硅化合物、多层布线装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种硅化合物、多层布线装置及其制造方法。在基板表面形成的多孔绝缘膜前体层；然后在其上形成的特定的硅化合物层；需要时，将该硅化合物层预固化；通过硅化合物层或预固化层将所述多孔绝缘膜前体在ＵＶ下曝光。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多层布线装置及其绝缘膜结构。
技术介绍
众所周知，绝缘膜寄生电容的增加会降低信号的传输速度，然而， 当半导体装置的线间距离超过1 pm时，线延迟对整个装置的影响是很小的。然而，当线间距离为1 ^m或以下时，对装置速度的影响会较大，以 及当形成的电路的线间距离为0.1 pm或以下时，线间的寄生电容将对装 置速度造成很大的影响。具体而言，归因于集成半导体装置的集成化和元件密度的增加，以 及尤其是对多层化半导体元件需求的增加，装置的集成化使线间距离变 窄，线间寄生电容的增加使线延迟的问题变得更严重。如下述式(3)所示，线延迟(T)受电阻(R)和线间电容(C)影响。<formula>formula see original document page 4</formula> (3)式(l)中s(电容率)与C之间的关系如式(4)所示。 C = s0srS/d (4)(其中S是电极面积，s0是真空下的电容率，sr是绝缘膜的电容率和 d是线间距离)。因此，縮减线延迟的一个有效方法是降低绝缘膜的电容率。 目前，半导体装置和其它多层布线装置的多层布线结构中使用的绝 缘膜主要为低电容率涂覆的绝缘膜(low-permittivity coated insulating film) 和扩散屏障绝缘膜，以及通过等离子体CVD形成的蚀刻终止层。无机膜如二氧化硅(Si02)、氮化硅(SiN)和磷硅酸盐玻璃(PSG)，或有机聚合物如聚酰亚胺等已经常用作该绝缘材料。然而，最常用于半导体装置的CVD-Si02膜的相对电容率约为4。SiOF膜(作为低电容率CVD膜 的开发对象)的相对电容率为约3.3 3.5，但是由于其吸湿性高，其相对电 容率随时间增加。另一最新研发的低电容率成膜材料通过向低电容率成 膜材料加入加热下挥发或分解的有机树脂等而制得，然后在成膜期间进 行加热制得多孔膜，然而，由于其具有多孔，其机械性一般很弱。而且， H前，孔径非常大(10nm或以上)，如果为了降低电容率而提高多孔性， 山于吸湿，电容率很可能会增加，且膜强度会下降。为了解决上述问题，曾研究成膜后通过紫外线、等离子体或电子束 将绝缘膜硬化和强化的方法，然而在这些方法中，由于Si-C键断裂(消去 有机基团(主要为CH3基团》，绝缘膜的电容率和厚度损失容易增加，因 此仍需要合适的解决方法。当增加多孔绝缘膜的多孔性以降低电容率时， 该膜的吸湿性增加，且Si-C键断裂导致绝缘膜电容率的增加变得更为明 显。为了抑制这些损害，并改善膜强度同时不牺牲电容率(日本专利申请 号2004-356618(权利要求)和日本专利申请号2005-235850(权利要求))，研究了一种方法，其在多孔绝缘膜上形成高密度绝缘膜，然后将其上方 曝光在UV、等离子体或电子束下，获得了一定的成功，然而，对于作为 装置的应用仍需要付出更大的努力。专利技术概述本专利技术的一个实施方式提供了一种硅化合物，其由式1表示的聚碳 硅烷、式2表示的聚硅氮垸或它们的混合物组成，其中R' I^中的至少 部分被其它基团取代，其在210 nm或以下的UV吸收率高于未取代的硅 化合物。 [C3]5<formula>formula see original document page 6</formula>其中，在式1中，R'和R可以相同或不同，每一个表示为氢原子或 任选取代的烷基、烯基、环烷基或芳基，n是10~1000的数值；在式2 中，R1、 W和R 可以相同或不同，每一个表示为氢原子或任选取代的烷 基、烯基、环烷基或芳基，但取代基R、f和RS中的至少一个为氢原子， n是用于获得数均分子量为100~50,000的硅氮烷聚合物所需的重覆单元 数目；式1和式2中的符号彼此独立。附图说明图1A、 1B和1C是制造半导体装置的工艺的示意图2A和2B是制造半导体装置的工艺的示意图； 图3A和3B是制造半导体装置的工艺的示意图； 图4A和4B是制造半导体装置的工艺的示意图； 图5A和5B是制造半导体装置的工艺的示意图6是制造半导体装置的工艺的示意图； 图7是制造半导体装置的工艺的示意图； 图8是制造半导体装置的工艺的示意图；和图9是高压汞灯(UVL-7000H4-N， Ushio Inc.)的发射光谱。
技术实现思路
以下通过附图、表格和实施例等对实施方式进行详细说明。这些附 图、表格和实施例等以及说明仅用于举例说明本专利技术，而本专利技术的范围并不限制于此。本专利技术的范围当然能够包括其它实施方式，只要它们的 目的相同。半导体装置和其它多层布线装置的绝缘膜一般在成膜后用紫外线进行固化，使其更坚固。然而，紫外线会导致Si-C键断裂使电容率增加。如果使用紫外线滤光器限定某一特定波段的uv以抑制上述问题，uv曝光会减弱，机械强度也得不到改善。对于多孔绝缘膜(其被视为实现低电 容率的最可行的方案)而言，由于其具有多孔，其机械性弱，因此这个问题尤其严重。Si-C键断裂具体为Si与连接的有机基团(尤其是CH3基团)之间的断裂。为了解决上述问题，实施方式中示出的UV固化技术在多孔绝缘膜 前体上使用特定的硅化合物(吸收波长为210nm的紫外线)作为滤光器， 由此在UV源和多孔绝缘膜前体之间形成硅化合物层(需要时，其可以被 预固化以制得预固化层)，由此只有波长较长的UV(〉210nm)可选择性到 达多孔绝缘膜前体，由此避免Si-C键断裂，并促使硅垸醇的脱水縮合反 应，这些都是由于吸湿导致电容率增加的原因。如果将硅化合物层固化，还可控制水分向多孔绝缘膜的渗入。这样 可改善膜强度同时维持低电容率，使得能够形成高度可靠的高速电路基 板。由于本实施方式的特定的硅化合物层或将该硅化合物层预固化而获 得的层有效地吸收波长为210nm或以下的紫外线，而没有无谓地吸收波 长大于210nm的UV，与常规的UV滤光器比较，曝光没有被减弱或只 是略微减弱。此特定的硅化合物由式1表示的聚碳硅烷、式2表示的聚硅氮垸或 它们的混合物组成，其中硅化合物中的Ri RS至少部分被其它基团取代， 其在210 nm或以下的UV吸收率高于未取代的硅化合物。17《-sr- - N +….，(2) R2 R3其中，在式1中，R'和R可以相同或不同，每一个表示为氢原子或 任选取代的垸基、烯基、环烷基或芳基，n是10 1000的数值；在式2 中，R1、 R 和R 可以相同或不同，每一个表示为氢原子或任选取代的垸 基、烯基、环烷基或芳基，但取代基R1、 W和R3中的至少一个为氢原子， n是用于获得数均分子量为100~50,000的硅氮烷聚合物所需的重覆单元 数目；式1和式2中的符号彼此独立。作为在210 nm或以下的UV吸收率高于未取代的硅化合物或由式1 或式2表示的没有其他取代基的硅化合物的硅化合物的条件可通过在 UV曝光下比较210 nm或以下的所有波长组成(wavelength components) 的吸收率而确定。在一些情况下，还可以通过比较对特定峰值波长的吸 收率而确定。在实施方式中，通常条件满足通过任一种方法进行的测量 就够了，然而，特别优选条件满足第一个方法的测量，且更特别优选满 足两个方法测量的条件。作为更具体的评价方法，优选硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
硅化合物，其由式１表示的聚碳硅烷、式２表示的聚硅氮烷或它们的混合物组成，其中硅化合物中的Ｒ１～Ｒ３至少部分被其它基团取代，且其在２１０ｎｍ或以下的ＵＶ吸收率高于未取代的硅化合物：　＊＊＊　其中，在式１中，Ｒ↑［１］和Ｒ↑［２］相 同或不同，每一个表示为氢原子或任选取代的烷基、烯基、环烷基或芳基，ｎ是１０～１０００的数值；在式２中，Ｒ↑［１］、Ｒ↑［２］和Ｒ↑［３］相同或不同，每一个表示为氢原子或任选取代的烷基、烯基、环烷基或芳基，但取代基Ｒ↑［１］、Ｒ↑［２］和Ｒ↑［３］中的至少一个为氢原子，ｎ是用于获得数均分子量为１００～５０，０００的硅氮烷聚合物所需的重覆单元数目；式１和式２中的符号彼此独立。

【技术特征摘要】
JP 2007-8-10 2007-2095051.硅化合物，其由式1表示的聚碳硅烷、式2表示的聚硅氮烷或它们的混合物组成，其中硅化合物中的R1～R3至少部分被其它基团取代，且其在210nm或以下的UV吸收率高于未取代的硅化合物其中，在式1中，R1和R2相同或不同，每一个表示为氢原子或任选取代的烷基、烯基、环烷基或芳基，n是10～1000的数值；在式2中，R1、R2和R3相同或不同，每一个表示为氢原子或任选取代的烷基、烯基、环烷基或芳基，但取代基R1、R2和R3中的至少一个为氢原子，n是用于获得数均分子量为100～50,000的硅氮烷聚合物所需的重覆单元数目；式1和式2中的符号彼此独立。2. 根据权利要求1所述的硅化合物，其中硅化合物在180 210 nm UV峰下的UV吸收率1与硅化合物在210~350 nm UV峰下的UV吸收率 2的比率大于等于2.5。3. 根据权利要求1所述的硅化合物，其中所述的其它基团选自由节 基、羰基、羧基、烯丙酰基、重氮基、叠氮基、肉桂酰基、丙烯酸酯基、 亚肉桂基、氰基亚肉桂基、呋喃基戊二烯基和p-亚苯基二丙烯酸酯基组 成...

【专利技术属性】
技术研发人员：尾崎史朗，中田义弘，矢野映，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]