形成半導體器件的層間絕緣膜的方法
2023-06-05 01:37:51 1
專利名稱：形成半導體器件的層間絕緣膜的方法
技術領域：
本發明涉及一種形成半導體器件的層間絕緣膜的方法，特別涉及一種能夠可靠地連接器件的上層金屬布線和下層金屬布線的形成層間絕緣膜的方法，所述器件的單元區和外圍電路區之間具有球面形貌。
一般用於整平金屬布線間絕緣膜的平面化技術包括SOG(旋塗玻璃)平面化、O3-TEOS氧化膜平面化、SOG局部深腐蝕平面化和O3-TEOS氧化膜+SOG深腐蝕平面化技術等等。上述每種技術各有其優缺點。
首先，關於SOG平面化技術，金屬圖形間的間隙掩埋效應和平面化特性優良。然而，由於SOG通過通孔的側壁被暴露，通孔的側壁變彎曲或使SOG中所含水汽散發出來。這樣，便很難用細通孔來連接上層金屬圖形和下層金屬圖形，這會導致通過通孔布線的可靠性降低。
第二，關於O3-TEOS氧化膜平面化技術，可獲得通過通孔布線的可靠性，然而，在底層形貌不佳或如外圍電路區等圖形間的間隙較寬的情況下，無法實現金屬圖形間的連接，且由於平面化的限制使得上層金屬圖形變薄，導致了金屬布線可靠性降低。
第三，關於SOG局部深腐蝕平面化技術，因為可以減少通孔側壁處暴露的SOG部分，所以通過通孔布線的性能和O3-TEOS氧化膜平面化一樣好。然而，SOG暴露部分越減少，則平面度越差。
最後，關於O3-TEOS氧化膜+SOG深腐蝕平面化技術，該技術平面度優良，且避免了通過通孔暴露SOG，這樣，可以實現可靠的金屬布線。然而，在SOG深腐蝕期間難以控制SOG和O3-TEOS氧化膜間的選擇腐蝕比。另外，需要很多工藝步驟，且由於需要澱積絕緣膜來隔離SOG與上層金屬布線，所以導致生產成本增加。
因此，本發明的目的在於提供一種能夠解決上述問題的形成半導體器件的層間絕緣膜的方法。
為了實現上述目的，根據本發明形成半導體器件層間絕緣膜的方法包括以下步驟在分成單元區和外圍電路區的底層上形成多個底層金屬圖形；在包括下層金屬圖形的底層上形成第一絕緣膜；在第一絕緣膜上形成第二絕緣膜；去除第二絕緣膜直至在外圍電路區上形成的下層金屬圖形的上部，由此使第二絕緣膜的某些部分留在下層金屬圖形之間，從而使外圍電路區平面化；在整個結構上形成O3-TEOS氧化膜，以使外圍電路區和單元區平面化。第二絕緣由SOG或SOP形成，第二絕緣膜塗敷在第一絕緣膜上，然後在低於450℃的溫度下固化。通過利用氧等離子的深腐蝕工藝去除第二絕緣膜。
通過閱讀結合附圖對實施例的詳細說明，可以理解本發明的其它目的和優點，其中
圖1A-1F是說明根據本發明形成半導體器件的層間絕緣膜的工藝的器件剖面圖。
參見圖1A，在襯底10上形成分成單元區20和外圍電路區30的底層1，然後在底層1上形成多個下層金屬圖形2。在包括多個下層金屬圖形2的底層1上形成第一絕緣膜3。如圖1A所示，由於單元區20高於外圍電路區30，所以，底層1內存在球面形貌部分40。在單元區20中，下層金屬圖形2的寬度和下層圖形20間的間隔窄且均勻，而外圍電路區30中，下層金屬圖形2的寬度和下層金屬圖形間間隔寬且不均勻。
圖1B示出了在第一絕緣膜3上形成第二絕緣膜4的情況。第二絕緣膜4由含碳成分的有機旋塗玻璃(SOG)或旋塗聚合物(SOP)形成。把第二絕緣膜4塗於第一絕緣膜3上，然後在低於450℃的溫度下固化。
圖1C示出了深腐蝕第二絕緣膜4直到外圍電路區30中下層金屬圖形2上部的情況。第二絕緣膜4的4A部分保留在下層金屬圖形2之間的空間中，這樣，靠這些留下的第二絕緣膜4A平面化外圍電路區30。可以藉助腐蝕設備、去膠設備或等離子澱積設備等等利用氧等離子體對第二絕緣膜4進行深腐蝕。在利用這些設備深腐蝕第二絕緣膜4時，只腐蝕第二絕緣膜4，不腐蝕第一絕緣膜3和底層1。
圖1D示出了在下層金屬圖形2之間保留第二絕緣膜4A後，在整個結構上澱積O3-TEOS氧化膜5的情況。由此，最後形成了由第一絕緣膜3、保留的第二絕緣膜4A和O3-TEOS氧化膜5構成的層間絕緣膜。
如圖1D所示，通過形成O3-TEOS氧化膜5使得在腐蝕第二絕緣膜4期間未平面化的單元區20平面化。因此，平面化了單元區20和外圍電路區30，調整了單元區20和外圍電路區30之間的形貌。
參見圖1E，依次腐蝕部分O3-TEOS氧化膜5和第一絕緣膜3，暴露下層金屬圖形2，於是在外圍電路區30的下層金屬圖形2上形成通孔6。
圖1F示出了在包括通孔6的整個結構上形成上層金屬圖形7的情況。上層金屬圖形7通過通孔6與下層金屬圖形2連接，由此實現多層金屬布線。
如圖1E和1F所示，由SOG或SOP形成的且保留於下層金屬圖形2之間的留下第二絕緣膜4A未通過通孔6的側壁暴露出來。由此防止了因絕緣膜(SOG膜或SOP膜)的收縮引起的通孔6側壁彎曲現象。另外，絕緣膜中所含水汽未散發到通孔6中，未發生上層金屬圖形7和下層金屬圖形2斷開。
如上所述，在單元區和外圍電路區之間存在球面形貌的半導體器件中，本發明不僅能通過防止通孔中金屬布線間斷開來提高可靠性，而且能提供比O3-TEOS+SOG深腐蝕平面化工藝更容易的工藝。
前面的說明，儘管在對優選實施例說明中帶有某種程度的特殊性，但它只是對本發明原理的說明。應該明了，本發明並不限於這裡所公開和圖示的這些優選實施例。因此，在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，可以做出各種變化，但所有變化皆包含於本發明的另外的實施例中。
權利要求
1.一種形成半導體器件的層間絕緣膜的方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟在分成單元區和外圍電路區的底層上形成多個下層金屬圖形；在包括所述下層金屬圖形的所述底層上形成第一絕緣膜；在所述第一絕緣膜上形成第二絕緣膜；去除所述第二絕緣膜直至在所述外圍電路區上形成的所述下層金屬圖形的上部，由此使所述第二絕緣膜的某些部分留在所述下層金屬圖形之間，從而使所述外圍電路區平面化；在整個結構上形成氧化膜，以使所述外圍電路區和所述單元區平面化。
2.根據權利要求1的形成半導體器件的層間絕緣膜的方法，其特徵在於，所述第二絕緣膜是在低於450℃的溫度下固化的SOG(旋塗玻璃)膜。
3.根據權利要求1的形成半導體器件的層間絕緣膜的方法，其特徵在於，所述第二絕緣膜是在低於450℃的溫度下固化的SOP(旋塗聚合物)膜。
4.根據權利要求1的形成半導體器件的層間絕緣膜的方法，其特徵在於，所述第二絕緣膜是通過利用氧等離子體的深腐蝕工藝去除的。
5.根據權利要求1的形成半導體器件的層間絕緣膜的方法，其特徵在於，所述氧化膜是由O3-TEOS形成的。
6.一種形成半導體器件中的金屬層間絕緣膜的方法，該方法包括以下步驟在分成單元區和外圍電路區的底層上形成多個下層金屬圖形；在包括所述下層金屬圖形的所述底層上形成第一絕緣膜；在所述第一絕緣膜上形成第二絕緣膜；去除所述第二絕緣膜直至在所述外圍電路區上形成的所述下層金屬圖形的上部，由此使所述第二絕緣膜的某些部分留在所述下層金屬圖形之間，從而使所述外圍電路區平面化；及在整個結構上澱積O3-TEOS氧化膜，用於整平所述外圍電路區和所述單元區；依次腐蝕所述O3-TEOS氧化膜和所述第一絕緣膜的某些部分，以便在形成於所述外圍電路區中的所述下層金屬圖形上形成通孔；以及在包括所述通孔的整個結構上形成上層金屬圖形，以通過所述通孔使所述上層金屬圖形與所述下層金屬圖形連接。
7.根據權利要求6的形成半導體器件的層間絕緣膜的方法，其特徵在於，所述第二絕緣膜是在低於450℃的溫度下固化的SOG(旋塗玻璃)膜。
8.根據權利要求6的形成半導體器件的層間絕緣膜的方法，其特徵在於，所述第二絕緣膜是在低於450℃的溫度下固化的SOP(旋塗聚合物)膜。
9.根據權利要求6的形成半導體器件的層間絕緣膜的方法，其特徵在於，所述第二絕緣膜是通過利用氧等離子體的深腐蝕工藝去除的。
全文摘要
本發明公開了一種形成層間絕緣膜的方法,能夠防止部分層間絕緣膜暴露,從而可以防止絕緣層的彎曲和絕緣層中所含水汽散發。本發明的方法包括以下步驟:在分成單元區和外圍電路區的底層上形成多個下層金屬圖形;在底層上形成第一絕緣膜和第二絕緣膜;去除第二絕緣膜直至外圍電路區上形成的下層金屬圖形的上部,由此使第二絕緣膜的某些部分留在下層金屬圖形之間,從而使外圍電路區平面化。然後,在整個結構上形成O
文檔編號H01L21/70GK1177205SQ9711187
公開日1998年3月25日 申請日期1997年6月27日 優先權日1996年6月28日
發明者辛東善 申請人:現代電子產業株式會社