專利名稱：半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及具有較低介電常數(shù)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
背景技術(shù)：
在集成電路工藝中，有著熱穩(wěn)定性、抗?jié)裥缘亩趸枰恢笔墙饘倩ミB線路間使 用的主要絕緣材料，金屬鋁則是芯片中電路互連導(dǎo)線的主要材料。然而，相對(duì)于元件的微型 化及集成度的增加，電路中導(dǎo)體連線數(shù)目不斷的增多，使得導(dǎo)體連線架構(gòu)中的電阻(R)及 電容(C)所產(chǎn)生的寄生效應(yīng)，造成了嚴(yán)重的傳輸延遲(RC Delay)及串音(Cross Talk)，在 130納米及更先進(jìn)的技術(shù)中成為電路中訊號(hào)傳輸速度受限的主要因素。因此，在降低導(dǎo)線電阻方面，由于金屬銅具有高熔點(diǎn)、低電阻系數(shù)及高抗電子遷移 的能力，已被廣泛地應(yīng)用于連線架構(gòu)中來取代金屬鋁作為導(dǎo)體連線的材料。另一方面，在降低寄生電容方面，由于工藝上和導(dǎo)線電阻的限制，使得我們無法考 慮通過幾何上的改變來降低寄生電容值。因此，便使用低介電常數(shù)(low k)的材料來形成 層間介電層(ILD)及內(nèi)金屬介電層(IMD)。在US20080061438的美國專利文件中，我們可 以發(fā)現(xiàn)更多的關(guān)于低介電常數(shù)材料的相關(guān)信息，低介電常數(shù)材料包括氟硅玻璃(FSG)、碳摻 雜的氧化硅(BlackDiamond)、以及氮摻雜的碳化硅(BLOK)等，通常用于金屬互連線路的絕 緣層。在現(xiàn)有的技術(shù)中，絕緣層結(jié)構(gòu)可以參考圖1，襯底200 ；形成在襯底200上的銅金屬層 210 ；形成在所述襯底200表面并覆蓋所述銅金屬層210的氮摻雜的碳化硅層120 ；形成在 氮摻雜的碳化硅層120表面的碳摻雜的氧化硅層130。隨著集成電路工藝進(jìn)入65納米及以下工藝節(jié)點(diǎn)，需要進(jìn)一步降低集成電路的傳 輸延遲，而在現(xiàn)有工藝條件下，以例如碳摻雜的氧化硅為例，其介電常數(shù)一般只能降低至 2. 7以上，無法滿足半導(dǎo)體器件的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，能夠降低介質(zhì)層的介電常 數(shù)，降低半導(dǎo)體器件寄生電容，提高半導(dǎo)體器件的性能及其生產(chǎn)良率。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括提供襯底，在 所述襯底表面形成金屬層；在所述襯底表面形成覆蓋金屬層的第一介質(zhì)層；在所述第一介 質(zhì)層表面形成第二介質(zhì)層；利用紫外光，照射所述第二介質(zhì)層，降低所述第二介質(zhì)層的介電 常數(shù)?？蛇x地，所述金屬層的厚度為2000埃至3000埃?？蛇x地，，所述金屬層的材料選自鋁、銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦、鉭或者銅，或者選自 鋁、銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦、鉭或者銅的合金?？蛇x地，，所述第一介質(zhì)層的材料選自氮摻雜的碳化硅?？蛇x地，所述第一介質(zhì)層的厚度為150埃至300埃。
可選地，所述第二介質(zhì)層的材料為碳摻雜的氧化硅?？蛇x地，所述第二介質(zhì)層的材料為八甲基環(huán)化四硅氧烷?？蛇x地，所述第二介質(zhì)層的厚度為2000埃至3000埃?？蛇x地，所述第二介質(zhì)層的厚度為沈00埃至觀00埃。可選地，所述第一介質(zhì)層與第二介質(zhì)層的形成方法為等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積 工藝。可選地，所述利用紫外光照射所述第二介質(zhì)層的工藝參數(shù)為采用波長范圍為 320納米至400納米的紫外光，照射溫度為350攝氏度至480攝氏度，照射時(shí)間為4分鐘至 7分鐘?？蛇x地，所述利用紫外光照射所述第二介質(zhì)層的工藝參數(shù)還包括在利用紫外光 照射所述第二介質(zhì)層時(shí)的壓強(qiáng)為5毫托至10毫托，并同時(shí)施加有一定的反應(yīng)氣體；所述反 應(yīng)氣體包括臭氧、氬氣和氦氣?？蛇x地，所述利用紫外光照射所述第二介質(zhì)層是通過真空反應(yīng)室來進(jìn)行的?？蛇x地，所述利用紫外光照射后的第二介質(zhì)層的介電常數(shù)小于2. 8。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過使用紫外光照射介質(zhì)層來降低其介電常數(shù)，從而能 夠降低半導(dǎo)體器件寄生電容，提高半導(dǎo)體器件的性能及其生產(chǎn)良率。


圖1為現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件制造的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造方法的流程示意圖；圖3至圖6為本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件的制造方法過程示意圖；圖7為本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造方法在一個(gè)實(shí)施例中進(jìn)行紫外光照射的實(shí)施示 意圖。
具體實(shí)施例方式從背景技術(shù)可知，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在半導(dǎo)體器件制造工藝中，半導(dǎo)體器件表 面形成的層間介電層的介電常數(shù)較高，會(huì)產(chǎn)生寄生效應(yīng)，影響半導(dǎo)體器件的性能。本發(fā)明的發(fā)明人創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)包含有氧化物材料的層間介質(zhì)層進(jìn)行紫外 光照射后其分子排列會(huì)更致密，降低其介電常數(shù)。因此在半導(dǎo)體器件制造過程中，設(shè)想到可以對(duì)半導(dǎo)體器件的層間介質(zhì)層進(jìn)行紫外 光照射，使得所述層間介質(zhì)層的組織結(jié)構(gòu)更致密，降低其介電常數(shù)，確保所述半導(dǎo)體器件具 有較低的寄生電容，使其符合生產(chǎn)要求。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說明?；谏鲜隹紤]，在具體實(shí)施方式
的以下內(nèi)容中，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法， 如圖2所示，包括步驟步驟S101，提供襯底，在所述襯底表面形成金屬層；步驟S102，在所述襯底表面形成覆蓋金屬層的第一介質(zhì)層；步驟S103，在所述第一介質(zhì)層表面形成第二介質(zhì)層；步驟S104，利用紫外光，照射所述第二介質(zhì)層，降低所述第二介質(zhì)層的介電常數(shù)。
下面結(jié)合附圖對(duì)上述步驟進(jìn)行詳細(xì)說明。圖3至圖6為本發(fā)明所述半導(dǎo)體器件的 制造方法在一個(gè)具體實(shí)施例中的工藝示意圖。執(zhí)行步驟S101，提供襯底200，在所述襯底200表面形成金屬層210，形成如圖3所 示的結(jié)構(gòu)。所述襯底200可以為多層基片(例如，具有覆蓋電介質(zhì)和金屬膜的硅襯底)、分級(jí) 基片、絕緣體上硅基片(SOI)、外延硅基片、部分處理的基片(包括集成電路及其他元件的 一部分)、圖案化或未被圖案化的基片。所述金屬層210材料選自鋁、銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦、鉭或者銅，或者選自鋁、銀、 鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦、鉭或者銅的合金，所述金屬層210厚度為2000埃至3000埃。在本實(shí)施例中，由于金屬銅具有高熔點(diǎn)、低電阻系數(shù)及高抗電子遷移的能力，優(yōu)選 用銅做示范性說明，但是需要特別說明的是，選用其他導(dǎo)電物質(zhì)形成的金屬層210在工藝 節(jié)點(diǎn)高于130納米技術(shù)中仍然可以工作，只是傳輸延遲比較大，在此特地說明，不應(yīng)過分限 制本發(fā)明的保護(hù)范圍。所述金屬層210的形成工藝可以選用公知的物理氣相沉積工藝或者電鍍工藝，需 特別指出的是，上述金屬層210的形成工藝需根據(jù)金屬層210選用的材料不同而采用不同 的工藝，調(diào)整不同的工藝參數(shù)，在此不作贅述。執(zhí)行步驟S102，在所述襯底200表面形成覆蓋金屬層210的第一介質(zhì)層220，形成 如圖4所示的結(jié)構(gòu)。所述第一介質(zhì)層220用于金屬互連線路之間的絕緣隔離，所述第一介質(zhì)層220在 130納米及以下的工藝節(jié)點(diǎn)一般選用低介電常數(shù)的介電材料，所述第一介質(zhì)層220的厚度 為150埃至300埃。另外，在本實(shí)施例中，選取了氮摻雜的碳化硅作為所述第一介質(zhì)層220的材料，其 中氮摻雜的碳化硅中Si元素質(zhì)量百分比為50 %至60 %，C元素質(zhì)量百分比為10 %至20 %， N元素質(zhì)量百分比為25%至30%。形成第一介質(zhì)層220的工藝可以為化學(xué)氣相沉積工藝(Chemical VaporDeposition, CVD)。執(zhí)行步驟S103，在第一介質(zhì)層220的表面形成第二介質(zhì)層230，形成如圖5所示的 結(jié)構(gòu)；所述第二介質(zhì)層230材料選自低介電常數(shù)材料，所述第二介質(zhì)層230厚度為3000 埃至5000埃。本發(fā)明的發(fā)明人綜合考慮第二介質(zhì)層230的吸水性、低介電常數(shù)性質(zhì)、與第 一介質(zhì)層220的匹配性以及與第一介質(zhì)層220刻蝕選擇比差異的各方面需求，在本實(shí)施例 中，第二介質(zhì)層230的材料為碳摻雜的氧化硅(Black Diamond)，優(yōu)選地為八甲基環(huán)化四硅 氧烷(OMCTS)，其分子式為[SiO (CH3) 2]4。所述第二介質(zhì)層230的形成工藝可以為化學(xué)氣相沉積工藝，在本實(shí)施例中，本發(fā) 明的發(fā)明人同樣基于為了與第一介質(zhì)層220的形成工藝結(jié)合，維護(hù)工藝的連續(xù)性，減少 不必要的工藝時(shí)間，優(yōu)選形成第二介質(zhì)層230的工藝為等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積工藝 (Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition, PECVD)。但是需要特別說明的是，選用其 他薄膜沉積工藝形成的第二介質(zhì)層230仍然可以正常工作，在此特地說明。執(zhí)行步驟S104，利用紫外光，照射第二介質(zhì)層230，如圖6所示。
在本實(shí)施例中，采用波長范圍為紫外波段(100納米至400納米)的光束照射第二 介質(zhì)層230，優(yōu)選的，采用波長范圍為320納米至400納米的長波紫外光，照射時(shí)溫度升至 350攝氏度至480攝氏度，照射時(shí)間為4分鐘至7分鐘。通過所述紫外光對(duì)所述第二介質(zhì) 層230進(jìn)行照射，可以使得所述第二介質(zhì)層230的分子排列更加致密，改變第二介質(zhì)層230 的構(gòu)造，從而能夠降低第二介質(zhì)層230介電常數(shù)，使所述介電常數(shù)小于2. 8。在較佳實(shí)施例 中，所述第二介質(zhì)層230的介電常數(shù)可達(dá)2. 5至2. 7，確保所述半導(dǎo)體器件具有較小的寄生 電容值及較佳的器件性能。本發(fā)明的發(fā)明人綜合考慮紫外光的照射效果，所述利用紫外光照射所述第二介質(zhì) 層在真空反應(yīng)室中進(jìn)行的。如圖7所示，將半導(dǎo)體器件2置于真空反應(yīng)室3中，保持真空反 應(yīng)室2的壓強(qiáng)為5毫托至10毫托，紫外光從真空反應(yīng)室3的頂端向半導(dǎo)體器件2垂直照射， 同時(shí)施加有一定的反應(yīng)氣體(例如臭氧、氬氣和氦氣)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，在本實(shí)施例中，作為第二介質(zhì)層230的八甲基環(huán)化四硅氧烷 (OMCTS)經(jīng)過紫外光照射后的構(gòu)造會(huì)發(fā)生改變，得到相應(yīng)的材料。值得注意的是，在實(shí)際應(yīng)用中，為保護(hù)第二介質(zhì)層230及其下的第一介質(zhì)層220和 金屬層210不會(huì)因紫外光照射而受到損傷，所述紫外光照射的溫度及時(shí)間可以根據(jù)實(shí)際情 況而適時(shí)調(diào)整。綜上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法創(chuàng)造性地對(duì)半導(dǎo)體器件的層間介質(zhì)層 進(jìn)行紫外光照射，使得所述層間介質(zhì)層的組織結(jié)構(gòu)更致密，降低其介電常數(shù)，確保所述半導(dǎo) 體器件具有較低的寄生電容，提高半導(dǎo)體器件的性能。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù) 人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng) 當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，包括提供襯底，在所述襯底表面形成金屬層；在所述襯底表面形成覆蓋金屬層的第一介質(zhì)層；在所述第一介質(zhì)層表面形成第二介質(zhì)層；利用紫外光，照射所述第二介質(zhì)層，降低所述第二介質(zhì)層的介電常數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述金屬層的厚度為 2000埃至3000埃。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述金屬層的材料選自 鋁、銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦、鉭或者銅，或者選自鋁、銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦、鉭或者銅的合^^ ο
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述第一介質(zhì)層的材料 選自氮摻雜的碳化硅。
5.如權(quán)利要求1或4所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述第一介質(zhì)層的厚 度為150埃至300埃。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述第二介質(zhì)層的材料 為碳摻雜的氧化硅。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述第二介質(zhì)層的材料 為八甲基環(huán)化四硅氧烷。
8.如權(quán)利要求1、6或7所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述第二介質(zhì)層的 厚度為2000埃至3000埃。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述第二介質(zhì)層的厚度 為洸00埃至沘00埃。
10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述第一介質(zhì)層與所述 第二介質(zhì)層的形成方法為等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積工藝。
11.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述利用紫外光照射所 述第二介質(zhì)層的工藝參數(shù)為采用波長范圍為320納米至400納米的紫外光，照射溫度為 350攝氏度至480攝氏度，照射時(shí)間為4分鐘至7分鐘。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述工藝參數(shù)還包括 在利用紫外光照射所述第二介質(zhì)層時(shí)的壓強(qiáng)為5毫托至10毫托，并同時(shí)施加有一定的反應(yīng) 氣體；所述反應(yīng)氣體包括臭氧、氬氣和氦氣。
13.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述利用紫外光照射所 述第二介質(zhì)層是通過真空反應(yīng)室來進(jìn)行的。
14.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述利用紫外光照射后 的第二介質(zhì)層的介電常數(shù)小于2. 8。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括提供襯底，在所述襯底表面形成金屬層；在所述襯底表面形成覆蓋金屬層的第一介質(zhì)層；在所述第一介質(zhì)層表面形成第二介質(zhì)層；利用紫外光，照射所述第二介質(zhì)層，降低所述第二介質(zhì)層的介電常數(shù)。本發(fā)明使用紫外光照射半導(dǎo)體器件的層間介質(zhì)層，能夠有效降低其介電常數(shù)，確保所述半導(dǎo)體器件具有較小的寄生電容值及較佳的器件性能。
文檔編號(hào)H01L21/768GK102054763SQ200910198599
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者周鳴 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司