本发明专利技术旨在抑制布线可靠性的劣化并降低布线的有效介电常数。具体公开了一种半导体装置，其中含铜布线覆盖有阻挡绝缘膜，所述阻挡绝缘膜包括含不饱和烃和无定形碳的有机二氧化硅组分。即，所述含铜布线被阻挡绝缘膜覆盖，所述阻挡绝缘膜具有含不饱和烃和无定形碳的有机二氧化硅结构。因此，降低了布线间的电容而不会劣化所述含铜布线的可靠性，从而实现了具有低功率消耗的高速ＬＳＩ。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体装置，更具体地，涉及高度可靠的铜布 线结构及其制造方法。
技术介绍
通常，已经广泛地将铝(A1)或Al合金用作半导体装置的布线材料，并已经广泛地将二氧化硅(Si02)用作半导体装置的中间层绝缘膜材料。然而，随着半导体装置微细化和高速化推进，为了改善布线 中所产生的信号输送延迟，已经普及将展示出更低电阻的铜(Cu)用作布 线材料且已经普及将具有更低介电常数的低介电常数膜用于绝缘膜。 正常地，当形成Cu布线时，使用金属镶嵌法，因为通过干法蚀刻难以 对Cu进行加工。就所述金属镶嵌法而言，在半导体衬底上形成的绝缘 膜中形成沟槽，将Cu嵌入所述沟槽中，将所述布线沟槽中的Cu之外 的过量Cu研磨以形成Cu布线。此外，当将Cu用作布线材料时，为 了防止Cu扩散入绝缘膜中并为了防止腐蚀Cu，必须在Cu的周围提供 阻挡层。下文中，将通过参考附图对目前使用的典型的Cu布线制造方 法进行描述。图37A显示了下层布线，在所述下层布线上形成了上层布 线。通过使用与下述上层相同的方法也能够形成该部分。在其上形成 绝缘膜lb(图37B)，然后利用平版印刷术和各向异性蚀刻在所述绝缘膜 中形成布线沟槽和布线孔(图37C)。随后，形成阻挡膜2b，并嵌入Cu 3b(图37D)，所述阻挡膜2b为半导体膜。然后，通过化学机械研磨(CMP) 将所述布线沟槽或布线孔之外过量Cu和半导体阻挡膜除去(图37E)， 并形成作为绝缘体的阻挡膜4b以产生Cu布线结构，其中由作为导体 的阻挡金属层来覆盖底面和侧面并由作为绝缘膜的阻挡层来覆盖顶面(图37F)。作为用于覆盖Cu布线表面的阻挡绝缘膜，使用氮化硅 (SiN)、硅碳氮化物(SiCN)等。然而，那些物质的相对介电常数通常高 达5.0以上，使得所述布线的有效介电常数降低。这使得难以对在所述 布线上产生的信号输送延迟进行改善。为了降低所述布线的有效介电 常数，已经对施加具有更低相对介电常数的膜作为阻挡绝缘膜进行了 研究。专利文献1公开了一种关于SiCN膜的技术，通过控制原料气和 成膜条件，将所述SiCN膜的介电常数降至约4.0，同时保持了耐Cu 扩散性。此外，作为降低所述阻挡膜介电常数的方法，专利文献2公 开了一种技术，其利用含氧的气体和具有Si-H键的烷氧基化合物或具 有Si-H键的硅氧垸作为成膜气体，通过进行等离子反应，形成了具有 Cu阻挡特性且相对介电常数为3.4 4.3的绝缘膜。在那种情况下，Cu扩散防止效果不足或者与Cu的粘合性 能不足。因此，存在这样一个关于可靠性的问题，即耐电迁移(EM)性 劣化使得布线易于切断。而且，当利用含氧(O)的成膜气体在Cu上形 成低介电常数膜时，存在这样一个问题，即可靠性变得极度劣化，因 为在成膜时Cu的表面被氧化。专利文献l:日本未审査专利公布2004-289105 专利文献2:日本未审査专利公布2002-164429然而，在使用专利文献1中所述的技术时，仅能够将相对 介电常数降至约4.0。因此，为了进一步降低相对介电常数，提出了诸 如膜密度降低、耐Cu扩散性劣化、与Cu的粘合性能劣化等的问题。 此外，还存在这样一个因可靠性而产生的问题，即耐电迁移(EM)性劣 化使得布线变得易于切断。同时，当使用专利文献2中所述的技术时， 在Cu上直接成膜时，在成膜的同时Cu的表面也被氧化，因为成膜气 体包含氧。这使得布线中易于产生断口 ，因为耐EM性和应力迁移(SM)发生了劣化。本专利技术的目的是提供，在所述半导体装置中，布线可靠性的劣化能够受到抑制且降低了布线的相对介电常数。
技术实现思路
为了实现上述目的，根据本专利技术的半导体装置为具有含铜 布线的半导体装置，其中含铜布线覆盖有阻挡绝缘膜；且所述阻挡 绝缘膜包含有机二氧化硅组分，所述有机二氧化硅包含不饱和烃和无 定形碳。根据本专利技术的半导体装置制造方法为用于制造具有含铜布 线的半导体装置的方法。所述方法由有机二氧化硅结构的阻挡绝缘膜 覆盖含铜布线，所述有机二氧化硅结构包含不饱和烃和无定形碳。利用本专利技术，可降低布线间的电容而不会劣化含铜布线的 可靠性。因此，可实现高速且低功率消耗的LSI。具体实施例方式下文中，将通过参考附图对本专利技术的实施方案进行详细描述。如图1、图10、图11、图14、图15和图18所示，根据本 专利技术实施方案的半导体装置具有含铜布线作为基本结构。在半导体装 置中，含铜布线(3a、 3b、 16、 23、 30、 43a、 43b)由阻挡绝缘膜(4a、 4b、 5a、 5b、 17、 18、 24、 25、 45、 46)覆盖，所述阻挡绝缘膜包含呈有机 二氧化硅结构的组分，所述有机二氧化硅结构包含不饱和烃和无定形 碳。为了制造根据本专利技术实施方案的半导体装置，含铜布线由 阻挡绝缘膜覆盖，所述阻挡绝缘膜包含呈有机二氧化硅结构的组分， 所述有机二氧化硅结构包含不饱和烃和无定形碳。在本专利技术的实施方案中，选择包含不饱和烃和无定形碳的 有机二氧化硅作为用于形成阻挡绝缘膜的化合物，已经证明，有机二氧化硅具有耐Cu扩散性且其相对介电常数小于3.5。含铜布线由所述 有机二氧化硅结构的阻挡绝缘膜覆盖。在本专利技术的实施方案中，含铜布线由阻挡绝缘膜覆盖。因 此，可提高含铜布线的可靠性而不会劣化所述含铜布线的特性。可以形成单层结构或双层结构的阻挡绝缘膜来覆盖含铜布线。接下来，将根据具体例子对根据本专利技术的半导体装置进行 更加详细的说明。首先，例如本说明书中的绝缘膜为使布线材料绝缘/分离的 膜(层间绝缘膜)。关于低介电常数绝缘膜，为了降低连接半导体元件的 多层布线之间的电容，使用其相对介电常数低于硅氧化物膜的介电常 数(相对介电常数4.5)的材料。特别地，作为穿孔绝缘膜的实例，存在 如下材料通过使得硅氧化物膜具有多孔性而使其相对介电常数降低 的材料；HSQ(氢硅倍半氧垸)膜；通过使得SiOCH、 SiOC(例如黑色金 刚石TM、 CORALTM、 AuroraTM)等多孔而降低其相对介电常数的材 料等。期望进一步降低这类膜的介电常数。此外，金属布线材料是指Cu作为主要成分的材料。也就 是，它是指含铜布线的原料。为了提高金属布线材料的可靠性，在由 Cu构成的元件中可包含除了 Cu之外的金属元素，或者，可在铜的顶面、侧面等上形成除了 Cll之外的金属元素。此外，金属镶嵌布线是指例如通过在先前形成的层间绝缘膜的沟槽中嵌入金属布线材料、并通过CMP除去所述沟槽内部金属之 外过量金属而形成的嵌入布线。当利用Cu形成金属镶嵌布线时，通常 使用这样的布线结构，其中Cu布线的侧面和外周由阻挡金属覆盖，并 且Cu布线的顶面由绝缘阻挡膜覆盖。此外，使用CMP(化学机械研磨)法以平坦化在多层布线形 成工艺期间所产生的晶片表面上的不平坦，所述方法在向晶片表面施 加研磨器的同时通过将所述表面与旋转的研磨垫接触来研磨所述不平 坦。当通过金属镶嵌法形成布线时，特别使用所述CMP法以通过在将 金属嵌入布线沟槽或通孔之后除去过量金属部分而获得平坦布线表 面。此外，关于阻挡金属，使用用于覆盖布线的侧面和底面的 具有阻挡特性的导电膜来防止构成布线的金属元素扩散入层间绝缘膜 和下层中。例如，当利用Cu作为主要成分的金属元素制备布线时，使 用具有高熔点的金属如钽(本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有含铜布线的半导体装置，其中： 所述含铜布线被阻挡绝缘膜覆盖；以及 所述阻挡绝缘膜包括含不饱和烃和无定形碳的有机二氧化硅组分。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：植木诚，山本博规，林喜宏，伊藤文则，福本能之，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。