[发明专利]层间绝缘膜、布线结构以及它们的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体元件、半导体芯片搭载基板、布线基板等的多层布线结构，特别是层间绝缘膜的构造，另外，还涉及具有该多层布线结构的半导体装置、布线基板、以及包含它们的电子装置。再者，本发明还涉及该多层布线结构的制造方法，以及具有该多层布线结构的半导体装置、布线基板、以及包含它们的电子装置的制造方法。

背景技术

至今为止，为了对半导体基板上等的多层布线结构中的布线层间进行绝缘，形成有层间绝缘膜。

在这种多层布线结构中，布线间的寄生容量及布线电阻导致的信号延迟问题变得越来越不可忽视，逐渐要求采用具有低介电常数(Low-k)的层间绝缘膜。

作为这种层间绝缘膜，碳氟膜(以下称为“CF_x膜”)由于具有极低的介电常数，可以降低布线间的寄生容量，因此受到瞩目。但CF_x膜对水非常弱，密着性也差。所以，虽然CF膜被形成在SiCN层、Si₃N₄或者SiO₂层等的基底层上，但CF膜的底面及表面(即，膜形成的开始和结束)上存在问题。

至今为止，如特许文献1所示，CF_x膜通过等离子体处理装置进行成膜，采用的是氟碳气体(称为CF_x气体，例如C₅F₈气体)。

如特许文献2所示，该CF_x气体原本是用于蚀刻的气体，当等离子体处理温度高时，会出现下地层受到蚀刻而产生氟化硅(SiF₄)气体的问题。

另外，还存在水分、CF_x、SiF₄等的气体从成膜后的CF膜上脱离后成为污染源的问题。

从特许文献3可知，通过在N₂气氛中400℃～500℃温度下，对成膜后的CF_x膜进行退火，成膜后的脱气少。

再者，作为基底金属，在硅半导体上形成氧化膜、氮化膜、氧氮化膜等时，在采用稀有气体的等离子体处理中，采用单一的稀有气体进行处理。在采用单一气体的情况下，等离子体对后处理造成的损伤小，因此可以采用与电子碰撞截面大的、等离子体的电子温度低的氪(Kr)气和氙(Xe)气(例如参考特许文献4)。

特许文献1：特开2002-220668号公报

特许文献2：特开2002-16050号公报

特许文献3：特开平11-162962号公报

特许文献4：特开2002-261091号公报

发明内容

因此，本发明的一个目的在于，提供一种低介电常数且不会产生CF_x、SiF₄等气体的、稳定的半导体装置等的层间绝缘膜。

另外，本发明的另一个目的在于，提供一种低介电常数且不会产生CF_x、SiF₄等气体的、稳定的半导体装置等的层间绝缘膜的制造方法。

另外，本发明的再另一个目的在于，提供一种具备低介电常数且不会产生CF_x、SiF₄等气体的、稳定的半导体装置等的层间绝缘膜的布线结构。

另外，本发明的其他目的在于，提供一种具备低介电常数且不会产生CF_x、SiF₄等气体的、稳定的半导体装置等的层间绝缘膜的布线结构的制造方法。

另外，本发明的再另一个目的在于，提供一种所述制造层间绝缘膜和所述布线结构的方法。

根据本发明的一种方式，可以获得一种层间绝缘膜，是具备形成于基底层上的绝缘膜的层间绝缘膜，其特征在于，有效介电常数为3以下。

在此，在本发明的一种方式中，优选为在所述层间绝缘膜中，所述绝缘膜具备：形成在所述基底层上的第1碳氟膜；形成在所述第1碳氟膜上的具有比所述第1碳氟膜更低的介电常数的第2碳氟膜。

另外，在所述层间绝缘膜中，所述第1碳氟膜的厚度优选为5～10nm，所述第2碳氟膜的厚度优选为280～500nm。另外，优选为所述第1及第2碳氟膜分别是低介电常数膜。特别是所述第2碳氟膜的介电常数优选为1.5～2.5。再者，所述基底层优选包含形成在基体上的SiCN层、氮化硅(Si₃N₄)层、SiCO层以及SiO₂层中的至少一种。特别是设置所述第1碳氟膜是为了防止与所述基底层反应而生成氟碳气体。