TW200300569A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
200300569 五、發明說明(1) 一、 【發明所屬之技術頜域】 本發明係關於半導體裝置及其製造方法’特別係關於 金屬鑲嵌構造之半導體裝置及其製造方法。 二、 【先前技術】 近年來,隨著半導體裝置之高積體化及晶片尺寸之縮 小化,配線之微縮化及多層配線化日益進展,而形成多層 配線構造之方法,一般係採用於介層洞及配線渠溝圖形中 同時埋設 Cu,並藉由 CMP(Chemical Mechanical Pol ishing)法進行平坦化而形成配線之所謂金屬鑲嵌製 程。以此金屬鑲嵌製程雖可使配線圖形達到高密度化,但 若配線圖形接近,則會產生因配線圖形間之寄生電容所引 起之配線延遲之問題。因此,為了改善配線延遲,如何減 少配線電容成為重要之課題。 可減少配線電容之方法,如為使用低介電常數之材料 作為層間絕緣膜,以取代以往所使用之3 i 〇2系之絕緣膜(特 開2 000-7 7409號公報等)。在此,參考圖式,說明使用低 介電常數膜作為層間絕緣膜之習知之金屬鑲嵌製程。圖2 3 至圖25為顯示習知之金屬鑲嵌製程之一形態之介層洞優先 形成製程順序之製程剖面圖。 百先,如圖23 (a)所示,以周知方法,於形成有由Cu 丑所成之下層配線之配線基板8上,依序沈積:防止Cu擴 ί +成ί "層洞之蝕刻阻隔壁之第1蝕刻阻隔膜7、*Si02 m1丨層間絕緣膜6、成為配線渠溝圖形之㈣阻隔壁 X阻隔膜5、由低介電常數膜所成之第2層間絕緣
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膜4及由Si〇2所成之覆蓋絕緣膜3。接著,於覆蓋絕緣膜3 依序塗佈第1防止反射膜(ARC : Anti Reflection
Coating) 2a、光阻,藉由曝光、顯影,形成用以形成介屑 洞9之第1光阻圖形1 a。 曰 其次,如圖2 3 ( b )所示,以第1光阻圖形1 a作為光軍, 使用周知之乾蝕刻技術,依序蝕刻第1防止反射膜2a、覆 盍絕緣膜3、第2層間絕緣膜4、第2蝕刻阻隔膜5及第1層間 絕緣膜6,而形成貫通此等膜之介層洞9。其後,藉由氧電 毁灰化及使用有機剝離液之濕處理,剝離第1光阻圖形j & 及第1防止反射膜2 a,同時去除乾蝕刻之殘留物。 於使用有機剝離液之濕處理後,如圖2 3 (c )、圖2 4 (a ) 所示,依序塗佈第2防止反射膜2b、光阻,藉由曝光、顯 影,而形成用以蝕刻配線渠溝圖形之第2光阻圖形比(參考 圖2 4 (b ))。其後,使用周知之乾蝕刻技術,依序蝕刻第2 防止反射膜2b、覆蓋絕緣膜3及第2層間絕緣膜4,而形成 配線渠溝圖形1 〇,其後,藉由氧電漿灰化及使用有機剝離 液之濕處理,剝離第2光阻圖形lb及第2防止反射膜2b,而 去除乾餘刻之殘留物(參考圖24(c)、圖25(a)、(b))。接 著’於配線渠溝圖形1 〇及介層洞9内部,埋設Cu等之配線 材料11 ’藉由CMP法,對表面進行平坦化,而形成雙重金 屬銀嵌構造。 參考特開2000-77409號公報第5-7頁、第1圖。 如此’於介層洞優先形成雙重金屬鑲嵌製程中,使用 第1光阻圖形1 a形成介層洞9,於第1光阻圖形1 a剝離後,
第12頁 200300569 五、發明說明(3) 接著形成用以蝕刻配線渠溝圖形1〇之第2光阻圖形α,然 而於習知之方法中,於使用用以剝離第1光阻圖形13及第、i 防止反射膜2a之鹼性之有機剝離液之濕剝 2防止反射膜2b或光阻塗佈前不進行前處理良:是後僅於以第 塗佈機進行脫水烘烤(以丨5〇〜25〇 t左右進 或稀釋劑預濕處理作為前處理。 刀、®左右) 此脫水烘烤或稀釋劑預濕處理之目 =基板,特別是介層洞9内壁之水分,而非去除物及/ 像度劣化之二:礙反應物質而使第2光阻圖形1b之解 琢度名化之問4。亦即,藉由曝光 肝 之酸觸媒促進化學反麻,蕤A 產生於光阻内部 光阻圖形,然1¾,浸;於』間絕绫二f於顯影液而形成 浸入光阻中,錢觸媒失:活性、:而使物質 應,而使得配線渠溝圖形1〇之 P制化學反 近”阻無法充分去除而殘留。”刀特別疋介層洞9附 若於原本應去除部分上殘留 之配線渠溝圖形之蝕刻,則可爿怨下,進行其後 狀崩壞,特別是,如圖24(b)所匕二以成合己線渠溝圖形10之形 留時,於介層洞9周圍,則殘二田光阻大多溢出而殘 ^ Λ . ^15 ^ ^ ®25(b) ^ ^ ^ 材料11之埋設時為止。因此,|離液’故殘存至配線 下降之問題。 屋生完成後之配線之可靠度 此問題雖然於以Si02作為; 層間絶緣膜時亦會發生,但 200300569
於使用低介電常數膜時,此問 # 一 μ ^ ^ * 喊更為*、、、員者。此乃因一般而 或清洗液等藥液容易滲入内二所=旦故ί為有機剝離液 質之構造,當進行塗佈之;Τ著空氣中浮遊物 + 之防止反射膜或光阻之烘烤 J 3於梁液中之阻礙反應物質會漸漸地滲出至光阻中所 致0 剝離液或清洗液等之藥液,另 亦具有阻礙反應物質之功能, 形後’若於層間絕緣膜或蝕刻 線渠溝圖形内壁之狀態下進行 相同之問題。 又’不僅限於上述有機 外層間絕緣膜中之預定元素 於形成介層洞或配線渠溝圖 阻隔壁膜露出於介層洞或配 光阻圖形之形成,則會產生 P而此問題並不限於介層洞優先形成雙重金屬鑲嵌製 私,於雙硬光罩製程或渠溝優先形成雙重金屬镶散製程等 ,他之金屬鑲嵌製私,或具有於使用有機剝離液或清洗液 等之濕處理後形成下一個光阻圖形之製程或於絕緣膜露出 於介層洞或渠溝圖形内壁之狀態下形成光阻圖形之製程之 其他半導體製程中,亦同樣會產生此問題。 有鑑於上述問題,本發明之主要目的在於提供一種半 導體裝置之製造方法,其可確實地去除引起光阻圖形解像 ^良之阻礙反應物質、或抑制空氣中之阻礙反應物質之附 著、或抑制層間絕緣膜中之阻礙反應物質之影響,特別是 ^供使用金屬鑲嵌製程所形成之半導體裝置及其製造方 法0
第14頁 200300569 五、發明說明(5) 、為I達成上述目的,本發明之半導體裝置之製造方 ^ /包ΐ對形成有絕緣膜之基板,於使用有機剝離液或清 ^ ^ ^订濕處理後,於該絕緣膜上形成光阻圖形之製程; ^机破f二於該濕處理後,於塗佈成為該光阻圖形之光阻 1二5 f光阻下層之防止反射膜前,進行將含於該有機剝 =1忒清洗液之阻礙該光阻之化學反之阻礙反應物 加以去除之前處理。 下制2 :本發明之半導體裝置之製造方法,其至少具有以 層G緣:形?有配線圖形之基板上,至少依序沈積第1 i 1光咀m、及第、2層間絕緣膜;於該第2層間絕緣膜上形成 成貫通哕回第开二=該第1光阻圖形作為光罩,藉由乾蝕刻形 -緣膜及該第2層間絕緣膜之介層洞;進 洗之處理^液去除蝕刻殘留物之處理或以清洗液進行清 成二光阻中圖之形至 層間絕緣膜,而报#'"弟光阻圖形作為光罩,蝕刻該第2 線渠溝圖形内埋二己=J溝圖形;及於該介層洞及該配 形,該半導=====研磨,而形成配線圖 於塗佈成為該光阻圖為:於該濕處理後, 射膜前,進耔趑人认斗 或故於該光阻下層之防止反 阻之化學反岸之二有機剥離液或該清洗液之阻礙該光 予反應之阻礙反應物質加 下製程:於形成有配線圖形方法,其至少具有以 絕緣膜、第2層間絕緣膜及由/板上,至少沈積第1層間 …、機材枓所成之光罩構件;
又,本發明之半導體 去除之則處理。 200300569 五、發明說明(6) 於該光罩構件上形成第1光阻圖形,使用該第1光阻圖形蝕 刻該光罩構件,而形成硬光罩;進行以有機剝離液去除蝕 刻殘留物之處理或以清洗液進行清洗之處理中之至少一濕 處理;於該硬光罩上形成第2光阻圖形;以該第2光阻圖形 作f光罩’藉由乾蝕刻形成貫通該第1層間絕緣膜及第2層 間1巴緣膜之介層洞;於去除該第2光阻圖形後,使用該硬 ,,餘刻該第2層間絕緣膜,而形成配線渠溝圖形;及於 :層洞及。亥配線渠溝圖形内埋設配線材料並加以研磨, =形成配線圖形,該半導體裝置之製造方法之特徵為:於 ^ 處理後’於塗佈成為該光阻圖形之光阻或設於該光阻 :,防,反射膜前,進行將含於該有機剝離液或該清洗 處理。礙忒光阻之化學反應之阻礙反應物質加以去除之前 ^ 2 ^ ^ Μ Γθ1 ^ ^ ^ ^ 構成。 ^其一,汉為由低介電常數膜所成之 藉由該鹼性ί》明U: j:應物質由鹼性物質所成’ 生之酸之觸媒作用利用曝光而於該光阻中所產 又,於本發明中,最好以】於物質含胺。 漿處理或有機溶媒處理^之至小處理、UV處理、電 理,而該前處理可設為於回火‘ ς 2,,作為該前處 又,於本發明中可設定如下:· :υν處理之構成。 用預定溫度之回火 # 霉成·该回火處理係由利
使/參透或吸附於該絕緣膜、該第U
第16頁 200300569 、發明說明(7) 間絕緣膜或該第2層間絕緣膜之該阻礙 理所成;該UV處理係由利用以UV光照射所^化之氧或\、处 Ϊ二ίί或吸附於該絕緣膜、,亥第1層間絕緣膜或?第2 卢該阻礙反應物質加以中和之處理所成;而該 二:利用含有氧、氮或氨之任-氣體之電漿,將 絕緣膜或該層間絕緣膜之該阻礙反應物質 加以蝕刻之處理所成。 、 ~又旷ϋ本發明f ’該有機溶媒處理最好為使用含有聚 :匕乙:醇早甲基醚醋酸酯、t芘乙二醇單甲基醚、乳酸乙 土 1衣己_及曱基乙基酮中之任一有機溶媒之處理。 性j ί本發明中亦可設定如下構成:肖有機溶媒含酸 =為,猎由該酸性物質,而將滲透或吸附於該絕緣膜、 =1層間絕緣膜或該第2層間絕緣膜之該阻礙反應物 从中和; 該有機溶媒含弱驗性物f,#由該弱驗性物f,將渗 ,吸附於該絕緣膜、該第丨層間絕緣膜或該第2層間絕緣 、之該阻礙反應物質置換成弱鹼性。 又’本發明之半導體裝置係為使用上述製造方法所形 Πν ^半V體裝置,其特徵為··該前處理係使用回火處理或 处理之至少其一’於與形成於該介層洞或該配線渠溝圖 2之該配線圖形側壁之至少一部份相抵接之絕緣膜之該抵 面表層’形成成分比率或密度與内部相異之區域。 展又’本發明之半導體裝置中,其與由導電體所成之介 曰洞或配線之至少一側壁之至少一部份相抵接之層間犋,
200300569 五、發明說明(8) 係以Si及〇為主要元素之絕緣膜,於哕 表層,具有與該絕緣膜内部相比,苴^、、、邑^緣膑之該抵接面 或其係以Si、〇及Η為主要元音夕加^氮濃度為低之區域; 絕緣膜之該抵接面表層,且有兮;丨電常數絕緣膜,於該 濃度為高且氫濃度為低之區;與::邑緣膜内部相比,其氧 主要元素之低介電常數絕緣膜,二ς係以Sl、〇、c及η為 層,具有與該絕緣膜内部相比,复緣膜=該抵接面表 度為低之區域。 ,、氧濃度為高且碳及氫濃 又,本發明之半導體裝置中,复 層洞或配線之至少一侧壁之至+ : 由導電體所成之介 蝕刻阻隔壁膜,係以Si、c、Ν ^ 部份相抵接之阻障膜或 於該絕緣膜之該抵接面表声, 為主要元素之絕緣膜, 其氧濃度為高且碳、氮及^^與該絕緣膜内部相比, Sl、c及Η為主要元素之絕;;區域;或其係以 層,具有與該絕緣膜内部相比,复二浥緣膜之該抵接面表 度為低之區域。 ,八氧濃度為高且碳及氫濃 又,本發明之半導體裝置 層洞或配線之至少一側壁之 、一 與由導電體所成之介 係以Si、0及H為主要元音夕^二部份相抵接之層間膜, 。、㈤為主要元素二素介之電低常介 之區域;或阻障膜或蝕刻目比,、膜益度為大 、 * 且隔壁絕緣膜係以s i、C、N及Η 為主要素之絕緣膜或以Si、ΜΗ為主要元素之絕緣膜, 於該絕緣膜之該抵接面表層,具有與該絕緣膜内部相比,
第18頁 200300569 五、發明說明(9) 其膜密度為大之區域。 又,本發明之半導體裝置中,其與由導電體所成之介 層洞或配線之至少一側壁之至少一部份相抵接之層間膜, 係以S 1、〇及Η為主要元素之低介電常數絕緣膜,於該絕緣 膜之该抵接面表層’具有與該絕緣膜内部相比,其S丨—〇鍵 結比例為高而S i - Η鍵結比例為低之區域;或其係以^、 〇、C及Η為主要元素之低介電常數絕緣膜,於該絕緣膜之 該抵接面表層,具有與該絕緣膜内部相比,其s i —〇鍵結之 比例為高而Si -CH3鍵結比例為低之區域;或阻障膜或蝕刻 阻隔壁膜係以§ i、C、n及Η為主要元素之絕緣膜或以$丨、。 及Η為主要元素之絕緣膜,於該絕緣膜之該抵接面表層, 具有與該絕緣膜内部相比,其Si_CH3鍵結比例為低之曰區 域、。於本發明中,為了防止介電常數增大該區域之厚度最 好為30nm以下,而以該“、〇及η為主要元素之低介電 :緣獏可使用梯子型氫切氧烧之構成,而該梯子 化 石夕乳院亦可使用L-Ox(登錄商標)。 此本卷明藉由貫施回火處理、電漿處理、uv處 確每ί機溶媒處理等處理作為光阻圖形形成之前製程,可 之i # Γ殘留於晶圓中,特別是低介電常數層間絕緣膜中 礙反應物質…藉由回火處理或肝處理象 改渠;ΓΓ内壁形成使組成、密度或鍵結狀態 緣膜中之i礙反庳:」空氣中之阻礙反應物質之附著或絕 先开= 貝之影響。藉此,於包含如介層洞優 y成製程、雙硬光罩製程或渠溝優先形成製程等雙重金
200300569 五、發明說明(ίο) 屬鑲嵌製程般’於使用含胺等有機剝離液 王里後接著進行光阻圖形形成製程、或於介上ς 率 闰游游cV、你拉益、社ϊ> ϊΤ Θ洞或配線桌肩1 圖形形成後接者進仃光阻圖形形成製裎之 光阻圖形之解像度劣化之問題。 四、【實施方式】 經或:f制:Ϊ Ϊ ί鑲:製程般’ PR製程接續於濕剝離製 = = Ϊ 之情形時’當不進行前處理而 塗佈防止反射膜或光阻時,滲入基板之鹼性化學物質等之 透防止反射膜而進入光阻中。結果,使得 解像不良之問題。 化子反應又到抑制’而產生圖形 於使用低介電常數絕緣膜取代習知之氧化石夕之構成 t Ϊ別容易產生此問Μ。此係因於此等低介電常數材料 :物;二匕:膜相^匕’空孔密度較高,故容易取得阻礙反 :二Ϊ ί防止反射膜或光阻之烘烤時逐漸滲入所 介層洞蚀刻後所使用:二=層:優先形成製程中,於 基板之内部深處 有機剝離液會沿著介層洞而滲入至 产4Mb ± 為了解决上述問題並釐清成為使光阻圖形解像 因之阻礙反應物質,進行以下的實驗。 百无,以上述之習4〇 + . 洞樣品17(來考圖23rb))法製成形成介層洞9之附介層 品17放入石英單元16中,如圖26所示,將此附介層洞樣 冷後,將藉由加妖所產生=3〇〇°C之溫度加熱。接著於放 …斤產生之物質抽離至純水中,以毛細管
200300569 五、發明說明(π) 電冰法確S忍其成分。此結果示於圖2 7。從圖2 7可知,將 (a)之標準樣品與(b)之附介層洞樣品17之分析結果加以比 較,可確認若使虛線所圍之物質(胺A及胺B,以下通稱為 胺成分)於毛細管中產生電泳,則於相同移動時間(橫轴) 具有尖峰。在此所確認之成分為胺系之有機剝離液成分。 亦即,可知胺系之有機剝離液成分吸附於基板表面。 亦即,介層洞優先形成製程中,於介層洞之姑刻後所 =離製程中,雖使用胺系驗性有機剝離液以去 除蚀刻殘留物,但此有機剝離液滲入第i層間絕緣膜6 2層間絕緣1中,且於其後之清洗製程亦無法完全去除而 π:別於低介電常數之有機/無機層間絕緣膜 中,微米之工孔擒度變南,而使阻礙反應物質參入。 因為此於第2防止反射膜2b、光阻之烘烤 透並、、: 防止反射膜2b,而滲透至光阻中。 逍並〇出苐2 以下’參考圖2 8 ’說明此脖出八丨 不良之機制。首先,含於正型光阻:“生:圖形之解像 生劑、二,院系酸產生劑、續酸s旨系=鹽^ 由曝光造成光分解而產生酸。如此, f j專)猎 止效果之乙縮盤基等保護基,藉由酸觸有溶解抑 反應而變成經基,纟光阻之極性改變而】之脫保護 液,但若驗性之胺成分滲入光阻,則藉由^ 顯影 媒失去活性,而產生上述脫保護反應 ^ :使酸觸 現象。 ?卩制之所謂阻抑之 結果造成對光阻材料之顯影液之溶解性下降,造成光 第21頁 200300569 五、發明說明(12) 阻解像性劣化,或於埋入介層洞之光阻中產生殘留,而導 致圖形,像度之劣化。又,藉由PR前之Cu背面清洗製程所 使用之氟酸過氧化氫之殘留物,亦同樣地引起光阻圖形之 解像不良。 处又’本案發明人並確認上述阻抑不限於胺成分,亦可 二,構,f間絕緣膜或钱刻阻隔壁膜等絕緣膜之元素(氮 ^碳等之濃度而引起。於形成介層洞或配線渠溝圖 形等之後,若於層間絕緣膜或蝕刻阻隔壁膜露出至該介層 洞或配線渠溝圖形内壁之狀態下,進行下m且圖形之 則絕緣膜巾之阻礙反應物f對光阻作用,而產生與 胺相同之不良。 因 理,係 驗性化 之胺或 藉由實 圖形内 之改質 或抑制 生,而 上 °c之溫 成改質 好於減 防止反射膜之前處 、UV處理、含酸或弱 去除於濕製程所殘留 質。或者,前處理係 於介層洞或配線渠溝 密度、鍵結狀態改變 礙反應物質之附著、 響’而抑制阻抑之產 、最好為200 °C〜450 離阻礙反應物質或形 防止基板之氧化,最 氣體環境、氫環境中 此,於本發明中,塗佈光阻或 藉由實施回火處理、電漿處理 合物之有機溶媒處理等,有效 氣酸過氧化氳等之阻礙反應物 施回火處理或UV處理,於露出 壁之絕緣膜表面,形成組成或 層’而抑制浮遊於空氣中之阻 絕緣膜中之阻礙反應物質之影 改善光阻圖形之解像不良。 述回火處理藉由於150〜450 °c 度範圍下進行,而可確實地脫 層。又,於回火處理時,為了 壓條件下、氮環境或氬等惰性
第22頁 200300569 五、發明說明(13) 進行。 又,防止反射膜塗佈前以有機溶媒(稀釋劑)沖洗 於去除附著於表面附近之阻礙反應物質,亦有效果。而防 止反射膜塗佈後之稀釋劑處理,對於去除以防止反射膜 =烘烤而滲入至防止反射膜上面之阻礙反應物質,、亦 有效果。而將上述之稀釋劑處理,改為以含酸性物質之 機溶媒或含驗性物f之有機溶媒進行^ 於^ ;性:礙反應物質更具效果。為了中和上述阻礙反應物示 貝 使防止反射膜本身含有酸亦具效果。 又,UV處理係為藉由以叮光之照射所活化之氧、臭 而去,阻礙反應物質之方法;而電漿處理係使用由氧、、 等氣體所成之電,’而對所露出之層間絕緣膜 將Θ理,表面乳化之方法。以此UV處理或電 ϊίΓ ? 除阻礙反應物質’亦具有將露出之基板 表=口以改質,並改善其後所塗佈之防止反射膜或光阻之 濡,效果。UV處理最好使用波長1〇〇nm_5〇〇nm之高壓 水=i 5 ί分子雷射,而照射強度最好高於50mw/cm2。特 別乳之uv處理中,可形成可改變露出至介層洞或配 線:® ·①内壁之絕緣膜表面之組成或密度、鍵結狀態之 改哲可抑制空氣中之阻礙反應物質或絕緣膜中之阻礙 反應物質之影響。 f =下,於各實施例中,說明採用此等前處理之金屬鑲 狀壬t具體順序。又,胺含於有機剝離液係為周知事 實 本案發明人並進而發現2件新事實:一、此胺影響
I 第23頁 200300569 五、發明說明(14) 光阻圖形之解像度;二、含於絕緣膜中之氮或氫、碳等元 素)辰度與胺同樣地具有作為阻礙反應物質之功能。 [實施例] ^ 了更詳細說明上述之本發明之實施形態,以下參考 圖式现明本發明之實施例。又,含於有機剝離液或清洗液 等藥液之胺及含於絕緣膜之氮、氫、碳等元素組成,雖共 同影響,抑現象,但於僅以去除殘留胺為目的之情形,與 ,止玉氣中之胺附著或抑制絕緣膜中之阻礙反應物質之影 曰之隋幵y日守,作為則處理之可利用之處理内容不相。因 此古ίI易於說明,於第1至第3實施例中,著重於殘留胺 ^二除^法,而於第4實施例中,則著重於防止空氣 ,胺之附著,及抑制含於絕緣膜之阻礙反應物質之影 ^^ β ^以下說明中,雖係以一次形成每一層之介層洞 雙重金屬錢法為基本概念m亦可藉由重 複製私,而層積配線層。 [實施例1 ] 導辦奘署》參考圖1至圖10,說明本發明之第1實施例之半 、、同優^私士其製造方法。圖1至圖3係顯示本實施例之介層 成若干^ 製程順序之製程剖面圖,並為了製圖關係而分 析系餅之=。、又,圖4係用以設定回火處理條件之氣體分 圖6及H7伤成圖;圖5係顯示其分析結果之示意圖。又, ΐ時之差Ϊ顯示分別以叫及低介電常數膜作為層間絕緣 胺成八ίί,;圖8係顯示因介層洞圖形間隔差所引起之 刀衫曰差異圖。再者,圖9係顯示UV處理效果之示
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200300569 五、發明說明(15) 思圖,圖1 0為顯示有機溶媒處理效果之示意圖。 以下,說明本實施例之介層洞優先形成製程。首先, 如圖1 (a)所示,以周知方法,於配線基板8上形成由Cu等 所成之下層配線後,使用CVD法、電漿CVI)法等,以預定膜 厚依序形成第1蝕刻阻隔膜7、第1層間絕緣膜6及第2蝕刻、 阻隔膜5。於其上,層積如Si〇2、有機系低介電常數膜、有 機含矽氧化膜、有機或無機之多孔膜、L-0xtm、及於此等 膜中更含有氟之絕緣膜等,而形成第2層間絕緣膜4後,形 成覆蓋絕緣膜3。 ' 乂
又,第1層間絕緣膜6、覆蓋絕緣膜3、第丨蝕刻阻隔膜 7及第2餘刻阻隔膜5,只要係可得到蝕刻之選擇比之材料、 組合即可,可適當地選自Si〇2、Sic、SiN、Si()N、SieN 專。又,使用S i 〇2作為第2層間絕緣膜4時不需要形成覆蓋 絕緣膜3,但若採用Si 〇2以外之材料,因有可能於配線之 CMP製程中產生問題,故於此情形時需形成覆蓋絕緣膜3。 其後,於覆盍絕緣膜3上,沈積5 〇nm左右之用以抑制 曝光之光反射之防止反射膜2a後,塗佈6〇〇nm左右之用以 形成介層洞圖形之化學增幅型光阻,進行採用KrF微影之 曝光、顯影,形成第1光阻圖形1 a。 其次,如圖1 (b)所示,藉由周知之乾蝕刻,依序蝕刻 防止反射膜2a、覆蓋絕緣膜3、第2層間絕緣膜4、第2蝕刻 阻隔膜5及第1層間絕緣膜7,而形成貫通此等膜之介層洞 9。其後,藉由氧電漿灰化及使用有機剝離液之濕處理, 剝離光阻圖形la及防止反射膜2a,而去除乾蝕刻之殘留
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在此,於習知例中,於形成下一個光阻圖形時不進行 前處理,或是,於防止反射膜2b塗佈前,僅以塗佈機進行 1 50&〜250 °C、2分鐘左右之脫水烘烤或稀釋劑預濕處理作 為前處理,然而,如上所述,含於有機剝離液之胺成分會 滲透進第1層間絕緣膜6及第2層間絕緣膜4、特別是由低& 電常數膜所成之層間絕緣膜,於第2防止反射膜2b或光阻 塗佈後之烘烤時滲出,穿透第2防止反射膜仏滲入光阻 中,而導致解像度劣化。因此,本實施例之特徵在於實施 以下處理,作為第2光阻圖形1 b形成之前處理。 前處理只要係為可確實地去除滲入層間絕緣膜或蝕刻 阻隔膜、覆蓋絕緣膜中之胺成分等阻礙反應物質之方法即 例如,預定溫度及時間條件之回火處理、物理性地蝕 /路出於介層洞9内壁之第丨層間絕緣膜6或第 7气除胺成分之電浆處理、以使光所活化之氧或臭、 劑中和胺成分谓處理、或以含有酸或弱驗性物 貝有,溶媒中和胺或置換成弱鹼性之有機溶媒處理等。 中一 ^等方法各具特徵,例如,回火處理係為半導體製程 時間ίί!行之處理,其導入雖容易,但加熱處理需花費 之脸+之攸回火爐取出晶圓時,可能再次吸收存於空氣中 刀。又,電漿處理、UV處理及有機溶媒處理之處理 而以電裝處理細處理,可進-步將基板表面加 Μ田’而改善於其後塗佈之防止反射膜或光阻之濡濕 因此,選擇何種處理最好考量所需元件性能、製造工
第26頁 200300569 五、發明說明(17) 數及使用設備等而適當決定,可單獨或將此等處理複數組 合使用。其中,以於回火處理後,於防止反射膜塗佈前進 行UV處理之組合特別有效。 以下說明以回火處理作為前處理之情形。對於進行回 火處理時之回火溫度及回火時間等條件設定,以高溫度越 長的時間進行回火越能提高胺成分之去除效果,但另一方 面,長期間之高溫回火不僅增加製程,還可能導致配線材 料Cu之擴散等,而使元件特性。 因此’為了設定較佳之回火處理之溫度及時間,製成 不同回火條件之試料,使用如圖4之氣體分析系統,藉由 質量分析法(TD-API-MS法),分析從晶圓所脫離之氣體成 分。具體而言’於具有介層洞之晶圓上,設置氣體採取用 石英單元’並置入加熱爐,以物質流量控制器,調整並供 應精製後之高純度Ar氣體之流量,同時藉由紅外線加熱器 將試料加熱。接著,將從晶圓脫離之氣體導入API-MS裝置 進行分析。結果示於圖5。 圖5(a)係顯示從常溫至4〇〇。。為止使試料緩慢升温(約 1 〇 C /分)時之升溫曲線及胺成分之檢測強度,可知隨著溫 度上升,胺成分會緩慢地脫離。另一方面,圖5(b)係顯示 從常溫至4 0 0 °C為止於短時間内升高,並保持於4 〇 〇 °c之情 开可知於升溫起2 〇分鐘左右之間,胺成分幾乎脫離,而 其後幾乎無法檢測。 如此’藉由升溫至胺蒸發溫度(400。〇左右,可確實 地去除胺成分,特別是藉由急升溫,可於2〇分鐘左右之短
第27頁 200300569 五、發明說明(18) 時間有效地去除胺成分。而即使保持為4〇〇 t , 法檢測到胺成分,可知回火處理不僅對於表面上的 :’甚至對於滲入層間絕緣膜内部之胺成分亦有去除效 又,回火溫度並不限於4G()t:,即使為4()(rc 度,只^多費時間,則可去除胺成分,依據本 = 實驗,確認以150〜450 之範圍為佳。再者,為 防止反射膜或光阻之烘烤而使胺成分脫離,最好將回火、田 度設定為咼於烘烤溫度200 t。又,於回火處理時,Μ 防止基板氧化,最好於減壓條件下、氮環境或性 體環境、氫環境中進行。 Θ $乱 藉由上述回火處理去除第丨層間絕緣膜6、第2層間絕 緣膜4中之胺成分後,如圖丨所示,塗佈並烘烤5〇⑽左 右之第2防止反射膜2b。此時,於介層洞9内部亦部分埋入 防止反射膜2b。 其次,如圖2(a)所示,於防止反射膜“上,於塗佈並 烘烤60〇nm左右之化學增幅型光阻後,藉由採用KrF微影之 曝光、顯景>,形成配線渠溝圖形形成用之第2光阻圖形 1 b (參考圖2 ( b ))。此時,於習知之製造方法中,用於去除 介層洞蝕刻之殘留物之有機剝離液中之胺成分滲入層間絕 緣膜中,並於防止反射膜或光阻之烘烤時進入光阻中,而 導致圖形解像度劣化,但於本實施例中,因於防止反射膜 2b之塗佈前進行回火處理,充分去除胺成分,'故可良好地 保持光阻圖形之解像度。 第28頁 200300569
五、發明說明(19) *其後,如圖2 ( c )所示,藉由乾钱刻法去除第2防止反 射膜2b,接著,如圖3(a)所示,以第2蝕刻阻隔膜5作為蝕 刻阻隔壁,蝕刻覆蓋絕緣膜3及第2層間絕緣膜4,而形成 配線渠溝圖形1 0。 其次,如圖3(b)所示,藉由氧電漿灰化及使用有機剝 離液之濕處理,剝離第2光阻圖形lb及第2防止反射膜2b, 去除乾钕刻之殘留物。接著,於去除第1餘刻阻隔膜7後, 將Cu等配線材料11埋設於所形成之配線渠溝圖形丨〇,藉由 以CMP法進行研磨使表面平坦化,而完成雙重金屬鑲嵌構 造(參考圖3(c))。 將如此形成之具有介層洞之晶圓以SEM觀察時,完全 /又有圖形解像度不良,可確認本實施例之回火處理對於胺 去除為有效。又,本實施例之效果,於使用低介電常數膜 作為第2層間絕緣膜4時更為有效。為了確認其差異,使用 圖4之氣體分析系統,對使用低介電常數膜作為第2層間絕 緣膜4之試料及使用氧化矽膜作為第2層間絕緣膜4之試 料,進行ΑΡΙ-MS分析。分析結果示於圖6 ;而讥诞觀察結果 示於圖7。 ^圖6(a)係顯示使用氧化矽膜作為第2層間絕緣膜4時之 fee A (左侧)及胺β (右側)之檢測量,胺a為6 · 1 n g / c m2,胺b為 63ng/cm2,皆非為高數值,但於使用低介電常數膜作為第2 層間絕緣膜4時,如圖6(b)所示,胺a為44ng/cm2,胺B為 22Ong/cm2,皆為高數值,可知於使用低介電常數膜之製程 中’ fe影響大’而需要本實施例之前處理。 200300569 五、發明說明(20) -- 右將此以S E Μ相片確認,則如圖7 ( a )所示,於使用氧 化石夕膜作為第2層間絕緣膜4時,於白圈所圍之配線渠溝圖 形雨端部分中,光阻圖形崩壞,且未形成圖中以黑圈所示 之介層洞9。另一方面,如圖7(b)所示,使用低介電常數 膜作為第2層間絕緣膜4時,原本應形成之介層洞9大多缺 少’可知以低介電常數膜對胺成分之影響大。 八相較於配線圖形密集部分,如此之缺陷於圖形孤立部 fn更t為顯著。亦即,如圖8所示,於圖形密集部分(圖之右 =,因圖形間之層間絕緣膜寬度窄,而溶入層間絕緣 立之部ί成分之量亦少,故圖形之崩壞亦小;但於圖形孤 滲出胺^八圖的左侧)中,因從周圍之廣面積之層間絕緣膜 形結構之;導容y壞…,於含多數孤立圖 又,導體哀置中,本貫施例之回火處理更為重要。 胺之方法=^述說明中,係針對以實施回火處理作為去除 uv處理而如上料,亦可進行電衆處理或 處理外,等作為其他方法,x,亦可於回火 等處理加處理細處理、有機溶媒處理,將此 為 :σ並可對應兀件形態使用不同處理。 未處理之試^上述UV處理^之效果,將實施UV處理之試料與 脫離氣體之分析n之,體分析系統加熱處理,並進行 處理之試料加熱時;:於圖9。圖9(a)係顯示未實施UV 9(b)係顯 ^ ν出之脫離氣體之強度測量結果,圖 〇nn 貫加11V處理之試料之社要。腺不心 200 C以下(防止 、、ϋ果將兩者相比較,於
第30頁 射膜的塗佈、供烤溫度)之低溫度區域 200300569 五、發明說明(21) 所釋出之胺成分之量(陰影線部)從1 〇ng/cm2明顯減少至 1.8ng/cm2,可知藉由UV處理可有效地去除胺。 又,去於防止反射膜2 b塗佈前,以聚芘乙二醇單甲灵 醚醋酸酯、聚芘乙二醇單甲基醚、乳酸乙基、環己$ 基乙基酮等有機溶媒進行沖洗,對於除附著於表面附近之 胺成分亦具效果。又,防止反射膜2 b塗佈後之有機溶媒户 理,對於去除於防止反射膜2b塗佈後烘烤而滲出至防止= 射膜2b上面之胺成分亦具效果。上述有機溶媒處理可藉 使用含有有機碳酸、醋酸等有機酸或鹽酸等無機酸之^ 溶媒’將強驗性之胺成分加以中,可更提高效果。又,# 由以含有弱鹼性物質之有機溶媒進行清洗,可將強性2 胺成分置換成弱鹼性,亦可抑制胺成分之功用。此 了中和上述胺成分’亦可使防止反射膜本身含有酸。,為 理之ίί確;m 某處理、含有酸性物質之有機溶媒處 ,之效果,製成無刖處理之試料及使用各: 量。結果示於圖10。於圖^里中先^餘晰亦即圖形不良數 試料中,以箭頭所示之弁阳&於(a)所不之無前處理之 整體變成全黑者)由端部算起H擴圓开配線渠溝圖形 (稀釋劑)處理(b)之試料中為4你條,而於貫施有機溶媒 媒之試料(。)中,更減為丨條,;確::=酸性有機溶 處理,已可有效地去除胺成分。確A"糟由如此之有機溶媒 又’於上述說明中,# 質係以胺成分為例而加以 卩解像度劣化之阻礙反應物 乂忒明,但藉由PR前之Cu#面清洗 200300569 五、發明說明(22) 製程所使用之氟酸過氧化氫之殘留物,亦可同樣造成解像 度劣化。對於此氟酸過氧化氫之殘留物,亦可藉由實施回 火處理、電漿處理、UV處理及有機溶媒處理或此等處理之 組合,而有效地去除。 [實施例2 ] 其次,參考圖11至圖1 3,說明本發明之第2實施例之 半導體裝置及其製造方法。圖1 1至圖1 3係顯示第2實施例 之介層洞優先形成製程順序之製程剖面圖,並為了製圖關 係而分成若干圖示。又,本實施例之特徵在於將防止反射 膜完全填充至介層洞内部,而其他部分之構造及製造方法 則與上述第1貫施例相同。 如圖11 ( a )所示,與上述第1實施例相同,以周知方 法’於配線基板8上形成由C u等所成之下層配線後,使用 CVD法、電漿CVD法等,依序形成第1餘刻阻隔膜7、第1層 間絕緣膜6、第2蝕刻阻隔膜5、第2層間絕緣膜4及覆蓋絕 緣膜3。其後,於覆蓋絕緣膜3上,塗佈50nm左右之防止反 射膜2a及6 0 0 nm左右之化學增幅型光阻,進行採用KrF微影 之曝光、顯影,形成第1光阻圖形1 a。 y 其次’如圖11(b)所示,藉由周知之乾蝕刻,依序钱 刻防止反射膜2a、覆蓋絕緣膜3、第2層間絕緣膜4、第2蝕 刻阻隔膜5及第1層間絕緣膜7,而形成貫通此等膜之介層 洞9。其後,藉由氧電漿灰化及使用有機剝離液之濕處曰 理’剝離光阻圖形1 a及防止反射膜2 a,而去除乾蝕刻之 留物。
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200300569 五、發明說明(23) 其次,於上述第1實施例相同,進行預定溫度及時間 條件之回火處理、物理性地#刻介層洞9内壁而去除胺成 分之電漿處理、以採用UV光所活化之氧或臭氧等氧化劑中 和胺成分之UV處理、或以含有酸或弱鹼性物質之有機溶媒 中和胺或置換成弱鹼之有機溶媒處理之其一,或此等處理 之組合,作為第2光阻圖形形成之前處理。 藉由上述前處理去除層間絕緣膜中之胺成分後,如圖 11(c)所示,塗佈50nm之第2防止反射膜2b,並進行烘烤。 此時,於本實施例中,為了使塗佈於第2防止反射膜2b上 之光阻厚度均勻以提高圖形解像度並容易去除第2光阻圖 形1 b ’將防止反射膜2b完全埋入介層洞9内部。 其次,如圖12(a)所示,於防止反射膜2b上,塗佈 l〇〇jm左右之化學增幅型光阻並進行烘烤後,藉由採用KrF 微影之曝光、顯影,形成配線渠溝圖形形成用之第2光阻 圖形1 b (參考圖1 2 ( b ))。此時,與第!實施例相同,因於防 止^射膜2b之塗佈前,實施預定之前處理而充分地去除胺 f!刀杏’故可良好地保持光阻圖形之解像度。其次,於上述 ® 例中、’係對第2防止反射膜2b、覆蓋絕緣膜3及第2 ^ t4進行乾蝕刻,但於本實施例中,因第2防止反 速度較Π =層洞9内部,使得第2防止反射膜2b之蝕刻 - 、二膜3及第2層間絕緣膜4為慢’因此,如圖 示,以第2敍刻阻隔膜;:二:止。接著,如圖13(a)所 膜b作為蝕刻阻隔壁,蝕刻覆蓋絕緣膜
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3及第2層間絕緣膜4,而形成配線渠溝圖形丨〇。 其次,如圖13(b)所示,藉由氧電漿灰化及使用有機 剝離液之濕處理,剝離第2光阻圖形113及第2防止反射膜 2b,而去除乾蝕刻之殘留物。接著,於去除第】蝕刻阻隔 膜7後―,將Cu等配線材料丨丨埋設於所形成之配線渠溝圖形 1 〇,藉由以CMP法進行研磨使表面平坦化,而完成雙重金 屬鑲嵌構造(參考圖13(c))。 將女此幵y成之具有介層洞之晶圓藉由S E Μ相片加以確 認時,完全沒有圖形解像度不良,可確認本實例之回火處 理對於胺去除為有纟。於本實施例中,因第2防止反射膜 2b充填,介層洞9内部’故不易產生於介層洞9上部殘留光 阻之問題:又,因從介層洞9内壁通過第2防止反射膜2b至 阻之通道長,故即使於層間絕緣膜内部多少殘留胺成分 時’亦不易受到因胺成分所產生之影響。 [實施例3 ] θ 、、其次’參考圖丨4至圖1 6,說明本發明之第3實施例之 半導體裝置及其製造方法。圖1 4至圖1 6係顯示第3實施例 之$硬光罩製程順序之製程剖面圖,並為了製圖關係而分 成若干圖示。又’本實施例之特徵在於使用硬光罩形成配 線渠溝圖形。 一 首先’如圖1 4 (a)所示,與上述第1及第2實施例相 同,以周知方法,於配線基板8上形成由Cu等所成之下層 ,線後,使用CVD法、電漿CVD法等,依序形成第工蝕刻阻 隔膜7、第1層間絕緣膜6、第2蝕刻阻隔膜5及第2層間絕緣
200300569 五、發明說明(25) 膜4。其次,於本實施例中,於其上,以預定材料、膜 厚,沈積成為配線渠溝圖形之蝕刻光罩之硬光單膜下部j 3 及硬光罩膜12。其後,於硬光罩膜12上,塗佈5〇咖左^之 防止反射膜2a及60Onm左右之化學增幅型光阻,進行採用 KrF微影之曝光、顯影,形成第1光阻圖形la。 其次,如圖14(b)所示,藉由周知之乾蝕刻,使用第1 光阻圖形la,钱刻硬光罩膜12,而形成用以蝕刻配線渠溝 圖形之開口。其後,藉由氧電漿灰化及使用有機剝離液之
濕處理,剝離光阻圖形la及防止反射膜2a,而去除乾蝕刻 之殘留物。 X 其-人,與上述第1及第2實施例相同,進行回火處理、 電漿處理、UV處理、有機溶媒處理中之任一處理或將此等 處理相組合之處理,以作為第2光阻圖形形成之前處理。 其-人,如圖14(c)所示,塗佈5〇nm之第2防止反射膜2b 及6 0Onm左右之化學增幅型光阻,並進行烘烤後,藉由採 用KrF微影之曝光、顯影,形成介層洞形成用之第2光阻圖 幵y lb j時,與第1及第2實施例相同,因於防止反射膜2匕 之塗佈别,貝施預疋之前處理而充分地去除胺成分,故可 良好地保持光阻圖形之解像度。 —其久,如圖15(a)所示,以第2光阻圖形2b作為光罩, 藉由周知之乾蝕刻,蝕刻第2防止反射膜2b、硬光罩膜下 4 1 3、第2層間絕緣膜4、第2蝕刻阻隔膜5及第丨層間絕緣 膜6,而形成貫通此等膜之介層洞9。 其後,如圖15(b)所示,藉由氧電漿灰化及使用有機 200300569 五、發明說明(26) 剝離液之濕處理,剝離第2光阻圖形1 b及第2防止反射膜 2 b ’而去除乾餘刻之殘留物。 其次,如圖15(c)所示,以硬光罩膜12作為光罩,使 用周知之乾蝕刻法,蝕刻硬光罩膜下部丨3及第2層間絕緣 膜4 ’而形成配線渠溝圖形丨〇。其後,去除第2蝕刻阻隔膜 7 ’將Cu等配線材料11埋設於所形成之配線渠溝圖形1 〇, 藉由以CMP法進行研磨使表面平坦化,而完成雙重金屬鑲 嵌構造(參考圖1 6 )。 又’若層間絕緣膜全部以有機膜形成時,其構成亦可 為:於圖15(a)之製程中,使用第2光阻圖形ib,蝕刻第2 防止反射膜2b、硬光罩膜下部丨3、第2層間絕緣膜4至第2 钱刻阻隔膜5為止,而於圖15(c)之製程中,使用硬光罩膜 12 ’钱刻硬光罩膜下部13及第2層間絕緣膜4,而形成配線 渠溝圖形1 0,同時,蝕刻第i層間絕緣膜6,而形成貫通至 第1蝕刻阻隔膜7之介層洞9。 夕 貝^ 將如此形成之具有介層洞之晶圓藉由SEM相片加以確 認時,與上述第1及第2實施例相同,完全沒有圖形解像度 不良,可確認本實例之前處理對於胺去除為有效。又,又 本實施例中,因於第2光阻圖形1 b形成時未形成介層洞9,; 故基板凹凸小,可提高第2光阻圖形之精度,5 ;1二二’ 八’因使用 硬光罩進行蝕刻,故具有配線渠溝圖形加工變容易之優 點。又,於第1至第3實施例係關於介層洞優先$成^程 記載,但於渠溝優先形成製程中當然亦同樣適用。 。之 [實施例4 ]
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其次,參考圖17至圖22, 半導體裝置及其製造方^ 說明本發明之第4實施例之 介層洞優先形成製輕順庠=1 7至圖1 9係為第4實施例之 渠溝優先形成製程順序程剖面圖;圖20至圖22係為 徵為:前處理係為UV虛搜^剖面圖。又,本實施例之特 之處理,❿改變露出於介二處理、或此等處理相組合 膜表面之膜質组成、、密H或配線渠溝圖形内壁之絕緣 首先,如圖17(a);i或鍵:狀態等 於配線基板8形成由〜等:^由周知,金屬镶嵌製程, 所示,使用CVD法、電層配線18後,如圖17(b) 厚,沈積如SiCN膜作a⑺姓’以:〜1〇〇nmA右之膜 沈積第i層間絕緣膜6 =且隔於其上’依序 4。在此,作為配後^ 刻阻隔膜5及第2層間絕緣膜 在此作為配線溝阻隔壁膜之第2蝕刻阻隔膜5係為如 ]Si CN而於採用蝕刻製程之配線可無偏異地穩定形 成時亦可省略此膜。又’第j層間絕緣膜6及第2層間絕緣 膜4如為Si〇2、無機系之低介電常數膜之L —〇χΤΜ (梯子型 化物)、Si0C系之膜,於低介電常數膜之上層,亦可如圖 所示形成Si 〇2作為覆蓋絕緣膜3。 其次,如圖17(c)所示,以周知之微影技術形成第j光 阻圖形1 a,藉由周知之蝕刻技術,依序蝕刻覆蓋絕緣膜 3、第2層間絕緣膜4、第2蝕刻阻隔膜5及第1層間絕绫腺 6,而形成貫通此等膜之介層洞9。 邑顧 其次’使用氧灰化或氮氫混合氣體或氦氫混合氣體之 電漿,去除蝕刻介層洞9所用之第1光阻圖形1 a。其後,以
200300569 五、發明說明(28) '~'一— 胺系之有機剝離液進行清洗,藉此,特別於低介電常數膜 之情形時,剝離液會吸附於介層洞9側壁,而進入膜中。 在此’於上述第1至第3實施例中,係進行回火處理、電漿 處理、UV處理及有機溶媒處理等前處理;而於本實施例 中’為了將露出至介層洞9内壁之絕緣膜表面加以改質, 故如圖18(a)所示,照射訂光,或進行20 0〜450 °C左右之 回火處理、或進行將此等處理相組合之處理。 其結果,除了可將殘留於介層洞9内之剝離液及進入 層間絕緣膜側壁之液體去除外,並可改變介層洞9側壁部 之組成、或使其緻密化、或改變鍵結狀態等(在此,為了 明不絕緣膜之改變,將其記為改質膜丨9,但改質膜丨g與其 内部之絕緣膜之界線並不一定明確。此改質膜丨9之有^ ς 厚可視為略低於3〇 nm。)。又,此變化與藉由氧灰化等光 阻剝離使膜硬化、組成變形之狀態並不相同。此改質膜工9 之特徵及效果於後段詳述。 、、 、其次’如圖1 8 (b)所示,藉由周知之微影技術,形成 第2光阻圖形丨b。此時,亦可於光阻下層形成有機系之防 止反射膜。此時之防止反射膜並非完全埋設於介層洞9 内,最好為成為配線之高度、亦即較第2蝕刻阻隔膜5為 低。其後,使用周知之蝕刻技術,蝕刻覆蓋絕緣膜3及第2 層間絕緣膜4,而形成配線渠溝圖形丨〇。 在此,於本實施例之前處理中,因於介層洞9内壁之 絕,膜表面,形成膜密度大之改質膜19,故可抑制浮遊之 空氣中之胺等阻礙反應物質之附著,可確實防止阻抑之產
200300569 五、發明說明(29) ΐ二i案發明人確認除了胺外’絕緣膜所含之氮、氫 ^厌專70素亦可作為阻礙反應物質,藉由上述前處理,介 層洞9内壁之改質膜19因與更内侧之絕緣膜相較,直氮、 ^、碳等之濃度變低,故亦可有效地抑制因上述元素所 成之阻抑。 阻图:mi8(c)所示’於去除配線溝蝕刻用之第2光 7 W < ’藉由蝕刻去除介層洞9底部之第1蝕刻阻隔膜 7。此時,露出之第2蝕刻阻隔膜5亦同時被蝕刻去除。其 後,於配線渠溝圖形1 0及介層洞9中,同時埋入由如Ta、 TaN T i TiN或由此4之層積構造所成之阻障及&等導 電膜所構成之配線材。其後,如圖19所示,、藉由⑽ :亡=為配線多餘部分之配線材料u,而形成‘重金屬 鑲肷構造之配線。 如此,藉由於介層洞9形成後,進行uv處理、回火處 =或其組合處S ’可確實地去除有機剝離液或清洗液中所 3之胺,同時,藉由於介層洞9内壁形成改變組成、密产 f鍵結狀態之改質膜19,而可抑制浮遊於空氣中之胺之又附 者此外,更可抑制絕緣膜中之阻礙反應物質之影響。 其次’使用圖20至圖22 ’詳細說明將本實施例之前處 應用於渠溝優先形成製程時之製程。 首先,藉由與上述介層洞優先形成製程相同之製造方 ==形成下層配線18之配線基板8上,依序形成第1#刻 :隔膜7、扪層間絕緣膜6、第2蝕刻阻隔膜5、㈣間絕 緣膜4及覆蓋絕緣膜3(參考圖20(a)、(b))。
第39頁 200300569 五、發明說明(30) 其次,如圖2 0 (c )戶斤+ 第1光阻圖形la後,使^周;错由周知之微影技術形成 之區域,而形成配線渠溝V形=刻技術,敍刻成為配線 其次,如圖21 (a )戶斤+ 等去除配線溝㈣用之错由氧灰化、有機剝離液 同,進行UV處理、200〜ϋΛ圖形1a後’與上述製程相 理,而於I線渠溝圖形1(^左右^火處理或其組合處 理,可防止於下-製裎 2形成改f膜19。藉由此處 抑。 之;|層洞光阻圖形形成時之光阻阻 其次’如圖21(b)沐- . 以與介層洞優先形成製矛。:亥」技;形成:1層洞9。其後, 圖21(c),圖22)。 王同之製造方法形成配線(參考 ㈣=後亦藉由於剛 可確實去除有機火ί理、或其组合處理,而 於配線渠溝圖形10内辟::洗液中:含之胺’同時,藉由 改質膜1 9,可抑制 > 二V成f成、密度或鍵結狀態改變之 抑制絕緣膜中之阻^力空氣中之胺之附著,此外,更可 種材料作為絕緣膜時J J㊁質1影響。以τ ’針對使用各 如〇2膜> 緣膜時之改質膜19之特徵及效果加以說明。 層間:㈡優Ϊ形成製程中’使用Sl〇2膜作為介層洞9之 之叫膜之^進!%本覲程(uv處理或/及回火處理)後 哔之虱〉辰度,與内側之Si〇2膜比較相對變
第40頁 200300569 五、發明說明(31) 低’結果,來自其後製程中之膜之氮脫離量減少。此广 脫離量與介層洞阻抑有明確相關,當氮之脫離量越多3 = 層洞阻抑之不良亦越多。由此可知,使用s丨%膜作' 絕緣膜時,以本實施例之前處理可有效地抑制阻〃、曰間 <L-〇xtm> ° 又,於渠溝優先形成製程中,使用梯子型氫化石夕> 中之其一之梯子型氧化物膜作為配線部之層間絕緣膜=烷 進行本製程(UV處理或/及回火處理)後之梯子型氧化、$, 側壁部之膜密度,較内側相對地變大,因此,作膜 剝離製程所使用之藥液之部分之胺,對梯子型氧化機 取入量減少。相對於此,於習知之製程中,因梯子、f 物膜側壁之膜密度未變高,故胺之取入量變得相當多。 此胺之取入量可以雙重金屬鑲嵌之金屬埋設前=
Spec—:升溫氣體脫離 二)猎+由虱之脫軋體量或與氮鍵結之脫氣體,而容易 測*,可確認當胺之取入量越大則光阻阻抑之 慢夕故i ’因藉由如延長⑽處理時間等可使膜密度 對梯子型氧化物膜之取入量更為減少, 」文减少不良。 又,進行本製程(υν處理或/及回火處理)時 之侧壁部組成’與内侧相比,其氧匕目梯對子變型 而虱濃度則相對變低。 又仰对支问 内側於鍵結狀態,則梯子型氧化物膜之侧壁部與 /、Si-〇鍵結比例相對地變高,而“咄鍵結比例
第41頁 200300569 五、發明說明(32) 相對變低。此鍵結狀態之確認若對全進行本製程之前處 理,則可以FT I R法容易測得。又,於實際之構造中,亦可 藉由剖面劈開樣品之利用緩衝過的UF進行浮凸餘刻 (re 1 ief etch)後之剖面SEM觀測而確認。亦即,當梯子型 氧化物膜之側壁成為如前述之鍵結狀態時,其钱刻率顯著 下降則使膜殘留,相對於此,側壁部以外之梯子型氧化物 膜則因其蝕刻率相當快,故藉由此方法可容易地確認鍵結 狀態。以上述方法確認之結果,此改質膜19之膜厚為3〇· 以下,而即可增加uv處理或回火處理時間,此膜厚亦不會 曰加此外,並確認氧濃度於側壁表面為最高,而越靠近 η緩慢地改變。X,此鍵結狀態與膜密度具相關,亦 鍵結之比例越高而si_H鍵結之比例越低,則胺 蚀^ ΐ虱化物膜之取入量越小。從以上結果可知,即 夢由1===型氧化物膜作為層間絕緣膜之情形時,亦可 猎由^ λ施例之前處理而有效地抑制阻抑。 之元ΐ t i之絕緣膜之侧壁最表面起往膜内部方向,豆膜 之層間膜之膜暫Γ 侧壁部部分之膜質(主體 介電表層與主體相比,其作為膜質之 ”電吊數變兩,而當此層較厚丰, 口肤負之 使用膜質急遽改變之構造B#二θ ί則變差。 :膜厚加厚。4由製作膜 ::: 升,可楫釗-2 構&相比,其實效介電常數不會上 ^ 了侍到兀件之最佳表現。 s上
第42頁 200300569 五、發明說明(33) <SiOC 膜〉 其次,於使用S i 0C膜作為介層洞優先形成製程中之介 層洞層間絕緣膜之一部份時,進行本製程(UV處理或/及回 火處理)後之S i 0C膜之侧壁部之膜密度較内側相對地變 大’而胺之對S i 0C膜之取入量減少。相對於此,於習知之 製程中,因S i 0C膜側壁之膜密度不會變大,故胺之取入量 變得相當多。 又,進行本製程(UV處理或/及回火處理)時之膜 之側壁部之組成,與内侧相比,具有其氧濃度相對變高而 碳及氫濃度相對變低之特徵,當此傾向越顯著時,則胺之 對Si 0C膜之取入量則越少。 再者,關於鍵結狀態,則Si0C膜之侧壁部與内側相 比,其Si-〇鍵結比例變高,而Si—cl鍵結之比例變低。此 鍵結狀態與膜密度具相關,亦即,當Si—CH3鍵結比例越 低’則胺之對s i 0C膜之取入量越小。從以上結果可知, 使於使用SiOC膜作為層間絕緣膜之情形時,亦可夢由 施例之前處理而有效地抑制阻抑。 3 ά 攸以上之絕緣膜之側壁最表面起往膜内部方主 =兀素濃度、膜密度、鍵結狀態隨著從前述之膜 ::緩慢改變’而逐漸接近去除侧壁部部分之膜質越? ,間膜之膜質)。侧壁表層與主體相比 體 ”電常數變高,而當此層較厚時,則元為臈夤之 使用膜質急遽改變之構造時,則不得不將:則變差。 之膜厚加厚。II由製作膜質由侧壁 電常數層 π °卩繞慢改變之構
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造’與膜質急遽改變之構造相比 升’可得到元件之最佳表現。 <SiCN 膜〉 其實效介電常數不會上 又’使用S i CN膜作為阻障膜或蝕刻阻隔膜時 製程(UV處理或/及回火處理)後之SiCN膜侧壁部之膜密度 較内側相對地變大,而胺之對Si CN膜之取入量減少。相對 ,此,於習知之製程中,因SiCN膜側壁之膜密度不合變 大,故胺之取入量變得相當多。 曰 側辟又邻,進行本製程(UV處理或/及回火處理)時之SiCN膜之 碳Γ :之組成,與内側相比,具有其氧濃度相對變高而 ί氫濃度相對變低之特徵,當此傾向越顯著時,則 膜表面脫離量則越少。 比,再者關於鍵結狀態,則S i C N膜之側壁部與内側相 相Μ ” ^ CH3鍵結比例相對變高。而鍵結狀態與膜密度具 * 口 I節],告 ς · ρ γγ 越小。二、4¾鍵結比例越低,則胺之對SiCN膜之取入量 蝕刻1¾ ,以上結果可知,即使於使用S1CN膜作為阻障膜或 地抑&隔膜之情形時,亦可藉由本實施例之前處理而有效 11市!J阻抑。 之元=二上之絕緣膜之侧壁最表面起往膜内部方向,其膜 侧而線二度、獏密度、鍵結狀態隨著從前述之膜質越往内 之屌門=改變,而逐漸接近去除侧壁部部分之膜質(主體 介;:f之膜質)。側壁表層與主體相比,其作為膜質之 使用i ΐ變高,而當此層較厚時,則元件之表現則變差。 、貝急遽改變之構造時,則不得不將此高介電常數層
200300569 五、發明說明(35) 之膜厚加厚。藉由製作膜質由側壁部往内部緩慢改變之構 造,與膜質急遽改變之構造相比,其實效介電常數不會上 升,可得到元件之最佳表現。 曰 <SiC 膜〉 又,使用S i C膜作為阻障膜、蝕刻阻隔膜時,進行本 製程(UV處理或/及回火處理)後之SiC膜側壁部之膜密度較 内侧相對地變大,而胺之對SiC膜之取入量減少。相對又於乂 此,於習知之製程中,因SiC膜側壁之膜密度不會變大,、 故胺之取入量變得相當多。 胃 再者,進行本製程(UV處理或/及回火處理)時之siC膜 t側壁部之組成,與内侧相比,具有其氧濃度相對變高而 碳及氫濃度相對變低之特徵,當此傾向越顯著時,則胺之 對S 1C膜中之取入變少。鍵結狀態與膜密度具相關,當 Si—CHS鍵結比例越低,則胺之對Sic膜之取入量越小。從以 j結果可知,即使於使用Sic膜作為蝕刻阻隔膜之情形 日守’亦可藉由本實施例之前處理而有效地抑制阻抑。 一從以上之絕緣膜之側壁最表面起往膜内部方向,其膜 之元素濃度、膜密度、鍵結狀態隨著從前述之膜質越往内 側而緩慢改變,而逐漸接近去除側壁部部分之膜質(主體 =層間膜之膜質)。侧壁表層與主體相比,其作為膜質之 介電常數變高,而當此層較厚時,則元件之表現則變差。 使用膜質急遽改變之構造時,則不得不將此高介電常數層 之膜厚加厚。藉由製作膜質由側壁部往内部緩慢改變之構 ^ 與膜負急遽改變之構造相比,其實效介電常數不會上
第45頁 200300569 五、發明說明(36) 升’可得到元件之最佳表現。 搜、雷將^田述τ各貝鈿例中,係說明將本發明之回火處 雙重金::1處理或有機溶媒處理等前處理,應用於 = ;之介層洞優先形成製程、雙硬光罩製程 ί ΐΐΐ 程之情形,但本發明並不限於上述實施 例’ 2適用於包含如於使用含胺成分或氟酸過氧化氫等鹼 ::成t Γ剝Τ液或清洗液之濕處理後接著進行光阻圖 =ΐΐί 將絕緣膜圖形化後接著進行光阻圖形 形成之衣耘等之任意半導體製程。 可獲依據本發明之半導雜装置及其製造方法 於之第1效果為:於包含如介層洞優先形成製 i私雙ΐ光罩製程或渠溝優先形成製程等雙重金屬鑲嵌製 c: 使用含胺等有機剝離液或清洗液之濕處理後接著 後Ξ著3:形成製程、或於介層洞或配線渠溝圖形形成 之解像度劣化之問題中,可解決光阻圖形
其理由係因藉由以實施回火處理、電漿處理、U
媒處理等處理作為光阻圖形形成之前製程,U 除殘留於晶圓巾、特別是低介電常數層間絕緣膜 宙你泉A :礙反應物質。又’藉由以實施υν處理及回火處 理作為刖處理,可於霞Φ $人疏 人處 ®# π 出介層洞或配線渠溝圖形内壁之 表:’形成膜質“且成、密度或鍵結狀態等)改變之 、、稭此,可抑制空氣中胺之附著,並可抑制成為阻
第46頁 200300569 五、發明說明(37) 礙反應物質之絕緣膜中預定元素之影響。 又,本發明之第2效杲主· π &於曰 击达—a π担一 果為·可使防止反射膜等之塗佈 更為谷易,了提咼光阻圖形之加工精声 其理由為因可藉由電漿處理 =^。 改質,故可改善防止反射膜或光阻之處理將表面狀態加以 如此,於使用習知之低介電常'需濕性。 ϊίΐ胗笺阳I膜之雙重金屬鑲嵌:製 私中,因胺#阻礙反應物質而無法 形狀,但藉由實施本發明之前處理了到更穩定之光阻加: 像性,有助於提高良率。 可付到穩疋之光阻
第47頁 圖式簡單說明 五、【圖式簡單說明 圖1(a)〜((2)係 一 形成製程順序之製」、、、不本發明之第1實施例之介層洞優先 衣狂剖面圖0 圖2(a)〜# 施例之介層洞優先 施例之介層洞優先 …丄、也丨 "^糸顯示本發明之第1痛^ 形成製程順序之劣。 只 表秩剖面圖。 圖3(a)〜(c、後如^ _ , )係顯示本發明之第1每 形成製程順序之萝铲 只 〜表%剖面圖。 圖4係顯示本發明 件之氣體分析系統之構成的;;用以設定回火處理條 圖式圖5(a)、⑻係顯示以氣體分析系統所分析之結果的 圖6 ( a)、( b)係顯示使 使用低介電常數膜# & @ 0g 2乍為層間絕緣膜之試料及 結果的圖式。 < °式枓柃,其氣體分析 及使用低介電常數膜作為層間絕緣膜= 二緣膜二料 圖7(a)、(b)係顯示使用Si〇作 用低介電·· · 2卜馬 察結果的圖式 響差Γ::式示因介層洞圖形間隔差所引起 之胺成分之影 圖9 (a )、( b )係顯示本於明 的圖式 式。 丁不^明之第1貫施例之UV處理效果 溶媒 圖1 0 ( a )〜(c)係顯示本發 處理效果之示意圖。κ月之第列之有機 圖11 (a)〜(c)係本發明之第2實施例之介層 洞優先形 200300569 200300569 圖式簡單說明 成製程順序之製程剖 圖1 2 (a)〜(c)係 先形成製程順序之製 圖1 3 (a )〜(c)係 先形成製程順序之製 圖14(a)〜(c)係 製程順序之製程剖面 圖15(a)〜(c)係 製程順序之製程剖面 圖1 6係顯示本發 之製程剖面圖。 ' 圖17(a)〜(c)係 先形成製程順序之製 圖18(a)〜(c)係 先形成製程順序之製 圖1 9係顯示本發 程順序之製程剖面圖 η圖20⑷〜㈦係 形成製程順序之製程 妒J2l(a)〜(c)係 乂成製程順序之製程 圖22係顯示本發 順序之製程剖面圖。 圖23(a)〜(Ο係 面圖 顯示 程剖 顯示 程剖 顯示 圖。 顯Tpc 圖。 明之 顯示 程剖 顯示 程剖 明之 Ο 顯示 剖面 顯示 剖面 明之 本發明之第2實施例之介層洞優 面圖。 本發明之第2實施例之介層洞優 面圖。 本發明之第3實施例之雙硬光罩 本發明之第3實施例之雙硬光罩 第3實施例之雙硬光罩製程順序 本發明之第4實施例之介層洞優 面圖。 本發明之第4實施例之介層洞優 面圖。 第4實施例之介層洞優先形成製 本發明之第4實施例之渠溝優先 圖0 本發明之第4實施例之渠溝優先 圖。 第4實施例之渠溝優先形成製種 顯 不 習知之介層洞優先形成製程川員序
第49頁 200300569 圖式簡單說明 之製程剖面圖。 圖24(a)〜(c)係顯示習知之介層洞優先形成製程順序 之製程剖面圖。 圖2 5 (a)〜(c)係顯示習知之介層洞優先形成製程順序 之製程剖面圖。 圖2 6係顯示將滲透入層間絕緣膜之物質加以抽離之方 法的圖式。 圖2 7 (a )、( b)係顯示以圖2 5之方法所抽出結果的圖 式。 圖28係說明光阻圖形之解像度劣化機制之圖式。
第50頁
Claims (1)
- 200300569申請專利範圍 ____ 1· 一種半導體裝置之製造 板,於使用古她^ 套’包含對形成有絕緣膜之基 膜上形成光阳 先,夜進行濕處理後,在該絕緣 人尤阻圖形之製程; 其特徵為: 該光:Ϊίί::後,在塗:成為該光阻圖形之光阻或設於 該清洗液中之β止,射膜如,進行將含於該有機剝離液或 去除之前處理。礙σ亥光阻之化學反應的阻礙反應物質加以3. 3 ^ 5 3哀置之製造方法,至少具有以下製程: 絕缘膜‘莖9 ®配線圖形之基板上,至少依序沈積第1層間 、、邑緣膜及第2層間絕緣膜; 於該第2層間絕緣膜上形成第i光阻圖形,以該第)光 圖形作為光罩’藉由乾蝕刻形成 及該第2層間絕緣膜之介層洞; 门、巴'•彖Μ 或以清洗液進行以有機剝離液去除蝕刻殘留物之處理 進行清洗之處理中之至少一濕處理; ,形成第2光阻圖形; 光罩,蝕刻該第2層間絕緣膜, 於該第2層間絕緣膜上 以該第2光阻圖形作為 而形成配線渠溝圖形;及 於該介層洞及該配線渠溝圖形内埋設配線材料並加以200300569 六、申請專利範圍 研磨,而形成配線圖形; 其特徵為: 、於该濕處理後,在塗佈成為該光阻圖形之光阻或設於 該光阻下層之防止反射膜前,進行將含於該有機剝離液或 該清洗液之阻礙該光阻之化學反應之阻礙反應物質加以去 除之前處理。 4. 一種半導體裝置之製造方法,至少具有以下製程: 於形成有配線圖形之基板上,至少沈積第丨層間絕緣 膜、第I層間絕緣膜及由無機材料所成之光罩構件; 於》亥光罩構件上开〉成第丨光阻圖形,使用該第1 圖 形蝕刻該光罩構件,而形成硬光罩; 、隹以!機剝離液去除蝕刻殘留物之處理或以清洗液 進仃清洗之處理中之至少一濕處理; 於該硬光罩上形成第2光阻圖形; 以該第2光阻圖形作為光罩’藉由乾蝕 苐1層間絕緣膜及第2層間絕緣膜之介層洞;战貝通3 於去除該第2光阻圖形後,使用該硬光罩蝕 間絕緣膜,而形成配線渠溝圖形;及 d該弟2層 於該介層洞及該配線渠溝圖形内埋設配線 研磨,而形成配線圖形; 何枓並加以 其特徵為: 該 於該濕處理後,於塗佈成為該光阻圖形 光阻下層之防止反射膜前,進行將含於該 之光阻或設於 有機剝離液或200300569 六、申請專利範圍 以去 該清洗液之阻礙該光阻之化學反應之阻礙反應物質 除之前處理。 、口 5·如申請專利範圍第3或4之半導體裝置之製造方法, 該第1層間絕緣膜或該第2層間絕緣膜之至少其—後’其中 電常數膜所構成。 ’、糸由低介 6·如申請專利範圍第1、3或4中任一項之半導體筆 造方法,其中該阻礙反應物質係由鹼性物 、置之製 該鹼性物質,而阻礙由於曝光而於該光中,,藉由 觸媒作用。 T所產生之酸之 法,其中 7·如申請專利範圍第6項之半導體裝置之 該驗性物質含胺。 申請專利範圍第1、3或4中任一項之半導體裝 这方法,其中以進行回火處理、υν處理、 理 I 溶媒處理中之至少其一處理,作為該前處】里或有機 9·如申請專利範圍第8項之 該前處理係牛導體凌置之製造方法,其中 地埋係為於回火處理後進行uv處理。 請專利範圍第8項之半導體褒置之,豆中 係為利用預定溫度之回火,使滲透或吸附於該200300569 絕緣膜°亥第1層間絕緣膜或該第2層間絕緣膜之該阻礙反 應物質脫離之處理。 11. 如申請專利範圍第10項之半導體裝置之製造方法,其 中該回火處理係於150至450。〇之溫度範圍進行。 12. 如申請專利範圍第u項之半導體裝置之製造方法,其 中以較該防止反射膜或該光阻之烘烤溫度為高之溫度,進 行該回火處理。 13·如申,請專利範圍第1〇項之半導體裝置之製造方法,其 中於,壓下、或氮氣、惰性氣體或氫氣之環境下,進行該 14·如申請專利範圍第8項之半導體裝置之製造方法,其中 戎U处理,為利用以ϋν光照射所活化之氧或臭氧,將滲透 或吸附ms緣膜、該第i層間絕緣膜或該第2層間絕緣膜 之該阻礙反應物質加以中和之處理。 15 ·如#申明專,利範圍第8項之半導體裝置之製造方法,其中 該!:處理係為利用含有氧、氮或氨之任一氣體之電漿, 將0、或吸附於該絕緣膜或該層間絕緣膜之該阻礙反應物 質加以餘刻之處理。200300569 六、申請專利範圍 1 6.如申請專利範圍第8項之半導體裝置之製造方法,其中 該有機溶媒處理係為使用含有聚芘乙二醇單甲基醚醋酸 酯、聚芘乙二醇單甲基醚、乳酸乙基、環己酮及甲基乙基 酮中之任一者的有機溶媒之處理。 1 7.如申請專利範圍第1 6項之半導體裝置之製造方法,其 中該有機溶媒含酸性物質,藉由該酸性物質,而將滲透或 吸附於該絕緣膜、該第1層間絕緣膜或該第2層間絕緣膜之 該阻礙反應物質加以中和。 1 8.如申請專利範圍第1 6項之半導體裝置之製造方法,其 中該有機溶媒含弱鹼性物質,藉由該弱鹼性物質,將滲透 或吸附於該絕緣膜、該第1層間絕緣膜或該第2層間絕緣膜 之該阻礙反應物質置換成弱鹼性。 1 9. 一種半導體裝置,其係利用申請專利範圍第1、3及4項 任一項之製造方法而形成; 其特徵為· 該前處理係使用回火處理或UV處理之至少其一,於與 形成於該介層洞或該配線渠溝圖形之該配線圖形側壁之至 少一部份相抵接之絕緣膜之該抵接面表層,形成成分比率 或密度與内部相異之區域。 2 0. —種使用雙重金屬鑲嵌配線構造之半導體裝置,其與第55頁 200300569 六、申請專利範圍 由導電體所成之介層洞或配線之至少一側壁之至少一部份 相抵接之層間膜,係以S i及〇為主要元素之絕緣膜,於該 絕緣膜之該抵接面表層,具有氮濃度較該絕緣膜内部為低 之區域。 21· —種使用雙重金屬鑲嵌配線構造之半導體裝置,其與 由導電體所成之介層洞或配線之至少一側壁之至少一部份 相抵接之層間膜,係以S i、〇及η為主要元素之低介電常數 絕緣膜,於該絕緣膜之該抵接面表層,具有與該絕緣膜内 部相比,其氧濃度較高且氫濃度較低之區域。 22·如申請專利範圍第21項之使用雙重金屬鑲嵌配線構造 之半導體裝置,其中以該Si、〇及η為主要元素之絕緣膜之 該區域中之濃度分布為:於該抵接面最表面,氧濃度為最 高且氫濃度為低’越往内部氧濃度緩慢變低且氫濃度缓慢 變高’而逐漸接近該絕緣膜内部之氧濃度及氫濃度。 23· —種使用雙重金屬鑲嵌配線構造之半導體裝置,其與 由導電體所成之介層洞或配線之至少一側壁之至少一部份 =抵接之層間膜,係以Si、〇、c及Η為主要元素之低介電 常數絕緣膜,於該絕緣膜之該抵接面表層,具有與該絕緣 膜内部相比’其氧濃度較高且碳及氫濃度較低之區域。 24·如申請專利範圍第23項之使用雙重金屬鑲嵌配線構造第56頁 200300569 六、申請專利範圍 之半導體裝置,其中以該Si、0、C及Η為主要元素之絕 膜之該區域中之濃度分布為:於該抵接面最表面,氧:曲声 為最高且氫濃度及碳濃度為最低,越往内部氧嘈度 1乳/辰度緩慢地 變低且氫濃度及碳濃度緩慢地變高,而逐漸接折 ^ <成絶緣膜 内部之氧濃度、氫濃度及碳濃度。 25. —種使用雙重金屬鑲嵌配線構造之半導體裝置,其與 由導電體所成之介層洞或配線之至少一側壁之至少一部份 相抵接之阻障膜或蝕刻阻隔壁膜,係以Si、c、Ν ΑΗ為1主77 要元素之絕緣膜,於該絕緣膜之該抵接面表層,具有與該 絕緣膜内部相比,其氧濃度較高且碳、氮及氫濃度較低= 區域。 一 26·、如申請專利範圍第25項之使用雙重金屬鑲嵌配線構造 之半導體裝置,其中以該Si、C、Ν及Η為主要元素之絕緣 膜之Α區域中之濃度分布為:於該抵接面最表面,氧濃度 為f南且氮濃度、氫濃度及碳濃度為最低,越往内部氧濃 度緩慢地變低且氮濃度、氫濃度及碳濃度緩慢地變高,而 逐漸接近該絕緣膜内部之氧濃度、氮濃度、氫濃度及碳濃 度0 27·、一種使用雙重金屬鑲嵌配線構造之半導體裝置,其與 由導電體所成之介層洞或配線之至少一侧壁之至少一部份 相抵接之阻障膜或蝕刻阻隔壁膜,係以S i、C及Η為主要元第57頁 200300569 六、申請專利範圍 素之絕緣膜,於該絕緣膜之該抵接面表層,具有與該絕緣 膜内部相比,其氧濃度較高且碳及氫濃度較低之區域。 28·如申請專利範圍第27項之使用雙重金屬鑲嵌配線構造 之半導體裝置’其中以该Si、C及Η為主要元素之絕緣膜之 該區域中之濃度分布為:於該抵接面最表面,氧濃度為最 高且氫濃度及碳濃度為最低,越往内部氧濃度緩慢地變低 且氫濃度及破濃度緩慢地變高,而逐漸接近該絕緣臈内部 之氧濃度、氫濃度及碳濃度。 29· —種使用雙重金屬鑲嵌配線構造之半導體裝置,其與 由導電體所成之介層洞或配線之至少一侧壁之至少一部份 相抵接之層間膜,係以Si、〇及Η為主要元素之低介電常^ 絕緣膜或以Si、〇、C及Η為主要元素之低介電常數絕緣 膜’於該絕緣膜之該抵接面表層,具有與該絕緣膜内部相 比’其膜密度較大之區域。 •、一種使用雙重金屬鑲嵌 由導電體所成之介層洞或配 相抵接之阻障骐或蝕刻阻隔 為主要元素之絕緣膜或以Si 於該絕緣膜之該抵接面表層 其膜密度較大之區域。 配線構造之半導體裝置,其與 線之至少一侧壁之至少一部份 壁絕緣膜,係以Si、C、N及Η 、(:及Η為主要元素之絕緣膜, ,具有與該絕緣膜内部相比,200300569 六、申請專利範圍 3i.如申請專利範圍第29或3〇項之使用雙 j造之半導體裝置’其中該絕緣膜之該區域中屬之鎮:密配产線分 布為.於該抵接面最表面膜密度為最大,越二 緩慢地變小’❿逐漸接近該絕緣膜内部之膜密度。 32· —種使用雙重金屬鑲嵌配線構造之半導體裝置,其與 由導電體所成之介層洞或配線之至少一側壁之至少一部份 相抵接之層間膜,係以Si、〇&H為主要元素之低介電常數 絕緣膜,於該絕緣膜之該抵接面表層,具有與該絕緣膜内 部相比’其S i -0鍵結比例較高而s丨鍵結比例較低之區 域。 33·如申請專利範圍第32項之使用雙重金屬鑲嵌配線構造 之半導體裝置,其中以該Si、〇及Η為主要元素之絕緣膜之 該區域中之鍵結狀態分布為:於該抵接面最表面,Si-Ο鍵 結比例為最高且S i - Η鍵結比例為最低,越往内部S i - 0鍵結 比例緩慢地變低且S i -Η鍵結比例緩慢地變高,而逐漸接近 該絕緣膜内部之Si-0鍵結及Si-Η鍵結比例。 34· —種使用雙重金屬鑲嵌配線構造之半導體裝置,其與 由導電體所成之介層洞或配線之至少一側壁之至少一部份 相抵接之層間膜,係以Si、〇、C及Η為主要元素之低介電 常數絕緣膜,於該絕緣膜之該抵接面表層,具有與該絕緣 膜内部相比,其S i -0鍵結之比例較高而S i -CH3鍵結比例較第59頁 200300569 六、申請專利範圍 ' e— 低之區域。 35·如申睛專利範圍第34項之使用雙重金屬鑲嵌配線構 之半導體裝置,其中以該Si、〇、C&H為主要元素之絕緣 膜之該區域中之鍵結狀態分布為:於該抵接面最表面, S1 -0鍵結比例為最高且s i _CH3鍵結比例為最低,越往内部 Si-0鍵結比例緩慢地變低且Si〜CH3鍵結比例緩慢地變高°, 而逐漸接近該絕緣膜内部之Si〜〇鍵結及Si—CIj3鍵結比例。 36· —種使用雙重金屬鑲嵌配線構造之半導體裝置,其與 由導電體所成之介層洞或配線之至少一侧壁之至少一部份 相抵接之阻障膜或蝕刻阻隔壁膜,係以Si、C、n及η為主77 要元素之絕緣膜或以Si、C及Η為主要元素之絕緣膜,於該 絕緣膜之该抵接面表層,具有與該絕緣膜内部相比,其 S i - C Η3鍵結比例較低之區域。 37.如申請專利範圍第36項之使用雙重金屬鑲嵌配線構造 之半導體裝置,其中該絕緣膜之該區域中之鍵結狀態分布 為·於该抵接面最表面,S i - 〇鍵結比例為最高且g丨_ c η3鍵 結比例為最低,越往内部s i _〇鍵結比例緩慢地變低且 S i - CI鍵結比例緩慢地變高,而逐漸接近該絕緣膜内部之 Si-0鍵結及Si-CH3鍵結比例。 、 38.如申請專利範圍第2〇至3〇及32至37項中任一項之使用第60頁 200300569 六、申請專利範圍 雙重金屬鑲嵌配線構造之半導體裝置,其中該區域之厚度 略為30nm以下。 3 9 ·如申請專利範圍第2 J 使用雙重金屬鑲嵌配線構 〇及Η為主要元素之低介電 院° 、22、29、32及33項中任一項之 造之半導體裝置,其中以該Si、 吊數絕緣膜為梯子型氫化妙氧 40.如申請專利範圍第39項之 之半導體裝置,其巾該梯子型氫 金屬鎮嵌配線構造 錄商標)。 夕乳烷係使用L-Ox(登第61頁
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