电子器件及其制造方法技术

一种电子器件，其特征在于：具有含有硅及碳的第１绝缘膜和形成在所述第１绝缘膜上的孔，　　　　所述第１绝缘膜的密度，在厚度方向连续变化。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其涉及布线形成技术。
技术介绍
近年来，伴随着集成电路的高集成化，布线间隔越来越小。其结果导致布线间产生的寄生电容越来越大。因此，在需要快速动作的集成电路中，就必须采取措施，以减少布线间的寄生电容。现在，为了减少布线间的寄生电容，采用着降低布线之间的绝缘膜的介电常数的方法。在现有技术中，作为布线间的绝缘膜，大多使用硅氧化膜(介电常数为3.9～4.2)。在一部分集成电路中，作为介电常数比现有技术的硅氧化膜更低的布线间绝缘膜，还使用含氟的硅氧化膜(介电常数为3.5～3.8)。如今，作为进一步降低布线间的寄生电容的方法，有人提议将含碳的硅氧化膜用做布线间的绝缘膜。在含碳的硅氧化膜中，碳元素以体积较大的烷基或苯基的形式存在于膜中。这样，含碳的硅氧化膜的密度(1.0～1.3g/cm3)比硅氧化膜的密度(2.3g/cm3)小。而介电常数(约为2.0～3.0)也比硅氧化膜的介电常数(3.9～4.3)小。例如，采用膜密度为1.3g/cm3左右，且膜中碳浓度为20at％左右的含碳的硅氧化膜后，就能制造出介电常数为2.8左右的布线绝缘膜。图8示出现有技术的将含碳的硅氧化膜用作布线间绝缘膜的电子器件的布线结构(参阅日本专利公报99年-87503号(段落号0015～0034))。如图8所示，由在硅基板(图中未示出)之上形成的硅氧化膜构成的第1绝缘膜中，形成了由第1氮化钽膜2及第1铜膜3构成的下层金属布线4。在下层金属布线4及第1绝缘膜1上，形成由硅碳化膜构成的第2绝缘膜5。在第2绝缘膜5上，形成由含碳的硅氧化膜构成的第3绝缘膜6。在第3绝缘膜6的表面，具有经过改造的损伤(damage)层6a。在第3绝缘膜6上形成有第4绝缘膜7。在第3绝缘膜6及第4绝缘膜7上形成达到下层金属布线4的通路孔8，以及上层布线用布线槽9。在通路孔8中，形成由第2氮化钽膜10及第2铜膜11构成的插塞(plug)12。在布线槽9中，也同样形成由第2氮化钽膜10及第2铜膜11构成的上层金属布线13。但是，在上述现有技术的电子器件中，存在着布线结构不良的问题。具体地说，存在着上层金属布线13与插塞12不相连接，也就是说，布线槽9与通路孔8互不连接的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于防止在将含碳的硅氧化膜用作为布线间绝缘膜的电子器件中的布线结构的不良。为了达到上述目的，本申请专利技术人对现有技术的采用含碳的硅氧化膜充当布线间绝缘膜的电子器件中出现的所述布线结构不良的原因进行了研究。下面，对研究结果作一叙述。图9(a)～(d)及图10(a)～(c)是表示现有技术的采用含碳的硅氧化膜充当布线间绝缘膜的电子器件的制造方法的各工序的剖视图。在这些图中，与图8所示的现有技术的电子器件相同的部件，采用相同的符号。首先，如图9(a)所示，采用光刻蚀法，在形成在硅基板(图中未示出)上的由硅氧化膜构成的第1绝缘膜上，形成下层布线区具有开口部的抗蚀剂膜(图中未示出)。然后，将该抗蚀剂膜作为掩模，对第1绝缘膜1进行干腐蚀，从而形成下层布线用的布线槽。再依次堆积第1氮化钽膜2及第1铜膜3，以便将该布线槽完全埋住。然后，采用CMP(chemical mechanical polishing)法，去掉第1氮化钽膜2及第1铜膜3各自所在的布线槽的外侧部分，形成下层金属布线4。接着，如图9(b)所示，在第1绝缘膜1及下层金属布线4上堆积由硅碳化膜构成的厚度为50nm的第2绝缘膜5。再在第2绝缘膜5上，堆积由含碳的硅氧化膜构成的厚度为500nm的第3绝缘膜6。在这里，在形成含碳的硅氧化膜的方法中，通常采用不含氮的原材料。具体地说，采用存在烷基硅烷和O2或CO2等氧化剂的情况下进行的等离子CVD(chemical vaporl deposition)法的成膜方法，或采用存在烷基硅氧烷和He等的情况下进行的等离子CVD法的成膜方法，是代表性的含碳硅氧化膜的形成方法。但是，如前所述，含碳的硅氧化膜，其密度比现有技术的在布线间使用的绝缘膜，例如硅氧化膜的密度小。所以存在着暴露在空气中时，就要吸收空气中的氮等问题。接着，如图9(C)所示，采用等离子CVD法，在第3绝缘膜6上，堆积由硅氧化膜构成的厚度为50nm的第4绝缘膜7。形成第4绝缘膜7的理由如下。即由含碳的硅氧化膜构成的第3绝缘膜6，其机械强度低，在实施带来物理性损伤的CMP工序时(参阅图10(c))，会受到破坏。为了使其免遭破坏，需要用机械强度高的膜，覆盖第3绝缘膜6。此外，在布线形成后的各工序中，在降低处理温度的同时，还需要减小热负载。所以作为第4绝缘膜7的形成方法，通常采用等离子CVD法。但是，采用等离子CVD法堆积第4绝缘膜7时，由含碳的硅氧化膜构成的第3绝缘膜6的表面，会受到等离子造成的损伤。其结果，便在第3绝缘膜6的表面上形成损伤层6a。在这里，第3绝缘膜6即含碳的硅氧化膜，因其密度小，所以容易遭受等离子损伤。含碳的硅氧化膜遭受等离子损伤后，膜中的Si-O-CH3键或Si-CH3键被破坏，其结果，就形成OH-或CH3-等碱性物质。另外，含碳的硅氧化膜遭受等离子损伤时，如果该膜中或等离子气体介质中含有氮，就会形成碱性的甲胺(甲基胺NH2CH3，二甲胺NH(CH3)2，三甲胺N(CH3)3)。而且，含碳的硅氧化膜遭受等离子损伤后所形成损伤层6a，是亲水性的膜，具有促进胺(这些胺由含碳的硅氧化膜(第3绝缘膜6)中的氮变化而成)扩散的功能。再采用光刻法，在第4绝缘膜7上形成抗蚀剂膜(图中未示出)，该抗蚀剂膜的通路孔形成区具有开口部。然后，将该抗蚀剂膜作为掩模，对第4绝缘膜7、第3绝缘膜6以及第2绝缘膜5进行干腐蚀，使下层金属布线4的表面如图9(a)所示，从通路孔8中露出来。设置通路孔8的目的，是为了将下层金属布线4和其上层金属布线的金属布线连接起来。接着，为了形成上层布线用的布线槽，在形成通路孔8的第4绝缘膜7上，涂敷丙烯酸类化学放大型光致抗蚀剂，再使用波长为193nm的光，对涂敷的光致抗蚀剂进行曝光，以形成所需要的布线槽图形(开口图形)。这时，化学放大型抗蚀剂膜中含有的氧发生剂，在光的照射下，产生氧。这些氧与抗蚀剂膜的主要原料-丙烯酸类树脂进行反应，结果使丙烯酸类树脂变成可溶于显影液的结构。而且，丙烯酸类树脂和氧反应时，作为反应的生成物，还产生副产品的氧。所以，在光致抗蚀剂的感光部位，使丙烯酸类树脂的结构变成可溶于显像液结构成的反应，能够连续进行。这样，对于曝光后的光致抗蚀剂，进行显影处理，就能如图10(a)所示的那样，在第4绝缘膜7上形成布线槽形成区具有开口部14a的抗蚀剂膜14。可是，这时，在抗蚀剂膜14的通路孔8的上侧，形成了开口不完整的半开口部4b。换言之，对通路孔8的附近的光致抗蚀剂，不能进行充分的曝光。其结果，尽管所形成通路孔8的区域应是布线槽形成区域，但是在通路孔8的内部及上侧残留着抗蚀剂膜，所以不能形成希望的布线槽图形。其理由如下在第4绝缘膜7的下侧形成的第3绝缘膜6即含碳的硅氧化膜中所含的胺，通过通路孔8，扩散到光致抗蚀剂中。而且，含碳的硅氧化膜遭受等离子损伤后形成的损伤层6a中所含的碱性物质等，也通过通路孔8扩散到光致抗蚀剂中。结果产生保护层中碱基浓度上升的抗蚀剂中毒(poisoni本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子器件，其特征在于具有含有硅及碳的第1绝缘膜和形成在所述第1绝缘膜上的孔，所述第1绝缘膜的密度，在厚度方向连续变化。2.如权利要求1所述的电子器件，其特征在于所述第1绝缘膜最上部的密度，大于所述第1绝缘膜的平均密度。3.如权利要求2所述的电子器件，其特征在于所述最上部的密度在1.8g/cm3以上，所述平均密度在1.4g/cm3以下。4.如权利要求1所述的电子器件，其特征在于所述第1绝缘膜最下部的密度大于所述第1绝缘膜的平均密度。5.如权利要求4所述的电子器件，其特征在于所述最下部的密度在1.8g/cm3以上。所述平均密度在1.4g/cm3以下。6.如权利要求1所述的电子器件，其特征在于还具有形成在所述第1绝缘膜上的第2绝缘膜，所述第2绝缘膜的平均密度在1.5g/cm3以上，而且在1.7g/cm3以下。7.如权利要求1所述的电子器件，其特征在于还具有形成在所述第1绝缘膜上的第2绝缘膜，在所述第1绝缘膜附近的所述第2绝缘膜所含有的氧与硅的存在比小于2。8.一种电子器件，其特征在于具有含硅及碳的第1绝缘膜和形成在所述第1绝缘膜上的孔，所述第1绝缘膜的碳浓度，在厚度方向上连续变化。9.如权利要求8所述的电子器件，其特征在于所述第1绝缘膜最上部的碳浓度大于所述第1绝缘膜的平均碳浓度。10.如权利要求9所述的电子器件，其特征在于所述最上部的碳浓度在30at％以上；所述平均碳浓度在20at％以下。11.如权利要求8所述的电子器件，其特征在于所述第1绝缘膜最下部的碳浓度大于所述第1绝缘膜的平均碳浓度。12.如权利要求11所述的电子器件，其特征在于所述最下部的碳浓度在30at％以上；所述平均碳浓度在20at％以下。13.如权利要求8所述的电子器件，其特征在于还具有形成在所述第1绝缘膜上的第2绝缘膜，所述第2绝缘膜的平均密度在1.5g/cm3以上，而且在1.7g/cm3以下。14.如权利要求8所述的电子器件，其特征在于还具有形成在所述第1绝缘膜上的第2绝缘膜，在所述第1绝缘膜附近的所述第2绝缘膜所含有的氧与硅的存在比小于2。15.一种电子器件的制造方法，其特征在于，包括在含有硅及碳的第1绝缘膜上形成第2绝缘膜的工序；在所述第2绝缘膜及所述第1绝缘膜上形成孔的工序；在形成有所述孔的所述第2绝缘膜上，形成在包括形成有所述孔的区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤浅宽，佐竹哲郎，松浦正纯，后藤欣哉，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：