用于半导体装置中的绝缘膜和半导体装置制造方法及图纸

提供了一种具有低介电常数且其性能足以胜任作为半导体装置的中间层绝缘膜的一种绝缘膜，和使用该绝缘膜的半导体装置。用作半导体装置的中间层绝缘膜的一种半导体装置绝缘膜，该绝缘膜主要由聚－α，α－二氟亚对二甲苯组成并具有２．１－２．７的相对介电常数。用作半导体装置的中间层绝缘膜的一种半导体装置的绝缘膜，该绝缘膜主要由聚α，α－二氟亚对二甲苯组成和具有０．４－０．９的台阶覆盖率。能够填充缝隙的用于半导体装置的绝缘膜，该绝缘膜主要由聚α，α－二氟亚对二甲苯组成，和其深度（Ｄ）和开口宽度（Ｌ）之比（Ｄ／Ｌ）是１或１以上。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在半导体装置制造过程中形成的中间层绝缘膜和使用该中间层绝缘膜的半导体装置。电路图的微型化，半导体装置低能耗和高速度的操作的实现，使低电容和低电阻的电路图得以发展。作为确保电路高速和正常运行的一个方法，考虑降低中间层绝缘膜的介电常数。含有碳原子的绝缘膜，如无定形碳膜，含有氟原子的有机化合物绝缘膜，和无机绝缘膜作为具有低介电常数的绝缘膜已引起人们的注意。然而，必须满足以下要求才能成为目前最常使用的氧化硅绝缘膜的替代物。即，它们必须具有1)低介电常数，和还具有以下特性，它们是半导体绝缘膜所基本要求的2)良好的粘附性，3)良好的使用性能，4)良好的台阶覆盖率，5)良好的填隙性能，6)低吸水性，7)对抗金属镶嵌工艺(埋线)的能力。然而，迄今还没有具有低介电常数和同时满足半导体装置的中间层绝缘膜所需要的所有特性的材料。本专利技术的目的是提供一种具有低介电常数和具备的性能对于半导体装置的中间层绝缘膜来说已足够的一种绝缘膜，还提供使用该绝缘膜的半导体装置。本专利技术的目的可通过本专利技术的以下组成部分来实现(1)用作半导体装置的中间层绝缘膜的一种半导体装置的绝缘膜，该绝缘膜主要由聚α，α-二氟亚对二甲苯组成和具有2.1-2.7的相对介电常数。(2)用作半导体装置的中间层绝缘膜的一种半导体装置的绝缘膜，该绝缘膜主要由聚α，α-二氟亚对二甲苯组成和具有0.4-0.9的台阶覆盖率。(3)能够填充缝隙的用于半导体装置的绝缘膜，该绝缘膜主要由聚α，α-二氟亚对二甲苯组成，和其深度(D)和开口宽度(L)之比(D/L)是1或1以上。(4)与组成部分(1)-(3)中任一项相同的半导体装置的绝缘膜，其中绝缘膜的形状能够由氧气等离子体的辐射来产生图案。(5)包括半导体基底物的半导体装置，该基底物上具有至少两个通过中间层绝缘膜的导电层，中间层绝缘膜是与以上组成部分(1)-(4)中任一项中相同的绝缘膜。附图说明图1是用于形成本专利技术的绝缘膜的LPCVD(低压化学蒸汽沉积)装置的一个结构实例的示意性前视图。图2是用于计算台阶覆盖率的示意图。图3A-3C是展示金属镶嵌工艺的截面视图。图4是展示一个实例的截面视图，在该实例中本专利技术的绝缘膜用作半导体装置的中间层绝缘膜。图5是显示在上面形成了本专利技术绝缘膜的基底物的截面的扫描电子显微照片。图6是显示在上面形成了本专利技术绝缘膜的基底物的截面的扫描电子显微照片。图7是显示在上面形成了本专利技术绝缘膜的基底物的截面的扫描电子显微照片。图8是显示在上面形成了本专利技术绝缘膜的基底物的截面的扫描电子显微照片。图9是用于测定吸水性的本专利技术绝缘膜的红外光谱图。图10是显示在上面形成了本专利技术绝缘膜的基底物的截面的扫描电子显微照片。本专利技术的绝缘膜主要由以下结构式(I)表示的聚α，α-二氟亚对二甲苯组成 在结构式(I)中，n表示聚合度。在本专利技术中使用的聚α，α-二氟亚对二甲苯的聚合度n一般是1,000或1,000以上，和特别是5,000或5,000以上。通过使用以下结构式(II)表示的四氟-[2，2]-对环芳烷作为原料由CVD(化学蒸汽沉积法)来形成聚α，α-二氟亚对二甲苯 通过使用结构式(II)表示的四氟-[2，2]-对环芳烷作为原料由CVD(化学蒸汽沉积法)来合成结构式(I)表示的聚α，α-二氟亚对二甲苯的方法已知公开于日本公开特许9-25252。然而，该公开物仅仅公开了这样一种效果，即能够形成一种具有优异耐热性和预计在所有物理性能上有良好平衡的涂膜。在本专利技术中，另一方面，在各种条件下制备聚α，α-二氟亚对二甲苯膜并检测各项性能和特性，因此已经发现该膜适合作为半导体装置的中间层绝缘膜。用于形成本专利技术的绝缘膜的LPCVD装置的一个结构实例示于图1中。在生产绝缘膜时，以二聚体显示的四氟-[2，2]-对环芳烷作为原料通过入口101加入到蒸发室102中。在蒸发室102中，原料蒸发成二聚体气体。蒸发室102，和分解室103和与它们连接的样品室104借助于涡轮式分子泵110和旋转泵111造成不同的真空度，据此二聚体气体被导入分解室103中，然后由加热器加热成单体气体，然后导入到样品室104中。在样品室104中，在被放置在基座106上的样品107的表面上发生聚合反应，聚合物然后聚集形成绝缘膜。基座106借助于马达112来产生旋转，其温度由冷却器113来控制。样品107一般是半导体硅片。没有参与聚合反应和聚集的单体气体通过真空流导阀108被导入冷却收集器109中。冷却收集器109由冷却器114加以冷却，单体气体在其中固化并加以回收。在具有这些组成部分的LPCVD装置中，绝缘膜的各种特性和形成速率能够通过调节在样品室104和分解室103之间所提供的、用于废气调节的开闭器105的开放率，真空流导阀108的开放率，和基座106的转速和温度来进行控制。在本专利技术中，聚集绝缘膜的条件优选被控制在以下范围内在蒸发室102中的加热温度80-180℃在分解室103中的加热温度600-750℃在样品室104中聚集绝缘膜的压力1-10Pa，优选3-6Pa基座106的转速0-10rpm基座106的温度-60-60℃优选-60-0℃更优选-60--20℃当基座106的温度(基底物的温度)较低时，这是优选的，因为膜的生长速度较高，膜趋向于致密，和改进产率。在样品室104中绝缘膜聚集时的压力对于形成致密绝缘膜来说是重要的。当压力太高时，很难形成致密的绝缘膜。另一方面，当太低时膜的生长速度变缓慢，损害生产率。通过将聚集条件控制到上述范围内，能够获得在以下(1)-(7)中所示的、适合用于半导体装置的中间层绝缘膜的特性(1)介电常数能够在2.1-2.7范围内。氧化硅绝缘膜的介电常数一般是3.9，和含有氟的氧化硅绝缘膜的介电常数一般是3.3-3.6。(2)能够达到对金属导电层、无机绝缘层和半导体基底物的强粘附力，(3)绝缘膜的形状能够借助于氧气等离子体辐射的灰化作用来加工。(4)台阶覆盖率能够在0.4-0.9范围内。(5)能够获得良好的填隙性能。(6)能够降低吸水性。(7)生产半导体装置的金属镶嵌方法能够采用。以上所述特性进行更详细的描述。如(1)项中所述，本专利技术的绝缘膜的介电常数是低的。因此，当用于具有精细电路图的半导体装置的中间层绝缘膜时，降低了电容，和能够确保高速和正常运行。具体地说，它适合在具有1μm或1μm以下的最小线宽的布线设计规则的装置中作为中间层绝缘膜。如(3)项中所述，本专利技术的绝缘膜能够由氧气等离子体辐射的灰化作用来除去，具体地说，因为能够在氧气等离子体灰化过程中确保光刻胶掩模层和硬掩模层之间有足够的选择性，通过灰化作用能够使绝缘膜容易地产生图案。在(4)项中台阶覆盖率的计算方法中将参考图2来解释。图2显示了在具有台阶结构的基底物1上聚集绝缘膜3的状态。台阶覆盖率由B/A表达，其中A表示在台阶上表面的绝缘膜3的厚度，和B表示在台阶边缘部分该绝缘膜的最小厚度。在(5)项中所述的填隙性能揭示了填充缝隙如在电极层之间存在的槽沟和孔的能力。当缝隙的深宽比增高时，一般很难在不形成任何缺陷如孔隙或针孔的前提下使绝缘膜填入到缝隙中。所以，能够填充到具有较高深宽比的缝隙中的绝缘膜具有优异的填隙性能。深宽比由D/L表达，其中D表示缝隙的深度，和L表示缝隙的开口本文档来自技高网...

【技术保护点】
用作半导体装置的中间层绝缘膜的一种半导体装置绝缘膜，该绝缘膜主要由聚－α，α－二氟亚对二甲苯组成并具有２．１－２．７的相对介电常数。

【技术特征摘要】
JP 1998-6-15 183376/981.用作半导体装置的中间层绝缘膜的一种半导体装置绝缘膜，该绝缘膜主要由聚-α，α-二氟亚对二甲苯组成并具有2.1-2.7的相对介电常数。2.用作半导体装置的中间层绝缘膜的一种半导体装置的绝缘膜，该绝缘膜主要由聚α，α-二氟亚对二甲苯组成和具有0.4-0.9的台阶覆盖率。3.能够填充缝...

【专利技术属性】
技术研发人员：木元寿勇，望月励，
申请(专利权)人：岸本产业株式会社，第三化成株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]