JP2000150646A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低誘電率な有機絶縁膜に形成された接続孔で
は、有機絶縁膜自体から接続孔内部に放出される脱離ガ
スによって、金属の埋め込み不良等の問題があり、その
問題を解決することが求められていた。 【解決手段】 配線１を覆う状態に設けられた層間絶縁
膜４は少なくとも有機絶縁膜２を有するものからなり、
この層間絶縁膜４には配線１に達する接続孔５が設けら
れていて、この接続孔５の側壁には有機絶縁膜２からの
脱ガスを遮断する脱ガス防止絶縁膜６が形成されている
半導体装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関し、詳しくは、０．２５μｍルール以
下のデバイスプロセスに用いられる多層配線技術に係わ
る半導体装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の微細化，低消費電力化およ
び信号伝達速度の高速化等の要求に伴い、それらを実現
するための手段の一つとして層間絶縁膜の低誘電率化が
検討されている。現在開示されている低誘電率膜は、多
孔質化することにより比誘電率をさげているもの、炭素
原子やフッ素原子を含有することで比誘電率を下げてい
るものがある。そして現在のところ、比誘電率が１．５
〜２．５程度のものが開発されている。

【０００３】多孔質化することにより低誘電率化したも
のに多孔質酸化シリコン膜がある。この多孔質酸化シリ
コン膜は膜中の空孔率を高めることにより比誘電率を低
下させている。

【０００４】炭素原子を含む低誘電率膜材料には、有機
ＳＯＧ（Spin on glass)、フルオロカーボンポリマー、
ポリイミド、ポリパラキシリレン、アリールエーテル等
が良く知られている。これらの材料は、炭素原子、いわ
ゆるアルキル基を含むことで材料の密度が低下するこ
と、および分子自身の分極率が低いことで低誘電率にな
っていると言われている。またこれらの材料は、単に比
誘電率が低いだけでなく、半導体装置の材料として不可
欠の耐熱性をも有している。有機ＳＯＧはシロキサン構
造を持つことで、ポリイミドはイミド結合を持つこと
で、ポリパラキシリレン、アリールエーテル等の有機材
料やフルオロカーボンポリマー等はベンゼン環を有する
ことで、フッ素樹脂は炭素−フッ素結合が強いことで、
それぞれ耐熱性を確保している。

【０００５】フッ素原子を含む低誘電率の層間絶縁膜材
料としては、フッ素を含むシリコン系酸化物（ＳｉＯ
Ｆ）が良く知られている。この材料は、シリコン−酸素
−シリコン（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）結合をフッ素原子により
終端することで材料の密度を下げること、およびフッ素
原子自身の分極率が低いこと等が要因となって比誘電率
を下げている。当然のことながら、このＳｉＯＦは耐熱
性にも優れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
比誘電率が３．０以下の低誘電率膜は、有機成分を含む
ため、耐熱性が低く、しかも従来のシリコン系絶縁膜で
は見られなかった、低温（２００℃〜４００℃）で脱離
ガスを発生するという問題がある。それは、有機膜が高
分子の集合体の性質を有するものであるから、高分子鎖
の間に吸収される不純物の挙動等が問題を引き起こす。
不純物には、成膜後に吸収した水、成膜時に残存じた揮
発性溶媒、および高分子鎖自体が受ける熱により分解し
て発生する有機ガスがある。これらは、製造プロセスの
熱工程の度に放出され、その後の工程に悪影響を及ぼす
問題があった。

【０００７】一方、ＳｉＯＦ膜は比誘電率が３．５程度
であり、次々世代のデバイスプロセスで要求される比誘
電率を満足することは難しくなっている。また比誘電率
が２．０前後のフルオロカーボン（有機）膜は、耐酸化
性、耐熱性、耐圧、耐ストレス性などの膜質が悪く、そ
のままの状態で半導体装置に適用するのは困難である。

【０００８】通常は従来から使用されている酸化シリコ
ン膜もしくはＳｉＯＦ膜とともに用いることが検討され
ている。しかしながら、酸化シリコン膜やＳｉＯＦ膜
は、フルオロカーボン（有機）膜との密着性が非常に悪
く、簡単に剥がれを生じる。これは、フルオロカーボン
（有機）膜におけるフッ素の電気陰性度が高く、炭素と
の結合力が強固なため、他の分子が近づいても反応を起
こさない。そのため、実用的には、密着性の悪いことが
特徴となっているフッ素樹脂は、剥離材として利用され
ている。一方では、フッ素樹脂は、比誘電率が２以下の
材料も存在するなど、低誘電率膜として注目されてい
る。

【０００９】半導体プロセスに導入するには、絶縁膜の
代表である酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化
シリコン膜との密着性がよいことが要求される。しかし
ながら、フッ素樹脂上に酸化膜などを形成したとき、密
着性が悪く、剥がれを生じることが１９９７年に開催さ
れたＩＥＤＭ（Internatinal Electron Devices Meetin
g ）で報告されている。

【００１０】低誘電率膜を用いた層間絶縁膜に、ビアホ
ールや溝配線を形成して、配線を形成する際に、低誘電
率膜から放出されるガスが、金属膜の成膜プロセスに影
響し、不良を発生させる。低誘電率膜がら放出されるガ
スとは、膜自体が分解されたものではなく、酸化などの
劣化によるものである。したがって、低誘電率膜の本来
の耐熱性よりも低い温度でガスが発生する。例えば、ア
リールエーテル系材料の場合、耐熱性（熱分解温度）が
５００℃程度であるが、酸化などの劣化、および有機ガ
スの吸着により、２００℃付近と４００℃付近とから微
量な脱離ガスを発生する。この脱離ガスは、金属の成膜
プロセスに影響し、金属膜の性質、形状に大きく影響す
る。そのため、従来は吸着性の高い膜を接続孔の開口部
に配置することは避ける絶縁膜構造を採用して半導体製
造は行われてきた。

【００１１】具体的には、低誘電率膜を用いた層間絶縁
膜に形成された接続孔を埋め込むためにタングステンの
ＣＶＤを実施した場合に脱ガス現象が観測された。その
ときのプロセスは、例えば、プロセスガスに六フッ化タ
ングステン（流量：１５ｓｃｃｍ）と水素（流量：１０
００ｓｃｃｍ）を用い、基板温度を４５０℃、成膜雰囲
気の圧力を１０ｋＰａに設定していた。

【００１２】このような条件でＣＶＤを行うと、例えば
低誘電率膜に有機膜を用いた場合には、有機膜を構成す
る高分子が熱分解するため、第６図の（１）に示すよう
に、有機膜１１１の表面側から有機膜１１１中に形成さ
れている配線１１２に達する状態に形成した接続孔１１
３の側壁等に分解生成したガス１２１が放出される。こ
の放出ガスは、タングステンの核付着とそれに引き続く
膜成長を阻害する。

【００１３】また図６の（２）に示すように、ＣＶＤ法
によって有機膜１１１の上に酸化シリコン膜１１５を形
成した構造は、層間絶縁膜の平坦化を容易にする目的で
しばしば用いられる。この構造では、酸化シリコン膜１
１５中を通してのガス放出が相対的に減少するため、膜
分解により生成する二酸化炭素脱ガス１２２の接続孔１
１６の内部での分圧が大きくなる。そのため、接続孔１
１６の内部でタングステン１１７の成長が進行せず、接
続孔１１６の内部にボイド等の埋め込み不良を発生して
接続不良を引き起こす。

【００１４】一方、先に述べた半導体装置の高性能化の
ためには、接続孔を形成する部分に対しても低誘電率膜
を形成することは必須となってきている。そのため、接
続孔等を開口した後に低誘電率膜が露出した面から脱ガ
スを生じる問題を、従来から用いられてきた積層の層間
絶縁膜構造のままで回避することは困難であった。

【００１５】また、多孔質酸化シリコン膜では、空孔率
の増加にともない、比誘電率が低下する反面、孔部への
ガス吸着が容易に起こり、かつそれらのガスは半導体製
造工程のプロセス中で容易に脱離する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた半導体装置およびその製造方法で
あって、半導体装置は、少なくとも有機絶縁膜を有する
もので配線を覆う状態に設けた層間絶縁膜と、配線に接
続するもので層間絶縁膜に設けた接続孔と、有機絶縁膜
からの脱ガスを遮断するもので接続孔の側壁に形成した
脱ガス防止絶縁膜とを備えているものである。

【００１７】上記半導体装置では、少なくとも有機絶縁
膜を有する層間絶縁膜に形成した接続孔の内壁に有機絶
縁膜からの脱ガスを遮断する脱ガス防止絶縁膜を備えて
いることから、有機絶縁膜から接続孔へ放出されるガス
が脱ガス防止絶縁膜によって阻止される。

【００１８】半導体装置の製造方法は、少なくとも有機
絶縁膜を有するもので配線を覆う状態に設けた層間絶縁
膜に、配線に達する接続孔を形成する工程と、接続孔の
内壁に有機絶縁膜からの脱ガスを遮断する脱ガス防止絶
縁膜を形成する工程とを備えている。

【００１９】上記半導体装置の製造方法では、少なくと
も有機絶縁膜を有する層間絶縁膜に接続孔を形成し、そ
の接続孔の内壁に有機絶縁膜からの脱ガスを遮断する脱
ガス防止絶縁膜を形成することから、その後のプロセス
において、この脱ガス防止絶縁膜によって有機絶縁膜か
らのガスの放出が阻止される。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の第１の製造方法に係わる
第１の実施の形態を、図１によって説明する。

【００２１】図１に示すように、配線１を覆う状態に有
機絶縁膜２が形成されている。この有機絶縁膜２は、例
えば従来から知られているシロキサン構造を持つ樹脂
（例えば有機ＳＯＧ）、イミド結合を持つ樹脂（例えば
ポリイミド）、ベンゼン環を有する樹脂（例えば、ポリ
パラキシリレン、アリールエーテル等の有機材料やフル
オロカーボンポリマー等）、フッ素樹脂等の低誘電率有
機膜からなる。この有機絶縁膜２上には無機絶縁膜３が
形成されている。ここでは、一例として、酸化シリコン
膜で形成されている。このように、有機絶縁膜２と無機
絶縁膜３とで層間絶縁膜４が構成されている。

【００２２】上記層間絶縁膜４には配線１に達する接続
孔５が形成されている。この接続孔５の内壁（側壁）に
は有機絶縁膜２からのガスの放出を遮断する脱ガス防止
絶縁膜６が形成されている。この脱ガス防止絶縁膜６
は、少なくともシリコン原子を含む絶縁膜からなり、例
えば窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜もしくは酸化
シリコン膜からなる。さらに、上記接続孔５の内部に
は、金属が埋め込まれて、プラグ７が形成されている。
このプラグ７は、例えばタングステンで形成されてい
て、上記配線１に接続されている。

【００２３】上記構成では、有機絶縁膜２を有する層間
絶縁膜４に形成した接続孔５の側壁に有機絶縁膜２から
放出されるガスを遮断する脱ガス防止絶縁膜６を備えて
いることから、有機絶縁膜２から接続孔５へ放出される
ガスが脱ガス防止絶縁膜６によって阻止される。

【００２４】次に、本発明の製造方法に係わる第１の実
施の形態を、図２によって説明する。

【００２５】図２の（１）に示すように、一般的なモノ
シラン（ＳｉＨ₄ ）と酸素（Ｏ₂ ）とを原料ガスに用い
たＣＶＤ法によって、基板１１上に酸化シリコン膜１２
を例えば５００ｎｍ程度の厚さに成膜する。この酸化シ
リコン膜１２は、原料ガスにテトラエトキシシラン（Ｔ
ＥＯＳ）と酸素とを用いたプラズマＣＶＤ法によって形
成することも可能である。

【００２６】次にスパッタリングによって、上記酸化シ
リコン膜１２上に配線材料膜として例えばアルミニウム
−シリコン合金膜を成膜する。次いで一般的なレジスト
塗布技術によりレジスト膜を形成した後、リソグラフィ
ー技術によりそのレジスト膜でエッチングマスクを形成
し、それを用いたエッチング技術により上記配線材料膜
をエッチングして配線１３を形成する。その後、エッチ
ングマスクを除去する。

【００２７】次いで、上記酸化シリコン膜１２上に上記
配線１３を被覆する酸化シリコン膜１４を例えば１００
ｎｍの厚さに形成する。この膜厚は、配線１３が形成さ
れていない領域の基板１１上の膜厚であり、上記配線１
３間では通常上記膜厚よりも薄く形成される。なお上記
酸化シリコン膜１４の成膜では、例えばモノシランと一
酸化二窒素を用いたＣＶＤ（例えばプラズマＣＶＤ）に
よって行う。

【００２８】次に、上記酸化シリコン膜１４の表面にシ
ランカップリング剤（図示省略）を、例えば回転塗布法
により塗布する。このシランカップリング剤には、以下
のような化学式で表される、例えばＭｅ₃ ＳｉＣｌ（た
だしＭｅはメチル基を表す）、ＣＨ₂ ＝ＣＨＳｉ（ＯＣ
Ｈ₃ ）₃ 、Ｈ₂ ＮＣ₂ Ｈ₄ ＮＨＣ₃ Ｈ₆ Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃ ）₃ 、ＣＦ₃ （ＣＦ₂ ）₃ ＣＨ₂ ＣＨ₂ ＳｉＭｅＣ
ｌ₂ （ただしＭｅはメチル基を表す）もしくはＣＨ₂ ＝
ＣＨＳｉＣｌ₃ を用いる。上記記載したシランカップリ
ング剤は一例であり、その他のシランカップリング剤を
用いることも可能である。

【００２９】上記シランカップリング剤を四塩化炭素に
溶解（例えば１重量％溶解）させ、その溶液を回転塗布
した後、室温にて１時間放置した。その後、過剰な未反
応のシランカップリング剤を除去するために四塩化炭素
にて洗浄した。なお、処理時間を短縮するために、室温
にて１時間放置するかわりに加熱処理を行ってもよい。

【００３０】次に有機絶縁膜１５を、例えばフッ素樹脂
の一種のポリテトラフルオロエチレン系樹脂〔デュポン
社製：テフロンＡＦ（商品名）〕（ガラス転移温度＝１
６０℃、熱分解温度＝４５０℃）で、例えば３００ｎｍ
〜１．００μｍの厚さに形成する。この材料は、以下に
示す化学式（１）の構造を有するものであれば、テフロ
ンＡＦに限定されることはない。

【００３１】

【化１】

【００３２】この成膜では、フッ素樹脂原料をフルオロ
カーボン系の溶媒に溶かし、粘度を３０ｃｐに調整し
た。それを回転塗布法により酸化シリコン膜１４上に塗
布し、５００ｎｍの厚さの薄膜を形成する。このときの
回転数は、例えば３０００ｒｐｍとした。次いで、不活
性なガス雰囲気である、例えば１００℃、大気圧の窒素
ガス雰囲気で２分間のベーキング処理を行った。

【００３３】もしくは、フッ素樹脂をプラズマＣＶＤ法
によって成膜してもよい。この成膜条件は、一例とし
て、プロセスガスにフッ化炭素系のガスとして例えばオ
クタフルオロブテン（Ｃ₄ Ｆ₈ ）ガスもしくはテトラフ
ルオロエチレン（Ｃ₂ Ｆ₄ ）ガスを用い、耐熱性を良く
するために、アセチレン（Ｃ₂ Ｈ₂ ）もしくはエチレン
（Ｃ₂ Ｈ₄ ）を混合する。一般的なＣＶＤ条件として
は、プラズマパワーを５００Ｗ、Ｃ₄ Ｆ₈ を１００ｓｃ
ｃｍ、Ｃ₂ Ｈ₂ を２００ｓｃｃｍ、成膜雰囲気の圧力を
２６．７Ｐａ〜６６７Ｐａの範囲における所定の圧力、
基板温度を１５０℃〜３５０℃の範囲における所定の温
度に設定する。なお、上記ｓｃｃｍは標準状態における
体積流量（ｃｍ³ ／分）を表し、以下ガス流量はｓｃｃ
ｍを用いて表す。

【００３４】次いで前記説明したシランカップリング剤
を例えば回転塗布法によって、上記有機絶縁膜１５上に
塗布する。その後不活性な雰囲気として、例えば３５０
℃の窒素ガス雰囲気でアニーリングを行う。

【００３５】次いで、上記有機絶縁膜１５上にシリコン
酸化窒化膜１６を例えば５０ｎｍ〜５００ｎｍの膜厚に
形成する。

【００３６】上記成膜は、モノシラン（ＳｉＨ₄ ）ガス
とアンモニア（ＮＨ₃ ）ガスと一酸化二窒素（Ｎ₂ Ｏ）
ガスとを用いた還元性雰囲気のプラズマエンハンスメン
トＣＶＤ法によって行う。一例としては、ＳｉＨ₄ （流
量：１００ｓｃｃｍ）、Ｎ₂Ｏ（流量：１００ｓｃｃ
ｍ）、ＮＨ₃ （流量：０〜１００ｓｃｃｍ）および窒素
（Ｎ₂ ）ガス（流量：１０００ｓｃｃｍ）とを用い、成
膜雰囲気の圧力を１０２Ｐａ、基板温度を３５０℃、プ
ラズマパワーを５００Ｗに設定した。

【００３７】なお、モノシランのかわりにジシラン（Ｓ
ｉ₂ Ｈ₆ ）のような高次シランを用いることも可能であ
る。また酸素ソースとして一酸化二窒素を用いたが、Ｈ
₂ Ｏ（気体）、Ｈ₂ Ｏ₂ （気体）等を用いることも可能
である。さらに窒素ソースとしてアンモニアを用いた
が、ヒドラジン等の窒素原子を有しかつ還元性を有する
ガスを用いることも可能である。また、一酸化二窒素を
添加しないで、シリコン酸化窒化膜の代わりにシリコン
窒化膜を形成してもよいが、シリコン窒化膜は誘電率が
たかいため、配線間の静電容量が増加する。そのため、
シリコン酸化膜もしくはシリコン酸化窒化膜で形成する
ことが望ましい。

【００３８】続いてシリコン酸化窒化膜１６上にシリコ
ン酸化膜１７を例えば５００ｎｍ以下のの膜厚に形成す
る。この成膜は、モノシラン（ＳｉＨ₄ ）ガスと酸素
（Ｏ₂）ガスとを用いたバイアス印加型高密度プラズマ
ＣＶＤ法によって行う。一例としては、ＳｉＨ₄ （流
量：１００ｓｃｃｍ）、Ｏ₂ （流量：１２５ｓｃｃ
ｍ）、およびアルゴン（Ａｒ）（流量：１０００ｓｃｃ
ｍ）を用い、成膜雰囲気の圧力を１．３Ｐａ、基板温度
を３５０℃、プラズマパワーを１．００ｋＷ、バイアス
印加パワーを３．００ｋＷに設定した。なお、シリコン
酸化窒化膜１６の膜厚によっては上記シリコン酸化膜１
７の成膜は行わない。このようにして、シリコン酸化窒
化膜１６とシリコン酸化膜１７とからなるシリコン系絶
縁膜１８を形成する。上記のようにして、有機絶縁膜１
５とシリコン系絶縁膜１８とからなる層間絶縁膜１９を
形成する。

【００３９】次に図２の（２）に示すように、レジスト
塗布によるレジスト膜（図示省略）の形成した後、リソ
グラフィー技術によりレジスト膜をパターニングしてエ
ッチングマスク（図示省略）を形成する。そのエッチン
グマスクに用いたエッチングにより、上記シリコン系絶
縁膜１８に接続孔２０の上部を形成する。さらに上記シ
リコン系絶縁膜１８をエッチングマスクにして有機絶縁
膜１５をエッチングし、さらに酸化シリコン膜１４をエ
ッチングして、配線１３に達する接続孔２０を形成す
る。上記有機絶縁膜１５のエッチングでは上記エッチン
グマスクも同時にエッチングされて除去される。

【００４０】上記エッチングには、例えば一般的なマグ
ネトロン方式のエッチング装置を用い、上記シリコン系
絶縁膜１８のエッチングでは、エッチングガスにヘキサ
フルオロエタン（Ｃ₂ Ｆ₆ ）（流量：１４ｓｃｃｍ）と
一酸化炭素（ＣＯ）（流量：１８０ｓｃｃｍ）とアルゴ
ン（Ａｒ）（流量：２４０ｓｃｃｍ）と酸素（Ｏ₂ ）
（流量：６ｓｃｃｍ）とを用い、ＲＦプラズマを１．５
０ｋＷに設定した。また上記有機絶縁膜１５のエッチン
グでは、エッチングガスにトリフルオロメタン（ＣＨＦ
₃ ）（流量：５ｓｃｃｍ）と酸素（Ｏ₂ ）（流量：５０
ｓｃｃｍ）とヘリウム（Ｈｅ）（流量：２００ｓｃｃ
ｍ）とを用い、ＲＦプラズマを５００Ｗ、基板温度を−
１０℃に設定した。

【００４１】次いで、必要に応じてアニーリングを行
う。アニーリングは、有機絶縁膜１５の熱分解温度未
満、吸着ガスの脱離温度以上の温度で行う。例えば、ポ
リテトラフルオロエチレン系樹脂〔デュポン社製：テフ
ロンＡＦ（商品名）〕（ガラス転移温度＝１６０℃、熱
分解温度＝４５０℃）を用いた場合には、３００℃程度
の窒素雰囲気で３０分間のアニーリングを行った。

【００４２】続いて、上記接続孔２０の内壁および上記
シリコン系絶縁膜１８上に脱ガス防止効果のある窒化シ
リコン膜、酸化窒化シリコン膜もしくは酸化シリコン膜
からなる絶縁膜２１を例えば１００ｎｍの膜厚に形成す
る。この膜厚は、上記接続孔２０の口径によって決定さ
れる。例えば口径が０．２μｍで深さが１．０μｍの接
続孔の場合には１００ｎｍの厚さとする。それ以下の膜
厚では、脱ガス防止効果が十分ではなく、有機絶縁膜１
５の脱離ガスを透過してしまう。すなわち、脱離ガスが
３×１０¹⁵／ｃｍ² 以上存在することになる。この成膜
では、通常のプラズマＣＶＤ法を用いるが、成膜雰囲気
を還元性雰囲気にする必要がある。酸化雰囲気のＣＶＤ
法によって成膜を行うと、有機絶縁膜１５が酸化され、
膜剥がれなどの現象を生じる。

【００４３】上記窒化シリコン膜を成膜する場合には、
例えばプラズマＣＶＤ装置を用い、成膜ガスにモノシラ
ン（ＳｉＨ₄ ）ガス（流量：５０ｓｃｃｍ）とアンモニ
ア（ＮＨ₃ ）ガス（流量：１００ｓｃｃｍ）と一酸化二
窒素（Ｎ₂ Ｏ）ガス（流量：１０００ｓｃｃｍ）とを用
い、プラズマパワーを５００Ｗ、成膜雰囲気の圧力を６
６７Ｐａ、成膜雰囲気の温度を３５０℃に設定して成膜
を行う。当然のことながら、上記条件は一例であって、
他のガス種、条件により成膜することは可能である。酸
化シリコン膜を成膜する場合には、例えばプラズマＣＶ
Ｄ装置を用い、成膜ガスにモノシラン（ＳｉＨ₄ ）ガス
（流量：５０ｓｃｃｍ）と一酸化二窒素（Ｎ₂ Ｏ）ガス
（流量：５００ｓｃｃｍ）とを用い、キャリアガスに窒
素（Ｎ₂）ガス（流量：１０００ｓｃｃｍ）を用い、プ
ラズマパワーを５００Ｗ、成膜雰囲気の圧力を１．３３
ｋＰａ、成膜雰囲気の温度を３５０℃に設定して行う。
当然のことながら、上記条件は一例であって、他のガス
種、条件により成膜することは可能である。

【００４４】次いで上記絶縁膜２１を異方性エッチング
によりエッチバックして、接続孔２０の側壁にのみ絶縁
膜２１を残して、図２の（３）に示すように、接続孔２
０の側壁に脱ガス防止絶縁膜２２を形成する。このエッ
チバックでは、一般的のシリコン系絶縁膜をエッチング
するエッチング装置を用い、接続孔２０の側壁に上記絶
縁膜２１が残りかつ接続孔２０の底部に形成された上記
絶縁膜２１が除去されるようにエッチングを行う。例え
ば絶縁膜２１を１００ｎｍの厚さの酸化シリコン膜で形
成した場合、基板表面に形成された酸化シリコン膜が５
０ｎｍ〜１００ｎｍだけエッチングされる量をエッチン
グする。

【００４５】次いで図２の（４）に示すように、有機絶
縁膜１５の熱分解温度未満、望ましくは熱分解温度から
５０℃程度以上低い温度で、接続孔２０を埋め込む状態
に金属膜を成膜する。その後、化学的機械研磨（以下Ｃ
ＭＰという、ＣＭＰはChemical Mechanical Polishing
の略）またはエッチバックによって、上記シリコン系絶
縁膜１８上の余分な金属膜を除去して、接続孔２０の内
部に金属膜を残す。このようにして、接続孔２０の内部
に金属膜からなるビアコンタクトプラグ２３を形成す
る。その後、必要に応じて多層配線構造（図示省略）を
形成する。

【００４６】上記の製造方法では、有機絶縁膜１５とし
て、密着層の必要なフッ素系樹脂を用いたが、アリール
エーテル、有機ＳＯＧ（Spin on glass ）、ポリイミド
等の密着層の必要のない有機絶縁膜を用いた場合には、
上記シランカップリング剤の塗布工程を省略してもよ
い。

【００４７】従来のビアコンタクトプラグでは有機絶縁
膜１５からの脱ガスのため、金属膜の埋め込みにばらつ
きがあったため、ビアコンタクトプラグと配線との接続
が不安定であったが、上記製造方法により形成したビア
コンタクトプラグ２３では、数万個の電極導通試験でも
１００％の良好な導通を確認することができた。

【００４８】上記第１の実施の形態では、脱ガス防止絶
縁膜２２に酸化シリコン膜を用いた場合を示したが、窒
化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜を用いた場合も同様
の効果を得ることができる。また、有機絶縁膜１５の代
わりに多孔質膜を用いた場合も同様の効果を得ることが
可能である。その場合、脱ガス防止絶縁膜２２に有機膜
を用いることもできるが、少なくともシリコン原子を含
む稠密な膜に形成することが必要になる。

【００４９】なお、信号伝達速度を高めるためには、脱
ガス防止絶縁膜２１に窒化シリコン膜を用いるよりは酸
化シリコン膜を用いたほうが好ましく、さらには酸化シ
リコン膜よりも誘電率の低い膜を用いることのほうが好
ましいが、少なくとも、シリコン原子を含む３次元ネッ
トワークを形成する膜種を選択することが必要になる。
このことにより、脱ガスの防止効果を得ることができ
る。

【００５０】上記第１の実施の形態では、有機絶縁膜１
５を有する層間絶縁膜１９に接続孔２０を形成し、その
接続孔２０の内壁に有機絶縁膜１５からの脱ガスを遮断
する脱ガス防止絶縁膜２２を形成することから、その後
のプロセスにおいて、この脱ガス防止絶縁膜２２によっ
て有機絶縁膜１５からのガスの放出が阻止される。

【００５１】ここで、脱離ガスの発生温度について説明
する。脱離ガスの発生温度はＴＤＳ（脱離ガス分析装
置）を用いて定義することができる。この分析装置は、
１０^-7Ｐａ程度の高真空中で、分析サンプルを加熱し、
発生するガスを質量分析装置でＭ／ｚを分析すると同時
に、サンプルの温度、チェンバー内の圧力を測定してい
る。

【００５２】脱離ガスは、膜の吸着および劣化により発
生する低温側のものと、膜自体の分解によるものの２種
類に分類することができる。本発明では、低温側の脱離
ガスの発生が開始される温度を脱離ガスの発生温度、高
温側の熱分解にともない脱離ガスの発生が開始される温
度を熱分解温度を表現している。図３に典型的なアリー
ルエーテルのガス放出状態を示した。図３では、縦軸に
圧力を示し、横軸に温度を示す。

【００５３】図３中のＶＡＣ、Ｎ２は、膜を焼成する際
の雰囲気を示しており、ＶＡＣは真空で焼成したもの、
Ｎ２とは大気圧で焼成したものを示している。この図３
に示すように、脱離ガスの発生温度領域は、２００℃付
近と４００℃以上とに分離できる。前者が吸着によるも
の、後者が熱分解によるものである。また、ＶＡＣの場
合の吸着していた分子数（１００℃〜２５０℃の脱離ガ
ス）を較正値から求めると、１×１０¹⁶／ｃｍ² とな
る。

【００５４】次に、脱ガス防止絶縁膜を形成する前の脱
離ガス除去工程について説明する。脱離ガスを除去する
には、分解温度未満、脱離ガス開始温度以上の２００℃
〜４００℃の範囲（ただし、アリールエーテル系の場
合）で熱処理を行えばよい。しかし、その後の吸着や、
膜の酸化のために、再び脱離ガスが生じる。そこで、根
本的に脱離ガスを無くすために、有機膜上に脱ガス防止
絶縁膜として、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、
酸化シリコン膜などを用いている。無機膜を用いたの
は、耐熱性が高く、脱ガスが少ないからである。特に窒
化シリコン膜は、ガスの透過率が低く、脱ガス防止効果
が高い。

【００５５】このような脱ガス防止絶縁膜を用いること
によって、前述の脱ガスレベルは容易に分子数が３×１
０¹⁵／ｃｍ² 以下になり、金属膜の成膜工程に影響を与
えないレベルにすることができる。好ましくは、分子数
が１×１０¹⁵／ｃｍ² 以下がよい。

【００５６】次に、脱ガス防止絶縁膜の成膜温度につい
て述べる。脱ガス防止絶縁膜の成膜は、すでに定義した
分解温度未満で行うことが必須である。好ましくは、分
解温度から５０℃程度以上低いほうがよい。これは、分
解の活性化エネルギーに依存し、温度が低下すると、指
数関数的に分解確率が低下するためである。圧力上昇の
グラフには見えてこないが、確率的には分解温度未満で
も脱ガスは存在している。また成膜直前には、前述の脱
ガス工程を入れる。その後は、再吸着および酸化が起こ
らないように、処理する必要がある。具体的には、真空
中で連続処理が最適である。

【００５７】次に、本発明の製造方法に係わる第２の実
施の形態を、図４および図５によって説明する。図４お
よび図５では、前記図２によって説明した構成部品と同
様のものには同一符号を付与して示す。

【００５８】図４の（１）に示すように、半導体基板３
１には素子分離絶縁膜３２が形成され、その素子分離絶
縁膜３２で分離された半導体基板３１にはトランジスタ
３３が形成されている。このような半導体基板３１上
に、トランジスタ３３等を覆う第１の層間絶縁膜３４を
形成する。この第１の層間絶縁膜３４は、例えば、リン
およびホウ素のいずれか１種または両方をドーピングし
たシリコン酸化膜で形成する。その後、この第１の層間
絶縁膜３４に接続孔３５を形成し、その接続孔３５の内
部にコンタクトプラグ３６を形成する。このコンタクト
プラグ３６は、例えばタングステンにより形成する。

【００５９】その合金、必要に応じて、従来から知られ
た技術を用いて、アルミニウム系金属で配線３７を形成
し、配線３７間に第２の層間絶縁膜３８を形成する。さ
らに第２の層間絶縁膜３８上に配線３７を覆う第３の層
間絶縁膜３９を形成する。上記第２、第３の層間絶縁膜
３８、３９は、例えばシリコン系絶縁膜で形成する。そ
してこの第３の層間絶縁膜３９に接続孔４１を形成した
後、その接続孔４１の内部にビアプラグ４２を形成す
る。このビアプラグ４２は、例えばタングステンにより
形成する。上記第２の層間絶縁膜３８から第３の層間絶
縁膜３９にかけての層は、必要に応じて、形成しなくて
もよく、または複数層にわたって形成してもよい。

【００６０】このようにして、基板１１を公知の技術を
利用して形成する。

【００６１】次に、図４の（２）に示すように、基板１
１（以下の図面では、基板１１は簡略化して示す）上に
層間絶縁膜となる低誘電率膜５１を５００ｎｍの膜厚に
成膜して形成する。この低誘電率膜５１には、例えば、
フルオロカーボン膜〔例えば、環状フッ素樹脂、テフロ
ン（ＰＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂
（例えばアモルファステフロン）、フッ化アリールエー
テル、フッ化ポリイミド等〕、アリールエーテル膜、Ｂ
ＣＢ膜、ポリイミド膜、アモルファスカーボン膜、有機
ＳＯＧ（Spin on glass ）膜等を用いることが可能であ
る。上記ポリテトラフルオロエチレン系樹脂は、前記化
学式（１）のような構造を有するものであれば、いかな
るものであってもよい。なお、図４の（２）およびそれ
以降の図４の（３）〜図５は、図４の（１）に示した一
つのコンタクトプラグ４２上を拡大して示す。

【００６２】上記有機膜の形成には、例えば、回転塗布
法によって前駆体を塗布成膜した後、３００℃〜４５０
℃でキュア（焼成）を行う。またアモルファスカーボン
等の材料は、アセチレン、必要に応じてフルオロカーボ
ンガスを用い、プラズマＣＶＤ装置により形成する。こ
の場合も、成膜後に３００℃〜４５０℃でキュア（焼
成）を行う。

【００６３】また、上記低誘電率膜５１としては、シク
ロポリマライズドフロリネーテッドポリマー系樹脂〔例
えばサイトップ（商品名）〕（ガラス転移温度＝１２０
℃、熱分解温度＝４２０℃）を用いることも可能であ
る。このシクロポリマライズドフロリネーテッドポリマ
ー系樹脂は、化学式（２）のような構造を有するもので
あれば、いかなるものであってもよい。

【００６４】

【化２】

【００６５】また、上記低誘電率膜５１としては、フッ
化ポリアリールエーテル系樹脂〔例えばＦＬＡＲＥ（商
品名）〕（ガラス転移温度＝４００℃、熱分解温度＝５
００℃）を用いることも可能である。このフッ化ポリア
リールエーテル系樹脂は、化学式（３）のような構造を
有するものであれば、いかなるものであってもよい。ま
た、フッ素がないポリアリールエーテルであってもよ
い。

【００６６】

【化３】

【００６７】次いで、上記低誘電率膜５１上にシリコン
酸化膜、シリコン窒化膜もしくはシリコン酸化窒化膜か
らなる無機膜５２を例えば１００ｎｍの膜厚に形成す
る。この成膜では、通常のプラズマＣＶＤ法を用いる
が、成膜雰囲気を還元性雰囲気にする必要がある。酸化
雰囲気のＣＶＤ法によって成膜を行うと、有機絶縁膜１
５が酸化され、膜剥がれなどの現象を生じる。

【００６８】シリコン酸化膜を成膜する場合には、例え
ばプラズマＣＶＤ装置を用い、成膜ガスにモノシラン
（ＳｉＨ₄ ）ガス（流量：５０ｓｃｃｍ）と一酸化二窒
素（Ｎ₂ Ｏ）ガス（流量：５００ｓｃｃｍ）とを用い、
キャリアガスに窒素（Ｎ₂ ）ガス（流量：１０００ｓｃ
ｃｍ）を用い、プラズマパワーを５００Ｗ、成膜雰囲気
の圧力を１．３３ｋＰａ、成膜雰囲気の温度を３５０℃
に設定して行う。シリコン窒化膜を成膜する場合には、
例えばプラズマＣＶＤ装置を用い、成膜ガスにモノシラ
ン（ＳｉＨ₄ ）ガス（流量：５０ｓｃｃｍ）とアンモニ
ア（ＮＨ₃ ）ガス（流量：１００ｓｃｃｍ）と一酸化二
窒素（Ｎ₂ Ｏ）ガス（流量：１０００ｓｃｃｍ）とを用
い、プラズマパワーを５００Ｗ、成膜雰囲気の圧力を６
６７Ｐａ、成膜雰囲気の温度を３５０℃に設定して成膜
を行う。

【００６９】次いでレジスト塗布、リソグラフィー技術
により、上記無機膜５２上に溝配線用の溝を開口するた
めの開口部を設けたレジストマスク（図示省略）を形成
し、そのレジストマスクを用いて上記無機膜５２をエッ
チングして、溝５３の上部を形成し、さらに無機膜５２
をマスクにして低誘電率膜５１をエッチングして溝５３
の下部を形成して、溝５３を開口する。そしてこの溝５
３の底部には、上記コンタクトプラグ４２の上部が露出
される。

【００７０】上記エッチングには、例えば一般的なマグ
ネトロン方式のエッチング装置を用い、上記無機膜５２
のエッチングでは、エッチングガスにヘキサフルオロエ
タン（Ｃ₂ Ｆ₆ ）（流量：１４ｓｃｃｍ）と一酸化炭素
（ＣＯ）（流量：１８０ｓｃｃｍ）とアルゴン（Ａｒ）
（流量：２４０ｓｃｃｍ）と酸素（Ｏ₂ ）（流量：６ｓ
ｃｃｍ）とを用い、ＲＦプラズマを１．５０ｋＷに設定
した。また上記低誘電率膜５１のエッチングでは、エッ
チングガスにトリフルオロメタン（ＣＨＦ₃ ）（流量：
５ｓｃｃｍ）と酸素（Ｏ₂ ）（流量：５０ｓｃｃｍ）と
ヘリウム（Ｈｅ）（流量：２００ｓｃｃｍ）とを用い、
ＲＦプラズマを５００Ｗ、基板温度を−１０℃に設定し
た。

【００７１】上層の無機膜５２は、低誘電率膜５１をエ
ッチングする際のマグネトロンにもなっている。すなわ
ち、低誘電率膜５１をエッチングする条件ではレジスト
マスクもエッチングされるためである。この実施の形態
では、無機膜５２にシリコン系絶縁膜を用いたが、例え
ばタングステン、チタンのような金属、もしくは窒化チ
タン、窒化酸化チタン、窒化タンタル、酸化タンタル、
窒化酸化タンタル、窒化タングステン等の金属化合物を
用いてもよい。ここでは、上記無機膜５２をシリコン酸
化膜で形成した。

【００７２】次いで、必要に応じてアニーリングを行
う。アニーリングは、低誘電率膜５１の熱分解温度未
満、吸着ガスの脱離温度以上の温度で行う。例えば、低
誘電率膜５１をポリテトラフルオロエチレン系樹脂〔デ
ュポン社製：テフロンＡＦ（商品名）〕（ガラス転移温
度＝１６０℃、熱分解温度＝４５０℃）で形成した場合
には、３００℃程度の窒素雰囲気で３０分間のアニーリ
ングを行った。

【００７３】次いで図４の（３）に示すように、上記溝
５３の内壁を含みかつ上記無機膜５２上に、脱ガス防止
効果のある窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜もしく
は酸化シリコン膜からなる絶縁膜５４を例えば１００ｎ
ｍの膜厚に形成する。この膜厚は、上記溝５３の幅によ
って決定される。例えば幅が０．２μｍで深さが１．０
μｍの溝の場合には８０ｎｍの厚さとする。それ以下の
膜厚では、脱ガス防止効果が十分ではなく、低誘電率膜
５１の脱離ガスを透過してしまう。すなわち、脱離ガス
が３×１０¹⁵／ｃｍ² 以上存在することになる。この成
膜では、通常のプラズマＣＶＤ法を用いるが、成膜雰囲
気を還元性雰囲気にする必要がある。酸化雰囲気のＣＶ
Ｄ法によって成膜を行うと、低誘電率膜５１が酸化さ
れ、膜剥がれなどの現象を生じる。

【００７４】窒化シリコン膜を成膜する場合には、例え
ばプラズマＣＶＤ装置を用い、成膜ガスにモノシラン
（ＳｉＨ₄ ）ガス（流量：５０ｓｃｃｍ）とアンモニア
（ＮＨ₃ ）ガス（流量：１００ｓｃｃｍ）と一酸化二窒
素（Ｎ₂ Ｏ）ガス（流量：１０００ｓｃｃｍ）とを用
い、プラズマパワーを５００Ｗ、成膜雰囲気の圧力を６
６７Ｐａ、成膜雰囲気の温度を３５０℃に設定して成膜
を行う。一方、酸化シリコン膜を成膜する場合には、例
えばプラズマＣＶＤ装置を用い、成膜ガスにモノシラン
（ＳｉＨ₄ ）ガス（流量：５０ｓｃｃｍ）と一酸化二窒
素（Ｎ₂ Ｏ）ガス（流量：５００ｓｃｃｍ）とを用い、
キャリアガスに窒素（Ｎ₂ ）ガス（流量：１０００ｓｃ
ｃｍ）を用い、プラズマパワーを５００Ｗ、成膜雰囲気
の圧力を１．３３ｋＰａ、成膜雰囲気の温度を３５０℃
に設定して行う。

【００７５】次いで上記絶縁膜５４を異方性エッチング
によりエッチバックして、溝５３の側壁にのみ絶縁膜５
４を残して、図４の（４）に示すように、溝５３の側壁
に脱ガス防止絶縁膜５５を形成する。このエッチバック
では、一般的のシリコン系絶縁膜をエッチングするエッ
チング装置を用い、溝５３の側壁に上記絶縁膜５４が残
りかつ溝５３の底部に形成された上記絶縁膜５４がエッ
チング除去されるようにエッチングを行う。例えば絶縁
膜５４を１００ｎｍの厚さのシリコン酸化膜で形成した
場合、基板表面に形成されたシリコン酸化膜が５０ｎｍ
〜１００ｎｍだけエッチングされる量をエッチングす
る。

【００７６】次に、脱離ガスを除去するために、分解温
度未満、脱離ガス開始温度以上の温度範囲で熱処理を行
う。この熱処理は、例えばバリアメタル成膜装置内で行
う。その処理条件としては、熱処理雰囲気を不活性なガ
ス、例えば窒素ガス（または希ガス）雰囲気とし、その
際の不活性なガスのチャンバ内導入流量を１０００ｓｃ
ｃｍ以下に設定して熱処理雰囲気の圧力を０．１３Ｐａ
〜１３３Ｐａ、熱処理温度を２００℃〜３００℃、熱処
理時間を１分〜５分に設定する。

【００７７】続いて、上記バリアメタル成膜装置を用い
て、上記溝５３の内壁および無機膜５２上にバリアメタ
ル層５６を形成する。上記バリアメタル成膜装置として
は、ＣＶＤ装置もしくはスパッタリング装置を用い、バ
リアメタル層５６を、タンタルによって形成する。もし
くは、窒化タンタル、窒化チタンで形成してもよい。

【００７８】その後、配線材料となる金属として、例え
ば銅をスパッタリングもしくはＣＶＤ法によって上記溝
５３の内部を埋め込む状態に堆積する。そして、例えば
化学的機械研磨（以下ＣＭＰという、ＣＭＰはChemical
Mechanical Polishing の略）によって、無機膜５２上
の余分に堆積した銅とバリアメタル層５６とを除去す
る。このようにして、図５の（５）に示すように、溝５
３の内部に溝配線５７を形成する。

【００７９】さらにＣＭＰによって無機膜５２を、例え
ば５０ｎｍ程度の厚さだけ除去する。これにより、無機
膜５２上から金属を完全に除去するとともに、無機膜５
２に入ったスクラッチを除去する。

【００８０】次に上記無機膜５２をエッチングにより除
去してもよい。このエッチングには、例えば一般的なマ
グネトロン方式のエッチング装置を用い、上記無機膜５
２のエッチングでは、エッチングガスにヘキサフルオロ
エタン（Ｃ₂ Ｆ₆ ）（流量：１４ｓｃｃｍ）と一酸化炭
素（ＣＯ）（流量：１８０ｓｃｃｍ）とアルゴン（Ａ
ｒ）（流量：２４０ｓｃｃｍ）とを用いた。このような
エッチング条件では、有機膜はほとんどエッチングされ
ないため、上記低誘電率膜５１もエッチングされない。
もしくは、半導体装置の装置性能よりも信頼性を重要視
する場合には、このシリコン系絶縁膜からなる無機膜５
２の除去工程を省略してもよい。なお、図面では、無機
膜５２の除去工程を省略している。

【００８１】次に図５の（６）に示すように、上記無機
膜５２上に上記溝配線５７を覆う絶縁膜５８を、窒化シ
リコン膜、酸化窒化シリコン膜もしくは酸化シリコン膜
で形成する。ここでは、一例として、酸化シリコン膜で
形成した。この絶縁膜５８は、ビアコンタクトホールを
開口する際にエッチングストッパ層として用いる。その
ため、できるだけ薄いほうが望ましい。そこで、この実
施の形態では、上記絶縁膜５８を１０ｎｍの厚さに形成
した。

【００８２】次に低誘電率膜６１を形成する。低誘電率
膜６１には、比較的誘電率の高い、有機ＳＯＧ膜、シリ
コンフッ化酸化膜等も用いることが可能であるが、装置
性能を重要視する場合には前記低誘電率膜５１と同様の
膜も用いることができる。この低誘電率膜６１の成膜方
法は、一般的なＣＶＤ装置、ＳＯＧを塗布するような回
転塗布装置、蒸着装置もしくはスパッタリング装置を用
い、公知の技術により形成する。

【００８３】次いで上記低誘電率膜６１上にエッチング
ストッパ層６２を、例えば酸化シリコン膜で形成する。
このエッチングストッパ層６２は、例えば窒化シリコン
膜もしくは酸化窒化シリコン膜で形成してもよい。

【００８４】次に、レジスト塗布によるレジスト膜（図
示省略）の形成した後、リソグラフィー技術によりレジ
スト膜をパターニングしてエッチングマスク（図示省
略）を形成する。そのエッチングマスクに用いたエッチ
ングにより、上記エッチングストッパ層６２に接続孔
（ビアホール）６３の上部を形成する。さらに上記エッ
チングストッパ層６２をエッチングマスクにして低誘電
率膜６１をエッチングし、さらに絶縁膜５８をエッチン
グして、溝配線５７に達する接続孔６３を形成する。上
記低誘電率膜６１のエッチングでは上記エッチングマス
クの同時にエッチングされて除去される。

【００８５】上記エッチングには、例えば一般的なマグ
ネトロン方式のエッチング装置を用い、上記エッチング
ストッパ層６２のエッチングでは、エッチングガスにヘ
キサフルオロエタン（Ｃ₂ Ｆ₆ ）（流量：１４ｓｃｃ
ｍ）と一酸化炭素（ＣＯ）（流量：１８０ｓｃｃｍ）と
アルゴン（Ａｒ）（流量：２４０ｓｃｃｍ）と酸素（Ｏ
₂ ）（流量：６ｓｃｃｍ）とを用い、ＲＦプラズマを
１．５０ｋＷに設定した。また上記低誘電率膜６１のエ
ッチングでは、エッチングガスにトリフルオロメタン
（ＣＨＦ₃ ）（流量：５ｓｃｃｍ）と酸素（Ｏ₂ ）（流
量：５０ｓｃｃｍ）とヘリウム（Ｈｅ）（流量：２００
ｓｃｃｍ）とを用い、ＲＦプラズマを５００Ｗ、基板温
度を−１０℃に設定した。すなわち、低誘電率膜６１を
エッチングする条件ではレジストも一緒にエッチングさ
れるため、この実施の形態では、エッチングストッパ層
６２をシリコン酸化膜で形成した。なお、エッチングス
トッパ層６２は、シリコン系絶縁膜の他に、例えばタン
グステン、チタンのような金属、もしくは窒化チタン、
窒化酸化チタン、窒化タンタル、酸化タンタル、窒化酸
化タンタル、窒化タングステン等の金属化合物を用いて
形成してもよい。

【００８６】次いで、必要に応じてアニーリングを行
う。アニーリングは、低誘電率膜６１の熱分解温度未
満、吸着ガスの脱離温度以上の温度で行う。例えば、ポ
リテトラフルオロエチレン系樹脂〔デュポン社製：テフ
ロンＡＦ（商品名）〕（ガラス転移温度＝１６０℃、熱
分解温度＝４５０℃）を用いた場合には、３００℃程度
の窒素雰囲気で３０分間のアニーリングを行った。

【００８７】次いで図５の（７）に示すように、上記接
続孔６３の内壁および上記エッチングストッパ層６２上
に窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜もしくは酸化シ
リコン膜からなる絶縁膜６４を例えば１００ｎｍの膜厚
に形成する。この膜厚は、上記接続孔６３の口径によっ
て決定される。例えば口径が０．２μｍで深さが１．０
μｍの接続孔の場合には１００ｎｍの厚さとする。それ
以下の膜厚では、脱ガス防止効果が十分ではなく、低誘
電率膜６１の脱離ガスを透過してしまう。すなわち、脱
離ガスが３×１０¹⁵／ｃｍ² 以上存在することになる。
この成膜では、通常のプラズマＣＶＤ法を用いるが、成
膜雰囲気を還元性雰囲気にする必要がある。酸化雰囲気
のＣＶＤ法によって成膜を行うと、低誘電率膜６１が酸
化され、膜剥がれなどの現象を生じる。

【００８８】シリコン酸化膜で成膜する場合には、例え
ばプラズマＣＶＤ装置を用い、成膜ガスにモノシラン
（ＳｉＨ₄ ）ガス（流量：５０ｓｃｃｍ）と一酸化二窒
素（Ｎ₂ Ｏ）ガス（流量：５００ｓｃｃｍ）とを用い、
キャリアガスに窒素（Ｎ₂ ）ガス（流量：１０００ｓｃ
ｃｍ）を用い、プラズマパワーを５００Ｗ、成膜雰囲気
の圧力を１．３３ｋＰａ、成膜雰囲気の温度を３５０℃
に設定して行う。シリコン窒化膜で成膜する場合には、
例えばプラズマＣＶＤ装置を用い、成膜ガスにモノシラ
ン（ＳｉＨ₄ ）ガス（流量：５０ｓｃｃｍ）とアンモニ
ア（ＮＨ₃ ）ガス（流量：１００ｓｃｃｍ）と一酸化二
窒素（Ｎ₂ Ｏ）ガス（流量：１０００ｓｃｃｍ）とを用
い、プラズマパワーを５００Ｗ、成膜雰囲気の圧力を６
６７Ｐａ、成膜雰囲気の温度を３５０℃に設定して成膜
を行う。

【００８９】次いで上記絶縁膜６４を異方性エッチング
によりエッチバックして、接続孔６３の側壁にのみ絶縁
膜６４を残して、図５の（８）に示すように、接続孔６
３の側壁に脱ガス防止絶縁膜６５を形成する。このエッ
チバックでは、一般的のシリコン系絶縁膜をエッチング
するエッチング装置を用い、接続孔６３の側壁に上記絶
縁膜６４が残り、かつ接続孔６３の底部に形成された上
記絶縁膜６４がエッチング除去されるようにエッチング
を行う。例えば絶縁膜６４を１００ｎｍの厚さのシリコ
ン酸化膜で形成した場合、基板表面に形成されたシリコ
ン酸化膜が５０ｎｍ〜１００ｎｍだけエッチングされる
量をエッチングする。

【００９０】次いで、前述の脱ガス除去工程を行った
後、低誘電率膜６１の熱分解温度未満、望ましくは熱分
解温度から５０℃程度以上低い温度で、接続孔６３を埋
め込む状態に、タングステン、アルミニウムもしくは銅
のような金属膜を堆積する。その後、ＣＭＰまたはエッ
チバックによって、上記エッチバックストッパ層６２上
の余分な金属膜を除去して、接続孔６３の内部に金属膜
を埋め込む。このようにして、接続孔６３の内部に金属
膜からなるビアコンタクトプラグ６６が形成される。

【００９１】図示はしないが、その後、必要に応じて多
層配線構造を形成する。

【００９２】上記図４〜図５によって説明した製造方法
では、有機絶縁膜１５として、密着層の必要なフッ素系
樹脂を用いたが、アリールエーテル、有機ＳＯＧ（Spin
onglass ）、ポリイミド等の密着層の必要のない有機
絶縁膜を用いた場合には、上記シランカップリング剤の
塗布工程を省略してもよい。

【００９３】上記第２の実施の形態でも前記第１の実施
の形態と同様の作用効果が得られる。

【００９４】上記各実施の形態では低誘電率膜に有機膜
を用いた例を示したが、有機含有の無機系キセロゲルで
形成することも可能であり、配線、ダミー配線、プラグ
等に対して上記同様の効果が得られる。有機含有の無機
系キセロゲルで形成した場合のエッチング条件として
は、低誘電率膜のエッチング条件を無機膜のエッチング
条件とすればよい、その際のエッチングマスクは、シリ
コン窒化膜のようなエッチング耐性のある膜を用いる。
したがって、レジストを用いることが可能になる。

【００９５】上記各実施の形態で接続した各成膜条件は
一例であって、適宜変更は可能である。

【００９６】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の半導体装
置によれば、少なくとも有機絶縁膜を有する層間絶縁膜
に形成した接続孔の内壁に有機絶縁膜からの脱ガスを遮
断する脱ガス防止絶縁膜を備えているので、有機絶縁膜
から接続孔へ放出されるガスが脱ガス防止絶縁膜によっ
て阻止することができる。このため、接続孔内部に金属
膜等を埋め込む工程を行っても、埋め込み不良を生じる
ことがなくなるので、信頼性の高い配線構造を有する半
導体装置となる。

【００９７】本発明の半導体装置によれば、少なくとも
有機絶縁膜を有する層間絶縁膜に接続孔を形成し、その
接続孔の内壁に有機絶縁膜からの脱ガスを遮断する脱ガ
ス防止絶縁膜を形成するので、その後のプロセスにおい
て、この脱ガス防止絶縁膜によって有機絶縁膜からのガ
スの放出が阻止することがけいる。このため、接続孔内
部に金属膜等を埋め込む工程を行っても、埋め込み不良
を生じることがなくなるので、信頼性の高い配線構造を
有する半導体装置を製造することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の製造方法に係わる第１の実施の
形態を説明する概略構成断面図である。

【図２】本発明の製造方法に係わる第１の実施の形態を
説明する製造工程図である。

【図３】アリールエーテルのガス放出状態の説明図であ
る。

【図４】本発明の製造方法に係わる第２の実施の形態を
説明する製造工程図である。

【図５】本発明の製造方法に係わる第２の実施の形態を
説明する製造工程図（続き）である。

【図６】課題を説明する概略構成破断面図である。

【符号の説明】

１…配線、２…有機絶縁膜、４…層間絶縁膜、５…接続
孔、６…脱ガス防止絶縁膜

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M104 BB18 DD04 DD08 DD12 DD16 DD17 DD18 DD20 EE01 EE17 EE18 FF16 FF21 5F033 HH09 HH11 HH21 HH32 HH33 JJ08 JJ11 JJ19 JJ32 JJ33 KK01 KK09 KK11 KK21 KK32 KK33 MM01 MM12 MM13 NN01 PP15 QQ16 QQ24 QQ25 QQ28 QQ31 QQ48 QQ74 QQ98 RR04 RR06 RR07 RR13 RR14 RR15 RR21 RR22 RR23 RR24 RR25 SS01 SS02 SS04 SS11 SS15 SS22 TT06 TT07 WW03 XX12 5F045 AA08 AA19 AB32 AB33 AB34 AB39 AC01 AC07 AC11 AC12 AD07 AE23 BB07 CB05 CB10 DC51 EB20 HA06 HA13 5F058 AA04 AC02 AC10 AF04 AG01 AG04 AH02 BA07 BC02 BC08 BC11 BF07 BF23 BF29 BF30 BH12 BJ02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも有機絶縁膜を有するもので配
   線を覆う状態に設けた層間絶縁膜と、 前記配線に接続するもので前記層間絶縁膜に設けた接続
   孔と、 前記有機絶縁膜からの脱ガスを遮断するもので前記接続
   孔の側壁に形成した脱ガス防止絶縁膜とを備えたことを
   特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 前記脱ガス防止絶縁膜は少なくともシリ
   コン原子を含む絶縁膜からなることを特徴とする請求項
   １記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 前記少なくともシリコン原子を含む絶縁
   膜は、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜もしくは酸
   化シリコン膜からなることを特徴とする請求項２記載の
   半導体装置。
4. 【請求項４】 少なくとも有機絶縁膜を有するもので配
   線を覆う状態に設けた層間絶縁膜に前記配線に達する接
   続孔を形成する工程と、 前記接続孔の側壁に前記有機絶縁膜からの脱ガスを遮断
   する脱ガス防止絶縁膜を形成する工程とを備えたことを
   特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記脱ガス防止絶縁膜は少なくともシリ
   コン原子を含む絶縁膜で形成することを特徴とする請求
   項４記載の半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 前記少なくともシリコン原子を含む絶縁
   膜は、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜もしくは酸
   化シリコン膜で形成することを特徴とする請求項５記載
   の半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 前記脱ガス防止絶縁膜は前記有機絶縁膜
   の熱分解温度未満の温度で形成することを特徴とする請
   求項４記載の半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 前記脱ガス防止絶縁膜を形成する前に、
   前記層間絶縁膜に吸着しているガスが脱離される温度以
   上、前記有機絶縁膜の熱分解温度未満の温度で熱処理を
   行う工程を備えたことを特徴とする請求項４記載の半導
   体装置の製造方法。