[发明专利]半导体器件的制造方法

说明书

本申请是申请号为200510107113.2、申请日为2005年9月28日、发明名称为“半导体器件及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请基于并要求2005年6月9日提交的日本专利申请No.2005-169371的优先权，在此通过参考援引其全部内容。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及其制造方法，更特别地，涉及一种具有以氢扩散阻挡膜覆盖的层间绝缘膜的半导体器件及其制造方法，以及一种具有低水分含量的二氧化硅膜的半导体器件的制造方法。

背景技术

图6A是公布号WO/2004/095578的公开文本中公开的铁电存储器的横截面视图。在硅衬底100的表面层中形成元件隔离绝缘膜101。在元件隔离绝缘膜101限定的有源区中形成MOS晶体管102。在硅衬底100上形成覆盖MOS晶体管102的层间绝缘膜103。

在层间绝缘膜103上形成铁电电容器105。铁电电容器105具有由依次堆叠的下电极105A、电容器铁电膜105B和上电极105C构成的叠层结构。在层间绝缘膜103上形成覆盖铁电电容器105且由二氧化硅制成的第二层层间绝缘膜106。

通过使用四乙基原硅酸盐(TEOS)和臭氧(O₃)进行大气压化学气相沉积(大气压CVD)或等离子体增强CVD来形成层间绝缘膜106。在层间绝缘膜106上形成由氧化铝制成的氢扩散阻挡膜107。氢扩散阻挡膜107防止氢渗透到铁电电容器105。

在形成用于防止氢扩散的氧化铝膜107之后并且在形成多层布线结构之前，进行退火来修复铁电电容器105特性的退化。在退火期间的某些情况下会形成层间裂缝。

图6B是依据具有裂缝的样本的电子显微照片所绘的示意图。层间绝缘膜106覆盖铁电电容器105。可以看出，在层间绝缘膜106内及其下面形成裂缝110。如果未形成氢扩散阻挡膜107，则层间绝缘膜106内所含的水分在退火期间被解吸。裂缝110的形成可归因于由于氢扩散阻挡膜107抑制了水分的扩散导致层间绝缘膜106内所含水分的体积膨胀。

发明内容

本发明的目的是提供一种半导体器件，即使在形成氢扩散阻挡膜之后进行退火，该半导体器件也能够抑制氢扩散阻挡膜下面的层间绝缘膜中产生裂缝；并且提供这种半导体器件的制造方法。

按照本发明的一个方案，提供一种半导体器件，包括：半导体衬底，其上形成有半导体元件；层间绝缘膜，其形成在该半导体衬底上方，并且由水分含量等于或低于5×10^-3g/cm³的绝缘材料制成；以及氢扩散阻挡膜，其形成在该层间绝缘膜上方，并且由氢扩散阻挡能力高于该层间绝缘膜材料的材料制成。

按照本发明的另一方案，提供一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤：(a)在半导体衬底上方形成由绝缘材料制成的层间绝缘膜；(b)在该层间绝缘膜上方形成氢扩散阻挡膜，该氢扩散阻挡膜由氢扩散阻挡能力高于该层间绝缘膜材料的材料制成；以及(c)对形成有该层间绝缘膜和该氢扩散阻挡膜的半导体衬底进行热处理，其中在步骤(a)中，在水分含量等于或低于5×10^-3g/cm³的条件下形成该层间绝缘膜。

按照本发明的又一方案，提供一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤：(a)在半导体衬底上方形成由绝缘材料制成的层间绝缘膜；(b)在该层间绝缘膜上方形成氢扩散阻挡膜，该氢扩散阻挡膜由氢扩散阻挡能力高于该层间绝缘膜材料的材料制成；以及(c)对形成有该层间绝缘膜和该氢扩散阻挡膜的半导体衬底进行热处理，其中在步骤(a)中，在室压等于或高于930Pa的条件下、通过使用氧气或臭氧以及TEOS作为源材料进行等离子体增强CVD形成该层间绝缘膜。

按照本发明的再一方案，提供一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤：(a)确定二氧化硅绝缘膜内所含的水分含量的容许上限值；(b)制备多个评估样本，每个评估样本在衬底上方具有二氧化硅绝缘膜，所述评估样本的绝缘膜通过在不同的气压条件下、使用氧气或臭氧以及TEOS作为源材料进行等离子体增强CVD来形成；(c)测量每个评估样本的绝缘膜中的水分含量；(d)确定能将所述评估样本的绝缘膜中的水分含量设定为等于或低于该容许上限值的气压条件；以及(e)在步骤(d)确定的气压条件下，通过使用氧气或臭氧以及TEOS作为源材料进行等离子体增强CVD，在半导体衬底上方形成二氧化硅绝缘膜。