半导体器件制造技术

本发明专利技术涉及一种半导体器件，特别涉及包括多层互连结构的半导体器件。抑制了半导体器件中的裂缝的传播，因而保护了元件形成区域。设置界面加强膜从而覆盖穿透形成在硅衬底上的ＳｉＣＮ膜和ＳｉＯＣ膜的凹部的侧壁。界面加强膜和另一个ＳｉＯＣ膜整体且连续地形成，并且包括空气间隙。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件，特别涉及包括多层互连结构的半导 体器件。
技术介绍
为了制造包括在半导体衬底上形成的多层互连结构的半导体器 件，已经研究了使用称作低k材料的低介电常数材料作为降低互连之 间的寄生电容的绝缘中间层。在晶片上大量地形成包括多层互连结构 的半导体器件，然后通过划片将其分裂成单独的器件，其中在多层互 连结构中采用低介电常数膜作为绝缘中间层。但是，在划片工艺中，经常在切割部分上制作刻痕。由于刻痕是 应力集中的地方，所以易于从刻痕产生裂缝。因此，当通过对接近于 层叠的绝缘膜的界面进行划片来制作刻痕时，裂缝会沿着界面从切割 部分向半导体衬底的内部传播。尤其在采用低介电常数膜作为绝缘中间层的情况下，裂缝的传播 产生显著的影响。例如，如果低介电常数膜在晶片划片工艺中暴露于 划片的部分上，那么低介电常数膜会在后续的温度循环测试等热循环 下与相邻层分离。除了划片工艺之外，对于包括具有烙丝的电路的半导体器件，沿 着界面的裂缝的该问题也是一样的，因此构成了需要致力解决的重要 问题。为了抑制裂缝的传播，JP-A No.H10-172927提出了在包括其中采用BPGS (掺硼的磷硅玻璃)作为部分绝缘中间层的多层互连结构的半 导体器件中，在半导体芯片的主表面上形成狭缝从而包围保护环。根 据该文献，可以认为该结构能有效地抑制裂缝传播到芯片的内部。但是，现在已经发现根据引用的文献的技术要求在半导体衬底上 形成穿透多个互连层的深狭缝。因此，随着互连层的层叠数量的增加， 不得不以更大的纵横比形成狭缝，这使得更加难以进行蚀刻以形成狭 缝。因此，从器件构造和制造工艺的简化的角度看，该技术还有改进 的空间。
技术实现思路
本专利技术人对发生在层叠膜的界面处的裂缝进行了深入研究。结果， 发现当绝缘膜由不同的材料构成时，在绝缘膜的界面处更易于产生裂 缝。据此，本专利技术人认真地研究了用简化的结构抑制裂缝沿着该界面 传播的措施，从而实现了本专利技术。根据本专利技术，提供一种半导体器件，包括半导体衬底；形成在 半导体衬底上的第一绝缘膜；形成在第一绝缘膜上的第二绝缘膜；穿 透第一绝缘膜和第二绝缘膜的凹部；以及布置为被掩埋在凹部中且跨 过第一绝缘膜的侧面到第二绝缘膜的侧面的界面加强膜。根据本专利技术，界面加强膜作为阻止裂缝沿着第一绝缘膜和第二绝 缘膜之间的界面传播的裂缝传播阻挡膜。在如此构造的半导体器件中， 界面加强膜沿着对应于第一绝缘膜和第二绝缘膜的侧面的凹部的侧壁布置。因此，甚至在第一绝缘膜和第二绝缘膜之间的界面产生裂缝， 也能抑制裂缝的传播，并且由此能够抑制界面处的层之间的分离。根据本专利技术的半导体器件，可以还包括形成在第二绝缘膜上的第 三绝缘膜，并且界面加强膜和第三绝缘膜可以构成连续的且整体的结 构。该构造可以以简单的结构抑制沿着第一绝缘膜和第二绝缘膜之间 的界面的裂缝转播。在此，术语连续的且整体的是指连续地形成的一体的结构。优选地，整体的且连续的结构由单一部件(member) 构成，而没有连接部件。根据本专利技术的半导体器件，可以还包括形成在半导体衬底上的多 层互连结构，其包括多个互连层和连接包括在不同的互连层中的互连 的导电栓塞层，并且导电栓塞层可以包括第一绝缘膜、第二绝缘膜和 界面加强膜。在该构造中，界面加强膜位于与导电栓塞相同的层中。 因此，能够可靠地阻止在导电栓塞层中产生的裂缝的传播。根据本专利技术的半导体器件，可以还包括形成在半导体衬底上的互 连层，并且第一绝缘膜可以形成在互连层上，并且界面加强膜可以沿 着穿透互连层、第一绝缘膜和第二绝缘膜的凹部的侧壁的对应于互连 层和第二绝缘膜的部分布置。该构造进一步确保了当在界面处产生裂 缝时，对裂缝传播的抑制效果，由此有效地阻止了第一绝缘膜和第二 绝缘膜的分离。在根据本专利技术的半导体器件中，界面加强膜可以包括空气间隙。 在界面加强膜内有意地设置空气间隙还确保对裂缝传播的抑制效果。 根据本专利技术，界面加强膜可以由低介电常数膜构成。根据本专利技术的半导体器件中，界面加强膜可以填充在凹部中并且 具有实心结构。该结构也有效地抑制了裂缝沿界面传播。根据本专利技术， 界面加强膜可以由Si02膜构成。在根据本专利技术的半导体器件中，第二绝缘膜可以由低介电常数膜 构成。在此，低介电常数膜是指具有3.5或更低的比介电常数的膜。 该结构抑制了沿着低介电常数膜和相邻绝缘膜之间的界面的裂缝传 播。在根据本专利技术的半导体器件中，第二绝缘膜可以具有比第一绝缘 膜低的膜密度。在根据本专利技术的半导体器件中，第一绝缘膜可以由SiC膜、SiCN 膜、SiN膜和SiON膜中的一种膜构成，并且第二绝缘膜可以由从SiOC 膜、氢聚硅氧垸膜、甲基聚硅氧烷膜、甲基氢聚硅氧烷膜组成的组中 选出的一种膜构成。在根据本专利技术的半导体器件中，凹部可以形成为沟槽形状。该构 造进一步确保了对沿着第一绝缘膜和第二绝缘膜之间的界面的裂缝传 播的抑制效果。在根据本专利技术的半导体器件中，半导体衬底可以包括第一区域和 第二区域，第一区域中设置有元件，并且沿着第一区域和第二区域之 间的边界布置界面加强膜。在该情况下，第二区域是会对半导体器件 引起损坏的区域。因此，沿着该第二区域和第一区域之间的边界布置 界面加强膜可以阻止在第二区域中已经产生的裂缝传播到第一区域 中。因此，可以保护位于第一区域中的元件不受损坏。在根据本专利技术的半导体器件中，半导体衬底可以包括其中设置了 元件的区域和包围其中设置了元件的区域的周边的周边区域，并且界 面加强膜可以布置在周边区域中。该构造抑制了裂缝传播到其中设置 了元件的区域中。因此，可以保护设置在内部区域中的元件不受损坏。根据本专利技术的半导体器件还可以包括位于周边区域中的保护环， 从而包围其中设置了元件的区域，并且可以布置界面加强膜使其包围 保护环的外周边。该构造进一步增强了保护环以及其中设置了元件的 内部区域的保护。注意，前述特征的任何组合，或者将本专利技术中的描述向方法或器 件的任何转换都当然地包括在本专利技术的范围之内。引用几个例子，根据本专利技术，界面加强膜可以布置在凹部的整个 侧壁上。该构造进一步确保了对沿着第一绝缘膜和第二绝缘膜之间的 界面的裂缝传播的抑制效果。此外，根据本专利技术，空气间隙的底部比第一绝缘膜和第二绝缘膜 之间的界面更接近半导体衬底。该构造进一步确保了对沿着第一绝缘 膜和第二绝缘膜之间的界面的裂缝传播的抑制效果，由此防止了这些层之间的分离。此外，根据本专利技术，界面加强膜形成为带形图案。此外，界面加 强膜可以形成为环形。该构造抑制了从界面加强膜的内部区域向外部 区域的裂缝传播，以及从界面加强膜的外部区域向内部区域的裂缝传 播。此外，根据本专利技术，SiOC膜可以包括Si、 O、 C和H作为组分， 并且可以由CVD工艺淀积。通过前面段落所述，根据本专利技术，设置界面加强膜使其掩埋在穿 透第一绝缘膜和第二绝缘膜的凹部中，并且跨过第一绝缘膜的侧面到 第二绝缘膜的侧面，导致了实现能够抑制在半导体器件中的裂缝的传 播的技术，并且由此将对有关区域的影响最小化。附图说明从结合附图的如下说明中，本专利技术的上述和其他目的、优点和特 征将更为明显，其中图1是示意性剖面图，示出了根据本专利技术实施例的半导体器件的构造；图2A和2B是示意性剖面图，用于说明根据该实施例的半导体器 件的制造工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：　形成在第一金属层中的第一金属互连；　形成在第二金属层中的第二金属互连；　连接所述第一金属互连和所述第二金属互连的栓塞，所述栓塞在栓塞层中形成，所述栓塞层包括第一绝缘膜和第二绝缘膜，所述第二绝缘膜具有比所述第一绝缘膜低的膜密度；　穿透所述第一绝缘膜和所述第二绝缘膜的凹部；以及　含有硅和氧的界面加强膜，所述界面加强膜在所述凹部中形成。

【技术特征摘要】
JP 2004-8-19 2004-2395781. 一种半导体器件，包括形成在第一金属层中的第一金属互连；形成在第二金属层中的第二金属互连；连接所述第一金属互连和所述第二金属互连的栓塞，所述栓塞在栓塞层中形成，所述栓塞层包括第一绝缘膜和第二绝缘膜，所述第二绝缘膜具有比所述第一绝缘膜低的膜密度；穿透所述第一绝缘膜和所述第二绝缘膜的凹部；以及含有硅和氧的界面加强膜，所述界面加强膜在所述凹部中形成。2. 根据权利要求1的半导体器件， 其中所述第二绝缘膜由低介电常数膜构成。3. 根据权利要求1的半导体器件，其中所述第一绝缘膜由SiC膜、SiCN膜、SiN膜或SiON膜中的 一种膜构成，并且所述第二绝缘膜由从SiOC膜、氢聚硅氧烷膜、甲基 聚硅氧烷膜、甲基氢聚硅氧垸膜组成的组中选出的一种膜构成。4. 根据权利要求1的半导体器件，其中所述半导体衬底包括第一区域和第二区域，第一区域中设置 有元件，第二区域是会对半导体器件引起损坏的区域，并且沿着所述 第一区域和所述第二区域之间的边界布置所述界面加强膜。5. 根据权利要求1的半导体器件，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：宇佐美达矢，大音光市，
申请(专利权)人：恩益禧电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]