发明名称 半导体装置及半导体装置制造方法
摘要 本发明系有关于一种用以形成含有低介电常数之涂布绝缘膜的内层绝缘层之半导体装置的制造方法。其制造方法包括下列步骤,首先,提供一基板,其中该基板的一表面具有藉由涂布一选自由含矽无机化合物和含矽有机化合物其中一者之涂布流体所形成之一涂布绝缘膜;接着,藉由电浆化第一成膜气体以反应形成一保护层,用以覆盖上述之涂布绝缘膜。其中第一成膜气体包括选自由具Si-H键的烷氧基化合物(alkoxycompound)和具Si-H键的矽氧烷(siloxane)所组成的族群中其中一者,以及选自由 O2、N2O、NO2、CO、CO2和H2O所组成的族群中其中一者的含氧气体。
申请公布号 TW531802 申请公布日期 2003.05.11
申请号 TW090117337 申请日期 2001.07.16
申请人 佳能贩卖股份有限公司;半导体工程研究所股份有限公司 发明人 于久泰三;青木淳一;山本阳一;衣川贵志;前田和夫
分类号 H01L21/31 主分类号 H01L21/31
代理机构 代理人 洪澄文 台北市大安区信义路四段二七九号三楼
主权项 1.一种半导体装置的制造方法,包括下列步骤:准备一基板,其中该基板的一表面具有藉由涂布一选自由含矽无机化合物和含矽有机化合物其中一者之涂布流体所形成之一涂布绝缘膜;藉由电浆化一第一成膜气体以反应形成一保护层,用以覆盖该涂布绝缘膜;其中该第一成膜气体包括选自由具Si-H键的烷氧基化合物(alkoxy compound)和具Si-H键的矽氧烷(siloxane)所组成的族群中其中一者,以及选自由O2.N2O、NO2.CO、CO2和H2O所组成的族群中其中一者的含氧气体。2.如申请专利第1项所述之半导体装置的制造方法,其中该第一成膜气体更包括选自由N2和H2所组成的族群中。3.如申请专利第1项所述之半导体装置的制造方法,其中构成该第一成膜气体之具有Si-H键的烷氧基化合物为SiH(OCH3)3(简称TMS)。4.如申请专利第1项所述之半导体装置的制造方法,其中构成该第一成膜气体之具有Si-H键的烷氧基化合物为(CH3)2HSi-O-SiH(CH3)2(简称TMDSO)。5.如申请专利第1项所述之半导体装置的制造方法,其中提供一平行板型的一第一电极和一第二电极做为电浆化该成膜气体的装置,且当形成一薄膜时,施加频率为1MHz或以上之高频电力至该第一电极,且施加频率为100kHz至1MHz之低频电力至该第二电极,其中该基板已装载。6.如申请专利第1项所述之半导体装置的制造方法,其中该基板具有藉由电浆化一第二成膜气体反应而形成的一第一导线和用以覆盖该第一导线的一保护层,其中该第二成膜气体包括选自由具有Si-H键的烷氧基化合物和具有Si-H键的矽氧烷所组成的族群中之任一者,以及选自由O2.N2O、NO2.CO、CO2和H2O所组成的族群中之任一含氧气体。7.如申请专利第6项所述之半导体装置的制造方法,其中该第二成膜气体包括选自由N2和H2所组成的族群中之任一者。8.如申请专利第6项所述之半导体装置的制造方法,其中构成该第二成膜气体之具有Si-H键的烷氧基化合物为SiH(OCH3)3(简称TMS)。9.如申请专利第6项所述之半导体装置的制造方法,其中构成该第二成膜气体之具有Si-H键的烷氧基化合物为(CH3)2HSi-O-SiH(CH3)2(简称TMDSO)。10.如申请专利第6项所述之半导体装置的制造方法,其中提供一平行板型的一第一电极和一第二电极做为电浆化该成膜气体的装置,且当形成一薄膜时,施加频率为1MHz或以上之高频电力至该第一电极,且施加频率为100kHz至1MHz之低频电力至该第二电极,其中该基板已装载。11.如申请专利第6项所述之半导体装置的制造方法,其中在形成该保护层以覆盖该涂布绝缘膜的步骤之后,更包括下列步骤:在用以覆盖该涂布绝缘膜的该保护层、该涂布绝缘膜和用以覆盖该第一导线的该保护层中形成一开口部;以及形成一第二导线,并藉由该开口部连接该第一导线。12.如申请专利第11项所述之半导体装置的制造方法,其中在形成该第二导线的步骤之后,更包括下列步骤:藉由电浆化一第三成膜气体反应而形成用以覆盖该第二导线的一保护层,其中该第三成膜气体包括选自由具有Si-H键的烷氧基化合物和具有Si-H键的矽氧烷所组成的族群中之任一者,以及选自由O2.N2O、NO2.CO、CO2和H2O所组成的族群中之任一含氧气体。13.如申请专利第12项所述之半导体装置的制造方法,其中该第三成膜气体包括选自由N2和H2所组成的族群中之任一者。14.如申请专利第12项所述之半导体装置的制造方法,其中构成该第三成膜气体之具有Si-H键的烷氧基化合物为SiH(OCH3)3(简称TMS)。15.如申请专利第12项所述之半导体装置的制造方法,其中构成该第三成膜气体之具有Si-H键的烷氧基化合物为(CH3)2HSi-O-SiH(CH3)2(简称TMDSO)。16.如申请专利第12项所述之半导体装置的制造方法,其中提供一平行板型的一第一电极和一第二电极做为电浆化该成膜气体的装置,且当形成一薄膜时,施加频率为1MHz或以上之高频电力至该第一电极,且施加频率为100kHz至1MHz之低频电力至该第二电极,其中该基板已装载。17.一种半导体装置,包括:(i)一基板,具有(a)一涂布绝缘膜,位于该基板之一表面,该涂布绝缘膜系包含一选自由含矽无机化合物和含矽有机化合物所组成的族群之任一者;以及(ii)一保护层,用以覆盖该涂布绝缘膜且与该涂布绝缘膜接触,其中用以覆盖该涂布绝缘膜之该保护层系为一含矽绝缘膜,该含矽绝缘膜在波数2270~2350 cm-1的红外光内具有一吸收峰,密度为2.25~2.40 g/cm3,且相对介电常数的范围为3.3 ~4.3。18.如申请专利第17项所述之半导体装置,更包括一第一导线和用以覆盖该第一导线且与该第一导线接触的一保护层,提供于该基板的一表面上,其中用以覆盖该第一导线之该保护层系为一含矽绝缘膜,该含矽绝缘膜在波数2270~2350 cm-1的红外光内具有一吸收峰,密度为2.25~2.40 g/cm3,且相对介电常数的范围为3.3 ~4.3。19.如申请专利第18项所述之半导体装置,更包括一第二导线在一内层绝缘层上,其中该内层绝缘层包含用以覆盖该第一导线之该保护层、用以覆盖该第一导线之保护层上之该涂布绝缘膜、以及用以覆盖该涂布绝缘膜之该保护层。20.如申请专利第19项所述之半导体装置,更包括一开口部形成在该内层绝缘层中,以及一侧壁保护层在该开口部的一侧壁上,其中该第二导线藉由该开口部连接该第一导线,且该侧壁保护层系为一含矽绝缘膜,该含矽绝缘膜在波数2270~2350 cm-1的红外光内具有一吸收峰,密度为2.25~2.40 g/cm3,且相对介电常数的范围为3.3~4.3。图式简单说明:第1图系为根据本发明第一实施例之成膜方法所使用的电浆CVD成膜装置之侧视图。第2A图至第2E图系为解释根据本发明第一实施例利用成膜方法所形成的含矽绝缘膜的特性之样品的结构剖面图,以及比较样品的结构之剖面图。第3A图及第3B图系根据本发明第二实施例使用第2A图的样品,利用成膜法形成的绝缘膜之密度的测试结果的图表。第4图系根据本发明第二实施例使用第2A图的样品,利用成膜法形成的含矽绝缘膜之水气含量及抗水性的测试结果的图表。第5A图系根据本发明第二实施例使用第2A图的样品,利用成膜法形成的含矽绝缘膜之红外线吸收强度的测试结果的图表。第5B图系使用第2A图的比较样品之含矽绝缘膜的红外线吸收强度的测试结果的曲线表。第6图系根据本发明第二实施例使用第2B图的样品,利用成膜方法形成的含矽绝缘膜的抗水性的测试结果的图表。第7图系根据本发明第二实施例使用第2B图的样品,利用成膜方法形成的含矽绝缘膜以压力锅测试抗水性的测试结果的图表。第8图系根据本发明第二实施例使用第2C图的样品,利用成膜方法形成的含矽绝缘膜对涂布绝缘层的黏着性的测试结果的图表。第9图系根据本发明第二实施例使用第2D图的样品因热循环而产生之缺陷的产生速率测试结果的图形。第10图系根据本发明第二实施例利用成膜方法形成的含矽绝缘膜的铜的阻障特性的测试结果的图形。第11A至11E图系根据本发明第三实施例半导体装置的制造方法的剖面图。第12A至12D图系根据本发明第四实施例半导体装置的制造方法的剖面图。第13图系根据本发明第五实施例半导体装置的制造方法的剖面图。
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