TW439248B - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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第85101741號專利申請案A? 中文說明害修正頁 B7

'民首3'9年5月修正 五、發明說明（1 ) 〔產業上之利用領域] 本發明係與半導體裝置之製造方法有關，尤其具有多 層配線構造之半導體裝置之層間絕緣膜之形成方法有關。 #^木?-,'/-.^£^-^圹^表'否^^^^*1, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〔先前之技術〕 隨半導體裝置之集成度之增大1將配線材料以多層形 成於基板上之所謂多層配線化進展，具有此種多層配線構 造之半導體裝置之製造工程略複雜化，長工程化。 尤以多層配線之形成工程鋁半導體裝置之製造價格之 比例大，爲圖半導體裝置之成本降低，對多層配線工程之 低減化要求增高》 茲就先前之多層配線之形成工程說明。首先，在下層 配線用之第1配線材料堆積後，實施下層配線之成型，在 該下層配線上形成第1絕緣膜，並將絕緣膜埋進下層配線 相互間=在該時點，寄生於前述下層配線之圓型，在第1 絕綠膜表面有段差存在，此狀對此後上層配線用之第2配 線材料之堆積及上層配線成型時產生不良影響，而有招致 因上層配線段落之斷線短路等重大缺陷之虞。 通常在前述第1絕緣膜上堆積第2配線材料前，以光 阻劑深蝕刻使其底之第1絕綠膜表面平坦化緩和段差後， 在其上面形成第2絕緣膜。 如上述第1絕緣膜及第2絕緣膜積層之先前之層間絕 緣膜之形成工程，如第1次成膜-平坦化—第2次成膜之 工程數多，成爲對如前述多層配線工程低減化之要求之大 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (清先閱讀背面之注意事項再填寫本_頁) 't衣 丨丨訂---------線- -4 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明說明（2 ) , 障礙。 關於對應多層配線工程低減化要求之層間絕緣膜表面 平坦化技術之一，曾提出A P L (Advanced Plananisat-i on Layer ) P r o c e s s 之報告（文獻：Matsuura et, at, IEEE Tech. Dig，ppll7， 1 9 9 4 ) » .該APL P r o c e s s係在形成層間絕緣膜時， 將S i Η 4氣體與氧化劑Η 2 ◦ 2 (過氧化氫水）以低溫（ 例如約0°C)真空中反應，在下層配線上形成自行流動型 (回流）之5丨02膜（以下，稱回流Si02膜）。此時 之反應表示於一述表，由於具有S i - Η基以促進回流。 〔表1〕

SiH4 + 2H2〇2^ Si(0H)4 + 2H2 t Si(OH)4—Si〇2 + 2H2〇 个 此方法因可同時達成下層配線之配線相互間之絕緣膜 之埋進及絕緣膜表面之平坦化，以一次膜即可完成平坦化 之工程，故可實現多層配線工程之低減化。 又，在形成上述回流s i 02膜前，以通常之等離子 CVD法形成第1層間絕緣膜（第1等離子CVD絕緣膜 )形成上述回流S i 02膜後以通常之等離子CVD法將 第2層間絕緣膜（墨膜）即第2等離子CVD絕緣膜後’ 實施爐中退火。 惟以如上述之方法形成之回流絕緣膜，因此介電常數 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n H ^^1 H— n n I n i^l n I c (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -5 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7_五、發明說明（3 ) 高至約4. 5〜4. 7 (熱氧化之通常之Si 〇2膜約‘ 3. 9)，致有高速化設備要求之低電容率絕緣膜之追蹤 困難之問題。 一方面，已知將樹脂等芳香族化合物以旋轉敷膜於半 導體基板上，形成比通常之s i 02膜比介電常數低之絕 緣膜之方法。該方法，由於具有如下述表2之環狀或網狀 構造以實現低介電常數，惟缺乏使覆蓋如底配線之微細圖 型上之絕綠膜表面平埋化之回流性》 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

〔發明欲解決之課題〕 如上述先前之多層配線工程中之層間絕緣膜形成工程 採用回流絕緣膜形成技術時所得回流S i 0 2膜，有比介 電常數高之問題。 本發明爲解決上述問題，其目的在提供，可降低半導 體裝置之多層配線工程中之層間絕緣膜形成工程採用回流 絕緣膜形成技術時所得回流絕綠膜之比電容率1無須實施 平坦化工程以低成本得實現平坦性優異之層間絕緣膜之半 導體裝置之製造方法。 ^--------訂---------線， 本紙張尺度適用_國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） -6 -

經濟部智慧財產局員工消費合作社印*'衣 A7 _______B7___ 五、發明說明（4 ) 〔解決課題之方法〕 _ 本發明半導體裝置之製造方法，其特徵係具備：將具 有S i - Η基之芳香族化合物或複素環式化合物及H202 導入收容半導體基板之反應室內，使其在6 6 5 P a以下 真空中，一 1 0°c以上+ 1 o°c以下溫度範圍內互相反應 ，俾在上述半導體基板上獲得以S i - Η基促進回流之平 坦性良子之中間反應生成物之工程及由於使上述工程所得 中間反應生成物產生脫水反應，實施熱處理，以獲得具有 回流形狀，具有網狀構造之介電常數低之矽系氧化膜之工 程。 又，本發明之半導體裝置之製造方法*即具備：在半 導體基板上之配線上形成絕緣膜之工程，及以旋轉敷膜將 具有S i - Η基之芳香族化合物或複素環式化合物塗布於 上述絕綠膜形成後之半導體基板上之工程*及使上述工程 塗布之化合物產生脫水反應實施熱處理之工程。 〔作用〕 本發明之多層配線工程中之層間絕緣膜形成工程採用 回流絕緣膜形成技術將具有S i - Η基之芳香族化合物或 複素環式化合物及Η2〇 2導入收容半導體基板之反應室內 ，使其在 5丁〇『>^(5父133 · 322Pa 約 665 p a以下真空中，一 1 0°C以上十1 〇°C以下溫度範圍內 互相反應，以低溫減壓C VD法俾在上述半導體基板上獲 得以S i - Η基促進回流之平坦性良子之中間反應生成物 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------^--------訂---------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 7 ""*， ""*， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 ____ 五、發明說明（5 ) _ a而由於使上述工程所得中間反應生成物產生脫水反應’， 實施熱處理，以獲得具有回流形狀，具有網狀構造之電容 率低之矽系氧化膜。 由此’無須實行平坦化工程，即可實現低成本，平坦 性優異，且比電容率低之層間絕緣膜》 又’本發明由於在半導體基板上以旋轉敷膜塗布具有 S i Η基之高粘度芳香族化合物或複素環式化合物，產生 脫水反應，即可獲得平坦性優異，且，比電容率低之層間 絕緣膜。 〔實施例〕 以下，參照圖詳細說明本發明之一實施例。 圖1概略表示本發明之半導體裝置之製造方法所使用 減壓CVD裝置之構成之一例。 圖1中，21係反應室（Chamber) ，22係 上部電極（shower head) ，23係下部電極 (Table) ，24係排氣口，25係連接於前述反應 室2 1 ，自外部供應·具有S i - H基之芳香族化合物（或 雜環式化合物）用之供應徑路’ 2 6係連接於前述反應室 2 1之Η 2 ◦ 2供應徑路。 圖2表示本發明之半導體裝置之製造方法有關之多層 配線工程中之層間絕緣膜形成工程採用回流絕緣膜形成技 術之一例。 首先，在半導體基板（通常’矽晶片）1 〇上之絕緣 本紙張尺度適用中國國家標苹（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -------—-----^ I - - - ---111111 I I (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫t頁) -8 - 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 A7 ____B7____ 五、發明說明（6 ) 膜1 1上例如以濺射法將下層配線用配線材料（例如含· Si ，c u之鋁）堆積後，使用照相石版印刷技術及反應 性離子蝕刻（R I E)技術實施第1配線材料之成整以形 成下層配線1 2。 其次，在下層配線1 2之配線間埋進絕綠膜，並在下 層配線上堆積絕緣膜以形成層間絕緣膜。 在上述層間絕緣膜之形成工程中，首先，將下層配線 形成後之半導體基板10放置於半導體製造裝置之反應室 內之例如石英製板上，將如表3所示反應式中之1所示之 環狀或其有個狀構造之具S i - Η基之芳香族化合物或複 素環式化合物及Η20 2導入反應室內，在5T〇 r r — 5 x 1 3 3 . 322Pa (約665Pa)以下真空中， _ 1 0 °C以上+ 1 〇 °C以下溫度範圍內（例如0 °C )互相 反應，在半導體基板1 0上獲得以s i _H基促進回流之 平坦性良好之例如0 . 8 # m厚度之中間反應生成物。此 時，由於具有如表3所示反應式中之2所示之S i - H以 促進回流》 其次，實施熱處理，使上述中間反應生成物產生脫水 反應，以獲得具有回流形狀，具有網狀構造之電容率低之 矽素氧化膜（本例各回流S i 0 2膜）1 3。又，亦可以 在後熱處理工程兼爲上述熱處理β 其次，將上述反應室內設定爲3 0 0°C以上， 4 0 〇°C以下之溫度範圍內，例如導入S i H4氣體及 N20在半導體基板上全面形成〇. m以上厚度之等 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂·--------線. (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明（7 ) 離子 CVDSi〇2膜 14» ‘ 如此形成之層間絕緣膜施予開接觸孔或散熱孔用之餓 刻，堆積上層配線用配線用配線材料後，實施成型形成上 層配線。 依上述實施例|多層配線工程中之層間絕緣膜形成工 程採用回流絕緣膜形成技術，將具S i — Η基之芳香族化 合物（或複素環式化合物）及Η2〇2導入收容絕緣膜形成 後之半導體基板之反應室內，在5 Τ 〇 r r以下真空中， 一 1 o°c以上+ 1 or以下之溫度範圍內互相反應，在絕 緣膜上彤成回流S i 02膜1 3。 由此種低溫之減壓C VD法，可得如下述表3所示反 應式中2所示之S i -H基促進回流之平坦性良好之中間 反應生成物，更由於熱處理上述中間反應反應物脫水反應 ，可得如述表3所示反應式中3所示具有網狀構造之電容 率低之矽系氧化膜。 〔表3〕 1 ------------- ΐ衣--------訂---------線， (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3

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，且比介電常數低至約 i〇2膜均爲3. 9)之層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21Gx 297公釐） -10 - 經濟都中央標準局貝工消費合作杜印褽 A7 B7 _五、發明説明（8) 膜。 固無須實施平坦化工程即可實現低成本平坦性優異， 且比電容率低之層間絕緣膜，故容易追蹤高速化設備要求 之低電容率絕綠膜。 又，因可獲得平坦性優異之層間絕緣膜，故不致對層 間絕緣膜形成後之上層配線材料之堆積時及上層配線之成 型時有不良影響，而可防止固上層配線之段落之斷線，短 路，層間絕綠膜之泄放電流之增加，耐壓降低等重大缺陷 ，而可實現上層配線之更微細化及高信賴化。 其化說明本發明之其他實施例。 具有如前述之S i - Η基之芳香族化合物或複素環式 化合物可髙粘度時，將其以低溫旋轉敷膜塗布於半導體基 板上後，例如施多常溫之熱處理使由上述工程塗布之化合 物產生脫水反應，亦可獲得平坦優異，且比電容率低之層 間絕緣膜。 〔發明之效果〕 如上述依本發明之半導體裝置之製造方法，容易降低 半導體裝置之多層配線工程中之層間絕綠膜形成工程採用 回流絕綠膜形成技術時所得回流絕緣膜之比電容率，無需 實施平坦化工程即可實現低成本半坦化優異之層間絕緣膜 0 圖示之簡單說明： 圖1 :概略表示本發明之半導體裝置之製造方法使用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（2Ι0Χ297公釐_) _ ----------装------訂------t (請先W讀背*之注意事項再填寫本瓦)

\¥? R 4 8 A7 B7 五、發明說明（9 ) . 之半導體裝置之一例之構成說明圖。 圊2:表示本發明之半導體裝置之製造方法有關之層 間絕緣膜形成工程採用回流絕緣膜形成技術'之多層配線工 程一例之斷面圖。 符號說明〕 1 0 10 12 半導體基板 11 .........絕緣膜 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 6 2 下層配線* 回流S i 0 2膜· 等離子C V D膜， 減壓C V D裝置， 反應室（Chamber)， 上部電極（Shower head) 下部電極（Table) « 排氣口， S i Η 4氣體供應徑路 路 徑 應 供 2 〇 2 Η

請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項 再 填f ^ 頁I I訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） -12 -

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1 .—種半導體裝置之製造方法，其特徵係具備：將 具有S i — Η基之芳香族化合物或複素環式化合物及 Η2〇2導入收容半導體基板之反應室內，使其在 6 6 5Pa以下眞空中，一1 0*C以上+1 0°C以下溫度 範圍內互相反應，俾在上述半導體基板上獲得以S i — Η 基促進回流之平坦性良子之中間反應生成物之工程及由於 使上述工程所得中間反應生成物產生脫水反應，實施熱處 理，以獲得具有回流形狀，具有網狀構造之電容率低之矽 系氧化膜之工程。 2 . —種半導體裝置之製造方法，即具備：在半導體 基板上之配線上形成絕緣膜之工程，及以旋轉敷膜將具有 S i - Η基之芳香族化合物或複素環式化合物塗布於上述 絕緣膜形成後之半導體基板上之工程，及使上述工程塗布 之化合物產生脫水反應實施熱處理之工程。 請 先 讀 背 之 注 意 事 項 再 旁 訂 經濟部中央標隼局®:工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -13 -