專利名稱：電子器件的制造方法和半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子器件的制造方法和半導(dǎo)體器件的制造方法。
背景技術(shù)：
近些年來，在半導(dǎo)體器件等的電子器件中，為了實現(xiàn)高集成化一直在進(jìn)行布線的多層化。在具有這樣的多層布線的電子器件中，在要把中間存在著層間絕緣膜地配設(shè)的上下的布線圖形電連起來的情況下，就要作成為在層間絕緣膜上形成接觸孔，通過該接觸孔進(jìn)行連接。
在這里，為了減小布線間的寄生電容，有作為層間絕緣膜選擇低介電系數(shù)的材料，或使層間絕緣膜厚膜化的方法。一般地說，作為層間絕緣膜雖然可以使用氧化硅，但是，若使氧化硅厚膜化，則常常要產(chǎn)生或者會因膜應(yīng)力變大而發(fā)生裂紋，或者若在具備銳角的形狀的布線上形成厚膜的層間絕緣膜時，與該銳角部分相對應(yīng)地在層間絕緣膜上產(chǎn)生縮頸(懸空)，在要在其上形成的布線中發(fā)生短路等的缺憾。于是，例如在專利文獻(xiàn)1中，公開了這樣的技術(shù)為了消除在在銳角形狀的布線上形成了層間絕緣膜的情況下會產(chǎn)生的縮頸等的影響，要在該層間絕緣膜之上形成磷玻璃，在其上形成布線。
特開昭55-145356號公報倘使用這樣的專利文獻(xiàn)1的技術(shù)，雖然可以防止或抑制歸因于可能在層間絕緣膜上形成的縮頸而會在布線上產(chǎn)生的短路，但是卻不會達(dá)致減小布線間的寄生電容。此外，還存在著這樣的問題除去因使層間絕緣膜2層化，在其制造時要花費(fèi)時間和勞力外，歸因于各個層間形成的熱膨脹系數(shù)的差異而會產(chǎn)生應(yīng)力，產(chǎn)生膜剝離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述問題而發(fā)明的，目的在于提供可以減小中間存在著層間絕緣膜地疊層起來的布線間的寄生電容的電子器件或半導(dǎo)體器件。特別是提供一掃在減小寄生電容時會產(chǎn)生的缺憾，構(gòu)成簡便而且可靠性高的電子器件和半導(dǎo)體器件的制造方法。
為了解決上述課題，本發(fā)明的電子器件的制造方法，其特征在于具備疊層體形成工序，該疊層體形成工序包括如下的工序在基材上形成規(guī)定圖形的第1導(dǎo)電層的工序；在該第1導(dǎo)電層之上形成以氮濃度在2原子％以上的氧氮化硅為主體構(gòu)成的絕緣層的工序；在該絕緣層上形成第2導(dǎo)電層的工序。另外，在本說明書中，所謂‘為主體的’成分，指的是在構(gòu)成成分之內(nèi)含有率最高的成分。
本發(fā)明人在根據(jù)上述課題進(jìn)行探討時，發(fā)現(xiàn)在使絕緣層厚膜化時會產(chǎn)生的膜應(yīng)力可借助于該絕緣層的構(gòu)成成分進(jìn)行控制。就是說，如上所述，在第1導(dǎo)電層和第2導(dǎo)電層的層間，形成以氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅(可用組成式SiXOYNZ表示(其中，x、y、z是自然數(shù)))為主體構(gòu)成的絕緣層時，發(fā)現(xiàn)在使之厚膜化時產(chǎn)生的膜應(yīng)力會變得比現(xiàn)有技術(shù)小。
因此，倘采用本發(fā)明的電子器件的制造方法，即便是在例如為要減小各個導(dǎo)電層間的寄生電容而形成厚膜的絕緣層的情況下，也可以減小通常要產(chǎn)生的膜應(yīng)力，可以防止或抑制在該絕緣層中的裂紋的發(fā)生。此外，即便是在例如第1導(dǎo)電層具備銳角的形狀的情況下，也可以減小會與該銳角形狀相對應(yīng)地產(chǎn)生的絕緣層上的縮頸的發(fā)生，使得在要在該絕緣層上形成的第2導(dǎo)電層中難于產(chǎn)生短路等，因而可以提供可靠性高的電子器件。
此外，如果在在這樣的氮濃度比較高的狀態(tài)下形成了裂紋的發(fā)生等少的穩(wěn)定的絕緣層后，進(jìn)行退火處理，則結(jié)果就變成為除去可以減少該絕緣層的氮濃度，從結(jié)果看除可以借助于絕緣層的厚膜化而減小導(dǎo)電層間的寄生電容之外，還可以歸因于伴隨著絕緣層的氮濃度降低得到的低介電系數(shù)化而減小該寄生電容。即，倘采用本發(fā)明的電子器件的制造方法，則可以使絕緣層厚膜化而不會伴有以往一直會產(chǎn)生的那些缺憾，此外，在對該絕緣層進(jìn)行退火處理的情況下，由于可以低介電系數(shù)化，故結(jié)果就變成為可以減小各個導(dǎo)電層間的寄生電容而不會使可靠性降低，因而可以進(jìn)一步提高要制造的電子器件的可靠性。特別是可以完全消除厚膜化所伴隨的絕緣層中的裂紋的發(fā)生或厚膜化所伴隨的導(dǎo)電層中的短路的發(fā)生，可以沒有缺憾地減小導(dǎo)電層間的寄生電容。因此，倘采用本制造方法，則可以提供在絕緣層間具備勢壘性高、覆蓋形狀良好而且膜應(yīng)力小的絕緣層的可靠性高的電子器件。
在本發(fā)明的制造方法中，上述退火處理，可以規(guī)定為伴隨有加熱的熱退火處理，具體地說，可以在水蒸氣氣氛下，在氧氣氣氛下，在氫氣氣氛下進(jìn)行退火處理。因此，結(jié)果就變成為得益于施行這樣的退火處理，具體地說就可以把絕緣層的氮濃度降低到0.5原子％以下。換句話說，在本發(fā)明的制造方法中，就變成為在形成了氮濃度在2原子％以上的絕緣層后，在使該絕緣層的氮濃度變成為0.5原子％以下的條件下進(jìn)行退火處理。
此外，在本發(fā)明的制造方法中，形成上述第1導(dǎo)電層的工序，可以規(guī)定為包括如下工序在基材上形成熔點(diǎn)相對地低的低熔點(diǎn)導(dǎo)電層的工序；在該低熔點(diǎn)導(dǎo)電層上形成熔點(diǎn)相對地高的第1高熔點(diǎn)導(dǎo)電層的工序。在該情況下，例如在借助于刻蝕把第1導(dǎo)電層形成為規(guī)定圖形時，由于低熔點(diǎn)導(dǎo)電層歸因于側(cè)蝕而相對地易于變細(xì)，第1高熔點(diǎn)導(dǎo)電層易于變成為帽檐形狀，故在用這樣的把第1導(dǎo)電層覆蓋起來的形狀形成現(xiàn)有的由氧化硅構(gòu)成的絕緣層的情況下，就更易于產(chǎn)生上述那樣的縮頸。但是，若采用本發(fā)明的制造方法，由于在即便是要在具備那樣的帽檐形狀的第1導(dǎo)電層上形成絕緣層的情況下，也難于產(chǎn)生縮頸，即，由于已經(jīng)變成為要形成氮濃度在2原子％以上的絕緣層，故就難于在該絕緣層上產(chǎn)生縮頸等。具體地說，例如，就可以用以鋁為主體的層形成上述低熔點(diǎn)導(dǎo)電層，用以金屬氮化物為主體的層形成上述高熔點(diǎn)導(dǎo)電層。
再有，例如形成上述第1導(dǎo)電層的工序，可以規(guī)定為包括如下工序在基材上形成熔點(diǎn)相對地高的第1高熔點(diǎn)導(dǎo)電層的工序；在該第1高熔點(diǎn)導(dǎo)電層上形成熔點(diǎn)相對地低的低熔點(diǎn)導(dǎo)電層的工序；在該低熔點(diǎn)導(dǎo)電層上形成熔點(diǎn)比上述低熔點(diǎn)導(dǎo)電層相對地高的第2高熔點(diǎn)導(dǎo)電層的工序。此外，還可以把低熔點(diǎn)導(dǎo)電層作成為以鋁為主體的層，把上述第2高熔點(diǎn)導(dǎo)電層作成為以高純度金屬、金屬氮化物、金屬氧化物中的任何一者為主體的層。由于不論在哪一種情況下，都可以在第1導(dǎo)電層的刻蝕工序中形成帽檐形狀，以氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅為主體形成將之覆蓋起來的絕緣層，故可以防止或抑制上述那樣的裂紋的發(fā)生。
此外，在形成上述絕緣層的工序中，可以把上述絕緣層的厚度構(gòu)成得比上述第1導(dǎo)電層的厚度更大。在該情況下，雖然除去得益于絕緣層的厚膜化而可以減小各個導(dǎo)電層間的寄生電容之外，與在絕緣層的厚度比第1導(dǎo)電層的厚度更小的情況下比較起來易于產(chǎn)生縮頸，但是，由于該絕緣層是以氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅為主體形成的，故可以滿意地防止或抑制上述縮頸的產(chǎn)生。
另外，可以作為本發(fā)明的制造方法的中間生成物得到的以下的構(gòu)成，也可以作為電子器件滿意地使用。即，本發(fā)明的電子器件，是其構(gòu)成為具備用規(guī)定的圖形構(gòu)成的第1導(dǎo)電層，以把該第1導(dǎo)電層覆蓋起來的形狀形成的絕緣層，在該絕緣層上形成的第2導(dǎo)電層的電子器件，其特征在于上述絕緣層的構(gòu)成為以氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅為主體。
如上所述，在第1導(dǎo)電層和第2導(dǎo)電層的層間，含有以氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅(可用組成式SiXOYNZ表示(其中，x、y、z是自然數(shù)))為主體構(gòu)成的絕緣層的電子器件，與現(xiàn)有技術(shù)比，在使之厚膜化的情況下可以產(chǎn)生的膜應(yīng)力小。因此，倘采用上述那樣的電子器件，則即便是在例如為了減小各個導(dǎo)電層間的寄生電容而加大絕緣層的厚度的情況下，也可以減小所產(chǎn)生的膜應(yīng)力，可以防止或抑制該絕緣層中的裂紋的發(fā)生。此外，即便是在第1導(dǎo)電層具備銳角的形狀的情況下，也可以減少與該銳角形狀相對應(yīng)地產(chǎn)生的絕緣層上的縮頸的發(fā)生，結(jié)果變成為在該絕緣層上形成的第2導(dǎo)電層中，難于產(chǎn)生短路等。
即，倘采用上所說的電子器件，由于使絕緣層厚膜化不伴有以往產(chǎn)生的問題，可以減小各個導(dǎo)電層間的寄生電容而不會使可靠性降低，故結(jié)果變成為可以進(jìn)一步提高該電子器件的可靠性。特別是可以完全消除厚膜化所伴隨的絕緣層中的裂紋的發(fā)生或厚膜化所伴隨的導(dǎo)電層中的短路的發(fā)生，可以沒有缺憾地減小導(dǎo)電層間的寄生電容。因此，可以提供在絕緣層間具備勢壘性高、覆蓋形狀良好而且膜應(yīng)力小的絕緣層的可靠性高的電子器件。另外，在上述電子器件中，上述絕緣層可以用折射率在1.5以上(測定波長為632nm)的材料構(gòu)成。
此外，在上述電子器件中，可以作成為這樣的器件上述第1導(dǎo)電層的構(gòu)成為具備把熔點(diǎn)相對地低的低熔點(diǎn)導(dǎo)電層和熔點(diǎn)相對地高的第1高熔點(diǎn)導(dǎo)電層疊層起來的構(gòu)成，而且構(gòu)成為把上述第1高熔點(diǎn)導(dǎo)電層配設(shè)在上述絕緣層一側(cè)。在該情況下，例如在借助于刻蝕把第1導(dǎo)電層形成為規(guī)定圖形時，由于低熔點(diǎn)導(dǎo)電層歸因于側(cè)蝕而相對地易于變細(xì)，高熔點(diǎn)導(dǎo)電層易于變成為帽檐形狀，故在用這樣的把第1導(dǎo)電層覆蓋起來的形狀形成現(xiàn)有的由氧化硅構(gòu)成的絕緣層的情況下，就更易于產(chǎn)生上述那樣的縮頸。但是，在上述電子器件的構(gòu)成的情況下，由于即便是在把具備那樣的帽檐形狀的第1導(dǎo)電層覆蓋起來的情況下，也難于產(chǎn)生縮頸，即，為了減小導(dǎo)電層間的寄生電容，可以沒有問題地使該絕緣層厚膜化。
作為上述第1導(dǎo)電層的具體的構(gòu)成，例如可以用以鋁為主體的層構(gòu)成上述低熔點(diǎn)導(dǎo)電層，以高純度金屬、金屬氮化物、金屬氧化物中的任何一者構(gòu)成上述第1高熔點(diǎn)導(dǎo)電層。此外，例如，也可以作成為其構(gòu)成為具備由按照上述高熔點(diǎn)導(dǎo)電層、上述低熔點(diǎn)導(dǎo)電層、熔點(diǎn)比上述低熔點(diǎn)導(dǎo)電層相對地高的第2高熔點(diǎn)導(dǎo)電層的順序從上述絕緣層一側(cè)開始疊層起來的構(gòu)成。不論在哪一種情況下，雖然在第1導(dǎo)電層中會形成帽檐形狀，但是，由于將之覆蓋起來的絕緣層是以氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅為主體構(gòu)成的，故可以防止或抑制上述那樣的裂紋的發(fā)生。
此外，在上述電子器件中，可以作成為把絕緣層的厚度構(gòu)成為比第1導(dǎo)電層的厚度更大。在該情況下，雖然除去得益于絕緣層的厚膜化而可以減小各個導(dǎo)電層間的寄生電容之外，與在絕緣層的厚度比第1導(dǎo)電層的厚度更小的情況下比較易于產(chǎn)生縮頸，但是，由于該絕緣層是以氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅為主體形成的，故可以滿意地防止或抑制上述縮頸的產(chǎn)生。
其次，為了解決上述課題，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于具備疊層體形成工序，該疊層體形成工序包括在基材上形成半導(dǎo)體層的工序；在該半導(dǎo)體層上形成柵絕緣層的工序；在該柵絕緣層上形成規(guī)定圖形的柵電極的工序；在該柵電極上形成以氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅為主體構(gòu)成的絕緣層的工序；在該絕緣層上形成導(dǎo)電層的工序。
如上所述，在在柵電極和導(dǎo)電層的層間，形成了以氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅(可用組成式SiXOYNZ表示(其中，x、y、z是自然數(shù)))為主體構(gòu)成的層間絕緣層后，就可以減小在使之厚膜化時會產(chǎn)生的膜應(yīng)力。因此，倘采用本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，則即便是例如為了減小柵電極與導(dǎo)電層之間的寄生電容而形成了厚膜的層間絕緣層的情況下，也可以減小所產(chǎn)生的膜應(yīng)力，可以防止或抑制該層間絕緣層中的裂紋的發(fā)生。此外，例如即便是在柵電極具備銳角的形狀的情況下，也可以減少可與該銳角形狀相對應(yīng)地產(chǎn)生的層間絕緣層中的縮頸的發(fā)生，在該層間絕緣層上形成的導(dǎo)電層中，難于產(chǎn)生短路等，因而可以提供可靠性高的半導(dǎo)體器件。
此外，在在這樣的氮濃度比較高的狀態(tài)下形成了裂紋的發(fā)生等少的穩(wěn)定的層間絕緣層后，進(jìn)行退火處理的情況下，則結(jié)果就變成為除去可以減少該層間絕緣層的氮濃度，從結(jié)果上看可以得益于層間絕緣層的厚膜化而減小柵電極與導(dǎo)電層間的寄生電容之外，還可以歸因于伴隨著層間絕緣層的氮濃度降低得到的低介電系數(shù)化而減小該寄生電容。即，倘采用本發(fā)明的電子器件的制造方法，則可以使層間絕緣層厚膜化而不會伴有以往一直會產(chǎn)生的那些缺憾，此外，由于可以借助于退火處理使該層間絕緣層低介電系數(shù)化，故結(jié)果就變成為可以減小柵電極和導(dǎo)電層間的寄生電容而不會使可靠性降低，因而可以進(jìn)一步提高所制造的電子器件的可靠性。特別是可以完全消除厚膜化所伴隨的層間絕緣層中的裂紋的發(fā)生或厚膜化所伴隨的導(dǎo)電層中的短路的發(fā)生，可以沒有缺憾地減小柵電極和導(dǎo)電層間的寄生電容。因此，倘采用本制造方法，則可以提供在柵電極與導(dǎo)電層之間具備勢壘性高、覆蓋形狀良好而且膜應(yīng)力小的層間絕緣層的可靠性高的半導(dǎo)體器件。
在本發(fā)明的制造方法中，上述退火處理，可以規(guī)定為伴隨有加熱的熱退火處理，具體地說，可以在水蒸氣氣氛下，在氧氣氣氛下，在氫氣氣氛下進(jìn)行退火處理。因此，結(jié)果就變成為得益于施行這樣的退火處理，具體地說就可以把絕緣層的氮濃度降低到0.5原子％以下。換句話說，在本發(fā)明的制造方法中，變成為在形成了氮濃度在2原子％以上的層間絕緣層后，在使該層間絕緣層的氮濃度變成為0.5原子％以下的條件下進(jìn)行退火處理。
再有，在上述半導(dǎo)體器件的制造方法中，形成柵電極的工序，可以規(guī)定為包括如下工序形成熔點(diǎn)相對地低的低熔點(diǎn)層的工序；在該低熔點(diǎn)層上形成熔點(diǎn)相對地高的高熔點(diǎn)層的工序。在該情況下，例如在借助于刻蝕把柵電極形成為規(guī)定圖形時，由于低熔點(diǎn)層歸因于側(cè)蝕而相對地易于變細(xì)，高熔點(diǎn)層易于變成為帽檐形狀，故在用這樣的把柵電極覆蓋起來的形狀形成現(xiàn)有的由氧化硅構(gòu)成的層間絕緣層的情況下，就更易于產(chǎn)生上述那樣的縮頸。但是，若采用本發(fā)明的制造方法，由于即便是在具備那樣的帽檐形狀的柵電極上形成層間絕緣層的情況下，也難于產(chǎn)生縮頸，即，由于已經(jīng)變成為形成氮濃度在2原子％以上的層間絕緣層，故就難于在該層間絕緣層上產(chǎn)生縮頸等。具體地說，例如可以用以鋁為主體的層形成上述低熔點(diǎn)層，用以金屬氮化物為主體的層形成上述高熔點(diǎn)層。
此外，在形成層間絕緣層的工序中，可以把該層間絕緣層的層厚形成得比柵電極的層厚更大。在該情況下，雖然除去得益于層間絕緣層的厚膜化而可以減小柵電極與導(dǎo)電層間的寄生電容之外，與在層間絕緣層的層厚比柵電極的層厚更小的情況下比較起來易于產(chǎn)生縮頸，但是，由于層間該絕緣層是以氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅為主體形成的，故可以滿意地防止或抑制上述縮頸的產(chǎn)生。
另外，在用這樣的方法制造的半導(dǎo)體器件中，把各層的疊層方向規(guī)定為上下方向，柵電極的左右周緣的層間絕緣層，變成為氮含有率比處于柵電極的上層上的層間絕緣層更高。具體地說，處于柵電極的上層上的層間絕緣層變成為不足0.5原子％的含氮率。而柵電極左右周緣的層間絕緣層則變成為0.5原子％的含氮率。這樣的含氮率，例如可以用元素分析(ESCA(SIMS、AES、XPS等)能量分散型X射線分析)測定。
此外，作為本發(fā)明的制造方法的中間生成物得到的以下的構(gòu)成，也可以作為半導(dǎo)體器件使用。即，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，具備在襯底上形成的半導(dǎo)體層，在該半導(dǎo)體層上形成的柵絕緣層，在該柵絕緣層上形成的規(guī)定圖形的柵電極，被形成為把該柵電極上被覆起來的層間絕緣層，在該層間絕緣層上形成的導(dǎo)電層，其特征在于上述絕緣層的構(gòu)成為以氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅為主體。
在該情況下，由于把層間絕緣層構(gòu)成為以氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅為主體，故即便是在例如為了減小柵電極與導(dǎo)電層間的寄生電容而加大層間絕緣層的厚度的情況下，也可以減小在該層間絕緣層產(chǎn)生的膜應(yīng)力，可以防止或抑制例如在該層間絕緣層中的裂紋的發(fā)生。此外，即便是在柵電極具備銳角的形狀的情況下，也可以減少與該銳角形狀相對應(yīng)地產(chǎn)生的層間絕緣層上的縮頸的發(fā)生，其結(jié)果是在該層間絕緣層上形成的導(dǎo)電層中，難于產(chǎn)生短路等，因而可以提供可靠性高的半導(dǎo)體器件。
即，倘采用上所說的半導(dǎo)體器件，由于可以使層間絕緣層厚膜化而不會伴隨有以往一直會產(chǎn)生的那些缺憾，故結(jié)果變成為可以減小柵電極與導(dǎo)電層之間的寄生電容而不會降低可靠性，可以進(jìn)一步提高該半導(dǎo)體器件的可靠性。特別是可以完全消除厚膜化所伴隨的層間絕緣層中的裂紋的發(fā)生或厚膜化所伴隨的導(dǎo)電層中的短路的發(fā)生等的問題，可以沒有缺憾地減小柵電極與導(dǎo)電層間的寄生電容。因此，倘采用上述半導(dǎo)體器件，則可以提供具備勢壘性高、覆蓋形狀良好而且膜應(yīng)力小的層間絕緣層的可靠性高的半導(dǎo)體器件。另外，在上述半導(dǎo)體器件中，上述層間絕緣層可以規(guī)定為用折射率在1.5以上的材料構(gòu)成。
此外，在上述半導(dǎo)體器件中，可以規(guī)定為柵電極的構(gòu)成為具備分別把熔點(diǎn)相對地低的低熔點(diǎn)層，和熔點(diǎn)相對地高的高熔點(diǎn)層疊層起來的形狀，而且其構(gòu)成為把上述高熔點(diǎn)層配設(shè)在上述層間絕緣層一側(cè)。在該情況下，例如在借助于刻蝕把柵電極形成為規(guī)定圖形時，由于低熔點(diǎn)層歸因于側(cè)蝕而相對地易于變細(xì)，高熔點(diǎn)層易于變成為帽檐形狀，故在用這樣的把柵電極覆蓋起來的形狀形成層間絕緣層的情況下，就更易于產(chǎn)生上述那樣的縮頸。但是，若采用上述半導(dǎo)體器件的構(gòu)成，由于即便是在把具備那樣的帽檐形狀的柵電極覆蓋起來的情況下，也難于產(chǎn)生縮頸，即，為了減小柵電極與導(dǎo)電層之間的寄生電容，可以沒有問題地使該層間絕緣層厚膜化。
作為上述柵電極的具體的構(gòu)成，例如可以用以鋁為主體的層構(gòu)成上述低熔點(diǎn)層，用以金屬氮化物為主體的層構(gòu)成上述高熔點(diǎn)層。此外，例如，也可以作成為其構(gòu)成為具備由按照上述高熔點(diǎn)層、上述低熔點(diǎn)層、熔點(diǎn)比上述低熔點(diǎn)層相對地高的高熔點(diǎn)金屬層的順序從上述絕緣層一側(cè)開始疊層起來的構(gòu)成。不論在哪一種情況下，雖然在柵電極中會形成帽檐形狀，但是，由于將之覆蓋起來的層間絕緣層是以氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅為主體構(gòu)成的，故可以防止或抑制上述那樣的裂紋的發(fā)生。
此外，也可以規(guī)定為把層間絕緣層的層厚構(gòu)成得比柵電極的層厚更大。在該情況下，雖然除去得益于層間絕緣層的厚膜化而可以減小柵電極與導(dǎo)電層間的寄生電容之外，與在層間絕緣層的層厚比柵電極的層厚更小的情況下比較起來易于產(chǎn)生縮頸，但是，由于該絕緣層是以氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅為主體形成的，故可以滿意地防止或抑制上述縮頸的產(chǎn)生。


圖1的剖面模式圖示出了本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個實施形態(tài)。
圖2的剖面模式圖示出了比較例的半導(dǎo)體器件的一個實施形態(tài)。
圖3的剖面模式圖示出了圖1的半導(dǎo)體器件的一個變形例。
圖4的剖面圖模式性地示出了圖1的半導(dǎo)體器件的制造工序。
圖5的剖面圖接在圖4的后邊，模式性地示出了半導(dǎo)體器件的制造工序。
圖6的剖面圖接在圖5的后邊，模式性地示出了半導(dǎo)體器件的制造工序。
圖7的剖面圖接在圖6的后邊，模式性地示出了半導(dǎo)體器件的制造工序。
圖8的剖面圖模式性地示出了退火處理后的半導(dǎo)體器件的構(gòu)成。
具體實施例方式
以下，邊參看附圖邊對本發(fā)明的實施形態(tài)進(jìn)行說明。
圖1是作為用本發(fā)明的制造方法得到的電子器件的一個實施形態(tài)，示出了薄膜晶體管(半導(dǎo)體器件)的概略構(gòu)成的剖面模式圖，圖2是示出了比較例的薄膜晶體管的概略構(gòu)成的剖面模式圖。另外，在各個圖中，由于要把各層或各個構(gòu)件作成為在圖面上可以識別的大小，對各層或各個構(gòu)件中的每一者都以不同的比例。
圖1所示的薄膜晶體管(TFT)100，是n溝型的多晶硅TFT，在玻璃襯底(基材)10上中間存在著基底保護(hù)膜11地具備多晶硅膜22，該多晶硅膜22的構(gòu)成為包括高濃度源區(qū)22d、低濃度源區(qū)22b、溝道區(qū)22a、低濃度漏區(qū)22c、高濃度漏區(qū)22e。
在高濃度源區(qū)22d上通過接觸孔34電連有源電極36，在高濃度漏區(qū)22e上通過接觸孔35電連有漏電極35。此外，在多晶硅膜22的溝道區(qū)22a的上層上，中間存在著柵絕緣膜31地形成有柵電極32。這樣的TFT100，例如作為以液晶裝置為代表的電光裝置的像素開關(guān)元件是合適的，在該情況下，結(jié)果就變成為漏電極37可構(gòu)成為像素電極。
在這里，源電極36和漏電極37的構(gòu)成為具備對于柵電極32中間存在著層間絕緣膜33地對向配置的構(gòu)成。因此，在這些對向配置的電極間就會產(chǎn)生寄生電容，歸因于該寄生電容就存在著會發(fā)生晶體管特性降低等的缺憾的懸念。于是，為了減小該寄生電容，例如使配置在源電極36和柵電極32以及漏電極37與柵電極32之間的層間絕緣膜33厚膜化是有效的。
于是，例如如圖2所示，當(dāng)使以往一般地說一直使用的以氧化硅為主體構(gòu)成的層間絕緣膜33a厚膜化時，有時候膜應(yīng)力就會增大，在該層間絕緣膜33a中產(chǎn)生裂紋，或者在柵電極32的周圍與因該柵電極32的存在而產(chǎn)生的臺階形狀相對應(yīng)地在該層間絕緣膜33a上產(chǎn)生縮頸36a、37a。如上所述，在在層間絕緣膜33a上形成了縮頸36a、37a的情況下，就存在著沿著該縮頸36a、37a，在在該層間絕緣膜33a上形成的源電極36和漏電極37上產(chǎn)生短路的危險性。
但是，在本實施形態(tài)的TFT100的情況下，盡管為了減小電極間的寄生電容而已使層間絕緣膜33厚膜化，但是由于該層間絕緣膜33是以氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅為主體構(gòu)成的，故就變成為在該層間絕緣膜33上不會產(chǎn)生大的膜應(yīng)力。此外，如本實施形態(tài)所示，即便是要在具備銳角形狀的柵電極32上形成層間絕緣膜33的情況下，也可以減小與該銳角形狀相對應(yīng)地產(chǎn)生的縮頸的發(fā)生，在在該層間絕緣膜33上形成的源電極36和漏電極37中難于產(chǎn)生短路，變成為具備高的可靠性的TFT100。
另外，如圖3所示，在用具有構(gòu)成成分不同的多個層的多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成柵電極32的情況下，上所說的縮頸抑制效果將變得更加顯著起來。具體地說，從層間絕緣膜31一側(cè)開始，例如可用鈦等的熔點(diǎn)相對地高的高熔點(diǎn)金屬層32c、以鋁為主體的低熔點(diǎn)金屬層32b、以氮化鈦等的金屬氮化物為主體的高熔點(diǎn)導(dǎo)電層32a構(gòu)成。在該情況下，在借助于刻蝕使柵電極32形成為規(guī)定圖形時，低熔點(diǎn)金屬層32b由于側(cè)蝕就易于變成為相對的細(xì)寬度，其結(jié)果是可以形成由高熔點(diǎn)導(dǎo)電層32a形成的帽檐形狀。
此外，作為第1高熔點(diǎn)導(dǎo)電層、第2高熔點(diǎn)導(dǎo)電層，除去鈦之外也可以采用鎢、鉭、鉬、鉻。此外，既可以采用高熔點(diǎn)金屬的氮化物或氧化物，也可以形成具有該高熔點(diǎn)金屬的膜的疊層構(gòu)造。
如上所述，在把帽檐形狀賦予柵電極32的情況下，一般地說在層間絕緣層33中就易于產(chǎn)生上述那樣的縮頸。但是得益于具備本實施形態(tài)的構(gòu)成的層間絕緣膜33，即便是在把具備這樣的帽檐形狀的柵電極覆蓋起來的情況下，也難于產(chǎn)生上所說的縮頸，即，變成為在源電極36和漏電極37中難于產(chǎn)生短路的構(gòu)成。
此外，在本實施形態(tài)中，把層間絕緣膜33的膜厚(例如800nm)構(gòu)成得比柵電極32的膜厚(例如400nm)更厚。就是說，對于除去為了減小電極間的寄生電容而把層間絕緣膜33的膜厚構(gòu)成得大之外，還因如上所述地作成為比柵電極32更厚的厚膜而變得易于產(chǎn)生縮頸的缺憾，也得益于以氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅為主體構(gòu)成層間絕緣膜33而消除。
以上那樣的本實施形態(tài)的TFT100，例如可以用以下所述的那樣的工藝制造。以下，邊參看圖4到圖6邊對TFT100的制造方法進(jìn)行說明。
首先，如圖4(a)所示，在準(zhǔn)備好已用超聲波清洗等凈化后的玻璃襯底10之后，在襯底溫度變成為150～450℃的條件下，在玻璃襯底10的整個面上成膜由硅氧化膜等的絕緣膜構(gòu)成的基底保護(hù)膜(緩沖膜)11。具體地說，用等離子體CVD法等成膜為不足10微米(例如500nm左右)的厚度。作為在該工序中使用的原料氣體，單硅烷與一氧化二氮的混合氣體或TEOS(四乙氧基硅烷，Si(OC2H5)4)與氧，乙硅烷與氨等是合適的。
其次，如圖4(b)所示，在襯底溫度變成為150～450℃的條件下，在已形成了基底保護(hù)膜11的玻璃襯底10的整個面上，用等離子體CVD法等把非晶硅膜(非晶半導(dǎo)體膜)成膜為例如30～100nm。作為在該工序中使用的原料氣體，乙硅烷或單硅烷是合適的。
其次，對非晶硅膜21，如圖4(c)所示，照射準(zhǔn)分子激光L(在XeCl準(zhǔn)分子激光的情況下波長為308nm，在KrF準(zhǔn)分子激光的情況下波長為249nm)進(jìn)行激光退火，生成多晶硅膜22。
其次，如圖4(d)所示，用光刻法使多晶硅膜22圖形化為要形成的有源層的形狀。就是說，在向多晶硅膜22上涂敷上光刻膠后，采用進(jìn)行光刻膠的曝光、顯影、多晶硅膜22的刻蝕、光刻膠的除去的辦法，進(jìn)行多晶硅膜22的圖形化。另外，也可以在使非晶硅膜21圖形化之后，再進(jìn)行激光退火以形成多晶硅膜22。
其次，如圖5(a)所示，在350℃以下的溫度條件下，在已形成了多晶硅膜22的玻璃襯底10的整個面上，把由硅氧化膜和/或硅氮化膜等構(gòu)成的柵絕緣膜31成膜為例如50～150nm的厚度(本實施例中為50nm)。作為在該工序中使用的原料氣體TEOS與氧氣的混合氣體是合適的。
其次，如圖5(b)所示，在已形成了柵絕緣膜31的玻璃襯底10的整個面上，用濺射法等成膜了鋁、鉭、鉬等的金屬，或以這些金屬中的任何一者為主成分的合金等的導(dǎo)電性材料后，用光刻法使之圖形化，形成300～800nm的厚度的柵電極32。就是說，在向已成膜了導(dǎo)電性材料的玻璃襯底10上涂敷上光刻膠之后，采用進(jìn)行光刻膠的曝光、顯影、導(dǎo)電性材料的刻蝕、光刻膠的除去的辦法，使導(dǎo)電性材料圖形化，形成柵電極32。
其次，如圖5(c)所示，以柵電極32為掩模，用約0.1×1013～約10×1013/cm2的劑量注入低濃度的雜質(zhì)離子(磷離子)，對于柵電極32自我對準(zhǔn)地形成低濃度源區(qū)22b、低濃度漏區(qū)22c。在這里，位于柵電極32的正下邊，未注入雜質(zhì)離子的部分，就變成為溝道區(qū)22a。
此外，如圖5(d)所示，形成寬度比柵電極32更寬的光刻膠掩模(未畫出來)用約0.1×1015～約10×1015/cm2的劑量注入高濃度的雜質(zhì)離子(磷離子)，形成高濃度源區(qū)22d、高濃度漏區(qū)22e。
其次，對具備圖5(d)所示的那樣的多晶硅膜22的玻璃襯底10，如圖6(a)所示，照射燈光SL進(jìn)行退火。具體地說，采用在減壓氣氛下，在氮?dú)鈿夥罩?，進(jìn)行準(zhǔn)分子激光退火的辦法，進(jìn)行已注入到源區(qū)22b、22d和漏區(qū)22c、22e內(nèi)的雜質(zhì)的激活化。
其次，如圖6(b)所示，用CVD法等在柵電極32的表面一側(cè)(與玻璃襯底10不同的一側(cè))，把由氮氧化硅膜構(gòu)成的層間絕緣膜33成膜為例如400～900nm的厚度。具體地說，變成為這樣的方法采用作為原料氣體，使用單硅烷與一氧化二氮的混合氣體，并適宜設(shè)定各個氣體的流量比的辦法，來得到規(guī)定的氮濃度(在本實施形態(tài)中為2原子％以上)的氮氧化硅膜。在成膜后，形成規(guī)定的圖形的光刻膠掩模(未畫出來)，中間存在著該光刻膠掩模地進(jìn)行層間絕緣膜33的干法刻蝕，在層間絕緣膜33中，在與高濃度源區(qū)22d和高濃度漏區(qū)22e對應(yīng)的部分上分別形成接觸孔34、35。
其次，如圖6(c)所示，在用濺射法等在層間絕緣膜33的整個面上使鋁、鈦、氮化鈦、鉭、鉬或以這些金屬中的任何一者為主成分的合金等的導(dǎo)電性材料成膜后，用光刻法使之圖形化，形成例如400～800nm的厚度的源電極36和漏電極37。就是說，在向已使導(dǎo)電性材料成膜后的玻璃襯底10上涂敷上光刻膠后，采用進(jìn)行光刻膠的曝光、顯影、導(dǎo)電性材料的刻蝕、光刻膠的除去的辦法，使導(dǎo)電性材料圖形化，形成源電極36和漏電極37。經(jīng)由以上那樣地處理，就可以制造n溝型的多晶硅TFT(半導(dǎo)體器件)100。
另外，也可以變成為這樣的作法對所得到的TFT(半導(dǎo)體器件)100，如圖7所示，進(jìn)行退火處理(例如激光退火處理)AN。借助于該退火處理AN，就可以減小層間絕緣膜33的氮濃度，具體地說，可以如圖8所示地制造具備氮濃度在0.5原子％以下的層間絕緣膜33c的n溝型的多晶硅TFT(半導(dǎo)體器件)400。該情況下的退火處理AN，可以在水蒸氣中、氧氣中、氫氣中等氣氛中進(jìn)行。另外，例如以約300℃的條件的CVD法形成層間絕緣膜(氮氧化硅膜)33，只要在例如同樣300℃左右的條件下進(jìn)行退火處理，就可以在同一處理室內(nèi)施行該絕緣膜33的成膜工序和退火工序，例如采用切換流入氣體的辦法就可以實施簡便的連續(xù)工藝。
倘采用包括這樣的退火處理的制造方法，就可以實現(xiàn)以下那樣的效果。
即，若用本實施形態(tài)的制造方法，則在形成該層間絕緣膜33時，由于在形成了氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅膜后，要經(jīng)過對之進(jìn)行退火處理以減小氮濃度的工序，故在消除了使厚膜的絕緣膜成膜時的那些缺憾(裂紋或縮頸等的發(fā)生)的同時，還實現(xiàn)了層間絕緣膜33自身的低介電系數(shù)化。就是說，結(jié)果變成為在成膜時，由于如圖6(b)所示已形成了氮濃度高的層間絕緣膜33，故不會產(chǎn)生大的膜應(yīng)力，此外，結(jié)果變成為還可以減小會沿著柵電極32產(chǎn)生的縮頸，在在該絕緣膜33上形成的源電極36和漏電極37上難于產(chǎn)生短路等。
再有，采用對使這樣的厚膜化成為可能的構(gòu)成的中間體進(jìn)行退火處理的辦法可以減小氮濃度，實現(xiàn)進(jìn)一步的低介電系數(shù)化。具體地說，借助于退火處理可以使氮濃度變成為0.5原子％以下，實現(xiàn)了得益于低介電系數(shù)化的寄生電容的減小。即，圖8所示的TFT(半導(dǎo)體器件)400，與作為中間體的TFT(半導(dǎo)體器件)100(參看圖6(c))比，柵電極32與源電極36(或漏電極37)之間的寄生電容減小，可靠性更高。另外，具體地說，相對于絕緣膜33的介電系數(shù)為4.6～4.9左右，退火后的層間絕緣膜33c的介電系數(shù)變成為3.9～4.2左右。另一方面，倘采用本實施形態(tài)的制造方法，由于已提高了絕緣膜33的氮濃度，故在退火處理時，多晶硅膜22的氫就難于逃脫，使效率良好地實施退火成為可能。
(實施例)其次，為了確認(rèn)本發(fā)明的效果，進(jìn)行了以下的評價。
就是說，在具備圖1所示的構(gòu)成，上所說的制造方法中，采用適宜設(shè)定使層間絕緣膜33成膜時的單硅烷和一氧化二氮的流量比的辦法，分別準(zhǔn)備具備表1所示的那樣的各個氮濃度(N濃度單位原子％)的層間絕緣膜33的比較例1～3和實施例1、2的TFT。
對比較例1～3和實施例1、2的TFT，分別評價層間絕緣膜33的折射率，同時，對源電極36和漏電極37中的短路發(fā)生率(用把比較例1的發(fā)生率定為1的相對值表示)和膜應(yīng)力(用把比較例1的膜應(yīng)力定為1的相對值表示)也進(jìn)行了評價。表1示出了評價結(jié)果。
表1

在像這樣地示出了短路發(fā)生率和膜應(yīng)力歸因于層間絕緣膜33的氮濃度(N濃度)而不同的值，具體地說，在層間絕緣膜33的氮濃度(N濃度)為0.5原子％～1.5原子％的比較例1到3中，存在著有時候會發(fā)生短路，同時膜應(yīng)力大，層間絕緣膜33上的裂紋的發(fā)生等的可能。另一方面，在層間絕緣膜33的氮濃度(N濃度)為2原子％以上的實施例1到2中，則可以避免短路的發(fā)生，膜應(yīng)力也小。
由以上的結(jié)果可知，采用用氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅構(gòu)成層間絕緣膜33的辦法，就可以避免在使該層間絕緣膜33厚膜化時會產(chǎn)生的短路的問題或裂紋發(fā)生等的問題，因此，可以沒有缺憾地減小在柵電極32與源電極36以及柵電極32與漏電極37之間產(chǎn)生的寄生電容。
以上，雖然示出的是本發(fā)明的一個實施形態(tài)，但是本發(fā)明并不受限于此，只要不脫離在各個技術(shù)方案中所述的范圍，不限定于各個技術(shù)方案的敘述，基于本專業(yè)人員可以根據(jù)這些容易地進(jìn)行置換的范圍，而且，本專業(yè)人員通常所具有的知識可加以改良。例如，本實施形態(tài)雖以制造n溝型TFT情況為例進(jìn)行了說明，在要制造p溝型的TFT的情況下，也同樣可以應(yīng)用本發(fā)明的制造方法。此外，本發(fā)明的對象并不限定于TFT，對中間存在著絕緣層配置一對電極的一般的電子器件，也可以采用本發(fā)明的構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種電子器件的制造方法，其特征在于具備疊層體形成工序，該疊層體形成工序包括如下的工序在基材上形成預(yù)定圖形的第1導(dǎo)電層的工序；在該第1導(dǎo)電層之上形成以氮濃度在2原子％或2原子％以上的氮氧化硅為主體構(gòu)成的絕緣層的工序；在該絕緣層上形成第2導(dǎo)電層的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件的制造方法，其特征在于在上述疊層體形成工序基礎(chǔ)上，還包括對該所形成的疊層體進(jìn)行退火處理的工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子器件的制造方法，其特征在于上述退火處理，是伴隨有加熱的熱退火處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電子器件的制造方法，其特征在于在水蒸氣氣氛下進(jìn)行上述退火處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電子器件的制造方法，其特征在于歸因于上述退火處理，上述絕緣層的氮濃度降到0.5原子％或0.5原子％以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任何一項所述的電子器件的制造方法，其特征在于上述形成第1導(dǎo)電層的工序，包括在基材上形成熔點(diǎn)相對低的低熔點(diǎn)導(dǎo)電層的工序，和在該低熔點(diǎn)導(dǎo)電層上形成熔點(diǎn)相對高的第1高熔點(diǎn)導(dǎo)電層的工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任何一項所述的電子器件的制造方法，其特征在于上述形成第1導(dǎo)電層的工序，包括在基材上形成熔點(diǎn)相對高的第1高熔點(diǎn)導(dǎo)電層的工序，在該第1高熔點(diǎn)導(dǎo)電層上形成熔點(diǎn)相對低的低熔點(diǎn)導(dǎo)電層的工序，和在該低熔點(diǎn)導(dǎo)電層上形成熔點(diǎn)比上述低熔點(diǎn)導(dǎo)電層相對高的第2高熔點(diǎn)導(dǎo)電層的工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子器件的制造方法，其特征在于上述低熔點(diǎn)導(dǎo)電層是以鋁為主體的層，上述第2高熔點(diǎn)導(dǎo)電層是高純度金屬、金屬氮化物、金屬氧化物中的任何一者。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任何一項所述的電子器件的制造方法，其特征在于在形成上述絕緣層的工序中，把上述絕緣層的厚度形成得比上述第1導(dǎo)電層的厚度大。
10.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于具備疊層體形成工序，該疊層體形成工序包括在基材上形成半導(dǎo)體層的工序；在該半導(dǎo)體層上形成柵絕緣層的工序；在該柵絕緣層上形成預(yù)定圖形的柵電極的工序；在該柵電極上形成以氮濃度在2原子％或2原子％以上的氮氧化硅為主體構(gòu)成的絕緣層的工序；在該絕緣層上形成導(dǎo)電層的工序。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于在上述疊層體形成工序基礎(chǔ)上，還包括對該形成的疊層體進(jìn)行退火處理的工序。
全文摘要
提供一掃會在減小中間存在著層間絕緣膜地疊層起來的布線間的寄生電容時產(chǎn)生的缺憾，構(gòu)成簡便而且可靠性高的電子器件。本發(fā)明的電子器件，具備在襯底10上形成的半導(dǎo)體層22，在該半導(dǎo)體層22上形成的柵絕緣層31，在該柵絕緣層31上形成的規(guī)定圖形的柵電極32，把該柵電極上覆蓋起來地形成的層間絕緣膜33，在該層間絕緣膜33上形成的源電極36和漏電極37，其特征在于層間絕緣膜33的構(gòu)成為以氮濃度在2原子％以上的氮氧化硅為主體。
文檔編號H01L21/336GK1577796SQ20041004292
公開日2005年2月9日 申請日期2004年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月10日
發(fā)明者工藤學(xué), 小原治 申請人:精工愛普生株式會社