專利名稱：：半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的制造方法，特別是涉及具有多層布線構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置的層間絕緣膜的形成方法。隨著半導(dǎo)體裝置的集成度的增大，技術(shù)發(fā)展為在基板上形成多層布線材料的所謂多層布線化，使得具有這種多層布線構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置的制造工藝復(fù)雜化，長(zhǎng)工序化。特別是多層布線的形成工藝在半導(dǎo)體裝置的制造價(jià)格中所占比例很大，故在減少多層布線工序方面的要求日益高漲，以求得降低半導(dǎo)體裝置的價(jià)格。在此，對(duì)現(xiàn)有的多層布線的形成工序進(jìn)行說(shuō)明。首先，在淀積好用作下層布線的第1布線材料之后，進(jìn)行下層布線的圖形化，并在此下層布線上邊形成第1絕緣膜的同時(shí)在下層布線彼此之間埋入絕緣膜。在這一時(shí)刻，取決于上述下層布線的圖形等等面在第1絕緣膜的表面上存在有臺(tái)階，如果不加處理的話，在今后淀積用作上層布線的第2布線材料和上層布線圖形化時(shí)將會(huì)產(chǎn)生不利影響，并存在著帶來(lái)因上層布線在臺(tái)階處斷開所形成斷線、短路等重大缺陷的危險(xiǎn)。所以，通常在上述第1絕緣膜的上邊淀積第2布線材料之前，把作為其基底的第1絕緣膜的表面用光刻膠反復(fù)刻蝕(Resistefchback)的辦法使之平坦化的使臺(tái)階平緩之后，在其上邊形成第2絕緣膜。上述這樣的把第1絕緣膜和第2絕緣膜疊層之后的現(xiàn)有的層間絕緣膜和形成工序，由于具有第1次成膜→平坦化→第2次成膜這樣的多道工序，故對(duì)上述那種減少多層布線工序的要求來(lái)說(shuō)成了一個(gè)大障礙。此外，人們知道還有一種可以取代上邊所說(shuō)的那種使第1絕緣膜平坦化的方法。這種方法采用在第1絕緣膜上邊形成作為絕緣材料的自旋玻璃(SpinonGlass；SOG)的辦法來(lái)緩和上層布線材料的基底的臺(tái)階。但是，這種在形成(燒成)SOG膜的時(shí)候需要多次的熱處理工序，必須要用光刻膠反復(fù)刻蝕除去SOG膜的沒(méi)用的部分以確保上層布線的可靠性。結(jié)果是工序數(shù)增多，仍然不能充分滿足上述那種減少多層布線工序的要求?？墒?，最近，作為一種能夠滿足上述減少多層布線工序的要求的技術(shù)，在形成層間絕緣膜之際，通過(guò)采用使SiH4氣體和作為氧化劑的H2O2(過(guò)氧化氫水)在低溫(比如說(shuō)在0℃左右)和真空中進(jìn)行反應(yīng)的辦法，在下層布線上邊形成自我流動(dòng)型(回流reflow)的絕緣膜(以下稱之為回流絕緣膜)的方法引起了人們的重視。這種方法，由于可同時(shí)實(shí)現(xiàn)下層布線的布線相互之間的絕緣膜的埋入和絕緣膜表面的平坦化，用一次的成膜可結(jié)束直到平坦化為止的工序，故可以實(shí)現(xiàn)減少多層布線的工序的目的。但是，上述那種回流絕緣膜的形成方法，如從其反應(yīng)形態(tài)所知道的那樣，在絕緣膜的成膜過(guò)程中產(chǎn)生了水分(H2O)，從而絕緣膜中含有大量的水分，所以在成膜過(guò)程中或者成膜之后進(jìn)行必要的熱處理(例如在450℃，30分鐘)時(shí)，膜中水分將急劇地放出而使絕緣膜附裂(以下稱之為產(chǎn)生裂縫)。圖4示出了實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，它實(shí)測(cè)的是用上述那種回流絕緣膜的形成法形成的回流SiO2膜上產(chǎn)生了裂縫的狀況。在這種情況下，示出了以回流SiO2膜的膜厚和在回流絕緣膜上用通常的等離子體CVD(氣相生長(zhǎng))法形成了SiO膜(以下稱之為蓋(cap)膜)時(shí)的蓋膜厚為參數(shù)，在成膜之后以450℃進(jìn)行了30分鐘的熱處理時(shí)的裂縫產(chǎn)生狀況。從圖4可知，在不存在蓋膜和即使存在蓋膜但在回流SiO2膜的膜厚大于1.1μm的時(shí)候也會(huì)產(chǎn)生裂縫。換句話說(shuō)，在抗裂縫性這一點(diǎn)上，在回流SiO2絕緣膜的膜厚中存在著上限，在本例中膜厚上限較低，約為1.0μm。但是，在使用上述那樣的回流SiO2膜時(shí)，要想把形成于層間絕緣膜上邊的上層布線的基底臺(tái)階弄成足夠平緩(平坦化)，就必須確保某種程度的膜厚，而且，改善抗裂縫性是重要的。另外，在回流SiO2膜的上部用通常的等離子體CVD法形成層間絕緣膜時(shí)，由于半導(dǎo)體大片尚未充分地升溫，故形成了濕法刻蝕速率低的絕緣膜。這樣一來(lái)，在層間絕緣膜形成之后要進(jìn)行的用于開貫穿孔或穿透孔的刻蝕中，層間絕緣膜與回流SiO2膜之間的界面將變?yōu)楫惓５目涛g形狀，使在其后形成的上層布線的敷層惡化，將成為招致上層布線導(dǎo)通不良的原因。像上述那樣在現(xiàn)有的多層布線工序中的層間絕緣膜形成工序里采用回流絕緣膜形成技術(shù)的情況下所得到的回流SiO2膜，即便是想確保已考慮了其平坦化所需的膜厚也還存在著在抗裂縫性這一點(diǎn)上上限會(huì)被壓低的問(wèn)題。另外，在上述回流SiO2膜的上部的層間絕緣形成之后進(jìn)行的用于開貫穿孔或穿透孔的刻蝕時(shí)，存在著層間絕緣膜與回流SiO2膜之間的界面將形成異常的刻蝕形狀、使上層布線的敷層惡化，變成為導(dǎo)致上層布線導(dǎo)通不好的原因這樣的問(wèn)題。本發(fā)明是為了解決這些問(wèn)題而形成的，所以目的是提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法。這種制造方法可以提高在半導(dǎo)體裝置的多層布線工序中的層間絕緣膜形成工序里采用回流絕緣膜形成技術(shù)時(shí)所得到的回流絕緣膜的抗裂縫性，并可確?？紤]了回流絕緣膜的平坦化的所需的膜厚，而且可以制造在層間絕緣膜形成后所形成的上層布線的可靠性高的半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明的半導(dǎo)體制造方法的特征是它具有回流膜形成工序和基板放置工序，上述回流膜成工序向放有形成絕緣膜之后的半導(dǎo)體基板的反應(yīng)室內(nèi)導(dǎo)入SiH4氣體和H2O2并在650Pa以下的真空中，在-10℃以上+10℃以下的溫度范圍內(nèi)使上述SiH4氣體與H2O2相互進(jìn)行反應(yīng)，在上述半導(dǎo)體基板上形成具有回流形狀的厚度大于0.4μm，小于1.4μm的回流SiO2膜，上述基板放置工序包括在膜形成后在上述反應(yīng)室內(nèi)，在指定的真空中把上述半導(dǎo)體基板放置30秒以上的放置工序，和接著把上述半導(dǎo)體基板在300℃以上不到450℃的高溫中放置120秒以上但小于600秒的時(shí)間的放置工序。在多層布線工序中的層間絕緣膜形成的工序中，通過(guò)采用回流絕緣膜形成的技術(shù)，并在形成回流SiO2膜之后在規(guī)定的真空中放置規(guī)定時(shí)間以上，再在規(guī)定的高溫中放置規(guī)定的時(shí)間以上的辦法，就可以控制回流SiO2膜中的水分顯并可改善抗裂縫性。由于借助于這樣地改善回流SiO2膜的抗裂縫性，可以確保已考慮了回流絕緣膜平坦化的所需的膜厚，故可以改善層間絕緣膜的表面的平坦性，并可使在層間絕緣膜形成之后形成的上層布線進(jìn)一步微細(xì)化。而且，可以防止在層間絕緣膜形成后進(jìn)行的用于開貫穿孔或穿透孔的刻蝕中的異常刻蝕，并可改善上層布線的可靠性，不使在刻蝕后形成的上層布線的敷層惡化，也不導(dǎo)致上層布線的導(dǎo)通不良。圖1的構(gòu)成說(shuō)明圖概略性地示出了在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中所用的半導(dǎo)體制造裝置的一個(gè)例子。圖2的剖面圖示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中所涉及的層間絕緣膜形成工序里采用了回流絕緣膜形成技術(shù)的多層布線工序的一個(gè)例子。圖3示出了對(duì)用圖1的工序所得到的回流SiO2膜，以其膜厚和形成于回流SiO2膜上的蓋SiO2膜的膜厚為參數(shù)進(jìn)行熱處理時(shí)的裂縫產(chǎn)生狀況的實(shí)測(cè)結(jié)果。圖4示出了裂縫產(chǎn)生狀況的實(shí)測(cè)結(jié)果，這是對(duì)在制造現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置時(shí)在層間絕緣膜形成工序中，用采用了回流絕緣膜形成技術(shù)的多層布線工序所得到的回流SiO2膜，以其膜厚和形成于回流SiO2膜上的蓋SiO2膜的膜厚為參數(shù)進(jìn)行熱處理時(shí)實(shí)測(cè)到的裂縫產(chǎn)生狀況。實(shí)施例以下參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖1(a)概略性地示出了本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中所用的半導(dǎo)體制造裝置結(jié)成的一個(gè)例子。在圖1(a)中，10是等離子體GVD裝置，20為減壓CVD裝置，1為收容并固定半導(dǎo)體基板的箱式(casseffe)裝片機(jī)室，2為在上述箱體裝片室1與上述等離子體GVD裝置10的反應(yīng)室或者減壓GVD裝置20的反應(yīng)室之間運(yùn)送(送入、送出)半導(dǎo)體基板的機(jī)械手。上述等離子體GVD裝置10具有通常的構(gòu)成，其構(gòu)成情況的一個(gè)例子概略性地示于圖1(b)。圖1(b)中，11為反應(yīng)室(chamber)，12為上部電極(showerhead噴啉頭)，13為下部電極(table工作臺(tái))，14為排氣口，15為工藝氣體(processgas)供給通路，16為高頻電力供給電路。上述減壓GVD裝置具有通常的構(gòu)成。圖1(c)中概略性地示出了它的一個(gè)構(gòu)成例。在圖1(c)中，21是反應(yīng)，22是上部電極，23是下部電極，24是排氣口，25是SiH4氣體供給通路，26是H2O2供給通路。圖2(a)到(e)示出了在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中所涉及的多層布線工序中的層間絕緣膜形成工序里采用了回流絕緣膜形成技術(shù)的多層布線工序的一個(gè)例子。以下參照?qǐng)D1和圖2，說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中所涉及的在層間絕緣膜形成工序中采用了回流絕緣膜形成技術(shù)的多層布線工序的一個(gè)例子。首先，如圖2所示，在半導(dǎo)體基板30上的絕緣膜31的上邊比方說(shuō)用濺射法淀積上用作下層布線的第1布線材料(比如鋁)之后，應(yīng)用光刻技術(shù)和反應(yīng)性離子刻蝕(RIE)技術(shù)，進(jìn)行第1布線材料的圖形化進(jìn)而形成下層布線32。其次，使用上述半導(dǎo)體制造裝置，把絕緣膜埋入上述下層布線32的布線之間，同時(shí)在下層布線上邊淀積絕緣膜以形成層間絕緣膜。在上述層間絕緣膜形成工序中，把形成下層布線后的半導(dǎo)體基板30放置于上述箱式裝片機(jī)重1內(nèi)的比如說(shuō)石英舟上。接著，用真空泵(沒(méi)有畫出來(lái))把箱式裝片機(jī)室1內(nèi)設(shè)定為規(guī)定的真空狀態(tài)，并用機(jī)械手2把上述半導(dǎo)體基板送到等離子體CVD裝置10的反應(yīng)室11內(nèi)。將該等離子體CVD裝置10的反應(yīng)11內(nèi)事先設(shè)定為約300℃，在半導(dǎo)體基板20上邊的整個(gè)面上形成厚度大于0.1μm(本例中為100nm)的作為第1絕緣膜的第1等離子體SiO2膜33。其次，用機(jī)械手22，把上述半導(dǎo)體基板30從CVD裝置的反應(yīng)室11內(nèi)運(yùn)往減壓CVD裝置的反應(yīng)室21內(nèi)。并經(jīng)由SiH4氣體供給通路25和H2O2供給通路26，從SiH4氣體供給源和H2O2供給源向該減壓CVD裝置的反應(yīng)室21內(nèi)導(dǎo)入SiH4氣體和H2O2，使之在低于650Pa的真空中，在-10℃以上+10℃以下的溫度范圍內(nèi)(例如0℃)下相互反應(yīng)，如圖2(b)所示，就會(huì)在上述半導(dǎo)體基板30上得到具有回流形狀的厚度大于0.4μm小于1.4μm的回流SiO2膜34。接著，如圖2(c)所示，把上述半導(dǎo)體基板30在上述減壓CVD裝置的反應(yīng)室11內(nèi)在低于6.5Pa的真空中放置30秒以上(在本例中放置30秒)。其次，用機(jī)械手2，把上述半導(dǎo)體基板30從減壓CVD裝置的反應(yīng)室21內(nèi)運(yùn)往等離子體CVD裝置的反應(yīng)室11內(nèi)。并如圖2(d)所示，在等離子體CVD裝置10的反應(yīng)室內(nèi)，在高于300℃且不到450℃的高溫(在本例中為300℃)中放置120秒以上600秒以下的時(shí)間(在本例中為120秒)。之后，如圖2(e)所示，在半導(dǎo)體基板30上的整個(gè)面上形成厚度大于0.3μm(在本例中為300nm)的作為第2絕緣膜的第2等離子體SiO2膜35。此后，從上述半導(dǎo)體制造裝置中取出上述半導(dǎo)體基板30，用別的半導(dǎo)體制造裝置在450℃下進(jìn)行30分鐘的爐內(nèi)退火。然后，進(jìn)行用于在層間絕緣膜打接觸孔或穿透孔的刻蝕，并在淀積好用于上層布線的第2布線材料之后，進(jìn)行圖形化以形成上層布線。在此，在圖3中示出了一個(gè)實(shí)測(cè)結(jié)果。它是在用上述實(shí)施例制得的回流SiO2膜34的成膜之后，在450℃下進(jìn)行了30分鐘的熱處理的情況下，以回流SiO2膜34的膜厚和在回流SiO2膜上邊形成了等離子體SiO2膜(蓋膜)時(shí)的蓋膜厚為參數(shù)，實(shí)測(cè)的產(chǎn)生裂縫的狀況。從圖3可知，在本實(shí)施例中所制得的回流SiO2膜34，在蓋膜不存在時(shí)的裂縫特性與現(xiàn)有例相比沒(méi)有變化，但在存在蓋膜的情況下，不產(chǎn)生裂縫的膜厚上限，從現(xiàn)有例的大體上1.0μm上升到大體上約2.0μm，提高了抗裂縫性。若采用上述實(shí)施例，則在多層布線工序中的層間絕緣膜形成工序中采用回流絕緣膜形成技術(shù)，在形成了回流SiO2膜34之后，安在規(guī)定的真空中放置規(guī)定的時(shí)間以上，還安在規(guī)定的高溫中放置規(guī)定時(shí)間以上。這樣一來(lái)，即使假定在回流SiO2膜34的形成工序中，在絕緣膜的成膜過(guò)程中產(chǎn)生了水分因而在絕緣膜中含有水分，也可通過(guò)進(jìn)行控制使得減少絕緣膜中的水分，從而可得到抗裂縫性良好的回流SiO2膜34。通過(guò)采用這樣地改善回流SiO2膜的抗裂縫性的辦法，就在可能確?？紤]了回流SiO2膜的平坦化的所需的膜厚。因而，可以提高層間絕緣膜的表面的平坦性，同時(shí)還可以防止因上層布線在臺(tái)階處斷裂而產(chǎn)生斷線、短路等重大缺陷的危險(xiǎn)而又不會(huì)給層間絕緣膜形成后上層布線材料淀積時(shí)和上層布線的圖形化時(shí)帶來(lái)不良影響。此外，若采用上述實(shí)施例，則在回流SiO2膜的上部用通常的等離子體CVD法形成層間絕緣膜時(shí)，由于半導(dǎo)體大片上充分升溫，故不會(huì)形成濕法刻蝕速率慢的絕緣膜，在形成層間絕緣膜后進(jìn)行的用于開貫穿孔或穿透孔的刻蝕中也不會(huì)使層間絕緣膜和回流SiO2膜之間的界面的刻蝕形狀變得異常，在其層形成的上層布線的敷層不會(huì)惡化，也不會(huì)導(dǎo)致上層布線的導(dǎo)通不良。如上所述，若采用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，則由于可以提高在多層布線工序中的層間絕緣膜形成工序里，在采用回流絕緣膜形成技術(shù)的情況下所得到的抗裂縫性，且可以確?？紤]了回流絕緣膜的平坦化的所需的膜厚，所以可以提高層間絕緣膜的表面的平坦性，且可使在層間絕緣膜形成后所形成的上層布線進(jìn)一步微細(xì)化。而且，可以防止在層間絕緣膜形成后進(jìn)行的用于開貫穿孔或穿透孔的刻蝕中的異?？涛g，且不會(huì)使在之后形成的上層布線的敷層惡化、或?qū)е律蠈硬季€的導(dǎo)通不良，從而可以提高上層布線的可靠性。權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是它具有回流膜形成工序，用于向放置形成第1絕緣膜后的半導(dǎo)體基板的反應(yīng)室內(nèi)導(dǎo)入SiH4氣體和H2O2，使上述SiH4氣體和H2O2在低于650Pa的真空中，在-10℃以上+10℃以下的溫度范圍內(nèi)相互進(jìn)行反應(yīng)，以在上述半導(dǎo)體基板上形成具有回流形狀的厚度大于0.4μm，小于1.4μm的回流SiO2膜；放置工序，用于在形成上述膜之后，在上述反應(yīng)室內(nèi)在規(guī)定的真空中把上述半導(dǎo)體基板放置30秒鐘以上；放置工序.用于接著把上述半導(dǎo)體基板在高于300℃，不足450℃的溫度中放置120秒以上600秒以下的時(shí)間。2.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是在上述120秒以上600秒以下的放置工序之后，還具備在上述回流SiO2膜上邊形成第2絕緣膜的工序。3.權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是在形成上述第2絕緣膜后，進(jìn)行450℃、30分鐘的爐內(nèi)退火。4.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是它具備下述工序把已形成了布線層的半導(dǎo)體基板送入等離子體CVD裝置中去的工序、在上述半導(dǎo)體基板上形成厚度大于0.1μm的第1等離子體SiO2膜的工序、把上述半導(dǎo)體基板從上述等離子體CVD裝置運(yùn)往減壓CVD裝置的工序、向上述減壓CVD裝置內(nèi)導(dǎo)入SiH4和H2O2、使這些SiH4氣體和H2O2在650Pa以下的真空中，在-10℃以上+10℃以下的溫度范圍內(nèi)相互進(jìn)行反應(yīng)，在上述半導(dǎo)體基板上形成具有回流形狀的、厚度在0.4μm以上、1.4μm以下的回流SiO2膜的工序、在上述回流SiO2膜形成之后，把上述半導(dǎo)體基板在上述減壓CVD裝置中放置30秒的工序、把上述半導(dǎo)體基板從上述減壓CVD裝置運(yùn)送至上述等離子體CVD裝置的工序、把上述半導(dǎo)體基板在高于300℃不到450℃的溫度中放置120秒以上600秒以下的工序。5.權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是在上述120秒以上600秒以下的放置工序之后，還具有在上述回流SiO2膜上形成第2等離子體SiO2膜的工序。6.權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是在上述第2等離子體SiO2膜形成之后，進(jìn)行450℃、30分鐘的爐內(nèi)退火。全文摘要本方法提高了半導(dǎo)體基板上形成回流絕緣膜的抗裂性并確保其平坦化所需的膜厚。其特征是具備下述工序在基板上形成下層布線32后，形成厚度大于0.1μm的第1等離子體SiO文檔編號(hào)H01L21/316GK1134604SQ9512013公開日1996年10月30日申請(qǐng)日期1995年12月26日優(yōu)先權(quán)日1994年12月26日發(fā)明者八尋和之申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝