專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有使用雙鑲嵌工藝形成的多層互連的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，已開發(fā)了減小互連電阻和線間電容以獲得較高性能的半導(dǎo)體器件的技術(shù)。作為減小互連電阻的技術(shù)之一，現(xiàn)已知使用鑲嵌工藝的銅金屬化。稱為雙鑲嵌的工藝對(duì)減小互連電阻特別有效，在雙鑲嵌工藝中互連和過孔栓塞同時(shí)形成。
由于互連形成在層間介質(zhì)層中，因此使用低k層間介質(zhì)層來減小互連電阻。例如，現(xiàn)在需要具有2.5或更小相對(duì)介電常數(shù)的低k層間介質(zhì)。具體地，已開發(fā)了使用多孔材料膜的雙鑲嵌工藝。
多孔膜具有以下特性通過干蝕刻工藝可以改變它的性質(zhì)并且它的蝕刻速率高于無孔膜的蝕刻速率。對(duì)多孔膜的蝕刻控制很難。當(dāng)由多孔膜組成的層間介質(zhì)用在雙鑲嵌工藝中時(shí)，在蝕刻形成互連形狀的步驟中，位于互連底部的那部分多孔膜特別在性質(zhì)上發(fā)生變化。對(duì)多孔膜的不需要的過量蝕刻導(dǎo)致難以形成具有需要性質(zhì)的多層互連。
在‘Copper Dual Damascene Interconnects with Low-K(Keff＜3.0)Dielectrics Using FLARE and Organo-Silicate Hard Mask’International Electron Devices Meeting(IEDM)1999，623頁中介紹了一種方法，其中蝕刻終止膜提供在設(shè)置過孔栓塞的多孔膜和設(shè)置互連的多孔膜之間。該蝕刻終止膜為相對(duì)于多孔膜具有高蝕刻選擇比的無孔膜。該蝕刻終止膜有助于多孔膜上的蝕刻控制并防止多孔膜性質(zhì)改變。蝕刻終止膜保護(hù)位于互連底部的多孔膜不被過量蝕刻。對(duì)于蝕刻終止膜，可以使用SiCH膜、SiCN膜或有機(jī)膜。
以上提到的每個(gè)膜在成分上與互連(例如，嵌入的互連)表面上形成的抗蝕劑掩模和鈍化膜(保護(hù)膜)類似，該互連就位于雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的上層互連的下面。在除去過孔底部的抗蝕劑掩模和鈍化膜的步驟中，蝕刻終止膜也被蝕刻。多孔膜暴露在互連的底部，并且難以形成符合設(shè)計(jì)尺寸的過孔栓塞。
蝕刻終止膜制得較厚，以便即使在除去各部件的步驟之后留下來的蝕刻終止膜仍具有足夠的厚度。用于蝕刻終止膜的SiCH膜、SiCN膜或有機(jī)膜具有的介電常數(shù)高于多孔膜的介電常數(shù)。使用厚蝕刻終止膜將導(dǎo)致線間電容增加。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法，包括形成下層互連；在下層互連的表面上形成保護(hù)膜；通過在保護(hù)膜的表面上依次疊置第一多孔膜、第一無孔膜、第二多孔膜以及第二無孔膜形成多層結(jié)構(gòu)膜；通過使用抗蝕劑掩模干蝕刻多層結(jié)構(gòu)膜，在第一多孔膜和第一無孔膜中形成過孔，和在第二多孔膜和第二無孔膜中形成與過孔相通的互連溝槽；除去抗蝕劑掩模；除去抗蝕劑掩模之后除去在過孔底部露出的保護(hù)膜；以及在過孔和互連溝槽中嵌入互連材料形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的上層互連，上層互連被連接到下層互連，其中對(duì)于第一無孔膜，使用了包括至少兩層的多層膜，其中設(shè)置得靠近第一多孔膜的第一層由相對(duì)于保護(hù)膜具有高蝕刻選擇比的材料制成，并且與第一層相比設(shè)置得更靠近第二多孔膜的第二層由相對(duì)于抗蝕劑掩模和第二多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。
此外，根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法，包括形成下層互連；在下層互連的表面上形成保護(hù)膜，在保護(hù)膜的表面上依次疊置第一多孔膜、第一無孔膜、第二多孔膜以及第二無孔膜形成多層結(jié)構(gòu)膜；在第一多孔膜和第一無孔膜中形成過孔；以及通過使用抗蝕劑掩模干蝕刻多層結(jié)構(gòu)膜，在第二多孔膜和第二無孔膜中形成與過孔相通的互連溝槽；除去過孔底部露出的保護(hù)膜；除去保護(hù)膜之后除去抗蝕劑掩模；以及通過在過孔和互連溝槽中嵌入互連材料形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的上層互連，上層互連連接到下層互連，其中對(duì)于第一無孔膜，使用了包括至少兩層的多層膜，其中設(shè)置得靠近第一多孔膜的第一層由相對(duì)于抗蝕劑掩模具有高蝕刻選擇比的材料制成，并且與第一層相比設(shè)置得更靠近第二多孔膜的第二層由相對(duì)于保護(hù)膜和第二多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件，包括形成在半導(dǎo)體基板上的下層互連，絕緣膜介于它們其間；在絕緣膜的表面上包括在下層互連上形成的保護(hù)膜，在保護(hù)膜的表面上依次至少疊置第一多孔膜、第一無孔膜以及第二多孔膜形成的多層結(jié)構(gòu)膜；以及在保護(hù)膜和多層結(jié)構(gòu)膜中形成的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的上層互連，上層互連包括連接到下層互連的過孔栓塞部分以及連接到以第一無孔膜為界(boundary)過孔栓塞的互連部分，其中第一無孔膜為包括至少兩層的多層膜，包含任何一層的第一無孔膜由相對(duì)于保護(hù)膜具有高蝕刻選擇比的材料制成，靠近第一多孔膜設(shè)置的層由相對(duì)于靠近第二多孔膜設(shè)置的層具有高蝕刻選擇比的材料制成，靠近第二多孔膜設(shè)置的層由相對(duì)于第二多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。


圖1A-1C示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造步驟的剖面圖。
圖2D和2E示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造步驟的剖面圖。
圖3F和3G示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造步驟的剖面圖。
圖4H和4I示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造步驟的剖面圖。
圖5J示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造步驟的剖面圖。
圖6A和6B示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例形成過孔和互連溝槽的其它步驟的剖面圖。
圖7A和7B示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造步驟的剖面圖。
圖8C和8D示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造步驟的剖面圖。
圖9E和9F示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造步驟的剖面圖。
圖10G示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造步驟的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施例)下面參考圖1A到6B介紹根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件及半導(dǎo)體器件的制造方法。
(第一步)在半導(dǎo)體基板上的絕緣膜中形成嵌入的互連(下層互連)，由此部分露出互連的表面。
如圖1A所示，例如SiO2制成的絕緣膜2形成在半導(dǎo)體基板1上，并形成了用于嵌入互連的溝槽。為導(dǎo)電阻擋膜的TiN膜3形成在絕緣膜2的表面上。形成被包裹(wrapped)在TiN膜3中的嵌入銅互連(下層互連)4。露出這些嵌入銅互連4的表面。
嵌入互連例如按如下形成互連溝槽形成在絕緣膜中，互連材料嵌在這些互連溝槽中；以及通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝除去互連材料的過量部分。
對(duì)于絕緣膜2，例如可以使用硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)膜、磷硅酸鹽玻璃(PSG)膜、SiOF、有機(jī)旋涂玻璃、聚酰亞胺、多孔膜(多孔材料膜)或類似物。
對(duì)于嵌入互連的互連材料，例如可以使用如Cu-Si合金、Cu-Al合金、Cu-Si-Al合金或Cu-Ag合金的Cu合金、或者Al或如Al-Si合金、Al-Cu合金或Al-Si-Cu合金的Al合金。當(dāng)使用Cu或Cu合金作為互連材料時(shí)，優(yōu)選在絕緣膜中形成嵌入互連，由此每個(gè)嵌入互連包裹在導(dǎo)電阻擋膜中。對(duì)于導(dǎo)電阻擋膜，例如可以使用Ta膜、TaN膜、Ti膜或類似物。
(第二步)如圖1B所示，50nm厚的SiCN膜(保護(hù)膜)5形成在包含具有平面化表面的嵌入銅互連4的絕緣膜2的表面上。100nm厚的多孔有機(jī)硅氧烷膜(第一多孔膜)6形成在保護(hù)膜5的表面上。
如圖1C所示，第一無孔膜7形成在第一多孔膜6的表面上。第一無孔膜7為多層膜，包括由相對(duì)于保護(hù)膜5具有高蝕刻選擇比的材料制成的第一層(下層)8和相對(duì)于抗蝕劑掩模和第二多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料制成的第二層(上層)9，這將在以后介紹。在第一多孔膜6的表面上形成例如厚度30nm聚芳撐醚膜制成的第一層8。在第一層8上例如疊置10nm厚SiCH制成的第二層9。第一無孔膜7具有40nm的總厚度。
如圖2D所示，在第一無孔膜7的第二層9的表面上形成100nm厚的多孔有機(jī)硅氧烷膜(第二多孔膜)10。
如圖2E所示，200nm厚的有機(jī)硅氧烷膜(第二無孔膜)11形成在第二多孔膜10的表面上。
如上所述，通過疊置第一多孔膜6、第一無孔膜7、第二多孔膜10以及第二無孔膜11，多層結(jié)構(gòu)膜形成在保護(hù)膜5的表面上。
當(dāng)蝕刻第一多孔膜時(shí)，保護(hù)膜保護(hù)使緊接在保護(hù)膜下面的嵌入互連不受蝕刻環(huán)境影響，這在下面將介紹。保護(hù)膜防止了嵌入互連的表面變粗糙，由此在嵌入互連和過孔栓塞之間獲得良好的導(dǎo)電性。當(dāng)蝕刻就在保護(hù)膜上面的第一多孔膜時(shí)，保護(hù)膜作為蝕刻終止層，這在下面將介紹。
保護(hù)膜由相對(duì)于第一多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。例如，保護(hù)膜可以由選自SiCH、SiCO和SiN組成的組中的一層或兩層的膜形成。
每個(gè)第一和第二多孔膜優(yōu)選具有2.5或更低的低相對(duì)介電常數(shù)。例如，可以使用如多孔甲基硅氧烷膜、多孔無機(jī)硅氧烷膜或多孔聚芳撐醚膜的多孔有機(jī)硅氧烷膜。
第一無孔膜為包括至少兩層的多層膜。第一無孔膜可以由包括三層或多層的多層膜組成。第一層位于第一多孔膜側(cè)(下層側(cè))。該第一層由相對(duì)于保護(hù)膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。第二層位于第二多孔膜側(cè)(上層側(cè))。該第二層由相對(duì)于第二多孔膜和蝕刻多層結(jié)構(gòu)膜時(shí)使用的抗蝕劑掩模具有高蝕刻選擇比的材料制成。
對(duì)于第一層，例如使用聚芳撐醚膜。該聚芳撐醚膜具有約4.0的相對(duì)介電常數(shù)，它低于如氮化物膜的無孔膜的介電常數(shù)，并且可以減小線間電容。
對(duì)于第二層，例如可以使用SiCH膜、SiCO膜、SiN膜、有機(jī)硅氧烷膜或無機(jī)硅氧烷膜。
多層膜的整個(gè)厚度優(yōu)選設(shè)置為20到50nm以減小線間電容。
第二無孔膜保護(hù)下面的第二多孔膜。具體地，在下面提到的干蝕刻以除去抗蝕劑掩模的步驟中，以及在下面提到的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)以除去互連材料的過量部分的步驟中，第二無孔膜保護(hù)第二多孔膜。對(duì)于該第二無孔膜，例如使用有機(jī)硅氧烷膜或無機(jī)硅氧烷膜。
(第三步驟)通過使用抗蝕劑掩模的干蝕刻工藝，過孔形成在第一多孔膜和第一無孔膜中，與過孔相通的溝槽形成在第二多孔膜和第二無孔膜中。
具體地，通過下面將介紹的兩種方法中的任何一種形成過孔和互連溝槽。
(1)在第一方法中，在多層結(jié)構(gòu)膜的表面上形成抗蝕劑掩模，在抗蝕劑掩模中將成為過孔的部分被開口。通過第一干蝕刻工藝選擇性蝕刻并除去從抗蝕劑掩模中露出的那部分多層結(jié)構(gòu)膜，由此過孔中的開口具有底部到達(dá)保護(hù)膜的形狀。然后除去抗蝕劑掩模。
在多層結(jié)構(gòu)膜的表面上形成抗蝕劑掩模，在抗蝕劑掩模中將成為互連溝槽的部分被開口。通過第二干蝕刻工藝選擇性蝕刻并除去從抗蝕劑掩模中露出的那部分多層結(jié)構(gòu)膜。第一無孔膜起第一多孔膜的蝕刻終止層的作用，因此第一多孔膜沒有被蝕刻。僅第二無孔膜和第二多孔膜被選擇性蝕刻和除去以形成互連溝槽的形狀。
通過兩個(gè)干蝕刻工藝，過孔形成在第一多孔膜和第一無孔膜中，與過孔相通的互連溝槽形成在第二多孔膜和第二無孔膜中。
下面參考附圖詳細(xì)說明。
如圖2E所示，抗蝕劑掩模12形成在多層結(jié)構(gòu)膜的第二無孔膜11的表面上。使用光蝕刻技術(shù)將抗蝕劑掩模12中要成為過孔的部分開口。通過干蝕刻工藝選擇性蝕刻和除去從抗蝕劑掩模12中露出的那部分多層結(jié)構(gòu)膜。
如圖3F所示，開出過孔形狀的孔13。過孔形狀的孔13的底部到達(dá)保護(hù)膜5。在該干蝕刻工藝中，當(dāng)蝕刻第一和第二無孔膜7和11以及第一和第二多孔膜6和10時(shí)使用氟碳化合物蝕刻氣體。
蝕刻第一和第二多孔膜6和10時(shí)和蝕刻第一和第二無孔膜7和11時(shí)，兩者的蝕刻條件有改變。
例如，就蝕刻氣體、氣體流速、RF功率和室壓力來說，用于第一無孔膜的蝕刻條件與用于第一和第二多孔膜(多孔有機(jī)硅氧烷膜)的蝕刻條件不同。當(dāng)蝕刻第一無孔膜的第二層9(SiCH)時(shí)，使用與蝕刻第一和第二多孔膜6和10時(shí)使用的氟碳化合物氣體的種類不同的氟碳化合物氣體。當(dāng)蝕刻第一無孔膜的第一層8(聚芳撐)時(shí)，可以使用如O2、H2O或N2/H2以及NH3氣體。
例如，改變用于第二無孔膜11(有機(jī)硅氧烷)的蝕刻條件中的氣體流速、RF功率以及室壓力。
使用氧等離子體通過干蝕刻工藝除去抗蝕劑掩模12。該干蝕刻工藝期間，第二無孔膜11可以保護(hù)第二多孔膜10的表面。
抗蝕劑掩模14形成在多層結(jié)構(gòu)膜的第二無孔膜11的表面上。通過光蝕刻技術(shù)將抗蝕劑掩模14中要形成互連溝槽的部分開口。通過干蝕刻工藝選擇性蝕刻和除去從抗蝕劑掩模14中露出的那部分多層結(jié)構(gòu)膜。第一無孔膜7的上層的第二層9由SiCH制成。SiCH相對(duì)于抗蝕劑掩模14和第二多孔膜10具有高的蝕刻選擇比。
第二蝕刻工藝期間，第二層9作為用于下面的第一多孔膜6的蝕刻終止層。第一多孔膜6沒有暴露到蝕刻氣體，因此性質(zhì)沒有改變并且沒有被蝕刻。選擇性蝕刻并除去第二無孔膜11和第二多孔膜10以形成互連溝槽的形狀。
通過以上步驟，如圖3G所示，過孔15形成在第一多孔膜6和第一無孔膜7中，與這些過孔15相通的互連溝槽16形成在第二多孔膜10和第二無孔膜11中。
在干蝕刻工藝中，當(dāng)蝕刻第二無孔膜11和第二多孔膜10時(shí)，使用氟碳化合物蝕刻氣體。蝕刻第二無孔膜11時(shí)和蝕刻第二多孔膜10時(shí)的蝕刻條件可以改變或者可以不變。
在通過這兩個(gè)干蝕刻工藝形成了過孔15和互連溝槽16期間，絕緣膜2中嵌入互連4的表面被保護(hù)膜5覆蓋。這可以防止嵌入互連4的表面暴露到干蝕刻工藝中使用的蝕刻氣體，并由此防止表面變得粗糙。
在這兩個(gè)干蝕刻工藝期間，第二多孔膜10的表面被第二元孔膜11覆蓋。這可以防止第二多孔膜10的性質(zhì)改變，并防止被這些工藝中使用的蝕刻氣體蝕刻。
(2)在第一方法中，通過干蝕刻工藝開出過孔形的孔之后，通過干蝕刻工藝形成互連溝槽。形成互連溝槽之后開出過孔，如下所述。
在第二方法中，抗蝕劑掩模形成在多層結(jié)構(gòu)膜的表面上。將抗蝕劑掩模中要形成互連溝槽的部分開口。通過第一干蝕刻工藝選擇性蝕刻和除去從抗蝕劑掩模中露出的那部分多層結(jié)構(gòu)膜。第一無孔膜起第一多孔膜的蝕刻終止層的作用，因此第一多孔膜沒有被蝕刻。僅第二無孔膜和第二多孔膜被選擇性蝕刻和除去以形成互連溝槽的形狀。然后除去抗蝕劑掩模。
在包括互連溝槽的多層結(jié)構(gòu)膜的表面上形成抗蝕劑掩模，在抗蝕劑掩模中將要形成過孔的部分開口。通過第二干蝕刻工藝選擇性蝕刻和除去從抗蝕劑掩模中露出的那部分第一無孔膜和第一多孔膜。由此，開出底部達(dá)到保護(hù)膜的過孔。
下面參考附圖進(jìn)行詳細(xì)介紹。
如圖6A所示，抗蝕劑掩模21形成在多層結(jié)構(gòu)膜的第二無孔膜11的表面上。在抗蝕劑掩模21中，通過光蝕刻技術(shù)將要形成互連溝槽的部分開口。通過干蝕刻工藝選擇性蝕刻和除去從抗蝕劑掩模14中露出的那部分多層結(jié)構(gòu)膜。第一無孔膜7的第二層9由SiCH制成。SiCH相對(duì)于抗蝕劑掩模21和第二多孔膜10具有高的蝕刻選擇比。
在蝕刻工藝期間，第二層9作為用于下面的第一多孔膜6的蝕刻終止層。第一多孔膜6沒有暴露到蝕刻氣體，因此性質(zhì)沒有改變并且沒有被蝕刻。僅選擇性蝕刻并除去第二無孔膜11和第二多孔膜10以形成互連溝槽的形狀，由此形成了互連溝槽16。
在干蝕刻工藝中，當(dāng)蝕刻第二無孔膜11和第二多孔膜10時(shí)，使用氟碳化合物蝕刻氣體。蝕刻第二無孔膜11時(shí)和蝕刻第二多孔膜10時(shí)的蝕刻條件有改變。
使用氧等離子體通過干蝕刻工藝除去抗蝕劑掩模21。干蝕刻工藝期間，第一無孔膜7的第二層9起蝕刻終止層的作用。第二無孔膜11保護(hù)第二多孔膜10的表面。
抗蝕劑掩模22形成在包括互連溝槽16的多層結(jié)構(gòu)膜的第二無孔膜11的表面上。在抗蝕劑掩模22中，通過光蝕刻技術(shù)將要形成過孔的部分開口。通過干蝕刻工藝選擇性蝕刻從抗蝕劑掩模22中露出的那部分第一無孔膜7和第一多孔膜6。
如圖6B所示，過孔16形成在第一多孔膜6和第一無孔膜7中，過孔16與互連溝槽16相通。
在干蝕刻工藝中，當(dāng)蝕刻第一無孔膜7和第一多孔膜6時(shí)，使用氟碳化合物蝕刻氣體。蝕刻第一多孔膜6時(shí)和蝕刻第一無孔膜7時(shí)的蝕刻條件有改變。
例如，就蝕刻氣體、氣體流速、RF功率和室壓力來說，用于第一多孔膜6的蝕刻條件與用于第一無孔膜7的蝕刻條件不同。當(dāng)蝕刻第一無孔膜7的第二層9(SiCH)時(shí)，使用與蝕刻第一多孔膜6時(shí)使用的氟碳化合物氣體的種類不同的氟碳化合物氣體。當(dāng)蝕刻第一無孔膜7的第一層8(聚芳撐)時(shí)，可以使用如O2、H2O或N2/H2以及NH3氣體。
通過兩個(gè)干蝕刻工藝，與第一方法類似，過孔形成在第一多孔膜和第一無孔膜中，與過孔相通的互連溝槽形成在第二多孔膜和第二無孔膜中。
在通過這兩個(gè)干蝕刻工藝形成過孔和互連溝槽期間，絕緣膜中嵌入互連的表面被保護(hù)膜覆蓋。這可以防止嵌入互連的表面暴露到干蝕刻工藝中使用的蝕刻氣體，并由此防止表面變得粗糙。
在這兩個(gè)干蝕刻工藝期間，第二多孔膜的表面被第二無孔膜覆蓋。這可以防止第二多孔膜的性質(zhì)改變，并防止被這些干蝕刻工藝中使用的蝕刻氣體蝕刻。
(第四步)通過使用氧等離子體的干蝕刻工藝除去抗蝕劑掩模14(或22)。除去抗蝕劑掩模14(或22)時(shí)，第一無孔膜7的上層的第二層9起蝕刻終止層的作用。如圖4H所示，可以除去抗蝕劑掩模14(或22)而第一多孔膜6不暴露到蝕刻氣體以防改變性質(zhì)和被蝕刻。
在除去抗蝕劑掩模14(或22)期間，絕緣膜2中嵌入互連4的表面被保護(hù)膜5覆蓋。這可以防止嵌入互連4的表面暴露到干蝕刻工藝中使用的蝕刻氣體(例如，含氧氣體)的氣氛，并由此防止嵌入互連4的表面變得粗糙。
(第五步驟)如圖4I所示，通過干蝕刻工藝除去在過孔15的底部露出的保護(hù)膜5。開出窗口17使過孔15的底部與嵌入互連4相通。
氟碳化合物氣體用做蝕刻氣體。第一無孔膜7的第一層8相對(duì)于保護(hù)膜5具有高蝕刻選擇比。當(dāng)除去保護(hù)膜5時(shí)，蝕刻在互連溝槽16底部露出的第二層，而第一層8作為蝕刻終止層。選擇性地除去保護(hù)膜5，而第一多孔膜6性質(zhì)不改變和不被蝕刻。
在第四和第五步驟中的干蝕刻工藝期間，第二多孔膜10的表面被第二無孔膜11覆蓋。這可以防止第二多孔膜10的表面被這些干蝕刻工藝中使用的蝕刻氣體改變性質(zhì)和被蝕刻。
(第六步驟)如圖5J所示，為導(dǎo)電阻擋膜的TiN膜形成在過孔15和互連溝槽16的內(nèi)表面上。通過濺射和鍍覆方法嵌入銅(互連材料)。通過化學(xué)機(jī)械拋光工藝除去過量的Cu以及第二無孔膜11表面上的TiN膜。由此，在保護(hù)膜5和多層結(jié)構(gòu)膜中形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的上層互連，由此制造了半導(dǎo)體器件。
每個(gè)雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的上層互連具有過孔栓塞部分18、互連部分19以及TiN膜20。過孔栓塞部分18連接到嵌入互連(下層互連)4。過孔栓塞部分18以第一無孔膜7為界形成在保護(hù)膜5和第一多孔膜6中。互連部分19連接到過孔栓塞部分18?；ミB部分19以第一無孔膜7為界形成在第二多孔膜10以及第二無孔膜11中。TiN膜20包裹過孔栓塞部分18和互連部分19。
在形成上層互連期間，第二多孔膜10的表面被第二無孔膜11覆蓋。沒有直接化學(xué)機(jī)械拋光第二多孔膜10的表面，由此可以防止性質(zhì)變化和變得粗糙。在化學(xué)機(jī)械拋光工藝中，為了減小線間電容，繼續(xù)工藝直到除去多層結(jié)構(gòu)膜的第二無孔膜11。
對(duì)于互連材料，例如可以使用如Cu-Si合金、Cu-Al合金、Cu-Si-Al合金或Cu-Ag合金的Cu合金、或者Al或如Al-Si合金、Al-Cu合金或Al-Si-Cu合金的Al合金。當(dāng)使用Cu或Cu合金作為互連材料時(shí)，優(yōu)選在過孔和互連溝槽中形成上層互連，由此每個(gè)上層互連包裹在導(dǎo)電阻擋膜中。對(duì)于導(dǎo)電阻擋膜，例如可以使用Ta膜、TaN膜、Ti膜或類似物，以及TiN膜。
根據(jù)以上介紹的第一實(shí)施例，可以獲得以下操作和效果。
在包括第一和第二多孔膜6和10的層間絕緣膜中形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的上層互連，這些膜脆弱且性質(zhì)容易改變。根據(jù)第一實(shí)施例的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)可靠性很高。可以制造線間電容減小的半導(dǎo)體器件，線間電容歸因于作為蝕刻終止層的第一無孔膜7。具體地，有以下操作和效果。
1)在形成互連溝槽的干蝕刻工藝中，可以使用第一無孔膜的第二層作為用于第一多孔膜的蝕刻終止層。當(dāng)通過干蝕刻第二無孔膜和第二多孔膜選擇性形成互連溝槽時(shí)，可以避免第一多孔膜的性質(zhì)改變和不需要的過量蝕刻。
第一和第二多孔膜用做層間絕緣膜?？刮g劑掩模用于在這些層間絕緣膜中形成過孔和互連溝槽。在除去這些抗蝕劑掩模的干蝕刻工藝中，可以使用第一無孔膜的第二層作為互連溝槽底部用于第一多孔膜的蝕刻終止層。在除去過孔底部露出的保護(hù)膜的干蝕刻工藝中，可以使用第一無孔膜的第一層作為互連溝槽底部用于第一多孔膜的蝕刻終止層。在這些干蝕刻工藝中，可以防止第一多孔膜暴露到蝕刻氣體?？梢苑乐沟谝欢嗫啄さ男再|(zhì)變化以及不需要的過量蝕刻。
在除去抗蝕劑掩模以及在過孔底部露出的保護(hù)膜的干蝕刻工藝中，第二多孔膜的表面被第二無孔膜覆蓋。這可以防止第二多孔膜的表面被這些干蝕刻工藝中使用的蝕刻氣體改變性質(zhì)和被蝕刻。
互連材料嵌在過孔和互連溝槽中?；ミB材料的過量部分被化學(xué)機(jī)械拋光工藝除去。在這些步驟中，通過用第二無孔膜覆蓋第二多孔膜的表面，可以防止第二多孔膜的表面直接被化學(xué)機(jī)械拋光?？梢苑乐贡砻娴男再|(zhì)改變和變得粗糙。
可以制造其中在包括第一和第二多孔膜的層間絕緣膜中形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的高可靠性的多層互連的半導(dǎo)體器件，這些膜脆弱且性質(zhì)容易改變。
2)通常，無孔膜由于具有比多孔膜高的介電常數(shù)使線間電容增加。第一無孔膜由至少第一和第二層構(gòu)成，每層由具有如上所述蝕刻選擇比的材料制成。因此，即使第一無孔膜的厚度小于保護(hù)膜的每個(gè)抗蝕劑掩模的厚度，位于互連溝槽底部的第一有孔膜沒有露出。因此可以形成需要的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的上層互連。與使用單層無孔膜作為蝕刻終止層的情況相比，由包括至少第一和第二層的多層膜制成的第一無孔膜的總厚度可以減小。因此可以制造有效降低線間電容的半導(dǎo)體器件。通過形成低k聚芳撐醚制成的第一無孔膜的第一層，可以進(jìn)一步降低線間電容，聚芳撐醚具有約4.0的相對(duì)介電常數(shù)。
3)在形成過孔和互連溝槽的干蝕刻工藝中，絕緣膜中嵌入互連的表面被保護(hù)膜覆蓋。這可以防止嵌入互連的表面暴露到蝕刻氣體，并由此防止表面變得粗糙。
當(dāng)通過干蝕刻工藝除去抗蝕劑掩模時(shí)，絕緣膜中嵌入互連的表面被保護(hù)膜覆蓋。這可以防止嵌入互連的表面暴露到蝕刻氣體，并由此防止表面變得粗糙。
可以制造其中上層互連的過孔栓塞以良好的方式電連接到嵌入互連(下層互連)的半導(dǎo)體器件。
(第二實(shí)施例)下面參考圖7A到10G介紹根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件及半導(dǎo)體器件的制造方法。
(第一步)由如SiO2制成的絕緣膜32形成在半導(dǎo)體基板31上，并形成用于嵌入互連的溝槽。為導(dǎo)電阻擋膜的TiN膜33形成在絕緣膜32的表面上。形成被包裹在TiN膜33的嵌入銅互連(下層互連)34。部分露出這些嵌入銅互連34的表面。通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝除去過量的那部分互連材料形成嵌入互連。
對(duì)于絕緣膜和嵌入互連的材料，使用與第一實(shí)施例中介紹的類似的材料。當(dāng)Cu或Cu合金用做互連材料時(shí)，優(yōu)選在絕緣膜中形成嵌入互連，由此每個(gè)嵌入互連包裹在導(dǎo)電阻擋膜中。對(duì)于導(dǎo)電阻擋膜，例如可以使用Ta膜、TaN膜或Ti膜。
(第二步)如圖7A所示，50nm厚的SiCN膜(保護(hù)膜)35形成在包含具有平面化表面的嵌入銅互連34的絕緣膜32的表面上。100nm厚的多孔有機(jī)硅氧烷膜(第一多孔膜)36形成在保護(hù)膜35的表面上。
第一無孔膜37形成在第一多孔膜36的表面上。第一無孔膜37為多層膜，包括由相對(duì)于抗蝕劑掩模具有高蝕刻選擇比的材料制成的第一層(下層)38和相對(duì)于保護(hù)膜35和下面提到的第二多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料制成的第二層(上層)39。在第一多孔膜36的表面上形成例如厚度10nm SiCH制成的第一層38。在第一層8上例如疊置30nm厚的聚芳撐醚制成的第二層39。第一無孔膜37具有40nm的總厚度。
如圖7B所示，在第一無孔膜37的第二層39的表面上形成100nm厚的多孔有機(jī)硅氧烷膜(第二多孔膜)40。
200nm厚的有機(jī)硅氧烷膜(第二無孔膜)41形成在第二多孔膜40的表面上。
如上所述，通過疊置第一多孔膜36、第一無孔膜37、第二多孔膜40以及第二無孔膜41，多層結(jié)構(gòu)膜形成在保護(hù)膜35的表面上。
保護(hù)膜以及第一和第二多孔膜由與第一實(shí)施例中介紹的材料類似的材料制成。保護(hù)膜的作用類似于第一實(shí)施例中介紹的。
第一無孔膜為包括至少兩層的多層膜。第一無孔膜可以由包括三層或多層的多層膜組成。第一層位于第一多孔膜側(cè)。該第一層由相對(duì)于以下介紹的抗蝕劑掩模具有高蝕刻選擇比的材料制成。第二層位于第二多孔膜側(cè)。該第二層由相對(duì)于保護(hù)膜和第二多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。
對(duì)于第一層，例如可以使用SiCH膜、SiCN膜、SiCO膜、SiN膜、有機(jī)硅氧烷膜或無機(jī)硅氧烷膜。
對(duì)于第二層，例如使用聚芳撐醚膜。該聚芳撐醚膜具有約4.0的相對(duì)介電常數(shù)，它低于如氮化物膜的無孔膜的介電常數(shù)，并且可以減小線間電容。如果選擇聚芳撐醚膜作為就位于第二層上的第二多孔膜，那么難以確保第二層和第二多孔膜之間足夠的蝕刻選擇比。在本實(shí)施例中，對(duì)于第二多孔膜，選擇多孔有機(jī)硅氧烷膜或多孔無機(jī)硅氧烷膜而不是多孔聚芳撐醚膜。例如，可以選擇多孔甲基硅氧烷膜或類似物。
多層膜的整個(gè)厚度優(yōu)選設(shè)置為20到50nm以減小線間電容。
第二無孔膜由類似于第一實(shí)施例中介紹的材料制成。
(第三步驟)
通過使用抗蝕劑掩模的干蝕刻工藝，過孔形成在第一多孔膜和第一無孔膜中，與過孔相通的互連溝槽形成在第二多孔膜和第二無孔膜中。
具體地，通過第一實(shí)施例的第三步驟中介紹的兩個(gè)方法中的第一個(gè)方法形成過孔和互連溝槽。這是由于如果使用第一實(shí)施例中介紹的第二方法，當(dāng)除去形成互連溝槽時(shí)使用的抗蝕劑掩模時(shí)，第一無孔膜的第二層會(huì)暴露到蝕刻氣體并被蝕刻。
在該方法中，第一無孔膜作為用于第一多孔膜的蝕刻終止層，由此第一多孔膜沒有被蝕刻。僅第二多孔膜被選擇性蝕刻和除去以形成互連溝槽的形狀。
如圖8C所示，抗蝕劑掩模42形成在多層結(jié)構(gòu)膜的第二無孔膜41的表面上。使用光蝕刻技術(shù)將抗蝕劑掩模42中要成為過孔的部分開口。通過干蝕刻工藝選擇性蝕刻和除去從抗蝕劑掩模42中露出的那部分多層結(jié)構(gòu)膜。
開出過孔形狀的孔43。過孔形狀的孔43的底部到達(dá)保護(hù)膜35。在該干蝕刻工藝中，當(dāng)蝕刻第一和第二無孔膜37和41以及第一和第二多孔膜36和40時(shí)使用氟碳化合物蝕刻氣體。蝕刻第一和第二多孔膜36和40時(shí)和蝕刻第一和第二無孔膜37和41時(shí)的蝕刻條件有改變。
例如，就蝕刻氣體、氣體流速、RF功率和室壓力來說，用于第一無孔膜的蝕刻條件與用于第一和第二多孔膜(多孔有機(jī)硅氧烷膜)的蝕刻條件不同。
例如對(duì)于第二無孔膜11(有機(jī)硅氧烷膜)的蝕刻條件，改變氣體流速、RF功率和室壓力。
使用氧等離子體通過干蝕刻工藝除去抗蝕劑掩模42。該干蝕刻工藝期間，第二無孔膜41可以保護(hù)第二多孔膜40的表面。
抗蝕劑掩模44形成在多層結(jié)構(gòu)膜的第二無孔膜41的表面上。通過光蝕刻技術(shù)將抗蝕劑掩模44中要形成互連溝槽的部分開口。通過干蝕刻工藝選擇性蝕刻和除去從抗蝕劑掩模44中露出的那部分多層結(jié)構(gòu)膜。第一無孔膜37的上層的第二層39由聚芳撐醚膜制成。聚芳撐醚膜相對(duì)于保護(hù)膜35和第二多孔膜40具有高蝕刻選擇比。在干蝕刻工藝期間，第二層39作為用于第一多孔膜36的蝕刻終止層。第一多孔膜36沒有暴露到蝕刻氣體，因此性質(zhì)沒有改變并且沒有被蝕刻。選擇性蝕刻并除去第二無孔膜41和第二多孔膜40以形成互連溝槽的形狀。
通過以上步驟，如圖8D所示，過孔45形成在第一多孔膜36和第一無孔膜37中，與這些過孔45相通的互連溝槽46形成在第二多孔膜40和第二無孔膜41中。
在干蝕刻工藝中，當(dāng)蝕刻第二無孔膜41和第二多孔膜40時(shí)，使用氟碳化合物蝕刻氣體。蝕刻第二無孔膜41時(shí)和蝕刻第二多孔膜40時(shí)的蝕刻條件可以改變或者可以不變。
在通過這兩個(gè)干蝕刻工藝形成過孔45和互連溝槽46期間，絕緣膜32中嵌入互連34的表面被保護(hù)膜35覆蓋。這可以防止嵌入互連34的表面暴露到干蝕刻工藝中使用的蝕刻氣體，并由此防止表面變得粗糙。
在這兩個(gè)干蝕刻工藝期間，第二多孔膜40的表面被第二無孔膜41覆蓋。這可以防止第二多孔膜40的性質(zhì)改變，并防止被這些工藝中使用的蝕刻氣體蝕刻。
(第四步)如圖9E所示，在抗蝕劑掩模44保留的狀態(tài)中，使用氟碳化合物蝕刻氣體進(jìn)行干蝕刻工藝。通過干蝕刻工藝除去在過孔45的底部露出的保護(hù)膜35。開出窗口47使過孔15的底部與嵌入互連34相通。
第二層39由相對(duì)于保護(hù)膜35具有高蝕刻選擇比的材料制成。因此，當(dāng)除去保護(hù)膜35時(shí)，第二層39作為蝕刻終止層。選擇性地除去保護(hù)膜5，而設(shè)置在包括第二層39的第一無孔膜37下面的第一多孔膜6性質(zhì)不改變和不被蝕刻。
(第五步)如圖9F所示，使用含100vol％氨的蝕刻氣體的干蝕刻工藝除去抗蝕劑掩模44。暴露在互連溝槽46底部的第一無孔膜37的第一層38由相對(duì)于抗蝕劑掩模44具有高蝕刻選擇比的SiCH制成。當(dāng)除去抗蝕劑掩模44時(shí)，雖然蝕刻了在互連溝槽46底部露出的第二層39，但第一層38起蝕刻終止層的作用。
可以除去抗蝕劑掩模44而設(shè)置在包括第一層38的第一無孔膜37下面的第一多孔膜36不露到蝕刻氣體以防性質(zhì)改變和被蝕刻。
在除去抗蝕劑掩模的步驟的干蝕刻工藝中，優(yōu)選使用由氮、氫、氨及其組合物組成的組中的一種蝕刻氣體。通過使用干蝕刻工藝，可以防止嵌入互連的表面在除去抗蝕劑掩模的步驟中變得粗糙。
在除去抗蝕劑掩模的步驟中，已除去了在過孔的底部露出的保護(hù)膜。露出了嵌入互連的表面。嵌入互連的表面可能暴露到蝕刻氣體的氣氛中并且可能變得粗糙。通過使用氮、氫、氨或其組合物的蝕刻氣體的干蝕刻工藝除去抗蝕劑掩模。由此，可以防止從第四步驟中開出的窗口47露出的嵌入互連34的表面變得粗糙。
在第四和第五步驟的干蝕刻工藝期間，第二多孔膜40的表面被第二無孔膜41覆蓋。這可以防止第二多孔膜40的表面性質(zhì)改變和被這些干蝕刻工藝中使用的蝕刻氣體蝕刻。
(第六步)如圖10G所示，為導(dǎo)電阻擋膜的TiN膜形成在過孔45和互連溝槽46的內(nèi)表面上。通過濺射和鍍覆法嵌入Cu(互連材料)。通過化學(xué)機(jī)械拋光工藝除去第二無孔膜41表面上過量的那部分Cu和TiN膜。雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的上層互連形成在保護(hù)膜35和多層結(jié)構(gòu)膜中，由此制造了半導(dǎo)體器件。
雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的每個(gè)上層互連具有過孔栓塞部分48、互連部分49以及TiN膜50。過孔栓塞部分48連接到嵌入互連34。過孔栓塞部分48以第一無孔膜37為界形成在保護(hù)膜35和的第一多孔膜36中?；ミB部分49連接到過孔栓塞部分48?；ミB部分49以第一無孔膜37為界形成在第二多孔膜40以及第二無孔膜41中。TiN膜50包裹過孔栓塞部分48和互連部分49。
在形成多層互連期間，第二多孔膜40的表面被第二無孔膜41覆蓋。沒有直接化學(xué)機(jī)械拋光第二多孔膜40的表面。由此，可以防止第二多孔膜40的表面性質(zhì)變化和變得粗糙?？梢岳^續(xù)化學(xué)機(jī)械拋光工藝直到除去多層結(jié)構(gòu)膜的第二無孔膜41。
對(duì)于互連材料，使用與第一實(shí)施例中介紹的類似材料。當(dāng)使用Cu或Cu合金作為互連材料時(shí)，優(yōu)選在過孔和互連溝槽中形成上層互連，由此每個(gè)上層互連包裹在導(dǎo)電阻擋膜中。對(duì)于導(dǎo)電阻擋膜，例如可以使用Ta膜、TaN膜、Ti膜或類似物。
根據(jù)以上介紹的第二實(shí)施例，可以獲得以下操作和效果。
在包括第一和第二多孔膜36和40的層間絕緣膜中形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的上層互連，這些膜脆弱且性質(zhì)容易改變。根據(jù)第二實(shí)施例的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)可靠性很高。可以制造線間電容減小的半導(dǎo)體器件，線間電容歸因于作為蝕刻終止層的第一無孔膜37。具體地，有以下操作和效果。
1)在形成互連溝槽的干蝕刻工藝中，可以使用第一無孔膜的第二層作為用于第一多孔膜的蝕刻終止層。當(dāng)通過干蝕刻第二無孔膜和第二多孔膜選擇性形成互連溝槽時(shí)，可以避免第一多孔膜的性質(zhì)改變和不需要的過量蝕刻。
第一和第二多孔膜用做層間絕緣膜。當(dāng)在這些層間絕緣膜中形成過孔和互連溝槽之后，在過孔的底部露出保護(hù)膜。在除去該保護(hù)膜的干蝕刻工藝中，可以使用第一無孔膜的第二層作為在互連溝槽底部用于第一多孔膜的蝕刻終止層。在除去抗蝕劑掩模的干蝕刻工藝中，可以使用第一無孔膜的第一層作為在互連溝槽底部用于第一多孔膜的蝕刻終止層。在這些干蝕刻工藝中，可以防止第一多孔膜暴露到蝕刻氣體?？梢苑乐刮挥诨ミB溝槽底部的第一多孔膜的性質(zhì)變化以及不需要的過量蝕刻。
與第一實(shí)施例類似，在除去抗蝕劑掩模以及在過孔底部露出的保護(hù)膜的干蝕刻工藝中，以及在對(duì)互連材料的過量部分進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光以形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的上層互連中，可以防止第二多孔膜的表面性變改變、蝕刻以及變粗糙。
可以制造其中在包括第一和第二多孔膜的層間絕緣膜中形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的高可靠性的多層互連的半導(dǎo)體器件，這些膜脆弱且性質(zhì)容易改變。
2)與第一實(shí)施例類似，可以制造有效減小線間電容的半導(dǎo)體器件。通過形成由低k聚芳撐醚制成的第一無孔膜的第二層，可以進(jìn)一步降低線間電容，聚芳撐醚具有約4.0的相對(duì)介電常數(shù)。
3)在形成過孔和互連溝槽的干蝕刻工藝中，絕緣膜中嵌入互連的表面被保護(hù)膜覆蓋。這可以防止嵌入互連的表面暴露到蝕刻氣體，并由此防止表面變得粗糙。
在已除去了暴露在過孔底部的保護(hù)膜并露出了嵌入互連的表面的狀態(tài)下除去抗蝕劑掩模的步驟中，通過在干蝕刻工藝中使用氮、氫、氨及其組合物作為蝕刻氣體，可以防止嵌入互連的表面變得粗糙。
可以制造其中上層互連的過孔栓塞以良好的條件電連接到嵌入互連(下層互連)的半導(dǎo)體器件。
(第三實(shí)施例)根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件包括形成在半導(dǎo)體基板上的下層互連，絕緣膜介于兩者之間。部分露出下層互連的表面。保護(hù)膜形成在包括互連的露出部分的絕緣膜表面上。第一多孔膜、第一無孔膜、第二多孔膜以及另一第二無孔膜(如果需要)依次疊置在保護(hù)膜的表面上，由此構(gòu)成了多層結(jié)構(gòu)膜。
第一無孔膜為包括至少兩層的多層膜。兩層的任何一個(gè)由相對(duì)于保護(hù)膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。位于第一多孔膜側(cè)的兩層的下層由相對(duì)于位于第二多孔膜側(cè)的上層具有高蝕刻選擇比的材料制成。上層由相對(duì)于第二多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。
雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的上層互連形成在多層結(jié)構(gòu)膜和保護(hù)膜中，并包括過孔栓塞部分和互連部分。過孔栓塞部分以第一無孔膜為界形成在保護(hù)膜和第一多孔膜中的過孔內(nèi)，并連接到下層互連?；ミB部分以第一無孔膜為界形成在第二多孔膜和第二無孔膜中的互連溝槽內(nèi)，并連接到過孔栓塞部分。
通過與第一實(shí)施例中介紹的方法類似的方法可以形成保護(hù)膜、第一和第二多孔膜以及第二無孔膜。
對(duì)于第一無孔膜，具體地，可以采用以下兩種形式。
(1)在下層上疊置上層形成多層膜。上層由相對(duì)于第二多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。下層由相對(duì)于上層和保護(hù)膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。
對(duì)于相對(duì)于保護(hù)膜具有高蝕刻選擇比的材料，例如可以采用聚芳撐醚或類似物。
對(duì)于相對(duì)于第二多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料，例如可以采用SiCH膜、SiCN膜、SiCO膜、SiN膜、有機(jī)硅氧烷膜或無機(jī)硅氧烷膜或類似物。
(2)在下層上疊置上層形成多層膜。上層由相對(duì)于保護(hù)膜和第二多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。下層由相對(duì)于上層具有高蝕刻選擇比的材料制成。
對(duì)于相對(duì)于保護(hù)膜和第二多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料，例如可以采用聚芳撐醚或類似物。
對(duì)于相對(duì)于上層具有高蝕刻選擇比的材料，例如可以采用SiCH膜、SiCN膜、SiCO膜、SiN膜、有機(jī)硅氧烷膜或無機(jī)硅氧烷膜或類似物。
根據(jù)第三實(shí)施例，雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的上層互連包括在由第一和第二多孔膜構(gòu)成的層間絕緣膜中，這些膜脆弱且性質(zhì)容易改變。根據(jù)第三實(shí)施例的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)可靠性很高?？梢灾圃炀€間電容減小的半導(dǎo)體器件，線間電容歸因于第一無孔膜。
雖然在第一到第三實(shí)施例中的每一個(gè)中使用單層保護(hù)膜和單層第二無孔膜，但是保護(hù)膜和第二無孔膜可以是具有不同種類的兩層或多層的多層膜。
雖然第一到第三實(shí)施例中的每一個(gè)中第一無孔膜具有雙層結(jié)構(gòu)，但是第一無孔膜可以是具有三層或多層的多層膜。第一無孔膜的層數(shù)增加導(dǎo)致膜的厚度增加從而導(dǎo)致線間電容增加。第一無孔膜的層數(shù)增加導(dǎo)致形成膜以及處理上層互連的形狀的工藝步驟數(shù)量增加。第一無孔膜的層數(shù)增加將造成每層之間界面上的控制變得復(fù)雜。因此，優(yōu)選第一無孔膜的層數(shù)將更少。
參考了這里公開的本發(fā)明的說明書和實(shí)施，對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員來說本發(fā)明的其它實(shí)施例將變得顯而易見。說明書和實(shí)施例僅為示例，本發(fā)明的實(shí)際范圍和精神由以下的權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括形成下層互連；在下層互連的表面上形成保護(hù)膜；通過在保護(hù)膜的表面上依次疊置第一多孔膜、第一無孔膜、第二多孔膜以及第二無孔膜形成多層結(jié)構(gòu)膜；通過使用抗蝕劑掩模干蝕刻多層結(jié)構(gòu)膜，在第一多孔膜和第一無孔膜中形成過孔，和在第二多孔膜和第二無孔膜中形成與過孔相通的互連溝槽；除去抗蝕劑掩模；除去抗蝕劑掩模之后除去在過孔底部露出的保護(hù)膜；以及在過孔和互連溝槽中嵌入互連材料形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的上層互連，上層互連被連接到下層互連，其中對(duì)于第一無孔膜，使用了包括至少兩層的多層膜，其中設(shè)置得靠近第一多孔膜的第一層由相對(duì)于保護(hù)膜具有高蝕刻選擇比的材料制成，并且與第一層相比設(shè)置得更靠近第二多孔膜的第二層由相對(duì)于抗蝕劑掩模和第二多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過疊置下層和其上的上層形成第一無孔膜，上層由相對(duì)于第二多孔膜和抗蝕劑掩模具有高蝕刻選擇比的材料制成，下層由相對(duì)于保護(hù)膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過疊置至少包括下層和上層的兩層或多層形成第一無孔膜，上層由相對(duì)于第二多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料制成，下層由相對(duì)于上層具有高蝕刻選擇比的材料制成，以及包括兩層或多層的多層膜的任何一層由相對(duì)于保護(hù)膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。
4.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括形成下層互連；在下層互連的表面上形成保護(hù)膜；在保護(hù)膜的表面上依次疊置第一多孔膜、第一無孔膜、第二多孔膜以及第二無孔膜形成多層結(jié)構(gòu)膜；通過使用抗蝕劑掩模干蝕刻多層結(jié)構(gòu)膜，在第一多孔膜和第一無孔膜中形成過孔和在第二多孔膜和第二無孔膜中形成與過孔相通的互連溝槽；除去過孔底部露出的保護(hù)膜；除去保護(hù)膜之后除去抗蝕劑掩模；以及通過在過孔和互連溝槽中嵌入互連材料形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的上層互連，上層互連連接到下層互連，其中對(duì)于第一無孔膜，使用了包括至少兩層的多層膜，其中設(shè)置得靠近第一多孔膜的第一層由相對(duì)于抗蝕劑掩模具有高蝕刻選擇比的材料制成，并且與第一層相比設(shè)置得更靠近第二多孔膜的第二層由相對(duì)于保護(hù)膜和第二多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中通過疊置下層和其上的上層形成第一無孔膜，上層由相對(duì)于保護(hù)膜和第二多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料制成，下層由相對(duì)于抗蝕劑掩模具有高蝕刻選擇比的材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中通過疊置至少包括下層和上層的兩層或多層形成第一無孔膜，上層由相對(duì)于第二多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料制成，下層由相對(duì)于上層具有高蝕刻選擇比的材料制成，以及包括兩層或多層的多層膜的任何一層由相對(duì)于保護(hù)膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。
7.一種半導(dǎo)體器件，包括形成在半導(dǎo)體基板上的下層互連，絕緣膜介于它們其間；在絕緣膜的表面上包括在下層互連上形成的保護(hù)膜；在保護(hù)膜的表面上依次至少疊置第一多孔膜、第一無孔膜以及第二多孔膜形成的多層結(jié)構(gòu)膜；以及在保護(hù)膜和多層結(jié)構(gòu)膜中形成的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的上層互連，上層互連包括連接到下層互連的過孔栓塞部分以及連接到以第一無孔膜為界的過孔栓塞的互連部分，其中第一無孔膜為包括至少兩層的多層膜，包含任何一層的第一無孔膜由相對(duì)于保護(hù)膜具有高蝕刻選擇比的材料制成，靠近第一多孔膜設(shè)置的層由相對(duì)于靠近第二多孔膜設(shè)置的層具有高蝕刻選擇比的材料制成，靠近第二多孔膜設(shè)置的層由相對(duì)于第二多孔膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中第一無孔膜具有下層和其上疊置的上層的多層結(jié)構(gòu)，下層由相對(duì)于保護(hù)膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中包括在第一無孔膜中的下層為聚芳撐醚膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體器件，其中包括在第一無孔膜中的上層為SiCH膜、SiCN膜、SiCO膜、SiN膜、有機(jī)硅氧烷膜或無機(jī)硅氧烷膜中的任何一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中第一無孔膜具有下層和其上疊置的上層的多層結(jié)構(gòu)，上層由相對(duì)于保護(hù)膜具有高蝕刻選擇比的材料制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的半導(dǎo)體器件，其中包括在第一無孔膜中的上層為聚芳撐醚膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件，其中包括在第一無孔膜中的下層為SiCH膜、SiCN膜、SiCO膜、SiN膜、有機(jī)硅氧烷膜或無機(jī)硅氧烷膜中的任何一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中在構(gòu)成第一無孔膜的多層膜中的各層之中，由相對(duì)于保護(hù)膜具有高蝕刻選擇比的材料制成的層為聚芳撐醚膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中保護(hù)膜為SiCH膜、SiCN膜、SiCO膜以及SiN膜的任何一種。
16.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中第一和第二多孔膜中的至少一個(gè)為多孔有機(jī)硅氧烷膜和多孔無機(jī)硅氧烷膜中的任何一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中第一和第二多孔膜中的至少一個(gè)為多孔聚芳撐醚膜。
18.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中第一無孔膜比保護(hù)膜薄。
19.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中多層結(jié)構(gòu)膜具有其中第一多孔膜、第一無孔膜、第二多孔膜以及第二無孔膜依次疊置的多層結(jié)構(gòu)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的半導(dǎo)體器件，其中第二無孔膜為有機(jī)硅氧烷膜和無機(jī)硅氧烷膜中的任何一種。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括在下層互連的表面上形成保護(hù)膜，和通過在保護(hù)膜的表面上依次疊置第一多孔膜、第一無孔膜、第二多孔膜以及第二無孔膜形成多層結(jié)構(gòu)膜，并形成過孔和互連溝槽。除去抗蝕劑掩模之后，除去在過孔底部露出的保護(hù)膜。通過在過孔和互連溝槽中嵌入互連材料形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的上層互連。第一無孔膜包括第一層和第二層，第一層相對(duì)于保護(hù)膜具有高蝕刻選擇比，第二層相對(duì)于抗蝕劑掩模和第二多孔膜具有高蝕刻選擇比。
文檔編號(hào)H01L21/00GK1518092SQ20041000105
公開日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2004年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月17日
發(fā)明者增田秀顯, 宮島秀史, 中田錬平, 史, 平 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝