专利名称：半导体器件的制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件的制造方法，特别是涉及具备低介电常数层间绝缘膜的半导体器件的制造方法。
背景技术：
近些年来，随着半导体器件的微细化和高速化，单层布线构造的多层化日益前进。其中，具有5层以上的金属布线构造的半导体器件也已被开发和生产。但是，随着半导体器件向微细化的发展，由所谓的布线间寄生电容和布线电阻产生的信号传播延迟的问题也不断增大。就是说，随着布线构造的多层化，起因于多层化的信号传播延迟妨碍半导体器件的高速化的问题也会增大。
作为伴随着这样的布线构造的多层化的信号传播延迟的避免策略，以前人们采取了种种的解决方法。一般地说，信号传播延迟可以用上边所说的布线间寄生电容和布线电阻之积表示。为了改善信号传播延迟，理想的是在降低布线间寄生电容的同时，也降低布线电阻。
为了降低布线电阻，人们尝试了使布线的主构成材料换成电阻更低的主构成材料，例如从现有的铝布线换成为铜布线的技术。在该情况下，与现有的铝布线同样，采用对铜进行刻蚀的办法加工成布线形状是极其困难的。为此，在把铜用做布线的情况下，可以采用埋入布线构造的技术。
此外，为了减小布线间的寄生电容，人们还尝试了例如用CVD法形成以SiOF为主成分的绝缘膜，以取代现有的以SiO2为主成分的绝缘膜的技术，或者，用旋转涂敷法形成相对介电常数比SiO2还低的所谓的SOG(旋涂玻璃)膜或有机树脂膜等的低介电常数绝缘膜的技术。
一般地说，以往所一直使用的SiO2绝缘膜的相对介电常数，把3.9左右规定为实用上的下限。对此，SiOF绝缘膜则规定为可以使相对介电常数降低到3.3左右。但是，该SiOF绝缘膜，要使其相对介电常数降低得比3.3还低，从膜的稳定性方面来考虑在实用上也是极其困难的。另一方面，SOG膜，或有机树脂膜等的低介电常数绝缘膜则可以使相对介电常数降低到2.0左右。为此，人们积极地尝试进行对其成膜技术的开发。
例如，在特开平11-506872号公报中，公开了可以采用向半导体衬底上边涂敷绝缘膜的材料形成涂敷膜，向该涂敷膜上照射电子束的办法，形成具有优良特性的低介电常数绝缘膜的技术。
发明内容
本发明的一个实施例的半导体器件的制造方法，包括在半导体衬底上边，设置含有Si原子的低介电常数绝缘膜；边照射电子束边加热上述低介电常数绝缘膜；和使上述加热中或加热后的上述低介电常数绝缘膜暴露于促进上述Si原子的结合的气体中。
本发明的另一个实施例的半导体器件的制造方法，包括在半导体衬底上边，设置低介电常数绝缘膜；在含有惰性气体的气氛中，边照射电子束边加热上述低介电常数绝缘膜；和向上述加热中或加热后的上述低介电常数绝缘膜照射正电荷离子。
本发明的另一个实施例的半导体器件的制造方法，包括在半导体衬底上边，设置含有有机成分的低介电常数绝缘膜；把上述半导体衬底搬运入处理室内；在含有惰性气体的气氛中，边照射电子束边加热上述低介电常数绝缘膜；从上述处理室内搬运出上述半导体衬底；向上述处理室内导入氧化性气体；和加上高频电压使得在已导入了上述氧化性气体的上述处理室内产生等离子体，对上述处理室内进行净化。
图1示出了用本发明的一个实施例的方法形成的半导体器件中的加热处理装置的概略。
图2是用本发明的一个实施例的方法形成的半导体器件中的绝缘膜的剖面图。
图3的曲线图示出了绝缘膜的相对介电常数的变化。
图4的曲线图示出了绝缘膜的吸湿量的变化。
图5示出了在本发明的另一个实施例的半导体器件的制造方法中使用的加热处理装置的概略。
图6A和图6B是用本发明的另一个实施例的方法形成的半导体器件的布线构造。
具体实施例方式
以下，边参看附图边说明本发明的实施例。
(实施例1)本发明人等发现了采用边照射电子束边进行加热的办法形成的低介电常数绝缘膜，特别是含有Si的低介电常数绝缘膜易于吸湿的现象。这是因为归因于照射电子束，在绝缘膜中的Si原子内得以形成悬挂键的缘故。在绝缘膜中存在的Si悬挂键是活泼的，在使这样的绝缘膜在大气中开放之后，就如反应式(1)那样地与水分进行反应。 此外，Si-CH3基，在使用电子束照射的烧结中，也会归因于水分而被氧化，如下述反应式(2)那样地进行反应。
归因于上述反应形成的硅醇羟基(Si-OH)，将变成为易于吸收大气中的水分的所谓的吸湿部位。因此，在把这样的低介电常数绝缘膜放置到大气中的情况下，就存在着相对介电常数会上升的可能。或者，存在着下述可能在烧结后的热处理中，吸收了大气中的水分的绝缘膜从其内部放出气体。这样一来，残存有硅醇羟基的绝缘膜就会因劣化而性能易于降低，因而存在着半导体器件的性能劣化的可能。
这样的问题，可以采用使含有Si原子的低介电常数绝缘膜暴露于促进该Si原子的结合的气体中的办法解决。就是说，本实施例的半导体器件的制造方法，具备在半导体衬底上边，设置含有Si原子的低介电常数绝缘膜；边照射电子束边加热上述低介电常数绝缘膜；和使上述加热中或加热后的上述低介电常数绝缘膜暴露于促进上述Si原子的结合的气体中。
图1示出了可以使用的加热处理装置的一个例子。
如图所示，加热处理装置1具备烧结低介电常数绝缘膜11的处理室2。在处理室2的上部，设置可以向涂敷在半导体衬底9上的低介电常数绝缘膜11的形成材料整个面地照射电子束(EB)的电子束源3。此外，在处理室2的内部，在4台电子束源3的下侧，设置有可以载置半导体衬底9的衬底支持台5。该衬底支持台5，被设置成具有加热装置(电阻加热器)6的热板，使得可以加热在半导体衬底9的上边形成的涂敷膜。用电子束3和热板，就可以边向半导体衬底9上边的低介电常数绝缘膜11的形成材料照射电子束边进行加热。
在烧结低介电常数绝缘膜11时，可以通过气体导入阀门7或未画出来的气体供给装置等向处理室2的内部导入气体。此外，在烧结低介电常数绝缘膜11时，可以通过真空排气口8把处理室2的内部设定为规定的减压气氛。虽然未画出来，但是在真空排气口8的下流一侧，设置有开闭阀门、压力调节装置、和排气泵等。借助于此，处理室2的内部得以设定并保持规定的压力。
例如，如图2所示，在半导体衬底9上边形成的第1低介电常数绝缘膜11a上边形成第2低介电常数绝缘膜11b时，就可以使用本实施例的方法。在半导体衬底9上形成元件(未画出来)。另外，在第1低介电常数绝缘膜11a上形成以Cu为主成分的埋入布线10，该第1低介电常数绝缘膜11a，同样，也可以用本实施例的方法形成。
首先，用旋转涂敷法向第1层低介电常数绝缘膜11a的上边，涂敷第2层低介电常数绝缘膜11b的材料，形成大体上均一膜厚的薄膜。
作为第2层低介电常数绝缘膜11b的材料，例如，可以使甲基聚倍半硅氧烷(MSQ)的前驱体溶解于溶剂内变成为凡立水后使用。
用旋转涂敷法把上边所说的凡立水涂敷到第1低介电常数绝缘膜11a上边，形成大体上均一膜厚的薄膜。把已形成了薄膜的半导体衬底9载置到热板上边，在氮气气氛中，在50～150℃下加热涂敷膜大约1～10分钟，例如，在大约100℃下加热涂敷膜约2分钟。接着，在150～250℃下加热涂敷膜大约1～10分钟，例如，在大约200℃下加热涂敷膜约2分钟。采用像这样地分阶段地加热涂敷膜的办法，挥发除去在涂敷膜中含有的溶媒等。借助于此就可以大体上完全地除去涂敷膜中的溶媒等MSQ以外的成分，就可以使构成成分的几乎全部都是由MSQ构成的绝缘膜固定到第1层低介电常数绝缘膜11a的上边。涂敷膜的加热也可以使用灯泡加热器。或者，也可以采用把涂敷膜配置在1×10-2～500Torr左右的减压气氛下的办法除去溶媒。
在阶段性的加热结束后，用热板使绝缘膜的温度在例如大约60秒内上升到规定的温度后，再次加热绝缘膜。该加热，理想的是在250～450℃下进行1～60分钟左右，例如，在大约400℃下进行大约30分钟。在温度低或时间短的情况下，就难于充分地进行加热。另一方面在温度高或时间长的情况下，就存在着促进被用做布线的Cu发生扩散或小丘的可能。结果是在仅仅用加热进行的烧结中，在短时间、低温的条件下，就难于形成高品位的膜。
因此，在该加热期间内，可以向绝缘膜照射电子束。在电子束的照射之前，处理室2的内部，要通过真空排气口8用真空泵减压到1～500Torr左右，并通过气体导入阀门7从气体供给装置导入Ar气体和NF3气体的混合气体。混合气体的流量，可以规定为大约1～10L/min左右，例如规定为大约3L/min。特别理想的是向处理室2内部导入以大约9∶1的体积比含有Ar气体和NF3气体的混合气体，通过真空排气口8在借助于压力调节装置或真空泵保持10Torr的状态下照射电子束。
NF3气体之类的含有卤素的气体，具有促进绝缘膜中的Si原子的结合的作用。作为含有卤素的气体，除此之外还可以使用F2气体、CF4气体、C2F6气体等。Ar气与含有卤素的气体的混合比，没有什么特别限定，哪怕是微量也罢只要是含有卤素就可以得到效果。此外，含有卤素的气体也可以单独使用。
此外，电子束可借助于电子束源3并给予规定大小的照射能来产生，如在图1中用箭头示出的那样，可以向绝缘膜整个面上进行照射。其能量可以规定为大约1～50keV，例如规定为20keV。剂量则可以规定为大约100～2000μC/cm2，例如规定为1000μC/cm2的大体上恒定值。此外，照射时间可以规定为大约1～60分钟，例如规定为30分钟。在剂量少的情况下或者在照射时间短的情况下，就难于充分地得到电子束的效果。另一方面，在剂量大或照射时间长的情况下，归因于膜收缩的增强应力将增大，存在着产生裂纹的可能。此外，还存在着伴随产生相对介电常数或吸湿性的增加这样的弊端的可能。电子束照射量，理想的是要根据材料进行适宜调整，使得不会降低绝缘膜的特性。
只要可以向绝缘膜上均一地照射上述那样的能量、剂量的电子束，就可以得到电子束照射的效果。电子束的产生方法和电子束源的台数没有任何限制。
电子束可以对固定化的绝缘膜进行照射，在对未固定化状态的涂敷膜照射电子束的情况下，一直到含于涂敷膜中的溶媒等的MSQ以外的成分为止的成分都会变质，存在着要形成的低介电常数绝缘膜的特性将受到损害的可能。采用预先挥发除去溶媒的办法，就可以防患于未然地防止这样的损害。就是说，可以使溶媒等的不需要的成分除去后的MSQ膜成膜为具有所希望特性的第2层低介电常数绝缘膜11b。
用电子自旋共振(ESR)观察这样形成的第2层低介电常数绝缘膜11b，几乎未发现Si悬挂键。此外，也几乎未确认以该悬挂键为基础的硅醇羟基等的吸湿部位。对此将在以下进行说明。
向第2层低介电常数绝缘膜11b进行的电子束的照射，可以在Ar气体和NF3气体的混合气体中进行。NF3气体归因于电子束照射而分解成多种的片断。作为这样的片断之一的F，与第2低介电常数绝缘膜11b中的Si悬挂键或基于该悬挂键的Si-OH进行反应。在以下的反应式(3)和(4)中示出了该反应。
如上述反应式(3)所示，Si悬挂键端接于作为非亲水性原子的F。此外，如上述反应式(4)所示，基于Si悬挂键的硅醇羟基，借助于F，与别的悬挂键一起形成硅氧烷。为此，第2层低介电常数绝缘膜11b，即便是放置到大气中，也难于吸收水分。结果是或者相对介电常数上升，或者从内部放出气体的可能被降低。以下，示出具体的数据对之进行说明。
图3的曲线图示出了被放置在大气中的MSQ膜的相对介电常数的时间性变化。在图3中，虚线a是对于本实施例的方法，具体地说，是在F2气体中向绝缘膜照射电子束形成的MSQ膜的结果。另一方面，实线b则是在Ar气体中对向绝缘膜照射电子束形成的MSQ膜的结果。如虚线a所示，用本实施例的方法形成的半导体器件中的MSQ膜，即便是在放置到大气中的情况下，其相对介电常数也几乎不变化，具有极其稳定的性质。对此，在Ar气体中照射电子束形成的MSQ膜，如实线所示，随着时间的经过相对介电常数会增加，性质是不稳定的。
图4示出了各个MSQ膜中的吸湿量的时间性变化。用以下的方法测定吸湿量。首先，在刚刚形成后使每一个膜都进行脱气分析。这时，从室温开始使已配置上2层膜的气氛的温度上升到大约450℃，在此期间内，测量从各个膜放出来的水分的积分值。设从刚刚形成后的2层膜放出的水分的积分值为1。以后，对各个膜在每一个规定的日期都进行多次与上边所说的同样的脱气分析。在每一次，都对各个膜计算所放出的水分的量的积分值，和从刚刚形成后的各个膜中放出的水分的量的积分值之比。对于2层MSQ膜的每一个都画出在刚刚形成后的计算结果和每一次的计算结果，得到了图4。
在图4中，线c是对于本实施例的方法，具体地说，是对于在F2气体中向绝缘膜照射电子束形成的MSQ膜的结果。另一方面，线d则是在Ar气体中对向绝缘膜照射电子束形成的MSQ膜的结果。如虚线c所示，用本实施例的方法形成的半导体器件中的MSQ膜，即便是在放置到大气中的情况下，其相对介电常数也几乎不变化，具有极其稳定的性质。对此，在Ar气体中照射电子束形成的MSQ膜，如实线所示，随着时间的经过相对介电常数会增加，性质是不稳定的。
就像以上所说明的那样，用本实施例的方法制造的半导体器件中的第2层低介电常数绝缘膜11b，由于相对介电常数和吸湿量几乎不增加，故其性能难于降低。在用与第1层低介电常数绝缘膜11a同样的方法形成的情况下，也可以得到同样的效果。由这样的第1层低介电常数绝缘膜11a和第2层低介电常数绝缘膜11b构成的低介电常数绝缘膜11，其性能难于降低。此外，由于Cu布线10等的各种电子电路等也被这样的低介电常数绝缘膜11保护，故用本实施例的方法制造的半导体器件的电学性能几乎不会降低。
可以采用在第2层低介电常数绝缘膜11b上，用常规方法形成孔和布线沟，例如通过由TaN等构成的势垒金属层埋入Cu的办法来形成栓塞和布线层。
另外，作为促进Si原子结合的气体，也可以使用氢气。在该情况下，将产生以下的反应式(5)和(6)所示的那种反应。
如以上的反应式(5)所示，Si悬挂键端接于作为非亲水性原子的H。此外，如上述反应式(6)所示，基于Si悬挂键的硅醇羟基，可以用H置换。该反应式(6)所示的反应是脱水反应，是与吸收大气中的水分的反应相反的反应。
此外，也可以使用含有硅醇羟基的有机Si系气体，促进Si原子的结合。作为含有硅烷的有机Si系气体，例如可以举出三甲基硅烷等。在该情况下，将产生可以用以下的反应式(7)表示的反应。 或者，也可以使用具有羟基的有机系气体。作为这样的气体，例如可以举出甲醇、乙醇和丁醇等。此外，还可以使用苯酚等。在例如使用乙醇的情况下，将产生可以用以下的反应式(8)表示的反应。 如上述反应式(7)和(8)所示，基于Si悬挂键的硅醇羟基将消失。可以用这些反应式表示的反应是脱水反应，是与吸收大气中的水分的反应相反的反应。
另外，在使用具有硅醇羟基的有机Si系气体和具有羟基的有机系气体的情况下，在Si悬挂键的情况下，将产生可以用以下的反应式(9)和(10)表示的反应。 不论哪一种情况，Si悬挂键都将消失。
氢气、具有硅醇羟基的有机Si系气体、和具有羟基的有机系气体，与含有卤素的气体的情况同样，可以变成为与Ar气体之间的混合气体使用。在该情况下，混合比没有什么限定，哪怕是微量也罢只要这样的气体存在，就可以得到效果。或者，也可以单独使用氢气、具有硅醇羟基的有机Si系气体、和具有羟基的有机系气体。
就如以上所说明的那样，在促进Si原子的结合的气体中，采用边对绝缘膜照射电子束边进行加热的办法，就可以形成抑制相对介电常数或吸湿量的增加的低介电常数绝缘膜。
在把边照射电子束边加热后的绝缘膜暴露于促进Si原子的结合的气体中的情况下，也可以得到同样的效果。在该情况下，加热后的绝缘膜也可以暂时暴露于大气中。此外，促进Si原子的结合的气体，在变成为预先激励起来的状态的情况下，也可以得到同样的效果。这样的气体，例如可以借助于用微波进行放电的办法变成为激励状态。
本实施例的半导体器件的制造方法，可以进行种种的变更。
例如，即便是在形成由单层的低介电常数绝缘膜或3层以上的多层构造构成的低介电常数绝缘膜时使用，也可以得到与上述同样的效果。此外，在促进Si原子的结合的气体中，可以边照射电子束边进行加热处理形成的低介电常数绝缘膜，即便是MSQ膜以外的膜也没问题。例如，也可以使用氢倍半硅氧烷(HSQ)膜等低介电常数的硅氧烷薄膜的原料。在用这样的原料形成绝缘膜，在规定的气体中进行加热处理和电子束照射的情况下，也可以得到与上述同样的效果。
此外，可以照射电子束的绝缘膜，并不限于用涂敷法形成，也可以用CVD法、蒸镀法、溅射法或蒸镀聚合法等形成。
(实施例2)本发明人等的另一个研究的结果确认可以采用边照射电子束边进行加热的办法形成的低介电常数绝缘膜，会因在表面层上残留有电子而带负电。结果是在低介电常数绝缘膜的表面层与半导体衬底之间产生电位差。
在形成低介电常数绝缘膜时，在半导体衬底上边已预先形成了栅极电极和栅极绝缘膜。因此，当在低介电常数绝缘膜的表面层与半导体衬底之间产生了电位差时，就存在着栅极绝缘膜的绝缘耐压降低的可能。此外，还存在着因栅极的动作电压的变动等发生了所谓的静电损伤，因而在半导体器件的动作上产生麻烦的可能性。
这样的问题，可以采用向绝缘膜照射正电荷离子的办法解决。就是说，本实施例的半导体器件的制造方法，具备在半导体衬底上边，设置低介电常数绝缘膜；在含有惰性气体的气氛中，边照射电子束边加热上述低介电常数绝缘膜；和向上述加热中或加热后的上述低介电常数绝缘膜照射正电荷离子。
图5示出了可以使用的加热处理装置的一个例子。
所图示的装置，把电极配置在衬底支持台5内，除设置通过该电极给该半导体衬底9加上高频电压的高频电源13之外，与图1所示的装置是同样的。采用从高频电源13给电极加上电压的办法，就可以在处理室2内产生等离子体。电极也可以设置在与衬底支持台5不同的场所，具体地说，可以设置在把处理室2内的半导体衬底9包围起来的侧壁的任何一个区域上。另外，在图5中，明示出了抑制所发生的脱气的影响的隔墙3a和透过电子束的电子束透过窗3b。
本实施例的制造方法，可以用具备下述部分的半导体制造装置进行可减压的处理室；配置于上述处理室内用来支持设置有低介电常数绝缘膜的半导体衬底的衬底支持部；向上述低介电常数绝缘膜照射电子束的电子束源；加热上述半导体衬底的加热器；设置在上述处理室内的电极；给上述电极加上高频电压的高频电源；和向上述处理室内导入气体的导入系统。
参看图6A和图6B说明本实施例的半导体器件的制造方法。
首先，如图6A所示，向半导体衬底20上边依次淀积第1层的层间绝缘膜21、SiN膜23和第2层的层间绝缘膜25。在半导体衬底20上，在源极区S和漏极区D之间，中间存在着绝缘膜地形成栅极电极27。第1层层间绝缘膜21可以作成为用CVD法形成的SiO2膜，通过由TaN等构成的势垒金属膜22地埋入由Cu等构成的布线层23。第2层的层间绝缘膜25，可以使用含有例如有机成分的氧化硅膜，例如MSQ膜。在形成该第2层层间绝缘膜25时，可以使用本实施例的方法。
首先，例如用旋转涂敷法向SiN膜24的上边涂敷第2层的层间绝缘膜25的材料，形成大体上均一膜厚的涂敷膜。然后，用在上述实施例1中说明的任意方法从涂敷膜中除去溶媒，使绝缘膜固定化。
此外，在图5所示的处理室2内，边向绝缘膜照射电子束边进行加热。在电子束的照射之前，处理室2的内部，要通过真空排气口8用真空泵减压到1～500Torr左右，并通过气体导入阀门7从气体供给装置导入Ar气体和NF3气体的混合气体。Ar气体的流量，可以规定为大约1～10L/min左右，例如规定为大约3L/min。特别理想的是向处理室2内部导入Ar气体，通过真空排气口8在借助于压力调节装置或真空泵保持10Torr的状态下照射电子束。
要导入到处理室2内的气体，可以使用Ar等的稀有气体，就是说，可以使用不活泼且对含有MSQ等的有机成分的氧化硅膜不会造成影响的任意气体。在该情况下，所谓影响，包括化学性和物理性的溅射。此外，也可以混合使用氢气。在该情况下，氢气的配合量没有什么特别限定。
能量和剂量这些电子束照射的条件，可以规定为与上边所说的实施例1同样。
在本实施例中，在照射电子束时，可以从高频电源13给电极加上13.56MHz的高频电压。归因于加上高频电压，就可以在半导体衬底9的上方形成等离子体。此外，由于要给载置到电极上的半导体衬底9加上负的自偏电压，故在等离子体中带正电荷的Ar+将被吸引到半导体衬底9上。由于借助于此，就可以同时向在半导体衬底9上边形成的MSQ膜照射负电荷的电子(e-)和正电荷的Ar+，故在表面层上的电荷状态就会被中和。结果，就有可能抑制静电损伤的产生。
另外，在照射正电荷离子时，理想的是要借助于物理性的作用进行控制使得MSQ膜不会不需要地被刻蚀。
电子束和正电荷离子的剂量和照射的定时，可以适宜调整。借助于此，就可以抑制电荷的不均匀，抑制静电损伤的发生，使得可以进一步地减少半导体器件的不合格的发生率。例如，可以举出以下所示的处理方法。
(方法1)边向绝缘膜照射电子束边进行加热，与此同时，照射正电荷离子(Ar+)。
(方法2)在上边所说的方法中，间歇性地进行电子束的照射。在该情况下，把MSQ膜的烧结所需要的电子束的量分成规定的次数，间歇性地向MSQ膜照射和电子束。因此，可以减少每一次的电子束剂量，可以更确实地防止在MSQ膜中的电荷的不均匀。
(方法3)在上边所说的方法1中，再供给氢气，在存在H的气氛中进行处理。在该情况下，H作为媒介使MSQ膜的结晶状态恢复，因而可以进一步地抑制静电损伤的发生。
借助于以上所述那种方法，就可以形成第2层的层间绝缘膜25。在所得到的层间绝缘膜25中，静电损伤得以被抑制，这已被晶体管的驱动特性试验确认。因此，可以避免给在半导体衬底20上边预先形成的栅极电极或栅极绝缘膜造成坏影响。
在这样形成的第2层层间绝缘膜25上，借助于RIE(反应性离子刻蚀)等形成孔和沟，中间存在着由TaN等构成的势垒金属膜28地埋入Cu等29，就可以形成图6B所示的那种双金属镶嵌布线构造。
然后，根据需要形成上层的层间绝缘膜。在该情况下，对该上层的层间绝缘膜也要用在本实施例中说明的方法施行处理后，就可以抑制静电损伤的发生。
另外，本实施例的方法，应用于半导体器件中的形成任意绝缘膜的工序，可以得到同样的效果。特别是在多层布线构造中，如果在形成位于比较往下的下层，高密度地形成布线层的层间绝缘膜时使用，则是有效的。借助于此，就可以抑制布线间的寄生电容，因而可以抑制信号的传播速度的降低，抑制静电损伤的发生，可以制造半导体器件。
使用上边所说的(方法1)到(方法3)制造半导体器件，并研究了由静电损伤产生的不合格发生率。在这里所谓的不合格，指的是具有晶体管构造的测试晶片的晶体管驱动特性达不到规定值，所谓不合格发生率，指的是不合格晶体管对晶片上边的晶体管总数的比率。加热处理的温度，电子束的能量和剂量，以及处理室内的压力这样的条件，与已经说明的条件相同。(方法1)、(方法2)和(方法3)中的不合格发生率，分别为14％、17％和2％。
为进行比较，除不照射正电荷离子之外，用同样的条件形成层间绝缘膜，得到半导体器件。在该情况下，归因于静电损伤的不合格发生率为48％。
如上所述，已经确认借助于使用本实施例的方法，显著地降低了因静电损伤产生的半导体器件的不合格发生率。
本实施例的半导体器件的制造方法，可进行种种的变更。
例如，边照射电子束边进行加热，照射正电荷离子形成的低介电常数绝缘膜，即便是MSQ膜以外的膜也没关系。例如，也可以使用氢倍半硅氧烷(HSQ)膜等低介电常数的硅氧烷薄膜的原料。此外，也可以使用聚亚芳基聚醚和聚酰亚胺等的有机树脂。在用这样的材料形成绝缘膜，并在规定的气体中施行加热处理和电子束照射的情况下，也可以得到与上述同样的效果。
在电子束的剂量低达100μC/cm2左右以下的情况下，也可以对边照射电子束边进行加热后的绝缘膜，照射正电荷离子。
此外，可以照射正电荷离子的绝缘膜，也可以用CVD法、蒸镀法、溅射法或蒸镀聚合法形成而不限于涂敷法。
同时使用伴随着上边所说的那样的电子束照射的加热和正电荷离子的照射这一作法，也可以应用于光刻胶图形的形成。采用对光刻胶膜施行同样处理的办法，来提高机械强度。结果，在形成光刻胶图形方面，可以提高加工精度。此外，由于提高了作为掩模材料的光刻胶图形的刻蚀耐性，故可以提高对于被加工膜的刻蚀加工精度。此外，还可以抑制静电损伤的发生，因而可以抑制半导体器件的不合格的发生率。
(实施例3)在上边所说的实施例2中，在要形成的第2层的层间绝缘膜含有有机成分的情况下，将产生如下那样的现象。就是说，当对含有有机成分的绝缘膜边照射电子束边进行加热时，有机成分将从绝缘膜中挥发出来。在对多块半导体衬底连续进行这样处理的情况下，挥发出来的有机成分就会淀积到处理室2的侧壁、电子束源3a和电子束透过窗3b等的表面上形成膜。该膜将变成为处理室2内灰尘的发生源，归因于剥落，变成为浮游或淀积在各个地方成为电子束照射的妨碍。此外，在膜残存于电子束透过窗3b上的情况下，归因于妨碍电子束的透过，结果变成为使其剂量降低。这样的倾向，在连续处理10块以上的半导体衬底的情况下特别显著。
其结果是在半导体衬底9上边，不能充分地得到电子束的照射量，存在着绝缘膜的机械强度降低的可能性。
在处理室2内产生的有机成分的淀积膜，可以用向该处理室2内导入氧化性气体，同时加上高频电压使之产生等离子体的办法除去。
就是说，本实施例的半导体器件的制造方法，包括在半导体衬底上边，设置低介电常数绝缘膜；在含有惰性气体的气氛中，边照射电子束边加热上述低介电常数绝缘膜；和向上述加热中或加热后的上述低介电常数绝缘膜照射正电荷离子。
本发明的另一个实施例的半导体器件的制造方法，包括在半导体衬底上边，设置低介电常数绝缘膜；把上述半导体衬底搬运入处理室内；在含有惰性气体的气氛中，边照射电子束边加热上述低介电常数绝缘膜；从上述处理室内搬运出上述半导体衬底；向上述处理室内导入氧化性气体；和加上高频电压使得在已导入了上述氧化性气体的上述处理室内产生等离子体，对上述处理室内进行净化。
具体地说，用图5所示的装置，利用上边所说的实施例2所示的方法，对10块左右的半导体衬底进行处理。在结束了最后的处理之后，使处理室2变成为真空状态，从处理室2内搬运出半导体衬底。
其次，通过气体导入阀门7，以3L/min左右的流量，向处理室2内导入作为氧化性气体的氧气，作为氧化性气体也可以导入氨气或者氧气和氨气的混合气体。这时，处理室2内的压力，借助于压力调节机构可以保持10T0rr左右。
此外，从高频电源13给电极加上13.56MHz的高频电压，在处理室2内部产生等离子体。含有淀积在处理室2内的有机成分的膜，可以借助于氧等离子体的刻蚀作用除去。采用至少进行15分钟左右的放电的办法，就可以除去含有在处理室2的内壁、电子束透过窗3b或传感器(未画出来)等上淀积的有机成分的膜。
如上所述，采用除去处理室2内的淀积膜进行净化的办法，就可以抑制在处理室2内的灰尘的发生。其结果是可以维持电子束的剂量，可以抑制由加热处理和电子束照射产生的效果的降低。
使用在实施例2中所示的(方法1)到(方法3)，每当处理10块左右的半导体衬底后，就进行上边所说的净化处理。其结果是即便是连续地施行处理，也可以制造具备机械强度高且具有优良特性的低介电常数绝缘膜的半导体器件。而且，在对于所得到的半导体器件研究因静电损伤产生的不合格发生率时，确认了与上边所说的同样的结果。
上边所说的实施例1到3的方法，也可以组合起来使用。在该情况下，可以同时得到在各个实施例中说明的效果。
对于那些本专业的熟练的技术人员来说还存在着另外一些优点和变形。因此，本发明就其更为广阔的形态来说并不限于上述附图和说明。此外，就如所附权利要求及其等效要求所限定的那样，还可以有许多变形而不偏离总的发明的宗旨。
权利要求
1.一种半导体器件的制造方法，包括在半导体衬底上边，设置含有Si原子的低介电常数绝缘膜；边照射电子束边加热上述低介电常数绝缘膜；和使上述加热中或加热后的上述低介电常数绝缘膜暴露于促进上述Si原子的结合的气体中。
2.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，把上述低介电常数绝缘膜暴露于促进上述Si原子的结合的气体中的步骤，与伴随着上述电子束照射进行的加热同时进行。
3.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，促进上述Si原子的结合的气体，从由氢气、含有卤族元素的气体、含有硅醇羟基的有机Si系气体和具有羟基的有机系气体构成的群中选择。
4.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，上述Si原子的悬挂键用非亲水性的原子进行端接。
5.根据权利要求4所述的半导体器件的制造方法，其中，上述非亲水性的基，是氢原子或卤族原子。
6.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，上述低介电常数绝缘膜，把硅氧烷结合作为骨架。
7.根据权利要求6所述的半导体器件的制造方法，其中，上述硅氧烷骨架，含有甲基。
8.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，还包括在上述低介电常数绝缘膜上形成布线沟和孔中的至少一方；中间存在着势垒金属地把Cu埋入到上述布线沟和上述孔中的至少一方内。
9.一种导体器件的制造方法，包括在半导体衬底上边，设置低介电常数绝缘膜；在含有惰性气体的气氛中，边照射电子束边加热上述低介电常数绝缘膜；和向上述加热中或加热后的上述低介电常数绝缘膜照射正电荷离子。
10.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法，其中，对上述低介电常数绝缘膜边照射电子束边进行加热的步骤，在减压后的处理室内进行。
11.根据权利要求10所述的半导体器件的制造方法，其中，向上述低介电常数绝缘膜照射正电荷离子的步骤，在上述处理室内进行。
12.根据权利要求11所述的半导体器件的制造方法，其中，上述正电荷离子，采用在上述处理室内形成上述惰性气体的等离子体的办法产生。
13.根据权利要求11所述的半导体器件的制造方法，其中，向上述低介电常数绝缘膜照射正电荷离子的步骤，与向上述低介电常数绝缘膜边照射电子束边进行加热的步骤同时进行。
14.根据权利要求13所述的半导体器件的制造方法，其中，上述电子束间歇性地向上述低介电常数绝缘膜照射。
15.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法，其中，上述气氛包括氢。
16.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法，其中，上述低介电常数绝缘膜把硅氧烷结合作为骨架。
17.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法，其中，上述低介电常数绝缘膜由有机树脂构成。
18.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法，还包括在上述低介电常数绝缘膜上形成布线沟和孔中的至少一方；中间存在着势垒金属地把Cu埋入到上述布线沟和上述孔中的至少一方内。
19.一种半导体器件的制造方法，包括在半导体衬底上边，设置含有有机成分的低介电常数绝缘膜；把上述半导体衬底搬运入处理室内；在含有惰性气体的气氛中，边照射电子束边加热上述低介电常数绝缘膜；从上述处理室内搬运出上述半导体衬底；向上述处理室内导入氧化性气体；和加上高频电压使得在已导入了上述氧化性气体的上述处理室内产生等离子体，对上述处理室内进行净化。
20.根据权利要求19所述的半导体器件的制造方法，其中，上述氧化性气体含有氧气和氨气中的至少一方。
全文摘要
一种半导体器件的制造方法,包括:在半导体衬底上边,设置含有Si原子的低介电常数绝缘膜;边照射电子束边加热上述低介电常数绝缘膜;和使上述加热中或加热后的上述低介电常数绝缘膜暴露于促进上述Si原子的结合的气体中。
文档编号H01L21/768GK1385886SQ02119238
公开日2002年12月18日 申请日期2002年5月10日 优先权日2001年5月10日
发明者宫岛秀史, 岛田美代子, 中田錬平 申请人:株式会社东芝