專利名稱：使用電子束輻照固化旋涂玻璃膜的方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明總地涉及半導(dǎo)體器件的制造，特別涉及半導(dǎo)體器件中使用的旋涂玻璃(通常稱做SOG)的固化方法。
現(xiàn)有技術(shù)介紹在制造超大規(guī)模集成電路中，多級(jí)互連使用的層間介質(zhì)要求在大高寬比的空隙(金屬導(dǎo)體之間)中填充空隙充填劑并且具有高平坦度的形貌 (平面化)。要滿足這些要求，現(xiàn)已研究了大量的層間介質(zhì)形成工藝?，F(xiàn)已開發(fā)了以四乙基原硅酸鹽(TEOS)為基礎(chǔ)的化學(xué)氣相淀積(CVD)、與化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)結(jié)合的偏置的高密度等離子體CVD。然而這些技術(shù)存在著許多問題，包括產(chǎn)生顆粒、工藝的可靠性、成本和空隙的填充能力。現(xiàn)已使用了旋涂玻璃工藝，與其它工藝相比，旋涂玻璃工藝更簡(jiǎn)易、空隙填充和平面化較好。
在集成電路的工藝技術(shù)中，制造高成品率的可靠?jī)?nèi)連結(jié)構(gòu)要求淀積均勻厚度的金屬化層并隨后形成圖案，同時(shí)要保持臨界尺寸和線寬度。除非在金屬化步驟之前平面化襯底，否則很難實(shí)現(xiàn)這些工藝目標(biāo)。即，層間介質(zhì)必須填充較下內(nèi)連緊密排列的金屬線垂直壁之間的空間，以便產(chǎn)生平坦的形貌。但旋涂玻璃的材料受到厚度的限制，當(dāng)制作厚層并固化時(shí)，趨于龜裂。旋涂玻璃液體由聚合物的硅氧網(wǎng)組成，該液體是硅氧烷的一種，溶解在有機(jī)溶劑(一般為高沸點(diǎn)溶劑和低沸點(diǎn)溶劑的混合而成)中得到。溶解的旋涂玻璃材料通過高速旋轉(zhuǎn)涂敷在半導(dǎo)體晶片上。旋涂玻璃材料填充了集成電路晶片的縫隙和不均勻的形貌，因此平面化了集成電路晶片。旋涂到襯底上后，通過低溫?zé)岚搴婵緦⒌头悬c(diǎn)溶劑排出。然后在真空或氮?dú)庵袑⒕訜岬?00-400℃。這樣可除去高沸點(diǎn)溶劑和隨后的工藝步驟中導(dǎo)致龜裂和腐蝕的成分。通過這種方式可涂敷很薄的涂層。如果使用厚涂層，由于在烘烤步驟中的收縮會(huì)導(dǎo)致旋涂玻璃膜龜裂。如果要求更厚的涂層，必須施加多層涂層并進(jìn)行真空烘烤。由于使用了耗時(shí)的工藝步驟，并且形成的膜在最后的固化中仍然會(huì)龜裂，所以不太理想。形成的旋涂玻璃層的最后步驟是在高溫下固化。這樣會(huì)破壞硅氧烷材料，并交聯(lián)成類二氧化硅材料。要得到無水、無碳且無硅醇的旋涂玻璃層，在最后的固化步驟中的溫度要求非常高，一般為800-900℃。然而，在集成電路的制造中，由于可能融化鋁互連，所以旋涂玻璃膜固化的最高溫度經(jīng)常限制到約450℃。
在該低溫下固化后，旋涂玻璃膜含有大量的殘留硅醇和碳，并容易吸收水。旋涂玻璃膜的介電特性(例如，介電常數(shù))受到膜內(nèi)硅醇和水的含量的影響。在集成電路的制造中，旋涂玻璃膜具有低介電常數(shù)很重要，是由于它要變?yōu)樾盘?hào)導(dǎo)體之間的絕緣阻擋層，并將決定電路的上限(upper)工作頻率。在高溫下固化旋涂玻璃的熱方法的主要缺點(diǎn)是旋涂玻璃膜的龜裂。由于旋涂玻璃被約束在水平面(襯底的界面)內(nèi)，所以它僅在垂直方向收縮。當(dāng)在高溫下進(jìn)行烘烤時(shí)，在旋涂玻璃膜內(nèi)產(chǎn)生很大的應(yīng)力。盡管旋涂玻璃具有有利的特性平面化和良好的空隙填充能力，但這些應(yīng)力和隨后的龜裂限制了旋涂玻璃的應(yīng)用。此外，相對(duì)于熱生長(zhǎng)氧化物的腐蝕速率，熱固化的旋涂玻璃的腐蝕速率較差。因此，希望能有一些方法，能在低溫下固化旋涂玻璃以減少隨后的旋涂玻璃的龜裂，同時(shí)改善它的物理性質(zhì)。
在已有技術(shù)中已提出許多不同的技術(shù)解決這個(gè)問題。在美國(guó)專利5,192,164&5,192715中，Sliwa提出一種技術(shù)，深腐蝕旋涂玻璃在金屬互連之間產(chǎn)生未填的縫隙，允許固化期間旋涂玻璃膨脹和收縮，而不會(huì)龜裂。該措施的缺點(diǎn)為要采用附加的工藝步驟，并且雜質(zhì)可能填充未填的縫隙。隨后的高溫烘烤可使氣體留在縫隙內(nèi)，隨后腐蝕金屬導(dǎo)體。
固化旋涂玻璃的另一個(gè)可選方法是通過離子注入。在美國(guó)專利5,192,697中，Leong建議一種使用離子注入固化旋涂玻璃的方法，這樣可在低溫下固化，同時(shí)改善氧化物的腐蝕速率。高能離子撞擊到旋涂玻璃層上引起發(fā)熱和交聯(lián)。這種技術(shù)的缺點(diǎn)是僅能固化相對(duì)較薄的層(～1000-2000)，而且該技術(shù)要求高真空環(huán)境(＜2×10-5Torr)和昂貴的設(shè)備。同樣，高能離子能引起氧化物晶格結(jié)構(gòu)的損壞，并對(duì)下面的有源電路造成輻照損傷。要穿透更厚的氧化層就要求更高且破壞更大的注入能量。如Moriya所示出的(N.Moriya等人的“離子注入的SiO2旋涂玻璃的變化效應(yīng)”，J.Electrochem.Soc.，卷140，第5期，1993年5月，1442-1450頁(yè))，由高能離子引起的損傷可徹底地改變旋涂玻璃(SOG)膜的性質(zhì)。
固化旋涂玻璃的另一技術(shù)是使用紫外線輻照和熱板。在美國(guó)專利4,983,546中，Hyun等人稱獲得比在420℃熱固化的旋涂玻璃更好的旋涂玻璃性質(zhì)。然而，其公開的工藝并沒有產(chǎn)生800-900℃固化的優(yōu)質(zhì)旋涂玻璃。仍然有碳和硅醇存在，由于包含的碳吸收水，引起隨后的龜裂和分層。
Young-Bum Koh等人(“通過聚焦的離子束輻照對(duì)旋涂玻璃直接構(gòu)圖”Jpn.J.Appl.Phys.，卷31，(1992)4479-4482頁(yè))利用聚焦的離子束輻照交聯(lián)旋涂玻璃。他們將離子束輻照的旋涂玻璃與熱處理的旋涂玻璃相對(duì)比。在850℃的熱固化中消除了碳，高劑量的離子束輻照顯示出碳減少并沒有消除。他們也報(bào)道電子束輻照需要比離子束輻照高2-3個(gè)數(shù)量級(jí)以交聯(lián)SOG材料。這表明SOG的電子束工藝需要的工藝時(shí)間很長(zhǎng)。
在這些現(xiàn)有技術(shù)中，如果沒有在800-900℃固化旋涂玻璃，殘余的碳會(huì)留在膜中。這可引起隨后的龜裂和失去絕緣特性，后固化工序中金屬互連沾污雜質(zhì)。因此，希望能有一種低溫固化旋涂玻璃膜的方法，能獲得和高溫(800-900℃)固化的旋涂玻璃膜相同或更優(yōu)良的性質(zhì)。
旋涂玻璃可用于平面化集成電路的形貌。當(dāng)填充高寬比大于1的空隙或空腔時(shí)，在熱工序中旋涂玻璃一般會(huì)收縮龜裂。因此，半導(dǎo)體器件制造商不得不使用復(fù)雜和昂貴的工藝用CVD為基礎(chǔ)的氧化物密封旋涂玻璃。多層密封增加了工藝步驟，成本高并會(huì)產(chǎn)生缺陷。為避免這些問題，半導(dǎo)體制造商使空腔的高寬比小于1，以得到可接受的工藝成品率和可容忍的工藝裕度。要得到更大高寬比的空隙填充要求多次旋涂薄旋涂玻璃，并在SOG膜之間交錯(cuò)化學(xué)氣相淀積的氧化物。淀積的中間層或CVD膜可減少收縮、應(yīng)力和龜裂。當(dāng)應(yīng)用到高密度電路時(shí)，高寬比大于1時(shí)龜裂的趨勢(shì)限制了可得到的特征尺寸和封裝密度。顯然需要一種固化旋涂玻璃膜的方法，可得到大高寬比的空腔填充而不會(huì)龜裂。
大量的操作人員已報(bào)道通過電子束輻照交聯(lián)的硅氧烷型材料可直接構(gòu)圖和用于于光刻?，F(xiàn)已考慮用電子束交聯(lián)旋涂玻璃膜。A.Imai和H.Fukuda(“用于旋涂玻璃(SOG)直接構(gòu)圖的新工藝”Japanese J.Appl.Physics，卷29，第11期，1990，2653-2656頁(yè))顯示使用精細(xì)聚焦的電子束交聯(lián)旋涂玻璃使SOG在溶劑中不能溶解，并因而直接在半導(dǎo)體襯底上構(gòu)圖的方法。然而，Imai和Fukuda僅介紹使用電子束構(gòu)圖旋涂玻璃，而沒有用于最后的固化。
顯然由于利用電子束光刻工具以相對(duì)較底劑量的高能電子曝光會(huì)給半導(dǎo)體氧化層引入損傷，不使用高能電子進(jìn)行SOG材料的最后固化。因此，將半導(dǎo)體氧化物暴露給較高數(shù)量級(jí)劑量的電子對(duì)高成品率器件制造是極不利的。而且，當(dāng)電子束暴光半導(dǎo)體氧化物時(shí)，已發(fā)現(xiàn)有很多有害效應(yīng)包括電荷積累(charge buildup)、在Si-SiO2界面上產(chǎn)生電子態(tài)，和在氧化物中引入電子陷阱。這些效應(yīng)在MOS器件中引起以下問題閾值電壓漂移、晶體管中的溝道遷移率下降，和熱電子效應(yīng)。在石板印刷中使用的劑量范圍為5-100μC/cm2。似乎完全固化旋涂玻璃所要求的較高數(shù)量級(jí)的劑量將對(duì)半導(dǎo)體器件中的有源氧化物造成巨大的損害。因此并不鼓勵(lì)使用電子束進(jìn)行SOG固化的嘗試。
有大量的現(xiàn)有技術(shù)顯示，當(dāng)用高劑量的電子束輻照時(shí)，電子束對(duì)半導(dǎo)體氧化物造成損傷，使電子束輻照成為固化SOG材料的次要選擇。當(dāng)用高能電子入射氧化層時(shí)，產(chǎn)生電子空穴對(duì)。由于氧化層內(nèi)的電場(chǎng)，產(chǎn)生的電子空穴對(duì)可以分離。很靈活的電子較快的移動(dòng)到表面或?qū)w層，而空穴被俘獲于附近的二氧化硅/硅界面。該俘獲過程稱做正電荷積累。正電荷的積累取決于溫度。溫度越低，由于低溫下空穴的移動(dòng)越少，電荷的積累越高。在二氧化硅/硅界面產(chǎn)生的電子態(tài)使隨后的CV曲線沿電壓軸伸展，而不是理想的平行移動(dòng)。發(fā)生伸展是由于當(dāng)存在界面態(tài)時(shí)，在給定的柵偏置下，硅的能帶彎曲更小。
界面態(tài)可以負(fù)性電荷積累并影響MOS晶體管的閾值電壓。電子束輻照可在二氧化硅膜中產(chǎn)生中性電子陷阱。
輻照產(chǎn)生的中性電子陷阱能增強(qiáng)熱電子的不穩(wěn)定性。對(duì)于小尺寸的MOS晶體管，會(huì)發(fā)生由硅襯底到二氧化硅層的電子發(fā)射。這些電子的部分或許被俘獲。俘獲的電荷會(huì)產(chǎn)生如閾值電壓漂移和跨導(dǎo)下降等不希望的影響。
由于這些原因，電子束輻照旋涂玻璃作為固化的方法并沒有作為現(xiàn)有技術(shù)有吸引力的選擇，除非不損傷有源器件層。如果電子束固化旋涂玻璃比現(xiàn)有技術(shù)更有利并且結(jié)果更佳，那么存在將電子束對(duì)氧化層的損傷減小到最小的需要，仍然要求高電子束劑量級(jí)別來完全固化旋涂玻璃。
發(fā)明目的和優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的低溫固化旋涂玻璃材料的方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種固化旋涂玻璃層的方法，能夠完全消除碳并獲得更密集更抗腐蝕的旋涂玻璃膜，同時(shí)保持工藝的最高溫度在250℃以下。本發(fā)明的又一目的是提供一種用一層涂層固化厚旋涂玻璃層(比熱固化的旋涂玻璃層厚且不會(huì)龜裂)的方法，因而省卻用于厚層的多層涂層，并能夠固化旋涂玻璃層且不會(huì)使厚旋涂玻璃層龜裂。
本發(fā)明的還一目的是提供一種固化旋涂玻璃層的方法，可以固化厚的旋涂玻璃而不會(huì)龜裂，并且高寬比大于2或3，這對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)目前是無法獲得的。
本發(fā)明的再一目的是提供一種改進(jìn)的利用電子束輻照和同時(shí)紅外加熱固化旋涂玻璃層的方法。本發(fā)明的又一目的是提供一種固化旋涂玻璃層的方法，通過比通常要求還低的加熱以保護(hù)旋涂玻璃不龜裂，同時(shí)改善旋涂玻璃膜的性質(zhì)。本發(fā)明的又一目的是提供一種用大劑量的高能電子輻照和固化旋涂玻璃層的方法，同時(shí)不會(huì)在氧化層內(nèi)造成損傷或有害的影響。
本發(fā)明的還一目的是提供一種固化旋涂玻璃層的方法，用大面積的均勻電子束源在低真空(10-40毫乇)中輻照，以便在SOG膜或相鄰的氧化層中不造成有害的影響。本發(fā)明的再一目的是提供一種固化旋涂玻璃層的方法，以便獲得比低于800℃的熱固化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的指標(biāo)有更高的折射率、更高的抗腐蝕性和更高的介質(zhì)強(qiáng)度。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠用低溫固化旋涂玻璃層獲得接近熱生長(zhǎng)氧化物的性質(zhì)。
發(fā)明概述本發(fā)明利用大面積的電子束源在低真空環(huán)境中輻照旋涂玻璃材料，同時(shí)用紅外燈間接加熱晶片。這種新型工藝使旋涂玻璃層固化并致密，且消除了所有的碳和溶劑，同時(shí)保持工藝的最高溫度在250℃以下。用再生(blanket)電子束在低真空中輻照并同時(shí)加熱涂敷在晶片上的旋涂玻璃層。在低真空中用電子束產(chǎn)生的正離子中性化表面電荷將對(duì)下面的半導(dǎo)體器件和氧化物的有害影響最小化。在電子束輻照期間加熱旋涂玻璃(氧化層)增加了電子束引入的通常的絕緣氧化層的導(dǎo)電率，因而將電荷由氧化層排到中性的表面。
附圖簡(jiǎn)述

圖1和2為本發(fā)明工藝的剖面圖，顯示了電子束曝光裝置、要固化的襯底和真空室。
優(yōu)選實(shí)施例描述圖1&2圖示了在低溫下固化旋涂玻璃層的新穎方法。襯底27放置在壓力為15-40毫乇的真空室20中，位于電子源下一段距離，該距離足以使電子通過源和襯底表面之間產(chǎn)生離子。電子可由在低真空(10-40毫乇)環(huán)境中工作的任何類型的源產(chǎn)生。特別適于該用途的源在美國(guó)專利No.5,003,178中有介紹，在本說明書中引用僅做參考。這是一種可工作在低真空環(huán)境中的很均勻且穩(wěn)定的源。陰極22發(fā)射電子，電子由陰極和陽(yáng)極26之間的電場(chǎng)加速。這兩個(gè)電極之間的電位由高電壓源29施加到陰極22和偏置電壓源30施加到陽(yáng)極26得到。選擇足夠的電子能量完全穿透SOG層的整個(gè)厚度(例如，6000厚的膜為9kev)。電子輻照涂在襯底27上的旋涂玻璃層28。石英燈輻照襯底的下側(cè)，加熱與電子束無關(guān)?？勺兟╅y32用于泄露適當(dāng)?shù)臍怏w以維持低真空環(huán)境。參考圖2，電子45穿過陽(yáng)極26和襯底27之間的距離46，使區(qū)域38內(nèi)的氣體分子電離產(chǎn)生正離子。然后這些正離子43被吸引回陽(yáng)極26，在陽(yáng)極被朝向陰極加速，產(chǎn)生更多的電子。如42所示，襯底27上的旋涂玻璃膜28為絕緣體，在電子的撞擊下開始負(fù)性充電，如47所示。然而，靠近襯底表面的正離子被負(fù)電荷吸引然后中性化。燈36(見圖1)輻照并加熱晶片或襯底，因而控制基度。由于晶片在真空環(huán)境中并熱絕緣，因此晶片可以通過輻照加熱或冷卻。如果燈熄滅，晶片將向周圍的表面輻照熱量并逐漸冷卻。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，在整個(gè)工藝中，晶片同時(shí)受到紅外燈的加熱和電子束的輻照。紅外石英燈持續(xù)加熱直至晶片溫度達(dá)到200-250℃。在不同的運(yùn)轉(zhuǎn)周期中，燈開和關(guān)以控制晶片溫度。用電子連續(xù)輻照晶片和旋涂玻璃膜直至累積了足夠的劑量2500到10,000μC/m2，并且旋涂玻璃膜固化。襯底的加熱和電子束的撞擊排除了旋涂玻璃膜中的溶劑，并幾乎交聯(lián)成二氧化硅材料。使用該技術(shù)，可在不足十分鐘內(nèi)固化很厚的SOG膜。在本發(fā)明之前，不能沒有龜裂地固化厚過3000的膜。該工藝可用于固化厚旋涂玻璃且沒有龜裂。此外，使用現(xiàn)有技術(shù)目前不能得到高寬比大于2或3，但使用本發(fā)明的方法可得到。另外，我們發(fā)現(xiàn)旋涂玻璃中的碳在最高工藝溫度小于200℃時(shí)可完全消除。這是非常重要的結(jié)果。隨著碳有機(jī)基團(tuán)從氧化膜中排除，氧化物隨之不再吸收水，對(duì)濕法腐蝕工藝的抗蝕性，氧化膜比常規(guī)的熱工藝制造的膜高七倍之多。再者，在低真空環(huán)境中使用大面積的電子曝光可減少電子束輻照的有害效應(yīng)。在電子束光刻中，嚴(yán)格聚焦的高密度電流束在襯底上偏轉(zhuǎn)。在高真空環(huán)境中暴露的氧化層表面的入射束在表面上堆積電荷，在氧化層上產(chǎn)生高電場(chǎng)。
通過對(duì)比，在本發(fā)明中，大面積的電子源在低真空(10-40毫乇)中輻照整個(gè)晶片。電子通過電子槍的陽(yáng)極到達(dá)襯底，電離了部分氣體分子產(chǎn)生正離子。在襯底表面堆積的任何電荷很快被晶片表面附近的正離子中性化。這可暴光旋涂玻璃絕緣膜而不必要求導(dǎo)電涂層放掉電荷。借助電子束引入的導(dǎo)電率實(shí)現(xiàn)下表面的電荷消散(絕緣層或二氧化硅層內(nèi))。整個(gè)晶片通過高能電子束同時(shí)暴光。因此整個(gè)輻照的表面導(dǎo)電并能通過入射電子到表面被正離子中性化來消散電荷。
另外，我們發(fā)現(xiàn)大面積的電子束輻照和旋涂玻璃的溫度升高的結(jié)合可增加氧化層的電子束導(dǎo)電率，氧化層可消散由入射電子束產(chǎn)生的電荷堆積。這可使二氧化硅交聯(lián)并固化，不會(huì)在氧化層中引入任何電子陷阱或正電荷堆積。這是一個(gè)新結(jié)果。電子束引起的導(dǎo)電效應(yīng)取決于襯底溫度(溫度增加導(dǎo)電性增加)。本發(fā)明的方法使用的襯底溫度在150℃到250℃之間。該工藝溫度增加了電子束引起的導(dǎo)電效應(yīng)，并因此加強(qiáng)了體亞表面層的電荷消散，減少或消除了電子/空穴陷阱的形成。在早期關(guān)于電子束引起的導(dǎo)電效應(yīng)研究中發(fā)現(xiàn)，如果在偏置電場(chǎng)減到零之前移去電子束，那么氧化層上的偏置電場(chǎng)可以俘獲氧化層中的電荷。在電子束光刻中，偏置電場(chǎng)高真空中由氧化層上的表面電荷產(chǎn)生。相反，發(fā)現(xiàn)如果在移去入射電子束之前將偏置減到零，沒有電荷被俘獲。由于在本發(fā)明的電子曝光裝置中表面電荷被連續(xù)中性化，當(dāng)入射電子束關(guān)掉時(shí)，在氧化層上存在很小或零偏置。這與以上介紹的氧化層中沒有產(chǎn)生電荷陷阱的條件是一樣的。
在電子束光刻中，精細(xì)聚焦的電子束在晶片表面的小部分上進(jìn)行。雖然入射束下的氧化層導(dǎo)電，臨近的區(qū)域不導(dǎo)電，在器件界面產(chǎn)生橫向偏置電場(chǎng)。通過本發(fā)明所述的電子束曝光全部晶片，晶片的整個(gè)表面和掩埋的氧化層在輻照期間導(dǎo)電，因此入射束消失后，沒有橫向電場(chǎng)產(chǎn)生電荷陷阱。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，沒有用紅外燈加熱晶片。用電子束輻照和加熱晶片。使用很高電流密度的電子輻照，實(shí)現(xiàn)很快的工藝時(shí)間，我們發(fā)現(xiàn)電子束將加熱晶片。如果束中的功率高于通過輻照晶片可消散的(晶片與導(dǎo)熱表面隔離)，那么晶片將被加熱。此時(shí)，束電流和束電壓的乘積(功率＝電流×電壓)大于晶片輻射的功率，因此通過電子束加熱晶片。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，晶片或襯底通過冷卻板冷卻。這使晶片或襯底保持接近環(huán)境，僅用電子束輻照就可固化旋涂玻璃。該工藝可用于甚至不能承受以上介紹的實(shí)施例中使用的200℃的器件。
從以上可看出，本發(fā)明在處理旋涂玻璃上取得很大進(jìn)步。具體地，本發(fā)明提供一種用電子束輻照固化旋涂玻璃材料、固化厚旋涂玻璃材料、在比通常根除碳雜質(zhì)和SOG的其它污染的要求低得多的溫度固化旋涂玻璃材料的方法。這種改進(jìn)的方法比高溫?zé)峁袒?。由于可在低溫下進(jìn)行，所以可獲得800℃-900℃固化的SOG膜的所需性質(zhì)，且不會(huì)融化金屬化層。并且，通過在低真空環(huán)境中用高度均勻的電子束輻照SOG膜，電子束對(duì)敏感的氧化層的損傷最小化，盡管沒有完全消除。也應(yīng)該理解，雖然為了說明的目的詳細(xì)地介紹了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但不同的修改都沒有脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明受附帶的權(quán)利要求的限定。
權(quán)利要求
1.一種在半導(dǎo)體襯底上固化旋涂玻璃材料的方法，包括以下步驟在真空室中在半導(dǎo)體襯底上放置或留下旋涂玻璃層；用大面積的電子束輻照旋涂玻璃層，以對(duì)旋涂玻璃層的整個(gè)表面進(jìn)行基本上均勻的曝光，并有足夠的能量穿過層的整個(gè)厚度；以及繼續(xù)輻照步驟以達(dá)到足以固化旋涂玻璃層的劑量水平；同時(shí)加熱旋涂玻璃層，但將膜保持在較低的溫度；因而沒有龜裂或其它損傷地固化旋涂玻璃層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中真空環(huán)境為在10-40毫乇范圍內(nèi)的較高真空壓力的低真空。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中固化工藝在小于約250℃的峰值溫度下進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中加熱步驟包括直接在旋涂玻璃層處起動(dòng)紅外加熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中加熱步驟提供的劑量在2500-10000C/cm2范圍內(nèi)。
6.一種在半導(dǎo)體襯底上固化旋涂玻璃材料的方法，包括以下步驟在真空室中在半導(dǎo)體襯底上放置或留下旋涂玻璃層；用大面積的電子束輻照旋涂玻璃層，以對(duì)旋涂玻璃層的整個(gè)表面進(jìn)行基本上均勻的曝光，并有足夠的能量穿過層的整個(gè)厚度；以及繼續(xù)輻照步驟以達(dá)到足以固化旋涂玻璃層的劑量水平；同時(shí)加熱旋涂玻璃層；以及通過冷卻板將該層和半導(dǎo)體襯底保持在較低的溫度。因而沒有龜裂或其它損傷地固化旋涂玻璃層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中旋涂玻璃層和半導(dǎo)體襯底保持在低于200℃的溫度
8.一種在半導(dǎo)體襯底上固化旋涂玻璃材料的方法，包括以下步驟在真空室中在半導(dǎo)體襯底上放置或留下旋涂玻璃層；用大面積的電子束輻照旋涂玻璃層，以對(duì)旋涂玻璃層的整個(gè)表面進(jìn)行基本上均勻的曝光，并有足夠的能量穿過層的整個(gè)厚度；繼續(xù)輻照步驟以達(dá)到足以固化旋涂玻璃層的劑量水平；同時(shí)加熱旋涂玻璃層，但將膜保持在較低的溫度；將真空室維持在10-40毫乇范圍內(nèi)的較高壓的低真空，因而對(duì)旋涂玻璃層進(jìn)行電子輻照而產(chǎn)生的任何表面電荷積累被形成在層表面附近的正離子所中和；以及入射的電子束和增大的溫度在旋涂玻璃層中產(chǎn)生增大的電導(dǎo)率，因而電荷更易于從旋涂玻璃層的亞表面擴(kuò)散，電子束輻照所伴隨的電子/空穴陷阱的發(fā)生被減少或消除了。因而沒有龜裂或其它損傷地固化旋涂玻璃層。
全文摘要
這里介紹了一種電子束暴露方法,提供了一種固化形成在半導(dǎo)體晶片(27)上的旋涂玻璃(28)的裝置,在制造多層集成電路的工藝中可隔離導(dǎo)電金屬材料并平面化形貌。該方法使用了在低真空環(huán)境中的大面積、均勻的電子束暴露系統(tǒng),包括陰極(22)、陽(yáng)極(26)和電源(29,30)。涂敷有未固化的硅氧烷旋涂玻璃(28)的晶片(27)用具有足能穿過旋涂玻璃的整個(gè)厚度的能量的電子輻照,同時(shí)用紅外加熱器加熱。晶片(27)暴露給預(yù)定劑量的電子(44),同時(shí)在低真空環(huán)境中升高峰值溫度。然后關(guān)掉電子束和紅外加熱器,在從真空室中移出之前,冷卻襯底或晶片(27)。
文檔編號(hào)H01L21/027GK1189243SQ96195125
公開日1998年7月29日 申請(qǐng)日期1996年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月8日
發(fā)明者W·R·利維沙, M·F·羅斯, A·L·魯比爾勒斯 申請(qǐng)人:聯(lián)合訊號(hào)公司