專利名稱：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，更具體地說，涉及一種包含通過波形花紋方法而形成的多層互連的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
近幾年，伴隨著用于實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件的更高集成和更小的芯片尺寸技術(shù)的進(jìn)展，已實(shí)現(xiàn)了互連的進(jìn)一步微型化和多層互連的更廣泛的應(yīng)用，并且，作為形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法，被稱為波形花紋工藝的方法已得到廣泛應(yīng)用，在波形花紋工藝中，通過用Cu填充互連溝槽或通孔并且之后采用CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)方法對其進(jìn)行平坦化的方式來形成互連或通孔栓塞。雖然這個波形花紋工藝確實(shí)使互連分布密集，但是，被互相靠近地放置的互連可能帶來由于這些互連之間的寄生電容所導(dǎo)致的信號延遲的問題。為了克服這個信號延遲的問題，因此，降低互連電容是很重要的。
作為降低互連電容的方法，一種方法已得到大量的研究，在這種方法中，使用擁有低介電常數(shù)的材料作為層間絕緣膜，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的SiO2基絕緣膜?，F(xiàn)在，參考附圖，對低介電常數(shù)膜作為層間絕緣膜的傳統(tǒng)波形花紋工藝進(jìn)行描述。圖11和12是順序地示出了傳統(tǒng)波形花紋方法的步驟的示意性剖面圖。
首先，如圖11(a)所示，在襯底1上相繼生長第一阻擋膜2和第一層間絕緣膜3之后，相繼在第一層間絕緣膜3上涂敷抗反射膜和光致抗蝕劑層，然后，執(zhí)行曝光和顯影，以形成抗蝕圖形(未在圖中示出)，以這個抗蝕圖形作為掩模，通過常見的干法刻蝕技術(shù)形成第一互連溝槽。接下來，在通過氧灰化方式除去抗蝕圖形和抗反射膜之后，向其淀積第一阻擋金屬4和Cu，然后，通過除去覆蓋第一層間絕緣膜3的部分第一阻擋金屬4和Cu，形成了下層互連5。
接下來，如圖11(b)所示，在這個下層互連5上，相繼生長用于防止Cu擴(kuò)散并在通孔形成中作為蝕刻限位膜的SiCN第二阻擋膜6和由諸如SiOC、氫硅倍半氧烷(在下文中稱為HSQ)或甲基硅倍半氧烷(在下文中稱為MSQ)的低介電常數(shù)材料的膜所構(gòu)成的第二層間絕緣膜7。在此之后，相繼在第二層間絕緣膜7上面涂敷抗反射膜和光致抗蝕層，然后，執(zhí)行曝光和顯影，以形成用于形成通孔7a的抗蝕圖形(未在圖中示出)，并且以這個抗蝕圖形作為掩模，通過常見的干法刻蝕技術(shù)對第二層間絕緣膜7進(jìn)行蝕刻。接下來，在通過氧灰化方式除去抗蝕圖形和抗反射膜之后，通過返回蝕刻對第二阻擋膜6進(jìn)行蝕刻，以形成穿過第二層間絕緣膜7和第二阻擋膜6的通孔7a。
接下來，如圖11(c)所示，向其淀積被用作互連材料的基礎(chǔ)的第二阻擋金屬8和Cu 9a，然后，如圖11(d)所示，除去覆蓋第二層間絕緣膜7的部分第二阻擋金屬8和Cu 9a，從而形成了與下層互連5連接的通孔栓塞9。
在此之后，以與上述相同的方式，在其上面生長第三阻擋膜10和第三層間絕緣膜11，并且，使用常見的光刻和干法刻蝕技術(shù)來形成第二互連溝槽11a(參見圖12(a))，然后，在淀積第三阻擋金屬12和Cu 13a(參見圖12(b))之后，通過CMP方法除去覆蓋第三層間絕緣膜11的部分第三阻擋金屬12和Cu 13a，以形成上層互連13(參見圖12(c))?？梢酝ㄟ^重復(fù)執(zhí)行這些步驟來制造帶有規(guī)定的多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。
在這種波形花紋工藝中，阻擋膜必須不僅具有防止下面的互連或通孔栓塞中的Cu擴(kuò)散入其上面的層間絕緣膜中的功能，還具有當(dāng)后來在上面的層間絕緣膜中形成通孔或互連的時候作為蝕刻限位膜的功能。例如，如果第二阻擋膜6不能有效地起到蝕刻限位膜的作用，則當(dāng)在圖11(b)的步驟中對第二層間絕緣膜7進(jìn)行蝕刻時，沒有被第二阻擋膜6限止的蝕刻繼續(xù)進(jìn)行，以至于暴露出下層互連5，因而，在用于除去抗蝕圖形的氧灰化中，下層互連5的表面可能被氧化，且可能導(dǎo)致下層互連5和通孔栓塞9之間的錯誤連接。為了克服上述問題，阻擋膜必須為其上面的層間絕緣膜提供高蝕刻選擇比例，從這個觀點(diǎn)上看，通常采用諸如SiC、SiN或SiCN的材料。
進(jìn)而，至于用SiN淀積阻擋膜，在公開號為9150/2002的日本未決專利申請中提出了一個問題當(dāng)SiN的淀積溫度大約為400℃時，Cu變得更加易于聚集且Cu表面的同一性可能下降，同時會升高襯底溫度。用于抑制Cu聚集的方法之一顯然是把淀積溫度設(shè)定得較低，但是如果淀積溫度設(shè)定得低，則SiN膜可能會變?yōu)榈兔芏鹊慕^緣膜，其不能為SiO2等的層間絕緣膜提供有效的蝕刻選擇比例。因此，在上述的公開中，公開了阻擋膜(防Cu擴(kuò)散絕緣膜)被制成具有分層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由通過CVD(化學(xué)汽相淀積)方法在低于350℃的低溫度下生長的第一絕緣膜和通過CVD方法在包括350℃到450℃在內(nèi)的范圍內(nèi)的高溫度下生長的第二絕緣膜所構(gòu)成，在這種結(jié)構(gòu)中，通過使互連一側(cè)上的膜的淀積溫度為低溫度來抑制Cu聚集，而通過使層間絕緣膜一側(cè)上的膜的淀積溫度為高溫度來防止蝕刻選擇比例下降。
進(jìn)而，當(dāng)?shù)徒殡姵?shù)膜被用作層間絕緣膜時，也需要降低阻擋膜的介電常數(shù)，使得可以降低互連之間的寄生電容。SiN基阻擋膜的介電常數(shù)相當(dāng)大，并且當(dāng)SiOF等的含氟膜被用作下面的層間絕緣膜且這個膜被進(jìn)行等離子體蝕刻時，SiN基膜可能會受到在該蝕刻中所產(chǎn)生的氟原子團(tuán)的損壞。同時，SiC基阻擋膜可能具有優(yōu)良的蝕刻選擇比例和大約為5的低介電常數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，但也具有不充分的防Cu擴(kuò)散能力的缺點(diǎn)。因此，在公開號為83869/2002的日本未決專利申請中公開了一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，在設(shè)置有溝槽或孔且擁有低介電常數(shù)的層間絕緣膜(第一絕緣層)上，形成有其主要組成組分為Si、C和N的第二絕緣層，其中，C原子個數(shù)與Si原子個數(shù)的比例設(shè)為0.2到0.8且N原子個數(shù)與Si原子個數(shù)的比例設(shè)為0.15到1.0；進(jìn)而，在公開號為83870/2002的日本未決專利申請中公開了另一種結(jié)構(gòu)，其中第二絕緣層包含1021～1022(cm-3)的含碳-氫鍵的基團(tuán)(CHn基團(tuán))，從而可以同時獲得低介電常數(shù)和高蝕刻選擇比例。
然而，在公開號為9150/2002的日本未決專利申請中所描述的技術(shù)中，只有防Cu擴(kuò)散和作為蝕刻限位膜的功能被認(rèn)為是阻擋膜必要的功能，而介電常數(shù)根本沒有得到考慮。結(jié)果，即使使用低介電常數(shù)膜作為層間絕緣膜，阻擋膜也可能會使整體介電常數(shù)變大，因此互連電容不能被有效降低的問題可能仍然存在。
進(jìn)而，在公開號為83869/2002的日本未決專利申請和公開號為83870/2002的日本未決專利申請中，描述了在每種結(jié)構(gòu)中設(shè)在層間絕緣膜上面且作為蝕刻限位膜的SiCN基絕緣膜能夠向其下面的層間絕緣膜提供高蝕刻選擇比例、低介電常數(shù)以及使金屬擴(kuò)散變低的優(yōu)良功能。但是，在SiCN基絕緣膜的情況中，當(dāng)其C含量變得較高時，蝕刻選擇比例則下降，但當(dāng)其C含量變得較低時，其介電常數(shù)則升高，因此不能實(shí)現(xiàn)降低互連電容。事實(shí)上，在這些公開中所描述的結(jié)構(gòu)不能同時增大蝕刻選擇比例和降低介電常數(shù)。
進(jìn)而，對于阻擋膜，其除了具有上述的功能外，還必須具有對作為互連材料的Cu的優(yōu)良的粘附性。除非Cu和阻擋膜之間的粘附保持良好，否則互連表面上的Cu原子會變得容易移動，造成了電遷移阻力下降的問題。但是，在上述的公開中，Cu和阻擋膜之間的粘附性根本沒有得到考慮。
簡言之，在Cu互連是通過CMP方法而形成的波形花紋方法中，形成在Cu互連與其上面的層間絕緣膜之間的阻擋膜滿足下面的四個要求很重要；即1.對層間絕緣膜的蝕刻選擇比例必須高；2.必須有效防止Cu擴(kuò)散；3.介電常數(shù)必須低；以及4.它必須很好地粘附至Cu互連，并且對能夠滿足所有這些要求的阻擋膜的新提議一直是大家所等待的。
考慮到上述問題，本發(fā)明的主要目標(biāo)是提供一種包含阻擋膜的半導(dǎo)體器件及其制造方法，其中，該阻擋膜帶有對層間絕緣膜的高蝕刻選擇比例、良好的防Cu擴(kuò)散功能、低介電常數(shù)和對Cu互連的優(yōu)良的粘附性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供了一種配備有通過波形花紋方法形成的互連或通孔栓塞的半導(dǎo)體器件；其包含這樣一種結(jié)構(gòu)由含硅和碳且擁有不同碳含量的多個分層膜所構(gòu)成的阻擋膜被放置在所述互連或所述通孔栓塞與作為層間絕緣膜的其上層之間。
進(jìn)而，本發(fā)明提供了一種配備有通過波形花紋方法形成的互連或通孔栓塞的半導(dǎo)體器件；其包含這樣一種結(jié)構(gòu)由含硅、碳和氮且擁有不同碳含量的多個分層膜所構(gòu)成的阻擋膜被放置在所述互連或所述通孔栓塞與作為層間絕緣膜的其上層之間。
進(jìn)而，在本發(fā)明中，所述阻擋膜可以包含在所述互連或所述通孔栓塞側(cè)上的擁有低碳含量的低碳濃度膜和在所述層間絕緣膜一側(cè)上的高碳濃度膜，該高碳濃度膜的碳含量大于所述低碳濃度膜的，并且優(yōu)選地，在所述阻擋膜的紅外吸收光譜中，當(dāng)在810cm-1鄰近處擁有峰值和在1250cm-1鄰近處擁有峰值的紅外吸收帶的紅外吸收區(qū)域分別由l1和l2表示時，對于所述阻擋膜中的所述低碳濃度膜的l2/l1值約為0.004到0.0067，對于所述阻擋膜中的所述高碳濃度膜的l2/l1值約為0.0067到0.014。
進(jìn)而，在本發(fā)明中，從蝕刻選擇性的觀點(diǎn)來看，如果形成在所述阻擋膜上的所述層間絕緣膜是主要組成組分是硅、碳和氮的低介電常數(shù)膜，則最為有效。
進(jìn)而，本發(fā)明提供了一種制造其互連或通孔栓塞通過波形花紋方法而形成的半導(dǎo)體器件的方法，其包含步驟在所述互連或所述通孔栓塞與作為層間絕緣膜的其上層之間淀積阻擋膜，該阻擋膜由包含硅和碳且擁有不同碳含量的多個分層膜所構(gòu)成。
進(jìn)而，本發(fā)明提供了一種制造其互連或通孔栓塞通過波形花紋方法而形成的半導(dǎo)體器件的方法，其包含步驟在所述互連或所述通孔栓塞與作為層間絕緣膜的其上層之間淀積阻擋膜，該阻擋膜由包含硅、碳和氮且擁有不同碳含量的多個分層膜所構(gòu)成。
進(jìn)而，本發(fā)明提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其至少包含步驟在形成有互連或通孔栓塞的襯底上形成阻擋膜，其中，至少以這個順序放置含硅、碳和氮且擁有低碳含量的低碳濃度膜和含硅、碳和氮且擁有比所述低碳濃度膜高的碳含量的高碳濃度膜；在所述阻擋膜上形成其主要組成組分為硅、碳和氧的層間絕緣膜；以形成在所述層間絕緣膜上的抗蝕圖形作為掩模和以所述低碳濃度膜作為蝕刻限位膜，執(zhí)行干法刻蝕，從而除去了所述層間絕緣膜和所述高碳濃度膜；通過使用含氧氣體的灰化方式除去所述抗蝕圖形；通過返回蝕刻除去所述低碳濃度膜，以形成通孔或互連溝槽；以及用阻擋金屬和互連材料填充所述通孔或所述互連溝槽，從而形成了通孔栓塞或互連。
進(jìn)而，本發(fā)明提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其至少包含步驟在形成有第一互連的襯底上形成第一阻擋膜，其中，至少以這個順序放置含硅、碳和氮且擁有低碳含量的低碳濃度膜和含硅、碳和氮且擁有比所述低碳濃度膜高的碳含量的高碳濃度膜；在所述第一阻擋膜上形成第一層間絕緣膜、第二阻擋膜和第二層間絕緣膜，任何這些膜的主要組成組分為硅、碳和氧；以形成在所述第二層間絕緣膜上的第一抗蝕圖形作為掩模和以所述低碳濃度膜作為蝕刻限位膜，執(zhí)行干法刻蝕，從而除去了所述第二層間絕緣膜、所述第二阻擋膜、所述第一層間絕緣膜和所述高碳濃度膜；通過使用含氧氣體的灰化方式除去所述第一抗蝕圖形；以形成在所述第二層間絕緣膜上的第二抗蝕圖形作為掩模和以所述第二阻擋膜作為蝕刻限位膜，執(zhí)行干法刻蝕，從而除去了所述第二層間絕緣膜；通過使用含氧氣體的灰化方式除去所述第二抗蝕圖形；通過返回蝕刻除去所述低碳濃度膜，以形成包含通孔的互連溝槽；以及用阻擋金屬和互連材料填充所述互連溝槽，從而形成了第二互連。
進(jìn)而，在本發(fā)明中，優(yōu)選地，使用等離子體CVD方法，通過改變源氣體壓強(qiáng)的方式，在同一腔內(nèi)不間斷地整體形成所述阻擋膜或所述第一阻擋膜，且三甲基硅烷、四甲基硅烷和三甲基乙烯基硅烷中的一種可以被用于所述源氣體。特別當(dāng)使用SiCN基材料時，優(yōu)選地，通過使用利用三甲基硅烷、NH3和He的源氣體的等離子體CVD方法，在大約330到530Pa的氣體壓強(qiáng)下生長所述低碳濃度膜，而在大約530到730Pa的氣體壓強(qiáng)下生長所述高碳濃度膜。
如上所述，在本發(fā)明中，放置在互連或通孔栓塞與其上面的層間絕緣膜之間的阻擋膜被制作成具有分層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由擁有不同碳含量的多個膜構(gòu)成；并且，確切地，擁有低碳含量的低碳濃度膜被設(shè)為其下層而擁有高碳含量的高碳濃度膜被設(shè)為其上層，從而通過設(shè)置低碳濃度膜能夠切實(shí)提供有效防Cu擴(kuò)散的能力、高蝕刻選擇比例和對Cu互連的良好的粘附性，而通過設(shè)置高碳濃度膜能夠充分降低整體介電常數(shù)，因此可以滿足對阻擋膜的所有要求。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例，包含阻擋膜的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的示意性剖面圖。
圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例，包含阻擋膜的半導(dǎo)體器件的制造方法(單波形花紋工藝)的步驟的示意性剖面圖。
圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例，包含阻擋膜的半導(dǎo)體器件的制造方法(單波形花紋工藝)的進(jìn)一步步驟的示意性剖面圖。
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例，包含阻擋膜的半導(dǎo)體器件的制造方法(單波形花紋工藝)的進(jìn)一步步驟的示意性剖面圖。
圖5是均示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例，包含阻擋膜的半導(dǎo)體器件的另一結(jié)構(gòu)的一對示意性剖面圖。
圖6是示出了低碳濃度膜和高碳濃度膜的化學(xué)組成的圖表。
圖7是示出了對于具有第一示例的分層結(jié)構(gòu)的阻擋膜以及只由低碳濃度膜構(gòu)成和只由高碳濃度膜構(gòu)成的阻擋膜的通孔栓塞鏈的成品率的圖表。
圖8是示出了對于具有第一示例的分層結(jié)構(gòu)的阻擋膜以及只由低碳濃度膜構(gòu)成和只由高碳濃度膜構(gòu)成的阻擋膜的EM壽命的圖表。
圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二示例，包含阻擋膜的半導(dǎo)體器件的制造方法(雙波形花紋工藝)的步驟的一系列示意性剖面圖。
圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二示例，包含阻擋膜的半導(dǎo)體器件的制造方法(雙波形花紋工藝)的進(jìn)一步步驟的一系列示意性剖面圖。
圖11是示出了半導(dǎo)體器件的傳統(tǒng)制造方法的步驟的一系列示意性剖面圖。
圖12是示出了半導(dǎo)體器件的傳統(tǒng)制造方法的進(jìn)一步步驟的一系列示意性剖面圖。
具體實(shí)施例方式
如在現(xiàn)有技術(shù)中所描述，為了降低多層互連中的互連之間的電容，用于層間絕緣膜的SiOC、HSQ、MSQ等的低介電常數(shù)膜的使用已變得很廣泛，且對于將放置在互連或通孔栓塞與其上面的層間絕緣膜之間的阻擋膜，同時滿足下面的四個要求很重要，即防止Cu擴(kuò)散；使對層間絕緣膜的蝕刻選擇比例高；使介電常數(shù)低以及很好地粘附至互連或通孔栓塞。
但是，在SiCN基阻擋膜擁有由在低溫下生長的第一絕緣膜和在高溫下生長第二絕緣膜構(gòu)成的分層結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)示例(公開號為9150/2002的日本未決專利申請)中，膜的介電常數(shù)和粘附性都沒有得到考慮，而在SiCN基阻擋膜中C原子個數(shù)與Si原子個數(shù)的比例和N原子個數(shù)與Si原子個數(shù)的比例分別設(shè)置為0.2～0.8和0.15～1.0的另一傳統(tǒng)示例(公開號為83869/2002的日本未決專利申請)，以及在SiCN基阻擋膜包含1021～1022(cm-3)的含碳-氫鍵的基團(tuán)的另一傳統(tǒng)示例(公開號為83870/2002的日本未決專利申請)中，粘附性沒有得到考慮，因此，這些結(jié)構(gòu)都不能滿足上面的四個要求。
本發(fā)明人注意到，在其組成組分至少包含硅和碳的SiC基或SiCN基絕緣膜中，碳含量與蝕刻選擇比例、防Cu擴(kuò)散能力、介電常數(shù)和對Cu的粘附性具有密切的關(guān)系，并且從對這些關(guān)系的試驗上發(fā)現(xiàn)，介電常數(shù)隨著阻擋膜中的碳含量的升高而降低，而蝕刻選擇性、防Cu擴(kuò)散能力和對Cu的粘附性隨著其碳含量的降低而升高。
根據(jù)上面的試驗結(jié)果，如圖1所示，放置在互連或通孔栓塞與其上面的層間絕緣膜之間的阻擋膜(在附圖中，放置在下層互連5與由SiOC等的低介電常數(shù)膜所構(gòu)成的第二層間絕緣膜7之間的第二阻擋膜6)被制作成具有由多層具有不同碳含量的膜構(gòu)成的分層結(jié)構(gòu)(在附圖中，由擁有低碳含量的低碳濃度膜6a和擁有高碳含量的高碳濃度膜6b所構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu))；從而確定低碳濃度膜6a的存在能夠?qū)崿F(xiàn)高蝕刻選擇性、有效的防Cu擴(kuò)散能力和對Cu的優(yōu)良的粘附性，而高碳濃度膜的存在能夠?qū)崿F(xiàn)降低第二阻擋膜6的整體介電常數(shù)。
為了進(jìn)一步示出本發(fā)明的上述實(shí)施例，下面將參考附圖對本發(fā)明的示例進(jìn)行詳細(xì)描述。
示例1首先，參考圖2至8，對根據(jù)本發(fā)明的第一示例的半導(dǎo)體器件及其制造方法進(jìn)行描述。圖2至圖4是順序示出了包含本發(fā)明的阻擋膜的半導(dǎo)體器件的制造方法的步驟的示意性剖面圖，為了附圖的示出方便，它們被分成三組圖。進(jìn)而，圖5是均示出了根據(jù)本發(fā)明的阻擋膜的另一結(jié)構(gòu)的一對示意性剖面圖，圖6至8是解釋本發(fā)明的阻擋膜所具有的效果的圖表。
參考圖2-4，下面對包含本發(fā)明的阻擋膜的半導(dǎo)體器件的制造方法進(jìn)行描述。雖然下面對本示例的描述只針對單波形花紋工藝，并且在本文中在其里面形成通孔的第二層間絕緣膜是低介電常數(shù)膜且放置在下層互連與第二層間絕緣膜之間的第二阻擋膜帶有由擁有不同碳含量的膜構(gòu)成的分層結(jié)構(gòu)，本發(fā)明并不限定于下面描述的示例且可以應(yīng)用于各種經(jīng)改制的實(shí)施例。例如，對于任何給定的層間絕緣膜，可以采用低介電常數(shù)膜，并且雖然本發(fā)明的分層結(jié)構(gòu)必須應(yīng)用于至少一個阻擋膜上，但是對于均具有分層結(jié)構(gòu)的阻擋膜的個數(shù)并沒有最高的限制。進(jìn)而，雖然以Cu作為互連材料并且通過CMP方法形成互連或通孔栓塞對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，本發(fā)明顯然可以應(yīng)用于Cu合金、鎢等被用作互連材料并且通過返回蝕刻方法形成互連或通孔栓的任何方法中。
首先，如圖2(a)所示，在形成有例如MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管這樣的元件的襯底1中，通過CVD方法、等離子體CVD方法等相繼形成第一阻擋膜2和第一層間絕緣膜3，并且向其涂敷用于在曝光中抑制反射的厚度約為50nm的抗反射膜14和厚度約為600nm的化學(xué)增強(qiáng)抗蝕層，通過KrF光刻方式進(jìn)行曝光和顯影，以形成用于形成第一互連溝槽3a的抗蝕圖形15a。用于第一阻擋膜2和第一層間絕緣膜3的材料可以適當(dāng)?shù)貜腟iO2、SiN、SiON、SiC、SiCN等的組中選擇，只要這兩種材料的組合能夠提供良好的蝕刻選擇比例。
接下來，如圖2(b)所示，通過常見的干法刻蝕技術(shù)對第一層間絕緣膜3進(jìn)行蝕刻之后，通過氧等離子體灰化除去抗蝕圖形15a和抗反射膜14a，然后通過返回蝕刻對第一阻擋膜2進(jìn)行蝕刻，從而形成了穿過第一層間絕緣膜3和第一阻擋膜2的第一互連溝槽3a。
接下來，如圖2(c)所示，使用濺射方法向其淀積大約20nm厚的第一阻擋金屬，以形成Ti、TiN、Ta、TaN、WN等的單層膜或者從上述膜的組中選擇的兩層或多層膜組成的分層膜，然后，為了幫助將作為互連材料的Cu的鍍生長，形成大約100nm厚的Cu籽晶金屬(未在圖中示出)。此后，在通過電鍍方法形成大約600nm厚的Cu 5a以用Cu 5a填充第一互連溝槽3a的內(nèi)部之后，通過CMP方法除去Cu 5a和第一阻擋金屬4位于第一層間絕緣膜3上面的部分，從而在第一層間絕緣膜3中形成下層互連5。
接下來，如圖2(e)所示，使用CVD方法、等離子體CVD方法等，形成大約20到80nm厚且其組成組分包括硅和碳的SiC基或SiCN基材料的第二阻擋膜6。這個第二阻擋膜6必須能夠向?qū)⑿纬稍谄渖厦娴牡诙娱g絕緣膜7提供高蝕刻選擇比例，切實(shí)防止Cu擴(kuò)散出下層互連5而進(jìn)入第二層間絕緣膜7，提供低到能夠降低下層互連5與上層互連13之間的互連電容的介電常數(shù)并且很好地粘附至下層互連5。為了實(shí)現(xiàn)此目的，在形成擁有低碳含量的低碳濃度膜6a之后，同一腔內(nèi)整體地形成擁有高碳含量的高碳濃度膜，且通過設(shè)置低碳濃度膜6a確保了令人滿意的蝕刻選擇比例、防Cu擴(kuò)散和對下層互連的粘附性，并且通過設(shè)置高碳濃度膜6b致使有效降低介電常數(shù)。
對于SiCN基第二阻擋膜的制造方法，例如，使用平行板型等離子體CVD裝置并且以大約100～200sccm(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分鐘)、大約250～400sccm和大約250～400sccm的流速分別供給作為源氣體的三甲基硅烷(3MS)、NH3和He，可以在襯底溫度是大約300℃～350℃和功率是大約250～400瓦的條件下進(jìn)行淀積。
當(dāng)三甲基硅烷、NH3和He的混合氣體被用作源氣體時，形成了包含諸如Si-CH3鍵、Si-CH2鍵、Si-C鍵、Si-N鍵、Si-H鍵等的各種組分的第二阻擋膜6，并且通過氣體壓強(qiáng)的變化可以改變Si-CH3鍵的個數(shù)與Si-C鍵的個數(shù)的比例，因此，也可以改變含在第二阻擋膜6中的碳濃度。例如，當(dāng)腔中的氣體壓強(qiáng)設(shè)置為大約2.5～4.0Torr(大約330～530Pa)時，則形成低碳濃度膜6a，并且當(dāng)氣體壓強(qiáng)設(shè)置為大約4.0～5.5Torr(大約530～730Pa)時，則形成高碳濃度膜6b。
分別在上述氣體壓強(qiáng)下生長的低碳濃度膜6a和高碳濃度膜6b中包含的Si-CH3鍵的個數(shù)與Si-C鍵的個數(shù)的比例如圖6所示。圖6表示低碳濃度膜6a中的Si-CH3/Si-C比例大約是0.005，而高碳濃度膜6b中的比例大約是0.0125，因此，高碳濃度膜6b中的Si-CH3鍵的比例高于低碳濃度膜6a中的Si-CH3鍵的比例。
進(jìn)而，低碳濃度膜6a和高碳濃度膜6b的膜組合可以通過FTIR(傅立葉變換紅外)光譜法檢查。確切地，Si-CH3鍵在1250cm-1鄰近處擁有峰值，而Si-C鍵在810cm-1鄰近處擁有峰值。當(dāng)從1300到1220cm-1的吸收帶的周圍區(qū)域由l2表示且從1220到600cm-1的吸收帶的周圍區(qū)域由l1表示時，所獲得的比例如下所述。對于低碳濃度膜6a，l2/l1＝0.004～0.0067，而對于高碳濃度膜6b，l2/l1＝0.0067～0.014，因此，高碳濃度膜6b中的Si-CH3鍵的比例高于低碳濃度膜6a中的Si-CH3鍵的比例。
在此，低碳濃度膜6a和高碳濃度膜6b的碳含量和膜厚度根據(jù)將形成在其上面的層間絕緣膜的蝕刻選擇比例和互連之間的電容可接受值等而適當(dāng)?shù)卦O(shè)置，且它們的值沒有特別受限制。進(jìn)而，雖然低碳濃度膜6a和高碳濃度膜6b在附圖中彼此截然不同，但是，實(shí)際上如果第二阻擋膜6的頂部和底部擁有不同的碳含量，則符合要求，并且甚至第二阻擋膜6可以具有碳含量沿著膜厚度的方向(沿著圖中的垂直方向)逐漸變化的結(jié)構(gòu)。
接下來，如圖3(a)所示，在第二阻擋膜6上，通過CVD方法、等離子體CVD方法、涂敷方法等形成大約150～300nm厚的第二層間絕緣膜7。例如，當(dāng)采用SiOC作為第二層間絕緣膜7時，可以采用的制造方法為使用平行板型等離子體CVD裝置并且分別以約500～1500sccm、約300～500sccm和約150～400sccm的流速供給三甲基硅烷(3MS)、O2和H2作為源氣體，并且可以在襯底溫度是大約330～400℃和功率是大約600～750 W的條件下進(jìn)行淀積。進(jìn)而，當(dāng)采用非SiO2的材料作為第二層間絕緣膜7時，可以在其上面形成大約50～200nm厚的SiO2膜作為硬掩模(硬掩模膜16)。在此，對于第二層間絕緣膜7無需使用低介電常數(shù)膜，但是當(dāng)使用SiOC、HSQ、MSQ等或者任何這種經(jīng)過增加多孔性處理的膜時，本發(fā)明的阻擋膜的效果會變得非常明顯。
在此之后，在第二層間絕緣膜(或者封蓋絕緣膜16)上生長大約50nm厚的用于在曝光中抑制反射的抗反射膜14b之后，向其涂敷大約600nm厚的用于形成通孔圖形的化學(xué)增強(qiáng)抗蝕層，并且通過KrF光刻進(jìn)行曝光和顯影，以形成抗蝕圖形15a。隨后，以低碳濃度膜6a作為蝕刻限位膜，通過常見的干法刻蝕技術(shù)相繼對抗反射膜14b、第二層間絕緣膜10和高碳濃度膜6b進(jìn)行蝕刻，如圖3(b)所示。
在此之后，在通過氧等離子體灰化除去抗蝕圖形15a和抗反射膜14b之后，通過返回蝕刻對低碳濃度膜6a進(jìn)行蝕刻，如圖3(c)所示，從而形成了穿過第二層間絕緣膜10、高碳濃度膜6b和低碳濃度膜6a的通孔7。
現(xiàn)在，在半導(dǎo)體器件的傳統(tǒng)制造方法中，由于在第二層間絕緣膜(SiOC)7與第二阻擋膜6之間所獲得的蝕刻選擇比例是不足夠的，所以下層互連5在對第二層間絕緣膜7進(jìn)行干法刻蝕的時候可能會暴露出來，并且除此之外，第二阻擋膜6中的有機(jī)組分可能在氧灰化中變成CO2氣體而消除，因此下層互連5在氧灰化的步驟中可能被氧化，導(dǎo)致了下層互連5與要形成在下層互連5上的通孔栓塞9之間的錯誤連接。特別是在使用SiOC等的低介電常數(shù)膜作為第二層間絕緣膜7時，低介電常數(shù)膜自身會受到氧等離子體的損壞，為了克服這個問題，施加偏置電壓，使得在灰化中為等離子體提供方向性。但是，這會使第二阻擋膜6更易于受到蝕刻，并且上述的問題變得更加嚴(yán)重。
與此相反，在本示例的第二阻擋膜6的結(jié)構(gòu)中，形成了作為下層的低碳濃度膜，且第二層間絕緣膜7與低碳濃度膜6a的蝕刻選擇比例足夠高，此外，其碳含量低且抵抗氧灰化的能力高。這使得用于形成通孔7a的干法刻蝕能夠確保在低碳濃度膜6a上受到限止，因此，能夠防止暴露下層互連5和在灰化步驟中有效地抑制下層互連5被氧化。
進(jìn)而，由于低碳濃度膜6a具有良好的防Cu擴(kuò)散能力以及優(yōu)良的對Cu互連的粘附性，能夠切實(shí)防止由于Cu原子的運(yùn)動而導(dǎo)致的電遷移。此外，由于設(shè)為上層的高碳濃度膜6b具有低介電常數(shù)(在本示例的制造條件的情況中，其介電常數(shù)大約是4.3～3.5)，能夠降低整個第二阻擋膜2的介電常數(shù)，甚至當(dāng)使用擁有低介電常數(shù)的層間絕緣膜時，也能夠使互連之間的電容很低。
接下來，如圖3(d)所示，在除去硬掩模16之后，形成大約20nm厚的諸如Ti、TiN、Ta、TaN或WN的第二阻擋金屬的膜8，以改善粘附性，然后，形成大約100nm厚的Cu籽晶金屬膜(未在圖中示出)。在此之后，在通過鍍方法形成大約600nm厚且將被用作互連材料的Cu 9a以填充通孔7a的內(nèi)部之后，通過CMP方法對Cu 9a和第二阻擋金屬8的多余部分進(jìn)行拋光，使得其表面可以平坦化，如圖3(e)所示，從而形成了與下層互連5連接的通孔栓塞9。
在此之后，如圖4(a)至4(c)所示，在第三層間絕緣膜11中形成第二互連溝槽11，并且通過用Cu填充其內(nèi)部的方式，形成了與通孔栓塞9連接的上層互連13。通過執(zhí)行上述的步驟一定的次數(shù)，可以形成具有波形花紋結(jié)構(gòu)的規(guī)定的多層互連。
為了檢查如上述所形成的半導(dǎo)體器件的效果，進(jìn)行了下述的試驗。首先，制造其中形成有50nm厚的高碳含量的高碳濃度膜6b單獨(dú)作為第二阻擋膜6的樣品、其中以與本示例相同的方式形成有10nm厚的低碳含量的低碳濃度膜6a以及40nm厚的高碳含量的高碳濃度膜6b分別作為第二阻擋膜6的上層和下層的樣品、以及其中形成有50nm厚的低碳含量的低碳濃度膜6a單獨(dú)作為第二阻擋膜6的樣品，并且對這些樣品的通孔栓塞鏈進(jìn)行電阻的測量。這些測量的結(jié)果如圖7所示。
圖7是示出了通孔栓塞鏈(互連由通孔栓塞串連鏈接的路徑)的成品率的圖表。可從圖7看出，只使用高碳濃度膜6b(在附圖的右側(cè))的樣品的栓塞鏈的成品率比具有雙層結(jié)構(gòu)(在附圖的中間)的本示例的樣品和只使用低碳濃度膜6a(在附圖的左側(cè))的樣品低，這證明由于只使用高碳濃度膜6b的樣品的阻擋膜不能充分起到蝕刻限位膜的作用并且Cu互連的表面在后來的灰化中被氧化，所以在通孔栓塞與互連之間的連接部分中變得易于出現(xiàn)錯誤連接。這清楚地表示通過把碳含量低的膜作為阻擋膜的一部分，可以改善阻擋膜作為蝕刻限位膜的功能。
進(jìn)而，使用上述三種類型的樣品(WNO.4、WNO.6和WNO.7)，進(jìn)行對電遷移(EM)阻力的測量。結(jié)果在圖8中示出。圖8是示出了EM壽命的圖表，其中，橫軸為晶片標(biāo)準(zhǔn)，縱軸繪出T50(換言之，MTF(平均故障時間))。可從圖8清楚地看出，只使用高碳濃度膜6b的樣品(WNO.4)的T50短，而具有雙層結(jié)構(gòu)的本示例的樣品(WNO.6)和只使用低碳濃度膜6a的樣品(WNO.7)的T50都長。這清楚地證明通過在Cu互連側(cè)設(shè)置低碳濃度膜6a，提高了對Cu的粘附性并有效防止了Cu擴(kuò)散，因此能夠獲得具有高度可靠性的半導(dǎo)體器件。
上述試驗結(jié)果表示當(dāng)阻擋膜只由擁有高碳含量的高碳濃度膜6b構(gòu)成時，由于對層間絕緣膜的蝕刻選擇比例不夠，互連表面在氧灰化步驟中被氧化且容易出現(xiàn)互連與通孔栓塞之間的錯誤連接，并且除此之外，互連與阻擋膜之間不足的粘附性使EM阻力下降。與此相反，利用擁有低碳含量的低碳濃度膜6a作為阻擋膜的一部分(特別在互連側(cè)上)的本示例的結(jié)構(gòu)，提高了蝕刻選擇比例，因而，抑制了互連表面的氧化，這致使通孔栓塞的電阻下降、通孔栓塞鏈的成品率升高以及對互連的粘附性的改善和EM壽命的變長。此外，由于利用本示例的結(jié)構(gòu)可以獲得等同于只使用擁有低碳含量的低碳濃度膜6a的樣品(WNO.4)的效果，顯然可以把低碳濃度膜6a設(shè)置為阻擋膜的一部分。同時，如果阻擋膜只由低碳濃度膜6a構(gòu)成，則介電常數(shù)會變得非常高。因此，顯然只有本示例的分層結(jié)構(gòu)能夠同時滿足四個要求，即高蝕刻選擇比例，高防擴(kuò)散能力，足夠低的介電常數(shù)和有效改善的粘附性。
在上面的描述中，第二阻擋膜6具有低碳濃度膜6a形成為下層(在下層互連5側(cè)上)和高碳濃度膜6b形成為上層(在第二層間絕緣膜7側(cè)上)的結(jié)構(gòu)，但是，代替這種結(jié)構(gòu)，如圖5(a)所示，高碳濃度膜6b和低碳濃度膜6a能夠分別形成為下層和上層。在這種情況中，與下層互連5接觸的部分是高碳濃度膜6b，因此不能改善對Cu的粘附性，但是以相同的方式獲得了防Cu擴(kuò)散、降低整體第二阻擋膜6的介電常數(shù)和作為第二層間絕緣膜7的蝕刻限位膜的效果。進(jìn)而，也可以擁有在作為下層的低碳濃度膜6a(或高碳濃度膜6b)和作為上層的高碳濃度膜6b(或低碳濃度膜6a)之間放置第三膜6c(它可以是碳含量介于其它兩個膜之間的膜或者碳含量高于高碳濃度膜6b的膜(碳含量低于低碳濃度膜6a的膜)或者甚至它可以是擁有另一組分或結(jié)構(gòu)的膜)的結(jié)構(gòu)，如圖5(b)所示。
進(jìn)而，雖然在上面的描述中使用3MS(三甲基硅烷)來制造SiCN膜，使用4MS(四甲基硅烷)或TMVS(三甲基乙烯基硅烷)也能夠提供相同的效果。特別是當(dāng)使用擁有大分子質(zhì)量的TMVS時，介電常數(shù)相對于使用3MS的情況大約降低了0.5。進(jìn)而，在此使用SiCN的雙層結(jié)構(gòu)作為第二阻擋膜6的結(jié)構(gòu)，也可以代替使用SiC/SiCN(SiC上層和SiCN下層)或SiCN/SiC。
示例2接下來，參考圖9至10，對根據(jù)本發(fā)明的第二示例的半導(dǎo)體器件及其制造方法進(jìn)行描述。圖9至10是順序示出了根據(jù)第二示例的半導(dǎo)體器件的制造方法的步驟的示意性剖面圖，為了附圖的示出方便，它們被分成兩組圖。在本示例中，具有本發(fā)明的分層結(jié)構(gòu)的阻擋膜被應(yīng)用于通孔第一雙波形花紋工藝中，除此之外，結(jié)構(gòu)、制造方法和其它部分與第一示例相同。其特殊步驟如下所描述。
首先，以與第一示例相同的方式，在形成有諸如MOS晶體管這樣的元件的襯底1上，相繼形成第一阻擋膜2和第一層間絕緣膜3，并且以形成在其上面的抗蝕圖形15a作為掩模，對第一層間絕緣膜3進(jìn)行蝕刻，并且在通過氧等離子體灰化除去抗蝕圖形15a和抗反射膜14a之后，通過返回蝕刻方式對第一阻擋膜2進(jìn)行蝕刻，從而形成了第一互連溝槽3a。接下來，向其淀積第一阻擋金屬4，以形成Ti、TiN、Ta、TaN、WN等的單層膜或者由從上述膜的組中選擇的兩層或多層膜所構(gòu)成的分層膜，然后，在其上面形成Cu籽晶金屬(未在圖中示出)。在通過電鍍方法形成Cu 5a以用Cu 5a填充第一互連溝槽3a的內(nèi)部之后，通過CMP方法除去Cu 5a和阻擋金屬4的多余部分，從而在第一層間絕緣膜3中形成了下層互連5(參見圖9(a)至(d))。
接下來，如圖9(e)所示，使用三甲基硅烷、NH3和He作為源氣體，在與第一示例中的氣體流速、氣體壓強(qiáng)、襯底溫度和功率相同的條件下，通過等離子體CVD方法形成20～80nm厚的由低碳濃度膜6a和高碳濃度膜6b所構(gòu)成的第二阻擋膜6。
接下來，如圖10(a)所示，使用三甲基硅烷、NH3和He作為源氣體，在與第一示例中的氣體流速、襯底溫度和功率相同的條件下，通過等離子體CVD方法在第二阻擋膜6上形成150～300nm厚的由SiOC所構(gòu)成的第二層間絕緣膜10，然后，形成第二層間絕緣膜7、第三阻擋膜10和第三層間絕緣膜11。在此之后，在第三層間絕緣膜11上形成用于形成通孔7的抗蝕圖形(未在圖中示出)，并且以低碳濃度膜6a作為蝕刻限位膜，通過常見的干法刻蝕技術(shù)相繼對抗反射膜、第三層間絕緣膜11、第三阻擋膜10、第二層間絕緣膜7和高碳濃度膜6b進(jìn)行蝕刻。
接下來，在通過氧等離子體灰化除去抗蝕圖形和抗反射膜之后，在其上面形成用于形成第二互連溝槽11a的抗蝕圖形(未在圖中示出)，如圖10(b)所示，然后以第三阻擋膜10作為蝕刻限位膜，通過常見的干法刻蝕技術(shù)相繼對抗反射膜、第三層間絕緣膜11進(jìn)行蝕刻。在此之后，在通過氧等離子體灰化除去抗蝕圖形和抗反射膜之后，通過返回蝕刻對低碳濃度膜6a進(jìn)行蝕刻，從而形成了與通孔7a連接使它們成為一體的第二互連溝槽11a。
接下來，如圖10(c)所示，在形成諸如Ti、TiN、Ta、TaN或WN的第三阻擋金屬12的膜和Cu的籽晶金屬(未在圖中示出)之后，通過電鍍方法形成Cu 13a的膜，以用Cu 13a填充通孔7a和第二互連溝槽11a的內(nèi)部，通過CMP方法除去Cu 13a和第三阻擋金屬12的多余部分，如圖10(d)所示，從而形成了與下層互連5連接的上層互連13。在此之后，通過重復(fù)執(zhí)行上述步驟，可以形成具有波形花紋結(jié)構(gòu)的規(guī)定的多層互連。
在這種方法中，第二層間絕緣膜7與低碳濃度膜6a的蝕刻選擇比例也足夠高，此外，抵抗氧灰化的能力也高。這使得用于形成通孔7a的干法刻蝕確保在低碳濃度膜6a上受到限止，因此，能夠防止暴露下層互連5和在灰化步驟中有效抑制下層互連5被氧化。進(jìn)而，由于低碳濃度膜6a具有良好的防Cu擴(kuò)散能力以及優(yōu)良的對Cu互連的粘附性，因此可以提高EM阻力。此外，由于設(shè)為上層的高碳濃度膜6b擁有低介電常數(shù)，能夠有效降低整體第二阻擋膜2的介電常數(shù)，并且甚至當(dāng)使用擁有低介電常數(shù)的層間絕緣膜時，能夠使互連之間的電容保持很低。
雖然第二示例描述的是作為雙波形花紋工藝的一種形式的通孔第一雙波形花紋工藝，但是本發(fā)明可以類似地應(yīng)用于通過在第二層間絕緣膜7上形成硬掩模來形成互連溝槽的雙硬掩模工藝或者任何其它形式的雙波形花紋工藝中。進(jìn)而，在上述各個示例中，分層結(jié)構(gòu)中的阻擋膜被描述為其主要組分為硅、碳和氮的SiC基或SiCN基阻擋膜，但是本發(fā)明并不限定于上述的示例且可以應(yīng)用于使用其蝕刻選擇比例、對Cu互連的粘附性和介電常數(shù)能夠根據(jù)其內(nèi)部碳含量的變化而變化的材料的任何阻擋膜。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件及其制造方法具有下述的效果。
本發(fā)明的第一效果是能夠克服以下三個問題設(shè)于下面的層中的互連或通孔栓塞當(dāng)在位于其上面的層間絕緣膜中形成通孔或互連溝槽時可能通過干法刻蝕而暴露，且其表面可能在后來的灰化中受到氧化，降低了通孔栓塞連接的可靠性；由于層間絕緣膜與互連之間的低粘附性和其不足的防Cu擴(kuò)散能力而導(dǎo)致電遷移阻力下降；以及阻擋膜致使互連之間的電容升高。
原因在于形成在互連或通孔栓塞與其上面的層間絕緣膜(特別是低介電常數(shù)絕緣膜)之間的SiC基或SiCN基阻擋膜具有由擁有不同碳濃度的多個膜組成的分層結(jié)構(gòu)(優(yōu)選地，由作為下層的低碳濃度膜和作為上層的高碳濃度膜所構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu))，從而通過設(shè)置低碳濃度膜能夠增加層間絕緣膜與低碳濃度膜的蝕刻選擇比例并提高其對Cu互連或通孔栓塞的粘附性以及有效防止Cu擴(kuò)散，而通過設(shè)置高碳濃度膜能夠降低整體介電常數(shù)。
進(jìn)而，本發(fā)明的第二效果允許形成能夠提供上述效果的阻擋膜而不會使制造方法的步驟變得過度復(fù)雜。
原因在于具有分層結(jié)構(gòu)的阻擋膜不是通過使用具有不同組成組分的膜來形成，而只是通過改變其內(nèi)的碳含量的方式來形成具有不同特性但由相同組成組分所制成的膜，這能夠通過改變同一腔內(nèi)的源氣體的壓強(qiáng)來實(shí)現(xiàn)，因此不會使制造阻擋膜的步驟變得復(fù)雜。
權(quán)利要求
1.一種配備有通過波形花紋方法形成的互連或通孔栓塞的半導(dǎo)體器件，其包含這樣一種結(jié)構(gòu)由含硅和碳且擁有不同碳含量的多個分層膜所構(gòu)成的阻擋膜被放置在所述互連或所述通孔栓塞與作為層間絕緣膜的其上層之間。
2.一種配備有通過波形花紋方法形成的互連或通孔栓塞的半導(dǎo)體器件，其包含這樣一種結(jié)構(gòu)由含硅、碳和氮且擁有不同碳含量的多個分層膜所構(gòu)成的阻擋膜被放置在所述互連或所述通孔栓塞與作為層間絕緣膜的其上層之間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述阻擋膜包含在所述互連或所述通孔栓塞側(cè)上且擁有低碳含量的低碳濃度膜，在所述層間絕緣膜側(cè)上且碳含量高于所述低碳濃度膜的碳含量的高碳濃度膜。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中，在所述阻擋膜的紅外吸收光譜中，當(dāng)在810cm-1鄰近處擁有峰值和在1250cm-1鄰近處擁有峰值的紅外吸收帶的紅外吸收區(qū)域分別由11和12表示時，對于所述阻擋膜中的所述低碳濃度膜的12/11值約為0.004～0.0067，以及對于所述阻擋膜中的所述高碳濃度膜的12/11值約為0.0067～0.014。
5.如權(quán)利要求1至4所述的半導(dǎo)體器件，其中，形成在所述阻擋膜上的所述層間絕緣膜由其主要組成組分是硅、碳和氮的絕緣膜構(gòu)成。
6.一種制造其互連或通孔栓塞通過波形花紋方法而形成的半導(dǎo)體器件的方法，其包含步驟在所述互連或所述通孔栓塞與作為層間絕緣膜的其上層之間淀積由含硅和碳且擁有不同碳含量的多個分層膜所構(gòu)成的阻擋膜。
7.一種制造其互連或通孔栓塞通過波形花紋方法而形成的半導(dǎo)體器件的方法；其包含步驟在所述互連或所述通孔栓塞與作為層間絕緣膜的其上層之間淀積由含硅、碳和氮且擁有不同碳含量的多個分層膜所構(gòu)成的阻擋膜。
8.如權(quán)利要求6或7所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在所述互連或所述通孔栓塞側(cè)上形成擁有低碳含量的低碳濃度膜，然后，在所述層間絕緣膜側(cè)上形成碳含量高于所述低碳濃度膜的碳含量的高碳濃度膜。
9.如權(quán)利要求6至8中的任一項所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，放在所述阻擋膜上的所述層間絕緣膜由其主要組成組分是硅、碳和氧的絕緣膜形成。
10.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其至少包含步驟在形成有互連或通孔栓塞的襯底上形成阻擋膜，其中，至少以這個順序放置含硅、碳和氮且擁有低碳含量的低碳濃度膜和含硅、碳和氮且擁有比所述低碳濃度膜高的碳含量的高碳濃度膜；在所述阻擋膜上形成其主要組成組分為硅、碳和氧的層間絕緣膜；以形成在所述層間絕緣膜上的抗蝕圖形作為掩模和以所述低碳濃度膜作為蝕刻限位膜，執(zhí)行干法刻蝕，從而除去所述層間絕緣膜和所述高碳濃度膜；通過使用含氧的氣體的灰化方式除去所述抗蝕圖形；通過返回蝕刻除去所述低碳濃度膜，以形成通孔或互連溝槽；以及用阻擋金屬和互連材料填充所述通孔或所述互連溝槽，從而形成通孔栓塞或互連。
11.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其至少包含步驟在形成有第一互連的襯底上形成第一阻擋膜，其中，至少以這個順序放置含硅、碳和氮且擁有低碳含量的低碳濃度膜和含硅、碳和氮且擁有比所述低碳濃度膜高的碳含量的高碳濃度膜；在所述第一阻擋膜上形成第一層間絕緣膜、第二阻擋膜和第二層間絕緣膜，任何這些膜的主要組成組分為硅、碳和氧；以形成在所述第二層間絕緣膜上的第一抗蝕圖形作為掩模和以所述低碳濃度膜作為蝕刻限位膜，執(zhí)行干法刻蝕，從而除去所述第二層間絕緣膜、所述第二阻擋膜、所述第一層間絕緣膜和所述高碳濃度膜；通過使用含氧的氣體的灰化方式除去所述第一抗蝕圖形；以形成在所述第二層間絕緣膜上的第二抗蝕圖形作為掩模和以所述第二阻擋膜作為蝕刻限位膜，執(zhí)行干法刻蝕，從而除去所述第二層間絕緣膜；通過使用含氧的氣體的灰化方式除去所述第二抗蝕圖形；通過返回蝕刻除去所述低碳濃度膜，以形成包含通孔的互連溝槽；以及用阻擋金屬和互連材料填充所述互連溝槽，從而形成第二互連。
12.如權(quán)利要求6至11中的任一項所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，使用等離子體化學(xué)汽相淀積方法，通過改變源氣體壓強(qiáng)的方式，在同一腔內(nèi)不間斷地形成所述阻擋膜或所述第一阻擋膜。
13.如權(quán)利要求12所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，三甲基硅烷、四甲基硅烷和三甲基乙烯基硅烷中的一種被用作所述源氣體。
14.如權(quán)利要求8、10和11中的任一項所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，通過使用利用三甲基硅烷、NH3和He的源氣體的等離子體化學(xué)汽相淀積方法，在大約330～530Pa的氣體壓強(qiáng)下生長所述低碳濃度膜，而在大約530～730Pa的氣體壓強(qiáng)下生長所述高碳濃度膜。
全文摘要
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種包含阻擋膜的半導(dǎo)體器件及其制造方法，其中，該阻擋膜帶有對層間絕緣膜的高蝕刻選擇比例、良好的防Cu擴(kuò)散功能、低介電常數(shù)和對Cu互連的優(yōu)良的粘附性。放置在互連或通孔栓塞與其上面的層間絕緣膜之間的阻擋膜(例如，第二阻擋膜6)被制作成具有分層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由含有硅和碳(優(yōu)選地，硅、碳和氮)且擁有不同碳含量的多個膜構(gòu)成，并且，確切地，擁有低碳含量的低碳濃度膜6a被設(shè)為其下層而擁有高碳含量的高碳濃度膜6b被設(shè)為其上層，從而通過設(shè)置低碳濃度膜6a能夠切實(shí)提供有效的防Cu擴(kuò)散的能力、高蝕刻選擇比例和對Cu互連的良好的粘附性，而通過設(shè)置高碳濃度膜6b能夠充分降低整體介電常數(shù)。
文檔編號H01L23/522GK1519925SQ20041000363
公開日2004年8月11日 申請日期2004年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月4日
發(fā)明者宇佐美達(dá)矢, 森田升, 大音光市, 遠(yuǎn)藤和彥, 市, 彥 申請人:恩益禧電子股份有限公司, 日本電氣株式會社