TWI223851B - Insulation film forming material, insulation film, method for forming the insulation film, and semiconductor device - Google Patents

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五、發明説明（1 ) 相關申绩|的對照 这個申請案基於並且主張讀年叫2日成案之日本 專利申請第20(Π_3385()2^優先權，其内容在此處被併 入參考資料中。 發明的背景_ 本發明是關於可以形成具有高機械強度和低介電常 數之多孔的絕緣膜的絕緣膜材料、絕緣膜、用以形成該絕 緣膜之方法和半導體元件。 最近，為增加半導體積體電路的集成程度並增加元件 密度，較兩層半導體元件的倍增逐漸被需要。該些半導體 積體電路之增加集成會增加半導體元件之内接中的電容、 其會降低訊號傳播速度。在内接中的内接（interc〇nnecti〇n) 延遲已經變成一顯著的問題。 到現在為止，超過1微米-半導體元件之内接離子間隙 的產生，該内接延遲通常不會對該些元件有太多的影響。 不過，當内接間隙變成小於丨微米時，半導體積體電路4的 更集成，該内接延遲對元件速度的影響是無法省略的。尤 其在具有小於0.5微米之内接間隙的電路中，在内接中由寄 生電容引起之該内接延遲對元件的速度有很多的影響。通 常内接延遲T會受内接電阻R和内接電容c的影響，而且 可以下列式子表示：

T a CR 内接電.容C是由下列式子表示，其中電極面積以s表 示、内接間隙，d、真空介電常數’ ε。、内接絕緣獏介電 五、發明説明（2 ) 常數 c= δ 〇 ε rS/ d 因此，為了要減少内接延遲，所發現得有效方法是降 低内接絕緣膜的介電常數。 妝忉例，在半導體積體電路中，内接絕緣膜的材料是 二氧化矽Si〇2、氮化矽SiN、矽酸磷玻璃PSG等已經被用。 矽氧化物薄膜，其在半導體元件中是最流行的，而且是用 化予蒸A沈積（CVD)形成的，介電常數大約是4。 此外，對於降低内接絕緣膜的介電常數而言，加氟的 矽氧化物薄膜（SiOF薄膜）和有機的聚合物，諸如聚醯亞 胺等的使用都被考慮。具有許多孔洞形成其中之二氧化矽 [基多孔薄膜的使用以降低内接絕緣膜的介電常數以被考 慮。 不過，藉由CVD形成的SiOF薄膜具有在大約3.3至35 範圍的η電；^數，它很難形成介電常數小於3之薄 膜。當SiOF薄膜被當作内接絕緣膜使用的時候，内接電 容不可能被充分的降低。Si0F薄膜具有高吸濕性，而且 在形成之後時常具有增加的介電常數。 另方面’諸如聚醯亞胺等之有機的聚合物有在大約 2至3範圍的低介電常數。不過，有機的聚合物沒有足夠的 耐熱性，而且具有用於半導體元件之有限的製造方法。 在上述的为景中’為了要認識所需要的低介電常數， 一氧化矽基多孔薄膜是預期的。二氧化矽基多孔薄膜具有 將包含矽氧烷樹脂與熱解樹脂塗佈在基材上，同時燒結該 A7 ^ ----—_ B7 _ 五、發明細（3 ) -—~- 材料而形成的孔洞。 、不過，在二氧化矽基多孔薄膜中，當薄膜中的孔洞體 #為降低介電常數而增加時，薄膜的機械強度被顯著地降 低。/為了要形成例如介電常數低於2 〇之多孔薄膜，薄膜的 ^隙度必須高於50%。不利地，薄膜在化學機械研磨（CMP) 冑處理中容易被損壞。該薄膜也具有高吸濕性的缺點。因 二氧化石夕基多孔薄膜有足夠的性質，以形成基本上產 1阿速度半導體兀件之低彳電常數的絕緣膜、絕緣膜。 、本發明的一個目的是提供一絕緣膜的材料，其可以形 《具有高機械強度和低介質常數的多孔薄膜、絕緣膜、用 以形成該絕緣膜之方法和半導體元件。 、，依據本發明的_個概念，提供—形成絕緣薄膜的材 料，其+包含：有C- c化學鍵主鏈之石夕化合物；成孔化合物， L由熱處理而被分解或蒸發；和可溶解具有成孔化合 物之矽化合物的溶劑。 依據本發明的另一個概念，其提供一種具有含C化 ¥鍵主鏈之魏合物的薄膜之絕緣膜，其中小於10奈米大 小的孔洞被形成於薄膜中。 域本發㈣再—個概念，其提供-種詩形成絕緣 ㈣方法’包含步驟：將具有含c_c化學鍵主鏈之碎化合 #、可藉由Μ理而被分解或蒸發之纽化合物和可溶解 | 财化合物和成孔化合物的溶劑之薄膜形成材料塗佈在基 材上；乾燥塗佈在基材上之絕緣膜形成材料；以及藉由使 本紙張尺度顧t _家&_ --^-

•、可丨 -t (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 1223851 A7 ____B7_ 五、發明説明（6 ) 體元件的絕緣膜。 本發明的發明者到現在為止已經認真的研究替換石夕 氧烧树月曰之、纟巴緣膜形成材料。結果，發明者已經發現含碳_ 碳（c- C)化學鍵主鏈之矽化合物具有氧原子與矽原子的比 率為1 : 0-0.5 ’因此可以產生介電常數低於2·6之薄膜。他 們已經發現此基材，本身有低的介電常數，即使在低孔隙 度時可以有低介電常數，因而伴隨孔隙度增加之薄膜強度 的降低可以被抑制。它也被發現多孔絕緣膜可以由具高财 潮濕性及耐化性之特性的矽化合物所形成。 然後，在此發明中，多孔絕緣膜是由上述含c_ c化學 鍵主鏈之石夕化合物形成，因此該多孔的絕緣膜可具有低介 電常數和高機械強度。 依據本發明之絕緣膜形成材料將被說明於下。在此申 請案的規格中，”基材”不只表示半導體基材本身，也表示 有電晶體、内接層等形成其上之半導體基材。 依據本發明之絕緣膜形成材料包括具有C化學鍵主 鏈之石夕化合物、成孔劑的功能是作為用於薄膜中形成孔洞 的消除劑和用於兩個化合物的稀釋劑。依據本發明之該絕 緣形成材料的個別成分將詳細說明於下。 該括具有C- C化學鍵主鏈之矽化合物可以是，例如， 聚（二甲基碳矽烷）、聚（氫甲基碳矽烷）、聚（二乙基碳石夕 烷）、聚（氫乙基碳矽烷）、聚（碳矽苯乙烯）、聚（苯基甲基碳 矽烷）、聚（二苯基碳矽烷）、聚（二甲基矽苯基矽氧烷）、聚（甲 基矽苯基矽氧烷）、聚（二乙基矽苯基矽氧烷）、聚（乙基矽苯 本紙張尺度適用中國國家檩準（Q^) A4規格（21〇χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可— .癱線· 1223851 A7 -------- B7___ 五、發明説明（8 ) 己酉同、甲基異丁基酉同、甲基乙基酉同、甲基溶纖、乙基溶纖、 辛烷癸烷、丙二醇、丙二醇單甲基醚、丙二醇單甲醚乙 酉文酉曰、一甘醇、丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二 醇單丙基醚，或其他。 然後，用於形成依據本發明之絕緣膜的方法將被說 明。 首先，藉由例如旋轉塗佈將依據本發明之絕緣膜形成 材料塗佈在於其上將形成多孔絕緣膜的基材。 然後，塗佈絕緣膜形成材料的基材在如5〇_35〇它下被 回火。因此，溶劑被蒸發同時藉由加熱將成孔化合物被部 分去除。然後形成在基材上的多孔絕緣膜在如3〇〇_5〇(rc含 5%氧濃度的氣氛下被熱處理。因此，多孔絕緣膜的形成是 完全的。 如上所述’形成的多孔絕緣膜具有高耐酸與驗化學藥 品等的耐化性與耐潮濕性之特性。即便是當多孔絕緣膜的 孔隙度是大約30%時，該多孔絕緣膜具有2 〇以下的介電常 數。因此，與傳統的二氧化矽基多孔絕緣膜相比，因為多 孔絕緣膜中的孔洞，該多孔絕緣膜具有較小的強度下降。 上述絕緣膜形成方法可以被用於形成多内交層結構 之半導體元件的中間層絕緣膜等。 如上所述，依據本發明，具有C- c化學鍵主鏈之矽化 合物可以被用作多孔絕緣膜的材料，因此，低介電常數的 多孔纟巴緣膜可以有兩機械強度和高财化性與耐潮濕性。 [實施例] 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公箸） 11

(請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 1223851 A7 _B7 五、發明説明（9 ) [實施例1] 甲基氫聚碳矽烷被溶解在90克之甲基異丁基酮形成 10%溶液被裝於300毫升三頸瓶中，其配備Dimroth冷凝器 和攪動葉片。在40°C，20克之5 %四甲基銨氫化物的水溶 液被滴入該溶液中。在滴加之後，該溶液被保持在4〇°C2 小時，而且被冷卻室溫。然後3〇克硫酸鎂被加入並脫水。 因此，絕緣膜形成材料被製備。 [實施例2] 甲基氫聚碳矽烷被溶解在90克之甲基異丁基酮形成 10%溶液被裝於300毫升三頸瓶中，其配備Dimr〇th冷凝器 和攪動葉片。在40。(：，40克之5 %四甲基銨氫化物的水溶 液被滴入該溶液中。在滴加之後，該溶液被保持在4〇2 小時，而且被冷卻室溫。然後30克硫酸鎂被加入並脫水。 以與實施例1相同的方法製備，除了被滴加之四甲基銨氫化 物的水溶液由實施例1之2〇克換成40克之外。 [實施例3] 甲基氫聚碳矽烷被溶解在90克之甲基異丁基酮形成1〇 %溶液被裝於300毫升三頸瓶中，其配備Dimroth冷凝器和 擾動葉片。在40°C，60克之5 %四甲基銨氫化物的水溶液 被滴入該溶液中。在滴加之後，該溶液被保持在40°C 2小 時’而且被冷卻室溫。然後3〇克硫酸鎂被加入並脫水。以 與實施例1相同的方法製備，除了被滴加之四甲基銨氫化物 的水溶液由實施例iiSO克換成60克之外。 [實施例4] 12 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適财關_準⑽）A4規格⑽幻赃幻 1223851 A7 B7 五、發明説明（10 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 甲基氫聚碳矽烷被溶解在90克之甲基異丁基酮形成 10%溶液被裝於300毫升三頸瓶中，其配備Dimroth冷凝器 和攪動葉片。在40°C，100克之5 %四甲基銨氫化物的水溶 液被滴入該溶液中。在滴加之後，該溶液被保持在40°C 2 小時，而且被冷卻室溫。然後30克硫酸鎂被加入並脫水。 以與實施例1相同的方法製備，除了被滴加之四甲基銨氫化 物的水溶液由實施例1之20克換成100克之外。 [實施例5] 甲基氫聚碳矽烷被溶解在90克之甲基異丁基酮形成 10%溶液被裝於300毫升三頸瓶中，其配備Dimroth冷凝器 和攪動葉片。在40°C，20克之5 %聚苯乙烯樹脂之甲基異 丁基酮溶液被滴入該溶液中。在滴加之後，該溶液被保持 在40°C 2小時，而且被冷卻室溫。然後30克硫酸鎂被加入並 脫水。因此，絕緣膜形成材料被製備。 [實施例6] 甲基氫聚碳矽烷被溶解在90克之甲基異丁基酮形成 10%溶液被裝於300毫升三頸瓶中，其配備Dimroth冷凝器 和攪動葉片。在40°C，40克之5 %聚苯乙烯樹脂之甲基異 丁基酮溶液被滴入該溶液中。在滴加之後，該溶液被保持 在40°C 2小時，而且被冷卻室溫。然後30克硫酸鎂被加入並 脫水。以與實施例5相同的方法製備，除了被滴加之5 %聚 苯乙烯樹脂之甲基異丁基酮溶液由實施例1之20克換成40 克之外。 [實施例7] 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） _ Π - 1223851 A7 _______B7 五、發明説明（11 ) 甲基氮聚碳石夕烧被溶解在9〇克之甲基異丁基酮形成 10%溶液被裝於300亳升三頸瓶中，其配備Dimr〇th冷凝器 和攪動葉片。在40°C，40克之5 %聚苯乙烯樹脂之甲基異 丁基酉同溶液被滴入該溶液中。在滴加之後，該溶液被保持 在40C 2小時，而且被冷卻室溫。然後3〇克硫酸鎂被加入並 脫水。以與實施例5相同的方法製備，除了被滴加之5 %聚 苯乙烯樹脂之曱基異丁基g同溶液由實施例丨之2〇克換成6〇 克之外。 [實施例8] 甲基氫聚碳石夕烧被溶解在9〇克之甲基異丁基酮形成 10%溶液被裝於300毫升三頸瓶中，其配備Dimroth冷凝器 和撥動葉片。在40°C，40克之5 %聚苯乙烯樹脂之甲基異 丁基酮溶液被滴入該溶液中。在滴加之後，該溶液被保持 在40C下2小時，而且被冷卻室溫。然後3〇克硫酸鎂被加入 並脫水。以與實施例5相同的方法製備，除了被滴加之5 〇/〇 聚苯乙婦樹脂之曱基異丁基酮溶液由實施例1之2〇克換成 100克之外。 [對照1] 20.8克（0.1莫耳）四乙基氧矽烷、17 8克（〇1莫耳）甲基 三乙氧石夕烷、39.6克甲基異丁基酮被放入200毫升反應槽， 同時16.2(0.9莫耳）克之400ppm硝酸水溶液在1〇分鐘内被 滴入。在硝酸水溶液被滴加之後，進行2小時熟成反應。然 後，加入5克硫酸錤同時除去過多的水。然後，利用旋轉濃 縮機除去熟成反應生成的乙醇，直到反應液體剩下5〇毫 14 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇χ297公釐） 1223851 A7 ___B7 五、發明説明（l2 ) 升。因此矽氧烷樹脂之絕緣膜形成材料被製備。 [對照2] 2〇.8克（0.1莫耳）四乙基氧矽烷、178克（〇1莫耳）甲基 三乙氧矽烧、39.6克甲基異丁基酮被放入2〇〇毫升反應槽， 同時16.2克之400ppm硝酸水溶液在1〇分鐘内被滴入。在罐 酸水溶液被滴加之後，進行2小時熟成反應。然後，加入5 克硫酸鎂同時除去過多的水。然後，利用旋轉濃縮機除去 熟成反應生成的乙醇，直到反應液體剩下5〇亳升。在4〇°c 加入100克5%之聚苯乙烯樹脂之甲基異丁基酮溶液。在滴 加之後，該溶液被保持在40°C下2小時，而且被冷卻室温。 因此矽氧烷樹脂之絕緣膜形成材料被製備。 [介電常數與機械強度的測量] 由實施例1 -8及對照1和2製備的絕緣膜形成材料生成 多孔絕緣膜。個別的多孔絕緣膜的介電常數，以及個別的 多孔絕緣膜的機械強度和孔隙度的關係被測量。 用於測量介電常數和機械強度的那些多孔絕緣膜依 下列各項形成： 該絕緣膜形成材料以旋轉塗佈在3〇〇〇轉數3〇〇旋轉20 秒’而被塗佈在矽晶圓。然後，在200°C乾燥溶劑，之後石夕 晶圓於5000ppm-氧氣濃度之氮氣氣氛下在2〇(rc燒結3〇分 鐘。因此，多孔絕緣膜被形成在那些矽基材上。 (介電常數測量） 1毫米金電極被形成在由個別的多孔絕緣膜形成材料 生成多孔絕緣膜上，同時測量電容和電壓特性，以計算介 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .、可· 發明説明（η ) 電常數數值。 第1A圖是依據實施例1至4之絕緣膜形成材料生成的 多孔絕緣膜上計算所得之介電常數對該多孔絕緣膜之孔隙 度的關係圖。 第2A圖是依據實施例5至8之絕緣膜形成材料生成的 多孔絕緣膜上計算所得之介電常數對該多孔絕緣膜之孔隙 度的關係圖。 如第1A和2A圖所示之圖式，與對照組之個別的實施例 之多孔絕緣膜形成材料相比，對於實質上相同的孔隙度而 吕’該多孔絕緣膜形成材料具有較低的介電常數。 (機械強度測量） 100奈米電漿氮化矽薄膜被形成，以作為各個實施例 之絶緣膜生成之多孔絕緣膜上的插接帽薄膜，同時進行銷 子拉贫試驗以測量該多孔絕緣膜的機械強度。 第1B圖是實施例丨至4之絕緣膜形成材料生成的多孔 絕緣膜測量的機械強度對該該多孔絕緣膜之孔隙度的關係 圖。 第2B圖是實施例5至8之絕緣膜形成材料生成的多孔 絕緣膜測量的機械強度對該該多孔絕緣膜之孔隙度的關係 圖。 如第1B和2B圖所示之圖式，與對照組之個別的實施例 之多孔絕緣膜形成材料相比，對於實質上相同的孔隙度而 言，該多孔絕緣膜形成材料具有較高的機械強度。 基於上述的結果，與傳統的多孔二氧化石夕基絕緣薄膜 1223851 A7 _____B7 五、發明説明（Μ ) 相比，可以確定即使是有較高的孔隙度，依據本發明之絕 緣膜形成材料生成的多孔絕緣膜具有較高的機械強度，同 時具有較低的介電常數。 [半導體元件和用於製造該半導體元件的方法] 接著，使用依據本發明之絕緣膜形成材料生成的多孔 絕緣膜作為内層絕緣薄膜之半導體元件，以及用於製造該 半導體元件的方法將參考第3、4A_4D、5A、5B、6A、0B 圖而被說明。第3圖是使用依據本發明之絕緣膜形成材料生 成的多孔絕緣膜作為多内交層結構之内層絕緣薄膜之半導 體元件的截面圖，其顯示出該結構。第4a_4d、5A、5B、 6A、6B圖說明在用於製造該半導體元件的步驟中，使用依 據本發明之絕緣膜形成材料生成的多孔絕緣膜作為多内交 層結構之内層絕緣薄膜之半導體元件的截面圖，其顯示出 該方法。 首先，使用依據本發明之絕緣膜形成材料生成的多孔 絕緣膜為多内交層結構之内層絕緣薄膜之半導體元件將參 考第3圖而被說明。 如第3圖所示，閘電極12被生成在矽晶圓1〇上。源/排 流擴散層14a、14b被形成在矽晶圓中之閘電極12的兩側 上。因此，電晶體包括被形成的閘電極12和源/排流擴散層 14a、14b。用於隔離電晶體的元件隔離膜16形成在該矽晶 圓上。 中間層絕緣薄膜1 8和制動膜（insuiati〇n film)20依說明 的順序生成在整個矽晶圓10的表面，因而在其上形成一電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） 17 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ·,裝- 、τ· ▼線- 五、發明説明（l5 ) 晶體。在巾間層、絕緣薄膜18和制動膜20内形成一個接觸的 洞22。氮化鈦薄膜24被形成在接觸洞22中，同時一鎢的 導體栓26被埋在該接觸洞22内。依據本發明之絕緣膜形成 材料生成的多聽_28和插接帽薄額依說明順序形成 在該制動膜20的上面表面。 第一内接層圖式之第一内接槽32,其連接至生成在多 孔絕緣膜28巾之導體栓26和插接帽薄冑3()。在該第一内接 槽32中’氮化鈦薄膜34被形成，且銅的第一内接層％被埋 在其中。 一個氮化矽薄膜的阻止擴散膜38、依據本發明之絕緣 、形成材料生成的多孔絕緣膜4〇和一化石夕薄膜的阻止擴散 膜38依說明的順序生成在插接帽薄膜3〇的上表面。 被形成在多孔絕緣膜4〇和阻止擴散膜42中之接穴 44，連接至該第一内接層36。在該接穴料中，埋入氮化鈦 薄膜46和一銅的接穴層48。 依據本發明之絕緣膜形成材料生成的多孔絕緣膜5〇 和氮化碎_的插接帽薄践依說明順序被形成在阻止擴 散膜42的上表面。 第二内接層圖式之第二内接槽56，其連接至生成在多 孔絕緣膜50中之接穴層48和插接帽薄膜52。在該第二内接 槽56中’氮化鈦薄膜46被形成，且銅的第二内接層6〇被埋 在其中。 ^然後，用於製造該半導體元件的步驟中，使用依據本 發明之絕緣膜形成材料生成的多孔絕緣膜作為多内交層結

本紙張尺度適用中__準_ Μ規格⑽ 1223851 A7 B7 五、發明説明（l6 構之内層絕緣薄膜之半導體元件的方法將參考第4A_4D、 5A、5B、6A、6B圖而被說明。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 首先’中間層絕緣薄膜1 8和制動膜2〇是利用一般的半 導體加工而依序形成在具有包含閘電極12、源/排流擴散 層14a、14b和元件隔離膜16之電晶體的矽晶圓1〇上。 然後，接觸孔22被生成在連接在中排流擴散層14b内 之中層絕緣薄膜18和制動膜20中。 然後’ 500奈米厚之氮化鈦薄膜24利用濺鍵而被形成 在接觸孔22中。之後，六氟化鎢（WF6)與氫混合而被還原， 藉此將鎢之導體柱26埋在接觸孔22中。 然後’在接觸孔22外之氮化鈦24與用於形成該導體 柱26之鎢利用化學機械研磨移除（第4A圖）。 ▼線| 其後’依據本發明之絕緣膜形成材料利用旋轉塗佈以 3000轉旋轉20秒，而被塗佈在整個表面。接著，溶劑在2〇〇 C被乾無’然後該石夕晶圓被燒結3 〇分鐘。因此，4 5 〇奈米厚 之多孔絕緣膜28被生成。然後，插接帽薄膜3〇被放置在5〇 奈米厚以TEOS(四乙氧基石夕烧）作原料利用化學蒸著法旁 而生成之二氧化矽薄膜的多孔絕緣膜28上。 然後’用於暴露使第一内接層圖式形成其中的區域之 阻體薄膜62利用光微影技術而被形成在插接帽薄膜3〇上。 之後，將該圖式化的阻體薄膜62當作是一光罩，利用 RIE(反應離子蝕刻）使用四氟化碳/三氟甲烷而使插接帽薄 膜30與多孔絕緣膜28被蝕刻。 然後，50奈米厚氮化鈦薄膜34和50和50奈米厚種源銅 1223851 五、發明説明（l7 薄膜（未顯示）利用濺鍍而個別被形成在整個表面上。600奈 米厚銅薄膜64利用電解電鍍，以種源銅薄膜作為電極被形 成種源銅薄膜上（第4C圖）。 之後，除了形成在該第一内接槽32中銅薄膜64外，種 源銅薄膜和氮化鈦薄膜34利用化學機械研磨去除。此處， 利用依據本發明的絕緣薄膜形成方法形成具有高機械強度 之多孔絕緣膜28允許銅薄膜64等可以輕易地以化學機械 研磨去除。因此，被埋在該第一内接槽32的該銅薄膜料之 第一内接槽32被形成（第4D圖）。 第二内接層60和連接該第一内接層36與第二内接層 60之接穴層48利用波紋化而被同時生成。 首先，該50奈米厚氮化鈦薄膜之阻止擴散膜38藉由電 漿CVD，使用矽烷與氨氣做為原料而被形成在具有第一内 接層36形成其上之矽晶圓1〇的整個表面。 然後，與形成該多孔絕緣膜28相同，依據本發明之 絕緣薄膜形成材料而生成之650奈米厚的該多孔絕緣膜4〇 被生成在阻止擴散膜38上。之後，氮化矽薄膜之阻止擴散 膜42形成在多孔絕緣膜40上。然後，450奈米厚之依據本 發明之絕緣薄膜形成材料而生成之該多孔絕緣膜5〇被形成 在阻止擴政膜42上。50奈米厚之氮^化石夕薄膜的插接帽薄膜 52藉由電浆C VD ’使用TEOS做為原料而被形成在多孔絕緣 膜50(第5A圖）。 之後，用於暴露使該接穴44形成其中的區域之阻體薄 膜66利用光微影技術而被形成在插接帽薄膜52上。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ· ▼線丨 1223851 A7 __— B7_ - 五、發明説明（is ) 然後，以該圖式化的阻體薄膜66作為光罩，該插接帽 薄膜52、多孔絕緣膜50、阻止擴散膜38使用四氟化碳/三氟 甲烧以RIE進行餘刻。因此，該接穴44被形成而連接:第 -内接層36(第5Β圖）。在該接穴44已經被形成之後，該阻 體薄膜66被去除。 之後，用於暴露使該第二内階層圖式被形成其中的區 域之阻體薄膜60利用光微影而形成在整個表面上。 然後，以該圖式化的阻體薄膜68作為光罩，該插接帽 薄膜52和多孔絕緣膜50使用四說化碳/三氣甲烧以咖依序 進行餘刻。因此，第二内接層圖式之第二内接槽％被形成 (第6A圖）。在第二内接槽56已經被形成之後，該阻體薄膜 68被去除。 然後，50奈米厚氮化鈦薄膜46和5〇奈米厚種源銅薄膜 (未顯示）利用濺鍍而依序被形成在整個表面上。然後，6〇〇 奈米厚銅薄膜70利用電解電艘，以種源銅薄膜作為電極而 形成銅薄膜70(第6B圖）。 之後，除了那在些該接穴44和内接槽56内的之外，該 種源銅薄膜和氮化鈦薄膜46化學機械研磨移除。當形成第 -内接層36時，具有高機械強度之該多孔絕緣⑽、4〇允 許銅薄膜70等可以藉由化學機械研磨而輕易地被移除。因 此，銅薄膜70生成之該接穴層48和第二内接層被同時埋在 接穴4 4和内接槽5 6内。 此後，依據將被製造之半導體元件的結構而重複上述 的步驟，藉此形成多内接層。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇><297公釐）

、tr— ▼線丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1223851 A7 ______B7 五、發明説明（l9 ) 利用上述半導體元件製造方法，實施例3之絕緣膜形 成材料之多内接層被形成以用於試驗中。結果百萬個連續 接穴的產率超過90%。 利用上述半導體元件製造方法，實施例7之絕緣膜形 成材料之多内接層被形成以用於試驗中。結果百萬個連續 接穴的產率超過90%。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ·-裝-

.、可I ▼線丨 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公董） 1223851 A7 B7 五、發明説明（2〇 ) 10…砍晶圓 12…閘電極 14 a…源擴散層 14b…排流擴散層 16…元件隔離膜 18…中間層絕緣膜 20…制動膜 22…接觸孔 24、34、46…氮化欽膜 26…導體柱 28、40、50···多孔絕緣膜 元件標號對照 30、52…插接帽薄膜 32、36···第一内接槽 38、42…阻止擴散膜 44…接穴 4 8…接穴層 56…第二内接槽 60…第二内接層 62、68···圖式化阻體薄膜 64、70···銅薄膜 66…阻體薄膜 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 23

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 第91105626號專利申請案申請專利範圍修正本， 修正g期：93裳6'月 1. 一種絕緣膜形成材料，其包含： 一具有碳-碳鍵之主鏈的矽化合物； 可以藉由熱處理而被分解或蒸發之孔洞形成化 合物；和 溶解4秒化合物與該孔洞形成材料之溶劑。 2·如申請專利範圍第i項之絕緣膜形成材料，其中 該矽化合物具有下列通式表示之結構 Ri

   (心和112的任一個是氫，同時其他是具有1-3個碳原 子之;L或苯基，r3是有卜3個碳原子之煙或伸苯基或 氧，〇是20-1000的整數）。 3·如申請專職圍第丨項之絕緣卿成材料，其中該石夕化 合物具有含氫之側鏈。 4.如申請專利範圍第；!項之絕緣膜形成材料，其中該石夕化 合物是聚（二甲基碳矽烷）、聚（氫甲基碳矽烷）、聚（二乙 基石辰矽烷）、聚（氫乙基碳矽烷）、聚（碳矽苯乙烯）、聚（苯 基曱基碳石夕烧）、聚（二苯基碳我）、聚（二甲基石夕苯基 石夕氧烧）、聚（甲基石夕苯基石夕氧烧）、聚（二乙基石夕苯基石夕 氧焼）、聚（乙基石夕苯基石夕氧烧）、聚（二丙基石夕苯基石夕氧 烷）、聚（丙基矽苯基矽氧烷）、聚（苯基矽苯基矽氧烷卜 1223851 六、申請專利範圍 聚（苯基曱基矽苯基矽氧烷）、聚（苯基乙基矽苯基矽氧 烷）、聚（笨基丙基矽苯基矽氧烷）、聚（乙基曱基矽苯基 矽氧烷）、聚（甲基丙基矽苯基矽氧烷）和聚（乙基丙基矽 苯基矽氧烷）中之一。 5.如申請專利範圍第1項之絕緣膜形成材料，其中 該孔洞形成化合物是具有4個或更多個碳原子之胺 化合物。 6·如申請專利範圍第5項之絕緣膜形成材料，其中該胺化 合物是胺基丁烷、二胺基丁烷、環己胺、二環己胺、 四曱基銨氫化物、六甲基銨氫化物和六二矽基胺氫化 物之一。 7· —種絕緣薄膜，其包含一矽化合物薄膜，該矽化合物 具有由碳-碳鍵所構成之主鏈，其中在該薄膜中形成有 低於10奈米尺寸的孔洞，且其中 該矽化合物具有下列通式表示的結構 (R々R2的任-個是A，同時其他是具個碳原 子之烴或苯基，R3是有K3個碳原子之烴或伸苯基或 氧，〇是20-1000的整數）〇 土〆 8. -種絕緣薄膜’其包含一石夕化合物薄膜，該石夕化合物 具有由碳-碳鍵所構成之主鍵，其中在該薄膜中形成有 低於10奈米尺寸的孔洞’且其中該矽化合物是聚:二甲

   六、申請專利範圍 基碳石夕烧）、聚（氫甲基碳石夕烧）、聚（二乙基碳石夕幻、聚 (氫乙基碳料）、聚（碳石夕苯乙烯）、聚（苯基甲基碳石夕 烷）、聚（二苯基碳矽烷）、聚（二甲基矽苯基矽氧烷）、聚 (甲基石夕苯切氧烧）、聚（：乙基碎笨基秒氧幻、聚（乙 基石夕苯基石夕氧烧）、聚（二丙基石夕苯基石夕氧燒）、聚（丙基 矽苯基石夕氧院）、聚（苯基石夕苯基石夕氧燒）、聚（苯基甲基 矽苯基石夕氧烧）、聚（苯基乙基石夕苯基石夕氧统）、聚（苯基 丙基石夕苯基石夕氧燒）、聚（乙基曱基石夕苯基石夕氧燒）、聚（甲 基丙基矽苯基矽氧烷）和聚（乙基丙基矽苯基矽氧烷）中 —* 〇 9· -種絕緣薄膜，其包含_⑦化合物薄膜，該秒化合物 具有由碳-碳鍵所構成之主鏈，其中在該薄膜中形成有 低於10奈米尺寸的孔洞，且其中在該薄膜的主鏈中氧 原子和矽原子的比例是在丨矽原子比〇_〇·5氧原子的範 圍中。 10. —種用於形成絕緣薄膜的方法，包含步驟： 將包含具有含碳-碳鍵之主鏈的矽化合物的絕緣膜 形成材料、可以經由熱處理而被分解或蒸發的孔洞形成 化σ物和一溶解該矽化合物與該孔洞形成化合物塗佈 在一基材上； 乾燥塗佈在該基材上的絕緣膜形成材料，以形成含 有該秒化合物與該孔洞形成化合物的薄膜；和 藉由使該基材進行熱處理分解或蒸發該孔洞形成 化合物，從該薄膜中去除該孔洞形成化合物以在該薄膜 六、申請專利範圍 中形成孔洞。 11 ·如申請專利範圍第11項之用於形成絕緣薄膜的方法 該矽化合物具有下列通式表示的結構 Ri

   (R!和R2的任一個是氫，同時其他是具有i _3個碳原 子之烴或苯基，R3是有1-3個碳原子之烴或伸苯基或 氧，0是20-1000的整數）。 12.如申請專利範圍第11項之形成絕緣薄膜的方法，其中 該矽化合物是聚（二甲基碳矽烷）、聚（氫曱基碳矽烷）、 聚（二乙基碳矽烷）、聚（氫乙基碳矽烷）、聚（碳矽苯乙 烯）、聚（苯基曱基碳矽烷）、聚（二苯基碳石夕烷）、聚（二 曱基矽苯基矽氧烷）、聚（曱基矽苯基矽氧烷）、聚（二乙 基矽苯基矽氧烷）、聚（乙基矽苯基矽氧烷）、聚（二丙基 矽苯基矽氧烷）、聚（丙基矽苯基矽氧烷）、聚（苯基矽苯 基矽氧烷）、聚（苯基曱基矽苯基矽氧烷）、聚（苯基乙基 矽苯基矽氧烷）、聚（苯基丙基矽苯基矽氧烷）、聚（乙基 曱基矽苯基矽氧烷）、聚（曱基丙基矽苯基矽氧烷）和聚 (乙基丙基石夕苯基石夕氧烧）中之一。 13·如申請專利範圍第u項之形成絕緣薄膜的方法，其中 在该絕緣薄膜形成材料中之該孔洞形成化合物的 濃度被調整，藉此控制該薄膜的孔隙度。

   1223851 六、申請專利範圍 14.如申請專利範圍第11項之形成絕緣薄膜的方法，其中 該孔洞形成化合物是具有4個或更多個碳原子之胺 化合物’而且 具有形成其上的該薄膜之該基材在300-500°c 5% 以下之氧濃度的氣氛中進行熱處理，以在該薄膜中形成 孔洞。 15· —種半導體元件，其包含有形成在半導體基材上之多 孔絕緣薄膜，該多孔絕緣薄膜係包含矽化合物薄膜， 該矽化合物具有含碳-碳鍵之主鏈，其中在該薄膜中形 成有低於10奈米尺寸的孔洞，該半導體元件進一步包 含： 埋在該多孔絕緣膜中之包埋的内接層。 16. —種半導體元件，其包含有形成在半導體基材上之多 孔絕緣薄膜，該多孔絕緣薄膜係包含矽化合物薄膜， 該矽化合物具有含碳-碳鍵之主鏈，其中在該薄膜中形 成有低於10奈米尺寸的孔洞，料導體元件進一步包 含： 形成在該半導體基材上方的第一内接層， 形成在該第一内接層上的多孔絕緣膜，和 幵〆成在ό亥多孔絕緣膜上的第二内接層。 17·-種半導體元件，其包含㈣成在半導體基材上之多 孔絕緣薄膜，該多孔絕緣薄膜係包含石夕化合物薄膜， 該石夕化合物具有含碳·碳鍵之主鏈，其中在該薄膜中形 成有低於10奈米尺寸的孔洞，且其中

   六、申請專利範圍 該矽化合物具有下列通式表示的結構 Ri

   (Ri和R2的任一個是氫，同時其他是具有丨_3個碳原 子之烴或苯基，R3是有1-3個碳原子之烴或伸苯基或 氧，0是20-1000的整數）。 18. —種半導體元件，其包含有形成在半導體基材上之多 孔絕緣薄膜，該多孔絕緣薄膜係包含矽化合物薄膜， 該矽化合物具有含碳-碳鍵之主鏈，其中在該薄膜中形 成有低於10奈米尺寸的孔洞，且其中該矽化合物是聚 (二曱基碳矽烷）、聚（氫曱基碳矽烷）、聚（二乙基碳矽 烷）、聚（氫乙基碳矽烷）、聚(碳矽苯乙烯）、聚（苯基甲 基石厌矽烷）、聚（二苯基碳矽烷）、聚（二甲基矽苯基矽氧 烷）、聚（甲基矽苯基矽氧烷）、聚（二乙基矽苯基矽氧 烷）、聚（乙基矽苯基矽氧烷）、聚（二丙基矽苯基矽氧 烷）、聚（丙基矽苯基矽氧烷）、聚（苯基矽苯基矽氧烷）、 聚（苯基甲基碎苯基梦氧烧）、聚（苯基乙基秒苯基石夕氧 烷）、聚（苯基丙基矽苯基矽氧烷）、聚（乙基甲基矽苯基 矽氧燒）、料甲基丙基石夕苯基石夕氧幻和聚（乙基丙基矽 苯基石夕氧烧）中之一。 19·—種半導體元件，其包含有形成在半導體基材上之多 孔絕緣薄膜，該多孔絕緣薄膜係包含矽化合物薄膜， 該石夕化合物具有含碳-碳鍵之主鏈，其中在該薄膜中形 1223851 六、申請專利範圍 成有低於10奈米尺寸的孔洞，且其中在該多孔絕緣薄 膜的主鏈中，氧原子和矽原子的比例是在1矽原子比 0-0.5氧原子的範圍内。 ， _36—--