TW406333B - Semiconductor device and method for manufacturing same - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) 發明之領域 本發明係關於一種半導體裝置及其製造方法，特別是 關於一種半導體裝置具有層間絕緣膜，其係由具有低介電 常數的材料所形成’其中可以防止當内連線等形成時在 餘刻後之光阻層剝離期間之層間絕緣膜的劣化，與該半導 體裝置的製造方法。 相關拮術之描述 近年來，對於LSi裝置中高速信號處理的需求增加。 LSI裝置中，處理信號的速度主要由LSI裝置中 的操作速度與信號經由内連線傳播的次數所建立。身 曰過去，具有重大影響的電晶體操作速度已藉由縮小電 晶體的尺寸而增加。然而，在設計法則上小於〇 . 25 的 LSI裝置中，通過内連線的信號傳播時間顯現出對於速度 的重要影響。特別是在具有四層以上之多層内連線的LS][ 裝置中，此種影響很大。 一種研究中之改善信號通過電線的傳播時間的方法為 使用具有低介電常數的層間絕緣膜來取代習用的氧化矽 膜。在其中’預期具有介電常數約3.0的HSQ( hydrogen silsesquioxane)與有機s〇G將會有相當大的發展，且預期 將可大量生產。 HSQ是一種樹脂，在氧化矽膜中部分的Si-H鍵結被 S) 0,結取代所形成，將其塗在基板上並對所塗的樹脂進 行熱處理，而作為層間絕緣膜。

第4頁 ____406333 五、發明說明（2^ '一" ----- :為_與習料氧化石夕膜相同，肖乎完全藉由化〇 ^形成，故其具有良好的抗熱性，在溫度高到約5〇〇 L仍有低的介電常數。 然而，當塗布HSQ作為層間絕緣膜時，當使用習用光 二二姓刻加工來形成許多的圖案時，在除去圖案化時使用 光阻的處理步驟中’HSQ會劣化，在形成鎢等插塞的處 理步驟中’會發生例如未填入之有害的介層洞的問題。 這些問題的發生是由於在光阻剝離的處理步驟中， HSQ膜之中的水含量増加之故。在光阻剝離的步驟中，藉 由氧電漿處理將幾乎所有的光阻除去，之後使用濕式剝離 液將剩餘的光阻及蝕刻殘渣除去。 然而’當完成氧電漿處理時，HSQ膜中的Si-H鍵結被 切斷’並輕易地被轉變成Si _0H鍵結。此外，在之後的濕 式剝離液處理中，若是使用包含胺基的濕式剝離液例如羥 胺或乙醇胺時，則與氧電漿處理的情況相同，HSQ膜中的 Si-H鍵結幾乎完全被打斷並被形成的Si-0H鍵結所取代。 在使用包含氟化銨的液體作為剝離液的情況下，隨著 HSQ膜的劣化，HSQ膜本身會被蝕刻，使得通孔等的形狀變 彎，此導致通孔之間的漏電與短路。此外，也會導致不當 填入金屬例如鶴。 以有機S0G方式，與前述之HSQ相似的此類膜所具有 8卜(：113鍵結易被Si-OH鍵結所取代，此係由於其對於氧電 漿灰化的敏感性《有機S0G比氧化層較為多孔性的事實， 使其對於氟化銨的蝕刻較敏感’此點也與HSQ相似。

第5頁 五、發明說明（3) 圖6顯示以習知方法所製造之半導鱧裝置的一例且 以下將參考此圖說明與此方法相關的問題，此圖顯示使用 H S Q的例子。 具體來說’此囷顯示一半導體裝置10，其中在基板1 上形成以金屬例如鋁所製之第丨内連線3，與氧化矽膜4作 為+第1層間絕緣膜，之後塗佈HSQ膜作為第2層間絕緣膜5。 接著，使用電漿CVD等以形成氧化矽膜作為第3層 膜。 在習知技術中，藉由已知的光刻處理與蝕刻加工將圖 案形成，接著使用氧電漿除去光阻的處理步驟中，在HSQ 膜内形成Si-OH鍵結，使得HSQ膜5的品質產生劣化。 此外，為了除去殘留的光阻與蝕刻殘渣，使用包含胺 基的濕式剝離液或包含氟化銨的濕式剝離液進行處理結 果在HSQ膜5内形成Si-〇H鍵結。 特別是在使用包含氟化銨的濕式剝離液的情況下， HSQ膜5本身會被蝕刻，此造成例如圖6(B)所示之彎曲現 象。 此乃由於氟化銨蝕刻氧化矽膜所導致，且當與以CVD 等方式形成的臈比較時，HSQ膜的蝕刻速率變得極大。 雷盥種彎曲現象發生時，不止能導致介層洞之間的漏 電與短路’而且將造成不當的填入金屬例如鎢。又，在 HSQ膜5内形成Si_〇H鍵結造成HSQ膜的介電常數增加。 番曰：二在過去欲製造具有減小之介電常數“導趙裝 置是個問題。 406333 五、發明說明（4) · ----- 使用i特開平卜1 92 1 37號公報中，揭露一種技術，其藉由 層間:液體處理與使用氧電漿處理開孔，來防止在以蝕刻 、緣膜來形成開孔後，金屬電極部的電阻值改變。 介雷^而’在該公報中並無揭露在層間絕緣膜係以具有低 丄认數之HSQ或有機S0G所製的情況下，用於防止此膜劣 化的技術。 在特開平4-262531與4-263428號公報中曾提出一種方 為增進對於層間絕緣膜之灰化的免疫力，在層間絕緣 、形成接觸孔與接著在接觸孔内使用氧電漿以將其無機 然而’與之前所提之習知技術相同，在該公報中並無 ^露在層間絕緣膜係以具有低介電常數之HSQ或有機S0G所 製的情況下，用於防止此膜劣化的技術。 在特開平5-1 1 4656號公報中，揭露一種技術為在通孔 内進行電漿處理，目的為增進設於層間絕緣膜中之通孔内 的金屬電極的接觸與抑制發生在通孔侧壁處的出氣現象。 與之前所提之習知技術相同，在該公報中並無揭露在 層間絕緣膜係以具有低介電常數之HSQ或有機S0G所製的情 況下’用於防止此膜劣化的技術。 因此’本發明的目的為解決與前述之習知技術相關的 問題’藉由提供一種技術使得當藉由使用氧電漿將形成圖 案用的光阻除去時與當使用濕式剝離液來除去蝕刻殘渣 時· ’ HSQ膜與有機s〇G膜不會劣化且其本身不被蝕刻，從而 可以製造具有低介電常數層間絕緣膜的半導體。

406333 五、發明說明（5)

發明概I 為了達到上述目的’本發明採用下述基本技術構造。 具體來說，本發明的第1實施態樣為一半導體裝置， 其中在基板上形成之層間絕緣膜中所設的開孔内，形成有 内連線部，其一端與基板接觸，與以金屬層所製的介層部 位於内連線部的另一端，將保護膜形成在開孔中與介層部 相對的内壁的表面部上。 在本發明的第2實施態樣中，在基板上形成之層間絕 緣膜中所設的開孔的渠溝中，埋有内連線部，其一端與基 板接觸’將保護膜形成在開孔中與内連線部相對的侧壁的 表面部上》 此外，本發明的第3實施態樣為半導艎裝置的製造方 法’其中半導體裝置在基板上所形成之層間絕緣膜中設有 内連線部，該製造方法包含：第丨步驟，將適當的内連線 =成在半導體基板上；第2步驟，將以具有低介電常數之 材料所製的層間絕緣膜形成在具有内連線的基板上；第3 ^驟，將光阻塗佈在層間絕緣膜±，與使用設在此光阻層 :之指定的圖案開孔部作為遮罩，進行層間絕緣膜的姓 ς，以形成延伸至内連線的渠溝形開口 ；第4步驟，將保 2形成在該半導體基板之該渠溝形開孔的内自；與第5 步驟’剝除該光阻膜。 ^發明的第4實施態、樣為一種半導體裝置的製造方 、中該半導體裝置在基板上所形成之層間絕緣膜中設 第8頁 4063¾^ 五、發明說明（6) 有内連線，此製造方法包含··第i步驟，將以具有低介電 常數的材料所製的層間絕緣膜形成在半導逋基板上；第2 步驟’將光阻塗佈在層間絕緣膜上，與使用設在光阻層中 之私疋的圖案開孔部作為遮罩，進行層間絕緣膜的蝕刻， 以形成延伸至基板的渠溝形開口；第3步驟，剝除光阻 層；第4步驟，將保護膜形成在該半導體基板之該渠溝形 開孔之内壁的内面；與第5步驟，將金屬内連線層埋入 溝形開孔中。 上述半導體基板與依照本發明之半導體裝置的贺 法採用上述技術構成，其技術特徵為丰=== 部分以HSQ或有機S0G所製的層間膜處理之後、以氧電聚將 光阻灰化與接著進行濕式剝離以除去光阻的情況下 用氧電聚剝離光阻或以濕式剝離液處理後，HSQ膜藉 有機S0G的側面被氧化與氮化或氩化，而以 造 些内部的膜。 < 用來形成此保護膜方法為：使用包含氫或氮的氣 行電聚處理，以更改_或有機s〇G膜之表面部的特性，： 將上述處理結合UV光處理以形成上述保護 並 盟^之簡單説明 裝置之一例的構造的 圖1為顯示依照本發明之丰实躲 橫剖面圖。 的製 造方

_406333_ 五、發明說明（7) 圖3(A)至圖3(D)為顯示依照本發明之半導體裝置的製 造方法之一例的製造步驟順序的橫剖面圖。 圖4為顯示依照本發明之半導體裝置之另一例的構造 的橫剖面圖。 圖5(A)至圖5(C)為顯示半導體的製造方法之一例的製 造步驟順序的橫剖面圖。 圖6(A)與圖6(B)為顯示習知半導體裝置之構造的橫剖 面圖。 符號說明 1〜基板 3〜第1内連線 4〜氧化矽膜 5〜第2層間絕緣膜 10〜 半導體裝置 101〜 矽基板 102 ~ 下層 103〜 第1内連線 104 ~ 第1層間絕緣膜 105〜 第2層間絕緣膜 106〜 第3層間絕緣膜 107〜 第2内連線 108〜 開孔 109〜 保護膜

第10頁 406333 五、發明說明（8) 110 光阻層 111 〜 通孔 120 〜 介層部 121 介層洞 130 阻障金屬 200 半導體裝置 201 矽基板 202 下層 203 TEOS氧化膜 204 〜 有機SOG膜 204 層間絕緣膜 205 層間絕緣膜 206 〜 光阻層 207 保護膜 208 〜 内連線部 210 〜 開孔 211 渠溝 230 圖案開孔部 231 〜 渠溝形開孔部 較佳實施例之詳細說明 以下將參考圖1至圖4詳細說明依照本發明之半導體裝 置及其製造方法。 具體來說，圖1為顯示依照本發明之半導體裝置之一

406333 五、發明說明（9) 例的構造的橫剖面圖。 此圖顯示半導體裝置200，其中形成在基板ιοί上之層 間絕緣膜104中所設的開孔108内形成有内連線部1〇3，其 一端與基板101接觸’而以金屬層121所製的介層部12〇則 位於内連線部1〇3的另一端，將保護膜109形成在開孔1〇8 中與介層部相對的内壁的表面部上。 依照本發明之半導體裝置中所使用的層間絕緣膜丨〇 5 需以一種具有低介電常數的材料所製，且需為從包含^咄 或Si-CH3鍵的絕緣材料所選出的一種具有低介電常數的材 料。 與内連線部1 〇 3相對的内壁的表面部上，形成層間絕 緣膜104 ’其與上述之層間絕緣膜1〇5不同。 在半導體裝置200中，在層間絕緣膜1〇5上再形成另一 層間絕緣膜1 0 6，且在此層間絕緣膜1 〇 6上形成内連線 107。 此構造為使得第1内連線103與第2内連線107藉由介層 部120來連接。以下將說明依照本發明之半導體裝置2〇〇的 製造方法。 具體來說，如圖2(A)至圖2(C)與圖3(A)至圖3(D)所 示，在矽基板101上形成適當的下層102之後，在此下層 102上形成第1内連線1〇3。 接著，以氧化矽膜所製的第1層間絕緣膜1 04形成在第 1内連線103上以遮蓋之，且在此層間絕緣膜104上形成第2 層間絕緣膜1 05，其係以具有低介電常數的材料所製。

第12頁 ^06333__ 五、發明說明（10) " "-- 接著在第2層間絕緣膜105上形成第3層間絕緣膜106。 接著在上述絕緣膜上形成第2内連線1〇7。 所形成構造為第1内連線103與第2内連線107藉由介層 部1 2 0來連接。 將本發明中所定義之薄保護膜109形成在介層部12〇的 側面部上作為絕緣膜。 在介層部120的側面部上存在有保護膜1〇9係本發明構 造上的特徵，以下說明個別的構成元件。 作為第1層間絕緣膜1 04 ’可以使用的材料係從包含電 毅TEOS氧化膜、甲砍烧電衆氧化石夕膜、甲梦烧電漿氮化石夕 膜、碎炫氮化矽膜與包含氟之電漿氧化矽膜所構成的族群 所選出》 接著’第2層間絕緣膜1 0 5 ’其係以低介電常數材料所 製之膜’以HSQ、有機SOG或部分以Si-H鍵結或Si-CH3鍵社 所產生之絕緣材料來形成。 3 第2層間絕緣膜105與介層部120附近之保護膜ι〇9接觸 的部分，與膜的其它部分之間的特性並無改變。 在本發明中’保護膜109係藉由氧化、氮化或氫化第2 層間絕緣膜105所形成。 此保護膜109形成比第2層間絕緣膜1〇5的一般部分硬 的狀態。 此外，用於形成保護膜1 〇 9的方法可以是使用臭氧的 方法’或在包含氧原子、氮原子、氫原子或臭氧的環境下 藉由照射UV光以形成指定之保護膜109的方法。 第13頁 * '~ 406333 五、發明說明（11) 至於介層部1 20的内側，可以使用氮化鈦膜或鈦膜， 且也可以使用具有氮化鈦膜的鎢CVD膜而氮化鈦膜作為阻 障金屬。 依照本發明之半導體裝置的製造方法的一例為：在基 板101上形成之層間絕緣膜105中設有内連線103之半導體 裝置的製造方法’此方法具有：第1步驟，在半導體基板 上形成適當的内連線；第2步驟，在具有内連線的基板上 形成以具有低介電常數的材料所製的層間絕緣膜；第3步 驟；將光阻塗在層間絕緣膜上與使用設在此光阻層中之指 定圖案開孔部作為遮罩以進行層間絕緣膜的蝕刻，以形成 延伸至内連線的渠溝形開口；第4步驟，在半導體基板中 之渠溝形開孔的内面形成保護膜；與第5步驟，剝除光阻 膜。 、 方法中’具有低介 一Cl鍵結的絕緣材 在依照本發明之半導體裝置的製造 電常數的材料係選自包含Si-H鍵結或Si 料。 在本發明中，可以藉由上述第4步驟將保 藉由：用包含選自於氧、氮與氫之元素族群的至膜:一成 膜。 精田便用臭氧形成保護 此外，依照本發明，可 成，藉由在包含選自於由氧 至少一原子的環境中或包含 射0 以f由第4步驟將保護膜形 ^與氫所構成之元素族群的 氧的環境中進行紫外光照

第 14 ^ " ------- 406333 五、發明說明（12) 、在依照本發明之半導體裝置的製造方法中， 最好包含使用至少氧電漿來剝除光阻第5步驟 氟化銨或胺的剝離液來剝除光阻層的步驟’。或使用包含 以下將更詳細說明依照本發明 法的一例。 赞月之丰導體裝置的製造方 ιχ.5 Π ί }/J1000 ^滅鑛形成is層（也可以用銅）1G3 ’達繼nm細g=2的上藉 度。 上述鋁内連線1〇3，如圖2(A)所示，在其底部設有 度30^至20〇11111的了以八丨等的阻障金屬13〇,其目的係為了 連結下層元件等，而鋁内連線1〇3的頂部設有厚度1〇⑽至 lOOrm的fiN等所製之膜131作為光刻中所用的防反射膜。 接著，為了增進HSQ樹脂所製之低介電常數的第2層間 絕緣膜與基板101或下層1〇2間之接觸的密接性，將第1層 間絕緣膜104塗在下層1〇2與内連線層ι〇3的整個表面上。 第1層間絕緣膜1〇4係以2〇nm至l〇〇nm的厚度形成一均 勻的膜’藉由使用例如電漿CVD等以形成例如氧化矽膜、 包含氟的氧化石夕膜或依照圖案所形成的氧化梦膜等膜。 為了減少整個層間絕緣膜1 〇5的介電常數，應該將第1 層間絕緣膜1 〇 4盡可能做得薄。 接著’在本發明中，將HSQ樹脂的第2層間絕緣膜105 塗在第1層間絕緣膜1〇4的表面，達2〇〇nm至l〇〇〇nm的厚 度’藉由在氮氣氣環境下於;1〇〇至150。(：與5〇至25()。(：與25()

第15頁 406333 五、發明說明（13)^ 一 ' 至300 C等二個溫度範圍各加熱1至1〇分鐘使其暫時固化。 具有以上述暫時固化的HSQ所形成之第2層間絕緣膜 104的半導體裝置被置於固化爐，而在氮氣氣環境下、35〇 至500 C下固化約1小時，從而形成具有圏2(A)所示構造的 半導體裝置。 接者，使用電漿CVD將第3層間絕緣膜1〇6形成在第2層 間絕緣膜105上，達l〇〇nm至2〇〇〇nm的厚度，而且，在又將 光阻層110層疊於第3層間絕緣膜1〇6上之後，使用指定之 圖案將開孔形成在光阻層110。 在上述操作之後，使用已圖案化的光阻層110作為遮 罩，進行第3與第2層間絕緣膜1〇6與105與第i層間絕緣膜 104的蝕刻，從而形成通孔in，如圖2(B)所示。 、 此時’將基板101置於可以產生電漿的腔室中。在本 發明中’可以藉由使用例如平面平行反應裝置、icp、 helicon、ECR或微波源來產生電衆。 一 使氮氣至1000SCCM、氫氣50至500SCCM、氮氣與氫 氣兩者或包含氮氣與虱氣為組成元素的氨氣流進腔室中， 腔室中的溫度設定在100 t至300 t的範圍。 ’ 在使用微波能量的情況下’施加5〇〇ψ至i5〇〇w的功 率’從而產生氮氣、氫氣或該兩種氣體的電衆。 藉由上述處理’ HSQ膜的表面變得緊密，如圖2(c)所 示形成保護膜109 ’其中在其表面的一部分形成Si_N鍵奸 與Si-H鍵結。 & 藉由上述處理，使用300至6〇〇W的功率、氧氣約1〇〇

-^06^33---- 五、發明說明（14) ---~~— 400SCCM，以在約5分鐘内剝去光阻，並發現如圖3(A)所 不，即使剝去光阻之後也幾乎不會使HSQ膜劣化。 藉由以指定的金屬填充具有上述構造的半導體裝置的 通孔ill而形成接觸點，如圖3(D)所示，將第2内連線1〇7 形成在此接觸點的頂面，從而完成希望的半導體裝置。 然而實驗的結果卻發現當剝除光阻時，若是氧電漿處 理進行超過10分鐘時，便造成HSQ膜1〇5表面的劣化。因 此，如圖3(B)所示，在包含氮氣或氫氣的氣體中的電漿處 理係在圖2(C)所示之相同條件下進行。 因此’以氧電裂處理而部分形成的Si_〇H鍵結可以被 轉變成Si-N鍵結或Si-H鍵結。藉由進行此處理，使膜 表面再次變得緊密，並形成Si_N與“咄鍵結，而形成保護 膜 109。 ^因為HSQ膜上的保護膜1〇9，在接著使用濕式剝離液進 行的殘餘光阻的剝除與姓刻殘渣處理中，即使使用包含具 有胺基的乙醇胺的剥離液，或包含氟化銨濕式剝離液，也 不會使HSQ膜劣化，其係由保護膜丨〇 9所保護的第2層間絕 緣膜1 0 5。 特別疋’當使用包含氟化敍的濕式剝離液時，絕對沒 有對HSQ膜造成令人擔心的蝕刻，如圖3(c)所示，介層圖 案沒有變曲。 在本發明中’包含體積百分率1〇至9〇%的胺類例如乙 醇胺的剝離液中，.在使用包含氟化銨之剝離液的情況下， 氟化銨的濃度為體積百分率01至5 %。

五、發明說明（15)噠 在上述情況下，最好處理溫度範圍在25°C至90 t，與 處理持續時間為1 〇秒至約1 〇分鐘。 ^ 最後’以金屬例如鎢填滿介層圖案丨2 〇的介層洞丨21， 與接著藉由形成第2内連線107來完成半導體裝置200，如 圖3(D)所示。 ^ 雖然用來說明本發明的實施例為在進行氧電漿剝離之 月’J與在以濕式剝離液進行剝離之前’以包含氮或氫的氣體 進行電漿剝離’但也可以在兩處理的任一個之前進行。 在上述之本發明的第1實施例中，進行使用氮或氫的 電疲處理，以改變HSQ膜的表面特性而形成保護膜，從而 可以防止氧電漿處理造成的HSq膜的劣化。 此外’即使完成以包含胺基的剝離液或包含氟化銨的 剝離液進行的處理’不只是HSq膜的品質不劣化，膜本身 也不被氟化銨蝕刻且防止介層的寶曲。 因此’介層洞之間不會漏電或短路，在之後的處理步 驟中也不會有不正確地金屬填充。又，因為在處理後形成 Si-OH鍵結’也可以預料到不增加HSq膜之介電常數的效 應。 接著’以下將參考圖4與圖5詳細說明依照本發明之半 導體裝置的製造方法的第2實施例。 具體來說，如圖4所示，例如，第2實施例的半導體裝 置200中’基板201上形成之層間絕緣膜204中所設之開孔 210中的渠溝211内’填充有内連線部208，其與基板201或 下層202接觸’且也將保護膜2〇7形成在上述開孔210中與

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此内連線部2 Ο 8相對之側壁部的表面上。 , 此實施例的層間絕緣膜204需以低介電常數的材料來 製作，與第1實施例的情況相同，且也需為選自於包含 Si~H鍵結或Si_CH3鍵結的材料的低介電常數材料。 此外’在本發明的第2實施例中，需在層間絕緣膜2 〇 4 的表面，除開孔2 1 〇外，形成與層間絕緣膜2〇4不同的絕緣 層，例如以TEOS氧化膜等所製的層間絕緣膜2〇5。 亦即’本發明的第2實施例中與上述第丨實施例的不同 點為：第1實施例中’在形成内連線後處理層間絕緣膜以 开> 成保護膜；第2實施例中’則是在處理層間絕緣膜後填 充金屬。 於是’第2實施例的構成元素可以與第1實施例者相對 應。 具體來說，第2實施例中，下層202包含形成於矽基板 201上之電晶體，在下層202上從底部開始連續形成第1電 漿TEOS氧化膜203、有機SOG膜204與第2電漿TEOS氧化膜 205。 對上述上面三層進行處理’與在形成於其中的渠溝 211形成金屬内連線208。 在層間絕緣膜2 0 4與此渠溝金屬内連線2 〇 8之側壁接觸 的表面上，形成有機SOG保護膜20 7。 就例如上述半導體裝置之製造方法的一例來看，此方 法係製造一種内連線208設於基板201上所形成之層間絕緣 膜204中的半導體裝置2〇〇，此方法具有：第1步驟，以具

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有低介電常數的材料形成層間絕緣膜2〇4於基板2〇ι上；第 、步驟塗佈光阻206在上述層間絕緣膜2〇4，與使用設於 光阻層206中的圓案開孔部23〇來蝕刻層間絕緣膜2〇4以形 成渠溝形開孔部231，其直達上述基板201 ;第3步驟，剝 除光阻層206 ;第4步驟，將保護膜2〇7形成在半導體裝置 2〇1中之渠溝形開孔231的内壁表面部上；與第5步驟，以 金屬内連線層208填充此渠溝形開孔部231。 本發明中低介電常數的材料為選自於包含Si_H鍵結或 S i C Hs鍵結的材料的一種絕緣材料，且第4步驟中需使用 包含選自於氧、氮與氫的至少一原子的電漿來形成保護膜 207。 此外’第4步驟中可以藉由臭氧形成保護膜，且第4步 驟可以是藉由在包含選自於氧、氮與氫的至少一原子或包 含臭氧的環境中進行紫外光照射而形成保護膜的步驟。 在上述之本發明的第2實施例中，在上述第4與第5步 驟之間’可以有步驟4a，藉由使用剝離液將乾蝕刻時沈積 下來的殘留光阻膜與物質除去。 上述步驟4a需包含使用包含至少氟化銨或胺的剝離液 來剝除光阻層的步驟。 更詳細說明本發明的第2實施例，在此第2實施例中， 將約100nm厚的第1電漿TE0S氧化膜形成於下層202，其包 含形成於矽基板2〇1上的電晶體。 於其上方’形成包含si_CH3鍵結的有機s〇G膜2〇4(在 此情況下使用的S0G為介電常數2. 8的methyl

第20頁 406333 五、發明說明（18) silsesquioxane)至約500nm的厚度，其後在加熱板上於約 20 0 °C進行處理，與使用固化爐於約400 °C下進行固化一小 時。 更於其上方形成第2電漿TE0S氧化膜205。 接著，於其上形成光阻206，以曝光及顯影處理此光 阻206。 使用上述光阻206作為遮罩，碳氟化合物氣體處處理 第2電漿TE0S氧化膜205、有機S0G膜204與第1電漿TE0S氧 化膜203。 此時在常壓下將晶片放置在已加熱至3 〇〇乞的板上， 且在Ο〆臭氧）氣體的環境下以紫外光照射於其上。 若是在蝕刻加工已使有機S〇G膜204的側壁露出的位置 進行上述處理’則有機S0G 204表面的Si_CH3鍵結只會被 ϋν激發的臭氧氣逋打斷而輕易地轉變成Si_〇鍵結， 4(A)所示。 即使蝕刻加工的形狀為逆推拔形，因為uv_〇3處理相 較於例如活性離子蝕刻中的離子的侵入係在更非等向性方 式下進行，而有侧壁的適當保護，故可以和 不相干地達成效果。 藉由上述方法’有機s〇G侧壁部上的保 度’即氧化物厚度报薄，約為50… 的膜厚 灰化使用氧氣將光阻除去。 棺田1：聚 M Jvfo It 2〇4 m〇G ^ ^ 藉由uv/〇3處理而形成在側壁的表面上，故其内部沒有劣

化，且沒有導致吸濕的Si-CH3鍵結至Si_〇H鍵結的變化。 接著，進行濕式剝離。 使用MOCVD處理以形成5〇nm厚的TiN膜作為在上述渠 部231中的阻障金屬，之後，不改變真空度，使用CVD處理 以形成Cu-CVD膜達50nm的厚度。 在上述步驟後’藉由電鍍形成厚度約8〇〇ηιη的銅膜， 從而形成金屬渠溝内連線208，如圖5(B)所示》 接著，在上述步驟後，進行金屬CMP以只在渠溝部231 中形成渠溝内連線部208。 雖然上述之保護膜形成方法使用臭氧（〇3)作為氣艘， 但也可以使用分子式為NxHy(其中χ = 1、2而y = 2至4)的氮基 氣體，例如NH3、N2H2或\114。 此外，雖然上面使用的例子為有機SOG膜，但使用HSQ 膜也可以得到相同的效果，且顯然在此可以使用包含s〖_H 鍵結與Si-CH3鍵結的膜。 使用光阻遮罩，將包含有機S〇G的絕緣膜處理後，藉 由將晶片在〇3氣體或NxHy(其中x = l、2與y = 2至4)氣體環境 下進行處理，同時以紫外光曝光，而將保護膜形成在有機 SOG表面上。 因為上述保護膜提供對於有機SOG的保護，防止之後 的氧灰化與濕式剝離所導致的劣化，故不會在不適當的金 屬填入且不會增加有機S〇G的介電常數。 藉由採用上述技術構成，依照本發明之半導體裝置的

製造方法，由於當使用氧電漿除去用於形成許多的圖案的

第22頁 406333 五、發明說明（20) 光阻時或使用濕式剝離液除去蝕刻殘渣時，不會有HSQ膜 或有機S0G的劣化，也不會有其蝕刻，故可以製造一種半 導體裝置具有低介電常數的層間絕緣膜。

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Claims (1)

1. 406333 六、申請專利範圍 1. 一種半導體裝置，其中在基板上形成之層間絕緣膜 中所設的開孔内，形成有内連線部，其一端與該基板接 觸’與以金屬層所製的介層部位於該内連線部的另一端， 將保護膜形成在該開孔中之面對該介層部的内壁的表面部 上。 2_如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該層間 絕緣膜係以具有低介電常數的材料所製。 3. 如申請專利範圍第2項之半導體裝置，其中該具有 低介電常數的材料係從包含Si_H鍵結或Si_CH3鍵結之絕緣 材料所選出的一絕緣材料。 4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之半導體裝置， 其中該内壁部的至少面對該内連線部的表面部上形成有一 層與該層間絕緣膜不同的絕緣膜。 5. —種半導體裝置，其中在形成於基板上之層間絕緣 膜中設有開孔的渠溝之内部，埋入有一端與該基板接觸的 内連線部，且於該開孔中之面對該内連線部之内壁部的表 面部上形成有保護膜。 6. 如申請專利範圍第5項之半導體裝置，其中該層間 絕緣膜係以具有低介電常數的材料所製。 7. 如申請專利範圍第6項之半導體裝置，其中該具有 低介電常數的材料係從包含Si_H鍵結或Si_CH3鍵結之絕緣 材料所選出的一絕緣材料》 ' 8. 如申請專利範圍第5至7項中任一項之半導體裝置， 其中在該層間絕緣膜的表面上，除了該開孔部外形成一

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   申請專利範圍 層與該層間絕緣膜不同的絕緣層。 A板上所：半導體裝置的製造方法，彡中該半導體裝置在 所形成之層間絕緣膜中設有内連線部，❺製造方法 將適當的内連線形成在該半導體基板上； 緣膜开/Λ’將以具有低介電常數之材料所製的層間絕 緣膜形成在具有該内連線的該基板上； 第3步驟，將光阻塗佈在該層間絕緣膜上與 絕緣膜的斜：圖案 作為遮[進行該層間 、邑緣：的：刻’以形成延伸至該内連線的渠溝形開口； 門孔驟，將保護膜形成在該半導體基板之該渠溝形 開孔的内面；與 w 7 第5步驟’剝除該光阻膜。 10·如巾請專利範_9項之半導趙裝置的製造方法， 其中該具有低介電常數的材料係從包含SNH鍵結 鍵結之絕緣材料所選出的一絕緣材料。 3 装二=請專利範圍第9項之半導艘裝置的製造方法， 其中該第4步驟係藉由使用電漿形成該保 J包含選自於由氧、氮與氮所構成之元素族膜群的其至中少該一電原 12. 如申請專利範圍第9項之半導體裝置的製造 其中該第4步驟係藉由使用臭氧形成該保護膜的步驟。 13. 如申請專利範圍第9項之半導體裝置的製造 其中該第4步驟係藉由在包含選自於由氧、氮與氫所構成

   之元素族群的至少一原子的環境中或臭氧的 紫外光形成該保護膜的步驟。 采境中、照射 14.如申請專利範圍第9項之半導體裝置的 其中該第5步驟包含採用選自於由使用氧電漿^方法， 用包含氟化銨或胺的剝離液的方法所構成之、法與使 方法將該光阻層剝除。 决族群的一 15· —種半導體裝置的製造方法，其中該半 在基板上所形成之層間絕緣膜t設有内連線裝置 法包含： 踢裂造方 的層間絕 第1步驟，將以具有低介電常數的材料所製 緣膜形成在該半導體基板上； 第2步驟，將光阻塗佈在該層間絕緣膜上，與 在該光阻層中之指定的圖案開孔部作為遮罩進行該層又 絕緣膜的蝕刻，以形成延伸至該基板的渠溝形開口；" B 第3步驟’剝除該光阻層； 第4步驟，將保護膜形成在該半導體基板之該渠溝 開孔之内壁的内面；與 第5步驟，以金屬内連線部填充該渠溝形開孔的内 部。 16. 如申請專利範圍第15項之半導體裝置的製造方 法’其中該具有低介電常數的材料係從包#SiH鍵結或 S1-CH3鍵結之絕緣材料所選出的一絕緣材料。 17. 如申請專利範圍第15項之半導體裝置的製造方 法，其中該第4步驟係藉由使用電漿形成該保護膜，其中

   406叫

   氣與氫所構成之元素族群的至少 六、 申請專利範圍 該電漿包含選自於由氧、 一原子。 18·如申請專利範圍第15項之半導艎裝置的製造方 法’其中該第4步驟係藉由使用臭氧形成該保護膜的步 驟0 19.如申請專利範圍第15項之半導體裝置的製造方 法’其中該第4步驟係藉由在包含選自於由氧、氮與氮 構成之元素族群的至少一原子的環境中或臭氧的環境 照射紫外光形成該保護膜的步驟。 20. 如申請專利範圍第15項之半導體裝置的製造 法，尚包含該第4與第5步驟間的子步驟，藉由 將該光阻殘潰與乾式钱刻產生的沈丨殿物除去。劍離液 21. 如申請專利範圍第20項之半導體裝置的製 步驟其I該子步驟包含藉由使用剝離液以剥除該光阻層的 少其中ί =剝離液包含由氣化銨與胺所構成之族群：：

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