[发明专利]二氧化硅基隔离膜及其制作材料和该材料的生产工艺

说明书

本发明涉及到一种用来制作二氧化硅基涂覆的隔离膜的材料，这种材料用来制作例如超VLSI中多层互连(布线)的层间隔离膜，本发明还涉及到它的一种制造工艺和一种二氧化硅基隔离膜。更确切地说，本发明涉及到一种用来制作二氧化硅基涂覆的隔离膜的材料，它使得有可能在诸如半导体衬底和玻璃片之类的各种衬底上制作厚层并且具有良好的抗氧等离子性，本发明还涉及到它的一种生产工艺和一种二氧化硅基隔离膜。

近年来，VLSI的封装密度和集成度已迅速提高，因而要求更多的多层铝布线，并由于布线图形更趋精细而要求减少最小工作线宽。因此，用在这种LSI中的多层布线层间隔离膜需要用平滑技术来制作，这种技术使布线间隙填充得不带空洞并使其表面平滑。

通常采用由所谓旋涂玻璃(SOG,spin-on-glass)方法制作的膜(SOG膜)来作为需要做成平滑的层间隔离膜，其中，在乙醇之类的有机溶剂中在存在水和催化剂的情况下借助于水解烷氧基硅烷(alkoxysilane)和烷基烷氧基硅烷(alkylalkoxysilane)而获得的涂覆溶液，用旋涂方法来涂覆，随后用加热的方法使涂层固化。具体地说，主要采用有机SOG膜，其中有机组分(甲基之类的烷基)的侧链被键合到硅氧烷键的主链，亦即，有机组分(甲基之类的烷基)留在膜中，它可防止出现裂纹并改善平滑性，使得有可能制作厚层。

SOG膜具有体积收缩小的优点，呈现疏水性且具有低的介电常数。但在LSI制造过程中用氧等离子体进行干法腐蚀以剥离用来形成连接位于隔离膜上下层处的铝布线的接触孔的光敏抗蚀剂时，这一氧等离子体引起膜中的烷基释放，从而引起裂纹。因此，隔离膜基本上不形成在单层结构中而形成在三层结构中，致使有机SOG膜在氧等离子加工时不裸在表面，亦即，(Ⅰ)用等离子辅助CVD制作一个用作SOG膜涂层基底的SiO₂膜，(Ⅱ)用涂覆方法在其上制作有机SOG膜并进行深腐蚀处理，以及(Ⅲ)用等离子辅助CVD制作另一个用作上涂层的SiO₂膜。

图1示出了用这种有机SOG膜生产半导体器件的工艺的一个例子。

在图1中，参考号11表示一个其上制作了构成电路的诸如晶体管、二极管、电阻器和电容器之类的电路元件的半导体芯片衬底；12表示制作在半导体芯片衬底上的第一铝布线；13表示由等离子辅助CVD制作的用作涂覆有机SOG膜的基底的SiO₂膜；而14表示有机SOG膜[图1(a)]。为使等离子CVD SiO₂膜裸在对应于铝布线12的部位处，使有机SOG膜14的整个表面接受氧等离子加工进行深腐蚀处理[图1(b)]。在已接受深腐蚀处理的整个表面上，用等离子辅助CVD制作另一个SiO₂膜15作为上涂层，并在其上制作一个规定的抗腐蚀剂16[图1(c)]。用腐蚀方法清除对应于铝布线12的未被抗腐蚀剂16所覆盖的部位处的等离子CVD SiO₂膜，使铝布线12暴露，再清除抗腐蚀剂[图1(d)]。然后制作与第一铝布线12相连接的第二铝布线17[图1(e)]。这样就制作了一个半导体器件。

然而，当VLSI的封装密度和集成度更高时，铝布线之间的距离变得如此之小，以致于常规三层结构中用作SOG涂层基底的等离子CVD SiO₂膜的制作使铝布线之间的精细距离变得更加精细，因而SOG涂层溶液难以流入铝布线之间，导致掩埋有机SOG膜的缺陷。因此，随着铝布线变细时最小工作线宽的变小，就难以在常规三层结构中制作层间隔离膜。因而希望提供一种具有良好抗氧等离子体的且使得有可能在即使一个单层结构中也可制作层间隔离膜的SOG膜。

为了缩短半导体器件制造工艺以降低成本，需要无需深腐蚀处理的非深腐蚀型SOG膜。因此，以具有良好抗灰化性的(ashing re-sistance)无机SOG膜(一种基本上不含有机组分的膜)为基础，研究了加入SiO₂细粒、采用B-O和Mg-O键组合或引入Si-N骨架，但都没得到有益的结果。

本发明提供了一种用来制作二氧化硅基涂覆的隔离膜的材料，它可进行厚膜涂覆，从而改善平滑性并具有优越的抗氧等离子性，本发明还提供了其生产工艺及一种二氧化硅基隔离膜。

本申请的第一发明是一种用来制作二氧化硅基涂覆的隔离膜的材料及其生产工艺，这种材料由下列成分得到：(a)烷氧基硅烷和/或其部分水解产物，(b)含氟的烷氧基硅烷，(c)除硅之外的金属醇盐(alkoxide)和/或其衍生物，以及(d)有机溶剂。