TW479286B - Method for forming an interlayer insulating film - Google Patents

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Canon Sales Co Inc
Semiconductor Process Lab Co
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Description

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五、發明說明（1) 發明背景 t發明係有關於一種層間絕緣膜之形成方法，更特別 地，是有關一種具有低介電常數之層間絕緣膜的形成方 法其對於南積集度的半導體裝置是必需的。近年來在高 ，合性半導體裝置上的進步，已導致在導線之間較窄的距 離。因為導線之間較窄的距離會產生在導線之間電容的增 加，因此對於可降低介電常數之層間絕緣膜的形成，就 其需求。
、 隨著近來在大規模積體電路（LSI)裝置之高整合性的 進展，導線已經微小化以及多層化。在導線之間電容也是 增加。這樣的電容增加，在操作的速度上產生很大的減 低。因此，在這個顧慮上的改善已具有強大的需求。作為 改善的措施，一種在導線之間降低電容的方法已被研究。 此方法使用-層間絕緣膜，#具有低於目前使用作為層間 絕緣膜的S i 02更低的介電常數。 目前所研究之典型低介電常數的層間絕緣膜是（〇一 ’以及⑴-低介電常數的有機絕緣膜。現在說明 這些膜。 (l)SiOF 膜
SiOF膜是藉由使用含有F以及將Si〇2中一部份“_〇鍵 取代為Si-F鍵的原料氣體而形成。此s 介電常數’其隨著F在膜中濃度的増加而：㈣有降低相。對 對於形成這樣的s 1 OF膜，已有數種方法被報導（參見，， 半導體世界’’月刊，I996二月號，頁82)。這些方法中，最
第4頁 c) J吨的e 2用SiH4、〇2、Ar以及邱作為原料氣體，並 五、 由高密声· 4 2、ΑΓ以及SiF4作為原料氣體， 由此方X電装激發化氣相沈積法（HDPCVD法）而形成。藉 的範圍内所形成之s i 0F膜的相對介電常數，是在3 · 1到4 · 0 的相對介“根^據膜中氟的濃度而改變）。這個值是低於s丨〇2 m ^ 、電常數4· 〇，其已習知地使用於層間絕緣膜。、 ^ )低』1、電常數的有機絕緣膜 . 作為相較於Si op膜之低介電常數的絕緣膜（3· 〇或更 低）’二種低介電常數的有機絕緣膜是目前注意的焦點。 <1 表1 不一些已有報導之低介電常數的有機絕緣膜，以及 個別的相對介電常數及其熱分解溫度。 --- 表1 有機絕綠膜 相對介電 常數 熱分解 溫度（°C) 備言t 含氣樹脂 2.4 420 半導體世界月刊， 1997二月號，頁82 Cytop 2.1 -----J 400 半導體世界月刊， 1996二月號，頁卯 非結晶telon 1.9 —-----」 400 半導體世界月刊， 1996二月號，頁91 然而，
Si OF膜是有缺點的，在於膜中氟濃度的增加
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導致抵抗渔氣吸收的降低。抗溼氣吸收 扣 的問題，因為會影響電晶體的性質以上—^引起厭重 黏附。 貝Λ夂上層位障金屬層的 易於剝除可發生在低介電 石夕晶圓或S i 02膜有差的黏附性 點的，在於低的熱阻抗，因為 低熱阻抗的缺點會引起晶圓在 發明摘述 常數的有機絕緣膜，因為與 。此外’有機絕緣膜是有缺 熱分解溫度大約在4 〇 〇 °C。 1¾溫退火的問題。 本毛明之目的是提供一種低介電常數的層間絕緣膜之 形、方法’其具有優良的抗溼氣吸收以及熱阻抗。本發明 之另一目的是提供一種半導體裝置，其使用上述的方法。 根據本發明之層間絕緣膜的形成方法，首先，含有Η $、c或碳氫化合物的Si〇2膜，在要形成的物體上形成。接 著，使此S 1 〇2膜進行電漿或真空退火。此真空退火是藉由 在具有壓力設定等於〇·1陶爾（T〇rr)或更低的直空中，加 熱此要形成的物體而實施。如果壓力是〇·丨T〇rr或更低， 則小量的A或Ar可包含於氣氛中。 藉由實驗， 0至3 · 〇的範圍 0的介電常數 然後，藉由退火，包含在呵膜中的氣體排放到膜的 外部’並且S 1 〇2膜變成有孔洞的s丨〇2膜。 2 4 發明者證實有孔洞的Si〇2膜之介電常數在 内。這個值是小於一般無孔洞性s丨〇2膜之 般的化學氣相沈積法而 因為有孔洞的S i 〇2膜是藉由 形成’因此提供較佳的熱阻抗。 479286 五、發明說明（4) " --- 长在有孔洞的si〇2膜形成之後，可藉由對Si〇2膜實 Η(氫）電漿處理’而使空的表面穩定。換言之，夢由 空的表面中之懸浮的Si_〇鍵取代成為鍵，就3可避 從空的表面流入。 接著’藉由在有孔洞的Si 〇2膜上形成一般的81() 而更可避免水的流入。 . 2 第二，根據本發明之層間絕緣膜的形成方法，第 是在要形成的物體（具有凹面及凸面）之凹面上形成。 ::緣膜接著在第一膜上形成。第一絕緣膜具有低於第 的蝕刻率。然後，在第一絕緣膜中鑿孔，並經由此孔 一膜進行選擇性蝕刻，以消除第一膜。然後，第二绝 在第一=緣膜上形成，以封閉在第一絕緣膜上形成的 接著，在要形成的物體之凹面上以及第一和第二 J:圍環繞的部份變成孔洞。因此，具有孔洞的層； =形成的物體上形成。此具有孔洞的層間絕緣膜 電二數，是明顯地低於當沒有提供孔洞時的介電常數 由實驗，發明者證實具有孔洞的層間絕緣膜之=電常 = 2.0。這個值是低於—般無孔洞性叫膜之4.0的 周圍俨2外’目為孔洞是在要形成的物體及-般絕緣 $圍裱繞」因此在孔洞中不會發生水的流入。換言之 ::方ΐ導致低介電常數的層間絕緣膜在要形成的物 成’其具有優良的抗渥氣吸收。 口第二，根據本發明之層間絕緣膜的形成方法，第 疋在要形成的物體上形成。然後，對於第—膜進行圖 施 將在 芒免水 膜/ 一膜 第一 一膜 對第 緣膜 子L 。 絕緣 絕緣 之介 。藉 數是 介電 膜的 ，上 體上 一膜 像钱 五 刻 發明說 明 以形 (5)成 絕緣腹少，巧達此要形成的物駚夕山 然後：第在苐1上形成，入式溝槽。接著，第 溝样广：1緣膜進行非等ί:式溝槽的側邊及底邊。 曰&邊上所形成的第一々^的蝕刻，以消除在嵌入式 :邊上所形成W第-絕緣二緣Μ :但#留下在彼入式溝槽 肷入式溝槽中。在這個例子二後，地，將銅箱膜埋置在此 邊上所形成的第一絕緣膜，σ藉由先前在嵌入式溝槽側 銅箔膜中。接著，一位障仝^避免第一膜中的成份分散到 位障金屬Μ，可避免形成於2形成。藉由此 到銅箔膜中。然後，第二絕、的膜中之成份，分散 形成，並且馨孔。之後，經由此孔二=障J屬臈上 刻，以消除第一膜。因此，在黛一 、進行選擇性颠 洞。然後，第二絕緣膜在第'絕緣臈變成孔 成。 隹要形成的物體上形 數 上述方法形成之具有孔洞的層間絕緣膜一 ，是明顯地低於沒有孔洞的層間絕緣膜人二電常 ’發明者證實具有孔洞的層間絕緣獏2，㊉數。藉 。這個值是低於一般無孔洞性Si02膜之Y電常數是 以 由實驗 义—尸…、q w /joJ的層間絕緣膜之 - 這個值是低於一般無孔洞性Si〇膜之二常數是 十，因為孔洞是在一般絕緣膜的2周圍俨I的介電 在孔洞中不會發生水的流人。換言之，上述的匕；因此 介電常數的層間絕緣膜在要形成的物體上形成，=v致低 良的抗溼氣吸收。 ，、具有優 _ 4 #說明 第
479286 五、發明說明（6) 101，201，301，401，501，601:矽基底；102， 202，302，402，502，602: BPSG(硼磷矽玻璃）膜；103， 203，303，403，5 03，603:鋁線層；104，204，304， 404，504，604··要形成的物體；105， 106， 107，20 5， 206，207，305，30 6，307，405，406，407，506，50 7, 605， 608， 612， 614: Si02-膜；503a:凸面；503b:凹 面；505··光阻；506a··孔；6 0 6:聚亞胺膜；6 0 7:嵌入式 溝槽；6 0 9 :接觸孔；6 1 0 :銅箔膜；6 1 1 :位障金屬T i N 膜；611a··在嵌入式溝槽607上方的TiN膜；613:孔；
5 0 8， 6 1 5 :空腔。 圖示之簡單說明 之層 之層 之層 第1A到1F圖係顯示 間絕緣膜的剖面圖 苐2 A到2 F圖係顯示 間絕緣膜的剖面圖 弟3 A到3 F圖係顯示 間絕緣膜的剖面圖 根據本發明第一 根據本發明第二 根據本發明第三 具體實施例所形成 具體實施例所形成 具體實施例所形成 明第四具體實施例所形成 明第五具體實施例所形成 明第六具體實施例所形成
第4 A到4 F圖係顯示根據本發 之層間絕緣膜的剖面圖； 第5 A到5 Η圖係顯示根據本發 之層間絕緣膜的剖面圖；以及 第6Α到6Ν圖係顯示根據本發 之層間絕緣膜的剖面圖。 較佳具體貫施例之說明
^--- $ 9頁 479286 五、發明說明（7) (1 )第一具體實施例 第1 A到1 F圖是顯示第一具體實施例的剖面圖。 首先’如第1A圖所顯示，BPSG(娜破石夕玻璃）膜1〇2在 矽基質101上形成。接著，在鋁膜於BPSG膜1〇2上形成之 後’對其進行圖像蝕刻，以形成一鋁線層1 〇 3。矽基質 101、BPSG膜102以及鋁線層1〇3組成要形成的物體丨〇4。 _ 然後’如第1 B圖所顯示，s i 02膜1 〇 5在要形成的物體 ， 104上形成。此Si〇2膜1〇5是藉由使用SiH4&N20作為原料氣 體同k將石夕基質1 〇 1保持在4〇〇 °c，並且藉由cvd法（化氣相 沈積法）而形成。Si〇2膜1〇5可避免H20分散到鋁線層103。 ^ 其後，如第1C圖所顯示，8丨02膜1〇6在8丨02膜1〇5上形 成。此Si〇2膜1〇6是藉由使用TE0S(四乙氧基矽烷）、〇2以及 小量的to作為原料氣體同時將矽基質1〇ι保持在1〇〇 t， 施加具有13.56 MHz頻率的射頻（RF)功率，並在} Torr的 壓力下使用電漿激發化氣相沈積法而形成。此時原料氣體 的流速，對TE0S、02以及H20分別是30〜50 SCCffl、1〇〇〜600 seem以及50〜60%^。在這個例子中，使用小量的1{2〇作 為原=氣體，導致在Si〇2膜106中⑽基及小量112〇的流入。 應/主思的疋，也使用TMS(三甲基矽烷）取代tE〇s。TMS的流 速是 30 〜50sccm。 ‘ 然後，如第1D圖所顯示，對3丨〇2膜1〇6在〇·；[ Torr的 壓力下進行真空退火，同時將矽基質1〇1保持在4〇〇艺。真 空退火是定義為在減壓的氣氛中進行退火。在退火完成之‘ 後，包含在Si〇2膜1〇6中的0H基及h2〇從膜中排放出來，並 \
479286 五、發明說明（8) 且在此處形成許多空隙。 不但進行上述之直办π , 退火。電聚退火是定義將也對Sl〇2膜106進行電襞 本實施例巾，RF功率ί =漿化的氣氛中進行退火。在 顯示）而施加至此氣氛以上#\極將(未顯示）以及下電極（未 法的條件如下：將具有二：漿化此氣氛。電漿退火方< 功率施加至上電極，將^古5 ηΜΗΖ頻率的RF功率及100瓦的 的功率施加至下電極：壓;HZ頻率，功率及4〇。瓦 時間60〜120秒，以及包含在一 :ΓΓ，，皿度40 0 C，退火 匕各在乳虱中的〇2具有60 0 seem的流 迷0 接著士口第1E圖所顯示，對s 處理:H(氮）電浆是藉由上未顯示）及下電料^員水 不）把加RF功率至含有氣氛的H(氫）而產生。在本實施例 中，施加至上電極的RF功率具有1356 ^心的頻率及5〇瓦 的功率，以及施加至下電極的RF功率具有4〇〇 kHz的頻率 及400瓦的功率。此外，含有氣氛的η之壓力是〇.卜〇 2 Torr，Η的流速600 seem，以及Η電漿處理的時間是6〇秒。 在經歷Η電漿處理的期間，矽基質101的溫度維持在4〇〇 °C。 此時，電漿Η原子進入在Si02膜1〇6中形成的數個空 隙，並且SiH鍵藉由其表面的Η原子及si原子，而在空隙的 表面上形成。因此，空隙的表面是穩定的，並可減緩水流 入S i 02膜1 0 6中，直到下一個步驟。另外，因為空隙内部 充滿了H2分子，其不具有偶極矩，所以Si〇2膜的介電常 479286 五、發明說明（9) ---- 數是3· 0或更低。這個值是小於一般Si〇2膜之4· 〇的介電常 數。 一 •在H(氮）電滎處理中，電漿Η原子並沒有很深地進入在 Si〇2膜106下方所形成的Si〇2膜1〇5。因此，Η原子可避 響在Si0:膜105 了方之要形成的物體104。 〜 然後，如第1F圖所顯示，Si〇2膜1〇7在si〇2膜1〇6上形 ，。此SiO^膜107是藉由CVD法，其包含SiH4及μ作為原料 氣體，同時將矽基質101保持在4〇〇它而形成。藉由Si〇2膜 1 0 7 ’可避免水流入到先前形成之具有孔洞的s丨〇2膜丨〇 6，
並且填充S1 〇2膜1 〇 6的空隙内部之η原子，可避免從此膜排 放出來。 身 先前形成心02膜1 〇5、106及107的方法，導致低介電 常數的層間絕緣膜’在要形成的物體丨〇 4上形成。換言 之’因為S 1 Ο?膜1 〇 6具有孔洞性，並且空隙内部是以不具 偶極矩的I分子所充滿，所以其介電常數是小於一般3 i 〇2 膜之介電常數。另外，Si〇2膜1〇7及105也分別在Si02膜1〇6 的上方及下方形成。這些膜可避免水流入至具孔洞的s i 〇2 膜1 0 6中，並且也避免空隙内部的h2分子從此膜排放出 來。 (2 )第二具體實施例 ‘ 第2 A到2F圖是顯示第二具體實施例的剖面圖。 第二具體實施例不同於第一具體實施例，在於使用 SlH4作為原料氣體而非te〇s，以形成一孔洞性的Si02膜。 首先，如第2人圖所顯示，6?86(硼磷矽玻璃）膜2〇2在
第12頁 479286 五、發明說明（ίο) 矽基質201上形成。接著，在鋁層於BPSG膜2〇2上形成之 後，對其進行圖像餘刻，以形成一鋁線層2〇3。矽基質 20 1、BPSG膜202以及鋁線層2〇3組成要形成的物體2〇4。 然後，如第2B圖所顯示，Si〇2膜2〇5在要形成的物體 204上形成。此8102膜205是藉由CVD法，其使用SiH4&N20( 作為原料氣體，同時將矽基質2〇1保持在4〇〇。〇而形成。 S i 〇2膜2 0 5可避免H2 0分散到链線層2 〇 3。
其後，如第2C圖所顯示，^〇2膜2〇6在8丨〇2膜2〇5上形 成。此Si〇2膜206是藉由CVD法，其使用SiH4、02以及小量 的HgO作為原料氣體，同時將矽基質2 〇 1保持在〗〇 〇，在3 Torr的壓力下而形成。此時原料氣體的流速，對§丨1、〇 2、H20 以及Ar 分別是30 〜50 seem、90〜1〇〇 Sccm、30 〜50 seem以及20 0〜60 0 seem。在這個例子中，使用小量的h2〇 作為原料氣體，導致在Si〇2膜2〇6中小量H2〇的流入。 。 然後’如第2 D圖所顯示，藉由將矽基質2 0 1保持在4 0 0 °C以及0.1 丁01^的壓力下，對31〇2膜2〇6在進行真空退 火。因此’包含在^〇2膜206中的H20從膜中排放出來，並 且在此處形成許多空隙。
不但進行真空退火，也對Si〇2膜2〇6進行電漿退火。 在本實_施例中，RF功率藉由上電極（未顯示）以及下電極 (未顯不）而施加至此氣氛，以便電漿化此氣氛。電漿退火 方，，條件如下··將具有13· 56 MHz頻率的RF功率及100瓦 的功率施加至上電極，將具有4〇〇 kHz頻率的RF功率及4〇〇 瓦的功率施加至下電極，壓力〇·2 Torr，溫度400 °C，退
第13頁 479286 五、發明說明（li) ---- =間6G〜12G秒’以及包含在氣氛中的〇2具有_ s⑽的 流速。 古木接Ϊ:·π如第冗圖所顯示，以相同於第-具體實施例的 2_6進行Η(氫）電漿處理。也就是，Η(氫） 電水疋f，上電極（未顯示）及下電極（未顯示）施加RF功率 至含有氣汛的Η(氫）而產生。施加至上電極的RF功率具有 13.56 MHz的頻率及5〇瓦的功率，以及施加至下電極的⑽ 功率具有4〇〇 kHz的頻率及4〇〇瓦的功率。此外，含有氣氛 的Η之壓力是0·卜〇· 2 T〇rr，Η的流速60 0 sccm，以及η ^ 漿處理的時間是60秒。在經歷Η電漿處理的期間，矽基質 2 0 1的溫度維持在4 〇 〇。〇。 ^匕時，電漿Η原子進入在Si〇2膜206中形成的數個空 隙。藉由在空隙表面上的Η原子及Si原子，Si—H鍵在空隙 的表面上形成。因此，空隙的表面是穩定的，並可減緩水 流入Si 〇2膜2 06中，直到下一個步驟。另外，因為空隙内 ，充滿了不具偶極矩的1分子，所以^〇2膜2〇6的介電常數 是在2· 0到3· 0的範圍内，這個值是小於一般si〇2膜之4. Q 的介電常數。 • 在11(氫）電漿處理中，電漿Η原子並沒有很深地進入在
Sl02膜206下方所形成的Si 〇2膜205。因此，Η原子可避免影 響在Si〇2膜205下方之要形成的物體2〇4。 然後’如第2F圖所顯示，3丨〇2膜20 7在8丨02膜20 6上形 成。此Si〇2膜207是藉由CVD法，其包含SiH4及1〇作為原料 氣體’同時將石夕基質2〇1保持在4〇〇而形成。藉由Si〇2膜
第14頁 479286 五、發明說明（12) 20 7，可避免水流入到先前形成之具有孔洞的“〇2膜2〇6， 並且填充Si〇2膜20 6的空隙内部之分子，可避免排放到 膜的外部。 (3 )第二具體貫施例 第3A到3F圖是顯示第三具體實施例的剖面圖。 < 第三具體實施例不同於第一及第二具體實施例，在於 使用M6作為原料氣H，以形成一孔洞性的絕緣—膜。 首先’如第3A圖所顯示，BPSG(硼磷矽玻璃）膜302在 石夕，質301上形成。接著，在鋁膜於其上形成之後，對其 進行圖像蝕刻，以形成一鋁線層3〇3。矽基質3〇1、BpSG膜 3 0 2以及鋁線層3 0 3組成要形成的物體3 〇 4。 然後，如第3B圖所顯示，Si〇2膜3〇5在要形成的物體 304上形成。此Si〇2膜30 5是藉由CVD法（化氣相沈積法）， 其包含S 1 Η*及NgO作為原料氣體，同時將矽基質3 〇 1保持在 40 0 °C而形成。Si02膜305可避免h2〇分散到鋁線層303。 其後，如第3C圖所顯示，一含硼的Si〇2膜3〇6在3丨〇2膜 305上形成。此Si〇2膜30 6是藉由使用SiH4、〇2以及B2H6作為 原料氣體，同時將矽基質301保持在1〇〇 t：，施加具有 13· 56 MHz頻率的RF功率，並在1 Torr的壓力下使用電漿 激發化氣相沈積法而形成。此時原料氣體的流速，對g i Η 4、〇2 以及 Β2Η6 分別是30 〜50 seem、120 seem 以及 24 〜30 seem。具有1〇〇〇 sccn^fL速的n2〇也可包含在原料氣體中。 在膜305的形成期間，原料氣體中的〇2 -以及包含在siH4及 Bd6中的Η，會產生10。因此，含硼的3102膜3〇6包含小量
第15頁 479286 五、發明說明（13) 的Μ。 然後’如第3D圖所顯示，藉由將矽基質3〇1保持在4〇〇 °C以及0·1 Torr的壓力下，對。〇2膜3〇6在進行真空退 火。因此，包含在Si〇2膜306中的hj及硼，從膜中排放出 來，並且在此處形成許多空隙。 不但進行真空退火，也對Si 02膜306進行電漿退火。 在本實施例中，RF功率藉由上電極（未顯示）以及下電極 (未顯示）而施加至此氣氛，以便電漿化此氣氛。電漿退火 方法的條件如下：將具有13·56 MHz頻率的RF功率及1〇〇瓦 的功率施加至上電極，將具有4〇〇 kHz頻率的RF功率及4〇〇 瓦的功率施加至下電極，壓力〇·2 T〇rr，溫度4〇(pc，退 火％間60〜120秒，以及包含在氣氛中的〜具有6〇〇 sccm的 流速。 接著，如第3E圖所顯示，以相同於第一及第二具體實 施例的方法，對Si〇2膜306進行Η (氫）電漿處理。也就是， Η(氫）電漿是藉由上電極（未顯示）及下電極（未顯示）施加 RF功率至含有氣氛的Η(氫）而產生。施加至上電極的RF功 率具有1 3· 56 MHz的頻率及5〇瓦的功率，以及施加至下電 極的RF功率具有4〇〇 kHz的頻率及4 〇〇瓦的功率。此外，含 有氣氛的Η之壓力是〇·卜〇·2 Torr，H的流速6〇〇 sccm， 以及Η電漿處理的時間是6〇秒。在經歷[1電漿處理的期間， 石夕基質301的溫度維持在4〇()。〇。 、，時，電漿Η原子進入在Si 〇2膜306中形成的數個空 隙。藉由在空隙表面上的Η原子及Si原子，“^鍵在空隙
479286 五、發明說明（14) 的表面上形成。因此，空隙的表面是穩定的，並可減緩水 流入S i Ο?膜3 〇 6中，直到下一個步驟。另外，因為空隙内 部充滿了不具偶極矩的Η?分子，所以S i 〇2膜3 0 6的介電常數 是在2· 0到3· 〇的範圍内，這個值是小於一般Si 〇2膜之4. 〇 的介電常數。 < 然後，如第3F圖所顯示，8丨〇2膜30 7在8丨02膜30 6上形 成。此Si〇2膜307是藉由CVD法，其包含SiH4&N20作為原料 氣體’同時將矽基質3〇1保持在4〇〇 〇c而形成。藉由Si〇2膜 3 0 7 ’可避免水流入到先前形成之具有孔洞的8丨〇2膜3〇6， 並且填充Si 〇2膜3〇5的空隙内部之&，可避免排放到膜的外 先前形成Si02膜3〇5 常數的層間絕緣膜，在 之’因為SiC^膜3〇6具有 偶極矩的I分子所充滿 一般Si〇2膜之介電常數 上形成。因為此模是一 具孔洞的Si〇2膜306中， 至此膜的外部。 、3 0 6及3 0 7的方法，導致低介電 要形成的物體304上形成。換言 孔洞性，並且空隙内部是以不具 ’所以8丨02膜30 6的介電常數是小於 。另外，8丨〇2膜307也在3丨02膜306 般的S i 02膜，因此可避免水流入至 並且也避免空隙内部的H2分子排放
(4)第四具體實施例 苐4 A到4 F圖是顯干楚 第四具體實施四具體實施例的剖面圖。 使用C2F6作為原料^ 5於第一到第三具體實施例，> 首先，如第枓乳體，以形成一孔洞性的Si 〇2膜。 ' 4A圖所顯示，bpsg(硼磷矽玻璃）膜4〇2
第17頁 479286 五、發明說明（15) 矽基質4 0 1上形成。接著，在鋁膜於其上形成之後，對其 進行圖像蝕刻，以形成一鋁線層4 0 3。矽基質401、BPSG膜 402以及鋁線層403組成要形成的物體4〇4。 然後’如第4 B圖所顯示，S i 02膜4 0 5在要形成的物體 404上形成。此Si〇2膜40 5是藉由CVD法（化氣相沈積法）， 其包含S i Η*及作為原料氣體，同時將矽基質4 〇 1保持在 400 °C而形成。Si02膜40 5可避免H20分散到鋁線層40 3。 其後’如第4 C圖所顯示，一含氟的s i 〇2膜4 〇 6 (稍後將 會是具有孔洞的絕緣膜）在Si〇2膜40 5上形成。此Si〇2膜4〇6 是藉由使用TEOS(四乙氧基矽烷）、〇2以及c2f6作為原料氣 體，同時將矽基質401保持在l〇(TC，施加具有13· 56 MHz 頻率的RF功率’並在1 Torr的壓力下使用電漿激發化氣相 沈積法而形成。此時原料氣體的流速，對TE0S、02 -以及 C2F6 分別是30 〜50 seem、600 seem 以及 40 〜60 seem。具有 1 0 0 0 seem流速的化0也可包含在原料氣體中。在膜4〇6的 形成期間，原料氣體中的％以及包含在TE0S或C2F6中的c， 會產生碳氫化合物，並且原料氣體中的I以及包含在TE〇s 中的Η，會產生HJ。因此，含硼的Si Ο?膜406包含碳氣化入 物及。應注意的是，也使用TMS(三甲基矽燒）取代 口 TEOS °TMS 的流速是30 〜50 seem。 然後，如第4D圖所顯示，藉由將矽基質4〇1保持在4〇〇 °C以及0.1 Torr的壓力下，對Si〇2膜406在進行真空退 火。因此’包含在Si 〇2膜406中的石炭氮化合物及盡 彳久鼠，從膜 中排放出來，並且在此處形成許多空隙。
479286 五、發明說明（16) 不但進行真空退火，也對Si 02膜406進行電漿退火。 在本實施例中，RF功率藉由上電極（未顯示）以及下電極 (未顯示）而施加至此氣氛，以便電漿化此氣氛。電漿退火 方法的條件如下：將具有1 3· 56 ΜΗz頻率的rf功率及1 00瓦 的功率施加至上電極’將具有4〇〇 kHz頻率的RF功率及40(ί 瓦的功率施加至下電極，壓力〇· 2 Torr，溫度40 0 °C，退 火時間60〜120秒，以及包含在氣氛中的匕具有6〇() sccm的 流速。 接著’如第4E圖所顯示，以相同於第一至第三具體實 施例的方法，對Si 〇2膜40 6進行Η (氫）電漿處理。也就是， Η(氫）電漿疋藉由上電極（未顯示）及下電極（未顯示）施加 RF功率至含有氣氛的η(氫）而產生。施加至上電極的功 率具有13. 56 MHz的頻率及50瓦的功率，以及施加至下電 極的RF功率具有400 kHz的頻率及4 00瓦的功率。此外，含 有氣氛的Η之壓力是〇·ι〜〇·2 Torr，Η的流速600 seem， 以及Η電,漿處理的時間是60秒。在經歷H電漿處理的期間， 矽基零4〇1的溫度維持在4〇〇它。 ’ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 隙。藉由在空隙表面上的Η原子及Si原子，Si—11鍵在空隙 的表面上形成。因此，空隙的表面是穩定的，並可減緩水jp 流入Si Ο?膜406中，直到下一個步驟。另外，因為空隙内 部充滿了不具偶極矩的&分子，所以si〇2膜40 6的介電常數 是在2 · 0到3 · 0的範圍内，這個值是小於一般s丨〇 的介電常數。 ·°
第19頁 479286 五、發明說明（17) 在Η(氫）電漿處理中，電漿η原子並沒有很深地進入在 Si 〇2膜406下方所形成的si 〇2膜4〇5。因此，Η原子可避免影 響在Si 〇2膜405下方之要形成的物體4〇4。 然後，如第4F圖所顯示，8丨〇2膜4〇7在si〇2膜406上形 成。此Si〇2膜40 7是藉由CVD法，其包含SiH4及1〇作為原料 氣體’同時將石夕基質401保持在4〇〇 °C而形成。藉由Si 〇2膜 407 ’可避免水流入到先前形成之具有孔洞的^〇2膜4〇6， 並且填充Si〇2膜40 6的空隙内部之&分子，可避免排放到膜 的外部。 '
先前形成Si〇2膜405、406及407的方法，導致低介電 ¥數的層間絕緣膜’在要形成的物體4 〇 4上形成。換言 之，因為S 1 〇2膜4 0 6具有孔洞性，並且空隙内部是以不具 偶極矩的I分子所充滿，所以Si〇2膜4〇6的介電常數是小於 一般Si〇2膜之介電常數。另外，一般的膜及也 在Si 〇2膜406的下方及上方形成。藉由這些膜，可避免水 *入至具孔洞的S i 〇2膜4 〇 6中，並且也避免空隙内部的&分 子排放至此膜的外部。 (5 )第五具體實施例 第5 A到5H圖是顯示第五具體實施例的剖面圖。
根據第五具體貫施例，一光阻埋置在要形成的物體 中，亚且藉由對其進行去灰（ashing)，而在層間絕緣膜中 形成孔洞。 首先，如第5A圖所顯示，BPSG(硼磷矽坡璃）膜5〇2在 矽基質501上形成。接著，在鋁膜於其上形成之後，對其 479286
BPSG 膜 進行圖像蝕刻，以形成一鋁線層5 0 3。矽基質501 5 02以及鋁線層5 03組成要形成的物體5〇4。、 物^4後上，，如ϋ圖所_示’ 一光阻505覆蓋在要形成的 ^ ，以便覆盍線層的凸面5 03a。覆蓋線層凸面 5 0 3 a的光阻稍後將合祜冶队 女a认、“ 破，為除。因此，光阻505應覆蓋至具1 有易於消除的厚度。 · 然後，如第5C圖所顯示，均勻地以離子強度的紫外光 照射光阻5 0 5。關於此時要照射的紫外光，應使用具有低 強度的紫外光，其只會使得覆蓋線層凸面5〇3a的光阻被消 除，但不使得在線層凹面5〇3b中的光阻在以下的步驟被消 ° 其後，如第5D圖所顯示，顯影並消除覆蓋線層凸面 5〇3a的光阻。 然後，如第5E圖所顯示，藉由電漿激發化氣相沈積法 HDPCVD法），Si〇2膜506在線層凸面的5〇3a以及剩下的光 阻50 5上形成。因此，光阻5〇5是侷限在線層的凹面5〇扑以 及Si02膜50 6之間。 、然後，如第5F圖所顯示，一孔5〇6a在。〇2膜5〇6中形 成（ 50 6是在剩下的光阻5〇5上形成）。此孔5〇6a稍後將使用 於侷限的光阻50 5之去灰。去灰之後，此孔將藉由另外的 + s i 〇2膜而封閉。因此’孔的直徑應設定成小到足以用於稍 後的封閉。 其後’如第5G圖所顯示，藉由〇電漿及經由孔5〇 6a， 對偈限在線層的凹面5〇3b以及Si 〇2膜506之間的光阻進行
第21頁 479286
五、發明說明（19) 去灰。 然後’如第5H圖所顯示，具有膜厚度3〇〇㈣的 507，II由電聚激發化氣相沈積法，而在叫膜5〇6上形、 成。因此，封閉了孔506a，並且空腔5〇8在線層的凹面 50 3b以及Si〇2膜506和507所環繞的區域内形成。 '先前的方法導致具有空腔之Si 〇2的層間絕緣膜，在要 形成的物體504上形成。此層間絕緣膜具有小於一般§
膜之層間絕緣膜的介電常數。換言之，因為空腔部份的2介 電常數小於Si〇2的介電常數，因此整個膜的介電常數是大 約2. 0，其小於無空腔之4. 〇的介電常數。 (6 )第六具體實施例 第6A到6N圖是顯示第六具體實施例的剖面圖。第六且 體實施例是將第五具體實施例應用至嵌入式方法的例子了 首先’如第6A圖所顯示，BpSG(硼磷矽玻璃）膜6〇2在 矽基貝6 0 1上形成。接著，在鋁層於其上形成之後，對其 進行圖像蝕刻，以形成一鋁線層6 〇 3。應注意的是，在圖 不中的鋁線層6 0 3並沒有合宜地圖像蝕刻。矽基質6 〇 1、 BPSG膜602以及鋁線層6 03組成要形成的物體6〇4。
然後，如第6B圖所顯示，具有膜厚度5〇㈣的“匕膜 605，藉由化氣相沈積法，而在鋁線層6〇3上形成。 其後’如第6C圖所顯示，具有膜厚度5〇〇 的聚亞胺 膜60 6，在Si〇2膜605上形成。聚亞胺膜6〇6稍後將進行去 灰，如同第五貫施例中的例子一樣，並且用於在一絕緣膜 中形成空腔。
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五、發明說明（20) 然後，如第6D圖所顯示，對Si〇2膜6〇5以及聚亞胺膜 606進行圖像蝕刻，以形成到達鋁線層6〇3的嵌入式溝槽 6 0 7 ° 其後，如第6E圖所顯示，具有膜厚度_⑽的膜 608，藉由電聚激發化氣相沈積法，在聚亞胺膜6〇6上形， 成。在這個例子中，Si〇2膜608也在嵌入式溝槽6〇7的側邊 及底邊形成。
然後，如第6F圖所顯示，對Si〇2膜6〇8進行非等方性 的蝕刻。因此，消除在嵌入式溝槽6〇7的底邊所形成的 Si〇2膜608，並且形成一到達鋁線層6〇3的接觸孔6〇9。在 這個例子中，留下在嵌入式溝槽6〇7的側邊所形成的si〇2 膜6 0 8，而沒有被消除。 然後，如第6G圖所顯示，銅箔膜61〇在Si〇2膜6〇8上以 及嵌入式溝槽6 0 7中形成。在嵌入式溝槽6〇7中的銅箔膜是 使用作為銅導線。 然後，如第6H圖所顯示，銅箔膜61〇藉由化學機械研 磨法（CMP)而研磨，並且消除在Si〇2膜6〇8上形成之過多的 銅。因此，銅僅留在嵌入式溝槽6〇7中。 然後，如第6 I圖所顯示，一位障金屬τ丨N膜6丨i在嵌入 式溝槽607上方形成。因此，可避免在嵌入式溝槽6〇7中的 銅，分散至稍後形成於嵌入式溝槽6〇7上方的Si〇2膜。 其後，如第6 J圖所顯示，進行圖像蝕刻，以留下形成 於嵌入式溝槽607上方的TiN膜611a，並且在其他部份中的 T i N膜6 11被钱刻而消除。
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然後，如第6K圖所顯示，具有膜厚度ι〇〇㈣的叫膜 612，藉由電漿激發化氣相沈積法，在叫麵8及川膜 6 11 a上形成。 然後，士口第6L圖所顯示，對於其上形成的叫膜6〇8 及Si 〇2膜612進行圖像蝕刻，以鑿出孔613，其用於將聚亞 胺膜606去灰。因此，孔613應在不同於嵌入式溝槽上 方部份的區域中形成’也就是，在聚亞胺膜6〇6留下來的 區域’並且孔的直徑應設定成小到足以用於稍後的封閉。 其後，如第6M圖所顯示，藉由〇電漿並經由孔6丨3，而 對聚亞胺膜6 0 6進行去灰。 然後，如第6N圖所顯示，具有膜厚度4〇〇 nm的Si09膜 614，藉由電漿激發化氣相沈積法，在si〇2膜612上形成。 此Si〇2膜614是用於封閉孔613。因此，空腔615在SiO膜 6 0 5、6 0 8和6 1 4所環繞的區域中形成。 先前的方法導致具有空腔之S i 〇2的層間絕緣膜，在要 形成的物體6 0 4上形成。此層間絕緣膜具有小於一般g」q 膜之層間絕緣膜的介電常數。換言之，因為空腔部份的介 電常數小於S i Ο?的介電常數，因此整個膜的介電常數是大 約2· 0，其小於無空腔之4. 0的介電常數。

Claims (1)

  1. 曰
    六、申請專利範圍 1 · 一種用於層間絕緣膜之形成方法，包括下列步驟： 在要形成的物體上形成第一絕緣膜，該膜含有一 少選擇自H20、C以及碳氫化合物的物質； 、 至 藉由對該第一絕緣膜進行熱處理，而形成具有孔 的第一絕緣膜，以從其中排出一種選擇自10、f以及二二 化合物的物質；以及 I氣 在該具有孔洞性的第一絕緣膜上形成第二絕緣膜。 2·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該熱声 是藉由電漿退火而進行。 ΰ…处 3·如申請專利範圍第1項所述之方法， 是藉由真空退火而進行。 其中該熱處理
    4.如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之方法，其 中該第一絕緣膜是藉由電漿激發化氣相沈積法而形成，其 使用含石夕的有機化合物氣體、〇2以及Η2〇作為原料氣體。 5 ·如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之方法，其 中該第一絕緣膜是藉由電漿激發化氣相沈積法而形成，其 使用含石夕的有機化合物氣體、〇2以及含CF的氣體作為原料 氣體。
    6·如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該含矽的 有機化合物氣體是一種擇自TE〇s &TMS的氣體。 7·如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該含矽的 有機化合物氣體是TE0S，以及該含⑶的氣體是QF6。
    8·如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之方法’其 中該第一絕緣膜是藉由電漿激發化氣相沈積法而形成，其 使用含S1H4的氣體、〇2以及H2〇作為原料氣體。__ 479286. ? >《修 89101361 曰 修正 ^Twwwmm 9.如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之方法，其 中該第一絕緣膜是藉由電漿激發化氣相沈積法而形成，其 使用含S i H4的氣體、02以及含硼的氣體作為原料氣體。 1 0 .如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該含S i H4 的氣體是一種擇自SiH4及SiH3(CH3)的氣體。 11.如申請專利範圍第9項所述之方法 的氣體是一種擇自SiH4 &SiH3(CH3)的氣體 氣體是B2 H6。 1 2.如申請專利範圍第1項所述之方法 孔洞性的第一絕緣膜形成之後，對其進行Η (氫）電漿處 理。 1 3. —種用於層間絕緣膜之形成方法，包括下列步 驟： 在具有凹面及凸面之要形成的物體上形成一膜，提供 該膜用以形成空腔； 在該要形成的物體上之凹面内，留下用以形成空腔的 該膜； 在用以形成空腔的該膜上，形成第一絕緣膜，該絕緣 膜具有一低於用以形成空腔的該膜之蝕刻率； 在該第一絕緣膜中鑿孔； 經由該孔，藉由選擇性地蝕刻用以形成空腔的該膜， 而使該要形成空腔的物體製造凹面；以及 在該第一絕緣膜上形成第二絕緣膜，以封閉該孔洞。 1 4. 一種用於層間絕緣膜之形成方法，包括下列步 驟： 其中該含Siη4 以及該含硼的 其中在該具有
    2060-2997-pfl.ptc 第26頁 4野《ϋ 1_mJtliim： 89101361 和年U月 日 修正_ 六、f請專利範圍 在一要形成的物體上形成一膜，提供該膜用以形成空 腔； 對該用以形成空腔之膜進行圖像蝕刻，以形成一到達 該要形成的物體之嵌入式溝槽； 在該用以形成空腔之膜上、該嵌入式溝槽的側部及底 部上，形成第一絕緣膜； 對該第一絕緣膜進行非等方性蝕刻，以消除該嵌入式 溝槽底部上所形成的第一絕緣膜，但留下該嵌入式溝槽側 部上所形成的第一絕緣膜；
    在該嵌入式溝槽中埋置一銅箔膜； 在該銅猪膜上形成一位障金屬膜； 在該用以形成空腔之膜上方以及該位障金屬膜上，形 成第二絕緣膜； 在該第二絕緣膜中鑿孔； 經由該孔，藉由對該用以形成空腔之膜進行選擇性蝕 刻，以消除用以形成空腔之膜，使得用以形成空腔之膜形 成空腔； 在該第二絕緣膜上形成第三絕緣膜，以封閉該孔。
    2060-2997-pfl.ptc 第27頁
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3184177B2 (ja) * 1999-03-26 2001-07-09 キヤノン販売株式会社 層間絶縁膜の形成方法、半導体製造装置、及び半導体装置
US6774489B2 (en) * 2000-08-29 2004-08-10 Texas Instruments Incorporated Dielectric layer liner for an integrated circuit structure
JP2003031566A (ja) * 2001-07-16 2003-01-31 Fujitsu Ltd 低誘電率絶縁膜形成用組成物、これを用いる絶縁膜形成方法、及びそれにより得られた絶縁膜を有する電子部品
US20030054115A1 (en) * 2001-09-14 2003-03-20 Ralph Albano Ultraviolet curing process for porous low-K materials
JP3749162B2 (ja) * 2001-12-05 2006-02-22 キヤノン販売株式会社 半導体装置の製造方法
JP3615205B2 (ja) * 2002-07-01 2005-02-02 株式会社東芝 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP4385927B2 (ja) 2004-11-04 2009-12-16 船井電機株式会社 ディスク装置
JP2010003716A (ja) * 2008-06-18 2010-01-07 Fuji Electric Holdings Co Ltd 水分ゲッター材および密閉構造のパッケージ
JP6918386B1 (ja) * 2020-12-09 2021-08-11 株式会社アビット・テクノロジーズ 絶縁膜の製造方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0642482B2 (ja) * 1984-11-15 1994-06-01 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JPH06163523A (ja) 1992-11-20 1994-06-10 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
US5177588A (en) 1991-06-14 1993-01-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device including nitride layer
US5610105A (en) * 1992-10-23 1997-03-11 Vlsi Technology, Inc. Densification in an intermetal dielectric film
JPH0722583A (ja) * 1992-12-15 1995-01-24 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 多層回路装置
US5324683A (en) * 1993-06-02 1994-06-28 Motorola, Inc. Method of forming a semiconductor structure having an air region
US5494859A (en) 1994-02-04 1996-02-27 Lsi Logic Corporation Low dielectric constant insulation layer for integrated circuit structure and method of making same
US5559055A (en) * 1994-12-21 1996-09-24 Advanced Micro Devices, Inc. Method of decreased interlayer dielectric constant in a multilayer interconnect structure to increase device speed performance
DE19509868A1 (de) * 1995-03-17 1996-09-19 Siemens Ag Mikromechanisches Halbleiterbauelement
US6057224A (en) * 1996-03-29 2000-05-02 Vlsi Technology, Inc. Methods for making semiconductor devices having air dielectric interconnect structures
US5783864A (en) * 1996-06-05 1998-07-21 Advanced Micro Devices, Inc. Multilevel interconnect structure of an integrated circuit having air gaps and pillars separating levels of interconnect
WO1998000862A1 (en) 1996-06-28 1998-01-08 Advanced Micro Devices, Inc. Solid porous insulated conductive lines
US5989998A (en) * 1996-08-29 1999-11-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of forming interlayer insulating film
JPH1092808A (ja) * 1996-09-11 1998-04-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法および半導体装置
US6211096B1 (en) 1997-03-21 2001-04-03 Lsi Logic Corporation Tunable dielectric constant oxide and method of manufacture
KR19980087552A (ko) 1997-05-28 1998-12-05 윌리엄 버. 켐플러 집적 회로 유전체 및 그 방법
JPH1140558A (ja) * 1997-07-22 1999-02-12 Sony Corp 誘電体膜の製造方法
US6016000A (en) * 1998-04-22 2000-01-18 Cvc, Inc. Ultra high-speed chip semiconductor integrated circuit interconnect structure and fabrication method using free-space dielectrics
US6083835A (en) * 1998-07-24 2000-07-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Self-passivation of copper damascene

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