半导体装置和半导体装置的制造方法制造方法及图纸

一种半导体装置，其特征在于，其具有　基板、　形成在所述基板上的由氟添加碳膜所构成的绝缘膜、　形成在所述绝缘膜上的由氮化硅膜和含有硅和碳及氮的膜所构成的阻挡层、　形成在所述阻挡层上的具有含有硅和氧的膜的硬掩模层，　所述阻挡层为自下按顺序层压氮化硅膜、含有硅和碳及氮的膜而形成，具有抑制氟添加碳膜中的氟向硬掩模层移动的功能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将氟添加碳膜用作绝缘膜、例如层间绝缘膜的 类型的半导体装置及其制造方法。
技术介绍
为了获得半导体装置的高集成化，采用多层导线结构。这 里，关于将各层间绝缘的层间绝缘膜，为了获得设备工作的进 一步的高速化，要求降低比介电常数。由这种要求出发，研究采用碳(C)和氟(F)化合物的氟添加碳膜(氟碳膜)作为层 间绝缘膜。氟添加碳膜只要选定原料气体的种类，则可以确保 例如2.5以下的比介电常数。即，氟添加碳膜作为层间绝缘膜是 极为有效的膜。另外，氟添加碳膜为有机系膜。因此，在刻蚀工序中，对 氟添加碳膜进行刻蚀的气体也同时刻蚀作为有机系材料的抗蚀 膜。因此，使用氟添加碳膜作为绝缘膜时，有必要将刻蚀时发 挥作为掩模功能(与抗蚀膜不同)的硬掩模用薄膜预先层压在 氟添加碳膜上。该硬掩模用的薄膜材料已知有Si02膜等。曰本特开2005-302811号公报中记载了为了抑制整个层间 绝缘膜的比介电常数变高，组合使用SiOJ莫和比介电常数低的 氧添加碳化硅(SiCO)膜作为硬掩模用的薄膜的技术。该SiCO 膜例如为含有20原子％左右的氧的碳化硅膜。此时，本专利技术人等为了防止氟添加碳膜的氟向硬掩模用薄 膜移动，研究在氟添加碳膜和硬掩模用薄膜之间形成含有硅、 碳和氮的膜(以下称为SiCN膜)作为阻挡层。这里，阻挡 层使用SiCN膜的原因在于由于在具有硅和氧的键(Si-O键)的薄膜中，当氟添加碳膜的氟进入到该膜中时，上述Si-O键被该氟切断，结果氟移动到硬掩模层侧，因而有必要使用不含该 键的阻挡层。当在氟添加碳膜上形成SiCN膜和硬掩模用薄膜时，通过例 如先将三曱基硅烷气体和氨气等离子体化，从而采用等离子体 CVD (化学气相沉积)在氟添加碳膜上形成SiCN膜，接着，通 过将含有硅、碳和氧的气体等离子体化，从而在SiCN膜上形成 SiCO膜，然后，通过将含有硅和氧的气体等离子体化，在SiCO膜上形成Si02膜。但是，根据这样的过程在氟添加碳膜的表面上形成SiCN 膜、SiCO膜和Si02膜时，在这些成膜过程中多量的氟会从氟添 加碳膜进入到SiCN膜中，在制造集成电路后的例如400度下进 行热处理的氢退火工序和集成电路制造途中的热处理过程时， 由于热，SiCN膜中的氟穿透SiCN膜，有可能移动到硬掩模层与 SiCN膜的界面。而且，当该界面的氟浓度高时，硬掩模层会从 SiCN膜上剥离，由于该剥离力，会有铜导线层发生断线的问题。这里，氟添加碳膜的成膜过程温度高达380。C左右时，成膜 时从氟添加碳膜飞散的氟量很多。因此，在SiCN膜、SiCO膜和 SiCM莫等的成膜过程时，进入到SiCN膜中的氟的量较少，移动 至硬掩模层与SiCN膜的界面的氟量也较少，因此，难以发生硬 掩模层的膜剥离。但是，近年来根据进一 步降低构成半导体装置的膜的总比 介电常数的要求，为了减轻对该膜的负担，期待进一步降低半 导体装置的整个制造过程的热量。与此同时，探讨了在345。C左 右温度下进行氟添加碳膜的成膜过程。在这种温度下形成的氟 添加碳膜中，由于多量地残留氟，结果在SiCN膜、SiCO膜和Si02 膜等的成膜过程中，进入到SiCN膜中的氟量增多，如上所述，易于发生硬掩模层的膜剥离，可发生问题。
技术实现思路
本专利技术着眼于以上的问题，提出了可以有效地解决该问题的提案。本专利技术的目的在于提供如下技术在作为绝缘膜的氟 添加碳膜上夹着阻挡层形成有含有硅和氧的硬掩模层的半导体 装置中，可以抑制氟从氟添加碳膜向硬掩模层的穿透，有效地 抑制热处理后的硬掩模层的膜剥离。本专利技术为一种半导体装置，其特征在于，其具备基板、形 成在前述基板上的由氟添加碳膜所构成的绝缘膜、形成在前述 绝缘膜上的由氮化硅膜与含有硅和碳及氮的膜所构成的阻挡 层、形成在前述阻挡层上的具有含有硅和氧的膜的硬掩模层， 前述阻挡层为自下按该顺序层压氮化硅膜、含有硅和碳及氮的 膜而形成，其发挥抑制氟添加碳膜中的氟向硬掩模层移动的功 能。通过本专利技术，可以有效地抑制氟从由氟添加碳膜所构成的 绝缘膜向硬掩模层的穿透、形成硬掩模用薄膜时所用的氧导致 的氟添加碳膜的氧化。因此，本专利技术的半导体装置中，各膜之 间的密合性提高，即便在后工序中进行热处理时也可以抑制在 氟添加碳膜与阻挡层之间或者阻挡层与硬掩模层之间发生膜剥 离。优选的是，前述硬掩模层的含有硅和氧的膜为氧添加碳化 硅膜或二氧化硅膜。另外，本专利技术为半导体装置的制造方法，其特征在于，具 备以下工序在基板上形成由氟添加碳膜构成的绝缘膜的工序；将形成有所述绝缘膜的所述基板的表面暴露于含有硅和氮的各 种活性物种的等离子体中，在所述绝缘膜上形成由氮化硅膜所构成的第1阻挡层的工序；将形成有所述第1阻挡层的所述基板 的表面暴露于含有硅和碳及氮的各种活性物种的等离子体中， 在所述第l阻挡层上形成由含有硅和碳及氮的膜所构成的第2阻 挡层的工序；将形成有所述第2阻挡层的所述基板的表面暴露于 含有硅和氧的各种活性物种的等离子体中，在所述第2阻挡层上形成含有硅和氧的膜的工序。通过本专利技术，可以有效地抑制氟从由氟添加碳膜所构成的 绝缘膜向含有硅和氧的膜(硬掩模层)的穿透、形成含有硅和 氧的膜时所用的氧导致的氟添加碳膜的氧化。因此，通过本发 明制造方法制造的半导体装置中，各膜之间的密合性提高，即 便在后工序中进行热处理时也可以抑制在氟添加碳膜与第l阻 挡层之间、第2阻挡层与含有硅和氧的膜(硬掩模层)之间发生 膜剥离。优选的是，上述含有硅和氧的膜为氧添加碳化硅膜或二氧 化硅膜。附图说明图1A 图1C为用于说明本专利技术一个实施方式的氟添加碳膜 的成膜和SiN膜的成膜的半导体装置说明简图。图2A 图2C为接着图1C的用于说明本专利技术一个实施方式 的SiCN膜的成膜、SiCO膜的成膜和Si02膜的成膜的半导体装置说明简图。图3A 图3C为接着图2C的用于说明本专利技术一个实施方式的半导体装置制造工序的半导体装置说明筒图。图4A 图4C为接着图3C的用于说明本专利技术 一 个实施方式 的半导体装置制造工序的半导体装置说明简图。图5为表示用于制造本专利技术一个实施方式的半导体装置的真空处理系统的一个例子的俯视图。图6为表示用于制造本专利技术一个实施方式的半导体装置所 用的等离子体成膜装置一个例子的纵切侧视图。图7为表示图6的等离子体成膜装置所用的第2气体供给部 的俯视图。图8为以部分截面表示图6的等离子体成膜装置所用的天线 部的立体图。图9A和图9B为表示层压有氟添加碳膜、SiN膜、SiCN膜、 SiC0膜和Si02膜的层压结构膜(实施例l)中的氟浓度的特性 图。图IO为表示层压有氟添加碳膜、SiCN膜、SiCO膜和Si02 膜的层压结构膜(比较例l)中的氟浓度的特性图。图ll为表示前述比较例l的层压结构膜中的氧离子强度以 及层压有氟添加碳膜、SiN膜、SiCO膜和Si02膜的比较例2的层 压结构膜中的氧离子强度的特性图。图12为表示前述实施例l的层压结构膜中的氧离子强度以 及前述比较例2的层压结构膜中的氧离子强度的特性图。具体实施例方式本专利技术的半导体装置制造方法的一个实施方式为具有多层 导线结构的半导体装置的制造方法，以在金属例如铜构成的第n (n为l以上的整数)个导线层上形成第(n+l)个导线层的情 况为例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，其具有　基板、　形成在所述基板上的由氟添加碳膜所构成的绝缘膜、　形成在所述绝缘膜上的由氮化硅膜和含有硅和碳及氮的膜所构成的阻挡层、　形成在所述阻挡层上的具有含有硅和氧的膜的硬掩模层，　所述阻挡层为自下按顺序层压氮化硅膜、含有硅和碳及氮的膜而形成，具有抑制氟添加碳膜中的氟向硬掩模层移动的功能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，其特征在于，其具有基板、形成在所述基板上的由氟添加碳膜所构成的绝缘膜、形成在所述绝缘膜上的由氮化硅膜和含有硅和碳及氮的膜所构成的阻挡层、形成在所述阻挡层上的具有含有硅和氧的膜的硬掩模层，所述阻挡层为自下按顺序层压氮化硅膜、含有硅和碳及氮的膜而形成，具有抑制氟添加碳膜中的氟向硬掩模层移动的功能。2. 权利要求l所述的半导体装置，其特征在于，所述硬掩模层的含有硅和氧的膜是氧添加碳化硅膜或二氧化硅膜。3. 半导体装置的制造方法，其特征在于，具有以下工序 在基板上形成由氟添加碳膜构成的绝缘膜的工序；将形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：菊地良幸，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP