[發明專利]半導體器件制造方法

無效

• 申請號: 201110130151.5
• 申請日: 2011-05-17
• 公開（公告）號: CN102290351A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 大倉嘉之;森俊樹
• 申請（專利權）人: 富士通半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/3105;H01L21/316
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 張浴月;張志杰

技術領域

本發明所討論的實施例涉及一種半導體器件制造方法。

背景技術

近來，半導體器件的信號頻率變得越來越高，這使得使用低介電常數(low-k)材料作為層間絕緣膜的材料變得尤為重要。

例如，用SiOC膜作為具有低介電常數的絕緣膜。在SiOC膜中形成許多孔隙(void)，這些孔隙實現了相對低的相對介電常數。

例如，通過CVD(化學氣相沉積)形成SiOC膜。

簡單地通過CVD形成的SiOC膜沒有足夠的強度，而且也沒有足夠低的相對介電常數。為了提高強度和減小相對介電常數，對SiOC層間絕緣膜進行UV固化。

相關參考如下：

日本特許專利公開號2005-175085。

發明內容

為了克服現有技術中存在的問題，根據本實施例的一個方案，本發明提供了一種半導體器件制造方法，包括：通過化學氣相沉積，在半導體襯底上形成包含硅、氧及碳的絕緣膜；在形成所述絕緣膜后，對在350℃或低于350℃的溫度下正在進行加熱的所述絕緣膜進行UV固化；以及在所述UV固化后，對所述絕緣膜進行氦等離子體處理。

本發明提供的半導體器件制造方法，可以使得層間絕緣膜具有高硬度，而不會引起膜應力的大幅提高。

實施例的目的和優點將通過在權利要求中具體給出的元件和組合來實現和得到。

應當理解，前面的大致描述和下面的具體描述均是示例性和說明性的，而不是用來限定權利要求所要求保護的實施方案。

附圖說明

圖1A到圖11是根據一實施例的半導體器件制造方法步驟中的半導體器件剖視圖，用以說明該方法；

圖12A是示出在400℃的襯底溫度下進行UV固化時相對介電常數的圖；

圖12B是示出在400℃的襯底溫度下進行UV固化時楊氏模量的圖；

圖12C是示出在400℃的襯底溫度下進行UV固化時膜應力的圖；

圖13A是示出相對介電常數的比較結果的圖；

圖13B是示出楊氏模量的比較結果的圖；

圖13C是示出膜應力的比較結果的圖；

圖14A是示出UV固化中相對介電常數與襯底溫度之間關系的圖；

圖14B是示出UV固化中楊氏模量與襯底溫度之間關系的圖；

圖14C是示出UV固化中膜應力與襯底溫度之間關系的圖。

具體實施方式

當簡單地進行UV固化時，層間絕緣膜的膜應力增大很多，膜很容易脫落。不能總是制造出足夠高可靠性的半導體器件。

例如，對SiOC層間絕緣膜進行UV固化，并在400℃下加熱該層間絕緣膜，從而可以充分地提高該層間絕緣膜的強度，而且也可以充分地減小該層間絕緣膜的相對介電常數。也就是說，在400℃下的UV固化充分地加強了在該層間絕緣膜中的結合(bond)，而且使該層間絕緣膜可以具有足夠的強度。在400℃下的UV固化從層間絕緣膜向層間絕緣膜的外部釋放出諸如硅羥基(Si-OH)(silanol?groups)等多余的物質，層間絕緣膜可以具有足夠低的相對介電常數。

然而，當進行UV固化并在400℃下加熱層間絕緣膜時，該層間絕緣膜的膜應力變得很大。產生如此大的應力是由于層間絕緣膜中的結合在400℃下被加強后，層間絕緣膜被冷卻，并且層間絕緣膜和其他構成元件的熱膨脹系數不同。

當UV固化的加熱溫度降低時，層間絕緣膜的膜應力相應地降低。然而，UV固化的加熱溫度降低，諸如硅羥基等多余的物質不能容易地從層間絕緣膜中移除，相對介電常數就不能充分地降低。

本申請的發明人進行了認真的研究，得到了如后面所描述的觀點：在UV固化后進行He(氦)等離子體處理，這樣，即使當UV固化的加熱溫度設置得相對低時，層間絕緣膜的相對介電常數也可以充分降低。

參考附圖，對本發明的優選實施例進行說明。

【a】一實施例

參考圖1A到圖14描述根據一實施例的半導體器件。圖1A到圖11是根據本實施例的半導體器件制造方法步驟中的半導體器件剖視圖，用以說明該方法。

首先，在半導體襯底10上形成器件隔離區12，例如，通過STI(淺溝槽隔離)(參見圖1A)。半導體器件10例如是N型或P型硅襯底。例如，用二氧化硅膜作為隔離區12的材料。該半導體襯底10可以是SOI(絕緣體上的半導體)襯底。可以通過LOCOS(區域性硅片氧化)形成器件隔離區12。這樣，通過器件隔離區12界定出了器件區14。