[发明专利]形成半导体器件的层间绝缘膜的方法

说明书

本发明涉及一种形成半导体器件的层间绝缘膜的方法，特别涉及一种能够可靠地连接器件的上层金属布线和下层金属布线的形成层间绝缘膜的方法，所述器件的单元区和外围电路区之间具有球面形貌。

一般用于整平金属布线间绝缘膜的平面化技术包括SOG(旋涂玻璃)平面化、O₃-TEOS氧化膜平面化、SOG局部深腐蚀平面化和O₃-TEOS氧化膜+SOG深腐蚀平面化技术等等。上述每种技术各有其优缺点。

首先，关于SOG平面化技术，金属图形间的间隙掩埋效应和平面化特性优良。然而，由于SOG通过通孔的侧壁被暴露，通孔的侧壁变弯曲或使SOG中所含水汽散发出来。这样，便很难用细通孔来连接上层金属图形和下层金属图形，这会导致通过通孔布线的可靠性降低。

第二，关于O₃-TEOS氧化膜平面化技术，可获得通过通孔布线的可靠性，然而，在底层形貌不佳或如外围电路区等图形间的间隙较宽的情况下，无法实现金属图形间的连接，且由于平面化的限制使得上层金属图形变薄，导致了金属布线可靠性降低。

第三，关于SOG局部深腐蚀平面化技术，因为可以减少通孔侧壁处暴露的SOG部分，所以通过通孔布线的性能和O₃-TEOS氧化膜平面化一样好。然而，SOG暴露部分越减少，则平面度越差。

最后，关于O₃-TEOS氧化膜+SOG深腐蚀平面化技术，该技术平面度优良，且避免了通过通孔暴露SOG，这样，可以实现可靠的金属布线。然而，在SOG深腐蚀期间难以控制SOG和O₃-TEOS氧化膜间的选择腐蚀比。另外，需要很多工艺步骤，且由于需要淀积绝缘膜来隔离SOG与上层金属布线，所以导致生产成本增加。

因此，本发明的目的在于提供一种能够解决上述问题的形成半导体器件的层间绝缘膜的方法。

为了实现上述目的，根据本发明形成半导体器件层间绝缘膜的方法包括以下步骤：在分成单元区和外围电路区的底层上形成多个底层金属图形；在包括下层金属图形的底层上形成第一绝缘膜；在第一绝缘膜上形成第二绝缘膜；去除第二绝缘膜直至在外围电路区上形成的下层金属图形的上部，由此使第二绝缘膜的某些部分留在下层金属图形之间，从而使外围电路区平面化；在整个结构上形成O₃-TEOS氧化膜，以使外围电路区和单元区平面化。第二绝缘由SOG或SOP形成，第二绝缘膜涂敷在第一绝缘膜上，然后在低于450℃的温度下固化。通过利用氧等离子的深腐蚀工艺去除第二绝缘膜。

通过阅读结合附图对实施例的详细说明，可以理解本发明的其它目的和优点，其中：

图1A-1F是说明根据本发明形成半导体器件的层间绝缘膜的工艺的器件剖面图。

参见图1A，在衬底10上形成分成单元区20和外围电路区30的底层1，然后在底层1上形成多个下层金属图形2。在包括多个下层金属图形2的底层1上形成第一绝缘膜3。如图1A所示，由于单元区20高于外围电路区30，所以，底层1内存在球面形貌部分40。在单元区20中，下层金属图形2的宽度和下层图形20间的间隔窄且均匀，而外围电路区30中，下层金属图形2的宽度和下层金属图形间间隔宽且不均匀。

图1B示出了在第一绝缘膜3上形成第二绝缘膜4的情况。第二绝缘膜4由含碳成分的有机旋涂玻璃(SOG)或旋涂聚合物(SOP)形成。把第二绝缘膜4涂于第一绝缘膜3上，然后在低于450℃的温度下固化。

图1C示出了深腐蚀第二绝缘膜4直到外围电路区30中下层金属图形2上部的情况。第二绝缘膜4的4A部分保留在下层金属图形2之间的空间中，这样，靠这些留下的第二绝缘膜4A平面化外围电路区30。可以借助腐蚀设备、去胶设备或等离子淀积设备等等利用氧等离子体对第二绝缘膜4进行深腐蚀。在利用这些设备深腐蚀第二绝缘膜4时，只腐蚀第二绝缘膜4，不腐蚀第一绝缘膜3和底层1。

图1D示出了在下层金属图形2之间保留第二绝缘膜4A后，在整个结构上淀积O₃-TEOS氧化膜5的情况。由此，最后形成了由第一绝缘膜3、保留的第二绝缘膜4A和O₃-TEOS氧化膜5构成的层间绝缘膜。

如图1D所示，通过形成O₃-TEOS氧化膜5使得在腐蚀第二绝缘膜4期间未平面化的单元区20平面化。因此，平面化了单元区20和外围电路区30，调整了单元区20和外围电路区30之间的形貌。

参见图1E，依次腐蚀部分O₃-TEOS氧化膜5和第一绝缘膜3，暴露下层金属图形2，于是在外围电路区30的下层金属图形2上形成通孔6。