[发明专利]制备层间绝缘层的工艺和其中使用的汽相淀积系统

说明书

本发明涉及用于制造半导体器件的技术，特别涉及制造具有聚对亚苯基二甲基(parylene)聚合物的层间绝缘层的半导体集成电路器件的工艺和其中使用的汽相淀积系统。

制造者已经增加了集成电路的电路元件，因而，需要减小电路元件和用作信号线的导电条的尺寸。导电条以非常窄的间隔在绝缘层上排列，并用其它的绝缘层覆盖。相邻两导电条和其之间的绝缘层形成寄生电容器，该寄生电容器会妨碍信号沿着导电条传播。该寄生电容值与导电条之间的间隙成反比增加，而且信号延迟会加重。

寄生电容值与绝缘层的介电常数成正比。即使导电条以非常窄的间隔排列，具有小介电常数的一种绝缘层也不会增加寄生电容值。

聚对亚苯基二甲基是较吸引人的材料，并且聚对亚苯基二甲基的层间绝缘层在Majid等人的”Experimental Study of Parylene As InterlayerDielectrics for Wafer Scale Interconnections”,1988 VLSI MultilevelInterconnection Conference Proceedings，第299-305页，1988,June13-14中公开了。聚对亚苯基二甲基是一种聚合物(para-xylylene)。图1表示用于聚对亚苯基二甲基绝缘层的现有技术淀积系统。该现有技术的淀积系统包括：汽化器1，热解单元2和淀积单元3和连接在汽化器1、热解单元2和淀积单元3之间的管道4a和4b。聚对亚苯基二甲基的二聚物在汽化器1中在1torr、250摄氏度升华，并且聚对亚苯基二甲基的二聚物气体流过管道4a进入热解单元2中。热解单元2被保持在0.5torr、680摄氏度，聚对亚苯基二甲基的二聚物气体在热解单元2中热分解。从聚对亚苯基二甲基的二聚物气体产生了聚对亚苯基二甲基的单聚物气体，并从热解单元2输送到淀积单元3。半导体晶片5放置在淀积单元3中，并且淀积室保持处于0.1torr。半导体晶片5的表面接近于25摄氏度，聚对亚苯基二甲基的单聚物在半导体晶片5的表面上聚合。结果，形成了聚对亚苯基二甲基的聚合物层。

使用聚对亚苯基二甲基的聚合物层作为层间绝缘层，制造如图2A-2E所示的多层布线结构。首先，制备半导体晶片11。虽然未画在图中，但半导体晶片11的主表面用绝缘层覆盖。在半导体晶片11的主表面上淀积铝层，并且使用光刻和腐蚀把铝层构图成下导电条12a/12b，如图2A所示。

下导电条12a/12b通过图1中所示的现有技术淀积系统用聚对亚苯基二甲基的聚合物覆盖，并且聚对亚苯基二甲基的聚合物层13保角地在下导电条12a/12b上延伸，如图2B所示。使用化学汽相淀积在聚对亚苯基二甲基的聚合物层13上淀积硅氧化物，并化学机械地抛光硅氧化物层，于是产生了硅氧化物层14的平滑表面，如图2C所示。聚对亚苯基二甲基的聚合物层13和硅氧化物层14组合形成层间绝缘层15。

使用光刻和腐蚀技术在层间绝缘结构15中形成接触孔15a/15b，下导电条12a/12b暴露于接触孔15a/15b。接触孔15a/15b分别用钨塞16a/16b塞住，如图2D所示，使用淀积、光刻和腐蚀，在层间绝缘结构15上构图铝的上导电条17。上导电条17通过钨塞16a/16b电连接到下导电条12a/12b上，如图2E所示。

制造者在现有技术工艺中遇到了问题，即硅氧化物层14从聚对亚苯基二甲基的聚合物层13上剥落下来。这种剥落现象是由聚合物层13中的残余聚对亚苯基二甲基的单聚物和残余聚对亚苯基二甲基的二聚物产生的。不是所有的二聚物气体会分解成单聚物气体，并且残余的二聚物气体与单聚物气体一起被载入淀积室中。而且，单聚物不仅在淀积室中聚合，而且再次合并成聚对亚苯基二甲基二聚物。为此，在聚合过程中二聚物和单聚物被引入聚对亚苯基二甲基层13中，并引起剥落。在淀积硅氧化物层14和淀积钨过程中，残余的二聚物和残余的单聚物在400摄氏度左右汽化，并且二聚物气体和单聚物气体使硅氧化物层14从聚对亚苯基二甲基的聚合物层13上剥落。

因此，本发明的主要目的是提供制造半导体器件的工艺，该半导体器件具有的聚对亚苯基二甲基的聚合物层能结实地粘接到另一层。

本发明另一主要目的是提供用于生长聚对亚苯基二甲基的聚合物层的淀积系统。

为实现该目的，本发明建议在聚合物层上淀积其它材料之前，从聚对亚苯基二甲基的聚合物层中释放残余的二聚物/单聚物气体。