[發(fā)明專(zhuān)利]半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910140902.4
• 申請(qǐng)日: 2009-05-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101582411A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 原田剛史;柴田潤(rùn)一;植木彰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H01L23/532
• 分類(lèi)號(hào): H01L23/532;H01L23/528;H01L21/768
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 李貴亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，伴隨半導(dǎo)體集成電路元件的細(xì)微化，連結(jié)元件之間的配線(xiàn)的 間隔及設(shè)置于元件內(nèi)的配線(xiàn)的間隔逐漸變窄。因此，顯然存在配線(xiàn)之間的 電容增加，引起信號(hào)傳遞速度降低的課題。因此，如“45nm?Node?Multi Level?Interconnects?with?Porous?SiOCH?Dielectric?k＝2.5”，V.Arnal?et，al. pp.213～215，(IITC2006)所示，討論了通過(guò)使用介電常數(shù)低的層間絕緣膜 (Low-k膜)，降低配線(xiàn)之間的電容的方法。以下，參照?qǐng)D17說(shuō)明上述文 獻(xiàn)所示的半導(dǎo)體裝置的制造方法。

首先，如圖17(a)所示，在半導(dǎo)體基板(未圖示)的表面堆積層間 絕緣膜1之后，利用光刻法及干法蝕刻(dry?etching)在層間絕緣膜1的 內(nèi)部形成配線(xiàn)槽2。作為層間絕緣膜1使用SiOC膜等介電常數(shù)低的層間 絕緣膜。然后，在層間絕緣膜1的表面及配線(xiàn)槽2的內(nèi)部依次堆積阻擋膜 3及Cu膜4之后，利用CMP(Chemical?Mechanical?Polishing化學(xué)機(jī)械拋 光)除去從配線(xiàn)槽2伸出的阻擋膜3及Cu膜4。由此，在配線(xiàn)槽2內(nèi)形 成下層配線(xiàn)5。

接著，如圖17(b)所示，在層間絕緣膜1的表面及下層配線(xiàn)5的表 面堆積襯墊絕緣膜6，在襯墊絕緣膜6的表面堆積層間絕緣膜7。

接著，如圖17(c)所示，利用光刻(lithography)及干法蝕刻在襯墊 絕緣膜6的內(nèi)部及層間絕緣膜7的內(nèi)部形成過(guò)孔容體8a，在層間絕緣膜7 的內(nèi)部形成配線(xiàn)槽9。

接著，如圖17(d)所示，在層間絕緣膜7的表面、過(guò)孔容體8a的內(nèi) 部及配線(xiàn)槽9的內(nèi)部依次堆積阻擋膜10及Cu膜11之后，利用CMP除去 從配線(xiàn)槽9伸出的阻擋膜10及Cu膜11。由此，在過(guò)孔容體8a內(nèi)形成過(guò) 孔8，在配線(xiàn)槽9內(nèi)形成上層配線(xiàn)12。

接著，如圖17(e)所示，在層間絕緣膜7的表面及上層配線(xiàn)12的表 面堆積襯墊絕緣膜13，在襯墊絕緣膜13的表面堆積層間絕緣膜14之后， 利用CMP使層間絕緣膜14的表面平坦化。由此，完成圖17(e)所示的 具有雙層配線(xiàn)構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置。此外，通過(guò)重復(fù)圖17(c)～圖17(e) 所示的工序，能夠制造具有任意層數(shù)的多層配線(xiàn)構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置。

但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，存在配線(xiàn)的耐電遷移性劣化的問(wèn)題。以下，參 照?qǐng)D18(a)～圖19(b)對(duì)本問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明。

為了簡(jiǎn)潔，將圖18(a)～圖19(b)所示的配線(xiàn)構(gòu)造作為例子進(jìn)行 說(shuō)明。此外，對(duì)圖18(a)～圖19(b)所示的結(jié)構(gòu)要素中，與圖17(a)～ (e)所示的結(jié)構(gòu)要素相同的部分標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)并省略詳細(xì)說(shuō)明。另外， 在圖18(a)～圖19(b)中，15為電子風(fēng)，16為陽(yáng)極端，17為陰極端。

首先，對(duì)電子風(fēng)從過(guò)孔流入下層配線(xiàn)的結(jié)果，導(dǎo)致在與陰極端的過(guò)孔 相接的下層配線(xiàn)的表面產(chǎn)生間隙的現(xiàn)象進(jìn)行說(shuō)明。圖18(a)表示配線(xiàn)構(gòu) 造的初始狀態(tài)。眾所周知，上述電遷移是指構(gòu)成配線(xiàn)的金屬原子以電子風(fēng) 15作為驅(qū)動(dòng)力向電流的反方向移動(dòng)的現(xiàn)象。在此，考慮在陽(yáng)極端16產(chǎn)生 的現(xiàn)象。在陽(yáng)極端16中，由電子風(fēng)15移動(dòng)Cu原子，但Cu原子不能通過(guò) 阻擋膜10，因此，隨著時(shí)間的推移，對(duì)Cu膜4作用的壓縮應(yīng)力增大。

若該壓縮應(yīng)力達(dá)到臨界值，則成為圖18(b)所示的狀態(tài)。具體而言， 在將陽(yáng)極端的過(guò)孔8卷取的層疊膜構(gòu)造中最弱的界面(多的情況下，層間 絕緣膜1與襯墊絕緣膜6的界面)產(chǎn)生剝離，在剝離部位產(chǎn)生Cu膜11的 伸出部20。由于構(gòu)成下層配線(xiàn)5的Cu原子的總量恒定，所以產(chǎn)生的伸出 部20導(dǎo)致在陰極端17的過(guò)孔8附近的下層配線(xiàn)5內(nèi)部產(chǎn)生間隙21，下層 配線(xiàn)5與上層配線(xiàn)12的連接被切斷。成為發(fā)生因電遷移引起的故障的機(jī) 構(gòu)。

接著，對(duì)電子風(fēng)從下層配線(xiàn)流入過(guò)孔的結(jié)果，導(dǎo)致陰極端的過(guò)孔內(nèi)部 產(chǎn)生間隙的現(xiàn)象進(jìn)行說(shuō)明。圖19(a)表示配線(xiàn)構(gòu)造的初始狀態(tài)。如上所 述，電遷移是指構(gòu)成配線(xiàn)的金屬原子以電子風(fēng)15作為驅(qū)動(dòng)力向電流的反 方向移動(dòng)的現(xiàn)象。在此，考慮在陽(yáng)極端16產(chǎn)生的現(xiàn)象。在陽(yáng)極端16中， 利用電子風(fēng)15移動(dòng)Cu原子，但由于Cu原子不能夠通過(guò)阻擋膜10，因此， 隨著時(shí)間的推移，對(duì)Cu膜11作用的壓縮應(yīng)力增大。