JP2000174119A5

JP2000174119A5 -

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Publication number: JP2000174119A5
Application number: JP1998343317A
Authority: JP
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2018-12-02

Description

【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための、本発明の第１の側面は、請求項１に記載したように、基板と、前記基板上に形成された配線と、前記配線を覆うように形成されたFを含む層間絶縁膜と、前記Fを含む層間絶縁膜の上または下の少なくとも一方に形成され、Ｎを含む膜よりなる配線保護膜と、前記Fを含む層間絶縁膜と前記配線保護膜の間に形成され、前記Ｆを含む層間絶縁膜よりも大きい屈折率を有する高屈折率絶縁膜と、を有することを特徴とする半導体装置であり、第２の側面は、請求項２０に記載したように、基板と、前記基板上に形成された配線と、前記配線を覆うように形成されたFを含む層間絶縁膜と、前記Fを含む層間絶縁膜の上または下の少なくとも一方に形成され、Ｎを含む膜よりなる配線保護膜と、前記Fを含む層間絶縁膜と前記配線保護膜の間に形成され、前記Fを含む層間絶縁膜から放出されたＦを捕獲するような組成に構成されたＦ拡散防止膜とを含むことを特徴とする半導体装置であり、第３の側面は、請求項２１に記載したように、基板上に配線を形成する第１の工程と、前記配線を、第１の屈折率を有しＦを含む層間絶縁膜で覆う第２の工程と、前記Ｆを含む層間絶縁膜上に、前記第１の屈折率よりも大きい第２の屈折率を有する高屈折率絶縁膜を形成する第３の工程と、前記高屈折率絶縁膜上に、Ｎを含む膜よりなる配線保護膜を形成する第４の工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法であり、第４の側面は、請求項２８に記載したように、基板上に第１の屈折率を有しＦを含む層間絶縁膜を形成する第１の工程と、前記Ｆを含む層間絶縁膜上に、前記第１の屈折率よりも大きい第２の屈折率を有する高屈折率絶縁膜を形成する第２の工程と、前記Ｆを含む層間絶縁膜及び前記高屈折率絶縁膜を貫く配線溝を形成する第３の工程と、前記配線溝を導電体によって埋めるように前記高屈折率絶縁膜上に前記導電体を堆積させる第４の工程と、化学機械研磨法によって前記高屈折率絶縁膜の表面から前記導電体を除去することによって、前記配線溝内に配線を形成する第５の工程と、前記高屈折率絶縁膜及び前記配線の表面に、Ｎを含む膜よりなる配線保護膜を形成する第６の工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
[作用］本発明の発明者は、図２に示す多層膜構造を有する試料２０Ａに対してＮ₂ 雰囲気中において様々な時間加熱処理を行ない、多層膜構造中における膜の剥離の発生状況を調べた。以下の表１は、かかる加熱処理実験の結果を示す。

【００５４】
【発明の効果】
請求項１〜３７記載の本発明の特徴によれば、Ｆを含有する低誘電率ＳｉＯ２膜を層間絶縁膜として有する半導体装置において、前記Ｆ含有低誘電率ＳｉＯ２膜に隣接してＳｉを過剰に含む高屈折率ＳｉＯ２膜を形成することにより、前記低誘電率ＳｉＯ２膜から放出されたＦが前記高屈折率ＳｉＯ２膜により吸収され、多層配線構造を形成する層間絶縁膜の剥離の問題が抑制され、半導体装置の信頼性が向上する。

Claims

基板と、
前記基板上に形成された配線と、
前記配線を覆うように形成された F を含む層間絶縁膜と、
前記 F を含む層間絶縁膜の上または下の少なくとも一方に形成され、Ｎを含む膜よりなる配線保護膜と、
前記 F を含む層間絶縁膜と前記配線保護膜の間に形成され、前記Ｆを含む層間絶縁膜よりも大きい屈折率を有する高屈折率絶縁膜と、
を有することを特徴とする半導体装置。
前記配線保護膜は、Ｎを含む絶縁膜よりなることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
前記Ｎを含む絶縁膜は、Ｓｉ窒化膜よりなることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
前記配線保護膜は、前記 F を含む層間絶縁膜の下方に形成され、前記 F を含む層間絶縁膜に対するエッチングストッパ膜を構成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
前記配線保護膜は、前記Ｆを含む層間絶縁膜よりも大きい屈折率を有する絶縁膜よりなることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
前記配線保護膜は、前記高屈折絶縁膜よりもさらに大きい屈折率を有する絶縁膜よりなることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
前記高屈折率絶縁膜は、Ｆを含まないＳｉ酸化膜よりなることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
前記 F を含まないＳｉ酸化膜は、Ｓｉを過剰に含む膜であることを特徴とする請求項７記載の半導体装置。
前記高屈折率絶縁膜は、前記 F を含む層間絶縁膜から放出されたＦを捕獲するような組成に構成された絶縁膜であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
前記高屈折率絶縁膜は、実質的に１．４８以上の屈折率を有する膜であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
前記 F を含む層間絶縁膜は、Ｆを含むＳｉ酸化膜よりなることを特徴とする請求項８記載の半導体装置。
前記 F を含む層間絶縁膜の上に前記高屈折率絶縁膜が形成され、
さらに前記高屈折率絶縁膜の上に前記配線保護膜が形成されたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
前記Ｆを含む層間絶縁膜は、前記配線と接するように形成されたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
前記Ｆを含む層間絶縁膜は、
第１のＦ含有率を有する第１の絶縁層と、
第１の絶縁層の上に形成され、前記第１のＦ含有率よりも小さい第２のＦ含有率を有する第２の絶縁層と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
前記配線は、前記Ｆを含む層間絶縁膜の中に埋め込まれたＣｕ配線によりなることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
前記Ｃｕ配線は、ダマシン法によって形成された配線であることを特徴とする請求項１５記載の半導体装置。
前記配線保護膜は、前記Ｃｕ配線に接して、前記Ｃｕ配線の表面の少なくとも一部を覆うように形成されたことを特徴とする請求項１５記載の半導体装置。
前記高屈折率絶縁膜は、その表面が前記Ｃｕ配線の表面と実質的に同一の平面内に位置するように形成され、
前記Ｃｕ配線の表面と前記高屈折率絶縁膜の表面は実質的に平坦な面を構成することを特徴とする請求項１５記載の半導体装置。
前記Ｆを含む層間絶縁膜及び前記高屈折率絶縁膜が、前記Ｃｕ配線の側面の領域に、積層されて形成され、
前記高屈折率絶縁膜は、その表面が前記Ｃｕ配線の表面と実質的に同一の平面内に位置するように形成され、
前記Ｃｕ配線の表面と前記高屈折率絶縁膜の表面は実質的に平坦な面を構成し、
前記配線保護膜は、前記Ｃｕ配線及び前記高屈折率絶縁膜に接して、前記Ｃｕ配線の表面の少なくとも一部を覆うように、前記平坦な面の上に形成されたことを特徴とする請求項１５記載の半導体装置。
基板と、
前記基板上に形成された配線と、
前記配線を覆うように形成された F を含む層間絶縁膜と、
前記 F を含む層間絶縁膜の上または下の少なくとも一方に形成され、Ｎを含む膜よりなる配線保護膜と、
前記 F を含む層間絶縁膜と前記配線保護膜の間に形成され、前記 F を含む層間絶縁膜から放出されたＦを捕獲するような組成に構成されたＦ拡散防止膜と、
を含むことを特徴とする半導体装置。
基板上に配線を形成する第１の工程と、
前記配線を、第１の屈折率を有しＦを含む層間絶縁膜で覆う第２の工程と、
前記Ｆを含む層間絶縁膜上に、前記第１の屈折率よりも大きい第２の屈折率を有する高屈折率絶縁膜を形成する第３の工程と、
前記高屈折率絶縁膜上に、Ｎを含む膜よりなる配線保護膜を形成する第４の工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記第３の工程は、プラズマＣＶＤ法によってＦを含まないＳｉ酸化膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項２１記載の半導体装置の製造方法。
前記第３の工程は、さらに前記Ｆを含まないＳｉ酸化膜をＳｉを過剰に含むように形成する工程を含むことを特徴とする請求項２２記載の半導体装置の製造方法。
前記第３の工程は、前記 F を含む層間絶縁膜から放出されたＦを捕獲するような組成により絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項２１記載の半導体装置の製造方法。
前記第２の工程は、前記Ｆを含む層間絶縁膜を前記配線と接するように形成する工程を含むことを特徴とする請求項２１記載の半導体装置の製造方法。
前記第２の工程は、
基板バイアスを加えない条件の下で、プラズマＣＶＤ法によって前記Ｆを含む層間絶縁膜を形成する工程と、
基板バイアスを加える条件の下で、プラズマＣＶＤ法によって前記Ｆを含む層間絶縁膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項２１記載の半導体装置の製造方法。
前記第４の工程は、プラズマＣＶＤ法によってＳｉ窒化膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項２１記載の半導体装置の製造方法。
基板上に第１の屈折率を有しＦを含む層間絶縁膜を形成する第１の工程と、
前記Ｆを含む層間絶縁膜上に、前記第１の屈折率よりも大きい第２の屈折率を有する高屈折率絶縁膜を形成する第２の工程と、
前記Ｆを含む層間絶縁膜及び前記高屈折率絶縁膜を貫く配線溝を形成する第３の工程と、
前記配線溝を導電体によって埋めるように前記高屈折率絶縁膜上に前記導電体を堆積させる第４の工程と、
化学機械研磨法によって前記高屈折率絶縁膜の表面から前記導電体を除去することによって、前記配線溝内に配線を形成する第５の工程と、
前記高屈折率絶縁膜及び前記配線の表面に、Ｎを含む膜よりなる配線保護膜を形成する第６の工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記第２の工程は、プラズマＣＶＤ法によってＦを含まないＳｉ酸化膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項２８記載の半導体装置の製造方法。
前記第２の工程は、さらに前記Ｆを含まないＳｉ酸化膜をＳｉを過剰に含むように形成する工程を含むことを特徴とする請求項２９記載の半導体装置の製造方法。
前記第２の工程は、前記 F を含む層間絶縁膜から放出されたＦを捕獲するような組成により絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項２８記載の半導体装置の製造方法。
前記第６の工程は、プラズマＣＶＤ法によってＳｉ窒化膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項２８記載の半導体装置の製造方法。
前記配線保護膜上にさらに前記Ｆを含む層間絶縁膜を形成する第７の工程と、
前記配線保護膜をエッチングストッパ膜として、前記配線保護膜上に形成した前記Ｆを含む層間絶縁膜を貫く配線溝を形成する第８の工程と
を含むことを特徴とする請求項２８記載の半導体装置の製造方法。
前記第４の工程は、前記配線溝をＣｕによって埋めるように前記高屈折率絶縁膜上に前記導電体としてＣｕを堆積させる工程を含むことを特徴とする請求項２８記載の半導体装置の製造方法。
前記第５の工程は、前記高屈折率絶縁膜の表面と前記配線溝内により形成されるＣｕ配線の表面が実質的に同一の平面内に位置し、前記高屈折率絶縁膜の表面と前記Ｃｕ配線の表面が実質的に平坦な面を構成するように、前記高屈折率絶縁膜の表面からＣｕを除去する工程を含むことを特徴とする請求項３４記載の半導体装置の製造方法。
前記第６の工程は、前記配線保護膜を、前記配線溝内により形成されるＣｕ配線に接して、前記Ｃｕ配線の表面の少なくとも一部を覆うように形成する工程を含むことを特徴とする請求項３４記載の半導体装置の製造方法。
前記第４の工程は、前記配線溝をＣｕによって埋めるように前記高屈折率絶縁膜上に前記導電体としてＣｕを堆積させる工程を含み、
前記第５の工程は、前記高屈折率絶縁膜の表面と前記配線溝内により形成されるＣｕ配線の表面が実質的に同一の平面内に位置し、前記高屈折率絶縁膜の表面と前記Ｃｕ配線の表面が実質的に平坦な面を構成するように、前記高屈折率絶縁膜の表面からＣｕを除去する工程を含み、
前記第６の工程は、前記配線保護膜を、前記Ｃｕ配線に接して、前記Ｃｕ配線の表面の少なくとも一部を覆うように、前記平坦な面の上に形成することを特徴とする請求項３４記載の半導体装置の製造方法。