專利名稱：半導(dǎo)體器件及制造該半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有層間絕緣膜的半導(dǎo)體器件以及用于制造該半導(dǎo)體器件的方法，其中該半導(dǎo)體器件所要求的屬性容易因氧等離子體處理而變壞。特別地，本發(fā)明涉及能夠恢復(fù)屬性變壞的半導(dǎo)體器件以及用于制造該半導(dǎo)體器件的方法。
在大規(guī)模集成電路(LSI)中對(duì)信號(hào)高速處理的需求逐年增加。在LSI中處理信號(hào)的速度主要由其晶體管本身的工作速度和在布線中的信號(hào)傳輸延遲時(shí)間所決定的。大大地影響現(xiàn)有技術(shù)中處理信號(hào)的速度的晶體管的工作速度已經(jīng)通過(guò)減小晶體管的尺寸而得到提高。
但是，在具有小于0.25μm的設(shè)計(jì)尺寸的LSI中，基于布線中的信號(hào)傳輸延遲的信號(hào)處理速度的降低變得顯著。在具有四層布線層以上的多層布線結(jié)構(gòu)的LSI器件中，這種影響很大。
因此，近年來(lái)作為用于改進(jìn)布線中信號(hào)傳輸?shù)难舆t的方法，現(xiàn)在已經(jīng)研究出利用具有較小介電常數(shù)的氫倍半硅氧烷(HSQ)膜或類似薄膜取代常規(guī)的硅氧化膜的層間絕緣膜。HSQ膜是具有某種化學(xué)結(jié)構(gòu)的樹脂膜，其中硅氧化膜的一部分Si-O鍵被Si-H鍵所代替。該膜被施加到基片上然后被加熱和燒結(jié)，使其用作為層間絕緣膜。由于幾乎全部HSQ膜按照與常規(guī)硅氧化膜相同的方法由Si-O鍵所構(gòu)成，該HSQ膜具有低的介電常數(shù)和高達(dá)約500℃的熱阻。
但是，當(dāng)用HSQ膜用作為層間絕緣膜時(shí)，仍然具有在通常的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)中用作為形成各種圖案的剝除光刻膠的步驟中損壞HSQ膜的問(wèn)題。
通常，在剝除光刻膠的步驟中，用氧等離子體進(jìn)行處理，從而除去未被剝除的光刻膠的剩余物或者蝕刻的剩余物。因此，用具有包含單乙醇胺或類似物質(zhì)的濕剝除溶液進(jìn)行處理。當(dāng)HSQ膜暴露于氧等離子體下時(shí)，其中的Si-H鍵斷開并且產(chǎn)生Si-OH鍵。使得該膜包含水分。當(dāng)HSQ膜用濕剝除溶液進(jìn)行處理時(shí)，Si-H鍵斷開，并且Si-OH鍵產(chǎn)生，這與用氧等離子體進(jìn)行處理的方法相同。也就是說(shuō)，在這些剝除步驟中，HSQ膜包含大量水分。結(jié)果，所不希望的是，其介電常數(shù)上升。如果HSQ膜包含大量水分，這會(huì)造成在通孔之間產(chǎn)生泄漏電流的問(wèn)題。在通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)或?yàn)R射方法于通孔內(nèi)嵌入的步驟中，在通孔中的嵌入過(guò)程由于除氣而變得不充分。
下面描述用于制造現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體器件的過(guò)程。

圖1為示出在現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體器件制造過(guò)程的截面圖。
首先在硅基片51上形成底層52。底層52包括底層元件，例如晶體管。接著，在底層52上有選擇地形成阻擋金屬層53。此后在阻擋金屬層53上形成第一金屬布線層54。在第一金屬布線層54上形成防反射層55。接著，通過(guò)等離子體CVD在整個(gè)表面上形成第一硅氧化層57。接著，通過(guò)涂覆機(jī)器在第一硅氧化層57上形成HSQ膜58。該生成物在熱板上進(jìn)行暫時(shí)地?zé)Y(jié)，隨后在燒結(jié)爐中燒結(jié)。
在此時(shí)，為了避免Si-H鍵分解，通常把氮?dú)饣蝾愃茪怏w導(dǎo)入熱板的周圍，或?qū)霟Y(jié)爐中使得HSQ膜不與氧或水發(fā)生反應(yīng)。接著，通過(guò)等離子體CVD或類似方法在HSQ膜58上形成第二硅氧化膜59。然后，用構(gòu)圖后的光刻膠蝕刻在防反射層55上的硅氧化膜59和HSQ膜58。按這種方式，形成通孔。接著，通過(guò)用氧等離子體進(jìn)行處理使光刻膠被剝除。該生成物進(jìn)一步受到堿-濕溶液的剝除處理以除去蝕刻剩余物等。
如上文所述，此時(shí)在HSQ膜58上暴露于通孔處并受到氧等離子體處理的區(qū)域中的Si-H鍵由于氧等離子體處理和用濕溶液進(jìn)行的剝除處理而變?yōu)镾i-OH鍵。因此，在這些區(qū)域中產(chǎn)生具有增加的介電常數(shù)的受損部分58b。這些受損部分58b造成有害的通孔。
另外，有人提出一種方法，用該方法形成HSQ膜，然后用惰性氣體(例如，氮?dú)饣驓鍤?從表面上對(duì)生成物進(jìn)行處理，以提高HSQ膜的強(qiáng)度(日本專利申請(qǐng)公開第8-111458號(hào))。
根據(jù)公開與上述公報(bào)中的現(xiàn)有技術(shù)的這種制造方法，HSQ膜的強(qiáng)度得到提高。因此，即使從形成為HSQ膜的下層的金屬層向HSQ膜施加外力，也不易產(chǎn)生裂紋。但是，即使用現(xiàn)有技術(shù)中的方法也不可能抑制HSQ膜的介電常數(shù)上升。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種半導(dǎo)體器件，使得可以減小由于氧等離子體處理或類似處理對(duì)層間絕緣膜的介電常數(shù)升高造成的影響；以及一種用于制造該半導(dǎo)體器件的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種半導(dǎo)體器件可以包括半導(dǎo)體基片、形成于該半導(dǎo)體基片上的布線層、覆蓋該布線層的氮化膜、以及形成于該氮化膜上的層間絕緣膜。該層間絕緣膜可以具有到達(dá)布線層的開孔并且包含有具有Si-H或Si-CH3鍵的化學(xué)式所表示的介電成分。
在本發(fā)明的這一方面中，布線層由氮化膜所覆蓋。因此，即使在造成該半導(dǎo)體器件的工藝中，進(jìn)行氟等離子體處理來(lái)降低由氧等離子體處理所升高的層間絕緣膜的介電常數(shù)，該布線層也與氟等離子體相隔離。因此，該布線層不受到氟等離子體的腐蝕，從而獲得具有低的介電常數(shù)的層間絕緣膜。通過(guò)降低層間絕緣膜的介電常數(shù)?？梢允拱雽?dǎo)體集成電路(例如，LSI)以高速進(jìn)行工作。
氮化膜可以由氮化鈦或氮化硅所構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法可以包括如下步驟在半導(dǎo)體基片上形成包含由具有Si-H鍵或Si-CH3鍵的化學(xué)式所表示的介電成分的層間絕緣膜、在層間絕緣膜上形成光刻膠、對(duì)該光刻膠構(gòu)圖成為接觸孔形狀，通過(guò)利用該光刻膠作為掩膜進(jìn)行層間絕緣膜的干法蝕刻、除去該光刻膠、并使層間絕緣膜暴露于氮等離子體和氫等離子體下。
使層間絕緣膜暴露于氮等離子體和氫等離子體下的步驟可以包括在半導(dǎo)體基片所分布的腔體內(nèi)導(dǎo)入氮?dú)夂蜌錃獾牟襟E，氫氣體積與氮?dú)怏w積之比可以為從2到80％。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法可以包括如下步驟在半導(dǎo)體基片上形成包含由具有Si-H鍵或Si-CH3鍵的化學(xué)式所表示的介電成分的層間絕緣膜、在層間絕緣膜上形成光刻膠、對(duì)該光刻膠構(gòu)圖成為接觸孔形狀，通過(guò)利用該光刻膠作為掩膜進(jìn)行層間絕緣膜的干法蝕刻、除去該光刻膠、并使層間絕緣膜暴露于氮等離子體或六甲基二硅烷氣體下。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法可以包括如下步驟在半導(dǎo)體基片上有選擇地形成布線層、在整個(gè)表面上形成氮化膜、在該氮化膜上包含由具有Si-H鍵或Si-CH3鍵的化學(xué)式所表示的介電成分的層間絕緣膜、在層間絕緣膜上形成光刻膠、對(duì)該光刻膠構(gòu)圖成為具有在該布線層上的開孔的形狀、通過(guò)利用該光刻膠作為掩膜進(jìn)行層間絕緣膜的干法蝕刻、除去該光刻膠、并使層間絕緣膜暴露于氮等離子體下。
在用于本發(fā)明的方法中，即使層間絕緣膜的介電常數(shù)在除去該光刻膠時(shí)升高，該層間絕緣膜隨后暴露于預(yù)定的等離子體或六甲基二硅烷氣體下。因此，上升的介電常數(shù)可以充分地降低。結(jié)果，通過(guò)降低層間絕緣膜的介電常數(shù)，象LSI這樣的半導(dǎo)體集成電路可以高速工作。
根據(jù)本發(fā)明，即使進(jìn)行氟等離子體處理，以降低在制造該器件的工藝中由氧等離子體處理所升高的層間絕緣膜，該布線層也不暴露于氟等離子體下，并且不會(huì)受到腐蝕。
圖1為示出在現(xiàn)有技術(shù)中用于而造成半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。
圖2為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖3A至3E為按照步驟的次序示出用于制造根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。
圖4為示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖5A至5C為按照步驟的次序示出用于制造根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。
圖6為示出采用包含Si3N4的防氟膜的一個(gè)實(shí)例的截面圖。
圖7為示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖8A至8E為按照步驟的次序示出用于制造根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。
參照附圖，在下文具體描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。圖2為示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
在本實(shí)施例中，底層2形成于硅基片1上。在底層2上有選擇地形成阻擋金屬層3。在阻擋金屬層3上形成第一金屬布線層4。在第一金屬布線層4上形成防反射層5。在防反射層5上形成連接金屬層6。
形成第一層間絕緣膜7以覆蓋底層2的上表面，以及阻擋金屬層3、金屬布線層4和防反射層5的側(cè)表面。第二層間絕緣膜8形成于第一層間絕緣膜7上，使其具有到達(dá)連接金屬層6中部的厚度。第二層間絕緣膜8的電容率小于硅氧化膜的電容率。改變部分8a形成在第二層間絕緣膜8和連接金屬層6之間的界面上。第三層間絕緣膜9形成在第二層間絕緣膜8上，使其具有高達(dá)連接金屬層6的頂部的高度。第二金屬布線層10形成在連接金屬層6上，使其擴(kuò)展到第三層間絕緣膜9的一部分上。
第一金屬布線層4和第二金屬布線層10由鋁基布線材料構(gòu)成，例如，含銅的鋁合金或含硅和銅的鋁合金。阻擋金屬層3和防反射層5由Ti、TiN或TiW所構(gòu)成。第一層間絕緣膜7和第三層間絕緣膜9由SiH4類等離子體SiO2；用Si(OC2H5)作為原材料的TEOS(四乙基正硅醛鹽)類等離子體SiO2；SiH4類等離子體SiON；SiH4類等離子體SiN；含氟的等離子體SiOF；或類似材料所構(gòu)成。第二層間絕緣膜8由氫一倍半硅氧烷(HSQ)或有機(jī)旋涂玻璃(SOG)所構(gòu)成。幾乎在第二層間絕緣膜8中的所有鍵都為Si-O鍵，但是幾乎所有在修正部分8a中的所有鍵都為Si-H鍵和Si-N鍵。連接金屬層6由鎢、鋁等構(gòu)成，其阻擋金屬層由TiN或Ti所構(gòu)成。
下面將描述用于制造根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的方法。圖3A至3E為按照其步驟順序示出用于制造根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
如圖3A所示，底層2首先形成在硅基片1上。底層2包括底層元件，如晶體管。接著，為了連接到底層元件，在該底層2上有選擇地形成由TiN/Ti所構(gòu)成的阻擋金屬層3，使其具有30至200nm(納米)的厚度。此后，通過(guò)濺射工藝在該阻擋金屬層3上形成由鋁或含銅的鋁合金所構(gòu)成的第一金屬布線層4，使其具有300至800nm的厚度。另外，為了避免光刻中的反射現(xiàn)象，在第一金屬布線層4上形成由TiN所構(gòu)成的防反射層5，使其具有10至100nm的厚度。接著，通過(guò)等離子體CVD(化學(xué)汽相淀積)或類似方法，用相似的方式沿著圖形在整個(gè)表面上形成由氧化硅或含氟的氧化硅所構(gòu)成的第一層間絕緣膜7。膜7的厚度達(dá)20至100nm。隨后形成的第二層間絕緣膜8與基片1之間的附著力由第一層間絕緣膜7而提高。其厚度最好盡可能地薄以減少整個(gè)層間絕緣膜的介電常數(shù)。
接著，在第一層間絕緣膜7上施加HSQ樹脂膜，使其具有200至1000nm的厚度。為了暫時(shí)燒結(jié)，該生成物在氮?dú)猸h(huán)境中，受到在例如100-150℃、150-250℃、以及250-300℃溫度條件下的三步驟熱處理，每步驟持續(xù)1-10分鐘。受到暫時(shí)燒結(jié)的具有HSQ樹脂膜的基片1被置入燒結(jié)爐中，然后在氮?dú)猸h(huán)境下在350-500℃的溫度下燒結(jié)1小時(shí)。按這種方式，形成第二層間絕緣膜8。
接著，如圖3B所示，由氧化硅或類似材料所構(gòu)成的第三層間絕緣膜9形成在第二層間絕緣膜8上，使其具有例如2000至15000nm的厚度。此后，一層構(gòu)圖的光刻膠9a形成在第三層間絕緣膜9上，使其具有約為1μm的厚度。光刻膠9a用于形成到達(dá)防反射層5的通孔。
接著，如圖3C所示，該生成物在等離子體處理器的腔體內(nèi)，在300-600W的輸出功率以及100-400sccm(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分)的氧氣導(dǎo)入流速下受到氧等離子體處理，以剝除光刻膠9a。為了除去未被剝除的光刻膠9a的剩余物和蝕刻剩余物，用含乙醇胺或類似物質(zhì)的濕剝除溶液對(duì)該生成物進(jìn)行10-20分鐘的濕剝除處理。通過(guò)氧等離子體處理和濕剝除處理，在暴露于第二層間絕緣膜8的通孔處的區(qū)域中的Si-H斷開，并且產(chǎn)生Si-OH鍵而在這些區(qū)域中生成受損部分8b。
接著，基片1被導(dǎo)入等離子體處理器的腔體內(nèi)，如圖3D中所示，然后基片1同時(shí)暴露于氮等離子體和氫等離子體下。這些等離子體是通過(guò)把該腔體內(nèi)的溫度設(shè)置為50-300℃并用平行板型反應(yīng)器、感應(yīng)耦合射頻等離子體(ICP)、喇叭狀電子回旋共振(ECR)、微波發(fā)射源等，在500至1500W的輸出功率下產(chǎn)生的。被導(dǎo)入腔體內(nèi)的氮?dú)夂脱鯕獾牧魉俜謩e為100-1000sccm以及20-800sccm。氫氣與氧氣的摻合比最好設(shè)為2-80％。按這種方式，在受損部分8b處的Si-OH鍵被Si-N鍵或Si-H鍵所代替，使得該膜質(zhì)量的損害得到恢復(fù)。因此，修正部分8a在受損部分8b形成的區(qū)域中產(chǎn)生。因此，HSQ膜表面的膜質(zhì)量得到恢復(fù)。但是，如果氫氣與氮?dú)獾膿胶媳刃∮?％，則容易產(chǎn)生整個(gè)氮化膜，使得HSQ膜的介電常數(shù)異常升高。另一方面，如果上述摻合比大于80％，則在主要由鋁構(gòu)成的第一布線層4上可能產(chǎn)生須狀物等。因此，該摻合比最好為2-80％。
接著，如圖3E所示，由鎢、鋁或類似金屬所構(gòu)成的連接金屬層6通過(guò)CVD或?yàn)R射工藝嵌入到通孔內(nèi)。第二布線層10有選擇地形成在第三層間絕緣膜的一部分和連接金屬層6上。
在如此制造的第一實(shí)施例中，通過(guò)使在剝除光刻膠9a的步驟中形成的受損部分8b同時(shí)受到氮等離子體處理和氫等離子體處理，形成使膜質(zhì)量受損部分恢復(fù)的修正部分8a。按這種方式，可以避免包含HSQ膜的第二層間絕緣膜8中介電常數(shù)升高。這也可以避免在通孔中嵌入鎢、鋁或類似金屬的質(zhì)量下降，并且克服通孔之間電流泄漏的問(wèn)題。
下面將描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
在本實(shí)施例中，底層(未示出)形成在硅基片11上。阻擋金屬層13有選擇地形成在底層上。第一金屬布線層14形成在阻擋金屬層13上。防反射層15形成第一金屬層14上。
形成防氟層21以覆蓋阻擋金屬層13金屬布線層14和防反射層15的側(cè)面。連接金屬層16形成在防反射層15的表面上，使得層面16具有從防氟層21的表面到達(dá)底層的區(qū)域。形成第一層間絕緣膜17以覆蓋未被連接金屬層16或類似層面所覆蓋的防氟層21的側(cè)面、底層的表面、以及防反射層15的一部分表面。第二層間絕緣膜18形成在第一層間絕緣膜17上，使其具有高達(dá)連接金屬層16的中部的厚度。第二層間絕緣膜18的電容率小于硅氧化膜的電容率。一個(gè)修正部分18a形成在第二層間絕緣膜18和連接金屬層16之間的界面上。第二層間絕緣膜19形成在第二層間絕緣膜18上，使其具有高達(dá)連接金屬層16的上端的厚度。第二金屬布線層20形成在連接金屬層16上，使其擴(kuò)展到第三層間絕緣膜19的一部分上。
第一金屬布線層14和第二金屬布線層20由鋁基布線材料所構(gòu)成，例如含銅的鋁合金或含硅和銅的鋁合金，阻擋金屬層13和防反射層15例如由Ti、TiN和TiW所構(gòu)成。第一層間絕緣膜17和第三層間絕緣膜19由SiH4類等離子體SiO2；用Si(OC2H5)作為原材料的TEOS類等離子體SiO2；SiH4類等離子體SiON；SiH4類等離子體SiN；含氟的等離子體SiOF；或者類似材料所構(gòu)成。第二層間絕緣膜18由HSQ或有機(jī)旋涂玻璃(SOG)所構(gòu)成。第二層間絕緣膜18的修正部分18a由具有Si-F鍵的氧化膜所構(gòu)成。連接金屬層16由鎢、鋁等構(gòu)成。阻擋金屬由TiN或Ti所構(gòu)成。
下面將描述用于制造根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的方法。圖5A至5C為按照其步驟順序示出用于制造根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
如圖5A所示，底層(未示出)首先形成在硅基片11上。底層包括底層元件，如晶體管。接著，為了連接到底層元件等類似部件上，在該底層2上有選擇地形成阻擋金屬層13。此后，在該阻擋金屬層13上形成第一金屬布線層14。另外，在第一金屬布線層14上形成由TiN所構(gòu)成的防反射層15，使其具有50nm或更厚的厚度。接著，通過(guò)CVD工藝在整個(gè)表面上形成防氟層21，使其具有50-100nm的厚度。
接著，如圖5B所示，在各向異性、低壓和高密度等離子體條件下蝕刻防氟層21，直到防反射層15露出。由于形成在第一金屬布線層14的側(cè)面上的區(qū)域或類似區(qū)域在此時(shí)不易被蝕去，防氟層21保留在這些區(qū)域上。這使得可以獲得由TiN所構(gòu)成的防氟層21和防反射層15覆蓋第一布線層14的結(jié)構(gòu)。
接著，如圖5C所示，按照通常方法沿著該圖案使第一層間絕緣膜17淀積在整個(gè)表面上。此后，把HSQ樹脂膜施加到第一層間絕緣膜17上。按照與第一實(shí)施例相同的方法，使該生成物受到熱處理以形成第二層間絕緣膜18。然后按照與第一實(shí)施例相同的方法，淀積上由氧化硅所構(gòu)成的第三層間絕緣膜19，并且，用在布線和通孔之間產(chǎn)生裂縫的無(wú)邊接觸連接法形成該通孔。
在第二實(shí)施例中，用由TiN所構(gòu)成的防氟層21覆蓋第一布線層14；因此，即使采用無(wú)邊接觸連接法，第一布線層14以及類似的層面不會(huì)產(chǎn)生毛刺。相應(yīng)地，即使在下一步驟中執(zhí)行氟等離子體處理，也可以避免含鋁的第一金屬層14被氟所腐蝕。另外，在剝除光刻膠的步驟中形成在暴露于第二層間絕緣膜18的通孔處的區(qū)域上的受損部分受到氟等離子體處理。該處理使得從受損區(qū)域除去水分成為可能，并且在這些區(qū)域上形成修正部分18a。在氟等離子體處理中，基片被置入等離子體處理器的腔體內(nèi)，然后以50-2000sccm(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分)的流速導(dǎo)入氟氣和氟碳?xì)?，如CH3F、C2F6等，以通過(guò)平行板型反應(yīng)器、感應(yīng)耦合射頻等離子體(ICP)、喇叭狀電子回旋共振(ECR)、微波等產(chǎn)生氟等離子體。
接著，按照與第一實(shí)施例相同的方法形成連接金屬層16和第二布線層20。
在如此進(jìn)行的第二實(shí)施例中，通過(guò)氟等離子體處理，在剝除光刻膠的步驟中形成的受損部分被恢復(fù)為具有少量水分和低介電常數(shù)的修正部分18a。在氟等離子體處理中，第一布線層14由防氟層21和防反射層15所覆蓋；因此，氟等離子體不與布線層14相接觸。因此，含鋁的第一布線層14不被腐蝕。
作為防氟層，可以用Si3N4膜取代TiN膜。圖6為示出使用含Si3N4的防氟層的一個(gè)實(shí)例。在使用Si3N4作為防氟層的情況下，形成防反射層15，然后通過(guò)CVD工藝在整個(gè)表面上形成防氟層21a，使其具有約為50nm的厚度。第二層間絕緣膜18形成在防氟層21a上而不形成第一層間絕緣膜。然后形成通孔。該生成物受到氟等離子體處理，然后進(jìn)行腐蝕，以除去在形成通孔的區(qū)域內(nèi)的防氟層21a。
下面描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。圖7為示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
在該第三實(shí)施例中，底層32形成在硅基片31上。具有凹槽的第一等離子體TEOS氧化膜37形成在底層32上。HSQ膜38和第二等離子體TEOS氧化膜39形成在第一等離子體TEOS氧化膜37上，按照膜37、38和39的次序。每層膜38和39在與第一等離子體TEOS氧化膜37的凹槽相同的部位處具有凹槽。包含大量Si-CH3鍵的修正部分38a形成在接近HSQ膜38的凹槽附近。阻擋金屬層33形成在這三層膜中的凹槽側(cè)面和底面。銅布線層34嵌入在由阻擋金屬層33所覆蓋的區(qū)域中。
下面描述用于制造根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的方法。圖8A至8E為按照步驟的次序示出用于制造根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的方法。
如圖8A所示，象晶體管這樣的元件形成在硅基片31上以形成底層32。接著，第一等離子體TEOS氧化膜37形成在底層32上，使其具有約1000埃的厚度。然后，在第一等離子體TEOS氧化膜37上施加HSQ膜38，使其具有約500nm的厚度。該生成物在約200℃的熱板上進(jìn)行熱處理，然后在燒結(jié)爐中，在約400℃的溫度下燒結(jié)1個(gè)小時(shí)。在HSQ膜38上形成第二等離子體TEOS氧化膜39，使其具有約100nm的厚度。接著，在第二等離子體TEOS氧化膜39上形成光刻膠39a。然后，通過(guò)曝光和顯影對(duì)光刻膠19a進(jìn)行構(gòu)圖。用光刻膠19a作為掩膜，通過(guò)氟碳基氣體對(duì)第二等離子體TEOS氧化膜39、HSQ膜38和第一等離子體TEOS氧化膜37相繼進(jìn)行構(gòu)圖，以形成凹槽。
接著，如圖8B所示，利用氧氣通過(guò)ICP拋光法除去光刻膠39a。接著該形成物受到濕剝除處理。在暴露于HSQ膜38的凹槽處的區(qū)域中的Si-H鍵易于被等離子體處理和剝除處理所斷開，以產(chǎn)生具有吸濕能力的Si-OH鍵。按這種方式，在這些區(qū)域中產(chǎn)生受損部分38b。
接著，HSQ膜38在真空腔中暴露于六甲基二硅烷(在下文中簡(jiǎn)稱為HMDS)下長(zhǎng)達(dá)10分鐘。HMDS由如下化學(xué)式1所表示(CH3)3-Si-NH-Si-(CH3)3……(1)通過(guò)把HSQ膜38暴露于所述HMDS中，由如下化學(xué)方程式所表示的反應(yīng)造成受損部分38b。
……(2)該反應(yīng)使幾乎所有的Si-OH鍵變?yōu)镾i-CH3鍵。因此，如圖8C所示，修正部分38a在受損部分38b所在的區(qū)域中產(chǎn)生。
接著，如圖8D所示，通過(guò)濺射工藝整個(gè)表面上形成TiN膜，使其具有50nm的厚度。以這種方法，阻擋金屬層33形成在槽中。接著，通過(guò)CVD工藝在整個(gè)表面上形成厚度為750nm的Cu-CVD層，而保持用于形成阻擋金屬層33的真空。因此，形成銅布線層34。
接著，如圖8E所示，該生成物受到金屬化學(xué)機(jī)械拋光(金屬CMP)、使得阻擋金屬層33和銅布線層34變得平整。
在如此產(chǎn)生的第三實(shí)施例中，作為包含Si-OH鍵區(qū)域的受損部分38B受到疏水處理，也就是說(shuō)，暴露于HMDS下的處理；因此，Si-OH鍵變?yōu)镾i-CH3鍵以產(chǎn)生修正部分38a。相應(yīng)地，可以避免嵌入阻擋金屬層33和銅布線層34中質(zhì)量下降，并且避免HSQ膜38的介電常數(shù)升高。
在第三實(shí)施例中，HSQ膜38被用作為低介電常數(shù)膜，但是在使用有機(jī)SOG膜的情況下也可以獲得相同的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，也可以使用包含Si-H鍵和/或Si-CH3鍵的其他膜。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括一半導(dǎo)體基片，形成于所述半導(dǎo)體基片上的布線層，覆蓋所述布線層的氮化膜，以及形成于所述氮化膜上的層間絕緣膜，所述層間絕緣膜具有到達(dá)所述布線層的開孔，并且包含由具有Si-H鍵的化學(xué)式所表示的介電成分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述氮化膜是從氮化鈦膜和氮化硅膜的組中選擇出來(lái)的一種。
3.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括一半導(dǎo)體基片，形成于所述半導(dǎo)體基片上的布線層，覆蓋所述布線層的氮化膜，以及形成于所述氮化膜上的層間絕緣膜，所述層間絕緣膜具有到達(dá)所述布線層的開孔，并且包含由具有Si-CH3鍵的化學(xué)式所表示的介電成分。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述氮化膜是從氮化鈦膜和氮化硅膜的組中選擇出來(lái)的一種。
5.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，包括如下步驟在硅基片上形成一層間絕緣膜，其中包含由具有Si-H鍵的化學(xué)式所表示的介電成分，在所述層間絕緣膜上形成光刻膠，把所述光刻膠構(gòu)圖成為接觸孔的形狀，通過(guò)利用所述光刻膠作為掩膜對(duì)所述層間絕緣膜進(jìn)行干法蝕刻，除去所述光刻膠，以及使所述層間絕緣膜暴露于氮等離子體和氫等離子體下。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，使所述層間絕緣膜暴露于氮等離子體和氫等離子體下的步驟包括在所述半導(dǎo)體基片所放置的腔體內(nèi)通入氮?dú)夂蜌錃獾牟襟E，并且所述氫氣的體積與所述氮?dú)獾捏w積之比為2-80％。
7.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，包括如下步驟在硅基片上形成一層間絕緣膜，其中包含由具有Si-CH3鍵的化學(xué)式所表示的介電成分，在所述層間絕緣膜上形成光刻膠，把所述光刻膠構(gòu)圖成為接觸孔的形狀，通過(guò)利用所述光刻膠作為掩膜對(duì)所述層間絕緣膜進(jìn)行干法蝕刻，除去所述光刻膠，以及使所述層間絕緣膜暴露于氮等離子體和氫等離子體下。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，使所述層間絕緣膜暴露于氮等離子體和氫等離子體下的步驟包括在所述半導(dǎo)體基片所放置的腔體內(nèi)通入氮?dú)夂蜌錃獾牟襟E，并且所述氫氣的體積與所述氮?dú)獾捏w積之比為2-80％。
9.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，包括如下步驟在硅基片上形成一層間絕緣膜，其中包含由具有Si-H鍵的化學(xué)式所表示的介電成分，在所述層間絕緣膜上形成光刻膠，把所述光刻膠構(gòu)圖成為接觸孔的形狀，通過(guò)利用所述光刻膠作為掩膜對(duì)所述層間絕緣膜進(jìn)行干法蝕刻，除去所述光刻膠，以及使所述層間絕緣膜暴露于氟等離子體下。
10.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，包括如下步驟在硅基片上形成一層間絕緣膜，其中包含由具有Si-CH3鍵的化學(xué)式所表示的介電成分，在所述層間絕緣膜上形成光刻膠，把所述光刻膠構(gòu)圖成為接觸孔的形狀，通過(guò)利用所述光刻膠作為掩膜對(duì)所述層間絕緣膜進(jìn)行干法蝕刻，除去所述光刻膠，以及使所述層間絕緣膜暴露于氟等離子體下。
11.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，包括如下步驟在硅基片上形成一層間絕緣膜，其中包含由具有Si-H鍵的化學(xué)式所表示的介電成分，在所述層間絕緣膜上形成光刻膠，把所述光刻膠構(gòu)圖成為接觸孔的形狀，通過(guò)利用所述光刻膠作為掩膜對(duì)所述層間絕緣膜進(jìn)行干法蝕刻，除去所述光刻膠，以及使所述層間絕緣膜暴露于六甲基二硅烷氣體中。
12.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，包括如下步驟在硅基片上形成一層間絕緣膜，其中包含由具有Si-CH3鍵的化學(xué)式所表示的介電成分，在所述層間絕緣膜上形成光刻膠，把所述光刻膠構(gòu)圖成為接觸孔的形狀，通過(guò)利用所述光刻膠作為掩膜對(duì)所述層間絕緣膜進(jìn)行干法蝕刻，除去所述光刻膠，以及使所述層間絕緣膜暴露于六甲基二硅烷氣體中。
13.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，包括如下步驟有選擇地在硅基片上形成一布線層，在整個(gè)表面上形成一層氮膜，在所述氮膜上形成一層間絕緣膜，其中包含由具有Si-H鍵的化學(xué)式所表示的介電成分，在所述層間絕緣膜上形成光刻膠，把所述光刻膠構(gòu)圖成為開孔的形狀，通過(guò)利用所述光刻膠作為掩膜對(duì)所述層間絕緣膜進(jìn)行干法蝕刻，除去所述光刻膠，以及使所述層間絕緣膜暴露于氟等離子體下。
14.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，包括如下步驟有選擇地在硅基片上形成一布線層，在整個(gè)表面上形成一層氮膜，在所述氮膜上形成一層間絕緣膜，其中包含由具有Si-CH3鍵的化學(xué)式所表示的介電成分，在所述層間絕緣膜上形成光刻膠，把所述光刻膠構(gòu)圖成為開孔的形狀，通過(guò)利用所述光刻膠作為掩膜對(duì)所述層間絕緣膜進(jìn)行干法蝕刻，除去所述光刻膠，以及使所述層間絕緣膜暴露于氟等離子體下。
全文摘要
在基片上形成一層間絕緣膜,其中包含由具有Si－H鍵或Si－CH
文檔編號(hào)H01L21/316GK1245350SQ99111369
公開日2000年2月23日 申請(qǐng)日期1999年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月14日
發(fā)明者橫山孝司, 宇佐美達(dá)矢 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社