專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法，更詳細(xì)地說(shuō)涉及具有低介 電常數(shù)絕緣膜的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體裝置的微細(xì)化、高速化，布線結(jié)構(gòu)多層化技 術(shù)不斷發(fā)展。但是，伴隨這樣的微細(xì)化、高速化以及多層化的發(fā)展，信號(hào)延遲的問(wèn)題。由于信號(hào)延遲T與布線電阻R和寄生電容C的積成 正比，所以為了降低信號(hào)延遲T，就需要降低布線層的電阻并且降低寄 生電容。為了降低布線電阻R，可以使用較低電阻的布線材料。具體而言， 可舉出從以往的鋁(Al)布線轉(zhuǎn)向銅(Cu)布線等。另一方面，布線層間的寄生電容C與設(shè)在布線層間的層間絕緣膜 的相對(duì)介電常數(shù)s 、布線層的間隔d以及布線層的側(cè)面積S之間具有 如下關(guān)系C= ( s 'S)/d。因此，要降低寄生電容C，就需要實(shí)現(xiàn)層 間絕緣膜的低介電常數(shù)化。因而，對(duì)相對(duì)介電常數(shù)比以往使用的Si02 膜(相對(duì)介電常數(shù)3.9)低的絕緣膜(以下稱為L(zhǎng)ow-k膜。)進(jìn)行研究。 特別是，有機(jī)硅氧烷類絕緣膜作為實(shí)現(xiàn)相對(duì)介電常數(shù)小于等于3.1的 材料而倍受矚目。對(duì)于有機(jī)硅氧烷類絕緣膜，除了可以通過(guò)化學(xué)氣相沉積法 (Chemical Vapor Deposition Method,以下稱作CVD法)成膜之夕卜， 還可以通過(guò)旋涂法成膜。但是不論是哪一種方法形成的絕緣膜，其結(jié) 構(gòu)都是在Si-O-Si鍵構(gòu)成的主骨架上含有支鏈Si-R (R:有機(jī)基)鍵。這里的R—般采用耐熱性優(yōu)良的CH3。另外，作為其它成分有時(shí)也含有 Si-H鍵或Si-C-Si鍵等。此外，含C的未反應(yīng)物或反應(yīng)副生成物，也 可以以雜質(zhì)形式殘留于絕緣膜中。通過(guò)CVD法形成的絕緣膜以采用有機(jī)硅烷和氧化性氣體的為代表。 另外，還有下述方法使用R2Si (0R， ) 2或者R4Si20 (0R， ) 2 (其中R， R，為CH3等。)等的烷氧基硅烷和惰性氣體，使原料氣體在反應(yīng)室內(nèi)長(zhǎng) 時(shí)間滯留的條件下成膜(參照專利文獻(xiàn)1)。通過(guò)這些方法形成的有機(jī) 硅氧烷類絕緣膜的硬度通常小于等于2Gpa。另外，還有下述方法作為烷氧基硅烷采用RnSi (0R， ) 3-n (其中 R為CH3， R，為CH3或C2Hs, 0. 75<;n《1.5。)，與惰性氣體混合，在反 應(yīng)室內(nèi)滯留時(shí)間較短的條件下成膜(參照專利文獻(xiàn)2)。通過(guò)該方法可 得到1《(C/Si) <2、硬度4.4Gpa的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜。另一方面，作為涂敷型的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜，相對(duì)介電常數(shù)小 于等于3,楊氏模量低于50Gpa(參照專利文獻(xiàn)3)。此時(shí)，為了避免在 引線鍵合時(shí)對(duì)絕緣膜造成機(jī)械損傷，需要在上層層疊楊氏模量大于等 于50GPa的保護(hù)膜。但是，作為使用了 Low-k膜的銅布線的形成方法，可以根據(jù)嵌入 (Damascene)法。/^知這是考慮到銅比鋁難以進(jìn)行刻蝕速率的控制因 而不對(duì)銅進(jìn)行刻蝕地來(lái)形成布線的技術(shù)。嵌入法具體而言是下面這樣的技術(shù)在Low - k膜上形成Si02膜之 后，通過(guò)以抗蝕劑圖形作為掩模的這些膜的干刻蝕從而形成開口部， 在該開口部上經(jīng)由阻擋層金屬膜埋入銅層而形成銅布線層。銅層的埋入是在通過(guò)鍍金法以埋設(shè)于開口部中的方式形成銅層之后，通過(guò)化學(xué) 機(jī)械研磨法(Chemical Mechanical Polishing Method,以下稱為CMP 法)，以僅在開口部?jī)?nèi)保留銅層的方式來(lái)研磨表面而實(shí)現(xiàn)的。專利文獻(xiàn)l:特開2000-349083號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:特開2001-203200號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:特開2000-340569號(hào)公報(bào)在使用有機(jī)硅氧烷類絕緣膜作為L(zhǎng)ow-k膜的情況下，為了確保表 面的平坦性，在所述CMP工序中，對(duì)整個(gè)Si02膜以及一部分有機(jī)硅氧 烷類絕緣膜進(jìn)行研磨。然后，通過(guò)使用氨等還原性氣體的等離子體處 理，在還原銅層表面的同時(shí)，清潔有機(jī)硅氧烷類絕緣膜的表面。隨后，在其上形成用于防止銅擴(kuò)散的阻擋層絕緣膜。然而，在所述還原性等 離子體處理工序中，由于有機(jī)硅氧烷類絕緣膜中的碳被還原，所以存 在有機(jī)硅烷絕緣膜的表面形成變質(zhì)層的問(wèn)題。由于變質(zhì)層的電特性比原絕緣膜要差，所以當(dāng)形成變質(zhì)層時(shí)鄰接 的布線間的絕緣特性就會(huì)降低。布線間的間隔越小，該問(wèn)題就越嚴(yán)重。對(duì)此有這樣的方法，即通過(guò)在有機(jī)硅氧烷類絕緣膜上沉積較厚(100nm左右)的Si02膜，利用CMP法研磨結(jié)束后露出的面就不是有 機(jī)硅氧烷類絕緣膜而是Si02膜。由于Si02膜中幾乎不含碳，所以通過(guò) 該方法，即使進(jìn)行還原性等離子體處理，也不會(huì)形成變質(zhì)層。然而， 由于Si02膜的相對(duì)介電常數(shù)較大，實(shí)際上布線間的寄生電容C不會(huì)降 低。另外，由于電特性的降低與變質(zhì)層的膜厚有關(guān)，所以變質(zhì)層的膜 厚最好較薄。如果縮短還原性等離子體處理的時(shí)間，雖然可以減小變 質(zhì)層的膜厚，但是會(huì)導(dǎo)致銅層表面還原以及絕緣膜表面的清潔度不充 分，反而引起所不希望的可靠性降低。另一方面，如果是不易形成變質(zhì)層的絕緣膜，就不需要在上層形成Si02膜。例如，在使用上述RnSi (0R， ) h形成的絕緣膜就不易形成 變質(zhì)層。但是，在這種情況下，由于膜中的含碳量極高，無(wú)法確保轉(zhuǎn) 印抗蝕劑圖形時(shí)的刻蝕選擇比。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而提出的。即，本發(fā)明旨在提供一種使用 有機(jī)硅氧烷類絕緣膜且電特性優(yōu)良的半導(dǎo)體裝置。另外，本發(fā)明的目的還在于提供一種制造使用有機(jī)硅氧烷類絕緣 膜且電特性優(yōu)良的半導(dǎo)體裝置的方法。本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)下述記載就可變得清楚了 。本發(fā)明的第一方面是具備在半導(dǎo)體襯底上形成的多層布線結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置中，該多層布線結(jié)構(gòu)具有層間絕緣膜，該層間絕緣膜至少部分具備相對(duì)介電常數(shù)小于等于3.1且硬度大于等于2. 7GPa的有機(jī) 硅氧烷類絕緣膜，該有機(jī)硅氧烷類絕緣膜中碳原子數(shù)與硅原子數(shù)之比 大于等于0. 5小于等于1. 0。在第1絕緣膜的上面，具有從第1絕緣膜 中進(jìn)行脫碳并且使碳原子數(shù)與硅原子數(shù)之比小于等于0.1的絕緣層。另外，在本說(shuō)明書中，有時(shí)也將該絕緣層稱為變質(zhì)層。此外，本發(fā)明的第二方面是:在具有多層布線結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的 制造方法中，具有以下工序在半導(dǎo)體村底上形成的下層布線上形成 第1絕緣膜；在該第1絕緣膜上形成第2絕緣膜；在該第2絕緣膜上 形成第3絕緣膜；對(duì)第3絕緣膜、第2絕緣膜以及第1絕緣膜進(jìn)行干 刻蝕，形成直到下層布線的開口部；在開口部的內(nèi)面以及第3絕緣膜 上形成阻擋層金屬膜；以埋入開口部的方式在阻擋層金屬膜上形成導(dǎo) 電層；除開口部的內(nèi)部之外，對(duì)導(dǎo)電層、阻擋層金屬膜、笫3絕緣膜 以及第2絕緣膜的一部分通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨法除去，形成與下層布線 電連接的上層布線；以及對(duì)露出的第2絕緣膜和導(dǎo)電層的表面進(jìn)行還 原性等離子體處理。而且，形成第2絕緣膜的工序具有如下特征使 用通式RwSix0y (0R， ) z (其中，R和R，為CH3， w、 x、 z為正整數(shù)，y 是0或正整數(shù)，(w/x)=2。)所表示的烷基烷氧基硅烷和非氧化性氣體 作為原料氣體，通過(guò)等離子體CVD法在小于等于500Pa的壓力下成膜。此外，本發(fā)明的第三方面是在具有多層布線結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的 制造方法中，具有以下工序在半導(dǎo)體襯底上形成的下層布線上形成 第1絕緣膜；在該第1絕緣膜上形成第2絕緣膜；在該第2絕緣膜上 形成第3絕緣膜；對(duì)第3絕緣膜、第2絕緣膜以及第1絕緣膜進(jìn)行干 刻蝕，形成直到下層布線的開口部；在該開口部的內(nèi)面以及第3絕緣 膜上形成阻擋層金屬膜；以埋入開口部的方式在阻擋層金屬膜上形成 導(dǎo)電層；除開口部的內(nèi)部之外，對(duì)導(dǎo)電層、阻擋層金屬膜、第3絕緣 膜以及第2絕緣膜的一部分通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨法除去，形成與下層布 線電連接的上層布線；以及對(duì)露出的第2絕緣膜和導(dǎo)電層的表面進(jìn)行 還原性等離子體處理。而且，形成笫2絕緣膜的工序具有如下特征 以通式RwS"0y ( 0R， ) z (其中，R和R，為CH3， w、 x、 z為正整數(shù)，y 是0或正整數(shù)，(w/x)=2。)所表示的烷基烷氧基硅烷和非氧化性氣體 作為原料氣體，通過(guò)等離子體CVD法在大于等于650Pa的壓力下進(jìn)行 成膜直至達(dá)到規(guī)定膜厚，而后將壓力變?yōu)樾∮诘扔?00Pa進(jìn)一步進(jìn)行 成膜。本發(fā)明的第四方面是具有多層布線結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的制造方 法，具有以下工序在半導(dǎo)體襯底上形成的下層布線上形成第1絕緣 膜；在該第1絕緣膜上形成第2絕緣膜；在該第2絕緣膜上形成第3絕緣膜；在該第3絕緣膜上形成第4絕緣膜；對(duì)第4絕緣膜、第3絕 緣膜、第2絕緣膜以及第1絕緣膜進(jìn)行干刻蝕，形成直到下層布線的 開口部；在該開口部的內(nèi)面以及第4絕緣膜上形成阻擋層金屬膜；以 埋入開口部的方式在阻擋層金屬膜上形成導(dǎo)電層；除開口部的內(nèi)部之 外，對(duì)導(dǎo)電層、阻擋層金屬膜、第4絕緣膜以及第3絕緣膜的一部分 通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨法除去，形成與下層布線電連接的上層布線；以及 對(duì)露出的第3絕緣膜和導(dǎo)電層的表面進(jìn)行還原性等離子體處理。而且， 形成第2絕緣膜的工序是形成相對(duì)介電常數(shù)比第3絕緣膜小的絕緣膜 的工序，形成第3絕緣膜的工序具有如下特征使用通式^Six0y(0R') z(其中，R和R，為CH3， w、 x、 z為正整數(shù)，y是O或正整數(shù)，(w/x) =2。)所表示的烷基烷氧基硅烷和非氧化性氣體作為原料氣體，通過(guò)等 離子體CVD法在小于等于500Pa的壓力下成膜。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，因?yàn)槎鄬硬季€結(jié)構(gòu)具有層間絕緣膜，該 層間絕緣膜至少部分具備相對(duì)介電常數(shù)小于等于3.1且硬度大于等于 2.7GPa的絕緣膜，并且該絕緣膜包含硅、碳和氧，碳原子數(shù)與硅原子 數(shù)之比大于等于0. 5小于等于1. 0，因此能夠使變質(zhì)層的膜質(zhì)致密而防 止電特性的降低。此外，也能夠確保轉(zhuǎn)印抗蝕劑圖形時(shí)的刻蝕選擇比。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，因?yàn)槭褂猛ㄊ絉wSi』y(0R， )z所表示的 烷基烷氧基硅烷以及非氧化性氣體作為原料氣體，通過(guò)等離子體CVD 法在小于等于500Pa的壓力下形成第2絕緣膜，因此能夠使變質(zhì)層的 膜質(zhì)致密而防止電特性的降低。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，由于形成第2絕緣膜的工序中，以通式 RWSix0y ( 0R， ) z所表示的烷基烷氧基硅烷以及非氧化性氣體作為原料氣 體，使用等離子體CVD法在大于等于650Pa的壓力下成膜直至達(dá)到規(guī) 定膜厚，而后將壓力變?yōu)樾∮诘扔?00Pa進(jìn)一步進(jìn)行成膜，因此能夠 使變質(zhì)層的膜質(zhì)致密而防止電特性的降低并且可使寄生電容降低。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，形成第2絕緣膜的工序形成相對(duì)介電常 數(shù)比第3絕緣膜小的絕緣膜的工序，形成第3絕緣膜的工序使用通式 RwS"0y ( 0R， ) z所表示的烷基烷氧基硅烷以及非氧化性氣體作為原料氣 體，通過(guò)等離子體CVD法在小于等于500Pa的壓力條件下成膜，因此 能夠使變質(zhì)層的膜質(zhì)致密而防止電特性的降低并且可使寄生電容降 低。


圖1是表示對(duì)于本發(fā)明的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜、在改變壓力時(shí)硬 度與相對(duì)介電常數(shù)的關(guān)系的圖。圖2是表示對(duì)于本發(fā)明的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜、刻蝕時(shí)間與通過(guò) 刻蝕除去的膜厚的關(guān)系的圖。圖3是表示對(duì)于本發(fā)明的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜、改變硬度時(shí)變質(zhì) 層的膜厚與刻蝕速率的初速度的關(guān)系的圖。圖4是表示在本發(fā)明中有機(jī)硅氧烷類絕緣膜的硬度與初始故障發(fā) 生率的關(guān)系的圖。圖5是本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖。圖6是本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖。圖7是本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖。圖8是本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖。圖9是本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖。圖IO是本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖。圖ll是本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖。圖12是本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖。圖13是本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖。圖14是本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施方式
在本發(fā)明中，變質(zhì)層定義為下述這樣的層通過(guò)還原性等離子體 處理從有機(jī)硅氧烷類絕緣膜中進(jìn)行脫碳，使膜中的C原子數(shù)與Si原子 數(shù)之比小于等于O.l。另外，在脫碳時(shí)，也可以將除碳之外的其他成分 一起除去。根據(jù)上述定義，變質(zhì)層的主要成分為Si和0。因此，與通過(guò)先在 有機(jī)硅氧烷類絕緣膜上沉積較厚的Si02膜、以CMP法完成研磨后使Si02 膜露出的方法所形成的結(jié)構(gòu)在外觀上類似。然而，本發(fā)明中的變質(zhì)層， 與在有機(jī)硅氧烷類絕緣膜上沉積的Si02膜具有顯著的不同。即，因?yàn)?依賴于圖形密度且CMP的侵蝕量在數(shù)十nm左右的范圍內(nèi)變化，所以研磨結(jié)束后殘存的Si02膜的膜厚也會(huì)隨之變化。因此，Si02膜的膜厚的最大值與最小值的差大于等于平均值的50%。另一方面，變質(zhì)層的膜厚 由等離子體處理的均勻程度決定，其最大值與最小值的差只不過(guò)是小于等于平均值的20%。另外，本發(fā)明的變質(zhì)層，在提高粘接性的目的上，與通過(guò)氧等離 子體處理或氦等離子體處理形成的變質(zhì)層不同。例如，在有機(jī)硅氧烷 類絕緣膜的表面實(shí)施等離子體處理后形成Si02膜的情況下，在該膜的 界面形成等離子體處理的變質(zhì)層。然而，該變質(zhì)層在隨后的CMP工序 中全部被研磨。因此，在最終結(jié)構(gòu)中沒(méi)有剩余這方面與本發(fā)明的變質(zhì) 層有明確不同。為了避免由于變質(zhì)層的形成導(dǎo)致電特性的降低，通過(guò)使變質(zhì)層致 密，能夠有效提高其膜質(zhì)。然而，對(duì)于有機(jī)硅氧烷類絕緣膜，每單位 體積中所含的Si - CH3鍵或者作為雜質(zhì)的反應(yīng)副生成物的量較大，通過(guò)還原性等離子體的作用使碳或氫脫離從而顯著降低了膜密度，因而不 能獲得具有良好膜質(zhì)的變質(zhì)層。另外，在這種情況下，脫離后的膜密 度越低則還原性等離子體越容易滲透內(nèi)部，因此，使變質(zhì)層的膜厚變 厚，變質(zhì)層對(duì)電特性影響變大。另一方面，Si-0-Si鍵不能通過(guò)還原性等離子體被分解。此外， Si-C-Si鍵通過(guò)還原性等離子體向Si-N-Si鍵或Si-0-Si鍵轉(zhuǎn)化，因而 不會(huì)導(dǎo)致變質(zhì)層的密度顯著降低。因此，為使變質(zhì)層致密，也可以減 少Si - CH3鍵或反應(yīng)生成物的量而增大Si-O-Si鍵或Si-C-Si鍵的量。 但是，如果僅減少膜中的碳而增加Si-O-Si鍵，則變質(zhì)層變得致密， 膜成為了接近Si02膜的結(jié)構(gòu)。所以，相對(duì)介電常數(shù)變高，顯然無(wú)法收 到作為L(zhǎng)ow-k膜的效果。如上所述，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)確保實(shí)現(xiàn)低介電常數(shù)化所需程度的含碳量，同時(shí)減少si-(:113鍵以及反應(yīng)副生成物的比例，增大si-c-si鍵的 比例，這些都是很有效的，于是作出了本發(fā)明。另外，包含在有機(jī)硅氧烷類絕緣膜中的Si-CH3、 Si-C-Si以及 Si-O-Si等各鍵，可以通過(guò)傅里葉變換法紅外吸收分光光度測(cè)定(以下 稱為FTIR。)等方法確認(rèn)其存在。然而卻難以定量的分析這些鍵。因此，在本發(fā)明中，以膜的硬度為指標(biāo)。當(dāng)膜的每單位體積中對(duì) 鍵有貢獻(xiàn)的成分的含量提高時(shí)，則有機(jī)硅氧烷類絕緣膜的硬度就高。 這里，對(duì)鍵有貢獻(xiàn)的成分是指Si-O-Si鍵和Si-C-Si鍵。另一方面，在鍵的終端的Si -CH3或所包含的作為雜質(zhì)的反應(yīng)副生成物不對(duì)鍵有 貢獻(xiàn)，因而其含量增大時(shí)膜的硬度降低。在本發(fā)明中優(yōu)選硬度高而相 對(duì)介電常數(shù)低的絕緣膜。另外，本發(fā)明的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜，碳原子數(shù)是硅原子數(shù)的大 于等于O. 5倍小于等于1.0倍(0. 5< (C/Si) <1.0)。但是不希望由 于碳過(guò)少而不能使相對(duì)介電常數(shù)小于等于3.1。另一方面，也不希望由 于碳過(guò)多而無(wú)法確保轉(zhuǎn)印抗蝕劑圖形時(shí)的刻蝕選擇比。本發(fā)明的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜，使用由通式(1)表示的烷基烷氧 基硅烷的蒸汽以及非氧化性氣體的混合氣體，通過(guò)等離子體CVD法形 成。非氧化性氣體可以是He(氦)、Ar(氬)以及N2(氮)等惰性氣體。 它們可以單獨(dú)使用，也可以混合使用。RwSixOy (OR， ) z …(1)在式(1)中，R和R，均為CH3。此外w、 x、 z分別為正整數(shù)，y 是0 (零)或正整數(shù)，(w/x) =2。具體而言，Si-0R，鍵彼此結(jié)合形成Si-O-Si鍵。另外Si-CH3 鍵的一部分分解，分解部分彼此結(jié)合形成Si-C-Si鍵。在形成有機(jī)硅氧烷類絕緣膜時(shí)使用非氧化性氣體，是為了在氧化 性氣體的豐度化下使Si-CH3鍵和Si-C-Si鍵分解。然而，不使用氧化性氣體則容易在膜中殘留作為雜質(zhì)的由不需要的有機(jī)成分(R，)生成 的反應(yīng)生成物。為了抑制這種情況，降低R，中C和H含量，并且優(yōu)選 降低R，的數(shù)量。具體而言，設(shè)R，為CH3,并且優(yōu)選其個(gè)數(shù)相對(duì)于1 個(gè)Si小于等于2個(gè)((z/x)《2)。作為例1，分別將(CH3) 2Si (0CH3) 2 (二甲基二甲氧基硅烷)的 氣體以流量200sccm、氦氣以流量100sccm分別供給到成膜裝置內(nèi)，在 壓力350Pa ~ 700Pa、襯底溫度375t:、 RF功率1300W的條件下成膜。使用FTIR研究所形成的膜中的鍵，能夠觀察到Si-O-Si鍵和Si -013鍵、以及Si-CH3鍵分解生成的Si-C-Si鍵。在這種情況下，成 膜時(shí)的壓力越低，Si - CH3鍵就越少而Si-C-Si鍵就越多。另外，使用盧瑟福后方散射(RBS)進(jìn)行測(cè)定，膜中的碳與硅原子 數(shù)之比(C/Si)，與條件無(wú)關(guān)而在O. 84 - 0. 86的范圍內(nèi)且大致恒定。根據(jù)上述例l,形成了膜厚不同的兩種有機(jī)硅氧烷類絕緣膜。圖l 表示了改變壓力時(shí)的硬度與相對(duì)介電常數(shù)的關(guān)系。如圖所示，硬度提高則相對(duì)介電常數(shù)增大。另外，壓力降低則具有相對(duì)介電常數(shù)和硬度提高的趨勢(shì)。具體而言，壓力在小于等于500Pa時(shí)則硬度達(dá)到大于等 于2. 7GPa,壓力在小于等于470Pa時(shí)硬度則達(dá)到大于等于3. 0GPa。另 一方面，壓力低則相對(duì)介電常數(shù)大，在350Pa~ 700Pa的范圍內(nèi)，相對(duì) 介電常數(shù)均小于等于3. 1。另外，相對(duì)介電常數(shù)的測(cè)定是對(duì)膜厚200nm 的試料采用水銀探測(cè)法進(jìn)行的。另外，硬度的測(cè)定是對(duì)膜厚600nm的 試料采用納米壓痕法進(jìn)行的。作為例2，使用(CH3) 4Si20 (0CH3) 2和氦的混合氣體，與上例一 樣地形成有機(jī)硅氧烷類絕緣膜。這種情況下，在壓力400Pa時(shí)得到相 對(duì)介電常數(shù)2. 7、硬度3. OGPa的膜。另外，以Ar氣或&氣替代He氣作為反應(yīng)氣體，與例1和例2同 樣地成膜，所得膜的特性沒(méi)有明顯差別。如上所述，在本發(fā)明中，使用絕緣膜作為層間絕緣膜，該絕緣膜 含有硅、碳、氧，碳原子數(shù)與硅原子數(shù)之比大于等于0. 5小于等于1. 0 且相對(duì)介電常數(shù)小于等于3. 1、硬度大于等于2. 7GPa。使用通式RwSixOy (0R， ) z所表示的烷基烷氧基硅烷以及非氧化性氣體作為原料氣體， 通過(guò)等離子體CVD法在小于等于500Pa的壓力下形成上述絕緣膜。其 中，為了使變質(zhì)層的膜質(zhì)更加優(yōu)良，優(yōu)選使用相對(duì)介電常數(shù)小于等于 3.1、硬度大于等于3. OGPa的絕緣膜作為層間絕緣膜。使用上述原料 氣體，通過(guò)等離子體CVD法在小于等于470Pa的壓力下形成該絕緣膜。上述專利文獻(xiàn)3中，公開了相對(duì)介電常數(shù)小于等于3而具有小于 50GPa楊氏模量的有機(jī)SOG膜。然而，專利文獻(xiàn)3中，為了避免由于 SOG膜的機(jī)械強(qiáng)度較低而產(chǎn)生裂紋，在SOG膜和電極焊盤之間設(shè)置具有 大于等于50GPa楊氏模量的絕緣層。另一方面，本發(fā)明的特點(diǎn)在于， 基于變質(zhì)層的膜質(zhì)與硬度的關(guān)系，通過(guò)對(duì)硬度、相對(duì)介電常數(shù)以及刻 蝕選擇比進(jìn)行比較研究，使用碳原子數(shù)與硅原子數(shù)之比大于等于0.5 小于等于1. 0且相對(duì)介電常數(shù)小于等于3. 1、硬度大于等于2. 7GPa的 絕緣膜作為層間絕緣膜。因此，本發(fā)明與專利文獻(xiàn)3公開的發(fā)明具有 顯著差別。另外，換言之，根據(jù)圖1的關(guān)系，在本發(fā)明中，使用硬度 大于等于2.7GPa小于等于4. 0GPa，優(yōu)選大于等于3. OGPa小于等于 4. OGPa的絕緣膜作為層間絕緣膜。下面，對(duì)于根據(jù)例1制成的膜厚100nm的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜，使用平行平板型等離子體CVD裝置進(jìn)行氨等離子體處理。另外，處理 條件與通過(guò)CMP法在研磨后進(jìn)行的還原性等離子體處理相同。在上述等離子體處理進(jìn)行30秒后，使用濃度0. 5%的氟酸水溶液研 究膜的刻蝕速率。圖2表示了刻蝕時(shí)間與通過(guò)刻蝕除去的膜厚的關(guān)系。 如圖所示，隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)刻蝕速率呈下降趨勢(shì)。在除去膜厚達(dá)到B 點(diǎn)、變質(zhì)層全部除去時(shí)，刻蝕速率降為零?？涛g速率降為零通常所需 的時(shí)間為2分鐘左右。另外，在刻蝕前后對(duì)膜進(jìn)行FTIR頻譜進(jìn)行測(cè)定， 根據(jù)其差值得出除去的變質(zhì)層的頻譜，但是不能從膜中檢測(cè)出的Si-CH3等有機(jī)成分。圖3表示了變質(zhì)層的膜厚(B)和刻蝕速率的初速度(B/A,其中A 表示刻蝕時(shí)間。)對(duì)于膜的硬度的圖表。如圖所示，硬度越高則變質(zhì)層 的膜厚越薄。另外，同時(shí)由于刻蝕速率低，所以變質(zhì)層的膜質(zhì)致密。如圖所示，硬度3. 6GPa下的刻蝕速率為9. 2nm/分。這與通過(guò)等離 子體CVD法形成Si02膜的刻蝕速率(llnm/分)在同一程度上。另外， 硬度大于等于2.7GPa則變質(zhì)層的膜厚小于等于14nm，硬度大于等于 3. OGPa則變質(zhì)層的膜厚小于等于12nm。進(jìn)而，研究變質(zhì)層膜厚的面內(nèi) 均一性，其最大值與最小值之差在平均值的20%以內(nèi)。即，根據(jù)本發(fā)明， 通過(guò)使用硬度大于等于2. 7GPa的絕緣膜，所形成的變質(zhì)層的膜厚大致 大于等于5nm小于等于15nm。另外，圖2以及圖3的趨勢(shì)，對(duì)于在上述例2的條件下形成的膜 也是同樣的。接下來(lái)，在硅襯底上，以例1的條件形成膜厚500nm的有機(jī)硅氧 烷類絕緣膜。接著，在其上形成膜厚30nm的Si02膜之后，以抗蝕劑圖 形作為掩模形成開口部。然后除去抗蝕劑圖形，沉積20nm由氮化鉭膜 和鉭膜組成的阻擋層金屬膜，進(jìn)而在其上形成銅層。然后，對(duì)整個(gè)Si02 膜以及有機(jī)硅氧烷類絕緣膜的一部分通過(guò)CMP法進(jìn)行研磨，形成銅布 線層。接著，對(duì)露出的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜和銅層的表面進(jìn)行氨等離 子體處理，在其上形成作為阻擋層絕緣膜的SiCN膜。將得到的襯底加熱到1401C, —邊在絕緣的相鄰布線間施加電場(chǎng)， 一邊研究漏電流的經(jīng)時(shí)間變化。另外，此時(shí)相鄰布線間的距離為140nm。 測(cè)定產(chǎn)生絕緣破壞的時(shí)間并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分為初始故障和真性故障 兩種故障模式。這里，真性故障具有足夠的壽命，所以將初始故障判定為不良從而求得與硬度的關(guān)系。結(jié)果如圖4所示，硬度越大不良發(fā) 生率越低。具體而言，硬度大于等于2. 7GPa則成品率大于等于97%, 達(dá)到實(shí)用水平是沒(méi)有問(wèn)題的。另外，硬度大于等于3. OGPa則成品率達(dá) 到100%，獲得更高的可靠性。另外，圖4的趨勢(shì)，對(duì)于在上述例2的條件下形成的膜也是一樣的。下面，參照?qǐng)D5~圖15,說(shuō)明本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法。另 外，對(duì)于晶體管、擴(kuò)散層和栓(plug)形成等通常的LSI制造工序省 略說(shuō)明，而就金屬布線的形成工序進(jìn)行i兌明。首先，準(zhǔn)備形成有下層布線1的半導(dǎo)體村底(圖5)。作為半導(dǎo)體 襯底，可以采用例如硅襯底。另外，簡(jiǎn)便起見，圖中省略了下層布線l 的結(jié)構(gòu)。接著，在下層布線1上，順序形成第1絕緣膜2、笫2絕緣膜3以 及第3絕緣膜4 (圖5 )。這里，第1絕緣膜2是阻擋層絕緣膜，可以 是例如SiN膜或SiCN膜等含N (氮)的絕緣膜。此外，第2絕緣膜3 是本發(fā)明的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜。進(jìn)而，第3絕緣膜4可以是Si02膜。在形成第3絕緣膜4后，形成具有規(guī)定圖形的抗蝕膜5 (圖6)。 具體而言，在第3絕緣膜4的整個(gè)表面涂敷光致抗蝕劑(未圖示)，然 后使用曝光光經(jīng)由具有規(guī)定圖形的掩模照射光致抗蝕劑。接著，通過(guò) 用適當(dāng)?shù)娘@像液使光致抗蝕劑顯像，可以形成具有規(guī)定圖形的抗蝕膜曝光光的種類，可以根據(jù)半導(dǎo)體裝置的設(shè)計(jì)規(guī)格適當(dāng)選取。例如， 對(duì)于0. 25 pm ~ 0.13卩m的設(shè)計(jì)規(guī)格可以采用KrF (氟化氪)受激準(zhǔn)分 子激光器(波長(zhǎng)248nm)，對(duì)于90nm~ 65nm的設(shè)計(jì)規(guī)格可以采用ArF(氟 化氬)受激準(zhǔn)分子激光器(波長(zhǎng)193nm),分別作為曝光裝置的光源。下面，以抗蝕膜5作為掩模，對(duì)第3絕緣膜4和第2絕緣膜3進(jìn) 行第一干刻蝕。該第一干刻蝕在到達(dá)第1絕緣膜2時(shí)自動(dòng)結(jié)束，形成 直到第1絕緣膜2的開口部6 (圖7)。接下來(lái)，通過(guò)低壓氧等離子體除去抗蝕膜5，然后以第3絕緣膜4 和第2絕緣膜3為掩模，對(duì)第1絕緣膜2進(jìn)行第二干刻蝕。由此形成 直到下層布線1的開口部7 (圖8)。這里，開口部7可以是布線槽或 者布線孔的任一個(gè)。另外，通過(guò)低壓氧等離子體處理，在開口部7的內(nèi)面形成變質(zhì)層， 該變質(zhì)層不同于作為本發(fā)明對(duì)象的"從有機(jī)硅氧烷類絕緣膜中進(jìn)行脫 碳并且使碳原子數(shù)與硅原子數(shù)之比小于等于0. 1的絕緣層"。接著，在開口部7的內(nèi)面形成阻擋層金屬膜，然后經(jīng)由阻擋層金 屬膜在布線槽內(nèi)部埋入銅層從而形成銅布線。對(duì)該工序詳述如下.首先，在開口部7的內(nèi)面和第3絕緣膜4上，作為阻擋層金屬膜8， 形成由氮化鉭和鉭膜組成的層疊膜。阻擋層金屬膜8的膜厚例如可以 是20nm左右。繼而，在阻擋層金屬膜8上，將作為導(dǎo)電層的銅層9以 埋入開口部7的方式成膜。由此而得如圖9所示的結(jié)構(gòu)。接著，采用CMP法，對(duì)銅層9和阻擋層金屬膜8進(jìn)行研磨。此時(shí)， 為了提高表面的平坦性，對(duì)整個(gè)第3絕緣膜4以及第2絕緣膜3的一 部分進(jìn)行研磨。由此，僅在開口部7的內(nèi)部殘留銅層9和阻擋層金屬 膜8,從而形成與下層布線1電連接第一布線10。另外，研磨后的表 面上露出了第2絕緣膜3 (圖10)。下面，進(jìn)行使用氨的還原性等離子體處理，還原銅層9的表面， 并且清潔了第2絕緣膜3的表面。由此，如圖12所示，第2絕緣膜3 中的碳被還原而形成變質(zhì)層3，。變質(zhì)層3，的膜厚例如是12nm左右。 另外，也可以用氫代替氨，或者同時(shí)使用氨和氫兩者。通過(guò)上述工序，就可以形成使用了本發(fā)明有機(jī)硅氧烷類絕緣膜的 布線層(圖11)。下面，利用通路端方式雙單鑲嵌法，重復(fù)進(jìn)行與圖5~圖11同樣 的工序，從而形成與第一布線10電連接的第二布線ll(圖12)。進(jìn)而，重復(fù)同樣的工序形成多層布線結(jié)構(gòu)。在圖12中，在第2絕緣膜3上，設(shè)有布線槽13以及與布線槽13 對(duì)應(yīng)的通孔l2。并且，在布線槽13和通孔12中填充銅層9而形成第 二布線11。在本實(shí)施方式中，也可以形成由硬度和相對(duì)介電常數(shù)不同的多層 有機(jī)硅氧烷類絕緣膜組合而成的布線層。具體而言，使本發(fā)明的有機(jī) 硅氧烷類絕緣膜的下層與該絕緣膜相接，也可以形成相對(duì)介電常數(shù)比 該絕緣膜低的其他絕緣膜(以下簡(jiǎn)稱為低介電常數(shù)絕緣膜)。例如，在形成第2絕緣膜的工序中，用式(1)表示的烷基烷氧基 硅烷以及非氧化性氣體作為原料氣體，通過(guò)等離子體CVD法在大于等于650Pa的壓力下成膜直至達(dá)到規(guī)定膜厚，然后改變壓力至小于等于 500Pa進(jìn)一步成膜。由此，在下層和上層成為這樣的絕緣膜含有硅、 碳、氧，碳原子數(shù)與硅原子數(shù)之比大于等于0.5小于等于1.0，其中， 下層絕緣膜的相對(duì)介電常數(shù)小于等于2.8、硬度小于等于1.8GPa，上 層絕緣膜的相對(duì)介電常數(shù)小于等于3.1硬度大于等于2. 7GPa (圖1 )。 在這種情況下，為了降低相鄰布線間的電容，優(yōu)選下層絕緣膜的相對(duì) 介電常數(shù)小于等于2. 6。作為例3，在第一布線層上，以(CH3) 4Si20 (OCH3) 2為原料，將 硬度3. OGPa的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜形成為膜厚250nm。接著，在第二 布線層上，將硬度0. 9GPa的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜形成為膜厚400nm, 然后，將硬度3. OGPa的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜形成為膜厚100nm。另外，原料氣體可以與第1絕緣膜相同。同樣地，第二布線層的上層布線層， 也與第二布線層同樣形成。該情形如圖13所示。圖13與圖12的不同點(diǎn)在于第二布線層11 上的第2絕緣膜3是由第1有機(jī)硅氧烷類絕緣膜3a和第2有機(jī)硅氧烷 類絕緣膜3b組成的。另外，第一布線層IO上的第2絕緣膜3，僅由第 1有機(jī)硅氧烷類絕緣膜3a構(gòu)成。這里，第1有機(jī)硅氧烷類絕緣膜3a為 硬度3. OGPa的絕緣膜，第2有機(jī)硅氧烷類絕緣膜3b為硬度0. 9GPa的 絕緣膜。變質(zhì)層3'僅形成在暴露于還原性等離子體的第l有機(jī)硅氧烷 類絕緣膜3a的表面上。而且，在第二布線層11的更上層形成的布線 層(未圖示)，也可以與第二布線層具有相同的結(jié)構(gòu)。根據(jù)圖13的結(jié)構(gòu)，與布線槽13對(duì)應(yīng)的通孔12設(shè)于作為低介電常 數(shù)絕緣膜的第2有機(jī)硅氧烷類絕緣膜3b的一部分上。此外，布線槽13 設(shè)于第2有機(jī)硅氧烷類絕緣膜3b的一部分以及第1有機(jī)硅氧烷類絕緣 膜3a上。并且，在布線槽13和通孔12中填充銅層9而形成第二布線 11。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠收到如下所述降低相鄰布線間電容的效果。根據(jù)圖1,硬度3. OGPa下的相對(duì)介電常數(shù)為2.93,硬度0. 9GPa 下的相對(duì)介電常數(shù)2.52。因此，通過(guò)如上所述設(shè)定膜厚，與僅由單一 硬度的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜形成各布線層的情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn)低10%左右的寄生電容。另外，這種情況下，以(CH3)4Si20(OCH3)2代替(CH3)2Si (OCH3) 2也是一樣的。此外，作為例4，在第一布線層上，以(CH3) 4Si20 (OCH3) 2為原料，將硬度3. 0GPa的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜形成為膜厚250nm。接著， 在第二布線層上，將硬度3. OGPa的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜形成為膜厚 200mn，然后，將硬度0. 9GPa的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜形成為膜厚200nm， 進(jìn)而，將硬度3. OGPa的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜形成為膜厚100mn。另外，原料氣體可以與第1絕緣膜相同。同樣地，第二布線層的上層布線層， 也與第二布線層同樣地形成。由此，與各布線層僅由單一硬度的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜形成的情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn)低5%左右的寄生電容。另 外，這種情況下，以(CH3) 4Si20 (OCH3) 2代替(CH3) 2Si (OCH3) 2也 是一樣的。該情形如圖14所示。圖14與圖13的不同點(diǎn)在于第二布線層11 上的第2絕緣膜3,是由第1有機(jī)硅氧烷類絕緣膜3a和第2有機(jī)硅氧 烷類絕緣膜3b以及第1有機(jī)硅氧烷類絕緣膜3a的三層結(jié)構(gòu)形成的。 這里，第1有機(jī)硅氧烷類絕緣膜3a為硬度3. OGPa的絕緣膜，第2有 機(jī)硅氧烷類絕緣膜3b為硬度0. 9GPa的絕緣膜。第一布線層10上的第 2絕緣膜3，僅由笫l有機(jī)硅氧烷類絕緣膜3a構(gòu)成。另外，變質(zhì)層3， 僅形成在暴露于還原性等離子體的第1有機(jī)硅氧烷類絕緣膜3a的表面 上。另外，在第二布線層11的更上層形成的布線層(未圖示)，也可 以與第二布線層具有相同的結(jié)構(gòu)。根據(jù)圖14的結(jié)構(gòu)，與布線槽13對(duì)應(yīng)的通孔12設(shè)于第l有機(jī)硅氧 烷類絕緣膜3a上。并且，布線槽13設(shè)于作為低介電常數(shù)絕緣膜的第2 有機(jī)硅氧烷類絕緣膜3b以及第1有機(jī)硅氧烷類絕緣膜3a上。并且， 在布線槽13和通孔12中填充銅層9而形成第二布線11。通過(guò)這樣的 結(jié)構(gòu)，能夠收到如下所述抑制電阻值的上升同時(shí)降低相鄰布線間電容 的效果。根據(jù)上述例1~例4，制造具有5層布線結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置。另外， 例1和例2對(duì)應(yīng)圖12的結(jié)構(gòu)。此外，例3對(duì)應(yīng)圖13的結(jié)構(gòu)，例4對(duì) 應(yīng)圖14的結(jié)構(gòu)。而且，在200匸的溫度下，進(jìn)行500小時(shí)的應(yīng)力遷移 試驗(yàn)，研究試驗(yàn)前后的層間連接電阻變化，例4的半導(dǎo)體裝置的電阻 上升率與例1和例2的電阻上升率在同一程度上。另一方面，盡管例3 的電阻上升率為例4的兩倍左右，然而達(dá)到實(shí)用水平是沒(méi)有問(wèn)題的。另外，本發(fā)明中，在下層布線上形成第1絕緣膜、第2絕緣膜、 第3絕緣膜以及第4絕緣膜之后，對(duì)這些絕緣膜進(jìn)行干刻蝕而形成直到下層布線的開口部，在開口部?jī)?nèi)部和第4絕緣膜上形成阻擋層金屬 膜和導(dǎo)電層，除開口部?jī)?nèi)部之外，對(duì)導(dǎo)電層、阻擋層金屬膜、第4絕 緣膜以及第3絕緣膜的一部分通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨法除去，形成與下層 布線電連接的上層布線。此時(shí)，在露出的第3絕緣膜和導(dǎo)電層的表面 上進(jìn)行還原性等離子體處理。另外，第l絕緣膜為阻擋層絕緣膜，第3 絕緣膜為本發(fā)明的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜，第4絕緣膜為Si02膜。另外，形成第2絕緣膜的工序是形成相對(duì)介電常數(shù)比第3絕緣膜 小的絕緣膜的工序。即，第2絕緣膜可以是相對(duì)介電常數(shù)比第3絕緣 膜小的絕緣膜，也不限于有機(jī)硅氧烷類絕緣膜。另一方面，形成第3 絕緣膜的工序中，使用式(1)表示的烷基烷氧基硅烷以及非氧化性氣 體作為原料氣體，通過(guò)等離子體CVD法在小于等于500Pa的壓力下成 膜。由此得到硬度大于等于2. 7GPa的笫3絕緣膜。另外，通過(guò)使第3 絕緣膜的硬度大于等于3. 0GPa,從而使變質(zhì)層的膜質(zhì)更加優(yōu)良。這種 情況下，優(yōu)選成膜時(shí)的壓力小于等于470Pa。根據(jù)該方法，在圖14中，得到將第2有機(jī)硅氧烷類絕緣膜3b變 為第2絕緣膜的結(jié)構(gòu)。因而能夠使通過(guò)還原性等離子體處理而形成的 變質(zhì)層的膜質(zhì)致密，所以避免了半導(dǎo)體裝置的電特性的降低。此外， 與布線層僅由單一的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜形成的情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn) 較低的寄生電容。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，該半導(dǎo)體裝置具有多層布線結(jié)構(gòu)，所述制造方法其特征在于具有以下工序在半導(dǎo)體襯底上形成的下層布線上形成第1絕緣膜；在所述第1絕緣膜上形成第2絕緣膜；在所述第2絕緣膜上形成第3絕緣膜；對(duì)所述第3絕緣膜、所述第2絕緣膜以及所述第1絕緣膜進(jìn)行干刻蝕，形成直到所述下層布線的開口部；在所述開口部的內(nèi)面以及所述第3絕緣膜上形成阻擋層金屬膜；以埋入所述開口部的方式在所述阻擋層金屬膜上形成導(dǎo)電層；對(duì)所述第3絕緣膜上的所述導(dǎo)電層、所述第3絕緣膜上的所述阻擋層金屬膜、所述第3絕緣膜以及所述第2絕緣膜的一部分通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨法除去，形成與所述下層布線電連接的上層布線；以及對(duì)露出的所述第2絕緣膜和所述導(dǎo)電層的表面進(jìn)行還原性等離子體處理，形成所述第2絕緣膜的工序是下述這樣的工序使用下式所表示的烷基烷氧基硅烷和非氧化性氣體作為原料氣體，通過(guò)等離子體CVD法在小于等于500Pa的壓力下進(jìn)行成膜，RwSixOy(OR’)z其中，R和R’為CH3，w、x、z為正整數(shù)，y是0或正整數(shù)，w/x＝2。
2. —種半導(dǎo)體裝置的制造方法，該半導(dǎo)體裝置具有多層布線結(jié)構(gòu)， 所述制造方法其特征在于具有以下工序在半導(dǎo)體襯底上形成的下層布線上形成第l絕緣膜； 在所述第1絕緣膜上形成第2絕緣膜； 在所述第2絕緣膜上形成第3絕緣膜；對(duì)所述第3絕緣膜、所述第2絕緣膜以及所述第1絕緣膜進(jìn)行干 刻蝕，形成直到所述下層布線的開口部；在所述開口部的內(nèi)面以及所述第3絕緣膜上形成阻擋層金屬膜； 以埋入所述開口部的方式在所述阻擋層金屬膜上形成導(dǎo)電層； 對(duì)所述第3絕緣膜上的所述導(dǎo)電層、所述第3絕緣膜上的所述阻擋層金屬膜、所述笫3絕緣膜以及所述第2絕緣膜的一部分通過(guò)化學(xué) 機(jī)械研磨法除去，形成與所述下層布線電連接的上層布線；以及對(duì)露出的所述第2絕緣膜和所述導(dǎo)電層的表面進(jìn)行還原性等離子 體處理，形成所述第2絕緣膜的工序是下述這樣的工序以下式所表示的 烷基烷氧基硅烷和非氧化性氣體作為原料氣體，通過(guò)等離子體CVD法 在大于等于650Pa的壓力下進(jìn)行成膜直至達(dá)到規(guī)定膜厚，而后將壓力 變?yōu)樾∮诘扔?00Pa進(jìn)一步地進(jìn)行成膜，RwSix0y (OR， ) z其中，R和R，為CH3， w、 x、 z為正整數(shù)，y是O或正整數(shù)，w/x=2。
3. —種半導(dǎo)體裝置的制造方法，該半導(dǎo)體裝置具有多層布線結(jié)構(gòu)， 所述制造方法其特征在于 具有以下工序在半導(dǎo)體襯底上形成的下層布線上形成第1絕緣膜； 在所述第1絕緣膜上形成第2絕緣膜； 在所述第2絕緣膜上形成第3絕緣膜； 在所述第3絕緣膜上形成第4絕緣膜；對(duì)所述笫4絕緣膜、所述第3絕緣膜、所述第2絕緣膜以及所述 第l絕緣膜進(jìn)行干刻蝕，形成直到所述下層布線的開口部；在所述開口部的內(nèi)面以及所述第4絕緣膜上形成阻擋層金屬膜； 以埋入所述開口部的方式在所述阻擋層金屬膜上形成導(dǎo)電層； 對(duì)所述第4絕緣膜上的所述導(dǎo)電層、所述第4絕緣膜上的所述阻 擋層金屬膜、所述第4絕緣膜以及所述第3絕緣膜的一部分通過(guò)化學(xué) 機(jī)械研磨法除去，形成與所述下層布線電連接的上層布線；以及對(duì)露出的所述第3絕緣膜和所述導(dǎo)電層的表面進(jìn)行還原性等離子 體處理，形成所述第2絕緣膜的工序是形成相對(duì)介電常數(shù)比所述第3絕緣 膜低的絕緣膜的工序，形成所述笫3絕緣膜的工序是下述這樣的工序使用下式所表示 的烷基烷氧基硅烷和非氧化性氣體作為原料氣體，通過(guò)等離子體CVD 法在小于等于500Pa的壓力下進(jìn)行成膜，RwSixOy (OR， ) z其中，R和R，為CH3， w、 x、 z為正整數(shù)，y是0或正整數(shù)，w/x=2。
4. 如權(quán)利要求1~3的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，所 述非氧化性氣體是從氦氣、氬氣和氮?dú)鈽?gòu)成的組中選出的至少一種氣 體。
5. 如權(quán)利要求1~3的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，所 述還原性等離子體處理是暴露于含氨和氫的至少一種的等離子體中的 工序。
6. —種半導(dǎo)體裝置的制造方法，該半導(dǎo)體裝置具有多層布線結(jié)構(gòu)， 所述制造方法其特征在于具有以下工序在半導(dǎo)體襯底上形成的下層布線上形成第l絕緣膜； 在所述第1絕緣膜上形成笫2絕緣膜；對(duì)所述第2絕緣膜以及所述笫1絕緣膜進(jìn)行干刻蝕，形成直到所述下層布線的開口部；在所述開口部的內(nèi)面以及所述第2絕緣膜上形成阻擋層金屬膜； 以埋入所述開口部的方式在所述阻擋層金屬膜上形成導(dǎo)電層； 對(duì)所述第2絕緣膜上的所述導(dǎo)電層、所述第2絕緣膜上的所述阻擋層金屬膜、以及所述第2絕緣膜的一部分通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨法除去，形成與所述下層布線電連接的上層布線；以及對(duì)露出的所述第2絕緣膜和所述導(dǎo)電層的表面進(jìn)行還原性等離子體處理，形成所述第2絕緣膜的工序是下述這樣的工序使用下式所表示 的烷基烷氧基硅烷和非氧化性氣體作為原料氣體，通過(guò)等離子體CVD 法在小于等于500Pa的壓力下進(jìn)行成膜，RwSixOy (0R， ) z其中，R和R，為CH3, w、 x、 z為正整數(shù)，y是0或正整數(shù)，w/x=2。
7. —種半導(dǎo)體裝置的制造方法，該半導(dǎo)體裝置具有多層布線結(jié)構(gòu)， 所述制造方法其特征在于具有以下工序在半導(dǎo)體襯底上形成的下層布線上形成第i絕緣膜； 在所述第1絕緣膜上形成第2絕緣膜；對(duì)所述第2絕緣膜以及所述第1絕緣膜進(jìn)行干刻蝕，形成直到所述下層布線的開口部；在所述開口部的內(nèi)面以及所述第2絕緣膜上形成阻擋層金屬膜； 以埋入所述開口部的方式在所述阻擋層金屬膜上形成導(dǎo)電層； 對(duì)所述第2絕緣膜上的所述導(dǎo)電層、所述第2絕緣膜上的所述阻擋層金屬膜、以及所述第2絕緣膜的一部分通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨法除去，形成與所述下層布線電連接的上層布線；以及對(duì)露出的所述第2絕緣膜和所述導(dǎo)電層的表面進(jìn)行還原性等離子體處理，形成所述第2絕緣膜的工序是下述這樣的工序以下式所表示的 烷基烷氧基硅烷和非氧化性氣體作為原料氣體，通過(guò)等離子體CVD法 在大于等于650Pa的壓力下進(jìn)行成膜直至達(dá)到規(guī)定膜厚，而后將壓力 變?yōu)樾∮诘扔?00Pa進(jìn)一步地進(jìn)行成膜，RwSixOy (0R， ) z其中，R和R，為CH3， w、 x、 z為正整數(shù)，y是0或正整數(shù)，w/x=2。
8. —種半導(dǎo)體裝置的制造方法，該半導(dǎo)體裝置具有多層布線結(jié)構(gòu)， 所述制造方法其特征在于 具有以下工序在半導(dǎo)體襯底上形成的下層布線上形成第1絕緣膜； 在所述第1絕緣膜上形成第2絕緣膜； 在所述第2絕緣膜上形成第3絕緣膜；對(duì)所述第3絕緣膜、所述第2絕緣膜以及所述第1絕緣膜進(jìn)行干刻蝕，形成直到所述下層布線的開口部；在所述開口部的內(nèi)面以及所述第3絕緣膜上形成阻擋層金屬膜； 以埋入所述開口部的方式在所述阻擋層金屬膜上形成導(dǎo)電層； 對(duì)所述第3絕緣膜上的所述導(dǎo)電層、所述第3絕緣膜上的所述阻擋層金屬膜、以及所述第3絕緣膜的一部分通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨法除去，形成與所述下層布線電連接的上層布線；以及對(duì)露出的所述第3絕緣膜和所述導(dǎo)電層的表面進(jìn)行還原性等離子體處理，形成所述第2絕緣膜的工序是形成相對(duì)介電常數(shù)比所述第3絕緣 膜低的絕緣膜的工序，形成所述第3絕緣膜的工序是下述這樣的工序使用下式所表示的烷基烷氧基硅烷和非氧化性氣體作為原料氣體，通過(guò)等離子體CVD 法在小于等于500Pa的壓力下進(jìn)行成膜， IH0y (OR， ) z其中，R和R，為CH3, w、 x、 z為正整數(shù)，y是O或正整數(shù)，w/x=2。
9. 如權(quán)利要求6~8的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，所 述非氧化性氣體是從氦氣、氬氣和氮?dú)鈽?gòu)成的組中選出的至少一種氣 體。
10. 如權(quán)利要求6~8的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，所 述還原性等離子體處理是暴露于含氨和氫的至少一種的等離子體中的 工序。
11. 如權(quán)利要求6或7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，在形成所 述第2絕緣膜的工序與形成所述開口部的工序之間，還具有在所述第2 絕緣膜上形成第3絕緣膜的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制造使用有機(jī)硅氧烷類絕緣膜且電特性優(yōu)良的半導(dǎo)體裝置的方法。具備在半導(dǎo)體襯底上形成的多層布線結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置中，該多層布線結(jié)構(gòu)具有層間絕緣膜，該層間絕緣膜至少部分具備相對(duì)介電常數(shù)小于等于3.1且硬度大于等于2.7GPa的有機(jī)硅氧烷類絕緣膜。此外，該有機(jī)硅氧烷類絕緣膜中碳原子數(shù)與硅原子數(shù)之比大于等于0.5小于等于1.0。另外，該多層布線結(jié)構(gòu)在有機(jī)硅氧烷類絕緣膜的上面具有從有機(jī)硅氧烷類絕緣膜中進(jìn)行脫碳并且使碳原子數(shù)與硅原子數(shù)之比小于等于0.1的絕緣層。
文檔編號(hào)H01L23/532GK101330045SQ200810145438
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2005年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月6日
發(fā)明者三浦典子, 古澤健志, 后藤欣哉, 松浦正純 申請(qǐng)人:株式會(huì)社瑞薩科技