[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 02127169.0
• 申請日: 2002-07-30
• 公開（公告）號: CN1400659A
• 公開（公告）日: 2003-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 渡邉桂;西山幸男
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01L23/532
• 分類號: H01L23/532;H01L23/522;H01L21/768;H01L21/316;H01L21/314
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王永剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法，特別是涉及作為布線間的絕緣膜使用摻氟氧化硅膜的半導(dǎo)體器件及其制造方法。

背景技術(shù)

以往在半導(dǎo)體器件中，作為用來使布線間電隔離的絕緣膜使用的是SiO₂膜。作為這種SiO₂膜，主要使用以硅烷(SiH₄)或四乙氧硅烷(TEOS)等的氣體為原料用低壓或常壓的化學(xué)汽相淀積法(CVD)形成的SiO₂膜。特別是由使用TEOS和O₂的等離子體化學(xué)汽相淀積法形成的SiO₂膜，由于可以在400℃左右的低溫下形成，故使用得很多。此外，CVD法與別的薄膜形成法比較，作為反應(yīng)源大多使用高純度的氣體，可以得到高品質(zhì)膜。

然而，伴隨著近些年來的器件的微細(xì)化，信號傳達(dá)的延遲開始成為人們擔(dān)心的事項。這是一個歸因于伴隨著元件的微細(xì)化布線的間隔變窄，布線間的電容增大，信號的傳達(dá)被延遲的問題。該信號傳達(dá)的延遲，成了影響半導(dǎo)體器件性能提高的一個主要原因。為此，必須盡可能地降低位于布線間絕緣膜的介電系數(shù)。

于是，為了降低介電系數(shù)，近些年來摻氟氧化硅或摻氟硅酸鹽玻璃(FSG)的開發(fā)，用平行平板型CVD法或高密度等離子體CVD法(HDP-CVD)進(jìn)行。作為高密度等離子體的產(chǎn)生方法，例如，人們報告了使用ECR(electron?cyclotron?resonance，電子回旋共振)、ICP(感應(yīng)耦合等離子體)線圈或螺旋波(helicon?wave)的方法。

圖1示出了使用現(xiàn)有的FSG膜的Cu多層布線的剖面圖。在圖中，81是FSG膜，82是勢壘金屬膜，83是下層的Cu布線，84是硅氮化膜，85是FSG膜，86是勢壘金屬膜，87是上層的Cu布線，88是硅氮化膜，89是硅襯底。Cu布線83、87是雙金屬鑲嵌布線。

FSG膜，就如以往所報告的那樣，氟(F)的濃度越高則低介電系數(shù)化就越好，但是，同時吸濕性也變高。FSG膜81、85的吸濕性變高，水分(H₂O)就被取入到FSG膜81、85中去。因此，起因于水分的H與FSG膜81、85中的F進(jìn)行反應(yīng)，HF就會從FSG膜81、85中游離出來。

即便是不取入水分，也會因存在于FSG膜81本身中的H而產(chǎn)生HF，此外，通過硅氮化膜84、88中的氫(H)或水分(H₂O)與FSG膜81、85中的過剩的F反應(yīng)而產(chǎn)生HF。在FSG膜81、85，硅氮化膜84、88中H之所以存在，是因?yàn)樽鳛樵显词褂霉柰榛虬钡鹊暮琀的物質(zhì)，其H會混入到FSG膜81、85，硅氮化膜84、88中去的緣故。

上述HF，會使Cu布線83、87或勢壘金屬膜82、86的腐蝕或使Cu布線83、87與絕緣膜81、84、85、88之間的粘接性劣化。因此，它們的腐蝕或粘接性的劣化，將成為產(chǎn)生比膜的剝離或鍵合耐性的劣化、可靠性的降低更大的問題的根由。

如上所述，為了防止信號延遲，人們提出了作為布線間的低介電系數(shù)的絕緣膜使用FSG膜的方案。但是，F(xiàn)SG膜存在著吸濕性高，產(chǎn)生會引起布線或勢壘金屬膜的腐蝕或膜剝離的HF的問題。為此，人們希望實(shí)現(xiàn)作為布線間的絕緣膜使用摻氟氧化硅膜，而且具備可以減輕HF的影響的多層布線的半導(dǎo)體器件及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第1方面的半導(dǎo)體器件，具備：

半導(dǎo)體襯底；

設(shè)置在上述半導(dǎo)體襯底上邊的層間絕緣膜；

使得其表面在與上述層間絕緣膜的表面大體上為一個面上露出來那樣地埋入到上述層間絕緣膜內(nèi)的第1金屬布線；

在上述層間絕緣膜和上述第1金屬布線上邊形成，防止構(gòu)成上述第1金屬布線的金屬的擴(kuò)散的擴(kuò)散防止膜；

設(shè)置在上述擴(kuò)散防止膜上邊的摻氮氧化硅膜；

設(shè)置在上述摻氮氧化硅膜上邊的摻氟氧化硅膜；

使得其表面在與上述摻氟氧化硅膜的表面大體上為一個面上露出來那樣地埋入到上述摻氟氧化硅膜內(nèi)，與上述第1金屬布線電連的第2金屬布線。

本發(fā)明的第2方面的半導(dǎo)體器件，具備：

半導(dǎo)體襯底；

設(shè)置在上述半導(dǎo)體襯底上邊的層間絕緣膜；

使得其表面在與上述層間絕緣膜的表面大體上為一個面上露出來那樣地埋入到上述層間絕緣膜內(nèi)的第1金屬布線；

在上述層間絕緣膜和上述第1金屬布線上邊設(shè)置，防止構(gòu)成上述第1金屬布線的金屬的擴(kuò)散的擴(kuò)散防止膜；

設(shè)置在上述擴(kuò)散防止膜上邊的第1摻氮氧化硅膜；