專利名稱：半導體器件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包含氟摻雜碳膜的內絕緣層的半導體器件的制造方法以及 包含該氟摻雜碳膜的半導體器件。
背景技術：
多層配線結構用于提高半導體器件的集成。
雖然多層配線結構用于提高半導體器件的集成，但是隨著信號頻率增 大，信號更易于傳輸通過內絕緣層。因此，需要減小內絕緣層的介電常數(shù)， 以進一步增加半導體器件的操作速度。通常，使用Si02膜(二氧化硅膜)，
Si02的相對介電常數(shù)(以下稱為介電常數(shù))是4.0，介電常數(shù)為3.6的SiOF 膜作為較小介電常數(shù)材料正在研究中。近來，作為介電常數(shù)為2.8-3.2的低 介電材料的SiOCH膜已經(jīng)用于實際應用中。因此，內絕緣層的研究與開
發(fā)潮流是基于摻雜有氟或碳的硅(Si)為主的材料的itA技術。
為了這種需求，正在研究氟摻雜碳膜(碳氟膜)，以用作具有低介電 常數(shù)的材料，其相對于常規(guī)材料成4^低。氟摻雜碳膜的介電常數(shù)可減小 至約1.8，因此人們相信氟摻雜皿是作為可應用于高速操作器件的內絕緣 層的有前景的膜。另一方面，氟摻雜戚度包含碳作為主要元素，因此氟摻 雜碳度的特性與常規(guī)膜的特性顯著不同。例如，與包含硅作為主要元素的 膜相比，氟摻雜碳度的劣勢包括耐熱性較差、機械強度低和對等離子體 蝕刻工藝的抗蝕刻性低。
由此，應用于半導體器件的由氟摻雜碳膜形成的多層結構和制造方法 與由硅作為主要元素構成的常MJ度的那些不同。以下簡述使用氟摻雜皿 (F-摻雜碳膜)作為內絕緣層的配線圖案形成工藝、雙鑲嵌工藝。
圖8 (a)顯示在形成于襯底100上的下部電路層101上形成上部電路 層的工藝過程中的工藝步驟。包括F-摻雜戚度102、銅(Cu)配線層103、 由例如SiCN (硅碳氮化物)制成的AJ度104、阻擋金屬膜105、和用于防 止配線材州在這種情況下為Cu )擴散l F-摻雜碳層102的阻擋膜106。在下部電路層101上，從底部至頂部形成如下多層薄膜F-摻雜碳膜112、 覆膜114、由例如Ti (鈦)制成的金屬膜117、犧牲膜118和光刻膠掩模 119。 F-摻雜碳膜112 (102)通過使襯底100暴露于由處理氣體所產(chǎn)生的 等離子體氣氛而形成，所述處理氣體包括具有環(huán)結構的CsF8氣體，如氟化 碳氣體。
在形成圖8 (a)中顯示的多層結構之后，對如圖8 (b)所示的F-摻 雜^^j度112實施形成凹陷部分122的工藝。該工藝包括使用光刻l^^模 119形成犧牲膜118，使用犧牲膜118形成用于F-摻雜視溪112的通孔120， 和使用通過圖案化金屬膜117形成的硬掩模在F-摻雜碳膜112中形成溝槽 121 (用于配線材料的溝槽)。然后，如圖8(c)所示，形成阻擋金屬膜 115 M蓋凹陷部分122的內部和配線層103的暴露表面，隨后采用配線 材料銅113填充凹陷部分122。然后，通過CMP (化學^拋光)移除過 量的銅113和金屬膜117，如圖8 U)所示。
在CMP工藝中，為保護F-摻雜皿112免受直接M力，如圖8 (d) 所示，停止CMP工藝以保留部分覆膜114。此外，通過氧化在配線層113 的表面上形成氧化膜123。如果氧化膜123保留在其上，配線層113的電 阻增加。為了使得氧化膜123還原(去氧)，如圖8 (e)所示，通過由激 發(fā)的氨(NH3)氣體產(chǎn)生的等離子體(即NH3等離子體)輻照襯底100。 F-摻雜^M112如果暴露于NH3等離子體則受到蝕刻。然而，如上所述， 蓋膜114保留在表面上，使得蓋膜114作為防護膜，因為沒有暴露膜112， 從而使得NH3等離子體不會蝕刻F-摻雜現(xiàn)溪112。然后，在包括配線層113 表面的整個襯底100上形成阻擋膜116，完成了上側電路層的形成工藝(圖 8 (f))。隨后通過后續(xù)類似工藝，制造半導體器件的多層結構。
如上所述，對于CMP工藝和NF3等離子體輻照，蓋膜114作為F省 雜碳膜112的防護膜，并還作為粘合層以粘^4r屬掩模、金屬膜117和F-摻雜碳膜112。因此，如下文所示的對比例2-1實驗結果那樣，當由Ti制 成的金屬膜直接形成于由環(huán)結構CsFs氣體獲得的F-摻雜皿上時，金屬 膜117層離。因此，就提供由SiCN、 SiC或SiN制成的中間泉度而言，F(xiàn)-摻雜碳膜112和金屬膜117的粘附性得到保持。
雖然^M 114不用于常規(guī)的^目關材料的內絕緣膜112，但是F-摻雜 現(xiàn)度U2由于其低介電常數(shù)性能的優(yōu)勢而近iMt其產(chǎn)生需要。另一方面，隨著半導體器件變得更薄，需要薄的作為內絕緣膜的F-摻雜碳膜112。覆 膜114的材料、SiCN (介電常數(shù):約5) 、 SiC (介電常數(shù)約7)或SiN (介電常數(shù)約8)具有相對高的介電常數(shù)。當F-摻雜^用作內絕緣膜 112的一部分時，在內絕緣膜112變薄時高介電常數(shù)的^J度114變?yōu)橹鲗А?即，由于乾度114的高介電常數(shù)，內絕緣膜112的有效介電常數(shù)隨著膜厚 度減小而增加，因此，即使使用具有1.8的低介電常數(shù)的F-摻雜碳度，F(xiàn)-摻雜碳膜的優(yōu)勢變得較少有效。
此外，乾度114用于補償F-摻雜規(guī)度在耐熱性和強度方面的劣勢。但 是覆膜114不是制造器件必不可少的。由此，可認為覆膜114形成是附加 的薄膜形成工藝。此外，作為硬^^模的金屬膜117A^續(xù)工藝必需的，因 此需要選擇蝕刻氣體同時保持對于作為硬掩模的金屬膜117的蝕刻速率的 選擇性。此外，在某些情況下，可需要凈化處理工藝來移除蝕刻aj^ 114 時產(chǎn)生的殘留物質。因此，對于F-摻雜碳膜，可認為工藝步驟數(shù)增加，成 為生產(chǎn)能力降低的因素，并且可能需要輔助設備用于實施該工藝.
另 一方面，在專利對比文件1中描述了關于F-摻雜碳膜的一個主題。 然而，沒有關于上述問題的主題。
專利文獻l日^公開專利申請2005-302811。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及內絕緣膜材料，更具體地涉及具有低介電常數(shù)的氟摻雜碳 膜。本發(fā)明可提供利用氟摻雜皿優(yōu)勢的半導體器件和半導體器件制造的 方法。此外，本發(fā)明可提供能夠簡化半導體器件制造工藝步驟的制造方法。
解決問題的方法
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種制造半導體器件的方法，包括以下 步驟
(a) 形成具有碳和氟的氣體的等離子體，和使用該等離子體在襯底上 形成具有氟摻雜碳膜的內絕緣膜；
(b) 在內絕緣膜上形成金屬膜；(c)根據(jù)圖案蝕刻金屬膜以形成硬掩模；
U)通過使用硬掩模來蝕刻氟摻雜碳膜以在氟摻雜碳度中形成凹陷
部分；
(e) 在襯底上形成配線材料膜，以利用配線材料填充凹陷部分；
(f) 將在氟摻雜碳膜上過量部分的配線材料和硬4^模移除，以暴露氟 摻雜跳度的表面；和
(g) 移除在氟摻雜皿表面上形成的氧化物。
此外，本發(fā)明的另一個方面提供一種半導體器件，包括
下部電路層，具有包含氟摻雜皿的內絕緣膜以;M^所述內絕緣膜中 填充的配線材料；
阻擋膜，在所述下部電路層上直接形成以抑制所述配線材料擴散；
在所述阻擋膜上形成的具有氟摻雜碳膜的另一內絕緣膜；和
通過供給另 一配線材料以填充上述內絕緣膜而提供的上部電路層。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，位于上層配線和下層配線之間的內絕緣膜的 有效介電常數(shù)的增加得到抑制，使得具有低介電常數(shù)的氟摻雜碳膜的優(yōu)勢 應用于具有用作內絕緣膜的氟摻雜現(xiàn)度的半導體器件。在常規(guī)的情況下， 具有相對高介電常數(shù)的覆膜例如SiCN膜用于掩^用作硬掩模的金屬膜和 氟摻雜碳膜。在氟摻雜皿雙層之間提供覆膜，用于在拋光配線材料和后 續(xù)工藝時來保護膜。此外，乾溪的膜形成工藝和乾度的后續(xù)蝕刻以及濕處 理不是必需，使得可簡化半導體制造，這與常規(guī)的情況不同.


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的半導體器件的制造方法的一個實施例的示意
圖2是顯示半導體器件的制造方法的一個實施例的示意圖；圖3是顯示半導體器件的制造方法的一個實施例的示意圖4是顯示用于該實施方案中的QF8氣體的示意圖5是顯示用于半導體器件的半導體制造方法的成膜設備的截面視圖 的示意圖6是顯示根據(jù)實驗1的實驗結果特性的示意圖7是實施實驗3之后的晶片的TEM照片示意圖；和
圖8是半導體器件的截面視圖的示意圖，表示使用具有常規(guī)環(huán)結構的 C5F8氣體來形成CF膜的制造工藝。
實施發(fā)明的最優(yōu)方式 [第一實施方案]
參考圖1，說明本發(fā)明涉及的半導體器件的制造工藝的一個實施方案。 圖1 U)顯示在作為襯底的晶片W上形成的n層(下側)電路層。電路 層包括由例如Cu制成的金屬線61，提#屬線61以填充作為內絕緣膜 的氟摻雜碳膜(以下寫作CF膜)60。在CF膜60和配線61之間存在阻 擋金屬膜62以防止配線61材料擴散進入CF膜60，其中阻擋金屬膜62 由多層形成，該多層從底部(CF膜60側)開始按照氮化鈥(TiN)膜和 鉭(Ta)膜的順序形成。此外，由SiC等制成的阻擋膜63在該電路層上 形成以防止金屬擴散l CF膜70，其為從配線61開始計的第(n+l)層。 在以下說明中，笫n層記作下側，第(n+l)層記作上層。
首先，如圖1 (b)所示，在CF膜70的表面上形成阻擋膜63。如下 所詳述的那樣，通過H^f吏用作為薄膜形成氣體的CsF8氣體的等離子體而 在晶片W上形成CF膜70，該薄膜形成氣體是具有直鏈結構的包含碳和 氟的化合物氣體。具有直鏈的CsF8氣體包含碳碳原子之間的三鍵。例如， 圖4 (a)顯示包含三鍵的1，1,1,2,2,5,5-八氟-1-戊炔氣體。此外，可使用具 有碳-碳化學雙鍵的1，1，2，3,4，5，5，5-八氟-1,3-戊炔氣體等，如圖4 (b)所示。 在該情況下，與通過使用具有環(huán)結構的CsFs氣體形成的膜相比，CF膜的 機械強度和耐熱性增加，這是因為當形成具有三鍵的CsF8氣體的等離子體 時，具有網(wǎng)狀結構的離解物質易于產(chǎn)生并結合到CF膜70中。此外，通過使用濺射方法等在CF膜70上形成例如Ti (鈦)的金屬膜 71,其中當蝕刻CF膜70時，金屬膜71用作》更4^模。因為CF膜70具有 高的熱穩(wěn)定性，所以Ti膜和CF膜70之間的粘附性能得到改善。實例在 下文中表示為實驗實施例2-1和實驗實施例3。因此，CF膜70和金屬膜 71保持它們的粘附性，故而由SiCN (硅碳氮化物)膜等制成的衝度不是 必需的。此外，金屬膜71不限于Ti膜；Ta (鉭)、W (鎢)、Al (鋁) 等也可用作金屬膜.
然后，通過光刻膠掩模74在金屬膜71上形成溝槽圖案73 (待填充配 線的溝槽)，如圖l(c)所示，并且使用光刻膠掩模74蝕刻掉金屬膜71，使 得形成如圖l(d)所示的溝槽。在蝕刻掉金屬膜71以形成硬掩模圖案時，純 金屬用作金屬膜71以獲得在下墊CF膜70和金屬膜71 (硬掩模)之間的 高蝕刻選擇性(例如100以上)。然后，使用金屬膜71的硬掩模，轉換蝕 刻氣體以蝕刻CF膜70，形成溝槽80 (圖l(e))。當CF膜70被蝕刻時除 去光刻膠掩模74，而金屬膜(硬掩模)71保留在晶片W的頂層上。
此外，通過旋涂方法形成SiOC (硅氧碳酸鹽)相關膜、犧牲膜75, 用于覆蓋溝槽80。在犧牲膜75的表面上形成光刻膠掩模77，用于形成通 孔76 (圖2 ( a ))。光刻膠掩模77用于蝕刻在底部暴露的犧牲膜75、 CF 膜70和阻擋膜63，從而形成通孔81 (圖2 (b)至圖2 (c))。然后，通 過化學處理移除犧牲膜75 (圖2 (d))，因此在CF膜70中形成包含溝 槽80和通孔81的凹陷部分82。
通過使用濺射方法等形成與阻擋金屬62具有類似結構的阻擋金屬78， 以覆蓋金屬膜71的全部表面和凹陷部分82的內表面。然后，通過賊射方 法等形成由配線材料例如Cu制成的上部配線79 (圖2 (e))。
然后，通過CMP (化學^拋光)方法移除過量部分的Cu (配線材 料)、阻擋膜78和金屬膜71。因此，在CF膜70中形成上部配線79。該 CMP工藝通過采用由樹脂材料例如聚氨酯制成的墊來化學機械拋光晶片 W而實施，其中在墊上提供酸性或堿性漿料，墊和晶片W相互擠壓和旋 轉，使得晶片W的表面得到拋光。在拋光工藝中，與具有覆膜的常規(guī)結構 不同，在CF膜70上沒有形成覆膜。因此，在拋光工藝的后期，CF膜70 的表面直接被拋光。然而，如上所述，CF膜70具有足夠的機械強度，使 得不會對其器件特性產(chǎn)生有害影響，在對Cu (配線79)的表面的拋光工 藝期間，通過摩擦熱形成氧化物層79a(圖2(f))。由于當氧化物層79a存在于配線79和后續(xù)上部(n+2)配線之間時，配線電阻增加，所以通過使用還原處理(圖3 (a))等移除氧化物層79a。還原處理通過由面向工藝腔室11中臺上的晶片W的噴頭來提供有機酸例如甲酸蒸氣而實施。使用有機酸的還原處理可通過使用提供到晶片W上的有機酸溶液而不是蒸氣來實施，有機酸可以是甲酸之夕卜的羧酸(carbonxylicacid)。
由于還原處理，氧化物層79a變?yōu)榻饘?Cu )。另一方面，由于這種有機酸無法降解或者蝕刻CF膜70，所以可實施氧化物層79a的還原處理而不影響CF膜70。
對于還原處理，可通過將晶片W置于還原氣氛例如氫氣氛中而實施退火工藝(熱處理)。用于該實施方案的CF膜70具有良好耐熱性，因此當實施這種退火時阻止F (氟)氣體等的氣體解吸。此外，通過CVD (化學氣相沉積)方法在晶片W表面上形成阻擋膜83，以防止金屬從配線79擴散進入(n+2 )上部CF膜(未顯示)。通過重復以上實施的一系列工藝步驟形成預定層數(shù)目的電路。
才艮據(jù)上述實施方案，由于CF膜70通過使用具有直鏈結構的CsFs形成，所以CF膜70具有良好機械強度。在供給Cu (配線79 )之后實施的CMP工藝期間，即使當拋光晶片W的表面直至暴露CF膜70時，CF膜70也未受損傷。
在銅氧化物(氧化物膜層79a)的CMP工藝之后，通過使用甲酸實施還原處理，甲酸不會蝕刻CF膜70。因此，可實施氧化物層79a的還原處理同時暴露CF膜70的表面。此外，通過使用具有直鏈結構的CsF8氣體形成的CF膜70具有高的耐熱性。例如，當CF膜70受熱至400'C時，氣體例如F氣體等的解吸不會發(fā)生，然后當實施氫燒結處理作為后續(xù)工藝時，阻止了由于F氣體引起的金屬配線腐蝕。
因此，該實施方案在用于形成配線的雙鑲嵌工藝中不需要WI，而用于形成配線的常規(guī)雙鑲嵌工藝需要衝度。因此，在上部CF膜70和下部CF膜60之間不提供具有高介電常數(shù)材料的覆膜。在上部配線79和下部配線61之間形成的所有內絕緣膜(表示為CF膜70、阻擋膜63等)的有效介電常數(shù)的不增加，因此實現(xiàn)CF膜70 (具有低的介電常數(shù))的優(yōu)勢。特別地，當內絕緣膜變得更薄時，高介電常皿的效果變?yōu)樗袃冉^緣膜的有效介電常數(shù)的主導因素。因此本發(fā)明的半導體器件是極其有用的.此外，不需要泉度(104和114) ， 4吏得無需M形成工藝、泉漢蝕刻
工藝和濕處理工t:來凈化晶片表面，這使得工藝簡單并改善制造生產(chǎn)能
力。作為另外的效果，無需覆膜和金屬膜71的選擇蝕刻，因此無需研究合適蝕刻糾(蝕刻氣體)，這為金屬膜71的膜材料選擇提供了靈活性。而且，由于金屬膜71和CF膜70之間的蝕刻選擇性足夠大，所以形成具有合適形狀(高的深寬比)的凹陷部分82變得簡單.
作為硬掩模的金屬膜71不限于Ti，也可使用Ta、 W、 Al及其他材料。通過使用在膜溫度小于400t的情況下的熱CVD方法和濺射方法等形成所述膜。
此外，本發(fā)明可包括如下制造方法其中在CF膜70和金屬膜71之間形成SiCN膜等，通過CMP工藝采用金屬膜71的移除工藝將SiCN膜移除，并且在下部CF膜60和上部CF膜70之間沒有覆膜104。
然后，參考圖5筒述用于形成膜70的設備的一個實施例。成膜設備IO包括加工容器ll、包括溫度控制單元的臺12、和連接至臺12的用于提供頻率為13.56MHz等的高頻功率的高頻電源13。在加工容器11上部中提供由氧化鋁等制成具有近似圓形的面對臺12的笫一供氣部14,
面對臺12的第一供氣部14的平面包含大量供氣孔15。第一供氣孔15連接至供氣源，通過第一供氣路徑17和氣體流動路徑16提供例如氬(Ar)氣體、惰性氣體等，以產(chǎn)生等離子體。在臺12和第一供氣部14之間提供由導電材料制成的具有近似圓形的第二供氣部18。面對臺12的第二供氣部18的平面包含大量第二供氣孔19。氣體流動路徑20在與第二供氣孔19連通的第二供氣部18中形成，并通過第二供氣路徑21連接至源氣體例如具有直鏈結構的QF8氣體等。此外，形成大量開口 22以穿透第二供氣部18.形成開口 22以4吏得在第二供氣部18的上部中產(chǎn)生的等離子體能夠流入第二供氣部18的下部。例如，開口 22在鄰近的第二供氣孔19之間形成。排氣口 26a在加工容器11的下部水平處提供并通過排氣管26連接至真空排氣系統(tǒng)27。
在第一供氣部14的上部水平處，通過由介電材料例如氧化鋁制成的蓋板28來提供天線部分30。天線部分30包括具有近似圓形的天線主體31和在天線主體31底部中形成的平面天線材料(狹縫板)32。平面天線元件32包含大量狹縫(未顯示)以產(chǎn)生圓極化波。天線主體31和平面天線元件32由導電材料制成并具有附帶平坦形開口的圓形波導管。
在天線主體31和平面天線元件32之間提供由低損耗介電材料例如氧化硅或氮化硅制成的相位延遲板33。提供相位延遲板33以縮短波導管中微波的波長。
天線部分30通過同軸波導35連接至微波發(fā)生裝置34,其中微波裝置34產(chǎn)生頻率為約2.45GHz至約8.4GHz的微波。此外，同軸波導管35的外管35A連接至天線主體31，同軸波導管35的芯導體35B通過在相位延 33中形成的開口部分連接至平面天線元件32。
以下，描述^吏用上述成膜i殳備10來形成CF膜70。首先將晶片W移入加工容器ll并安置在臺12上。通過真空排氣系統(tǒng)27對加工容器11進行抽空，并分別經(jīng)由笫一供氣路徑17和第二供氣路徑21，以預定流量將例如Ar氣體和具有直鏈結構的CsFs氣體各自引入加工容器11。以預定值來提供加工容器ll中的真空水平，并通過熱控制系統(tǒng)加熱安置在臺12上的晶片W。
微波發(fā)生裝置34從平面天線元件32的狹縫(未顯示)輻射頻率為2.45GHz的高頻波(微波)，通過蓋板28和第一供氣部14朝向下部的加工空間。
Ar氣體由微波激發(fā)，從而在第一供氣部14和第二供氣部18之間的空間中形成Ar等離子體。經(jīng)由笫二供氣路徑21引入到臺12上的C5F8氣體，通過與經(jīng)由開口 22從加工空間上側流動的Ar等離子體撞擊，產(chǎn)生CSF8氣體的活性物質。通過在晶片W上提供活性物質而在晶片W上形成CF膜70。
(實驗性實施例1)
當硅化合物相關膜例如SiCN膜用作上^層時，其保持作為內絕緣膜的一部分。以下研究對內絕緣膜中SiCN膜的介電常數(shù)的影響.在實驗中，形成不同的結構。CF膜的厚度從100nm以25nm的步幅變化至375nm，每個所述膜均形成在20nm厚的SiCN膜上。另外的20nm厚的SiCN膜形成在CF膜上以夾持CF膜。該結構膜的介電常數(shù)通過使用汞探針系統(tǒng)進行測量。(實驗結果)
測量結果示于圖6?？煽闯鼋Y構化的內絕緣膜的介電常數(shù)隨著CF 膜的膜厚度減小而增加。il^明當內絕緣膜的總厚度減小時，內絕緣膜的 介電常數(shù)顯著增加，這變得不可忽略。
(實驗性實施例2 )
(實驗性實施例2-1)
通過使用成膜設備10在晶片W上形成CF膜。C5F8氣體用作具有直 鏈結構的源氣體，通過使用濺射方法在CF膜上形成Ti膜。在真空氣氛中 在400'C下實施熱處理60分鐘。
(對比例2-l)
以和實驗性實施例2-l相同的方法，使用CsF8氣體作為具有環(huán)結構的 源氣體在晶片W上形成另一CF膜，并且在CF膜上形成Ti膜。
(對比例2-2)
以和比較例2-l相同的方法，在晶片W上形成另一CF膜。另外，在 CF膜上形成Ta膜，在350r下實施熱處理30分鐘。
(實驗結果)
在實驗性實施例2-1中，既沒有Ti膜的層離，在Ti膜和CF膜之間也 沒有形成空隙，因此形成的膜顯示出均勻的顏色并具有良好的狀態(tài)。對于 對比例2-1，成膜之后存在Ti膜的層離。對于對比例2-2，成膜4L^;ML 察到Ta膜的層離，但是熱處理之后在晶片W上到處都觀察到了 Ta膜的 層離?？烧J為對比例2-1和2-2之間不同的結果是由于Ta膜和Ti膜Jl應 性能之間的差異所引起。
上述結果表明，使用具有直鏈結構的C5F8氣體的成膜不導致氣體解 吸，這是由于熱處理之后^Mi察到空隙。由上述結果可預期，當CF膜在 LSI (大,集成電路)的制造工藝中用于形成晶體管時，不會發(fā)生F氣 體的解吸，其中氫燒結在約400X:下實施以減小晶體管柵極氧化物膜的界 面狀態(tài)密度，因此預期不會發(fā)生配線材料由于F氣體而導致的腐蝕.另一 方面，使用具有環(huán)結構的CsF8氣體形成的CF膜，通過由于熱處理導致的 金屬和解吸氣體之間的反應，顯示出金屬膜的層離，與通過使用具有直鏈 結構的CsFs形成的CF膜相比具有較低的耐熱性。(實驗性實施例3 )
成膜設備10用于使用具有直鏈結構的CsFs氣體在晶片W上形成CF 膜，隨后形成3nm厚的Ti膜、7nm厚的Ta膜和15nm厚的Cu膜，并隨 后在400。C下熱處理60分鐘.然后，通過TEM (透射電子顯微鏡)觀察 拍攝樣品的截面圖的照片。結果示于圖7。在圖中可看出沒有發(fā)生任何 變化例如每一個這些膜之間的膜層離和這些膜之間的元素擴散。因此，認 為CF膜具有足夠耐熱性并可毫不困難地在CF膜上直接形成金屬膜例如 Ti膜等。
本發(fā)明基于2007年4月10日提交的日本優(yōu)先權申請2007-103313和 2007年4月10日提交的美國專利申請60/922593，通過引用將其4^內容 并入本文。
權利要求
1.一種制造半導體器件的方法，包括以下步驟(a)使用由具有碳和氟的氣體所形成的等離子體，在襯底上形成包含氟摻雜碳膜的內絕緣膜；(b)在所述內絕緣膜上形成金屬膜；(c)蝕刻所述金屬膜以形成硬掩模；(d)通過使用所述硬掩模來蝕刻所述氟摻雜碳膜以在所述氟摻雜碳膜中形成凹陷部分；(e)在所述襯底上形成配線材料膜，以利用所述配線材料填充所述凹陷部分；(f)將所述氟摻雜碳膜上的過量部分的所述配線材料和所述硬掩模移除，以暴露所述氟摻雜碳膜的表面；和(g)移除在所述氟摻雜膜表面上形成的氧化物。
2. 根據(jù)權利要求1所述的制造半導體器件的方法，其中所述步驟(b)在 所述內絕緣膜上直接形成金屬膜。
3. 根據(jù)權利要求1所述的制造半導體器件的方法，其中所述具有碳和氟 的氣體是具有直鏈結構的CsFs氣體。
4. 根據(jù)權利要求3所述的制造半導體器件的方法，其中所述C5F8氣體包 含三鍵。
5. 根據(jù)權利要求l所述的制造半導體器件的方法，其中所述金屬是Ti、 Ta、 W和Al中的一種。
6. 根據(jù)權利要求1所述的制造半導體器件的方法，還包括以下步驟 在所述硬掩模上形成犧牲膜；和使用所述犧牲膜作為掩模來蝕刻所述氟摻雜皿，使得在所述氟摻雜 碳溪中形成凹陷部分。
7. 根據(jù)權利要求1所述的制造半導體器件的方法，其中所述步驟(f)通 過拋光所述配線材料表面的工藝來提供。
8. 根據(jù)權利要求1所述的制造半導體器件的方法，其中所述步驟(g)通
9. 根據(jù)權利要求1所述的制造半導體器件的方法，其中所述步驟(g)通 過在還原氣體氣氛中對所述襯底進行退火來^1供。
10. —種半導體器件，包括下部電路層，其具有包含氟摻雜^的內絕緣膜以;Mt所述內絕緣膜中填充的配線材料；阻擋膜，在所述下部電路層上直接形成以抑制所述配線材料擴散； 在所述阻擋膜上形成的具有氟摻雜碳膜的另一內絕緣膜；和 通過供給另一配線材料以填充上述內絕緣膜而提供的上部電路層。
全文摘要
一種制造半導體器件的方法，包括以下步驟(a)形成具有碳和氟的氣體的等離子體，和使用等離子體在襯底上形成具有氟摻雜碳膜的內絕緣膜；(b)在所述內絕緣膜上形成金屬膜；(c)根據(jù)圖案蝕刻所述金屬膜以形成硬掩模；(d)通過利用所述硬掩模來蝕刻所述氟摻雜碳膜以在所述氟摻雜碳膜中形成凹陷部分；(e)在所述襯底上形成配線材料膜，以利用所述配線材料填充所述凹陷部分；(f)將在所述氟摻雜碳膜上過量部分的所述配線材料和所述硬掩模移除，以暴露出所述氟摻雜碳膜的表面；和(g)移除在所述氟摻雜膜表面上形成的氧化物。
文檔編號H01L21/768GK101647110SQ20088001042
公開日2010年2月10日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權日2007年4月10日
發(fā)明者川村剛平, 松岡孝明, 野沢俊久 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社