TWI383450B

TWI383450B - 半導體裝置及半導體裝置之製造方法

Info

Publication number: TWI383450B
Application number: TW96108523A
Authority: TW
Inventors: Shiro Ozaki; Yoshihiro Nakata; Yasushi Kobayashi; Ei Yano
Original assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-03-13
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2013-01-21
Also published as: TW200837832A

Description

半導體裝置及半導體裝置之製造方法

技術領域

本發明係有關於一種半導體積體電路、多層配線裝置等半導體裝置及其製造方法。

背景技術

隨著半導體積體電路、多層配線裝置等半導體裝置之集積度的增加及元件密度的提高，而使配線間隔變窄，因配線間之電容增大所引起之配線延遲即成為問題所在。

從以前便知，配線層絕緣膜中之漏電會導致耗電增加，而在半導體元件之配線間隔大於1μm的世代當中，漏電對元件全體的影響是很小的。但是，當配線間隔在1μm以下時，因配線間隔之狹隘化及配線規模的增大，而使對耗電的影響變大，特別是，今後在以1μm以下之配線間隔來形成電路時，配線間之漏電會對元件之特性、壽命有很大的影響。

配線延遲T會受配線電阻及配線間之電容影響，若以配線電阻為R，且以配線間之電容為C，則顯示以TμCR表示之性質。

在該式中，若將配線間隔以D表示，將電極面積(相對配線面之面積)以S表示，將真空介電常數以ε0表示，且將設於配線間之絕緣材料之比介電常數以εr表示，則配線間之電容為C可以C＝ε0εrS/D表示。

因此，要縮小配線延遲，將絕緣膜低介電常數化係有效的手段。

為達成絕緣膜之低介電常數化，現在，半導體裝置之多層配線結構大多係由低介電常數絕緣膜(或絕緣層)形成，且該低介電常數絕緣膜(或絕緣層)係藉由以電解電鍍形成之銅配線和SOG(旋塗玻璃)或電漿CVD(化學氣相沉積)形成者，並且依情況的不同而可稱作蝕刻阻擋層(etching stopper)、擴散防止膜或擴散防止層、層間絕緣膜或擴散防止層。

但是，該絕緣膜與作為配線材料之銅的密接性較弱，因此會有於界面發生膜剝離之問題。一般認為這是由於暴露於大氣下而形成於銅表面之氧化銅的影響。現在，雖已採用在絕緣膜形成前藉由H₂ 退火(在含氫之大氣環境下進行之加熱處理)或H₂ 電漿處理去除氧化銅的方法，但依然可以觀察到膜剝離，並未充分解決問題(參照專利文獻1)。

專利文獻1：特開2006－303179號公報(申請專利範圍)

發明揭示

為解決前述問題，本發明之目的在於提供具有與作為配線材料之銅之密接性優異之絕緣膜的半導體裝置及其製造方法。

根據本發明之一態樣，可提供具有銅配線層之半導體裝置，係銅配線層上包含：塗布含有選自於由氨與有機鹼物質構成之群中至少一個物質之組成物而形成的層，及於其上之含有矽之絕緣膜者。

根據本態樣，可得到具有與作為配線材料之銅之密接性優異之絕緣膜的半導體裝置。藉此，可實現具有介電常數低且可靠性高之絕緣膜的半導體裝置，特別是可對半導體裝置之應答速度的高速化有所貢獻。另外，藉由提高密接性，也有助於絕緣膜之機械特性(強度等)的改良。

而其較佳形態如下：前述至少一個物質為具有胺基之物質；前述絕緣膜為銅之擴散防止層；前述絕緣膜之比介電常數在4.5以下；前述絕緣膜之密度在1.0~3.0之間；前述絕緣膜含有Si－OH基；前述銅配線層之銅表面形成有Cu－O－Si鍵結；前述絕緣膜具有以矽及氧為主成分之組成，或以矽、氧及碳為主成分之組成，或以矽、氧及氮為主成分之組成；前述絕緣膜係由化合物生成者，且該化合物係主鏈含有矽、碳與氮之至少一者、及任意之氧，且鍵結於主鏈之基為亦可以羥基取代之烴基者；前述化合物係選自於由以OH基全部或部分地取代下述式1所示之聚碳矽烷、下述式2所示之聚矽氮烷、及該等矽化合物之R¹ ~R³ 之化合物構成之群者， (在式1、2中，R¹ 、R² 及R³ 係互相獨立，且在式1、2間獨立，分別表示氫原子、取代或非取代之烷基、取代或非取代之烯基、取代或非取代之氯烷基、或是取代或非取代之芳基，且n為10~1000之整數)；係在塗布前述組成物後經過能量付與處理者；前述能量付與處理係選自於由加熱處理、電子射線照射處理、紫外線照射處理、X線照射處理及其任意組合構成之群的處理；前述組成物含有矽烷偶合劑；及係在塗布前述組成物之前或之後將矽烷偶合劑塗布在前述銅配線層上者。

根據本發明之另一態樣，可提供具有銅配線層之半導體裝置之製造方法，包含有以下步驟：形成銅配線層；在該銅配線層上塗布含有選自於由氨與有機鹼物質構成之群中至少一個物質之組成物；及之後形成含有矽之絕緣膜。

本態樣也有與前述態樣同樣之較佳形態。而且，本態樣之較佳形態包括：在塗布前述組成物前使前述銅配線層之銅表面氧化；在前述銅配線層之銅表面形成Cu－O－Si鍵結；在塗布前述組成物後進行能量付與處理；此處之能量付與處理係選自於由加熱處理、電子射線照射處理、紫外線照射處理、X線照射處理及其任意組合構成之群的處理；及在塗布前述組成物之前或之後將矽烷偶合劑塗布在前述銅配線層上。

藉由本態樣製造之半導體裝置具有介電常數低且可靠性高之絕緣膜的半導體裝置，特別是可對應半導體裝置之應答速度的高速化的半導體裝置，可適用於多層配線裝置。

根據本發明，可得到具有與作為配線材料之銅之密接性優異之絕緣膜的半導體裝置。藉此，可實現具有介電常數低且可靠性高之絕緣膜的半導體裝置，特別是可對半導體裝置之應答速度的高速化有所貢獻。另外，藉由提高密接性，也有助於絕緣膜之機械特性(強度等)的改良。

圖式簡單說明

第1圖係顯示藉由濺鍍法將銅膜形成於Si晶圓上，再以旋轉塗布法將本發明之組成物及絕緣膜塗布於其上而得之結構截面圖。

實施發明之最佳形態

以下說明本發明之實施形態例。但是，本發明之技術性範圍並不限於以下之實施形態，而係及於申請專利範圍所揭示之發明與其同等物者。

現已發現，在將使用於配線之銅表面以特定之組成物處理時，可使與於其上之含有矽之絕緣膜的密接性提高。

即，本發明之半導體裝置係銅配線層上包含：塗布含有選自於由氨與有機鹼物質構成之群中至少一個物質之組成物而形成的層，及於其上之含有矽之絕緣膜者。

藉此，可提高銅配線層之銅與絕緣膜之間的密接性，減少於界面發生之膜剝離。因此，即使採用有於界面發生膜剝離之問題的低介電常數材料，也可實現具有可靠性高之絕緣膜的半導體裝置，特別是可對半導體裝置之應答速度的高速化有所貢獻。又，藉由提高密接性，也有助於絕緣膜之機械特性(強度等)的改良。

在本發明之半導體裝置技術可使用之半導體裝置中，可包含半導體積體電路、多層配線裝置等任意之半導體裝置。

本發明之銅配線並未特別限制，無論是具何種形狀、厚度、寬度、長度者皆可，且無論是用何種製作方法所製成者皆可。一般而言，以電解電鍍較佳。此外，只要在銅表面上塗布前述特定組成物，則該銅配線亦可與其他導體組合。例如，在其他金屬上有銅，且其上塗布有前述特定組成物的情形。

本發明之物質可選自於由氨及有機鹼物質構成之群。即，本發明之物質可為氨、單一之有機鹼物質、有機鹼物質的混合物、或是氨與單一或複數有機鹼物質之混合物。此時之鹼物質係指為電子對予體的物質。

本發明之物質的功用係使銅與絕緣膜之間的密接性提高，其機制很可能是藉由銅與本發明之物質之相互作用，形成Cu－OH鍵結，且該Cu－OH鍵結與絕緣膜中之Si－OH基反應，而形成Cu－O－Si鍵結。Cu－OH鍵結的存在可利用FT－IR(傅立葉轉換紅外線分光法)確認。

前述有機鹼物質可從公知之有機鹼物質中適當選擇，例如，以具有一級胺、二級胺、三級胺等胺基的物質較佳。該等有機鹼物質可含有脂環，亦可含有脂肪族烴基、芳香族基、雜環基。具體而言，可舉例如：乙胺、苯胺、苯甲胺、乙二胺、戊烷－1,2,5－三基三胺、苯甲醯－1,2,4,5－四基四胺、二乙胺、三甲胺、丁基(乙基)甲胺等烷基胺、1－苯并呋喃－2－基胺(1－benzofuran－2－ylamine)、4－喹啉胺、雙(2－氯乙基)胺、(2－氯乙基)(丙基)胺、(1－氯乙基)(2－氯乙基)胺、甲基(甲矽)胺、O－甲胲、O－乙醯胲、O－羧胲、O－磺酸胲、N－苯胲、O－乙醯基－N－甲胲。此外，該等有機鹼物質亦可為離子，例如可為銨離子或四級銨離子。

本發明之組成物亦可只由前述物質構成。此時，本發明之組成物亦含有單一之化合物。

本發明之組成物除前述物質以外，亦可含有其他物質。而此種物質只要不損害前述物質的機能，則何者皆可，可選自於亦可含水、羧基、酯基、羰基、羥基、醚鍵結等之極性基或極性鍵結等有機物質、與以矽烷偶合劑為代表之含矽化合物等。這種水或有機物質等可為發揮溶媒或分散劑之機能者。溶媒可舉水、乙醇/水、二甲苯等為例。

當使矽烷偶合劑共存於本發明之組成物中時，會有可使與銅之密接性更加提高的情形。亦可取而代之，或與其一同，在塗布本發明之組成物之前或之後，將矽烷偶合劑塗布在前述銅配線層上。只是，若在塗布本發明之組成物之前塗布矽烷偶合劑，則會有妨礙本發明之組成物與銅之相互作用的情形，故一般來說，在塗布本發明之組成物之後再塗布矽烷偶合劑較佳。

此外，本發明之組成物中，最好是儘量不含金屬離子、鹵離子、硫酸離子、硝酸離子等無機陰離子，特別是以Na、K、Cl較為不佳。當其存在時會容易破壞絕緣。具體而言，其離子最好在1,000重量ppm以下。

本發明之組成物之塗布方法並未特別限制，可採用公知方法。最普遍的方法可舉旋轉塗布法為例。其塗布膜厚並未特別限定，只要可充分達成本發明之目的，亦可將其設為最小限度之厚度，且多以該者較佳。塗布膜厚一般係在15nm~300nm的範圍內。

塗布本發明之組成物而形成之層可藉由在銅配線層上塗布本組成物而製得，但並不需要確認最後有層狀物實際地存在，只要銅配線層之銅形成Cu－OH鍵結或可形成Cu－OH鍵結，就可算是已形成塗布本發明之組成物而形成之層。例如，即使本發明之組成物中之全部成分在塗布後揮發掉，只要銅配線層之銅有Cu－OH鍵結形成，就已形成塗布本發明之組成物而形成之層。

本發明之含有矽之絕緣膜的用途並未特別限定，何者皆可。即使是不稱為「絕緣膜」者，只要是具有絕緣機能者皆屬於本發明之絕緣膜的範疇內。在以最普遍的名稱來稱呼時可為：擴散防止膜、擴散防止層、覆蓋層、蝕刻阻擋層、層間絕緣膜、層間絕緣層、ILD層、配線絕緣層等。本發明之絕緣膜可適合用作銅之擴散防止層。膜厚並未特別限制，可依用途適當規定，但在用作銅之擴散防止層時，多以15nm~80nm較適當。

本發明之絕緣膜之比介電常數並未特別限制，但在為比介電常數在4.5以下之低介電常數膜時，本發明之效果會特別好。而比介電常數之下限並未特別限制。

為達到低介電常數化，大多係選擇機械強度低之材料作為絕緣膜。而且大多具有多孔結構，因此可使絕緣膜之機械強度更低，故若要補充其不足，最好是使用本發明之絕緣膜。

在本發明之半導體裝置中，銅配線層之銅表面最好是有Cu－O－Si鍵結形成。一般認為該鍵結係藉由本發明之絕緣膜與銅表面之反應而形成者。Cu－O－Si鍵結之形成可藉由FT－IR(傅立葉轉換紅外線分光法)檢測出來。

此外，由此種觀點來看，本發明之絕緣膜最好是含有Si－OH基者。Si－OH基的存在可藉由FT－IR(傅立葉轉換紅外線分光法)檢測出來。另外，也可能有Si－OH基在本發明之組成物中不存在的情形。即，只要藉由本發明之組成物的水解等生成Si－OH基，本發明之絕緣膜就會含有Si－OH基。又，一般認為，前述Cu－O－Si鍵結係藉由Si－OH基與Cu－OH之反應而形成者，但並非所有存在之Si－OH基皆與Cu－OH反應而消耗殆盡，故在本發明之絕緣膜形成並經過後述之能量付與處理後，可檢測出殘留之Si－OH基。

本發明之絕緣膜的組成可從含有矽之公知之絕緣膜形成用材料中適當選擇，而要實現低介電常數，其組成最好是以矽及氧為主成分之組成，或以矽、氧及碳為主成分之組成，或以矽、氧及氮為主成分之組成。此處之主成分係指該成分在絕緣膜中占了10原子%以上。

以矽及氧為主成分之絕緣膜亦可為SiO₂ 系絕緣膜，可以具接近SiO₂ 之原子組成比例者為例

該組成含有氫。氫含於OH基中，而因其以外之鍵結而形成者亦可存在。該組成可更含有碳與氮之任一者或其全部。雖然碳或氮等大多為合計也才不過20原子%左右者，但亦可在其以上。

具體而言，此種組成已知有CVD－SiOC(CVD之摻碳SiO₂ ：比介電常數約3.3~3.5左右)、矽奈米團簇(NCS：Nano clustering Silica：比介電常數為2.25)等。該等絕緣膜之密度一般在1.0~3.0左右。

以矽、氧及碳為主成分之組成，大多係使用如主鏈中含有矽及碳之聚碳矽烷、或主鏈中還含有氧之聚碳氧矽烷作為原料加以製作，但亦可為由其他任意之原料製成者。

該組成含有氫。氫含於OH基中，而因其以外之鍵結而形成者亦可存在。也有含有氟的情形。此時之氟大多為合計也才不過10原子%左右者，但亦可在其以上。本組成中亦可含氮，若未含於原料中就會變的非常少。

本組成之具體例可舉矽為30原子%、氧為25原子%、碳為45原子%左右者為例。其絕緣膜密度一般在1.0~3.0左右，且比介電常數一般在2.0~4.5左右。

以矽、氧及氮為主成分之組成大多係使用如主鏈中含有矽及氮之聚矽氮烷作為原料加以製作，但亦可為以其他任意之原料製成者。

該組成含有氫。氫含於OH基中，而因其以外之鍵結而形成者亦可存在。該組成可更含有碳，此時，多為合計也才不過50原子%左右者，但亦可在其以上。

具體之組成例可舉矽為30原子%、氧為20原子%、氮為50原子%左右者為例。其絕緣膜密度一般在1.0~3.0左右，且比介電常數一般在4~8左右。

另一方面，若由其原料之觀點來看本發明之絕緣膜，則有關以矽及氧為主成分之組成，例如在CVD－SiOC時，係以一甲矽烷、二甲矽烷、三甲矽烷、四甲矽烷、四乙氧矽烷、矽烷、氧、二氧化碳等作為原料氣體，再由電漿CVD形成，而在矽奈米團簇時，則有在利用以下化合物之水解/縮合聚合而形成之聚合物中，添加具熱分解性之有機化合物等，再藉由加熱形成細孔者。此外，若使用由4級烷胺形成之團簇狀多孔質矽前驅物則更佳。這是因為空孔尺寸小，且具有均一之空孔的緣故。而前述化合物如下：四烷氧矽烷、三烷氧矽烷；甲基三烷氧矽烷、乙基三烷氧矽烷、丙基三烷氧矽烷、苯基三烷氧矽烷、乙烯基三烷氧矽烷、芳基三烷氧矽烷、縮水甘油基三烷氧矽烷(glycidyltrialkoxysilane)；二烷氧矽烷、二甲基二烷氧矽烷、二乙基二烷氧矽烷、二丙基二烷氧矽烷、二苯基二烷氧矽烷、二乙烯基二烷氧矽烷、二芳基二烷氧矽烷、二縮水甘油基二烷氧矽烷；苯基甲基二烷氧矽烷、苯基乙基二烷氧矽烷、苯基丙基三烷氧矽烷、苯基乙烯基二烷氧矽烷、苯基芳基二烷氧矽烷、苯基縮水甘油基二烷氧矽烷；甲基乙烯基二烷氧矽烷、乙基乙烯基二烷氧矽烷、丙基乙烯基二烷氧矽烷等。

有關以矽、氧及碳為主成分之組成、或以矽、氧及氮為主成分之組成，最好是由主鏈含有矽、碳與氮之至少一者、及任意之氧，且鍵結於主鏈之基為亦可以羥基取代之烴基的化合物生成者。此種化合物一般較容易硬化，故容易作為低介電常數之膜。而且，容易藉由水解生成Si－OH基。此外，由此種化合物生成之絕緣膜大多以符合前述組成較佳，但這不一定為必要條件。

具體而言，該化合物可舉由以OH基全部或部分地取代下述式1所示之聚碳矽烷、下述式2所示之聚矽氮烷、及該等矽化合物之R¹ ~R³ 的化合物為例。這些化合物無論是單獨還是混合物皆可。

在式1、2中，R¹ 、R² 及R³ 係互相獨立，且在式1、2間獨立，分別表示氫原子、取代或非取代之烷基、取代或非取代之烯基、取代或非取代之氯烷基、或是取代或非取代之芳基。n並未特別限制，若是過小，則揮發性就會變大，若是過大，則黏度就會變大，兩者多會造成實用上之問題，故以10~1000之整數為佳。

R¹ 、R² 及R³ 可舉氫原子、甲基、乙基、苯甲基、苯基等為例。

本發明之絕緣膜可分成多孔質者與非多孔質者。多孔質者在可使比介電常數更小的點上較為有利，但機械性強度低而容易與銅剝離，而有銅之擴散防止性能變低的缺點。對此，非多孔質者亦可抑制比介電常數，使其較低，在機械性強度、與銅剝離防止性及銅之擴散防止性能的點上較為有利，特別是可與本發明之提高與銅之密接性相輔相承，而可實現具有介電常數低且可靠性高之絕緣膜的半導體裝置，故較佳。在此意中之非多孔質的程度可用絕緣膜的密度來掌握。絕緣膜的密度以1.0以上為佳，上限並未特別限制，但實用上之上限為3。

此外，本發明之另一態樣之半導體裝置之製造方法包含：首先，形成銅配線層，然後在該銅配線層上塗布含有選自於由氨與有機鹼物質構成之群中至少一個物質之組成物，之後再形成含有矽之絕緣膜。

在該態樣中，有關於銅配線層、含有選自於由氨與有機鹼物質構成之群中至少一個物質之組成物、含有矽之絕緣膜、及相關要素(例如，比介電常數、密度、Si－OH基之生成、Cu－O－Si鍵結之生成、絕緣膜及其原料化合物的組成、矽烷偶合劑的使用)的條件或較佳形態等，與有關於前述半導體裝置之態樣中的條件或較佳形態等相同。

本發明之絕緣膜之膜形成(絕緣膜之塗布)方法並未特別限制，可採用公知方法。例如有旋轉塗布法或CVD等，而最普遍的方法可舉旋轉塗布法為例。以旋轉塗布法製成之膜中有SOG等之SOD(旋轉塗布介電質)。

一般來說，在進行本發明之組成物的塗布、矽烷偶合劑的塗布及絕緣膜的塗布後，會分別施予能量付與處理。藉由該能量付與，在塗布本發明之組成物時，可在與銅之間形成Cu－OH鍵結，而在塗布矽烷偶合劑時，可產生與矽烷偶合劑之偶合。只是，也不能否定在能量付與前便已形成Cu－OH鍵結的情形。

另外，在塗布絕緣膜時，多可得到架橋結構。此時之能量付與處理可另稱作硬化處理。例如，前述聚碳矽烷或聚矽氮烷等係藉由硬化處理而部分地或全部地失去R¹ ~R³ 、或是隨其部分地切斷主鏈之Si－C鍵結或Si－N鍵結等，或者是沒有切斷，而是隨著Si－OH鍵結的形成，形成Si－O－Si鍵結並架橋。也有與其一同藉由分解物的產生而形成多孔的情形。

此外，由以上可知，在以實際上觀察到的結果來看，本發明之能量付與處理可認為是可引起Cu－OH鍵結、偶合、形成架橋結構等的處理。

其能量付與處理可在進行本發明之組成物的塗布、矽烷偶合劑的塗布及絕緣膜的塗布後分別進行，也有亦可在進行本發明之組成物的塗布、矽烷偶合劑的塗布後再統一進行的情形，還有亦可在進行本發明之組成物的塗布、矽烷偶合劑的塗布及絕緣膜的塗布後再統一進行的情形。後者比較有效率，多以此較為合適。另外，亦可在同一旋轉塗布機內進行塗布。此時，有在各塗布進行後進行預備性之能量付與處理亦較佳的情形。

本發明之能量付與處理係指藉由一些手段將能量付與對象物之處理。具體而言，該能量付與處理有加熱處理、電子射線照射處理、紫外線照射處理、X射線照射處理、或其任意組合。即，能量付與處理中之能源可舉熱、電子射線、紫外線、X射線等為例。加熱處理、紫外線照射處理或其任意組合在實用上較佳。

加熱處理的溫度以300℃以下為宜，尤以100℃~300℃的範圍為宜，更以100℃~250℃的範圍為宜。電子射線照射處理、紫外線照射處理及X射線照射處理的條件並未特別限制，可適當選擇。

只藉由將絕緣膜形成用材料朝銅表面塗布，也可形成絕緣膜與銅之間之Cu－O－Si鍵結，而其多在如前述之能量付與處理之間形成或增加。一般認為，這種機制係藉由朝銅表面塗布組成物來形成、或形成及增加Cu－OH鍵結，之後，再藉由與含有Si－OH基之絕緣膜的組成進行反應，變質成Cu－O－Si鍵結。此外，所形成之Si－OH鍵結可用FT－IR光譜(3400~3200、950~810cm^－1 )確認，而所形成之Cu－O－Si鍵結可用FT－IR光譜(3200~3000cm^－1 )確認。當絕緣膜形成材料中未含有Si－OH基時，Si－OH基的生成可發生在從將絕緣膜形成用材料朝銅表面塗布開始到要進行能量付與處理為止、及能量付與處理之間。具體而言，其可在能量付與處理前、或在能量付與處理中藉由因大氣環境中之水分所進行之水解等而生成。亦可積極地組合可生成Si－OH基的條件(例如提高大氣環境中之溼度、浸漬於水中等)。

現已發現，銅表面之性質以經氧化者為宜，與以往不同，這是因為該者較容易生成Cu－OH的緣故。為此目的，可積極地使銅表面氧化，而在製造之際，停止如同以往將對象物置於非氧化性大氣環境中也很有效。後者使製造變得更簡單且效果大。銅氧化情形可由FT－IR、XPS(X射線光電子分光法)等檢測出來。

如此，根據本發明，可得到具有與作為配線材料之銅之密接性優異之絕緣膜的半導體裝置。藉此，可實現具有介電常數低且可靠性高之絕緣膜的半導體裝置。又，藉由密接性之提高，亦可有助於絕緣膜之機械特性(強度)的改良。

實施例1

藉由濺鍍法在Si晶圓上形成40nm之銅膜，再將含有乙胺之塗布溶液旋轉塗布於其上，藉此在Cu表面形成Cu－OH。接著，將由以OH取代支鏈後之聚碳矽烷構成之組成物旋轉塗布於濃化Cu－OH後之Cu上，於400℃下進行熱處理，藉此形成膜厚70nm、比介電常數2.6、密度1.3g/cm³ 之絕緣膜，作為密接性評價樣本。該樣本之截面顯示於第1圖。如第1圖所示，本發明之結構可認作是在埋入銅配線層1中之銅配線2上，形成塗布本發明之組成物而形成之層3，在於其上疊層含有矽之絕緣膜4的結構。只是，第1圖中之層厚與實際層厚毫無關係，係模式性地選擇者。此外，Si－OH、Cu－OH的有無可藉由FT－IR光譜檢測出來。

實施例2

藉由濺鍍法在Si晶圓上形成40nm之銅膜，再依含有乙胺之塗布溶液→矽烷偶合劑的順序將其旋轉塗布於銅膜上，藉此在Cu表面形成Cu－OH。接著，將由以OH取代側鏈後之聚碳矽烷構成之組成物旋轉塗布於濃化Cu－OH後之Cu上，於400℃下進行熱處理，藉此形成膜厚70nm、比介電常數2.6、密度1.3g/cm³ 之絕緣膜，作為密接性評價樣本。

比較例1

藉由濺鍍法在Si晶圓上形成40nm之銅膜，利用400℃之H₂ 退火去除氧化Cu後，旋轉塗布由聚碳酸矽烷構成之組成物，於400℃下進行熱處理，藉此形成膜厚70nm、比介電常數2.6、密度1.3g/cm³ 之絕緣膜，作為密接性評價樣本。

結果顯示於第1表。在分別對10個樣本進行利用旋拉試驗機(Stud－pull tester)(賽巴斯汀5(Sebastian five)、方群公司(quad group))所進行之密接性評價試驗後，可知實施例1、2之樣本具有優異之密接性。此外，Cu－O－Si鍵結之有無可藉由FT－IR光譜(3200~3000cm^－1 )檢測出。

1．．．銅配線層

2．．．銅配線

3．．．組成物層

4．．．絕緣膜

1．．．銅配線層

2．．．銅配線

3．．．組成物層

4．．．絕緣膜

Claims

一種半導體裝置，係具有銅配線層者，其具有：於銅配線層上塗布含有至少一個具有胺基且不含以矽為構成要素之有機物質之組成物而形成的層，及於其上之含有矽之絕緣膜。
如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中前述絕緣膜含有Si-OH基。
如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中前述銅配線層之銅表面形成有Cu-O-Si鍵結。
如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中前述絕緣膜具有：以矽及氧為主成分之組成；或以矽、氧及碳為主成分之組成；或以矽、氧及氮為主成分之組成。
如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中前述絕緣膜係由化合物生成者，且該化合物係主鏈含有矽、碳與氮之至少一者、及任意之氧，且鍵結於主鏈之基為亦可以羥基取代之烴基者。
如申請專利範圍第5項之半導體裝置，其中前述化合物係選自於由以OH基全部或部分地取代下述式1所示之聚碳矽烷、下述式2所示之聚矽氮烷、及該等矽化合物之R¹ ~R³ 之化合物構成之群者，[化學式5] (在式1、2中，R¹ 、R² 及R³ 係互相獨立，且在式1、2間獨立，分別表示氫原子、取代或非取代之烷基、取代或非取代之烯基、取代或非取代之氯烷基、或是取代或非取代之芳基，且n為10~1000之整數)。
如申請專利範圍第1項之半導體裝置，係在塗布前述組成物後經過能量付與處理者。
如申請專利範圍第7項之半導體裝置，其中前述能量付與處理係選自於由加熱處理、電子射線照射處理、紫外線照射處理、X線照射處理及其任意組合構成之群的處理。
一種半導體裝置之製造方法，且該半導體裝置係具有銅配線層者，該方法包含有以下步驟：形成銅配線層；在該銅配線層上塗布含有至少一個具有胺基且不含以矽為構成要素之有機物質之組成物；及之後，形成含有矽之絕緣膜。
如申請專利範圍第9項之半導體裝置之製造方法，係在塗布前述組成物前使前述銅配線層之銅表面氧化。
如申請專利範圍第9項之半導體裝置之製造方法，係使前述絕緣膜含有Si-OH基。
如申請專利範圍第9項之半導體裝置之製造方法，係在前述銅配線層之銅表面形成Cu-O-Si鍵結。
如申請專利範圍第9項之半導體裝置之製造方法，係使前述絕緣膜具有：以矽及氧為主成分之組成；或以矽、氧及碳為主成分之組成；或以矽、氧及氮為主成分之組成。
如申請專利範圍第9項之半導體裝置之製造方法，係使前述絕緣膜由化合物生成，且令該化合物為主鏈含有矽、碳與氮之至少任一者、及任意之氧，且鍵結於主鏈之基為亦可以羥基取代之烴基者。
如申請專利範圍第14項之半導體裝置之製造方法，係令前述化合物為選自於由以OH基全部或部分地取代下述式1所示之聚碳矽烷、下述式2所示之聚矽氮烷、及該等矽化合物之R¹ ~R³ 之化合物構成之群者， (在式1、2中，R¹ 、R² 及R³ 係互相獨立，且在式1、2間獨立，分別表示氫原子、取代或非取代之烷基、取代或非取代之烯基、取代或非取代之氯烷基、或是取代或非取代之芳基，且n為10~1000之整數)。
如申請專利範圍第9項之半導體裝置之製造方法，係在塗布前述組成物後進行能量付與處理。
如申請專利範圍第16項之半導體裝置之製造方法，係令前述能量付與處理為選自於由加熱處理、電子射線照射處理、紫外線照射處理、X線照射處理及其任意組合構成之群的處理。
一種半導體裝置，係使用申請專利範圍第9項之半導體裝置之製造方法製造者。