專利名稱：具有埋入型導(dǎo)電層的半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，尤其涉及具有用埋入法(鑲嵌法)形成的導(dǎo)體層的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
相關(guān)技術(shù)的描述近年來，在計算機(jī)或通信設(shè)備的重要部分中多使用大規(guī)模集成電路(LSI)，設(shè)備整體的性能與LSI單體的性能結(jié)合緊密。通過提高集成度來提高LSI單體的性能，但另一方面，由于伴隨著集成化的器件細(xì)微化，由于布線電阻的增大或布線間容量耦合引起的RC延遲阻礙LSI高速動作的問題變得顯著。
為了解決該問題，必需降低布線電阻或布線間容量，廣泛采用低電阻的布線材料或低介電率的絕緣膜材料。例如，對于布線材料，除現(xiàn)有的Al布線外，也可使用電阻率低至35％左右的Cu布線，對于層間絕緣膜，除介電率比k約為4.1以上的SiO2外，還可使用介電率比不到3.6的SiOF膜等。
Cu布線為低電阻，與Al布線相比，耐電遷移性好，但是，Si襯底或SiO2膜中的Cu擴(kuò)散非?？?，擔(dān)心Cu擴(kuò)散時，對晶體管特性產(chǎn)生壞影響。因此，在形成Cu布線層的情況下，必需用具有防擴(kuò)散效果的勢壘金屬和絕緣膜覆蓋其周圍的結(jié)構(gòu)。
例如，如

圖1A所示，在通過埋入法(鑲嵌法)在襯底210表面中具有作為器件分離層的絕緣層220的半導(dǎo)體襯底層215上形成的第一層間絕緣層230中形成Cu布線250的情況下，必需在埋入Cu布線250的溝底面和側(cè)面中形成勢壘金屬240，同時，用絕緣性防擴(kuò)散膜260覆蓋Cu布線250的露出表面。
另一方面，該防擴(kuò)散膜260還被用作在第二層間絕緣層270中形成接觸孔時的蝕刻限制膜。因此，必須選定防擴(kuò)散膜260的材料，以便通過防擴(kuò)散膜260來選擇地蝕刻第二層間絕緣層270。另外，最近，作為第二層間絕緣層270，使用作為低介電性材料的SiOF，同時，主要使用通過CVD法等形成的SiN膜或SiC膜來作為防擴(kuò)散膜260。
但是，這些現(xiàn)有的作為防擴(kuò)散膜材料的SiN膜或SiC膜與低介電性的層間絕緣層相比，介電率比絕對高，所以即使在層間絕緣層中使用低介電性材料，也不能充分降低布線間容量。
另外，使用鑲嵌法形成的Cu布線還存在如下問題。
首先，在使用鑲嵌法形成布線的情況下，在用導(dǎo)電性材料埋入布線溝后，進(jìn)行CMP(Chemical Mechanical Polishing)處理，實現(xiàn)襯底表面的平滑。但是，因為該CMP工序中包含機(jī)械處理，所以如圖1A所示，在襯底表面上殘留細(xì)微的機(jī)械損傷235。特別是第一層間絕緣層230中殘留的機(jī)械損傷235還在后續(xù)的工序不被蝕刻等而殘留，該損傷235容易成為引起膜的剝離等的原因。
另外，如圖1B所示，在將防擴(kuò)散膜260用作蝕刻限制膜而在Cu布線250上形成接觸孔280時，若Cu布線250和接觸孔280位置重合產(chǎn)生偏差，則在偏離Cu布線250的接觸孔部分中，有時穿透作為蝕刻限制膜的防擴(kuò)散膜260膜進(jìn)行蝕刻，局部形成深的溝(280B)。在這種深溝部分中容易產(chǎn)生埋入不好，容易成為Cu布線覆蓋不好等原因。
這些問題不限于Cu布線，在使用鑲嵌法形成的金屬布線或金屬門電路等的導(dǎo)電層中也一樣。
發(fā)明概述本發(fā)明第一形態(tài)的半導(dǎo)體器件具有第一層間絕緣層；形成于第一層間絕緣層中的溝；掩埋該溝、具有比第一層間絕緣層表面高的表面的導(dǎo)電層；覆蓋第一層間絕緣層和上述導(dǎo)電層、表面基本平坦的絕緣膜；形成于上述絕緣膜上、具有比上述絕緣膜高的蝕刻選擇比的第二層間絕緣層。
本發(fā)明第二形態(tài)的半導(dǎo)體器件制造方法具有形成第一層間絕緣層的工序；在第一層間絕緣層中形成溝的工序；在第一層間絕緣層上形成導(dǎo)電層，用導(dǎo)電層掩埋該溝的工序；研磨上述導(dǎo)電層形成后的襯底表面、形成露出上述第一層間絕緣層和上述導(dǎo)電層的平坦面的工序。還具有之后蝕刻去除上述第一層間絕緣層表面中研磨引起的機(jī)械損傷層的工序；在蝕刻后的襯底表面上形成具有平坦表面的絕緣膜的工序；和在絕緣膜上形成蝕刻選擇比比絕緣膜高的第二層間絕緣層(的工序)。
本發(fā)明第三形態(tài)的半導(dǎo)體器件制造方法具有形成第一層間絕緣層的工序；用保護(hù)膜覆蓋第一層間絕緣層表面的工序；在由該保護(hù)膜覆蓋的第一層間絕緣層中形成溝的工序；在形成溝后的襯底表面上形成導(dǎo)電層，用導(dǎo)電層掩埋上述溝的工序；研磨導(dǎo)電層形成后的襯底表面、形成露出保護(hù)膜和導(dǎo)電層的平坦面的工序。還具有之后蝕刻去除上述保護(hù)膜的工序；在上述去除保護(hù)膜后的襯底表面上形成具有平坦表面的絕緣膜的工序；和在絕緣膜上形成蝕刻選擇比比絕緣膜高的第二層間絕緣層(的工序)。
附圖的簡要描述圖1A和圖1B是現(xiàn)有的具有埋入導(dǎo)電層的半導(dǎo)體器件的局部剖面圖。
圖2A和圖2B是本發(fā)明第一實施例的半導(dǎo)體器件的局部剖面圖。
圖3A-圖3E是表示本發(fā)明第一實施例的半導(dǎo)體器件制造方法的各工序的器件局部剖面圖。
圖4A-圖4E是表示本發(fā)明第二實施例的半導(dǎo)體器件制造方法的各工序的器件局部剖面圖。
圖5A-圖5C是表示本發(fā)明第三實施例的半導(dǎo)體器件制造方法的各工序的器件局部剖面圖。
圖6A-圖6B是本發(fā)明第四實施例的半導(dǎo)體制造裝置的結(jié)構(gòu)圖。
實施例的詳細(xì)描述(第一實施例)下面參照附圖來說明本發(fā)明實施例的Cu布線結(jié)構(gòu)。
圖2A是第一實施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，示例了形成于作為元件分離層的絕緣層20上的布線層，但在形成功能元件的活化區(qū)域上也可形成同樣的布線結(jié)構(gòu)。
如圖2A所示，第一實施例的半導(dǎo)體器件在作為元件分離層的絕緣層20上形成第一層間絕緣層30，在該第一層間絕緣層30中形成布線溝。在布線溝的內(nèi)壁中形成墊壘金屬40，在其內(nèi)側(cè)埋入Cu布線50。
這里，第一實施例的半導(dǎo)體器件的一個特征在于該Cu布線50的露出表面比周圍的第一層間絕緣層30的露出表面高。即，選擇去除現(xiàn)有CMP處理產(chǎn)生的殘留損傷的第一層間絕緣層30表面，第一層間絕緣層30表面低了去除的厚度部分，Cu布線50的表面相對地變高。
用防止Cu擴(kuò)散的作為絕緣膜的防擴(kuò)散膜60來覆蓋Cu布線50和第一層間絕緣層30的表面，在第一實施例中，特別用涂布型材料來形成該防擴(kuò)散膜60。因此，形成的防擴(kuò)散膜60由于涂布型材料具有的良好流動性，具有不受襯底凹凸影響的平坦表面。因此，防擴(kuò)散膜60，在Cu布線50上形成薄，在第一層間絕緣層30上形成厚。
另外，在防擴(kuò)散膜60上形成第二層間絕緣層70。這里雖然僅示出一層布線層，但必要時也可疊層形成多個布線層。
其中，第一實施例的第一、第二層間絕緣層30、70最好使用介電率比SiO2低的材料，例如介電率比為2.7的聚甲基硅氧烷。另外，作為防擴(kuò)散膜60，最好是低介電材料，另外，為了具備作為蝕刻限制膜的功能，最好選擇材料，使第二層間絕緣層70具有比防擴(kuò)散膜60高的蝕刻選擇比。所謂蝕刻選擇比表示蝕刻速度比。即，在蝕刻第二層間絕緣層70比防擴(kuò)散膜60快的情況下，第二層間絕緣層70具有比防擴(kuò)散膜60高的蝕刻選擇比。具體而言，作為防擴(kuò)散膜60的材料，可例舉例如多芳基醇(polyarylane)和苯環(huán)丁烯(BCB)等材料。防擴(kuò)散膜60同時兼Cu布線的防氧化功能。
圖2B是表示第一實施例的半導(dǎo)體器件中在Cu布線50上形成接觸孔80時的狀態(tài)的器件剖面圖。
利用第一實施例的防擴(kuò)散膜60作為蝕刻限制膜蝕刻第二層間絕緣層70時，如圖2B所示，有時接觸孔80與Cu布線50重合產(chǎn)生偏差。但是，與Cu布線50相比，因為第一層間絕緣層30上的防擴(kuò)散膜60的厚度足夠厚，所以即使多少過蝕刻，也由于防擴(kuò)散膜60中抑制了蝕刻的進(jìn)行，所以接觸孔不會穿透防擴(kuò)散膜60到達(dá)襯底的第一層間絕緣層30。因此，即使接觸孔80與Cu布線50重合產(chǎn)生偏差，不會如現(xiàn)有技術(shù)所述，局部形成深的溝，避免了接觸孔埋入不好等問題的發(fā)生。
下面參照圖3A-圖3E來說明第一實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。省略說明使用現(xiàn)有方法的元件分離結(jié)構(gòu)的形成工序和晶體管等功能元件形成工序，這里主要說明Cu布線的形成方法。
首先，如圖3A所示，在襯底11表面上形成的作為元件分離層的絕緣層21上形成第一層間絕緣層31。最好用低介電率無機(jī)材料形成第一層間絕緣層31，例如使用涂布法形成膜厚約200nm、介電率比為2.7的聚甲基硅氧烷。
接著，使用平版印刷工序，在第一層間絕緣層31中形成對應(yīng)于規(guī)定Cu布線圖案的布線溝。之后，在包含該布線溝內(nèi)表面的襯底表面上形成作為勢壘金屬41的例如厚度約10nm的TaN膜，并在其上形成約60nm左右的為進(jìn)行電解電鍍的屏蔽層的Cu膜。可用例如濺射法來形成這些膜。
之后，使用電解電鍍法，在Cu屏蔽層上形成約600nm厚的Cu膜后，因為僅布線溝中殘留Cu膜，所以使用CMP(Chemical Mechanical Polishing)法來研磨襯底表面，形成圖3B所示的露出第一層間絕緣層31和Cu布線51的平坦襯底表面。
接著，如圖3C所示，通過使用使用稀釋氟酸的濕蝕刻法，選擇蝕刻第一層間絕緣層31的表面層約10nm-50nm左右。通過蝕刻，去除第一層間絕緣層31表面中殘留的CMP工序產(chǎn)生的機(jī)械損傷層。另外，Cu布線51和勢壘金屬41露出表面比周圍的第一層間絕緣層31的表面相對高，在襯底表面形成凹凸。
接著，如圖3D所示，通過涂布法在形成第一層間絕緣層31和Cu布線51的襯底表面上形成約50nm左右的絕緣性防擴(kuò)散膜61。另外，在防擴(kuò)散膜61上，用涂布法形成約200nm的第二層間絕緣層71。作為第二層間絕緣層71的材料，最好與第一層間絕緣層一樣使用作為低介電材料的聚甲基硅氧烷。
作為防擴(kuò)散膜60的材料，最好使用具有防止Cu擴(kuò)散功能、同時也可用作蝕刻限制膜的作為涂布型低介電率材料的多芳基醇(polyarylane)和苯環(huán)丁烯。
因為用涂布型材料通過涂布法形成防擴(kuò)散膜61，所以可形成具有平坦表面的層。結(jié)果，在Cu布線51上薄地形成防擴(kuò)散膜61，在第一層間絕緣層31上厚地形成防擴(kuò)散膜61。作為涂布法，除使用旋轉(zhuǎn)涂敷器等的涂敷法外，也可使用以規(guī)定間隔向襯底滴下規(guī)定量涂布液的滴下法等。
之后，如圖3E所示，由于連接Cu布線51上的必要部位和上述布線，所以在第二層間絕緣層71和防擴(kuò)散膜61上形成接觸孔81。此時，如圖3E所示，即使接觸孔81和Cu布線51多少產(chǎn)生位置偏移，由于偏離Cu布線51的部分中厚地形成防擴(kuò)散膜61，所以即使過蝕刻，也可充分抑制在防擴(kuò)散膜61內(nèi)進(jìn)行蝕刻。因此，可防止局部產(chǎn)生深的接觸孔。
如上所述，根據(jù)第一實施例的布線結(jié)構(gòu)和布線形成方法，因為蝕刻去除伴隨CMP處理產(chǎn)生的第一層間絕緣層31表面的機(jī)械損傷層，所以可防止殘留損傷層引起的膜剝離等問題。
另外，因為通過涂布型膜的良好流動性在Cu布線51上薄地形成防擴(kuò)散膜61，在第一層間絕緣層31上厚地形成防擴(kuò)散膜61，所以在接觸孔形成時，即使產(chǎn)生位置偏移，也可通過防擴(kuò)散膜61的充分厚度來防止對第一層間絕緣層31的蝕刻，可防止埋入不好等問題的發(fā)生。
在第一實施例的布線結(jié)構(gòu)中，形成低電阻的Cu布線51作為布線層，另外，因為對第一、第二層間絕緣層31、71以及防擴(kuò)散膜61使用低介電率材料，所以可大幅度改善布線RC延遲。
(第二實施例)第二實施例的半導(dǎo)體器件也具有與圖2A和圖2B所示的第一實施例的半導(dǎo)體器件相同的結(jié)構(gòu)，但其制造方法不同。下面，參照圖4A-圖4E來說明第二實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。
首先，如圖4A所示，在形成于襯底12上的作為元件分離層的絕緣膜22上形成第一層間絕緣層32。接著，在第一層間絕緣層32上形成罩層(保護(hù)層)90。該罩層90是保護(hù)第一層間絕緣層32在后續(xù)CMP工序時免受機(jī)械損傷的層，只要實現(xiàn)其功能，絕緣膜、導(dǎo)電膜等膜均可，而不管電特性等。例如，可使用以CVD法形成的厚度約為50nm-100nm的SiO2膜作為罩層90?？稍谂c第一實施例相同的條件下形成第一層間絕緣層32。
下面，在覆蓋罩層90的第一層間絕緣層32中，使用平版印刷工序，形成對應(yīng)于規(guī)定Cu布線圖案的布線溝。之后，在包含布線溝內(nèi)表面的襯底表面上形成例如TaN膜，作為勢壘金屬41，并在其上形成Cu膜，作為用于電解電鍍的屏蔽層。另外，使用電解電鍍法，在Cu屏蔽層上形成Cu膜，埋入布線溝。這些勢壘金屬42與Cu膜的膜厚等的制作條件可使用與第一實施例相同的條件。
之后，使用CMP法來研磨襯底表面，形成圖4B所示的露出罩層90和Cu布線52的平坦襯底表面。
接著，如圖4C所示，通過稀釋的氟酸來蝕刻去除罩膜90。結(jié)果，第一層間絕緣層32的露出表面比Cu布線52的露出表面低去除的罩膜90的厚度。另外，在露出的第一層間絕緣層32的表面中不存在CMP處理引起的機(jī)械損傷層。
此后的工序與第一實施例的制造工序相同。即，如圖4D所示，通過涂布法在形成第一層間絕緣層32和Cu布線52的襯底表面上形成約50nm左右的絕緣性防擴(kuò)散膜62，另外，在防擴(kuò)散膜62上形成約200nm左右的第二層間絕緣層72。
與第一實施例一樣，最好使用聚甲基硅氧烷作為第二層間絕緣層72，使用多芳基醇作為防擴(kuò)散膜62。
在第二實施例的制造方法中，因為也用涂布型材料通過涂布法形成防擴(kuò)散膜62，所以可形成具有平坦表面的層。結(jié)果，在Cu布線52上薄地形成防擴(kuò)散膜62，在第一層間絕緣層32上厚地形成防擴(kuò)散膜62。
之后，如圖4E所示，由于連接Cu布線52上的必要部位和上述布線，所以在第二層間絕緣層72和防擴(kuò)散膜62上形成接觸孔82。此時，如圖4E所示，即使接觸孔82和Cu布線52多少產(chǎn)生位置偏移，由于在偏離Cu布線52的部分中厚地形成防擴(kuò)散膜62，所以即使過蝕刻，也可充分抑制在防擴(kuò)散膜62內(nèi)進(jìn)行蝕刻。因此，由于可防止局部產(chǎn)生深的接觸孔，所以可防止接觸孔埋入不好等問題。
在上述第二實施例中，雖然使用SiO2來作為罩膜90，但除機(jī)械保護(hù)膜功能外，也可附加平版印刷工序中作為硬掩膜的功能或作為對光刻膠膜的防反射膜的功能。
第二實施例的半導(dǎo)體器件及其制造方法也可得到與第一實施例的情況相同的效果，因為使用罩膜90，所以可更確實地防止對第一層間絕緣層32的機(jī)械損傷殘留。另外，可高精度再現(xiàn)第一層間絕緣層32和Cu布線52各自的表面高度。
(第三實施例)第三實施例的半導(dǎo)體器件也具有與圖2A和圖2B所示第一實施例的半導(dǎo)體器件基本相同的結(jié)構(gòu)，但這里不使用涂布型材料作為防擴(kuò)散膜，而使用使用CVD法的無機(jī)膜。
下面，參照圖5A-圖5C來說明第三實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。可在與第一實施例相同的條件下制作在襯底13上形成的作為元件分離層的絕緣層23上形成的第一層間絕緣層、布線溝、埋入在布線溝內(nèi)的勢壘金屬43和Cu布線53。
如圖5A所示，形成Cu布線53的露出表面高、第一層間絕緣層33的表面低的結(jié)構(gòu)。該形成方法也可利用第一實施例、第二實施例之一的方法。
如圖5B所示，在第三實施例的半導(dǎo)體器件制造方法中，與現(xiàn)有技術(shù)一樣，使用CVD法來形成SiN膜或SiC膜，作為防擴(kuò)散膜63。用CVD法形成的膜的覆蓋性好，形成反映襯底面凹凸的凹凸的殘留防擴(kuò)散膜63表面。
使用CMP工序來實現(xiàn)襯底表面的平坦化。結(jié)果，可形成圖5B所示的具有基本平坦表面的防擴(kuò)散膜63。即，在Cu布線53上薄地形成防擴(kuò)散膜63，在第一層間絕緣層33上厚地形成防擴(kuò)散膜63。
因此，與第一、第二實施例同樣，在平坦化的防擴(kuò)散膜63上形成第二層間絕緣層73，在形成必要的接觸孔的情況下，即使產(chǎn)生重合偏移，由于僅在偏離Cu布線53的部分中厚地形成防擴(kuò)散膜63，所以即使進(jìn)行過蝕刻，也可充分抑制在防擴(kuò)散膜63內(nèi)進(jìn)行蝕刻。因此，由于可防止局部產(chǎn)生深的接觸孔，所以可防止接觸孔埋入不好等問題。
上面，在第一-第三實施例中，舉例說明了使用鑲嵌法形成Cu布線的情況，但不限于Cu布線，在用其它鑲嵌工序形成其它金屬布線的情況下，也可有效去除層間絕緣膜中殘留的CMP處理引起的損傷層，并防止因接觸孔開口時的位置偏移引起的局部深孔的發(fā)生等。另外，不限于布線，即使對使用鑲嵌法形成的金屬柵極等也同樣適用。
(第四實施例)在第四實施例中，說明適用于上述第一、第二實施例制造方法的半導(dǎo)體制造裝置的一實例。
如上所述，在第一實施例的半導(dǎo)體制造方法中，為了形成埋入布線層，進(jìn)行CMP處理，在該CMP處理后，進(jìn)行第一層間絕緣層的損傷層去除工序、防擴(kuò)散膜的形成工序、第二層間絕緣膜的形成工序。可通過濕蝕刻去除損傷層，防擴(kuò)散膜和第二層間絕緣膜的形成包含涂敷工序和退火工序。因此，在CMP工序后，進(jìn)行1)去除損傷層的濕蝕刻工序，2)防擴(kuò)散膜的涂敷工序，3)防擴(kuò)散膜的退火工序，4)第二層間絕緣層的涂敷工序，和5)第二層間絕緣層的退火工序。這里例舉的五個連續(xù)的工序任一個都是在不需要高真空室的常壓中的處理。
在使用第二實施例的半導(dǎo)體制造方法的情況下，在CMP處理后，首先進(jìn)行去除罩層的濕蝕刻工序，此后的工序與第一實施例的工序一致，在第二層間絕緣層的退火工序之前，連續(xù)進(jìn)行不需要高真空室的常壓中的處理。
如圖6A或圖6B所示，按工序順序排列不需要高真空室的上述各工序的處理裝置(處理室)，通過襯底搬運部件接合各處理室，可構(gòu)筑可進(jìn)行批量處理的制造線。因為各處理室不需要高真空，所以各處理室之間的晶片搬運容易，可大幅度提高生產(chǎn)率。下面參照附圖來更具體說明第四實施例的半導(dǎo)體制造裝置。
如圖6A所示，在該半導(dǎo)體制造裝置中，按制造工序順序排列搬入襯底的加載盒121、蝕刻室123、涂敷室124、退火室125、涂敷室126、退火室127和搬出襯底的去載盒128，通過襯底搬運部件連接各處理室。
在加載盒121中，設(shè)置在例如第一或第二實施例的CMP處理工序之前完成的被處理襯底。每個襯底通過搬運部件首先被搬運到蝕刻室123。在蝕刻室123中，具備加入稀釋氟酸等蝕刻液的槽和水洗用槽或部分水洗浴室、和旋轉(zhuǎn)干燥部等，在襯底通過蝕刻室123的過程中，接受第一層間絕緣層表面的蝕刻處理或罩膜的蝕刻處理。
將搬出蝕刻室123的襯底搬運到涂敷室124，這里，例如通過旋轉(zhuǎn)涂敷器等在襯底表面上涂敷防擴(kuò)散膜，并移動到退火室124。在退火室124中，進(jìn)行涂敷后的防擴(kuò)散膜溶液中的溶媒揮發(fā)或進(jìn)行防擴(kuò)散膜的交聯(lián)反應(yīng)或聚合反應(yīng)的熱處理。退火室124的氣氛最好是氮氣或氬氣等惰性氣氛，期望將氧分壓控制在100ppb以下的低分壓。也可通過例如在襯底上淋浴狀吹惰性氣體等方法得到這些氣體氣氛。
接著，將襯底搬運到涂敷室126，這里，在襯底表面上涂敷第二層間絕緣層。再將襯底移動到退火室127，這里，進(jìn)行第二層間絕緣層中的溶媒揮發(fā)或進(jìn)行層間絕緣膜的交聯(lián)反應(yīng)或聚合反應(yīng)的熱處理。退火室127內(nèi)的氣氛與防擴(kuò)散膜用的退火室125一樣，是氮氣或氬氣等惰性氣氛，期望將氧分壓控制在100ppb以下。
將第二層間絕緣層的退火結(jié)束后的襯底搬運到去載盒128，從這里搬出到裝置外部。
如圖6B所示，在加載盒121和蝕刻室123之間可具備洗凈室122。洗凈室122中為了洗凈襯底表面，準(zhǔn)備例如鹽酸槽和水洗槽，并具備旋轉(zhuǎn)干燥器。
若使用上述第四實施例的半導(dǎo)體制造裝置，因為按處理順序的次序連接各處理室，所以可以通過貫穿從CMP處理后的第一層間絕緣層或罩層的蝕刻工序到第二層間絕緣層形成工序的連續(xù)工序進(jìn)行處理，所以可提高生產(chǎn)量。
蝕刻室123中使用的蝕刻溶液的種類可根據(jù)被蝕刻材料的種類進(jìn)行適當(dāng)變更。在圖6B中，在其它處理室中進(jìn)行襯底表面洗凈處理和蝕刻，但取代藥液外，也可在一個處理室中進(jìn)行處理。此時，有裝置面積小的優(yōu)點。
另外，防擴(kuò)散膜的退火和第二層間絕緣層的退火分別在獨立的退火室125、127中進(jìn)行處理，但對于防擴(kuò)散膜僅完成烘焙，可在固化第二層間絕緣層時一起固化防擴(kuò)散膜。
另外，若并列設(shè)置多個各處理室，則可進(jìn)一步提高處理速度。
以上說明了第一-第四實施例，但本發(fā)明的半導(dǎo)體器件及其制造方法不限于這些說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員明白還可進(jìn)行材料的置換或改良等。
如上所述，提供一種成品率高的半導(dǎo)體器件，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，因為在第一層間絕緣層表面上厚地、在導(dǎo)電層上薄地形成絕緣膜，所以在將絕緣膜用作蝕刻限制膜并在上述導(dǎo)電層上形成接觸孔的情況下，即使產(chǎn)生重合偏移，第一層間絕緣層表面上的厚絕緣膜也可抑制蝕刻進(jìn)行，所以可防止因局部形成的深溝產(chǎn)生埋入不好等。
另外，提供一種成品率高的半導(dǎo)體器件，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，因為第一層間絕緣層表面上未殘留機(jī)械損傷，所以可防止發(fā)生膜剝離等。通過形成平坦表面的絕緣膜，可在導(dǎo)電層上薄地、在第一層間絕緣層上厚地形成絕緣膜，所以在將絕緣膜用作蝕刻限制膜并在上述導(dǎo)電層上形成接觸孔的情況下，即使產(chǎn)生重合偏移，第一層間絕緣層表面上的厚絕緣膜也可抑制蝕刻進(jìn)行，所以可防止因局部形成的深溝產(chǎn)生埋入不好等。
另外，使用Cu布線作為導(dǎo)電層，使用低介電率材料作為絕緣膜時，可降低RC延遲。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，具有第一層間絕緣層；形成于上述第一層間絕緣層中的溝；掩埋上述溝、具有比上述第一層間絕緣層表面高的表面的導(dǎo)電層；覆蓋上述第一層間絕緣層和上述導(dǎo)電層、具有平坦表面的絕緣膜；和形成于上述絕緣膜上、具有比上述絕緣膜高的蝕刻選擇比的第二層間絕緣層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述絕緣膜在上述第一層間絕緣層上的膜厚比在上述導(dǎo)電層上的膜厚厚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述絕緣膜由涂布型材料構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述絕緣膜對上述導(dǎo)電層中的導(dǎo)體材料具有防擴(kuò)散效果。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，由具有比SiO2膜低的介電率比的絕緣材料形成上述第一層間絕緣層和上述第二層間絕緣層的至少一方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，由具有比SiO2膜低的介電率比的絕緣材料形成上述絕緣膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述導(dǎo)電層具有勢壘金屬層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述導(dǎo)電層具有Cu布線層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，由聚甲基硅氧烷形成上述第一層間絕緣層和上述第二層間絕緣層的至少一方。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，由多芳基醇(polyarylane)和苯環(huán)丁烯之一形成上述絕緣膜。
11.一種半導(dǎo)體器件制造方法，具有形成第一層間絕緣層的工序；在上述第一層間絕緣層中形成溝的工序；在上述第一層間絕緣層上形成導(dǎo)電層，用上述導(dǎo)電層掩埋上述溝的工序；研磨上述導(dǎo)電層形成后的襯底表面、形成露出上述第一層間絕緣層和上述導(dǎo)電層的平坦面的工序；蝕刻去除上述第一層間絕緣層表面中殘留的由上述研磨引起的機(jī)械損傷層的工序；在上述蝕刻后的襯底表面上形成具有平坦表面的絕緣膜的工序；和在上述絕緣膜上形成蝕刻選擇比比上述絕緣膜高的第二層間絕緣層的工序。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，用涂布法形成上述絕緣膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括部分蝕刻上述第二層間絕緣層和上述絕緣膜，在底部上形成至少露出部分上述導(dǎo)電層的接觸孔的工序。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，上述絕緣膜是對上述導(dǎo)電層中的導(dǎo)體材料具有防擴(kuò)散效果的材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，上述第一層間絕緣層和上述第二層間絕緣層的至少一方是介電率比比SiO2膜低的材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，上述絕緣膜至少是介電率比比SiO2膜低的材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，上述第一層間絕緣層和上述第二層間絕緣層的至少一方是甲基聚硅氧烷。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，上述導(dǎo)電層包含勢壘金屬層。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，上述導(dǎo)電層包含Cu布線層。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在常壓氣氛中進(jìn)行上述蝕刻去除、上述絕緣膜的形成和上述第二層間絕緣層的形成的任一個。
21.一種半導(dǎo)體器件制造方法，具特征在于形成第一層間絕緣層的工序；在上述第一層間絕緣層表面上覆蓋保護(hù)膜的工序；在由上述保護(hù)膜覆蓋的上述第一層間絕緣層中形成溝的工序；在形成上述溝后的襯底表面上形成導(dǎo)電層，用上述導(dǎo)電層掩埋上述溝的工序；研磨上述導(dǎo)電層形成后的襯底表面、形成露出上述保護(hù)膜和上述導(dǎo)電層的平坦面的工序；蝕刻去除上述保護(hù)膜的工序；在上述去除保護(hù)膜后的襯底表面上形成具有平坦表面的絕緣膜的工序；和在上述絕緣膜上形成蝕刻選擇比比上述絕緣膜高的第二層間絕緣層的工序。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，用涂布法形成上述絕緣膜。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，上述保護(hù)膜為SiO2膜。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，上述絕緣膜是對上述導(dǎo)電層中的導(dǎo)體材料具有防擴(kuò)散效果的材料。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，上述第一層間絕緣層和上述第二層間絕緣層的至少一方是介電率比比SiO2膜低的材料。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，上述絕緣膜至少是介電率比比SiO2膜低的材料。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，上述第一層間絕緣層和上述第二層間絕緣層的至少一方是甲基聚硅氧烷。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，上述導(dǎo)電層包含勢壘金屬層。
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，上述導(dǎo)電層包含Cu布線層。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，在常壓氣氛中進(jìn)行上述蝕刻去除、上述絕緣膜的形成和上述第二層間絕緣層的形成的任一個。
全文摘要
一種具有埋入型導(dǎo)電層的半導(dǎo)體器件及其制造方法。在半導(dǎo)體器件中，在第一層間絕緣層中形成埋入型導(dǎo)電層，上述導(dǎo)電層具有比上述第一層間絕緣層表面高的表面。另外，用具有平坦表面的絕緣膜覆蓋上述第一層間絕緣層和上述導(dǎo)電層，在該絕緣膜中形成蝕刻選擇比比上述絕緣膜高的的第二層間絕緣層。在上述半導(dǎo)體器件的制造方法中，在半導(dǎo)體襯底層上形成第一層間絕緣層，在第一層間絕緣層中形成溝，在第一層間絕緣層上形成導(dǎo)電層，用上述導(dǎo)電層掩埋溝，研磨導(dǎo)電層形成后的襯底表面，形成露出第一層間絕緣層和導(dǎo)電層的平坦面。還蝕刻去除研磨引起的上述第一層間絕緣層表面的損傷層，在蝕刻后的襯底表面上使用涂布法，形成絕緣膜。之后，在上述絕緣膜上形成蝕刻選擇比比絕緣膜高的第二層間絕緣層。
文檔編號H01L23/528GK1421928SQ0214823
公開日2003年6月4日 申請日期2002年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月27日
發(fā)明者山田雅基, 梶田明広 申請人:株式會社東芝