[發明專利]半導體器件的制造方法

有效

• 申請號: 200810149007.4
• 申請日: 2005-09-28
• 公開（公告）號: CN101388358A
• 公開（公告）日: 2009-03-18
• 發明（設計）人: 和泉宇俊
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/316
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 張龍哺;馮志云

本申請是申請號為200510107113.2、申請日為2005年9月28日、發明名稱為“半導體器件及其制造方法”的發明專利申請的分案申請。

相關申請的交叉參考

本申請基于并要求2005年6月9日提交的日本專利申請No.2005-169371的優先權，在此通過參考援引其全部內容。

技術領域

本發明涉及一種半導體器件及其制造方法，更特別地，涉及一種具有以氫擴散阻擋膜覆蓋的層間絕緣膜的半導體器件及其制造方法，以及一種具有低水分含量的二氧化硅膜的半導體器件的制造方法。

背景技術

圖6A是公布號WO/2004/095578的公開文本中公開的鐵電存儲器的橫截面視圖。在硅襯底100的表面層中形成元件隔離絕緣膜101。在元件隔離絕緣膜101限定的有源區中形成MOS晶體管102。在硅襯底100上形成覆蓋MOS晶體管102的層間絕緣膜103。

在層間絕緣膜103上形成鐵電電容器105。鐵電電容器105具有由依次堆疊的下電極105A、電容器鐵電膜105B和上電極105C構成的疊層結構。在層間絕緣膜103上形成覆蓋鐵電電容器105且由二氧化硅制成的第二層層間絕緣膜106。

通過使用四乙基原硅酸鹽(TEOS)和臭氧(O₃)進行大氣壓化學氣相沉積(大氣壓CVD)或等離子體增強CVD來形成層間絕緣膜106。在層間絕緣膜106上形成由氧化鋁制成的氫擴散阻擋膜107。氫擴散阻擋膜107防止氫滲透到鐵電電容器105。

在形成用于防止氫擴散的氧化鋁膜107之后并且在形成多層布線結構之前，進行退火來修復鐵電電容器105特性的退化。在退火期間的某些情況下會形成層間裂縫。

圖6B是依據具有裂縫的樣本的電子顯微照片所繪的示意圖。層間絕緣膜106覆蓋鐵電電容器105。可以看出，在層間絕緣膜106內及其下面形成裂縫110。如果未形成氫擴散阻擋膜107，則層間絕緣膜106內所含的水分在退火期間被解吸。裂縫110的形成可歸因于由于氫擴散阻擋膜107抑制了水分的擴散導致層間絕緣膜106內所含水分的體積膨脹。

發明內容

本發明的目的是提供一種半導體器件，即使在形成氫擴散阻擋膜之后進行退火，該半導體器件也能夠抑制氫擴散阻擋膜下面的層間絕緣膜中產生裂縫；并且提供這種半導體器件的制造方法。

按照本發明的一個方案，提供一種半導體器件，包括：半導體襯底，其上形成有半導體元件；層間絕緣膜，其形成在該半導體襯底上方，并且由水分含量等于或低于5×10^-3g/cm³的絕緣材料制成；以及氫擴散阻擋膜，其形成在該層間絕緣膜上方，并且由氫擴散阻擋能力高于該層間絕緣膜材料的材料制成。

按照本發明的另一方案，提供一種半導體器件的制造方法，包括如下步驟：(a)在半導體襯底上方形成由絕緣材料制成的層間絕緣膜；(b)在該層間絕緣膜上方形成氫擴散阻擋膜，該氫擴散阻擋膜由氫擴散阻擋能力高于該層間絕緣膜材料的材料制成；以及(c)對形成有該層間絕緣膜和該氫擴散阻擋膜的半導體襯底進行熱處理，其中在步驟(a)中，在水分含量等于或低于5×10^-3g/cm³的條件下形成該層間絕緣膜。

按照本發明的又一方案，提供一種半導體器件的制造方法，包括如下步驟：(a)在半導體襯底上方形成由絕緣材料制成的層間絕緣膜；(b)在該層間絕緣膜上方形成氫擴散阻擋膜，該氫擴散阻擋膜由氫擴散阻擋能力高于該層間絕緣膜材料的材料制成；以及(c)對形成有該層間絕緣膜和該氫擴散阻擋膜的半導體襯底進行熱處理，其中在步驟(a)中，在室壓等于或高于930Pa的條件下、通過使用氧氣或臭氧以及TEOS作為源材料進行等離子體增強CVD形成該層間絕緣膜。

按照本發明的再一方案，提供一種半導體器件的制造方法，包括如下步驟：(a)確定二氧化硅絕緣膜內所含的水分含量的容許上限值；(b)制備多個評估樣本，每個評估樣本在襯底上方具有二氧化硅絕緣膜，所述評估樣本的絕緣膜通過在不同的氣壓條件下、使用氧氣或臭氧以及TEOS作為源材料進行等離子體增強CVD來形成；(c)測量每個評估樣本的絕緣膜中的水分含量；(d)確定能將所述評估樣本的絕緣膜中的水分含量設定為等于或低于該容許上限值的氣壓條件；以及(e)在步驟(d)確定的氣壓條件下，通過使用氧氣或臭氧以及TEOS作為源材料進行等離子體增強CVD，在半導體襯底上方形成二氧化硅絕緣膜。