发明名称 可调整应力之绝缘膜之形成方法,半导体装置及其制造方法
摘要 本发明揭露一种可调整应力之绝缘膜的形成方法,此可调整应力之绝缘膜是界于积层三层以上之金属内连接线层中的个别内连接线层之间。藉由在一基板21上积层绝缘膜22a至22e、23a至23d,而形成总应力可调整之多层构造。
申请公布号 TW356571 申请公布日期 1999.04.21
申请号 TW086110442 申请日期 1997.07.22
申请人 半导体工程研究所股份有限公司;佳能贩卖股份有限公司 发明人 西本裕子;前田和夫
分类号 H01L21/314;H01L21/765 主分类号 H01L21/314
代理机构 代理人 洪澄文 台北巿信义路四段二七九号三楼
主权项 1.一种可调整应力之绝缘膜形成方法,其特征在于 具有拉 伸应力之一绝缘膜和具有压缩应力之一绝缘膜是 交替沉积 于一基板上,以形成包括该积层绝缘膜的该可调整 应力之 绝缘膜。2.如申请专利范围第1项所述之可调整应 力之绝缘膜形成 方法,其中在该整体可调整应力之绝缘膜中的应力 为依据 以下而调整在整体可调整应力之绝缘膜中的应力 其中ti是 该可调整应力之绝缘膜之第i层绝缘膜之厚度,且 i是该 可调整应力之绝缘膜之第i层绝缘膜中之应力(拉 伸应力为 正値,而压缩应力为负値)。3.如申请专利范围第2 项所述之可调整应力之绝缘膜形成 方法,其中在整体可调整应力之绝缘膜中的该应力 (T) 为小于+3105dyne/cm2之拉伸应力或压缩应力。4.如申 请专利范围第1项所述之可调整应力之绝缘膜形成 方法,其中该绝缘膜为氧化矽膜或包括至少磷和硼 之任何 一者的一含矽绝缘膜。5.如申请专利范围第1项所 述之可调整应力之绝缘膜形成 方法,其中该具有拉伸应力之绝缘膜是以加热方式 、藉由 反应包括有机矽烷和含氧气体之一气体混合物而 得以沉积 的。6.如申请专利范围第5项所述之可调整应力之 绝缘膜形成 方法,其中该气体混合物更包括含气体之杂质。7. 如申请专利范围第5项所述之可调整应力之绝缘膜 形成 方法,其中该具有拉伸应力之绝缘膜在形成之后, 施以电 浆照射。8.如申请专利范围第5项所述之可调整应 力之绝缘膜形成 方法,其中该有机矽烷为择自烷基矽烷或烯丙基矽 烷(通 式:RnSiH4-n(n=1至4)),烷氧基矽烷(通式:(RO)nSiH4 -n(n=1至4)),链矽氧烷(通式:RnH3-nSiO(RkH2-kSiO) mSiH3-nRn(n=1至3;k=0至2;m≧0)),链矽氧烷之衍生 物(通式:(RO)nH3-nSiOSiH3-n(OR)n(n=1至3)),以及环 矽氧烷(通式:(RkH2-kSiO)m(k=1,2;m≧2))(其中R为 烷基、烯丙基、或其衍生物)所组成之族群中。9. 如申请专利范围第5项所述之可调整应力之绝缘膜 形成 方法,其中该含氧气体为择自臭氧(O3)、氧(O2)、N2O 、 NO2.CO、CO2.以及H2O所组成之族群中。10.如申请专利 范围第5项所述之可调整应力之绝缘膜形成 方法,其中用来调整个别绝缘膜之应力性质的个别 绝缘膜 之成膜条件是至少择自由成膜温度、气体类型、 和气体流 速所组成之族群中之一者。11.如申请专利范围第1 项所述之可调整应力之绝缘膜形成 方法,其中该具有压缩应力之绝缘膜是以电浆化方 式、藉 由反应包括有机矽烷和含氧气体之一气体混合物 而得以沉 积的。12.如申请专利范围第11项所述之可调整应 力之绝缘膜形 成方法,其中该有机矽烷为择自烷基矽烷或烯丙基 矽烷( 通式:RnSiH4-n(n=1至4)),烷氧基矽烷(通式:(RO) nSiH4-n(n=1至4)),链矽氧烷(通式:RnH3-nSiO(RkH2- kSiO)mSiH3-nRn(n=1至3;k=0至2;m≧0)),链矽氧烷 之衍生物(通式:(RO)nH3-nSiOSiH3-n(OR)n(n=1至3)), 以及环矽氧烷(通式:(RkH2-kSiO)m(k=1,2;m≧2))(其 中R为烷基、烯丙基、或其衍生物)所组成之族群 中。13.如申请专利范围第11项所述之可调整应力 之绝缘膜形 成方法,其中该含氧气体为择自臭氧(O3)、氧(O2)、N 2O 、NO2.CO、CO2.以及H2O所组成之族群中。14.如申请专 利范围第11项所述之可调整应力之绝缘膜形 成方法,其中用来调整个别绝缘膜之应力性质的个 别绝缘 膜之成膜条件是至少择自由电浆产生电力之频率 、施加于 该基板之偏压电力、成膜温度、气体类型、和气 体流速所 组成之族群中之一者。15.一种半导体装置之制造 方法,其特征在于具有拉伸应 力之一绝缘膜和具有压缩应力之一绝缘膜是交替 沉积以覆 盖在一基板上之一内连接线层之上,以形成一可调 整应力 之绝缘膜。16.如申请专利范围第15项所述之半导 体装置之制造方法 ,其中该内连接线层之材料为铝。17.一种半导体装 置,其系依据如申请专利范围第15项所 述之半导体装置之制造方法所制得的。18.一种半 导体装置之制造方法,其包括下列步骤:(a)在 一基板上形成一内连接线层;(b)形成一可调整应力 之绝 缘膜,其中具有拉伸应力之一绝缘膜和具有压缩应 力之一 绝缘膜是交替积层以覆盖在该基板上之该内连接 线层之上 ;以及(c)重覆该步骤(a)及(b)以交替积层内连接线层 和 可调整应力之绝缘膜。19.如申请专利范围第18项 所述之半导体装置之制造方法 ,其中该内连接线层之材料为铝。20.一种半导体装 置,其系依据如申请专利范围第18项所 述之半导体装置之制造方法所制得的。图式简单 说明:第 一图A-第一图D为显示习知之由层间绝缘膜所积层 之构造 的截面图;第二图A-第二图B为显示依据习知技术由 积层 构造所引起之问题的截面图;第三图A至第三图F为 显示依 据本发明第1实施例之层间绝缘膜形成方法的截面 图;第 四图A和第四图B为显示以依据本发明第1实施例之 层间绝 缘膜形成方法,所形成之整体层间绝缘膜之多层堆 叠所引 起之应力变化之特性图;第五图A和第五图B为显示 以依据 本发明第1实施例之层间绝缘膜形成方法,所形成 之整体 层间绝缘膜之多层堆叠所引起之应力变化及裂痕 产生之特 性图;第六图为显示以依据本发明第1实施例之层 间绝缘 膜形成方法,在吸湿前后,所形成之整体层间绝缘 膜之多 层堆叠所引起之应力变化之特性图;第七图A至第 七图E为 显示依据本发明第1实施例之电浆CVD法,随着各种 成膜条 件而变化的应力调整之特性图;第八图A至第八图C 为显示 依据本发明第1实施例之热CVD法,随着各种成膜条 件而变 化的应力调整之特性图;第九图A至第九图C为显示 依据本 发明第2实施例,由层间绝缘膜所积层之构造的截 面图; 第十图A为显示依据本发明第3实施例之一半导体 装置及其 制造方法的截面图;以及第十图B为在第十图A中之 积层绝 缘膜所产生的累积积层厚度和累积应力之实测値 和计算値 之间的关系之特性图。
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