)電性和高阻隔特性。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)通過(guò)使用&(BH4)4和受激氮?dú)鈿鴼怏w)作為&BxNy膜的原料氣體可以避免產(chǎn)生顆粒，并且可以形成穩(wěn)定的反應(yīng)系統(tǒng)。(第一實(shí)施例)現(xiàn)將參考

根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件1的制造方法及制造設(shè)備的第一實(shí)施例。首先，將說(shuō)明通過(guò)第一實(shí)施例的制造方法制造的半導(dǎo)體器件1。該半導(dǎo)體器件1是包括各種類型MM或各種類型ROM的存儲(chǔ)器、包括MPU的邏輯電路、或通用邏輯電路等。圖1 為顯示半導(dǎo)體器件1主體部分的剖視圖。(半導(dǎo)體器件1)圖1中，半導(dǎo)體器件1包括形成半導(dǎo)體基板的硅基板2。硅基板2具有一表面(即圖1所示的上表面)，該表面包括隔離區(qū)加，和由該隔離區(qū)加所圍繞的元件區(qū)2b。隔離膜， 諸如構(gòu)成STI (淺槽隔離)結(jié)構(gòu)的二氧化硅膜，嵌入在隔離區(qū)加中。元件區(qū)2b上形成MOS 晶體管3。該MOS晶體管3由形成在元件區(qū)2b上的柵絕緣膜4、形成在柵絕緣膜4的相對(duì)側(cè)的源-漏極區(qū)5、疊加在柵絕緣膜4上的柵電極6、以及覆蓋柵電極6外表面的側(cè)壁7構(gòu)成。覆蓋MOS晶體管3的第一內(nèi)層絕緣膜8疊加在硅基板2的表面上。該第一內(nèi)層絕緣膜8可以由加磷的二氧化硅膜(PSG)或者加磷和硼的二氧化硅膜(BPSG)制成。第一內(nèi)層絕緣膜8包括凹槽(下文簡(jiǎn)稱為接觸孔9)，其延伸穿透該第一內(nèi)層絕緣膜并到達(dá)源-漏極區(qū)5。接觸孔9中形成接觸塞10。接觸塞10可以由包括接觸層/阻隔層/塞層(例如， 硅化鈦/氮化鈦/鎢)的疊加結(jié)構(gòu)構(gòu)成。第二內(nèi)層絕緣膜11疊加在第一內(nèi)層絕緣膜8的表面上。二氧化硅膜、加磷的二氧化硅膜等可以用作該第二內(nèi)層絕緣膜11。第二內(nèi)層絕緣膜11包括凹槽(下文簡(jiǎn)稱為第一槽12)，其延伸穿透該第二內(nèi)層絕緣膜并到達(dá)接觸孔9 (或接觸塞10)。第一布線13形成在第一槽12內(nèi)。第一布線13可由包括第一阻隔層14/第一布線層15 (例如，氮化鉭(或氮化鈦)/銅)的疊加結(jié)構(gòu)構(gòu)成。由第二內(nèi)層絕緣膜11和第一布線13( S卩，第一阻隔層14和第一布線層15)共同使用的第一金屬保護(hù)層16疊加在第二內(nèi)層絕緣膜11的表面。第一金屬保護(hù)層16是主要成分為具有高抗氧化性的氮化鋯(&N)或氮化鋯硼(ZrBxNy)、且導(dǎo)電性對(duì)應(yīng)于底層導(dǎo)電性的層。第一金屬保護(hù)層16在對(duì)應(yīng)于第一布線13表面的區(qū)域(由圖1中深色點(diǎn)所指示的區(qū)域)具有幾到幾十[μ Ω -cm]的電阻率。該第一金屬保護(hù)層16在對(duì)應(yīng)于第二內(nèi)層絕緣膜 11的區(qū)域(由圖1中淺色點(diǎn)所指示的區(qū)域)具有無(wú)窮大的電阻率。第一金屬保護(hù)層16上對(duì)應(yīng)于第一布線13表面的區(qū)域被稱為第一導(dǎo)電區(qū)域16a。 第一金屬保護(hù)層16上對(duì)應(yīng)于第二內(nèi)層絕緣膜11表面的區(qū)域被稱為第一絕緣區(qū)域16b。第一金屬保護(hù)層16相對(duì)于水分具有高阻隔性。第一金屬保護(hù)層16用第一導(dǎo)電區(qū)域16a和第一阻隔層14來(lái)包圍第一布線層15，以防止第一布線層15的氧化。第一金屬保護(hù)層16覆蓋第二內(nèi)層絕緣膜11的表面，以防止第二內(nèi)層絕緣膜11吸收水分。第一金屬保護(hù)層16通過(guò)相對(duì)于第一布線13的高粘附性和高阻隔特性，來(lái)防止第一布線13的金屬擴(kuò)散以及第一布線13的遷移。第一金屬保護(hù)層16在第一導(dǎo)電區(qū)域16a具有高導(dǎo)電性，并在第一絕緣區(qū)域16b具有高絕緣性。因此，第一金屬保護(hù)層16僅在對(duì)應(yīng)于第一布線13的第一導(dǎo)電區(qū)域16a是導(dǎo)電的，并且在對(duì)應(yīng)于第二內(nèi)層絕緣膜11的第一絕緣區(qū)域16b處是絕緣的，而與第一布線13 的粗糙度/密集度、表面積、形狀等無(wú)關(guān)。第一金屬保護(hù)層16因而確保防止相鄰第一布線13之間的短路。第一金屬保護(hù)層16是形成在硅基板2的整個(gè)表面上(即，第二內(nèi)層絕緣膜11的表面和第一布線13的表面)，并且因而抑制了各第一布線13中的膜厚變化，并防止由這一膜厚變化導(dǎo)致的第一布線13的覆蓋缺陷。第三內(nèi)層絕緣膜21和槽蝕刻終止層22疊加在第一金屬保護(hù)層16的表面上。第三內(nèi)層絕緣膜21可以由有機(jī)二氧化硅玻璃、多孔二氧化硅玻璃等形成的低介電常數(shù)膜(下文簡(jiǎn)稱為低K膜)構(gòu)成。該槽蝕刻終止層22是相對(duì)于第三內(nèi)層絕緣膜21具有高蝕刻選擇比率的膜，并且可由氮化硅膜、碳化硅膜等構(gòu)成。第三內(nèi)層絕緣膜21和槽蝕刻終止層22包括公共凹槽(下文簡(jiǎn)稱為導(dǎo)通孔23)，其延伸穿過(guò)第三內(nèi)層絕緣膜和槽蝕刻終止層并到達(dá)第一金屬保護(hù)層16的第一導(dǎo)電區(qū)域16a。第四內(nèi)層絕緣膜31和硬掩模32疊加在槽蝕刻終止層22的表面上。第四內(nèi)層絕緣膜31可由各種類型的低K膜等以第三內(nèi)層絕緣膜21相同的方式構(gòu)成。該硬掩模32是相對(duì)于第四內(nèi)層絕緣膜31具有高蝕刻選擇比率的膜，并且可由氮化硅膜、碳化硅膜等構(gòu)成。第四內(nèi)層絕緣膜31和硬掩模32包括公共凹槽(下文簡(jiǎn)稱為第二槽33)，其延伸穿過(guò)第四內(nèi)層絕緣膜和硬掩模并連接到導(dǎo)通孔23。第二布線34形成在導(dǎo)通孔23和第二槽33中。第二布線34包括對(duì)應(yīng)于導(dǎo)通孔23 的導(dǎo)通接觸34a ；以及對(duì)應(yīng)于第二槽33的第二布線部34b。第二布線34可由包括第二阻隔層35/第二布線層36 (例如，氮化鉭(或氮化鈦)/銅)的疊加結(jié)構(gòu)構(gòu)成。第二布線34通過(guò)第一金屬保護(hù)層16的第一導(dǎo)電區(qū)域16a連接到第一布線13。第一金屬保護(hù)層16使得第一布線13和第二布線34能電連接，同時(shí)利用其高抗氧化性防止第一導(dǎo)電區(qū)域16a的氧化。由硬掩模32和第二布線34(即，第二阻隔層35和第二布線層36)共同使用的第二金屬保護(hù)層37疊加在硬掩模32的表面。以與第一金屬保護(hù)層16相同的方式，第二金屬保護(hù)層37是以&BxNy(x包括0)為主要成分的層、且具有的導(dǎo)電性對(duì)應(yīng)于底層導(dǎo)電性。第二金屬保護(hù)層37在對(duì)應(yīng)于第二布線34表面的區(qū)域(由圖1中深色點(diǎn)所指示的區(qū)域)具有幾到幾十[μ Ω - cm]的電阻率。該第二金屬保護(hù)層37在對(duì)應(yīng)于硬掩模32的區(qū)域(由圖 1中淺色點(diǎn)所指示的區(qū)域)具有無(wú)窮大的電阻率。第二金屬保護(hù)層37上對(duì)應(yīng)于第二布線34表面的區(qū)域被稱為第二導(dǎo)電區(qū)域37a。 第二金屬保護(hù)層37上對(duì)應(yīng)于硬掩模32的區(qū)域被稱為第二絕緣區(qū)域37b。第二金屬保護(hù)層37相對(duì)于水分具有高阻隔性。第二金屬保護(hù)層37用第二導(dǎo)電區(qū)域37a和第二阻隔層35來(lái)包圍第二布線層36，以防止第二布線層36的氧化。第二金屬保護(hù)層37覆蓋硬掩模32的表面，以防止第四內(nèi)層絕緣膜31吸收水分以穩(wěn)定低K膜的介電常數(shù)。第二金屬保護(hù)層37通過(guò)相對(duì)于第二布線34的高粘附性和高阻隔特性，來(lái)防止第二布線34的金屬擴(kuò)散以及第二布線34的遷移。第二金屬保護(hù)層37在第二導(dǎo)電區(qū)域37a具有高導(dǎo)電性，并在第二絕緣區(qū)域37b具有高絕緣性。因此，第二金屬保護(hù)層37僅在對(duì)應(yīng)于第二布線34的第二導(dǎo)電區(qū)域37a是導(dǎo)電的，并且在對(duì)應(yīng)于硬掩模32的第二絕緣區(qū)域37b處是絕緣的，而與第二布線34的粗糙度 /密集度、表面積、形狀等無(wú)關(guān)。第二金屬保護(hù)層37因而確保防止相鄰第二布線34之間的短路。第二金屬保護(hù)層 37是形成在硅基板2的整個(gè)表面上(即，硬掩模32的表面和第二布線34的表面)，并且因而抑制了各第二布線；34的膜厚變化，并防止由這一膜厚變化導(dǎo)致的第二布線34的覆蓋缺陷。(半導(dǎo)體器件的制造設(shè)備)現(xiàn)將說(shuō)明一種用作半導(dǎo)體器件1的制造設(shè)備的成膜裝置40。圖2中，成膜裝置40包括裝載鎖定室40L、連接到裝載鎖定室40L的核心室40C、 以及連接到核心室40C的四個(gè)成膜室40D。該裝載鎖定室40L、成膜室40D、以及可脫離地連接到室40L和40D的核心室40C構(gòu)成了普通的真空系統(tǒng)。當(dāng)將多塊硅基板2容納到減壓空間中并在硅基板2上開(kāi)始成膜工藝時(shí)，裝載鎖定室40L將硅基板2裝載到成膜裝置40中。當(dāng)在硅基板上終止成膜工藝時(shí)，裝載鎖定室40L 容納已進(jìn)行過(guò)成膜工藝的硅基板2，將成膜裝置40打開(kāi)到大氣中，同時(shí)并將硅基板2搬送出成膜裝置40。當(dāng)在硅基板2上開(kāi)始成膜工藝時(shí)，核心室40C從裝載鎖定室40L載入將要進(jìn)行成膜工藝的硅基板2，并將該硅基板2搬送到各成膜室40D。當(dāng)硅基板2的成膜工藝結(jié)束時(shí)， 核心室40C從各成膜室40D載入已進(jìn)行過(guò)成膜工藝的硅基板2，并將該硅基板搬送到裝載鎖定室40L。各成膜室40D是采用CVD工藝或原子層沉積工藝(ALD)形成ZrBxNy膜的室。當(dāng)在硅基板2上執(zhí)行成膜工藝時(shí)，各成膜室40D從核心室40C接受硅基板2，并在硅基板2的表面形成^BxNy膜，即，第一和第二金屬保護(hù)層16和37。圖3中，成膜室40D包括室主體41，其具有開(kāi)放的上部；以及設(shè)置在該室主體41上部以打開(kāi)和關(guān)閉該上部開(kāi)口的室蓋42。該成膜室40D包括由室主體41和室蓋42所圍繞的內(nèi)腔(下文簡(jiǎn)稱為反應(yīng)室S)。保持硅基板2的基板臺(tái)43設(shè)置在室主體41中?；迮_(tái)43包括電阻加熱器。當(dāng)保持硅基板2時(shí)，基板臺(tái)43使硅基板2的溫度升高到預(yù)定溫度(例如，200 [°C ]至MO [°C ])。 上升/下降機(jī)構(gòu)44連接在基板臺(tái)43的底側(cè)。上升/下降機(jī)構(gòu)44使基板臺(tái)43在垂直方向上升和下降，從而能夠搬送硅基板2。排氣泵45經(jīng)由排氣口 PD連接到室主體41的一側(cè)。排氣泵45，可以是各種類型泵中的任意一種(例如渦輪分子泵和干式泵)，其將反應(yīng)室S的壓力減壓到預(yù)定壓力(例如， l[Pa]至 1000 [Pa])。用于將氣體抽到反應(yīng)室S中的噴淋頭46設(shè)置在室蓋42的底側(cè)。噴淋頭46包括多個(gè)第一供氣孔Hl和多個(gè)獨(dú)立于第一供氣孔Hl的第二供氣孔H2。噴淋頭46從各第一供氣孔Hl將& (BH4)4氣體抽到反應(yīng)室S中。噴淋頭46從各第二供氣孔H2將氮?dú)獬榈椒磻?yīng)室S中。第一氣體端口 Pl設(shè)置在室蓋42上部的一側(cè)。第一氣體端口 Pl與噴淋頭46的各第一供氣孔Hl通過(guò)室蓋42的內(nèi)部相連通。第一氣體端口 Pl通過(guò)供應(yīng)管和供應(yīng)閥連接到室蓋42外部的供應(yīng)罐T。供應(yīng)罐T在0°C以下容納& (BH4)4，并連接到質(zhì)量流量控制器MCl。質(zhì)量流量控制器MCl連接到載送氣體(例如，氬氣(Ar))的供應(yīng)系統(tǒng)，并且以預(yù)定流量將氬氣供應(yīng)到供應(yīng)罐T中。質(zhì)量流量控制器MCl控制氬氣的供應(yīng)流量范圍為，例如， 10 [seem]至500 [seem]。當(dāng)質(zhì)量流量控制器MCl供應(yīng)載送氣體時(shí)，供應(yīng)罐T使(BH4) 4起泡，然后將包含ττ (BH4) 4的載送氣體(以下簡(jiǎn)稱為ττ (BH4) 4氣體)供應(yīng)到第一氣體端口 Pl。 該ττ (BH4) 4氣體通過(guò)第一氣體端口 Pl，并從各第一供氣孔Hl抽入反應(yīng)室S中。第二氣體端口 Ρ2設(shè)置在室蓋42的上端。第二氣體端口 Ρ2與噴淋頭46的各第二供氣孔Η2通過(guò)室蓋42的內(nèi)部相連通。第二氣體端口 Ρ2通過(guò)室蓋42外部的供應(yīng)管和供應(yīng)閥連接到質(zhì)量流量控制器MC2、質(zhì)量流量控制器MC3、以及質(zhì)量流量控制器MC4。質(zhì)量流量控制器MC2、MC3和MC4分別連接到氫(H2)氣、氨(NH3)氣和氮(N2)氣的供應(yīng)系統(tǒng)，并以預(yù)定流量將H2、NH3和隊(duì)供應(yīng)到第二氣體端口 P2。質(zhì)量流量控制器MC2、MC3 和MC4控制H2, NH3和N2的供應(yīng)流量范圍為，例如，10[seem]至500[seem]。當(dāng)質(zhì)量流量控制器MC2、MC3和MC4分別供應(yīng)H2, NH3和N2時(shí)，這使得H2, NH3和N2通過(guò)第二氣體端口 P2， 并通過(guò)各第二供氣孔H2進(jìn)入反應(yīng)室S中，從而到達(dá)基板臺(tái)43上硅基板2的表面。輻射管47設(shè)置在室蓋42上部的第二氣體端口 P2和第二供氣孔H2之間的流體通道中。該輻射管47是由二氧化硅管或氧化鋁管制成的耐熱圓柱形管，并且將供應(yīng)到第二氣體端口 P2的氣體向各第二供氣孔H2引導(dǎo)。微波源48設(shè)置在輻射管47的外側(cè)并靠近輻射管47縱向的中部，并由微波電源TO 驅(qū)動(dòng)。并且，波導(dǎo)49連接到該微波源48并向輻射管47延伸。微波源48為生成(例如2. 45GHz的)微波的微波振蕩器(即磁控管)，并在微波電源re通電時(shí)，間歇地輸出預(yù)定范圍(例如，0. 1到3.0[kW])的微波。波導(dǎo)49將微波源 48振蕩成的微波經(jīng)過(guò)波導(dǎo)49的內(nèi)部傳播，并且將微波發(fā)送到輻射管47中。當(dāng)微波源48振蕩微波時(shí)，波導(dǎo)49將微波輻射到通過(guò)輻射管47的氣體上，以激發(fā)氣體并使之活化(即，產(chǎn)生等離子態(tài))。
由微波源48產(chǎn)生的微波激發(fā)從第二氣體端口 P2抽進(jìn)輻射管47的氣體，并且受激發(fā)的氣體從各第二供氣孔H2抽進(jìn)反應(yīng)室S。反應(yīng)室S中的& (BH4)4與受激發(fā)的N2氣體反應(yīng)，在硅基板2的表面上生成&BxNy膜?，F(xiàn)將說(shuō)明成膜裝置40的電氣結(jié)構(gòu)。圖4中，控制單元51使得成膜裝置40執(zhí)行各種處理操作，諸如硅基板2的搬送處理操作和硅基板2的成膜處理操作?？刂茊卧?1包括執(zhí)行各種計(jì)算處理的CPU、儲(chǔ)存各種數(shù)據(jù)和各種控制程序的存儲(chǔ)器51A，以及對(duì)各種處理步驟的處理時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)器 51B。例如，控制單元51讀取儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器51A中的成膜處理程序，并根據(jù)計(jì)時(shí)器51B確定的處理時(shí)間和所讀取的成膜處理程序使成膜裝置40執(zhí)行成膜處理操作?？刂茊卧?1連接到輸入/輸出(I/O)單元52。該I/O單元52包括各種操作開(kāi)關(guān)，諸如啟動(dòng)開(kāi)關(guān)和停止開(kāi)關(guān)，以及各種顯示器，諸如液晶顯示器。該I/O單元52向控制單元51提供用于各處理操作的數(shù)據(jù)，并輸出(例如，顯示)與成膜裝置40的處理狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)。該I/O單元52向控制單元51提供與成膜的各種參數(shù)(處理時(shí)間、氣體流量、微波電源FG的輸出值等)有關(guān)的數(shù)據(jù)(下文簡(jiǎn)稱為成膜條件數(shù)據(jù)Id)。控制單元51接收從I/O 單元52提供的成膜條件數(shù)據(jù)Id，并生成各種對(duì)應(yīng)于成膜條件數(shù)據(jù)Id的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。艮口， 控制單元51使得成膜裝置40在對(duì)應(yīng)于成膜條件數(shù)據(jù)Id的成膜條件下執(zhí)行成膜處理操作?？刂茊卧?1連接到驅(qū)動(dòng)和控制排氣系統(tǒng)的排氣系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路53。控制單元51將對(duì)應(yīng)于排氣系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路53的第一驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)提供給排氣系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路53。響應(yīng)該第一驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，該排氣系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路53驅(qū)動(dòng)排氣系統(tǒng)(例如，排氣泵45)，將室(例如，反應(yīng)室幻的內(nèi)部減壓到預(yù)定壓力?？刂茊卧?1連接到搬送系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路54?？刂茊卧?1將對(duì)應(yīng)于搬送系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路M的第二驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)提供給搬送系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路54。響應(yīng)該第二驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，搬送系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路M驅(qū)動(dòng)搬送系統(tǒng)(例如，上升/下降機(jī)構(gòu)44)來(lái)搬送硅基板2。搬送系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路M還響應(yīng)該第二驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)基板臺(tái)43的加熱器來(lái)升高硅基板2的溫度?？刂茊卧?1連接到質(zhì)量流量控制器驅(qū)動(dòng)電路55?？刂茊卧?1將對(duì)應(yīng)于質(zhì)量流量控制器驅(qū)動(dòng)電路55的第三驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)提供給質(zhì)量流量控制器驅(qū)動(dòng)電路55。響應(yīng)該第三驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，質(zhì)量流量控制器驅(qū)動(dòng)電路55驅(qū)動(dòng)各質(zhì)量流量控制器MCl至MC4，以供應(yīng)各氣體?？刂茊卧?1連接到微波電源驅(qū)動(dòng)電路56。控制單元51將對(duì)應(yīng)于微波電源驅(qū)動(dòng)電路56的第四驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)提供給微波電源驅(qū)動(dòng)電路56。響應(yīng)該第四驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，微波電源驅(qū)動(dòng)電路56驅(qū)動(dòng)微波電源re，以振蕩微波。(半導(dǎo)體器件1的制造方法)現(xiàn)將說(shuō)明使用成膜裝置40的半導(dǎo)體器件1的制造方法。首先，在硅基板2的表面上界定出隔離區(qū)加和元件區(qū)2b，如圖1所示。使用已知的STI工藝將二氧化硅膜嵌入在隔離區(qū)加中。使用已知的MOS工藝形成柵絕緣膜4、源-漏極區(qū)5、柵電極6以及側(cè)壁7，從而在元件區(qū)沘形成MOS晶體管3。在形成MOS晶體管3之后，第一內(nèi)層絕緣膜8疊加在硅基板2的表面上，并且形成接觸塞10。例如，通過(guò)利用CVD工藝將覆蓋MOS晶體管3的二氧化硅膜疊加到硅基板2的表面，形成第一內(nèi)層絕緣膜8，并且通過(guò)光刻工藝和蝕刻工藝在第一內(nèi)層絕緣膜8中形成接觸孔9。通過(guò)濺射工藝或CVD工藝，在接觸孔9中充填硅化鈦/氮化鈦/鎢以形成接觸塞 10。接觸塞10的表面通過(guò)CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)工藝或回蝕刻工藝被制成平坦的。在形成接觸塞10之后，第二內(nèi)層絕緣膜11疊加到第一內(nèi)層絕緣膜8的表面上，并且第一槽12形成在第二內(nèi)層絕緣膜11中。換句話說(shuō)，執(zhí)行絕緣層步驟，接著執(zhí)行凹槽步驟。 例如，二氧化硅膜疊加到第一內(nèi)層絕緣膜8的表面上，以通過(guò)絕緣層步驟中CVD工藝形成第二內(nèi)層絕緣膜11，并且在凹槽步驟中使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)形成第一槽12。在形成第一槽12之后，第一布線13疊加在第二內(nèi)層絕緣膜11的包括第一槽12 內(nèi)側(cè)的表面上。然后，第二內(nèi)層絕緣膜11的表面和第一布線13的表面制成平坦的。換句話說(shuō)，執(zhí)行金屬層步驟，接著執(zhí)行平坦化步驟。例如，在金屬層步驟中，氮化鉭通過(guò)濺射工藝疊加在包括第一槽12內(nèi)側(cè)面的整個(gè)硅基板2上，以形成第一阻隔層14。通過(guò)化學(xué)鍍工藝或CVD工藝，在第一阻隔層14的表面上形成鍍銅種子層(seed layer)。然后，通過(guò)電解鍍 (electrolytic plate)工藝，在包括第一槽12內(nèi)側(cè)的整個(gè)硅基板2上沉積銅以形成第一布線層15。在平坦化步驟中，使用CMP工藝拋光第一阻隔層14和第一布線層15，從而在形成第一布線13時(shí)，第一阻隔層14和第一布線層15的表面基本與第二內(nèi)層絕緣膜11的表面平齊。在形成第一布線13之后，表面包括第二內(nèi)層絕緣膜11和第一布線13的硅基板2 被設(shè)置在成膜裝置40的裝載鎖定室40L中。然后，執(zhí)行金屬保護(hù)層步驟。換句話說(shuō)，成膜裝置40的控制單元51從I/O單元52接收成膜條件數(shù)據(jù)Id，通過(guò)排氣系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路53驅(qū)動(dòng)排氣泵45，并且將容納硅基板2的反應(yīng)室S減壓到預(yù)定達(dá)到的壓力(例如，l[Pa])。在減壓反應(yīng)室S之后，控制單元51通過(guò)搬送系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路討驅(qū)動(dòng)搬送系統(tǒng)，并將裝載鎖定室40L的硅基板2搬送到成膜室40D?？刂茊卧?1利用搬送系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路M驅(qū)動(dòng)上升/下降機(jī)構(gòu)44，將硅基板2設(shè)置在基板臺(tái)43上?？刂茊卧?1然后使用計(jì)時(shí)器51B開(kāi)始處理時(shí)間的計(jì)時(shí)操作，并將硅基板2 的溫度上升到預(yù)定溫度(例如，240[°C ])。在此情況下，控制單元51利用質(zhì)量流量控制器驅(qū)動(dòng)電路陽(yáng)驅(qū)動(dòng)質(zhì)量流量控制器MC2，將預(yù)定流量的壓氣體供應(yīng)到反應(yīng)室S中，如圖5所示?？刂茊卧?1還利用排氣系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路53驅(qū)動(dòng)排氣系統(tǒng)將反應(yīng)室S的壓力保持在預(yù)定壓力值。這強(qiáng)化了硅基板2的溫度上升。而且，只要硅基板2的溫度大于等于250[°C]，銅膜(第一布線13)的表面被還原。當(dāng)使用受到微波激發(fā)的氫(H2)時(shí)，只要硅基板2的溫度大于等于130 [°C ]，就可達(dá)到銅膜表面的還原效果。當(dāng)計(jì)時(shí)器51B計(jì)時(shí)的處理時(shí)間達(dá)到預(yù)定時(shí)間時(shí)，控制單元51驅(qū)動(dòng)排氣系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路53、質(zhì)量流量控制器驅(qū)動(dòng)電路55和微波電源驅(qū)動(dòng)電路56，以執(zhí)行對(duì)應(yīng)于成膜條件數(shù)據(jù)Id 的各處理步驟。換句話說(shuō)，控制單元51利用質(zhì)量流量控制器驅(qū)動(dòng)電路55驅(qū)動(dòng)質(zhì)量流量控制器MC2 以終止吐氣體的供應(yīng)?？刂茊卧?1然后通過(guò)排氣系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路53驅(qū)動(dòng)排氣系統(tǒng)，并預(yù)先設(shè)定排氣系統(tǒng)的排氣容量，從而在成膜條件下的反應(yīng)室S的壓力變?yōu)轭A(yù)定壓力值。在設(shè)定排氣系統(tǒng)之后，控制單元51利用質(zhì)量流量控制器驅(qū)動(dòng)電路55驅(qū)動(dòng)質(zhì)量流量控制器MC4，將預(yù)定流量的N2氣體供應(yīng)到反應(yīng)室S中?？刂茊卧?1還利用微波電源控制電路56驅(qū)動(dòng)微波電源re，將受激發(fā)的N2氣體供應(yīng)到反應(yīng)室S中。在開(kāi)始供應(yīng)受激發(fā)的隊(duì)氣體之后，控制單元51利用質(zhì)量流量控制器驅(qū)動(dòng)電路55驅(qū)動(dòng)質(zhì)量流量控制器MCl，將預(yù)定流量的^(BH4)4氣體供應(yīng)到反應(yīng)室S中?？刂茊卧?1因而開(kāi)始ττ (BH4) 4和受激發(fā)的N2氣體的氣相反應(yīng)，將主要成分是^BxNy膜的第一金屬保護(hù)層 16沉積在硅基板2的整個(gè)表面上。沉積的^BxNy膜僅在第一布線13的區(qū)域處是導(dǎo)電的，并且防止相鄰的布線之間短路，而與第一布線13的粗糙度/密集度、表面積、形狀等無(wú)關(guān)。因?yàn)?amp;BxNy膜具有高抗氧化性和高阻隔性，在制造工藝膜自身的氧化、第一布線13的氧化、第二內(nèi)層絕緣膜11 的水分吸收等被阻止了。并且，因?yàn)?amp;BxNy膜與第一布線13具有高粘附性，可以避免第一金屬保護(hù)層16的膜剝落之類的機(jī)械損傷。并且，ZrBxNy膜是在成膜室40D中形成在整個(gè)硅基板2上。因此，較之將金屬保護(hù)層形成在各第一布線13上時(shí)，該^BxNy膜抑制了第一布線13之間的膜厚變化，并且避免了由這一膜厚變化導(dǎo)致的第一布線13的覆蓋缺陷。通過(guò)使用^(BH4)4和受激發(fā)的氮?dú)鈿鴼怏w)作為^BxNy膜的原料氣體，可以提供穩(wěn)定的反應(yīng)系統(tǒng)。并且，可以抑制在反應(yīng)系統(tǒng)各個(gè)區(qū)域，諸如反應(yīng)室S內(nèi)部、供應(yīng)管路和排氣管路產(chǎn)生顆粒。并且，較之在隊(duì)氣體氣氛下的& (BH4)4熱分解反應(yīng)，ZrBxNy膜可包含較多的氮元素量，其增加量對(duì)應(yīng)于所用受激發(fā)的隊(duì)氣體的量。通過(guò)所用的不包含氫元素的氮?dú)?N2氣體)的量，受激發(fā)的N2氣體的壽命可以延長(zhǎng)，并且&-N鍵的生成得以提高。結(jié)果，可以進(jìn)一步改善&BxNy膜的電阻系數(shù)的底層選擇性。當(dāng)計(jì)時(shí)器51B計(jì)時(shí)的處理時(shí)間達(dá)到預(yù)定時(shí)間時(shí)，控制單元51通過(guò)質(zhì)量流量控制器驅(qū)動(dòng)電路陽(yáng)驅(qū)動(dòng)質(zhì)量流量控制器MCl，停止& (BH4)4氣體的供應(yīng)。控制單元51然后利用微波電源驅(qū)動(dòng)電路56停止微波振蕩，并且利用質(zhì)量流量控制器驅(qū)動(dòng)電路55停止隊(duì)氣體的供應(yīng)。控制單元51然后利用搬送系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路M驅(qū)動(dòng)搬送系統(tǒng)，將包括第一金屬保護(hù)層 16的硅基板2搬送到裝載鎖定室40L，并將硅基板2搬送出成膜裝置40。當(dāng)形成第一金屬保護(hù)層16之后，第三內(nèi)層絕緣膜21、槽蝕刻終止層22、第四內(nèi)層絕緣膜31和硬掩模32依序疊加在第一金屬保護(hù)層16的表面上。換句話說(shuō)，執(zhí)行絕緣層步馬聚ο例如，在絕緣層步驟中，利用CVD工藝或旋涂工藝將有機(jī)二氧化硅玻璃疊加在第一金屬保護(hù)層16的表面上，以形成第三內(nèi)層絕緣膜21，并且利用CVD工藝將碳化硅膜疊加在第三內(nèi)層絕緣膜21的表面上，以形成槽蝕刻終止層22。而且，利用CVD工藝或旋涂工藝將有機(jī)二氧化硅玻璃疊加在槽蝕刻終止層22的表面上，以形成第四內(nèi)層絕緣膜31，并且利用CVD工藝將碳化硅膜疊加在第四內(nèi)層絕緣膜31的表面上，以形成硬掩模32。在形成硬掩模32之后，在第三內(nèi)層絕緣膜21和槽蝕刻終止層22中形成導(dǎo)通孔 23，并且在第四內(nèi)層絕緣膜31和硬掩模32中形成第二槽33。換句話說(shuō)，執(zhí)行凹槽步驟。在凹槽步驟中，利用首先形成導(dǎo)通孔23的導(dǎo)通第一工藝來(lái)形成導(dǎo)通孔23和第二槽33。在形成導(dǎo)通孔23和第二槽33之后，第二布線34疊加在第四內(nèi)層絕緣膜31上包括導(dǎo)通孔23內(nèi)部和第二槽33內(nèi)部的表面上，并且第四內(nèi)層絕緣膜31的表面和第二布線34 的表面被制成平坦的。換句話說(shuō)，執(zhí)行金屬層步驟，并且接著執(zhí)行平坦化步驟。例如，在金屬層步驟中，氮化鉭通過(guò)濺射工藝疊加在包括導(dǎo)通孔23和第二槽33內(nèi)側(cè)面的整個(gè)硅基板 2上，以形成第二阻隔層35。通過(guò)化學(xué)鍍工藝或CVD工藝，在第二阻隔層35的表面上形成鍍銅種子層。然后，通過(guò)電解鍍工藝，在包括導(dǎo)通孔23和第二槽33內(nèi)側(cè)的整個(gè)硅基板2上沉積銅以形成第二布線層36。在平坦化步驟中，使用CMP工藝拋光第二阻隔層35和第二布線層36，以使第二阻隔層35和第二布線層36的表面基本與硬掩模32的表面平齊，來(lái)形成第二布線34。在形成第二布線34之后，硅基板2被搬送到成膜裝置40中，并且在硬掩模32和第二布線34的表面上形成第二金屬保護(hù)層37。換句話說(shuō)，以與第一金屬保護(hù)層16相同的方式，將共同的&BxNy膜疊加在硅基板2的整個(gè)表面上(硬掩模32的表面和第二布線34 的表面)以形成第二金屬保護(hù)層37 (執(zhí)行金屬保護(hù)層步驟)。以與第一金屬保護(hù)層16相同的方式，第二金屬保護(hù)層37具有高抗氧化性和高阻隔性，并且在制造工藝中ZrBxNy膜自身的氧化、第二布線34的氧化、第四內(nèi)層絕緣膜31的水分吸收等因而被阻止了。并且，因?yàn)?amp;BxNy膜與第二布線34具有高粘附性，可以避免第二金屬保護(hù)層37的膜剝落之類的機(jī)械損傷。并且，ZrBxNy膜是在成膜室40D中形成在整個(gè)硅基板2上。因此，較之將金屬保護(hù)層形成在各第二布線34上時(shí)，該^"BxNy膜抑制了第二布線34之間的膜厚變化，并且避免了由這一膜厚變化導(dǎo)致的第二布線34的覆蓋缺陷。通過(guò)使用^(BH4)4和受激發(fā)的氮?dú)?N2氣體)作為第二金屬保護(hù)層37的原料氣體，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的反應(yīng)系統(tǒng)。并且，可以抑制在反應(yīng)系統(tǒng)各個(gè)區(qū)域，諸如反應(yīng)室S內(nèi)部、供應(yīng)管路和排氣管路產(chǎn)生顆粒。并且，較之在隊(duì)氣體氣氛下的ττ (BH4) 4熱分解反應(yīng)，ZrBxNy膜可包含較多的氮元素量，其增加量對(duì)應(yīng)于所用受激發(fā)的隊(duì)氣體的量。通過(guò)所用的不包含氫元素的氮?dú)鈿鴼怏w)的量，受激發(fā)的N2氣體的壽命可以延長(zhǎng)，并且&-Ν鍵的生成得以提高。結(jié)果，可以進(jìn)一步確膜的電阻系數(shù)的底層選擇性。(實(shí)例)現(xiàn)將利用實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的效果。表1至表4顯示了利用成膜裝置40在各種條件下形成的&BxNy膜的導(dǎo)電性。圖6至圖9顯示了實(shí)例中和表1至表4中對(duì)照例的元素濃度。實(shí)例的膜厚數(shù)據(jù)是通過(guò)將硅基板中心附近切開(kāi)并利用掃描電子顯微鏡(SEM)測(cè)得的值。表1中，在& (BH4)4氣體為100 [seem]、N2氣體為100[sccm]、成膜時(shí)間為2[分鐘]、成膜溫度為MO[°C]、成膜壓力為700[Pa]并且微波輸出為500[W]的條件下，使用表面帶有銅膜的硅基板進(jìn)行成膜，以獲得第一實(shí)例的&BxNy膜。在與第一實(shí)例相同的條件下， 使用表面帶有二氧化硅膜的硅基板進(jìn)行成膜，以獲得第二實(shí)例的&BxNy膜。在此情況下，對(duì) &BxNy膜的膜內(nèi)和膜上的顆粒數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并且增加的顆粒數(shù)量?jī)H為少許顆粒。反應(yīng)室S的內(nèi)壁、供應(yīng)管路的內(nèi)部以及排氣管路的內(nèi)部經(jīng)目視檢查，確認(rèn)沒(méi)有產(chǎn)生顆粒狀的副產(chǎn)品。在表1中，第一對(duì)照例的&BxNy膜是在將第二實(shí)例的隊(duì)氣體改為NH3氣體，其余條件相同的情況下獲得的。并且，第二對(duì)照例的&BxNy膜是在將第二實(shí)例的N2氣體改為N2氣體和H2氣體的混合氣體，其余條件相同的情況下獲得的。在此情況下，對(duì)&BxNy膜的膜內(nèi)和膜上的顆粒數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并且增加的顆粒數(shù)量?jī)H為少許顆粒。反應(yīng)室S的內(nèi)壁、供應(yīng)管路的內(nèi)部以及排氣管路的內(nèi)部經(jīng)目視檢查，確認(rèn)沒(méi)有產(chǎn)生顆粒狀的副產(chǎn)品。對(duì)第一實(shí)例、第二實(shí)例、第一對(duì)照例和第二對(duì)照例中的&BxNy膜的膜厚和方塊電阻(sheet resistance)進(jìn)行測(cè)量。還利用俄歇電子能譜(AES)對(duì)第二實(shí)例、第一對(duì)照例和第二對(duì)照例中的&BxNy膜內(nèi)的元素濃度進(jìn)行測(cè)量。膜厚和方塊電阻的結(jié)果顯示在表1中， 而第二實(shí)例、第一對(duì)照例和第二對(duì)照例的元素濃度測(cè)量結(jié)果分別顯示在圖6、7和8中。在圖6至圖9中，水平軸顯示樣本(ZrBxNy膜/ 二氧化硅膜)的濺射時(shí)間，即^BxNy膜的膜厚；而垂直軸顯示對(duì)象元素的濃度，即硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(0)、硅(Si)和鋯(Zr)的元素濃度。[表1]
權(quán)利要求
1.一種阻隔膜的形成方法，包括在包括絕緣膜的成膜對(duì)象的表面上形成作為阻隔膜的&BN膜，其中所述絕緣膜包括孔和布線槽，其中所述 ·BN膜形成在所述孔和所述布線槽各自的內(nèi)表面上以及所述絕緣膜上。
2.如權(quán)利要求1所述的阻隔膜的形成方法，其中所述形成&BN膜包括通過(guò)使用含鋯氣體和含氮?dú)怏w的CVD工藝形成&BN膜。
3.如權(quán)利要求1所述的阻隔膜的形成方法，其中所述形成&BN膜包括通過(guò)原子層沉積工藝形成所述&BN膜，所述原子層沉積工藝重復(fù)進(jìn)行僅使用含鋯氣體的吸收工藝和僅使用含氮?dú)怏w的反應(yīng)工藝。
4.如權(quán)利要求2所述的阻隔膜的形成方法，還包括激發(fā)所述含氮?dú)怏w。
5.如權(quán)利要求2所述的阻隔膜的形成方法，其中所述含鋯氣體為ττ(BH4) 4，且所述含氮?dú)怏w為氮?dú)狻?br> 6.如權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的阻隔膜的形成方法，其中所述成膜對(duì)象為保持在臺(tái)上的基板；并且所述形成&ΒΝ膜包括在低于^KTC的設(shè)定溫度下，加熱所述臺(tái)上的所述基板時(shí)，形成所述&ΒΝ膜。
7.一種阻隔膜的形成方法，包括通過(guò)使用^"(BH4)4氣體和受激發(fā)的氮?dú)獾腃VD工藝，在包括絕緣膜的成膜對(duì)象的表面上形成作為阻隔膜的&ΒΝ膜，其中所述絕緣膜包括孔和布線槽，其中所述&ΒΝ膜形成在所述孔和所述布線槽各自的內(nèi)表面上以及所述絕緣膜上。
8.一種阻隔膜的形成方法，包括通過(guò)原子層沉積工藝在包括絕緣膜的成膜對(duì)象的表面上形成作為阻隔膜的&ΒΝ膜， 所述原子層沉積工藝重復(fù)進(jìn)行僅使用^(BH4)4氣體的吸收工藝和僅使用受激發(fā)氮?dú)獾姆磻?yīng)工藝，其中所述絕緣膜包括孔和布線槽，其中所述&ΒΝ膜形成在所述孔和所述布線槽的各自內(nèi)表面上以及所述絕緣膜上。
9.一種多層布線結(jié)構(gòu)的制造方法，包括按照次序至少將布線膜、保護(hù)層、第一絕緣膜和第二絕緣膜疊加在基板上；形成連接到所述布線膜的孔，以及從所述第二絕緣膜的表面至所述孔的布線槽；在所述孔和所述布線槽的各自內(nèi)表面上以及所述第二絕緣膜上形成作為阻隔膜的 ZrBN膜；以及將銅布線嵌入到包括所述&ΒΝ膜的所述孔和所述布線槽中。
10.如權(quán)利要求9所述的多層布線結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述形成&ΒΝ膜包括通過(guò)使用含鋯氣體和含氮?dú)怏w的CVD工藝形成&ΒΝ膜。
11.如權(quán)利要求9所述的多層布線結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述形成&ΒΝ膜包括通過(guò)原子層沉積工藝形成&ΒΝ膜，所述原子層沉積工藝重復(fù)進(jìn)行僅使用含鋯氣體的吸收工藝和僅使用含氮?dú)怏w的反應(yīng)工藝。
12.如權(quán)利要求10所述的多層布線結(jié)構(gòu)的制造方法，還包括激發(fā)所述含氮?dú)怏w。
13.如權(quán)利要求10所述的多層布線結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述含鋯氣體為Ir(BH4) 4，且所述含氮?dú)怏w為氮?dú)狻?br> 14.如權(quán)利要求9-13中任意一項(xiàng)所述的多層布線結(jié)構(gòu)的制造方法，其中 所述成膜對(duì)象為保持在臺(tái)上的基板；并且所述形成&ΒΝ膜包括在低于^KTC的設(shè)定溫度下，加熱所述臺(tái)上的所述基板時(shí)，形成 &ΒΝ 膜。
15.一種多層布線結(jié)構(gòu)的制造方法，包括按照次序至少將布線膜、保護(hù)層、第一絕緣膜和第二絕緣膜疊加在基板上； 形成連接到所述布線膜的孔，以及從所述第二絕緣膜的表面至所述孔的布線槽； 在所述孔和所述布線槽的各自內(nèi)表面上以及所述第二絕緣膜上，通過(guò)使用^(BH4)4氣體和受激發(fā)的氮?dú)獾腃VD工藝形成作為阻隔膜的&ΒΝ膜；以及將銅布線嵌入到包括所述&ΒΝ膜的所述孔和所述布線槽中。
16.一種多層布線結(jié)構(gòu)的制造方法，包括按照次序至少將布線膜、保護(hù)層、第一絕緣膜和第二絕緣膜疊加在基板上； 形成連接到所述布線膜的孔，以及從所述第二絕緣膜的表面至所述孔的布線槽； 在所述孔和所述布線槽的各自內(nèi)表面上以及所述第二絕緣膜上，通過(guò)原子層沉積工藝形成作為阻隔膜的&ΒΝ膜，所述原子層沉積工藝重復(fù)進(jìn)行僅使用& (BH4)4氣體的吸收工藝和僅使用受激發(fā)氮?dú)獾姆磻?yīng)工藝；以及將銅布線嵌入到包括所述&ΒΝ膜的所述孔和所述布線槽中。
17.一種多層布線結(jié)構(gòu)，包括 基板；所述基板上的布線膜； 所述布線膜上的保護(hù)層； 所述保護(hù)層上的第一絕緣膜；所述第一絕緣膜上的第二絕緣膜，其中所述保護(hù)層和所述第一絕緣膜包括連接到所述布線膜的孔，并且所述第二絕緣膜包括從所述第二絕緣膜的表面到所述孔的布線槽；形成在所述孔和所述布線槽的各自內(nèi)表面上以及所述第二絕緣膜上的、作為阻隔膜的 ZrBN膜；以及嵌入到包括所述&ΒΝ膜的所述孔和所述布線槽中的銅布線。
18.如權(quán)利要求17所述的多層布線結(jié)構(gòu)，其中所述多層布線結(jié)構(gòu)采用如權(quán)利要求9、15 和16中任意一項(xiàng)所述的多層布線結(jié)構(gòu)的制造方法制成。
全文摘要
一種改進(jìn)金屬保護(hù)層可靠性和生產(chǎn)率的半導(dǎo)體器件制造方法，該方法包括將絕緣層(11)疊加在包括元件區(qū)(2b)的半導(dǎo)體基板(2)上的絕緣層步驟，在所述絕緣層(11)中形成凹槽(12)的凹槽步驟，將金屬層(13)嵌入到所述凹槽(12)中的金屬層步驟，將所述絕緣層(11)的表面和所述金屬層(13)的表面平坦化以使兩者彼此基本平齊的平坦化步驟，以及在平坦化步驟之后，在所述絕緣層(11)的所述表面和所述金屬層(13)的所述表面上形成至少包含鋯元素和氮元素的金屬保護(hù)層(16)的金屬保護(hù)層步驟。
文檔編號(hào)H01L23/532GK102290372SQ20111027026
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2008年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月27日
發(fā)明者津曲加奈子, 畠中正信, 石川道夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社愛(ài)發(fā)科