[发明专利]半导体器件制造方法

说明书

技术领域

本发明所讨论的实施例涉及一种半导体器件制造方法。

背景技术

近来，半导体器件的信号频率变得越来越高，这使得使用低介电常数(low-k)材料作为层间绝缘膜的材料变得尤为重要。

例如，用SiOC膜作为具有低介电常数的绝缘膜。在SiOC膜中形成许多孔隙(void)，这些孔隙实现了相对低的相对介电常数。

例如，通过CVD(化学气相沉积)形成SiOC膜。

简单地通过CVD形成的SiOC膜没有足够的强度，而且也没有足够低的相对介电常数。为了提高强度和减小相对介电常数，对SiOC层间绝缘膜进行UV固化。

相关参考如下：

日本特许专利公开号2005-175085。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，根据本实施例的一个方案，本发明提供了一种半导体器件制造方法，包括：通过化学气相沉积，在半导体衬底上形成包含硅、氧及碳的绝缘膜；在形成所述绝缘膜后，对在350℃或低于350℃的温度下正在进行加热的所述绝缘膜进行UV固化；以及在所述UV固化后，对所述绝缘膜进行氦等离子体处理。

本发明提供的半导体器件制造方法，可以使得层间绝缘膜具有高硬度，而不会引起膜应力的大幅提高。

实施例的目的和优点将通过在权利要求中具体给出的元件和组合来实现和得到。

应当理解，前面的大致描述和下面的具体描述均是示例性和说明性的，而不是用来限定权利要求所要求保护的实施方案。

附图说明

图1A到图11是根据一实施例的半导体器件制造方法步骤中的半导体器件剖视图，用以说明该方法；

图12A是示出在400℃的衬底温度下进行UV固化时相对介电常数的图；

图12B是示出在400℃的衬底温度下进行UV固化时杨氏模量的图；

图12C是示出在400℃的衬底温度下进行UV固化时膜应力的图；

图13A是示出相对介电常数的比较结果的图；

图13B是示出杨氏模量的比较结果的图；

图13C是示出膜应力的比较结果的图；

图14A是示出UV固化中相对介电常数与衬底温度之间关系的图；

图14B是示出UV固化中杨氏模量与衬底温度之间关系的图；

图14C是示出UV固化中膜应力与衬底温度之间关系的图。

具体实施方式

当简单地进行UV固化时，层间绝缘膜的膜应力增大很多，膜很容易脱落。不能总是制造出足够高可靠性的半导体器件。

例如，对SiOC层间绝缘膜进行UV固化，并在400℃下加热该层间绝缘膜，从而可以充分地提高该层间绝缘膜的强度，而且也可以充分地减小该层间绝缘膜的相对介电常数。也就是说，在400℃下的UV固化充分地加强了在该层间绝缘膜中的结合(bond)，而且使该层间绝缘膜可以具有足够的强度。在400℃下的UV固化从层间绝缘膜向层间绝缘膜的外部释放出诸如硅羟基(Si-OH)(silanol groups)等多余的物质，层间绝缘膜可以具有足够低的相对介电常数。

然而，当进行UV固化并在400℃下加热层间绝缘膜时，该层间绝缘膜的膜应力变得很大。产生如此大的应力是由于层间绝缘膜中的结合在400℃下被加强后，层间绝缘膜被冷却，并且层间绝缘膜和其他构成元件的热膨胀系数不同。

当UV固化的加热温度降低时，层间绝缘膜的膜应力相应地降低。然而，UV固化的加热温度降低，诸如硅羟基等多余的物质不能容易地从层间绝缘膜中移除，相对介电常数就不能充分地降低。

本申请的发明人进行了认真的研究，得到了如后面所描述的观点：在UV固化后进行He(氦)等离子体处理，这样，即使当UV固化的加热温度设置得相对低时，层间绝缘膜的相对介电常数也可以充分降低。

参考附图，对本发明的优选实施例进行说明。

【a】一实施例

参考图1A到图14描述根据一实施例的半导体器件。图1A到图11是根据本实施例的半导体器件制造方法步骤中的半导体器件剖视图，用以说明该方法。

首先，在半导体衬底10上形成器件隔离区12，例如，通过STI(浅沟槽隔离)(参见图1A)。半导体器件10例如是N型或P型硅衬底。例如，用二氧化硅膜作为隔离区12的材料。该半导体衬底10可以是SOI(绝缘体上的半导体)衬底。可以通过LOCOS(区域性硅片氧化)形成器件隔离区12。这样，通过器件隔离区12界定出了器件区14。