JP2002164429A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 接続導体を埋め込む配線層間絶縁膜と銅配線
を埋め込む配線埋込絶縁膜を形成したときに、シリコン
窒化膜と同様に銅に対する高いバリア性と小さいリーク
電流を維持しつつ、銅膜或いは銅膜を主とする配線を被
覆する絶縁膜の剥がれを防止し、かつ銅膜等からなる配
線間の絶縁膜の低誘電率化を図ることができる半導体装
置及びその製造方法を提供すること 【解決手段】 配線層間絶縁膜３４を、Ｓｉ−Ｈ結合を
有するアルコキシ化合物、又はＳｉ−Ｈ結合を有するシ
ロキサンの何れか一と、Ｏ2、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、ＣＯ、Ｃ
Ｏ2、又はＨ2Ｏの何れか一の酸素含有ガスとからなる成
膜ガスをプラズマ化し、反応させて形成することを特徴
とする半導体装置の製造方法による。
を埋め込む配線埋込絶縁膜を形成したときに、シリコン
窒化膜と同様に銅に対する高いバリア性と小さいリーク
電流を維持しつつ、銅膜或いは銅膜を主とする配線を被
覆する絶縁膜の剥がれを防止し、かつ銅膜等からなる配
線間の絶縁膜の低誘電率化を図ることができる半導体装
置及びその製造方法を提供すること 【解決手段】 配線層間絶縁膜３４を、Ｓｉ−Ｈ結合を
有するアルコキシ化合物、又はＳｉ−Ｈ結合を有するシ
ロキサンの何れか一と、Ｏ2、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、ＣＯ、Ｃ
Ｏ2、又はＨ2Ｏの何れか一の酸素含有ガスとからなる成
膜ガスをプラズマ化し、反応させて形成することを特徴
とする半導体装置の製造方法による。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、より詳しくは、銅膜からなる或いは
銅膜を主とする配線を埋め込む配線埋込絶縁膜と、銅に
対してバリア性を有する配線層間絶縁膜とを備えた半導
体装置及びその製造方法に関する。
の製造方法に関し、より詳しくは、銅膜からなる或いは
銅膜を主とする配線を埋め込む配線埋込絶縁膜と、銅に
対してバリア性を有する配線層間絶縁膜とを備えた半導
体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路装置の高集積度
化、高密度化に伴い、パターンの微細化、薄膜化が要望
されている。さらに、データ転送速度の高速化が要求さ
れている。そのため、層間絶縁膜としてＲＣディレイの
小さい低誘電率を有する絶縁膜（以下、低誘電率絶縁膜
と称する。）が用いられている。そのような絶縁膜とし
て、例えば、比誘電率３．５〜３．８のＳｉＯＦ膜や比
誘電率３．０〜３．１の多孔質ＳｉＯ2膜などがある。
化、高密度化に伴い、パターンの微細化、薄膜化が要望
されている。さらに、データ転送速度の高速化が要求さ
れている。そのため、層間絶縁膜としてＲＣディレイの
小さい低誘電率を有する絶縁膜（以下、低誘電率絶縁膜
と称する。）が用いられている。そのような絶縁膜とし
て、例えば、比誘電率３．５〜３．８のＳｉＯＦ膜や比
誘電率３．０〜３．１の多孔質ＳｉＯ2膜などがある。
【０００３】一方、配線材料に関して、従来のアルミニ
ウム（Ａｌ）から電気抵抗の低い銅（Ｃｕ）膜からなる
或いは銅膜を主とする配線（以下、銅配線と称する。）
に変わりつつある。従って、従来の多層の銅配線を有す
る半導体装置を作成するため、銅配線上に層間絶縁膜と
して低誘電率絶縁膜を形成しているが、一般に低誘電率
絶縁膜には銅配線からの銅が拡散し易いため、上下配線
間のリーク電流が増加してしまう。従って、低誘電率絶
縁膜に対する銅元素の拡散を防止するため、銅配線と低
誘電率絶縁膜との間にＳｉ及びＮを含む又はＳｉ及びＣ
を含むバリア絶縁膜を介在させることが多い。
ウム（Ａｌ）から電気抵抗の低い銅（Ｃｕ）膜からなる
或いは銅膜を主とする配線（以下、銅配線と称する。）
に変わりつつある。従って、従来の多層の銅配線を有す
る半導体装置を作成するため、銅配線上に層間絶縁膜と
して低誘電率絶縁膜を形成しているが、一般に低誘電率
絶縁膜には銅配線からの銅が拡散し易いため、上下配線
間のリーク電流が増加してしまう。従って、低誘電率絶
縁膜に対する銅元素の拡散を防止するため、銅配線と低
誘電率絶縁膜との間にＳｉ及びＮを含む又はＳｉ及びＣ
を含むバリア絶縁膜を介在させることが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｓｉ及
びＮを含む絶縁膜は比誘電率が高いため、Ｓｉ及びＮを
含む絶縁膜の膜厚を薄くしてバリア絶縁膜として用いた
場合でも、層間絶縁膜全体の誘電率が高くなってしま
う。また、Ｓｉ及びＣを含むバリア絶縁膜は、Ｓｉ及び
Ｎを含むバリア絶縁膜と比較して比誘電率が５程度と比
較的低いが、リーク電流の増大を十分に抑制することが
できない。この場合、リーク電流を十分に抑制するため
には、さらにＳｉ及びＣを含むバリア絶縁膜に酸素を導
入する必要がある。
びＮを含む絶縁膜は比誘電率が高いため、Ｓｉ及びＮを
含む絶縁膜の膜厚を薄くしてバリア絶縁膜として用いた
場合でも、層間絶縁膜全体の誘電率が高くなってしま
う。また、Ｓｉ及びＣを含むバリア絶縁膜は、Ｓｉ及び
Ｎを含むバリア絶縁膜と比較して比誘電率が５程度と比
較的低いが、リーク電流の増大を十分に抑制することが
できない。この場合、リーク電流を十分に抑制するため
には、さらにＳｉ及びＣを含むバリア絶縁膜に酸素を導
入する必要がある。
【０００５】このようにするとリーク電流は十分なレベ
ルまで低減することができるが、銅配線の表面が酸化さ
れてバリア絶縁膜及び低誘電率絶縁膜が剥がれ易くなる
という新たな問題が生じる。本発明は、係る従来例の問
題点に鑑みて創作されたものであり、接続導体を埋め込
む配線層間絶縁膜と銅配線を埋め込む配線埋込絶縁膜を
形成したときに、シリコン窒化膜と同様に銅に対する高
いバリア性と小さいリーク電流を維持しつつ、銅膜或い
は銅膜を主とする配線を被覆する絶縁膜の剥がれを防止
し、かつ銅膜等からなる配線間の絶縁膜の低誘電率化を
図ることができる半導体装置及びその製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
ルまで低減することができるが、銅配線の表面が酸化さ
れてバリア絶縁膜及び低誘電率絶縁膜が剥がれ易くなる
という新たな問題が生じる。本発明は、係る従来例の問
題点に鑑みて創作されたものであり、接続導体を埋め込
む配線層間絶縁膜と銅配線を埋め込む配線埋込絶縁膜を
形成したときに、シリコン窒化膜と同様に銅に対する高
いバリア性と小さいリーク電流を維持しつつ、銅膜或い
は銅膜を主とする配線を被覆する絶縁膜の剥がれを防止
し、かつ銅膜等からなる配線間の絶縁膜の低誘電率化を
図ることができる半導体装置及びその製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１３
（ａ）に例示の第1の発明である、下側から下部配線埋
込絶縁膜（３２）と、配線層間絶縁膜（３４）と、上部
配線埋込絶縁膜（３５）とが順に積層され、さらに前記
下部配線埋込絶縁膜（３２）に銅膜からなる或いは銅膜
を主とする下部配線（３３）が埋め込まれ、前記上部配
線埋込絶縁膜（３５）に銅膜からなる或いは銅膜を主と
する上部配線が埋め込まれてなる半導体装置の製造方法
において、前記配線層間絶縁膜（３４）を、Ｓｉ−Ｈ結
合を有するアルコキシ化合物、又はＳｉ−Ｈ結合を有す
るシロキサンの何れか一と、Ｏ2、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、Ｃ
Ｏ、ＣＯ2、又はＨ2Ｏの何れか一の酸素含有ガスとから
なる成膜ガスをプラズマ化し、反応させて形成すること
を特徴とする半導体装置の製造方法によって解決する。
（ａ）に例示の第1の発明である、下側から下部配線埋
込絶縁膜（３２）と、配線層間絶縁膜（３４）と、上部
配線埋込絶縁膜（３５）とが順に積層され、さらに前記
下部配線埋込絶縁膜（３２）に銅膜からなる或いは銅膜
を主とする下部配線（３３）が埋め込まれ、前記上部配
線埋込絶縁膜（３５）に銅膜からなる或いは銅膜を主と
する上部配線が埋め込まれてなる半導体装置の製造方法
において、前記配線層間絶縁膜（３４）を、Ｓｉ−Ｈ結
合を有するアルコキシ化合物、又はＳｉ−Ｈ結合を有す
るシロキサンの何れか一と、Ｏ2、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、Ｃ
Ｏ、ＣＯ2、又はＨ2Ｏの何れか一の酸素含有ガスとから
なる成膜ガスをプラズマ化し、反応させて形成すること
を特徴とする半導体装置の製造方法によって解決する。
【０００７】又は、第２の発明である、前記配線層間絶
縁膜（３４）にビアホール（３４ａ）が形成され、該ビ
アホール（３４ａ）に前記下部配線（３３）と前記上部
配線（３７）を接続するように銅膜からなる或いは銅膜
（３６ｂ）を主とする接続導体（３６）が埋め込まれて
いることを特徴とする第１の発明に記載の半導体装置の
製造方法によって解決する。
縁膜（３４）にビアホール（３４ａ）が形成され、該ビ
アホール（３４ａ）に前記下部配線（３３）と前記上部
配線（３７）を接続するように銅膜からなる或いは銅膜
（３６ｂ）を主とする接続導体（３６）が埋め込まれて
いることを特徴とする第１の発明に記載の半導体装置の
製造方法によって解決する。
【０００８】又は、第３の発明である、前記下部配線埋
込絶縁膜（３２）及び上部配線埋込絶縁膜（３５）は、
比誘電率４．０以下の絶縁膜であることを特徴とする第
１の発明又は第２の発明に記載の半導体装置の製造方法
によって解決する。又は、第４の発明である、前記下部
配線埋込絶縁膜（３２）又は上部配線埋込絶縁膜（３
５）は、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、及びフッ素
（Ｆ）を含有する絶縁膜であり、又はシリコン（Ｓ
ｉ）、酸素（Ｏ）、及びフッ素（Ｆ）を含有する多孔質
絶縁膜であることを特徴とする第１の発明乃至第３の発
明のいずれか一に記載の半導体装置の製造方法によって
解決する。
込絶縁膜（３２）及び上部配線埋込絶縁膜（３５）は、
比誘電率４．０以下の絶縁膜であることを特徴とする第
１の発明又は第２の発明に記載の半導体装置の製造方法
によって解決する。又は、第４の発明である、前記下部
配線埋込絶縁膜（３２）又は上部配線埋込絶縁膜（３
５）は、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、及びフッ素
（Ｆ）を含有する絶縁膜であり、又はシリコン（Ｓ
ｉ）、酸素（Ｏ）、及びフッ素（Ｆ）を含有する多孔質
絶縁膜であることを特徴とする第１の発明乃至第３の発
明のいずれか一に記載の半導体装置の製造方法によって
解決する。
【０００９】又は、第５の発明である、前記配線層間絶
縁膜（３４）を形成する成膜ガスにＮ2又はＨ2のうち何
れか一を添加することを特徴とする第１の発明乃至第４
の発明のいずれか一に記載の半導体装置の製造方法によ
って解決する。又は、第６の発明である、前記Ｓｉ−Ｈ
結合を有するアルコキシ化合物は、トリメトキシシラン
（ＴＭＳ：SiH(OCH3)3）であることを特徴とする第１の
発明乃至第５の発明のいずれか一に記載の半導体装置の
製造方法によって解決する。
縁膜（３４）を形成する成膜ガスにＮ2又はＨ2のうち何
れか一を添加することを特徴とする第１の発明乃至第４
の発明のいずれか一に記載の半導体装置の製造方法によ
って解決する。又は、第６の発明である、前記Ｓｉ−Ｈ
結合を有するアルコキシ化合物は、トリメトキシシラン
（ＴＭＳ：SiH(OCH3)3）であることを特徴とする第１の
発明乃至第５の発明のいずれか一に記載の半導体装置の
製造方法によって解決する。
【００１０】又は、第７の発明である、前記Ｓｉ−Ｈ結
合を有するシロキサンは、テトラメチルジシロキサン
（ＴＭＤＳＯ：(CH3)2HSi-O-SiH(CH3)2）であることを
特徴とする第１の発明乃至第５の発明のいずれか一に記
載の半導体装置の製造方法によって解決する。又は、第
８の発明である、プラズマ生成手段として平行平板型の
第１及び第２の電極（２、３）を用い、かつ前記プラズ
マ化の際に、前記第１の電極（２）に周波数１ＭＨｚ以
上の高周波電力を印加し、かつ前記基板（２０）を保持
する第２の電極（３）に周波数１００ｋＨｚ乃至１ＭＨ
ｚの低周波電力を印加することを特徴とする第１の発明
乃至第７の発明のいずれか一に記載の半導体装置の製造
方法によって解決する。
合を有するシロキサンは、テトラメチルジシロキサン
（ＴＭＤＳＯ：(CH3)2HSi-O-SiH(CH3)2）であることを
特徴とする第１の発明乃至第５の発明のいずれか一に記
載の半導体装置の製造方法によって解決する。又は、第
８の発明である、プラズマ生成手段として平行平板型の
第１及び第２の電極（２、３）を用い、かつ前記プラズ
マ化の際に、前記第１の電極（２）に周波数１ＭＨｚ以
上の高周波電力を印加し、かつ前記基板（２０）を保持
する第２の電極（３）に周波数１００ｋＨｚ乃至１ＭＨ
ｚの低周波電力を印加することを特徴とする第１の発明
乃至第７の発明のいずれか一に記載の半導体装置の製造
方法によって解決する。
【００１１】又は、図１５（ａ）〜（ｄ）、及び図１６
（ａ）〜（ｃ）に例示の第９の発明である、（ａ）基板
（２０）上に下から順に絶縁膜（６６ｂ、６７ａ）と保
護層（６６ｃ、６７ｂ）とを積層し、下側から順に積層
された絶縁膜（６６ｂ）と保護層（６６ｃ）を一組とし
てその組を一組以上含む配線層間絶縁膜（６６）と、下
側から順に積層された絶縁膜（６７ａ）と保護層（６７
ｂ）を一組としてその組を一組以上含む配線埋込絶縁膜
（６６）とを交互に２層以上積層する工程と、（ｂ）前
記配線層間絶縁膜（６６）と前記配線埋込絶縁膜（６
６）を貫通させて、下から順次開口面積が大きくなるよ
うに、かつ隣接する開口部間で相互に接続された開口部
（６８、６９）を形成し、配線層間絶縁膜（６６）にビ
アホール（６８）を、前記配線埋込絶縁膜（６６）に配
線溝（６９）をそれぞれ形成する工程と、（ｃ）前記ビ
アホール（６８）と前記配線溝（６９）に銅膜からなる
或いは銅膜（７０ａ）を主とする金属膜を埋め込んで、
ビアホール（６８）に接続導体（７０）を、配線溝（６
９）に接続導体（７０）と接続された配線（７１）を形
成する工程とを有し、前記保護層（６６ｃ、６７ｂ）
は、Ｓｉ−Ｈ結合を有するアルコキシ化合物、又はＳｉ
−Ｈ結合を有するシロキサンの何れか一と、Ｏ2、Ｎ
2Ｏ、ＮＯ2、ＣＯ、ＣＯ2、又はＨ2Ｏの何れか一の酸素
含有ガスとからなる成膜ガスをプラズマ化し、反応させ
て形成することを特徴とする半導体装置の製造方法によ
って解決する。
（ａ）〜（ｃ）に例示の第９の発明である、（ａ）基板
（２０）上に下から順に絶縁膜（６６ｂ、６７ａ）と保
護層（６６ｃ、６７ｂ）とを積層し、下側から順に積層
された絶縁膜（６６ｂ）と保護層（６６ｃ）を一組とし
てその組を一組以上含む配線層間絶縁膜（６６）と、下
側から順に積層された絶縁膜（６７ａ）と保護層（６７
ｂ）を一組としてその組を一組以上含む配線埋込絶縁膜
（６６）とを交互に２層以上積層する工程と、（ｂ）前
記配線層間絶縁膜（６６）と前記配線埋込絶縁膜（６
６）を貫通させて、下から順次開口面積が大きくなるよ
うに、かつ隣接する開口部間で相互に接続された開口部
（６８、６９）を形成し、配線層間絶縁膜（６６）にビ
アホール（６８）を、前記配線埋込絶縁膜（６６）に配
線溝（６９）をそれぞれ形成する工程と、（ｃ）前記ビ
アホール（６８）と前記配線溝（６９）に銅膜からなる
或いは銅膜（７０ａ）を主とする金属膜を埋め込んで、
ビアホール（６８）に接続導体（７０）を、配線溝（６
９）に接続導体（７０）と接続された配線（７１）を形
成する工程とを有し、前記保護層（６６ｃ、６７ｂ）
は、Ｓｉ−Ｈ結合を有するアルコキシ化合物、又はＳｉ
−Ｈ結合を有するシロキサンの何れか一と、Ｏ2、Ｎ
2Ｏ、ＮＯ2、ＣＯ、ＣＯ2、又はＨ2Ｏの何れか一の酸素
含有ガスとからなる成膜ガスをプラズマ化し、反応させ
て形成することを特徴とする半導体装置の製造方法によ
って解決する。
【００１２】又は、第１０の発明である、前記基板２０
は、下部配線（６５）と該下部配線（６５）と接触する
ように下部配線（６５）を被覆する保護層（６６ａ）と
を有し、保護層（６６ａ）はＳｉ−Ｈ結合を有するアル
コキシ化合物、又はＳｉ−Ｈ結合を有するシロキサンの
何れか一と、Ｏ2、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、ＣＯ、ＣＯ2、又はＨ
2Ｏの何れか一の酸素含有ガスとからなる成膜ガスをプ
ラズマ化し、反応させて形成し、前記（ｂ）の工程でビ
アホール（６８）と配線溝（６９）を形成するとき、前
記保護層（６６ａ）を貫通して下部配線（６５）を露出
させることを特徴とする第９の発明に記載の半導体装置
の製造方法によって解決する。
は、下部配線（６５）と該下部配線（６５）と接触する
ように下部配線（６５）を被覆する保護層（６６ａ）と
を有し、保護層（６６ａ）はＳｉ−Ｈ結合を有するアル
コキシ化合物、又はＳｉ−Ｈ結合を有するシロキサンの
何れか一と、Ｏ2、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、ＣＯ、ＣＯ2、又はＨ
2Ｏの何れか一の酸素含有ガスとからなる成膜ガスをプ
ラズマ化し、反応させて形成し、前記（ｂ）の工程でビ
アホール（６８）と配線溝（６９）を形成するとき、前
記保護層（６６ａ）を貫通して下部配線（６５）を露出
させることを特徴とする第９の発明に記載の半導体装置
の製造方法によって解決する。
【００１３】又は、第１１の発明である、前記絶縁膜
（６６ｂ、６７ａ）はシリコン含有無機物を含む塗布
液、又はシリコン含有有機物を含む塗布液の何れか一を
塗布して形成された塗布絶縁膜であることを特徴とする
第９の発明又は第１０の発明に記載の半導体装置の製造
方法によって解決する。又は、第１２の発明である、配
線層間絶縁膜（６６）と前記配線埋込絶縁膜（６７）と
は、下層の絶縁膜（６６ｂ、６７ａ）と、上層の保護層
（６６ｃ、６７ｂ）とを一組としてその組を２組以上積
層することによって形成されることを特徴とする第９の
発明乃至第１１の発明のいずれか一に記載の半導体装置
の製造方法によって解決する。
（６６ｂ、６７ａ）はシリコン含有無機物を含む塗布
液、又はシリコン含有有機物を含む塗布液の何れか一を
塗布して形成された塗布絶縁膜であることを特徴とする
第９の発明又は第１０の発明に記載の半導体装置の製造
方法によって解決する。又は、第１２の発明である、配
線層間絶縁膜（６６）と前記配線埋込絶縁膜（６７）と
は、下層の絶縁膜（６６ｂ、６７ａ）と、上層の保護層
（６６ｃ、６７ｂ）とを一組としてその組を２組以上積
層することによって形成されることを特徴とする第９の
発明乃至第１１の発明のいずれか一に記載の半導体装置
の製造方法によって解決する。
【００１４】又は、第１３の発明である、前記金属膜
は、銅拡散阻止膜（７０ａ）と銅膜（７０ｂ）とからな
り、かつビアホール（６８）と配線溝（６９）を埋める
工程は、ビアホール（６８）と配線溝（６９）内面に銅
拡散阻止膜（７０ａ）を形成する工程と、銅拡散阻止膜
（７０ａ）上に銅膜（７０ｂ）を形成する工程とからな
ることを特徴とする第９の発明乃至第１２の発明のいず
れか一に記載の半導体装置の製造方法によって解決す
る。
は、銅拡散阻止膜（７０ａ）と銅膜（７０ｂ）とからな
り、かつビアホール（６８）と配線溝（６９）を埋める
工程は、ビアホール（６８）と配線溝（６９）内面に銅
拡散阻止膜（７０ａ）を形成する工程と、銅拡散阻止膜
（７０ａ）上に銅膜（７０ｂ）を形成する工程とからな
ることを特徴とする第９の発明乃至第１２の発明のいず
れか一に記載の半導体装置の製造方法によって解決す
る。
【００１５】又は、第１４の発明である、前記保護層を
形成する成膜ガスにＮ2又はＨ2のうち何れか一を添加す
ることを特徴とする第９の発明乃至第１３の発明のいず
れか一に記載の半導体装置の製造方法によって解決す
る。又は、第１５の発明である、前記Ｓｉ−Ｈ結合を有
するアルコキシ化合物は、トリメトキシシラン（ＴＭ
Ｓ：SiH(OCH3)3）であることを特徴とする第９の発明乃
至第１４の発明のいずれか一に記載の半導体装置の製造
方法によって解決する。
形成する成膜ガスにＮ2又はＨ2のうち何れか一を添加す
ることを特徴とする第９の発明乃至第１３の発明のいず
れか一に記載の半導体装置の製造方法によって解決す
る。又は、第１５の発明である、前記Ｓｉ−Ｈ結合を有
するアルコキシ化合物は、トリメトキシシラン（ＴＭ
Ｓ：SiH(OCH3)3）であることを特徴とする第９の発明乃
至第１４の発明のいずれか一に記載の半導体装置の製造
方法によって解決する。
【００１６】又は、第１６の発明である、前記Ｓｉ−Ｈ
結合を有するシロキサンは、テトラメチルジシロキサン
（ＴＭＤＳＯ：(CH3)2HSi-O-SiH(CH3)2）であることを
特徴とする第９の発明乃至第１４の発明のいずれか一に
記載の半導体装置の製造方法によって解決する。又は、
第１７の発明である、プラズマ生成手段として平行平板
型の第１及び第２の電極（２、３）を用い、かつ前記プ
ラズマ化の際に、前記第１の電極（２）に周波数１ＭＨ
ｚ以上の高周波電力を印加し、かつ前記基板（２０）を
保持する第２の電極（３）に周波数１００ｋＨｚ乃至１
ＭＨｚの低周波電力を印加することを特徴とする第９の
発明乃至第１６の発明のいずれか一に記載の半導体装置
の製造方法によって解決する。
結合を有するシロキサンは、テトラメチルジシロキサン
（ＴＭＤＳＯ：(CH3)2HSi-O-SiH(CH3)2）であることを
特徴とする第９の発明乃至第１４の発明のいずれか一に
記載の半導体装置の製造方法によって解決する。又は、
第１７の発明である、プラズマ生成手段として平行平板
型の第１及び第２の電極（２、３）を用い、かつ前記プ
ラズマ化の際に、前記第１の電極（２）に周波数１ＭＨ
ｚ以上の高周波電力を印加し、かつ前記基板（２０）を
保持する第２の電極（３）に周波数１００ｋＨｚ乃至１
ＭＨｚの低周波電力を印加することを特徴とする第９の
発明乃至第１６の発明のいずれか一に記載の半導体装置
の製造方法によって解決する。
【００１７】又は、図１３（ａ）に例示の第１８の発明
である、銅膜からなる或いは銅膜を主とする配線（３
３）を備えた基板（２０）と、前記配線（３３）と接触
するように前記配線（３３）を被覆して基板（２０）上
に形成されたシリコン含有絶縁膜（３４）とを有し、前
記シリコン含有絶縁膜（３４）は、赤外線の吸収強度の
ピークが波数２２７０乃至２３５０ｃｍ-1の範囲にあ
り、膜密度が２．２５乃至２．４０ｇ／ｃｍ3の範囲に
有り、かつ比誘電率が３．３乃至４．３の範囲にあるこ
とを特徴とする半導体装置によって解決する。
である、銅膜からなる或いは銅膜を主とする配線（３
３）を備えた基板（２０）と、前記配線（３３）と接触
するように前記配線（３３）を被覆して基板（２０）上
に形成されたシリコン含有絶縁膜（３４）とを有し、前
記シリコン含有絶縁膜（３４）は、赤外線の吸収強度の
ピークが波数２２７０乃至２３５０ｃｍ-1の範囲にあ
り、膜密度が２．２５乃至２．４０ｇ／ｃｍ3の範囲に
有り、かつ比誘電率が３．３乃至４．３の範囲にあるこ
とを特徴とする半導体装置によって解決する。
【００１８】又は、第１９の発明である、前記半導体装
置はさらに、前記シリコン含有絶縁膜（３４）上に形成
された銅膜からなる或いは銅膜を主とする上部配線（３
７）を有することを特徴とする第１８の発明に記載の半
導体装置によって解決する。又は、第２０の発明であ
る、前記半導体装置はさらに、（ａ）下部配線としての
前記配線（３３）を埋め込んだ配線溝（３２ａ）を備え
た配線埋込絶縁膜（３２）と、（ｂ）前記配線（３３）
上の配線層間絶縁膜としてのシリコン含有絶縁膜（３
４）に形成されたビアホール（３４ａ）に埋め込まれた
銅膜からなる或いは銅膜（３３ｂ）を主とする接続導体
（３６）と、（ｃ）前記シリコン含有絶縁膜（３４）上
に形成され、前記ビアホール（３４ａ）と繋がる配線溝
（３５ａ）を備えた上部配線埋込絶縁膜（３５）と、
（ｄ）前記上部配線溝（３５ａ）に前記接続導体（３
６）と接続するように埋め込まれた前記上部配線（３
７）とを有することを特徴とする第１９の発明に記載の
半導体装置によって解決する。
置はさらに、前記シリコン含有絶縁膜（３４）上に形成
された銅膜からなる或いは銅膜を主とする上部配線（３
７）を有することを特徴とする第１８の発明に記載の半
導体装置によって解決する。又は、第２０の発明であ
る、前記半導体装置はさらに、（ａ）下部配線としての
前記配線（３３）を埋め込んだ配線溝（３２ａ）を備え
た配線埋込絶縁膜（３２）と、（ｂ）前記配線（３３）
上の配線層間絶縁膜としてのシリコン含有絶縁膜（３
４）に形成されたビアホール（３４ａ）に埋め込まれた
銅膜からなる或いは銅膜（３３ｂ）を主とする接続導体
（３６）と、（ｃ）前記シリコン含有絶縁膜（３４）上
に形成され、前記ビアホール（３４ａ）と繋がる配線溝
（３５ａ）を備えた上部配線埋込絶縁膜（３５）と、
（ｄ）前記上部配線溝（３５ａ）に前記接続導体（３
６）と接続するように埋め込まれた前記上部配線（３
７）とを有することを特徴とする第１９の発明に記載の
半導体装置によって解決する。
【００１９】又は、第２１の発明である、前記半導体装
置はさらに、前記上部配線（３７）を被覆して前記上部
配線埋込絶縁膜（３５）上に形成された最上部保護層
（３８）を有し、前記最上部保護層（３８）は、赤外線
の吸収強度のピークが波数２２７０乃至２３５０ｃｍ-1
の範囲にあり、膜密度が２．２５乃至２．４０ｇ／ｃｍ
3の範囲に有り、かつ比誘電率が３．３乃至４．３の範
囲にあるシリコン含有絶縁膜からなることを特徴とする
第２０の発明に記載の半導体装置によって解決する。
置はさらに、前記上部配線（３７）を被覆して前記上部
配線埋込絶縁膜（３５）上に形成された最上部保護層
（３８）を有し、前記最上部保護層（３８）は、赤外線
の吸収強度のピークが波数２２７０乃至２３５０ｃｍ-1
の範囲にあり、膜密度が２．２５乃至２．４０ｇ／ｃｍ
3の範囲に有り、かつ比誘電率が３．３乃至４．３の範
囲にあるシリコン含有絶縁膜からなることを特徴とする
第２０の発明に記載の半導体装置によって解決する。
【００２０】又は、第２２の発明である、前記配線（３
３）と、前記ビアホール（３４ａ）内の接続導体（３
６）と、前記配線溝（３５ａ）内の上部配線（３７）と
は、銅拡散阻止膜（３６ａ）と該銅拡散阻止膜（３６
ａ）上の銅膜（３６ｂ）とからなることを特徴とする第
２０の発明又は第２１の発明に記載の半導体装置によっ
て解決する。
３）と、前記ビアホール（３４ａ）内の接続導体（３
６）と、前記配線溝（３５ａ）内の上部配線（３７）と
は、銅拡散阻止膜（３６ａ）と該銅拡散阻止膜（３６
ａ）上の銅膜（３６ｂ）とからなることを特徴とする第
２０の発明又は第２１の発明に記載の半導体装置によっ
て解決する。
【００２１】又は、図１６（ｃ）及び図１７に例示の第
２３の発明である、（ａ）基板（６１、８１）上に形成
された積層構造と、前記積層構造は（ｉ）下部層として
の主たる絶縁膜（６６ｂ、８２ａ、８２ｃ、８４ａ、８
４ｃ、８６ａ、８６ｃ）と上部層としての保護層（６６
ｃ、８２ｂ、８２ｄ、８４ｂ、８４ｄ、８６ｂ、８６
ｄ）とを有する配線層間絶縁膜（６６、８２、８４、８
６）と、（ｉｉ）前記配線層間絶縁膜（６６、８２、８
４、８６）を貫通するビアホール（６８、８８ａ、８８
ｃ、８８ｅ）と、（ｉｉｉ）前記配線層間絶縁膜（６
６、８２、８４、８６）の上に積層された、下部層とし
ての主たる絶縁膜（６７ａ、８３ａ、８３ｃ、８５ａ、
８５ｃ、８７ａ）と上部層としての保護層（６７ｂ、８
３ｂ、８３ｄ、８５ｂ、８５ｄ、８７ｂ）とを有する配
線埋込絶縁膜（６７、８３、８５、８７）と、（ｉｖ）
前記配線埋込絶縁膜（６７、８３、８５、８７）を貫通
する配線溝（６９、８８ｂ、８８ｄ、８８ｆ）とを備
え、（ｂ）前記ビアホール（６８、８８ａ、８８ｃ、８
８ｅ）に埋め込まれた銅膜（７０ｂ、８９ｂ）からなる
或いは銅膜（７０ｂ、８９ｂ）を主とする接続導体（７
０、８９）と、（ｃ）前記接続導体（７０、８９）と接
触するように配線埋込絶縁膜（６７、８３、８５、８
７）に埋め込まれた銅膜（７０ｂ、８９ｂ）からなる或
いは銅膜（７０ｂ、８９ｂ）を主とする配線（７１、８
９）とを含み、前記保護層（６６ｃ、８２ｂ、８２ｄ、
８４ｂ、８４ｄ、８６ｂ、８６ｄ、６７ｂ、８３ｂ、８
３ｄ、８５ｂ、８５ｄ、８７ｂ）は、赤外線の吸収強度
のピークが波数２２７０乃至２３５０ｃｍ-1の範囲にあ
り、膜密度が２．２５乃至２．４０ｇ／ｃｍ3の範囲に
有り、かつ比誘電率が３．３乃至４．３の範囲にあるこ
とを特徴とする半導体装置によって解決する。
２３の発明である、（ａ）基板（６１、８１）上に形成
された積層構造と、前記積層構造は（ｉ）下部層として
の主たる絶縁膜（６６ｂ、８２ａ、８２ｃ、８４ａ、８
４ｃ、８６ａ、８６ｃ）と上部層としての保護層（６６
ｃ、８２ｂ、８２ｄ、８４ｂ、８４ｄ、８６ｂ、８６
ｄ）とを有する配線層間絶縁膜（６６、８２、８４、８
６）と、（ｉｉ）前記配線層間絶縁膜（６６、８２、８
４、８６）を貫通するビアホール（６８、８８ａ、８８
ｃ、８８ｅ）と、（ｉｉｉ）前記配線層間絶縁膜（６
６、８２、８４、８６）の上に積層された、下部層とし
ての主たる絶縁膜（６７ａ、８３ａ、８３ｃ、８５ａ、
８５ｃ、８７ａ）と上部層としての保護層（６７ｂ、８
３ｂ、８３ｄ、８５ｂ、８５ｄ、８７ｂ）とを有する配
線埋込絶縁膜（６７、８３、８５、８７）と、（ｉｖ）
前記配線埋込絶縁膜（６７、８３、８５、８７）を貫通
する配線溝（６９、８８ｂ、８８ｄ、８８ｆ）とを備
え、（ｂ）前記ビアホール（６８、８８ａ、８８ｃ、８
８ｅ）に埋め込まれた銅膜（７０ｂ、８９ｂ）からなる
或いは銅膜（７０ｂ、８９ｂ）を主とする接続導体（７
０、８９）と、（ｃ）前記接続導体（７０、８９）と接
触するように配線埋込絶縁膜（６７、８３、８５、８
７）に埋め込まれた銅膜（７０ｂ、８９ｂ）からなる或
いは銅膜（７０ｂ、８９ｂ）を主とする配線（７１、８
９）とを含み、前記保護層（６６ｃ、８２ｂ、８２ｄ、
８４ｂ、８４ｄ、８６ｂ、８６ｄ、６７ｂ、８３ｂ、８
３ｄ、８５ｂ、８５ｄ、８７ｂ）は、赤外線の吸収強度
のピークが波数２２７０乃至２３５０ｃｍ-1の範囲にあ
り、膜密度が２．２５乃至２．４０ｇ／ｃｍ3の範囲に
有り、かつ比誘電率が３．３乃至４．３の範囲にあるこ
とを特徴とする半導体装置によって解決する。
【００２２】又は、第２４の発明である、前記基板（２
０、８１）は、下部配線（６５）と該下部配線（６５）
と接触するように該下部配線（６５）を被覆する保護層
（６６ａ）とを有し、前記保護層（６６ａ）は前記配線
（６５）上に該配線（６５）と前記接続導体（７０、８
９）とを接触させるような前記ビアホール（６８）を備
え、かつ前記保護層（６６ａ）は赤外線の吸収強度のピ
ークが波数２２７０乃至２３５０ｃｍ-1の範囲にあり、
膜密度が２．２５乃至２．４０ｇ／ｃｍ3の範囲に有
り、かつ比誘電率が３．３乃至４．３の範囲にあるシリ
コン含有絶縁膜からなることを特徴とする第２３の発明
に記載の半導体装置によって解決する。
０、８１）は、下部配線（６５）と該下部配線（６５）
と接触するように該下部配線（６５）を被覆する保護層
（６６ａ）とを有し、前記保護層（６６ａ）は前記配線
（６５）上に該配線（６５）と前記接続導体（７０、８
９）とを接触させるような前記ビアホール（６８）を備
え、かつ前記保護層（６６ａ）は赤外線の吸収強度のピ
ークが波数２２７０乃至２３５０ｃｍ-1の範囲にあり、
膜密度が２．２５乃至２．４０ｇ／ｃｍ3の範囲に有
り、かつ比誘電率が３．３乃至４．３の範囲にあるシリ
コン含有絶縁膜からなることを特徴とする第２３の発明
に記載の半導体装置によって解決する。
【００２３】又は、第２５の発明である、前記ビアホー
ル（６８、８８ａ、８８ｃ、８８ｅ）と配線溝（６９、
８８ｂ、８８ｄ、８８ｆ）は、下側から順次開口面積が
大きくなるように交互に形成されていることを特徴とす
る第２３の発明又は第２４の発明に記載の半導体装置に
よって解決する。又は、第２６の発明である、前記半導
体装置はさらに、前記配線（７１、８９）を被覆して前
記配線埋込絶縁膜（６７、８７）上に形成された最上部
保護層（７２、９０）を有し、前記最上部保護層（７
２、９０）は赤外線の吸収強度のピークが波数２２７０
乃至２３５０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．２５乃
至２．４０ｇ／ｃｍ3の範囲に有り、かつ比誘電率が
３．３乃至４．３の範囲にあるシリコン含有絶縁膜から
なることを特徴とする第２３の発明乃至第２５の発明の
いずれか一に記載の半導体装置によって解決する。
ル（６８、８８ａ、８８ｃ、８８ｅ）と配線溝（６９、
８８ｂ、８８ｄ、８８ｆ）は、下側から順次開口面積が
大きくなるように交互に形成されていることを特徴とす
る第２３の発明又は第２４の発明に記載の半導体装置に
よって解決する。又は、第２６の発明である、前記半導
体装置はさらに、前記配線（７１、８９）を被覆して前
記配線埋込絶縁膜（６７、８７）上に形成された最上部
保護層（７２、９０）を有し、前記最上部保護層（７
２、９０）は赤外線の吸収強度のピークが波数２２７０
乃至２３５０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．２５乃
至２．４０ｇ／ｃｍ3の範囲に有り、かつ比誘電率が
３．３乃至４．３の範囲にあるシリコン含有絶縁膜から
なることを特徴とする第２３の発明乃至第２５の発明の
いずれか一に記載の半導体装置によって解決する。
【００２４】又は、第２７の発明である、前記配線層間
絶縁膜（８２、８４、８６）は、前記主たる絶縁膜（８
２ａ、８２ｃ、８４ａ、８４ｃ、８６ａ、８６ｃ）と前
記保護層（８２ｂ、８２ｄ、８４ｂ、８４ｄ、８６ｂ、
８６ｄ）とを一組としてその組を少なくとも２組含み、
前記配線埋込絶縁膜（８３、８５、８７）は、前記主た
る絶縁膜（８３ａ、８３ｃ、８５ａ、８５ｃ、８７ａ）
と、前記保護層（６７ｂ、８３ｂ、８３ｄ、８５ｂ、８
５ｄ、８７ｂ）とを一組としてその組を少なくとも２組
含むことを特徴とする第２３の発明乃至第２６の発明の
いずれか一に記載の半導体装置によって解決する。
絶縁膜（８２、８４、８６）は、前記主たる絶縁膜（８
２ａ、８２ｃ、８４ａ、８４ｃ、８６ａ、８６ｃ）と前
記保護層（８２ｂ、８２ｄ、８４ｂ、８４ｄ、８６ｂ、
８６ｄ）とを一組としてその組を少なくとも２組含み、
前記配線埋込絶縁膜（８３、８５、８７）は、前記主た
る絶縁膜（８３ａ、８３ｃ、８５ａ、８５ｃ、８７ａ）
と、前記保護層（６７ｂ、８３ｂ、８３ｄ、８５ｂ、８
５ｄ、８７ｂ）とを一組としてその組を少なくとも２組
含むことを特徴とする第２３の発明乃至第２６の発明の
いずれか一に記載の半導体装置によって解決する。
【００２５】又は、第２８の発明である、前記積層構造
は、前記配線層間絶縁膜（８２、８４、８６）と前記配
線埋込絶縁膜（８３、８５、８７）とを一組としてその
組を少なくとも２組含むことを特徴とする第２３の発明
乃至第２７の発明のいずれか一に記載の半導体装置によ
って解決する。又は、第２９の発明である、前記主たる
絶縁膜（６６ｂ、６７ａ、８２ａ、８３ａ、８２ｃ、８
３ｃ、８４ａ、８４ｃ、８５ａ、８５ｃ、８６ａ、８６
ｃ、８７ａ）は、シリコン含有有機物又はシリコン含有
無機物のうち少なくとも何れか一を含む塗布絶縁膜、Ｓ
ｉＯＦ膜、又は多孔質絶縁膜のうち何れか一であること
を特徴とする第２３の発明乃至第２８の発明のいずれか
一に記載の半導体装置によって解決する。
は、前記配線層間絶縁膜（８２、８４、８６）と前記配
線埋込絶縁膜（８３、８５、８７）とを一組としてその
組を少なくとも２組含むことを特徴とする第２３の発明
乃至第２７の発明のいずれか一に記載の半導体装置によ
って解決する。又は、第２９の発明である、前記主たる
絶縁膜（６６ｂ、６７ａ、８２ａ、８３ａ、８２ｃ、８
３ｃ、８４ａ、８４ｃ、８５ａ、８５ｃ、８６ａ、８６
ｃ、８７ａ）は、シリコン含有有機物又はシリコン含有
無機物のうち少なくとも何れか一を含む塗布絶縁膜、Ｓ
ｉＯＦ膜、又は多孔質絶縁膜のうち何れか一であること
を特徴とする第２３の発明乃至第２８の発明のいずれか
一に記載の半導体装置によって解決する。
【００２６】又は、第３０の発明である、前記ビアホー
ル（６８、８８ａ、８８ｃ、８８ｅ）内の前記接続導体
（７０、８９）と前記配線溝（６９、８８ｂ、８８ｄ、
８８ｆ）内の配線（７１、８９）は、銅拡散阻止膜（７
０ａ、８９ａ）と該銅拡散阻止膜（７０ａ、８９ａ）上
の銅膜（７０ｂ、８９ｂ）とからなることを特徴とする
第２３の発明乃至第２９の発明のいずれか一に記載の半
導体装置によって解決する。
ル（６８、８８ａ、８８ｃ、８８ｅ）内の前記接続導体
（７０、８９）と前記配線溝（６９、８８ｂ、８８ｄ、
８８ｆ）内の配線（７１、８９）は、銅拡散阻止膜（７
０ａ、８９ａ）と該銅拡散阻止膜（７０ａ、８９ａ）上
の銅膜（７０ｂ、８９ｂ）とからなることを特徴とする
第２３の発明乃至第２９の発明のいずれか一に記載の半
導体装置によって解決する。
【００２７】又は、第３１の発明である、銅膜からなる
或いは銅膜を主とする配線を備えた基板と、前記配線と
接触するように前記配線を被覆して前記基板上に形成さ
れた絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された保護層とを有
し、前記保護層は、赤外線の吸収強度のピークが波数２
２７０乃至２３５０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．
２５乃至２．４０ｇ／ｃｍ3の範囲に有り、かつ比誘電
率が３．３乃至４．３の範囲にあるシリコン含有絶縁膜
からなることを特徴とする半導体装置によって解決す
る。
或いは銅膜を主とする配線を備えた基板と、前記配線と
接触するように前記配線を被覆して前記基板上に形成さ
れた絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された保護層とを有
し、前記保護層は、赤外線の吸収強度のピークが波数２
２７０乃至２３５０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．
２５乃至２．４０ｇ／ｃｍ3の範囲に有り、かつ比誘電
率が３．３乃至４．３の範囲にあるシリコン含有絶縁膜
からなることを特徴とする半導体装置によって解決す
る。
【００２８】以下に、上記本発明の構成により奏される
作用を説明する。この発明に係るシリコン含有絶縁膜
は、赤外線の吸収強度のピークが波数２２７０乃至２３
５０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．２５乃至２．４
０ｇ／ｃｍ 3の範囲に有り、かつ比誘電率が３．３乃至
４．３の範囲にある。本願発明者の実験によれば、この
ような特性を有するシリコン含有絶縁膜は、シリコン窒
化膜と同じように、機械的強度が高く、緻密で、耐水性
に優れ、膜中の水分含有量が少なく、かつシリコン窒化
膜と比べて比誘電率が小さいことが分かった。
作用を説明する。この発明に係るシリコン含有絶縁膜
は、赤外線の吸収強度のピークが波数２２７０乃至２３
５０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．２５乃至２．４
０ｇ／ｃｍ 3の範囲に有り、かつ比誘電率が３．３乃至
４．３の範囲にある。本願発明者の実験によれば、この
ような特性を有するシリコン含有絶縁膜は、シリコン窒
化膜と同じように、機械的強度が高く、緻密で、耐水性
に優れ、膜中の水分含有量が少なく、かつシリコン窒化
膜と比べて比誘電率が小さいことが分かった。
【００２９】この発明の半導体装置では、銅膜からなる
或いは銅膜を主とする配線を被覆する保護層を有し、そ
の保護層が上記特性を有するシリコン含有絶縁膜からな
る。従って、その保護層はシリコン窒化膜と同様に緻密
であるので、周辺部への銅の拡散を防止することができ
る。また、下部配線と上部配線との間に、上記特性を有
する層間絶縁膜が介在しているので、低誘電率を保持し
つつ、周辺部への銅の拡散を防止することができる。
或いは銅膜を主とする配線を被覆する保護層を有し、そ
の保護層が上記特性を有するシリコン含有絶縁膜からな
る。従って、その保護層はシリコン窒化膜と同様に緻密
であるので、周辺部への銅の拡散を防止することができ
る。また、下部配線と上部配線との間に、上記特性を有
する層間絶縁膜が介在しているので、低誘電率を保持し
つつ、周辺部への銅の拡散を防止することができる。
【００３０】また、下部配線と上部配線との間に、主た
る絶縁膜と、その主たる絶縁膜の上下面を被覆する上記
特性を有する保護層を有する。即ち、下部配線と主たる
絶縁膜の間に、及び上部配線と主たる絶縁膜の間に、そ
れぞれ上記特性を有する保護層が介在しているので、主
たる絶縁膜への銅の拡散を防止することができる。さら
に、主たる絶縁膜として低い比誘電率を有する多孔質絶
縁膜や塗布絶縁膜等を用いることにより、低誘電率を保
持しつつ、主たる絶縁膜への銅の拡散を防止することも
可能である。
る絶縁膜と、その主たる絶縁膜の上下面を被覆する上記
特性を有する保護層を有する。即ち、下部配線と主たる
絶縁膜の間に、及び上部配線と主たる絶縁膜の間に、そ
れぞれ上記特性を有する保護層が介在しているので、主
たる絶縁膜への銅の拡散を防止することができる。さら
に、主たる絶縁膜として低い比誘電率を有する多孔質絶
縁膜や塗布絶縁膜等を用いることにより、低誘電率を保
持しつつ、主たる絶縁膜への銅の拡散を防止することも
可能である。
【００３１】また、実験によれば、Ｓｉ−Ｈ結合を有す
るアルコキシ化合物、又はＳｉ−Ｈ結合を有するシロキ
サンの何れか一と、Ｏ2、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、ＣＯ、ＣＯ2、
又はＨ2Ｏの何れか一の酸素含有ガスとからなる成膜ガ
スをプラズマ化し、反応させて形成したシリコン含有絶
縁膜は、緻密で、耐水性に優れ、膜中の水分含有量が少
ないというシリコン窒化膜と同等の特性を有し、かつシ
リコン窒化膜に比べて比誘電率が小さいことが分かっ
た。
るアルコキシ化合物、又はＳｉ−Ｈ結合を有するシロキ
サンの何れか一と、Ｏ2、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、ＣＯ、ＣＯ2、
又はＨ2Ｏの何れか一の酸素含有ガスとからなる成膜ガ
スをプラズマ化し、反応させて形成したシリコン含有絶
縁膜は、緻密で、耐水性に優れ、膜中の水分含有量が少
ないというシリコン窒化膜と同等の特性を有し、かつシ
リコン窒化膜に比べて比誘電率が小さいことが分かっ
た。
【００３２】この発明の半導体装置の製造方法では、銅
膜からなる或いは銅膜を主とする下部配線が埋め込まれ
た下部配線埋込絶縁膜と銅膜からなる或いは銅膜を主と
する上部配線が埋め込まれた上部配線埋込絶縁膜の間に
配線層間絶縁膜を挟んでなる半導体装置の製造方法にお
いて、配線層間絶縁膜を、上記成膜条件により形成して
いる。即ち、下部配線と上部配線の間にこの発明のシリ
コン含有絶縁膜からなる層間絶縁膜が介在することにな
るため、シリコン窒化膜等のような保護層なしで下部配
線及び上部配線からの銅の拡散を防止し、配線間の絶縁
膜全体として低誘電率化を図ることができる。
膜からなる或いは銅膜を主とする下部配線が埋め込まれ
た下部配線埋込絶縁膜と銅膜からなる或いは銅膜を主と
する上部配線が埋め込まれた上部配線埋込絶縁膜の間に
配線層間絶縁膜を挟んでなる半導体装置の製造方法にお
いて、配線層間絶縁膜を、上記成膜条件により形成して
いる。即ち、下部配線と上部配線の間にこの発明のシリ
コン含有絶縁膜からなる層間絶縁膜が介在することにな
るため、シリコン窒化膜等のような保護層なしで下部配
線及び上部配線からの銅の拡散を防止し、配線間の絶縁
膜全体として低誘電率化を図ることができる。
【００３３】また、配線層間絶縁膜及び配線埋込絶縁膜
の主たる絶縁膜とこの発明に係るシリコン含有絶縁膜か
らなる保護層とを交互に積層し、下層から順次少なくと
も前記主たる絶縁膜と前記保護層とが積層されてなる、
配線層間絶縁膜及び配線埋込絶縁膜を交互に２層以上積
層し、順次開口面積が大きくなるように、かつ下の開口
部とその上の開口部とが繋がるように各々の配線層間絶
縁膜及び配線埋込絶縁膜を貫通させて、ビアホールと配
線溝とを交互に形成し、その後ビアホール及び配線溝に
銅膜或いは銅膜を主とする金属を埋め込み、接続導体
と、接続導体と繋がった配線を形成している。なお、配
線層間絶縁膜及び配線埋込絶縁膜を積層し、ビアホール
と配線溝とを形成し、ビアホール及び配線溝に銅膜等を
埋め込み、銅膜を主とする接続導体と配線を形成する方
法を所謂デュアルダマシン法という。
の主たる絶縁膜とこの発明に係るシリコン含有絶縁膜か
らなる保護層とを交互に積層し、下層から順次少なくと
も前記主たる絶縁膜と前記保護層とが積層されてなる、
配線層間絶縁膜及び配線埋込絶縁膜を交互に２層以上積
層し、順次開口面積が大きくなるように、かつ下の開口
部とその上の開口部とが繋がるように各々の配線層間絶
縁膜及び配線埋込絶縁膜を貫通させて、ビアホールと配
線溝とを交互に形成し、その後ビアホール及び配線溝に
銅膜或いは銅膜を主とする金属を埋め込み、接続導体
と、接続導体と繋がった配線を形成している。なお、配
線層間絶縁膜及び配線埋込絶縁膜を積層し、ビアホール
と配線溝とを形成し、ビアホール及び配線溝に銅膜等を
埋め込み、銅膜を主とする接続導体と配線を形成する方
法を所謂デュアルダマシン法という。
【００３４】上記の構成により、銅膜等からなる配線と
主たる絶縁膜との間にはこの発明に係るシリコン含有絶
縁膜からなる保護層が介在するため、主たる絶縁膜への
銅膜等からなる配線からの銅の拡散を防止することがで
きる。また、主たる絶縁膜が例えばＳｉＯＦ膜である場
合、この発明に係るシリコン含有絶縁膜からなる保護層
によってフッ素（Ｆ）元素の周辺部への拡散を防止する
ことができる。
主たる絶縁膜との間にはこの発明に係るシリコン含有絶
縁膜からなる保護層が介在するため、主たる絶縁膜への
銅膜等からなる配線からの銅の拡散を防止することがで
きる。また、主たる絶縁膜が例えばＳｉＯＦ膜である場
合、この発明に係るシリコン含有絶縁膜からなる保護層
によってフッ素（Ｆ）元素の周辺部への拡散を防止する
ことができる。
【００３５】さらに、保護層としてシリコン窒化膜を用
いずに、比誘電率が低い絶縁膜を用いているので、配線
間の絶縁膜全体として誘電率を低減することができる。
また、下部配線を被覆してこの発明に係るシリコン含有
絶縁膜からなる保護層を形成しているので、周辺部への
銅の拡散を防止することができる。さらに、この発明の
シリコン含有絶縁膜は、シリコン窒化膜と同じようにも
ともとリーク電流が小さいため、リーク電流を減らすた
めにＳｉ及びＣを含む膜のように酸素導入を行なわなく
てもよい。従って、その導入酸素により或いは酸素導入
処理により銅膜等からなる配線の表面が酸化されて銅等
からなる配線と接触する保護層や配線層間絶縁膜が剥が
れ易くなるという恐れもない。
いずに、比誘電率が低い絶縁膜を用いているので、配線
間の絶縁膜全体として誘電率を低減することができる。
また、下部配線を被覆してこの発明に係るシリコン含有
絶縁膜からなる保護層を形成しているので、周辺部への
銅の拡散を防止することができる。さらに、この発明の
シリコン含有絶縁膜は、シリコン窒化膜と同じようにも
ともとリーク電流が小さいため、リーク電流を減らすた
めにＳｉ及びＣを含む膜のように酸素導入を行なわなく
てもよい。従って、その導入酸素により或いは酸素導入
処理により銅膜等からなる配線の表面が酸化されて銅等
からなる配線と接触する保護層や配線層間絶縁膜が剥が
れ易くなるという恐れもない。
【００３６】また、主たる絶縁膜が塗布絶縁膜である場
合、この発明が適用されるシリコン含有絶縁膜からなる
保護層は塗布絶縁膜との密着性がよいため、膜剥がれを
防止し、また塗布絶縁膜から周辺部への水分の放出をよ
り完全に防止することができる。さらに、下から順に少
なくとも絶縁膜とこの発明に係るシリコン含有絶縁膜か
らなる保護層とが積層されてなる、配線層間絶縁膜及び
配線埋込絶縁膜を交互に２層以上積層し、下から順に開
口面積が大きくなるように配線層間絶縁膜及び配線埋込
絶縁膜を貫通させて、ビアホールとビアホールと繋がっ
た配線溝とを交互に形成している。即ち、保護層は絶縁
膜を選択的にエッチングする際にエッチングされる絶縁
膜上に露出しているか、或いはエッチングされる絶縁膜
の下地となる。この場合、この発明が適用される保護層
は緻密であるため、マスクとして有効に機能し、或いは
保護層下の絶縁膜の過剰エッチングに対するストッパと
して有効に機能する。
合、この発明が適用されるシリコン含有絶縁膜からなる
保護層は塗布絶縁膜との密着性がよいため、膜剥がれを
防止し、また塗布絶縁膜から周辺部への水分の放出をよ
り完全に防止することができる。さらに、下から順に少
なくとも絶縁膜とこの発明に係るシリコン含有絶縁膜か
らなる保護層とが積層されてなる、配線層間絶縁膜及び
配線埋込絶縁膜を交互に２層以上積層し、下から順に開
口面積が大きくなるように配線層間絶縁膜及び配線埋込
絶縁膜を貫通させて、ビアホールとビアホールと繋がっ
た配線溝とを交互に形成している。即ち、保護層は絶縁
膜を選択的にエッチングする際にエッチングされる絶縁
膜上に露出しているか、或いはエッチングされる絶縁膜
の下地となる。この場合、この発明が適用される保護層
は緻密であるため、マスクとして有効に機能し、或いは
保護層下の絶縁膜の過剰エッチングに対するストッパと
して有効に機能する。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形
態に係る半導体装置の製造方法に用いられる平行平板型
のプラズマ成膜装置１０１の構成を示す側面図である。
いて図面を参照しながら説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形
態に係る半導体装置の製造方法に用いられる平行平板型
のプラズマ成膜装置１０１の構成を示す側面図である。
【００３８】このプラズマ成膜装置１０１は、プラズマ
ガスにより被成膜基板２０上にこの発明に係るシリコン
含有絶縁膜等を形成する場所である成膜部１０１Ａと、
成膜ガスを構成する複数のガスの供給源を有する成膜ガ
ス供給部１０１Ｂとから構成されている。成膜部１０１
Ａは、図１に示すように、減圧可能なチャンバ１を備
え、チャンバ１は排気配管４を通して排気装置６と接続
されている。排気配管４の途中にはチャンバ１と排気装
置６の間の導通又は非導通を制御する開閉バルブ５が設
けられている。チャンバ１にはチャンバ１内の圧力を監
視する不図示の真空計などの圧力計測手段が設けられて
いる。
ガスにより被成膜基板２０上にこの発明に係るシリコン
含有絶縁膜等を形成する場所である成膜部１０１Ａと、
成膜ガスを構成する複数のガスの供給源を有する成膜ガ
ス供給部１０１Ｂとから構成されている。成膜部１０１
Ａは、図１に示すように、減圧可能なチャンバ１を備
え、チャンバ１は排気配管４を通して排気装置６と接続
されている。排気配管４の途中にはチャンバ１と排気装
置６の間の導通又は非導通を制御する開閉バルブ５が設
けられている。チャンバ１にはチャンバ１内の圧力を監
視する不図示の真空計などの圧力計測手段が設けられて
いる。
【００３９】チャンバ１内には対向する一対の上部電極
（第１の電極）２と下部電極（第２の電極）３とが備え
られ、上部電極２に周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電
力を供給する高周波電力供給電源（ＲＦ電源）７が接続
され、下部電極３に周波数３８０ｋＨｚの低周波電力を
供給する低周波電力供給電源８が接続されている。これ
らの電源７、８から上部電極２及び下部電極３に電力を
供給して、成膜ガスをプラズマ化する。上部電極２、下
部電極３及び電源７、８が成膜ガスをプラズマ化するプ
ラズマ生成手段を構成する。図中、１３は、不図示の抵
抗素子や容量素子を備えた第１のマッチングボックス
で、高周波電力のインピーダンス整合を図るように機能
する。同様に、１４は、第２のマッチングボックスであ
り、不図示の抵抗素子や容量素子を備えて、低周波電力
のインピーダンス整合を図るように機能する。
（第１の電極）２と下部電極（第２の電極）３とが備え
られ、上部電極２に周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電
力を供給する高周波電力供給電源（ＲＦ電源）７が接続
され、下部電極３に周波数３８０ｋＨｚの低周波電力を
供給する低周波電力供給電源８が接続されている。これ
らの電源７、８から上部電極２及び下部電極３に電力を
供給して、成膜ガスをプラズマ化する。上部電極２、下
部電極３及び電源７、８が成膜ガスをプラズマ化するプ
ラズマ生成手段を構成する。図中、１３は、不図示の抵
抗素子や容量素子を備えた第１のマッチングボックス
で、高周波電力のインピーダンス整合を図るように機能
する。同様に、１４は、第２のマッチングボックスであ
り、不図示の抵抗素子や容量素子を備えて、低周波電力
のインピーダンス整合を図るように機能する。
【００４０】なお、プラズマ生成手段として、例えば平
行平板型の上部電極２と、下部電極３とによりプラズマ
を生成する手段、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonan
ce）法によりプラズマを生成する手段、アンテナからの
高周波電力の放射によりヘリコンプラズマを生成する手
段等がある。上部電極２は成膜ガスの分散具を兼ねてい
る。上部電極２には複数の貫通孔が形成され、下部電極
３との対向面における貫通孔の開口部が成膜ガスの放出
口（導入口）となる。この成膜ガス等の放出口は成膜ガ
ス供給部１０１Ｂと配管９ａで接続されている。また、
場合により、上部電極２には図示しないヒータが備えら
れることもある。成膜中に上部電極２を温度凡そ１００
℃程度に加熱しておくことにより、成膜ガス等の反応生
成物からなるパーティクルが上部電極２に付着するのを
防止するためである。
行平板型の上部電極２と、下部電極３とによりプラズマ
を生成する手段、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonan
ce）法によりプラズマを生成する手段、アンテナからの
高周波電力の放射によりヘリコンプラズマを生成する手
段等がある。上部電極２は成膜ガスの分散具を兼ねてい
る。上部電極２には複数の貫通孔が形成され、下部電極
３との対向面における貫通孔の開口部が成膜ガスの放出
口（導入口）となる。この成膜ガス等の放出口は成膜ガ
ス供給部１０１Ｂと配管９ａで接続されている。また、
場合により、上部電極２には図示しないヒータが備えら
れることもある。成膜中に上部電極２を温度凡そ１００
℃程度に加熱しておくことにより、成膜ガス等の反応生
成物からなるパーティクルが上部電極２に付着するのを
防止するためである。
【００４１】下部電極３は被成膜基板２０の保持台を兼
ね、また、保持台上の被成膜基板２０を加熱するヒータ
１２を備えている。成膜ガス供給部１０１Ｂには、Ｓｉ
−Ｈ結合を有するアルコキシ化合物の供給源、Ｓｉ−Ｈ
結合を有するシロキサンの供給源、酸素（Ｏ2）、一酸
化窒素（Ｎ2Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ2）、一酸化炭素
（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、又は水（Ｈ2Ｏ）の何
れか一の酸素含有ガスの供給源、水素（Ｈ2）の供給
源、及び窒素（Ｎ2）の供給源が設けられている。
ね、また、保持台上の被成膜基板２０を加熱するヒータ
１２を備えている。成膜ガス供給部１０１Ｂには、Ｓｉ
−Ｈ結合を有するアルコキシ化合物の供給源、Ｓｉ−Ｈ
結合を有するシロキサンの供給源、酸素（Ｏ2）、一酸
化窒素（Ｎ2Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ2）、一酸化炭素
（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、又は水（Ｈ2Ｏ）の何
れか一の酸素含有ガスの供給源、水素（Ｈ2）の供給
源、及び窒素（Ｎ2）の供給源が設けられている。
【００４２】本発明が適用される成膜ガスであるＳｉ−
Ｈ結合を有するアルコキシ化合物、及びＳｉ−Ｈ結合を
有するシロキサンについては、代表例として以下に示す
ものを用いることができる。 （ｉ）Ｓｉ−Ｈ結合を有するアルコキシ化合物 トリメトキシシラン（ＴＭＳ：SiH(OCH3)3） （ii）Ｓｉ−Ｈ結合を有するシロキサン テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ：(CH3)2HSi-O-
SiH(CH3)2） これらのガスは適宜分岐配管９ｂ乃至９ｆ及びこれらす
べての分岐配管９ｂ乃至９ｆが接続された配管９ａを通
して成膜部１０１Ａのチャンバ１内に供給される。分岐
配管９ｂ乃至９ｆの途中に流量調整手段１１ａ乃至１１
ｅや、分岐配管９ｂ乃至９ｆの導通又は非導通を制御す
る開閉手段１０ｂ乃至１０ｋが設置され、配管９ａの途
中に配管９ａの閉鎖又は導通を行う開閉手段１０ａが設
置されている。また、Ｎ2ガスを流通させて分岐配管９
ｂ乃至９ｅ内の残留ガスをパージするため、Ｎ2ガスの
供給源と接続された分岐配管９ｆとその他の分岐配管９
ｂ乃至９ｅの間の導通又は非導通を制御する開閉手段１
０ｌ乃至１０ｎ，１０ｐが設置されている。なお、Ｎ2
ガスは分岐配管９ｂ乃至９ｅ内のほかに、配管９ａ内及
びチャンバ１内の残留ガスをパージする。
Ｈ結合を有するアルコキシ化合物、及びＳｉ−Ｈ結合を
有するシロキサンについては、代表例として以下に示す
ものを用いることができる。 （ｉ）Ｓｉ−Ｈ結合を有するアルコキシ化合物 トリメトキシシラン（ＴＭＳ：SiH(OCH3)3） （ii）Ｓｉ−Ｈ結合を有するシロキサン テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ：(CH3)2HSi-O-
SiH(CH3)2） これらのガスは適宜分岐配管９ｂ乃至９ｆ及びこれらす
べての分岐配管９ｂ乃至９ｆが接続された配管９ａを通
して成膜部１０１Ａのチャンバ１内に供給される。分岐
配管９ｂ乃至９ｆの途中に流量調整手段１１ａ乃至１１
ｅや、分岐配管９ｂ乃至９ｆの導通又は非導通を制御す
る開閉手段１０ｂ乃至１０ｋが設置され、配管９ａの途
中に配管９ａの閉鎖又は導通を行う開閉手段１０ａが設
置されている。また、Ｎ2ガスを流通させて分岐配管９
ｂ乃至９ｅ内の残留ガスをパージするため、Ｎ2ガスの
供給源と接続された分岐配管９ｆとその他の分岐配管９
ｂ乃至９ｅの間の導通又は非導通を制御する開閉手段１
０ｌ乃至１０ｎ，１０ｐが設置されている。なお、Ｎ2
ガスは分岐配管９ｂ乃至９ｅ内のほかに、配管９ａ内及
びチャンバ１内の残留ガスをパージする。
【００４３】以上のような成膜装置１０１によれば、Ｓ
ｉ−Ｈ結合を有するアルコキシ化合物、又はＳｉ−Ｈ結
合を有するシロキサンの何れか一の供給源と、酸素含有
ガスの供給源とを備え、さらに成膜ガスをプラズマ化す
るプラズマ生成手段２、３、７、８を備えている。上記
プラズマＣＶＤ装置を用いて、プラズマＣＶＤ法により
Ｓｉ，Ｏ，Ｃ，Ｈを含む絶縁膜を形成することができ
る。このため、下記の第２の実施の形態に示すように、
低い誘電率を有し、かつ水分含有量が少なく、緻密で、
耐水性に優れたシリコン含有絶縁膜を形成することがで
きる。また、このシリコン含有絶縁膜は、有機或いは無
機塗布絶縁膜との密着性が良く、銅（Ｃｕ）の拡散を阻
止する能力も高い。
ｉ−Ｈ結合を有するアルコキシ化合物、又はＳｉ−Ｈ結
合を有するシロキサンの何れか一の供給源と、酸素含有
ガスの供給源とを備え、さらに成膜ガスをプラズマ化す
るプラズマ生成手段２、３、７、８を備えている。上記
プラズマＣＶＤ装置を用いて、プラズマＣＶＤ法により
Ｓｉ，Ｏ，Ｃ，Ｈを含む絶縁膜を形成することができ
る。このため、下記の第２の実施の形態に示すように、
低い誘電率を有し、かつ水分含有量が少なく、緻密で、
耐水性に優れたシリコン含有絶縁膜を形成することがで
きる。また、このシリコン含有絶縁膜は、有機或いは無
機塗布絶縁膜との密着性が良く、銅（Ｃｕ）の拡散を阻
止する能力も高い。
【００４４】特に、平行平板型の第１及び第２の電極
２、３にそれぞれ高低２つの周波数の電力を供給する電
源７、８が接続されているので、これら高低２つの周波
数の電力をそれぞれ各電極２、３に印加してプラズマを
生成することができ、このようにして作成したシリコン
含有絶縁膜は緻密である。 （第２の実施の形態）以下に、上記のプラズマＣＶＤ装
置を用いて成膜したシリコン含有絶縁膜に関し、本願発
明者の行なった調査実験について説明する。
２、３にそれぞれ高低２つの周波数の電力を供給する電
源７、８が接続されているので、これら高低２つの周波
数の電力をそれぞれ各電極２、３に印加してプラズマを
生成することができ、このようにして作成したシリコン
含有絶縁膜は緻密である。 （第２の実施の形態）以下に、上記のプラズマＣＶＤ装
置を用いて成膜したシリコン含有絶縁膜に関し、本願発
明者の行なった調査実験について説明する。
【００４５】まず、上記のプラズマＣＶＤ装置のうち良
く知られた平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いた。
上部電極２、下部電極３のうち下部電極３が基板保持具
を兼ね、下部電極３は基板加熱を行なうためのヒータ１
２を内蔵している。 （試料の作成）図２（ａ）〜（ｄ）、及び図３は、この
発明のシリコン酸化膜（シリコン含有絶縁膜）を有する
試料について示す断面図である。
く知られた平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いた。
上部電極２、下部電極３のうち下部電極３が基板保持具
を兼ね、下部電極３は基板加熱を行なうためのヒータ１
２を内蔵している。 （試料の作成）図２（ａ）〜（ｄ）、及び図３は、この
発明のシリコン酸化膜（シリコン含有絶縁膜）を有する
試料について示す断面図である。
【００４６】試料Ｓ１は、図２（ａ）に示すように、ト
リメトキシシラン（ＴＭＳ）を含む成膜ガスを用いたＰ
Ｅ−ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜（シリコン含有絶縁
膜のことであり、以下、PE-CVD TMS SiO2膜と称す
る。）４２ａをシリコン基板４１上に形成することによ
り、作成した。なお、比較のため、シリコン基板４１上
にテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を含む成膜ガスを
用いたＰＥ−ＣＶＤ法により形成したシリコン酸化膜
（以下、PE-CVD TEOS SiO2膜と称する。）５１ａを有す
る比較試料ＣＳ１と、シリコン基板４１上にモノシラン
（ＳｉＨ4）を含む成膜ガスを用いたＰＥ−ＣＶＤ法に
より形成したシリコン酸化膜（以下、PE-CVD SiH4 SiO2
膜と称する。）５２ａを有する比較試料ＣＳ２とを作成
した。
リメトキシシラン（ＴＭＳ）を含む成膜ガスを用いたＰ
Ｅ−ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜（シリコン含有絶縁
膜のことであり、以下、PE-CVD TMS SiO2膜と称す
る。）４２ａをシリコン基板４１上に形成することによ
り、作成した。なお、比較のため、シリコン基板４１上
にテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を含む成膜ガスを
用いたＰＥ−ＣＶＤ法により形成したシリコン酸化膜
（以下、PE-CVD TEOS SiO2膜と称する。）５１ａを有す
る比較試料ＣＳ１と、シリコン基板４１上にモノシラン
（ＳｉＨ4）を含む成膜ガスを用いたＰＥ−ＣＶＤ法に
より形成したシリコン酸化膜（以下、PE-CVD SiH4 SiO2
膜と称する。）５２ａを有する比較試料ＣＳ２とを作成
した。
【００４７】試料Ｓ１Ａは、図３に示すように、シリコ
ン基板４１上にPE-CVD TMS SiO2膜４２ａを形成した試
料Ｓ１において、さらにPE-CVD TMS SiO2膜４２ａ上に
電極４５を形成することにより、作成した。電極４５と
して水銀プローブを用い、それとPE-CVD TMS SiO2膜４
２ａとの接触面積は０．０２３０ｃｍ2である。試料Ｓ
２、Ｓ３は、図２（ｂ）に示すように、シリコン基板
（Ｓｉ基板）４１上にリン含有量７mol％、膜厚約５０
０ｎｍのＢＰＳＧ膜４３とPE-CVD TMS SiO2膜４２ｂと
を順に形成することにより、作成した。試料Ｓ２では、
PE-CVD TMS SiO2膜４２ｂの膜厚を１００ｎｍとし、試
料Ｓ３では、PE-CVD TMS SiO2膜４２ｂの膜厚を２００
ｎｍとした。なお、比較のため、PE-CVD TMS SiO2膜４
２ｂの代わりに、膜厚２００ｎｍのPE-CVD TEOS SiO2膜
５１ｂを用いた比較試料ＣＳ３と、同じく膜厚２００ｎ
ｍのPE-CVD SiH4 SiO2膜５２ｂを用いた比較試料ＣＳ４
と、同じくＳｉＨ4、ＮＨ3及びＮ2を含む成膜ガスを用
いたプラズマＣＶＤ法により形成した膜厚２００ｎｍの
シリコン窒化膜（以下、PE-CVD SiN膜と称する。）５３
を用いた比較試料ＣＳ５とを作成した。
ン基板４１上にPE-CVD TMS SiO2膜４２ａを形成した試
料Ｓ１において、さらにPE-CVD TMS SiO2膜４２ａ上に
電極４５を形成することにより、作成した。電極４５と
して水銀プローブを用い、それとPE-CVD TMS SiO2膜４
２ａとの接触面積は０．０２３０ｃｍ2である。試料Ｓ
２、Ｓ３は、図２（ｂ）に示すように、シリコン基板
（Ｓｉ基板）４１上にリン含有量７mol％、膜厚約５０
０ｎｍのＢＰＳＧ膜４３とPE-CVD TMS SiO2膜４２ｂと
を順に形成することにより、作成した。試料Ｓ２では、
PE-CVD TMS SiO2膜４２ｂの膜厚を１００ｎｍとし、試
料Ｓ３では、PE-CVD TMS SiO2膜４２ｂの膜厚を２００
ｎｍとした。なお、比較のため、PE-CVD TMS SiO2膜４
２ｂの代わりに、膜厚２００ｎｍのPE-CVD TEOS SiO2膜
５１ｂを用いた比較試料ＣＳ３と、同じく膜厚２００ｎ
ｍのPE-CVD SiH4 SiO2膜５２ｂを用いた比較試料ＣＳ４
と、同じくＳｉＨ4、ＮＨ3及びＮ2を含む成膜ガスを用
いたプラズマＣＶＤ法により形成した膜厚２００ｎｍの
シリコン窒化膜（以下、PE-CVD SiN膜と称する。）５３
を用いた比較試料ＣＳ５とを作成した。
【００４８】試料Ｓ４、Ｓ５は、図２（ｃ）に示すよう
に、シリコン基板（Ｓｉ基板）４１上に低誘電率絶縁膜
４４ａ，４４ｂとPE-CVD TMS SiO2膜４２ｃとを順に形
成することにより作成した。試料Ｓ４では、低誘電率絶
縁膜として無機塗布絶縁膜４４ａを用い、試料Ｓ５で
は、同じく、有機塗布絶縁膜４４ｂを用いた。なお、比
較のため、PE-CVD TMS SiO2膜４２ｃの代わりに、PE-CV
D TEOS SiO2膜５１ｃを用いた比較試料ＣＳ６，ＣＳ７
を作成した。比較試料ＣＳ６では、低誘電率絶縁膜とし
て無機塗布絶縁膜４４ａを用い、比較試料ＣＳ７では、
同じく、有機塗布絶縁膜４４ｂを用いた。
に、シリコン基板（Ｓｉ基板）４１上に低誘電率絶縁膜
４４ａ，４４ｂとPE-CVD TMS SiO2膜４２ｃとを順に形
成することにより作成した。試料Ｓ４では、低誘電率絶
縁膜として無機塗布絶縁膜４４ａを用い、試料Ｓ５で
は、同じく、有機塗布絶縁膜４４ｂを用いた。なお、比
較のため、PE-CVD TMS SiO2膜４２ｃの代わりに、PE-CV
D TEOS SiO2膜５１ｃを用いた比較試料ＣＳ６，ＣＳ７
を作成した。比較試料ＣＳ６では、低誘電率絶縁膜とし
て無機塗布絶縁膜４４ａを用い、比較試料ＣＳ７では、
同じく、有機塗布絶縁膜４４ｂを用いた。
【００４９】なお、無機塗布絶縁膜とは、ＨＳＱ（商品
名，ダウコーニング社製），ＭＳＱ（商品名），Ｒ７
（商品名，日立化成工業社製）など塗布液を塗布して形
成された絶縁膜である。塗布液中の成分化合物として炭
素が一つ以下の化合物を含むことを特徴とするものであ
る。有機塗布絶縁膜とは、ＦＬＡＲＥ（商品名，アライ
ドシグナル社製），ＳｉＬＫ（商品名，ダウケミカル社
製）などの塗布液を塗布して形成されたものである。塗
布液中の成分化合物として炭素が二つ以上の化合物を含
むことを特徴とするものである。
名，ダウコーニング社製），ＭＳＱ（商品名），Ｒ７
（商品名，日立化成工業社製）など塗布液を塗布して形
成された絶縁膜である。塗布液中の成分化合物として炭
素が一つ以下の化合物を含むことを特徴とするものであ
る。有機塗布絶縁膜とは、ＦＬＡＲＥ（商品名，アライ
ドシグナル社製），ＳｉＬＫ（商品名，ダウケミカル社
製）などの塗布液を塗布して形成されたものである。塗
布液中の成分化合物として炭素が二つ以上の化合物を含
むことを特徴とするものである。
【００５０】試料Ｓ６は、図２（ｄ）に示すように、シ
リコン基板４１上に、膜厚約１５０ｎｍのPE-CVD TMS S
iO2膜（下部保護層）４２ｄと膜厚約４５０ｎｍの無機
塗布絶縁膜（中間層）４４ｃと膜厚約２００ｎｍのPE-C
VD TMS SiO2膜（上部保護層）４２ｅとを下層から順に
形成したものである。無機塗布絶縁膜４４ｃは、ＨＳＱ
（Hydrogen silsesquioxane）を溶媒に溶かして生成さ
れた塗布液（ＦＯｘ（商品名））をスピンコートして被
着し、その後、窒素中、温度１５０，２００，３５０℃
で、それぞれ１分間ずつベークし、さらに窒素中、温度
４００℃で、５０分間キュアして形成した。なお、比較
のため、下部保護層としてPE-CVD TMS SiO2膜４２ｄの
代わりにPE-CVD TEOS SiO2膜５１ｄを形成した比較試料
ＣＳ８と、上下部保護層としてPE-CVD TMS SiO2膜４２
ｄ、４２ｅの代わりにPE-CVD TEOSSiO2膜５１ｄ，５１
ｅを形成した比較試料ＣＳ９とを作成した。
リコン基板４１上に、膜厚約１５０ｎｍのPE-CVD TMS S
iO2膜（下部保護層）４２ｄと膜厚約４５０ｎｍの無機
塗布絶縁膜（中間層）４４ｃと膜厚約２００ｎｍのPE-C
VD TMS SiO2膜（上部保護層）４２ｅとを下層から順に
形成したものである。無機塗布絶縁膜４４ｃは、ＨＳＱ
（Hydrogen silsesquioxane）を溶媒に溶かして生成さ
れた塗布液（ＦＯｘ（商品名））をスピンコートして被
着し、その後、窒素中、温度１５０，２００，３５０℃
で、それぞれ１分間ずつベークし、さらに窒素中、温度
４００℃で、５０分間キュアして形成した。なお、比較
のため、下部保護層としてPE-CVD TMS SiO2膜４２ｄの
代わりにPE-CVD TEOS SiO2膜５１ｄを形成した比較試料
ＣＳ８と、上下部保護層としてPE-CVD TMS SiO2膜４２
ｄ、４２ｅの代わりにPE-CVD TEOSSiO2膜５１ｄ，５１
ｅを形成した比較試料ＣＳ９とを作成した。
【００５１】上記プラズマＣＶＤ装置を用いて以下の成
膜条件で、各試料Ｓ１乃至Ｓ６のPE-CVD TMS SiO2膜を
作成した。 成膜ガス：ＴＭＳ＋Ｎ2Ｏ ＴＭＳガス流量：１００ sccm Ｎ2Ｏガス流量：３０００ sccm ガス圧力：０．７ Torr プラズマ化条件 上部電極２への印加電力：０．３Ｗ／ｃｍ2（周波数１
３．５６ＭＨｚ） 下部電極３への印加電力：０．３Ｗ／ｃｍ2（周波数３
８０ｋＨｚ） この成膜装置の場合、上記電力密度はいずれも電極への
印加電力７５０Ｗに相当する。
膜条件で、各試料Ｓ１乃至Ｓ６のPE-CVD TMS SiO2膜を
作成した。 成膜ガス：ＴＭＳ＋Ｎ2Ｏ ＴＭＳガス流量：１００ sccm Ｎ2Ｏガス流量：３０００ sccm ガス圧力：０．７ Torr プラズマ化条件 上部電極２への印加電力：０．３Ｗ／ｃｍ2（周波数１
３．５６ＭＨｚ） 下部電極３への印加電力：０．３Ｗ／ｃｍ2（周波数３
８０ｋＨｚ） この成膜装置の場合、上記電力密度はいずれも電極への
印加電力７５０Ｗに相当する。
【００５２】基板温度：３００乃至４００℃ 成膜膜厚：ｔｎｍ なお、同じプラズマ成膜装置１０１は、比較試料ＣＳ１
のPE-CVD TEOS SiO2膜５１ａ、比較試料ＣＳ２のPE-CVD
SiH4 SiO2膜５２ａ、比較試料ＣＳ３、ＣＳ４、ＣＳ６
乃至ＣＳ９のPE-CVD TEOS SiO2膜５１ｂ乃至５１ｅ、比
較試料ＣＳ５のPE-CVD SiN膜５３の形成にも用いられ
た。
のPE-CVD TEOS SiO2膜５１ａ、比較試料ＣＳ２のPE-CVD
SiH4 SiO2膜５２ａ、比較試料ＣＳ３、ＣＳ４、ＣＳ６
乃至ＣＳ９のPE-CVD TEOS SiO2膜５１ｂ乃至５１ｅ、比
較試料ＣＳ５のPE-CVD SiN膜５３の形成にも用いられ
た。
【００５３】上記のようにして作成したPE-CVD TMS SiO
2膜４２ａ乃至４２ｅについて以下の特性を調査した。 （ｉ）基本特性 上記成膜条件で、成膜レートは約１６０乃至１７０ｎｍ
／分であった。また、成膜後のPE-CVD TMS SiO2膜４２
ａの屈折率は１．４７７乃至１．４８であり、膜応力は
−３００ＭＰａ乃至−２５０ＭＰａであった（マイナス
記号は圧縮応力を表す）。屈折率を測定する場合は、エ
リプソメータで６３３８オングストロームのＨｅ−Ｎｅ
レーザを用いた。また、膜応力を測定する場合、オプテ
ィレバーレーザースキャン方式を用いた。
2膜４２ａ乃至４２ｅについて以下の特性を調査した。 （ｉ）基本特性 上記成膜条件で、成膜レートは約１６０乃至１７０ｎｍ
／分であった。また、成膜後のPE-CVD TMS SiO2膜４２
ａの屈折率は１．４７７乃至１．４８であり、膜応力は
−３００ＭＰａ乃至−２５０ＭＰａであった（マイナス
記号は圧縮応力を表す）。屈折率を測定する場合は、エ
リプソメータで６３３８オングストロームのＨｅ−Ｎｅ
レーザを用いた。また、膜応力を測定する場合、オプテ
ィレバーレーザースキャン方式を用いた。
【００５４】また、膜厚（ｔ）５００ｎｍでPE-CVD TMS
SiO2膜４２ａの比誘電率は３．９であった。比誘電率
の調査用試料として試料Ｓ１Ａを用いた。調査用試料Ｓ
１Ａのシリコン基板４１と電極４５間に直流電圧（Ｖ）
を印加し、さらに直流電圧（Ｖ）に周波数１ＭＨｚの微
小信号を重畳して、直流電圧（Ｖ）変化に対する容量
（Ｃ）変化を測定し、その結果から比誘電率を算出し
た。
SiO2膜４２ａの比誘電率は３．９であった。比誘電率
の調査用試料として試料Ｓ１Ａを用いた。調査用試料Ｓ
１Ａのシリコン基板４１と電極４５間に直流電圧（Ｖ）
を印加し、さらに直流電圧（Ｖ）に周波数１ＭＨｚの微
小信号を重畳して、直流電圧（Ｖ）変化に対する容量
（Ｃ）変化を測定し、その結果から比誘電率を算出し
た。
【００５５】（ii） 膜中の炭素及び窒素の濃度 試料Ｓ１を用いて、ＡＥＳ法（オージェ電子分光法）に
より、PE-CVD TMS SiO 2膜４２ａ中の炭素及び窒素の濃
度を測定した。それによれば、炭素の濃度は１．０atom
s％であり、窒素の濃度は２．１atoms％であった。
より、PE-CVD TMS SiO 2膜４２ａ中の炭素及び窒素の濃
度を測定した。それによれば、炭素の濃度は１．０atom
s％であり、窒素の濃度は２．１atoms％であった。
【００５６】（iii）膜密度 試料Ｓ１を用いて、良く知られたＸ線干渉法、及び重量
測定法により、PE-CVDTMS SiO2膜４２ａの膜密度を調査
した。比較のため、PE-CVD TMS SiO2膜４２ａの代わり
に、熱酸化膜（thermal-SiO2膜）と、PE-CVD TEOS SiO2
膜５１ａを用いた比較試料ＣＳ１と、PE-CVD SiH4 SiO2
膜５２ａを用いた比較試料ＣＳ２とにより同様な調査を
行なった。
測定法により、PE-CVDTMS SiO2膜４２ａの膜密度を調査
した。比較のため、PE-CVD TMS SiO2膜４２ａの代わり
に、熱酸化膜（thermal-SiO2膜）と、PE-CVD TEOS SiO2
膜５１ａを用いた比較試料ＣＳ１と、PE-CVD SiH4 SiO2
膜５２ａを用いた比較試料ＣＳ２とにより同様な調査を
行なった。
【００５７】図４に示すように、PE-CVD TMS SiO2膜４
２ａは２．３３と他の絶縁膜と比べて膜密度が高く、緻
密であることが分かった。 （iv）膜中水分含有量 試料Ｓ１を用いて、ＴＤＳ法（Thermal Desorption Mas
s Spectroscopy：昇温離脱質量分析法）により成膜直後
と大気中２週間経過後の膜中の水分含有量を測定した。
ＴＤＳ法とは、試料を加熱してそこから出てくる分子を
測定する方法である。比較のため、PE-CVD TMS SiO2膜
４２ａの代わりに、PE-CVD TEOS SiO2膜５１ａを用いた
比較試料ＣＳ１により同様な調査を行なった。
２ａは２．３３と他の絶縁膜と比べて膜密度が高く、緻
密であることが分かった。 （iv）膜中水分含有量 試料Ｓ１を用いて、ＴＤＳ法（Thermal Desorption Mas
s Spectroscopy：昇温離脱質量分析法）により成膜直後
と大気中２週間経過後の膜中の水分含有量を測定した。
ＴＤＳ法とは、試料を加熱してそこから出てくる分子を
測定する方法である。比較のため、PE-CVD TMS SiO2膜
４２ａの代わりに、PE-CVD TEOS SiO2膜５１ａを用いた
比較試料ＣＳ１により同様な調査を行なった。
【００５８】調査方法は、ＴＤＳ分析装置で、室温から
８００℃まで加熱し、試料からの水分量を定量化するこ
とにより行なった。図５は、その結果を示すグラフであ
る。図５において、縦軸は線形目盛りで表した水分量
（ｗｔ％）を示し、横軸は線形目盛りで表した温度
（℃）を示す。成膜直後の測定では、室温から８００℃
まで昇温したときの水分量はPE-CVD TMS SiO2膜４２ａ
で０．１１ｗｔ％であるのに対して、PE-CVD TEOS SiO2
膜５１ａでは０．４９ｗｔ％であった。さらに、２週間
後の測定でも、PE-CVD TMS SiO 2膜４２ａでは、＋０．
２乃至０．３の増加にとどまり、あまり変化がなかっ
た。
８００℃まで加熱し、試料からの水分量を定量化するこ
とにより行なった。図５は、その結果を示すグラフであ
る。図５において、縦軸は線形目盛りで表した水分量
（ｗｔ％）を示し、横軸は線形目盛りで表した温度
（℃）を示す。成膜直後の測定では、室温から８００℃
まで昇温したときの水分量はPE-CVD TMS SiO2膜４２ａ
で０．１１ｗｔ％であるのに対して、PE-CVD TEOS SiO2
膜５１ａでは０．４９ｗｔ％であった。さらに、２週間
後の測定でも、PE-CVD TMS SiO 2膜４２ａでは、＋０．
２乃至０．３の増加にとどまり、あまり変化がなかっ
た。
【００５９】以上のように、PE-CVD TMS SiO2膜４２ａ
はPE-CVD TEOS SiO2膜５１ａに比較して構造水（成膜直
後に成膜ガス及び膜構造に起因して膜中に含まれる水
分）、物理吸着水（物理的に吸着及び吸収した外来の水
分）ともに少ないことが分かった。 （ｖ）ＦＴ−ＩＲの吸収強度 次に、上記試料Ｓ１について、ＦＴ−ＩＲ分析法により
赤外線の吸収強度を調査した結果を図６に示す。上記比
較試料ＣＳ１、ＣＳ２について、同様に調査した結果を
図７に示す。
はPE-CVD TEOS SiO2膜５１ａに比較して構造水（成膜直
後に成膜ガス及び膜構造に起因して膜中に含まれる水
分）、物理吸着水（物理的に吸着及び吸収した外来の水
分）ともに少ないことが分かった。 （ｖ）ＦＴ−ＩＲの吸収強度 次に、上記試料Ｓ１について、ＦＴ−ＩＲ分析法により
赤外線の吸収強度を調査した結果を図６に示す。上記比
較試料ＣＳ１、ＣＳ２について、同様に調査した結果を
図７に示す。
【００６０】図６の縦軸は線形目盛りで表した吸収強度
（任意単位）を示し、横軸は線形目盛りで表した波数
（ｃｍ-1）を表す。図７も同様である。図６に示すよう
に、波数２２７０乃至２３５０ｃｍ-1の範囲に中心波数
を有する赤外線吸収強度のピークが確認された。一方、
比較試料ＣＳ１、ＣＳ２では、図７に示すように、その
ようなそのピークは観察されなかった。
（任意単位）を示し、横軸は線形目盛りで表した波数
（ｃｍ-1）を表す。図７も同様である。図６に示すよう
に、波数２２７０乃至２３５０ｃｍ-1の範囲に中心波数
を有する赤外線吸収強度のピークが確認された。一方、
比較試料ＣＳ１、ＣＳ２では、図７に示すように、その
ようなそのピークは観察されなかった。
【００６１】（vi）耐水性 図２（ｂ）に示す試料Ｓ２、Ｓ３を用いて、加圧加湿試
験（プレッシャークッカーテスト）により、PE-CVD TMS
SiO2膜４２ｂの耐水性を調査した。比較のため、PE-CV
D TMS SiO2膜４２ｂの代わりに、PE-CVD TEOS SiO2膜５
１ｂを用いた比較試料ＣＳ３と、同じくPE-CVD SiN膜５
３を用いた比較試料ＣＳ５とにより同様な調査を行なっ
た。
験（プレッシャークッカーテスト）により、PE-CVD TMS
SiO2膜４２ｂの耐水性を調査した。比較のため、PE-CV
D TMS SiO2膜４２ｂの代わりに、PE-CVD TEOS SiO2膜５
１ｂを用いた比較試料ＣＳ３と、同じくPE-CVD SiN膜５
３を用いた比較試料ＣＳ５とにより同様な調査を行なっ
た。
【００６２】加圧加湿試験の条件は以下の通りである。
放置時間をパラメータにとっている。 温度：１２１℃ 圧力：２．０ａｔｍ 湿度：１００％Ｒ．Ｔ．（Room Temperature） 耐水性の評価は、加圧加湿試験後に調査用絶縁膜中に含
まれるＰ＝Ｏ結合の量を評価することにより行なった。
ＢＰＳＧ膜４３中に含まれるＰ＝Ｏ結合の量を評価する
ため、ＦＴＩＲ分析法（Fourier Transform Infra Red
分析法）によりＰ＝Ｏの吸収係数を測定した。ＢＰＳＧ
膜４３中に水分が侵入することで膜中のＰ＝Ｏの結合が
反応して壊れるが、ＢＰＳＧ膜４３をカバーするPE-CVD
TMS SiO 2膜４２ｂの耐水性が高ければ、水分を通さず
ＢＰＳＧ膜４３中のＰ＝Ｏの結合が壊れることがない。
従って、Ｐ＝Ｏ吸収係数の経時変化が小さいほど耐水性
が高いといえる。
放置時間をパラメータにとっている。 温度：１２１℃ 圧力：２．０ａｔｍ 湿度：１００％Ｒ．Ｔ．（Room Temperature） 耐水性の評価は、加圧加湿試験後に調査用絶縁膜中に含
まれるＰ＝Ｏ結合の量を評価することにより行なった。
ＢＰＳＧ膜４３中に含まれるＰ＝Ｏ結合の量を評価する
ため、ＦＴＩＲ分析法（Fourier Transform Infra Red
分析法）によりＰ＝Ｏの吸収係数を測定した。ＢＰＳＧ
膜４３中に水分が侵入することで膜中のＰ＝Ｏの結合が
反応して壊れるが、ＢＰＳＧ膜４３をカバーするPE-CVD
TMS SiO 2膜４２ｂの耐水性が高ければ、水分を通さず
ＢＰＳＧ膜４３中のＰ＝Ｏの結合が壊れることがない。
従って、Ｐ＝Ｏ吸収係数の経時変化が小さいほど耐水性
が高いといえる。
【００６３】図８は、加圧加湿試験時間に対する試験後
の絶縁膜中のリン含有量の経時変化を示すグラフであ
る。縦軸は線型目盛りで表したＰ＝Ｏ吸収係数（任意単
位）を示し、横軸は線型目盛りで表した放置時間（Ｈ）
を示す。図８に示す結果より、PE-CVD TMS SiO2膜４２
ｂは膜厚の厚薄にかかわりなく、試料Ｓ２、Ｓ３とも
に、比較試料ＣＳ５のPE-CVD SiN膜５３と同じように、
１５０時間程度放置しても初期のＰ＝Ｏ吸収係数に比べ
てほとんど変化がない。即ち、PE-CVD TMS SiO2膜４２
ｂはPE-CVD SiN膜５３と同等な耐水性を有することが分
かった。
の絶縁膜中のリン含有量の経時変化を示すグラフであ
る。縦軸は線型目盛りで表したＰ＝Ｏ吸収係数（任意単
位）を示し、横軸は線型目盛りで表した放置時間（Ｈ）
を示す。図８に示す結果より、PE-CVD TMS SiO2膜４２
ｂは膜厚の厚薄にかかわりなく、試料Ｓ２、Ｓ３とも
に、比較試料ＣＳ５のPE-CVD SiN膜５３と同じように、
１５０時間程度放置しても初期のＰ＝Ｏ吸収係数に比べ
てほとんど変化がない。即ち、PE-CVD TMS SiO2膜４２
ｂはPE-CVD SiN膜５３と同等な耐水性を有することが分
かった。
【００６４】また、調査用試料Ｓ３及び比較試料ＣＳ
３、ＣＳ４を用いて、別の加圧加湿試験（プレッシャー
クッカーテスト）により、耐水性を調査した。加圧加湿
試験の条件は上記と同じである。結果を図９に示す。図
９の縦軸は線形目盛りで表した耐水性（％）を示し、横
軸は線形目盛りで表した放置時間（hr）を示す。
３、ＣＳ４を用いて、別の加圧加湿試験（プレッシャー
クッカーテスト）により、耐水性を調査した。加圧加湿
試験の条件は上記と同じである。結果を図９に示す。図
９の縦軸は線形目盛りで表した耐水性（％）を示し、横
軸は線形目盛りで表した放置時間（hr）を示す。
【００６５】耐水性の評価は、上記と同じく、加圧加湿
試験後に調査用絶縁膜中に含まれるＰ＝Ｏ結合の量を評
価することにより行なった。図９における耐水性とは、
放置前のＰ＝Ｏ吸収係数を１００とし、これを基準とし
て加圧加湿試験後におけるＰ＝Ｏ吸収係数を算出したも
のである。図９に示すように、試料Ｓ３は比較試料ＣＳ
３、ＣＳ４を上回る９７．４％（１００ｈｒ）の耐水性
を有することが分かった。
試験後に調査用絶縁膜中に含まれるＰ＝Ｏ結合の量を評
価することにより行なった。図９における耐水性とは、
放置前のＰ＝Ｏ吸収係数を１００とし、これを基準とし
て加圧加湿試験後におけるＰ＝Ｏ吸収係数を算出したも
のである。図９に示すように、試料Ｓ３は比較試料ＣＳ
３、ＣＳ４を上回る９７．４％（１００ｈｒ）の耐水性
を有することが分かった。
【００６６】（vii）膜のリーク電流 図３のような調査用試料Ｓ１Ａを作成した。即ち、試料
Ｓ１において、この発明に係る膜厚（ｔ）２００ｎｍの
PE-CVD TMS SiO2膜４２ａの上に電極４５を形成するこ
とにより、試料Ｓ１Ａを作成した。シリコン基板４１と
電極４５との間に電圧を印加し、シリコン基板４１と電
極４５との間に流れるリーク電流を測定した。シリコン
基板４１を接地するとともに、電極４５に負の電圧を印
加する。
Ｓ１において、この発明に係る膜厚（ｔ）２００ｎｍの
PE-CVD TMS SiO2膜４２ａの上に電極４５を形成するこ
とにより、試料Ｓ１Ａを作成した。シリコン基板４１と
電極４５との間に電圧を印加し、シリコン基板４１と電
極４５との間に流れるリーク電流を測定した。シリコン
基板４１を接地するとともに、電極４５に負の電圧を印
加する。
【００６７】その結果によれば、PE-CVD TMS SiO2膜４
２ａ単体のリーク電流は５ＭＶ／ｃｍの電界強度で、１
０-8Ａ／ｃｍ2台であり、ブレークダウン電圧は電界に
換算して約１０ＭＶ／ｃｍであった。 （viii）膜の密着性 試料Ｓ４、Ｓ５を用いて、この発明に係るPE-CVD TMS S
iO2膜４２ｃと、下地の低誘電率絶縁膜４４ａ，４４ｂ
との密着性について調査した。また、成膜前の表面処理
を行なった試料と同処理を行なわなかった試料を作成し
て同様な調査を行なった。成膜前の表面処理とは、
Ｎ2，ＮＨ3，Ｈ2などのプラズマを用いて処理膜の表面
を改質する処理である。
２ａ単体のリーク電流は５ＭＶ／ｃｍの電界強度で、１
０-8Ａ／ｃｍ2台であり、ブレークダウン電圧は電界に
換算して約１０ＭＶ／ｃｍであった。 （viii）膜の密着性 試料Ｓ４、Ｓ５を用いて、この発明に係るPE-CVD TMS S
iO2膜４２ｃと、下地の低誘電率絶縁膜４４ａ，４４ｂ
との密着性について調査した。また、成膜前の表面処理
を行なった試料と同処理を行なわなかった試料を作成し
て同様な調査を行なった。成膜前の表面処理とは、
Ｎ2，ＮＨ3，Ｈ2などのプラズマを用いて処理膜の表面
を改質する処理である。
【００６８】また、比較のため、PE-CVD TMS SiO2膜４
２ｃの代わりにPE-CVD TEOS SiO2膜５１ｃを用い、かつ
低誘電率絶縁膜として無機塗布絶縁膜４４ａ（比較試料
ＣＳ６）、及び有機塗布絶縁膜４４ｂ（比較試料ＣＳ
７）を用いて同様な調査を行なった。膜の密着性を調査
するための試験として、試料面の数ｃｍ×数ｃｍにわた
って格子状に傷を入れ、テープによる剥離試験、及びＣ
ＭＰ（Chemical MechanicalPolishing）によるウエハ前
面での剥離試験を行なった。
２ｃの代わりにPE-CVD TEOS SiO2膜５１ｃを用い、かつ
低誘電率絶縁膜として無機塗布絶縁膜４４ａ（比較試料
ＣＳ６）、及び有機塗布絶縁膜４４ｂ（比較試料ＣＳ
７）を用いて同様な調査を行なった。膜の密着性を調査
するための試験として、試料面の数ｃｍ×数ｃｍにわた
って格子状に傷を入れ、テープによる剥離試験、及びＣ
ＭＰ（Chemical MechanicalPolishing）によるウエハ前
面での剥離試験を行なった。
【００６９】この結果を図１０に示す。図１０に示すよ
うに、PE-CVD TMS SiO2膜４２ｃでは、成膜前の表面処
理の有無にかかわらず、無機塗布絶縁膜４４ａ、及び有
機塗布絶縁膜４４ｂとの密着性は良好だった。一方、PE
-CVD TEOS SiO2膜５１ｃでは、全体的に密着性の程度は
PE-CVD TMS SiO2膜４２ｃよりも劣る。そして、成膜前
の表面処理の有無で差が出ており、表面処理を行なった
試料が同処理を行なわなかった試料に比べて密着性が高
かった。
うに、PE-CVD TMS SiO2膜４２ｃでは、成膜前の表面処
理の有無にかかわらず、無機塗布絶縁膜４４ａ、及び有
機塗布絶縁膜４４ｂとの密着性は良好だった。一方、PE
-CVD TEOS SiO2膜５１ｃでは、全体的に密着性の程度は
PE-CVD TMS SiO2膜４２ｃよりも劣る。そして、成膜前
の表面処理の有無で差が出ており、表面処理を行なった
試料が同処理を行なわなかった試料に比べて密着性が高
かった。
【００７０】（ix）ヒートサイクルによる不良発生率 試料Ｓ６及び比較試料ＣＳ８、ＣＳ９について、ヒート
サイクルによる不良発生率について調査した。各試料は
パッケージに封入した。ヒートサイクルの試験条件は以
下の通りである。サイクル数をパラメータにとってい
る。 高い温度（保持時間）：１５０℃（２０分間） 低い温度（保持時間）：−５５℃（２０分間） サイクル数：１００、２００、３００、５００Ｃ（Ｃ：
Ｃｙｃｌｅ） 膜剥がれや膜のクラックが生じたものを不良とした。結
果を図１１に示す。図１１の縦軸は線形目盛りで表した
不良発生率（％）を示し、横軸は試料の種類を示す。試
料の種類は、左側から上記説明した試料Ｓ６、比較試料
ＣＳ８、ＣＳ９の順となっている。棒グラフの区分領域
は特定のサイクル数での不良率を示し、横線でハッチン
グした区分領域は１００Ｃでの不良率を示し、縦線でハ
ッチングした区分領域は２００Ｃでの不良率を示し、斜
線でハッチングした区分領域は３００Ｃでの不良率を示
し、白抜きの区分領域は５００Ｃでの不良率を示す。
サイクルによる不良発生率について調査した。各試料は
パッケージに封入した。ヒートサイクルの試験条件は以
下の通りである。サイクル数をパラメータにとってい
る。 高い温度（保持時間）：１５０℃（２０分間） 低い温度（保持時間）：−５５℃（２０分間） サイクル数：１００、２００、３００、５００Ｃ（Ｃ：
Ｃｙｃｌｅ） 膜剥がれや膜のクラックが生じたものを不良とした。結
果を図１１に示す。図１１の縦軸は線形目盛りで表した
不良発生率（％）を示し、横軸は試料の種類を示す。試
料の種類は、左側から上記説明した試料Ｓ６、比較試料
ＣＳ８、ＣＳ９の順となっている。棒グラフの区分領域
は特定のサイクル数での不良率を示し、横線でハッチン
グした区分領域は１００Ｃでの不良率を示し、縦線でハ
ッチングした区分領域は２００Ｃでの不良率を示し、斜
線でハッチングした区分領域は３００Ｃでの不良率を示
し、白抜きの区分領域は５００Ｃでの不良率を示す。
【００７１】図１１に示すように、下部保護層及び上部
保護層ともにこの発明のシリコン酸化膜を用いた試料Ｓ
６では、３００Ｃ以上で不良が発生するが、３００Ｃ及
び５００Ｃでの不良発生率を合わせても２乃至３％程度
である。下部保護層及び上部保護層のうち下部保護層の
みがこの発明のシリコン酸化膜４２ｄである比較試料Ｃ
Ｓ８の場合、１００Ｃから５００Ｃまでほぼ均等に不良
が発生しており、不良発生率は合わせて約２５％程度で
あった。下部保護層及び上部保護層ともにこの発明のシ
リコン酸化膜４２ｄ、４２ｅを用いない比較試料ＣＳ９
の場合、１００Ｃから５００Ｃまで不良が発生し、特に
３００Ｃ及び５００Ｃでの不良発生率が高くなってお
り、不良発生率は合わせて約５３％であった。
保護層ともにこの発明のシリコン酸化膜を用いた試料Ｓ
６では、３００Ｃ以上で不良が発生するが、３００Ｃ及
び５００Ｃでの不良発生率を合わせても２乃至３％程度
である。下部保護層及び上部保護層のうち下部保護層の
みがこの発明のシリコン酸化膜４２ｄである比較試料Ｃ
Ｓ８の場合、１００Ｃから５００Ｃまでほぼ均等に不良
が発生しており、不良発生率は合わせて約２５％程度で
あった。下部保護層及び上部保護層ともにこの発明のシ
リコン酸化膜４２ｄ、４２ｅを用いない比較試料ＣＳ９
の場合、１００Ｃから５００Ｃまで不良が発生し、特に
３００Ｃ及び５００Ｃでの不良発生率が高くなってお
り、不良発生率は合わせて約５３％であった。
【００７２】（ｘ）銅（Ｃｕ）に対するバリア性調査 （ａ）ＴＤＤＢ（Time Dependent Dielectric Break Do
wn）試験 ＴＤＤＢ試験は、試料に電圧を印加して絶縁破壊に至る
までの時間を計測する試験である。調査用試料は、Ｓｉ
基板上に、この発明に係るPE-CVD TMS SiO2膜とＣｕ膜
とを順に積層することにより作成した。比較のため、PE
-CVD TMS SiO2膜の代わりにPE-CVD TEOS SiO2膜を用い
た試料、及びＣｕ膜とPE-CVD TEOS SiO2膜との間にＴｉ
Ｎ膜を介在させた試料についても同様な調査を行なっ
た。
wn）試験 ＴＤＤＢ試験は、試料に電圧を印加して絶縁破壊に至る
までの時間を計測する試験である。調査用試料は、Ｓｉ
基板上に、この発明に係るPE-CVD TMS SiO2膜とＣｕ膜
とを順に積層することにより作成した。比較のため、PE
-CVD TMS SiO2膜の代わりにPE-CVD TEOS SiO2膜を用い
た試料、及びＣｕ膜とPE-CVD TEOS SiO2膜との間にＴｉ
Ｎ膜を介在させた試料についても同様な調査を行なっ
た。
【００７３】調査結果によれば、電界強度８ＭＶ／ｃｍ
において、１０×１０5秒のブレークダウンライフタイ
ムが得られた。一方、PE-CVD TEOS SiO2膜を用いた試料
では、１０×１０5秒台のブレークダウンライフタイム
が得られるのは、電界強度５ＭＶ／ｃｍであった。この
ことは、PE-CVD TMS SiO2膜を用いた試料の方がPE-CVD
TEOS SiO2膜を用いた試料に比べてブレークダウンライ
フタイムは６桁程度長いことを表している。
において、１０×１０5秒のブレークダウンライフタイ
ムが得られた。一方、PE-CVD TEOS SiO2膜を用いた試料
では、１０×１０5秒台のブレークダウンライフタイム
が得られるのは、電界強度５ＭＶ／ｃｍであった。この
ことは、PE-CVD TMS SiO2膜を用いた試料の方がPE-CVD
TEOS SiO2膜を用いた試料に比べてブレークダウンライ
フタイムは６桁程度長いことを表している。
【００７４】Ｃｕ膜とPE-CVD TEOS SiO2膜との間にＴｉ
Ｎ膜を介在させた試料では、１０×１０5秒台のブレー
クダウンライフタイムが得られるのは、電界強度７．５
ＭＶ／ｃｍであった。以上より、PE-CVD TMS SiO2膜を
用いた試料はPE-CVD TEOS SiO2膜を用いた試料に比べて
６桁程度長いブレークダウンライフタイムを有し、Ｔｉ
Ｎ膜と同等以上のＣｕに対するバリア性を有するといえ
る。
Ｎ膜を介在させた試料では、１０×１０5秒台のブレー
クダウンライフタイムが得られるのは、電界強度７．５
ＭＶ／ｃｍであった。以上より、PE-CVD TMS SiO2膜を
用いた試料はPE-CVD TEOS SiO2膜を用いた試料に比べて
６桁程度長いブレークダウンライフタイムを有し、Ｔｉ
Ｎ膜と同等以上のＣｕに対するバリア性を有するといえ
る。
【００７５】（ｂ）耐熱性調査 調査用試料は、図１２に示すように、不図示のＳｉ基板
上に、この発明に係る膜厚１２５ｎｍのPE-CVD TMS SiO
2膜とＣｕ膜とを隣接して積層することにより作成し
た。調査は、成膜直後の状態（図１２中、点線で示
す。）を基準にして温度４７０℃で所定時間（１時間
（二点鎖線）、７時間（実線）、１５時間（一点鎖線）
の３種類）処理した後のPE-CVD TMS SiO2膜中のＣｕの
分布状態を測定することにより行なった。
上に、この発明に係る膜厚１２５ｎｍのPE-CVD TMS SiO
2膜とＣｕ膜とを隣接して積層することにより作成し
た。調査は、成膜直後の状態（図１２中、点線で示
す。）を基準にして温度４７０℃で所定時間（１時間
（二点鎖線）、７時間（実線）、１５時間（一点鎖線）
の３種類）処理した後のPE-CVD TMS SiO2膜中のＣｕの
分布状態を測定することにより行なった。
【００７６】図１２は調査結果を示すグラフである。図
１２において、左側の縦軸は対数目盛りで表したＣｕ濃
度及びＳｉ濃度（ｃｍ-3）を示す。横軸は線形目盛りで
表したPE-CVD TMS SiO2膜の片面からＣｕ膜の側に向か
って測った深さ（ｎｍ）を示す。図１２に示すように、
成膜直後の分布とほとんど変化がなかった。即ち、PE-C
VD TMS SiO2膜はＣｕに対して十分なバリア性を有する
ことが分かった。
１２において、左側の縦軸は対数目盛りで表したＣｕ濃
度及びＳｉ濃度（ｃｍ-3）を示す。横軸は線形目盛りで
表したPE-CVD TMS SiO2膜の片面からＣｕ膜の側に向か
って測った深さ（ｎｍ）を示す。図１２に示すように、
成膜直後の分布とほとんど変化がなかった。即ち、PE-C
VD TMS SiO2膜はＣｕに対して十分なバリア性を有する
ことが分かった。
【００７７】なお、上記では、成膜ガス中のシリコン含
有ガスとして、Ｓｉ−Ｈ結合を有するアルコキシ化合物
（ＴＭＳ）を用いているが、Ｓｉ−Ｈ結合を有するシロ
キサンを用いることができる。また、酸素含有ガスとし
てＮ2Ｏを用いているが、他に酸素（Ｏ2）、二酸化窒素
（ＮＯ2）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（Ｃ
Ｏ2）、又は水（Ｈ2Ｏ）の何れか一を用いることができ
る。
有ガスとして、Ｓｉ−Ｈ結合を有するアルコキシ化合物
（ＴＭＳ）を用いているが、Ｓｉ−Ｈ結合を有するシロ
キサンを用いることができる。また、酸素含有ガスとし
てＮ2Ｏを用いているが、他に酸素（Ｏ2）、二酸化窒素
（ＮＯ2）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（Ｃ
Ｏ2）、又は水（Ｈ2Ｏ）の何れか一を用いることができ
る。
【００７８】また、上記の成膜ガスに水素（Ｈ2）、又
は窒素（Ｎ2）の少なくとも何れか一を添加することに
より、緻密性を更に高めることができる。 （第３の実施の形態）次に、図１３（ａ）及び図１３
（ｂ）を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る半
導体装置及びその製造方法を説明する。
は窒素（Ｎ2）の少なくとも何れか一を添加することに
より、緻密性を更に高めることができる。 （第３の実施の形態）次に、図１３（ａ）及び図１３
（ｂ）を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る半
導体装置及びその製造方法を説明する。
【００７９】図１３（ａ）は、本発明の第３の実施の形
態に係る半導体装置を示す断面図である。図１３（ｂ）
は図１３（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。この半
導体装置は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すよう
に、下地基板３１上に膜厚約１μｍのＳｉＯＦ膜からな
る下部配線埋込絶縁膜３２が形成されている。下部配線
埋込絶縁膜３２に下部配線溝３２ａが形成され、下部配
線３３が埋め込まれている。
態に係る半導体装置を示す断面図である。図１３（ｂ）
は図１３（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。この半
導体装置は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すよう
に、下地基板３１上に膜厚約１μｍのＳｉＯＦ膜からな
る下部配線埋込絶縁膜３２が形成されている。下部配線
埋込絶縁膜３２に下部配線溝３２ａが形成され、下部配
線３３が埋め込まれている。
【００８０】また、これらの上にこの発明に係る膜厚数
１０ｎｍのPE-CVD TMS SiO2膜（シリコン含有絶縁膜）
からなる配線層間絶縁膜（保護層）３４と、膜厚約１μ
ｍのＳｉＯＦ膜からなる上部配線埋込絶縁膜３５とがこ
の順に積層されている。この発明に係るPE-CVD TMS SiO
2膜は、赤外線の吸収強度のピークが波数２２７０乃至
２３５０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．２５乃至
２．４０ｇ／ｃｍ3の範囲に有り、かつ比誘電率が３．
３乃至４．３の範囲にある。
１０ｎｍのPE-CVD TMS SiO2膜（シリコン含有絶縁膜）
からなる配線層間絶縁膜（保護層）３４と、膜厚約１μ
ｍのＳｉＯＦ膜からなる上部配線埋込絶縁膜３５とがこ
の順に積層されている。この発明に係るPE-CVD TMS SiO
2膜は、赤外線の吸収強度のピークが波数２２７０乃至
２３５０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．２５乃至
２．４０ｇ／ｃｍ3の範囲に有り、かつ比誘電率が３．
３乃至４．３の範囲にある。
【００８１】配線層間絶縁膜３４にはビアホール３４ａ
が形成され、上部配線埋込絶縁膜３５にはビアホール３
４ａよりも大きい開口面積を有し、かつビアホール３４
ａと連通した上部配線溝３５ａが形成されている。そし
て、ビアホール３４ａと上部配線溝３５ａ内には、よく
知られたデュアルダマシン法によりＴａＮ膜（銅拡散阻
止膜）３６ａ及び銅膜３６ｂからなる接続導体３６とＴ
ａＮ膜３６ａと銅膜３６ｂとからなる上部配線３７が一
体的に埋め込まれている。そして、最上部全面はこの発
明に係るPE-CVD TMS SiO2 膜からなる最上部保護層３８
によって被覆されている。
が形成され、上部配線埋込絶縁膜３５にはビアホール３
４ａよりも大きい開口面積を有し、かつビアホール３４
ａと連通した上部配線溝３５ａが形成されている。そし
て、ビアホール３４ａと上部配線溝３５ａ内には、よく
知られたデュアルダマシン法によりＴａＮ膜（銅拡散阻
止膜）３６ａ及び銅膜３６ｂからなる接続導体３６とＴ
ａＮ膜３６ａと銅膜３６ｂとからなる上部配線３７が一
体的に埋め込まれている。そして、最上部全面はこの発
明に係るPE-CVD TMS SiO2 膜からなる最上部保護層３８
によって被覆されている。
【００８２】上記した本願発明者の実験によれば、上記
特性を有するPE-CVD TMS SiO2膜は、シリコン窒化膜と
同じように、機械的強度が高く、緻密で、耐水性に優
れ、膜中の水分含有量が少なく、かつシリコン窒化膜と
比べて比誘電率が小さい。この実施の形態では、上記特
性を有するPE-CVD TMS SiO2膜からなる配線層間絶縁膜
３４は下部配線３３、特に銅膜３３ｂと接するように銅
膜３３ｂを被覆して形成されている。また、上部配線３
７、特に銅膜３６ｂと接するように銅膜３６ｂを被覆し
て最上部保護層３８が形成されている。
特性を有するPE-CVD TMS SiO2膜は、シリコン窒化膜と
同じように、機械的強度が高く、緻密で、耐水性に優
れ、膜中の水分含有量が少なく、かつシリコン窒化膜と
比べて比誘電率が小さい。この実施の形態では、上記特
性を有するPE-CVD TMS SiO2膜からなる配線層間絶縁膜
３４は下部配線３３、特に銅膜３３ｂと接するように銅
膜３３ｂを被覆して形成されている。また、上部配線３
７、特に銅膜３６ｂと接するように銅膜３６ｂを被覆し
て最上部保護層３８が形成されている。
【００８３】従って、低い比誘電率を保持しつつ、シリ
コン窒化膜のようなバリア絶縁膜なしで下部配線３３及
び上部配線３７から周辺部への銅の拡散を防止すること
ができる。さらに、下部配線埋込絶縁膜３２は配線層間
絶縁膜３４によって被覆され、上部配線埋込絶縁膜３５
は配線層間絶縁膜３４と最上部保護層３８によって上下
面を保護されている。従って、配線埋込絶縁膜３２、３
５への外来の水分の侵入を防止して、吸湿による配線埋
込絶縁膜３２、３５の比誘電率の変動を防止することが
できる。また、下部配線３３は配線層間絶縁膜３４によ
り被覆され、上部配線３７は最上部保護層３８によって
被覆されているので、配線の腐食等を防止することが可
能である。
コン窒化膜のようなバリア絶縁膜なしで下部配線３３及
び上部配線３７から周辺部への銅の拡散を防止すること
ができる。さらに、下部配線埋込絶縁膜３２は配線層間
絶縁膜３４によって被覆され、上部配線埋込絶縁膜３５
は配線層間絶縁膜３４と最上部保護層３８によって上下
面を保護されている。従って、配線埋込絶縁膜３２、３
５への外来の水分の侵入を防止して、吸湿による配線埋
込絶縁膜３２、３５の比誘電率の変動を防止することが
できる。また、下部配線３３は配線層間絶縁膜３４によ
り被覆され、上部配線３７は最上部保護層３８によって
被覆されているので、配線の腐食等を防止することが可
能である。
【００８４】次に、上記構造の製造方法について説明す
る。下部配線３３が埋め込まれた下部配線埋込絶縁膜３
２と上部配線３７が埋め込まれた上部配線埋込絶縁膜３
５との間に挟まれた配線層間絶縁膜３４の成膜ガスとし
てＴＭＳ＋Ｎ2Ｏを用いている。まず、図１３（ａ）に
示すように、下地基板３１上に、膜厚約１μｍのＳｉＯ
Ｆ膜からなる配線埋込絶縁膜３２を形成する。続いて、
配線埋込絶縁膜３２をエッチングして配線溝３２ａを形
成した後、配線溝３２ａの内面に銅拡散阻止膜としてＴ
ａＮ膜３３ａを形成する。次いで、ＴａＮ膜３３ａ表面
に図示しない銅シード層をスパッタ法により形成した
後、メッキ法により銅膜を埋め込む。ＣＭＰ法（Chemic
al Mechanical Polishing 法）により、配線溝３２ａか
ら突出した銅膜３３ｂ及びＴａＮ膜３３ａを研磨して表
面を平坦化する。これにより、銅膜３３ｂ及びＴａＮ膜
３３ａからなる下部配線３３が形成される。以上の要素
が、被成膜基板２０を構成する。
る。下部配線３３が埋め込まれた下部配線埋込絶縁膜３
２と上部配線３７が埋め込まれた上部配線埋込絶縁膜３
５との間に挟まれた配線層間絶縁膜３４の成膜ガスとし
てＴＭＳ＋Ｎ2Ｏを用いている。まず、図１３（ａ）に
示すように、下地基板３１上に、膜厚約１μｍのＳｉＯ
Ｆ膜からなる配線埋込絶縁膜３２を形成する。続いて、
配線埋込絶縁膜３２をエッチングして配線溝３２ａを形
成した後、配線溝３２ａの内面に銅拡散阻止膜としてＴ
ａＮ膜３３ａを形成する。次いで、ＴａＮ膜３３ａ表面
に図示しない銅シード層をスパッタ法により形成した
後、メッキ法により銅膜を埋め込む。ＣＭＰ法（Chemic
al Mechanical Polishing 法）により、配線溝３２ａか
ら突出した銅膜３３ｂ及びＴａＮ膜３３ａを研磨して表
面を平坦化する。これにより、銅膜３３ｂ及びＴａＮ膜
３３ａからなる下部配線３３が形成される。以上の要素
が、被成膜基板２０を構成する。
【００８５】次に、ＴＭＳ＋Ｎ2Ｏを用いたプラズマＣ
ＶＤ法により膜厚数１０ｎｍのPE-CVD TMS SiO2膜から
なる配線層間絶縁膜３４を形成する。以下にその詳細を
説明する。即ち、PE-CVD TMS SiO2膜を形成するには、
まず、被成膜基板２０を成膜装置１０１のチャンバ１内
に導入し、下部電極３に保持する。続いて、被成膜基板
２０を加熱し、温度３５０℃に保持する。ＴＭＳを流量
１００sccmで、Ｎ2Ｏガスを流量３０００sccmで、図１
に示すプラズマ成膜装置１０１のチャンバ１内に導入
し、圧力を０．７Torrに保持する。次いで、下部電極３
に周波数３８０ｋＨｚの電力０．３Ｗ／ｃｍ2を印加
し、上部電極２にも周波数1３．５６ＭＨｚの電力０．
３Ｗ／ｃｍ2を印加する。
ＶＤ法により膜厚数１０ｎｍのPE-CVD TMS SiO2膜から
なる配線層間絶縁膜３４を形成する。以下にその詳細を
説明する。即ち、PE-CVD TMS SiO2膜を形成するには、
まず、被成膜基板２０を成膜装置１０１のチャンバ１内
に導入し、下部電極３に保持する。続いて、被成膜基板
２０を加熱し、温度３５０℃に保持する。ＴＭＳを流量
１００sccmで、Ｎ2Ｏガスを流量３０００sccmで、図１
に示すプラズマ成膜装置１０１のチャンバ１内に導入
し、圧力を０．７Torrに保持する。次いで、下部電極３
に周波数３８０ｋＨｚの電力０．３Ｗ／ｃｍ2を印加
し、上部電極２にも周波数1３．５６ＭＨｚの電力０．
３Ｗ／ｃｍ2を印加する。
【００８６】これにより、ＴＭＳとＮ2Ｏがプラズマ化
する。この状態を所定時間保持して、膜厚数１０ｎｍの
PE-CVD TMS SiO2膜からなる配線層間絶縁膜３４を形成
する。調査によれば、配線層間絶縁膜３４を構成する、
成膜されたPE-CVD TMS SiO2膜は、周波数１ＭＨｚで測
定した比誘電率が凡そ３．９であり、電界強度５ＭＶ／
ｃｍのときリーク電流が１０-8Ａ／ｃｍ2であった。
する。この状態を所定時間保持して、膜厚数１０ｎｍの
PE-CVD TMS SiO2膜からなる配線層間絶縁膜３４を形成
する。調査によれば、配線層間絶縁膜３４を構成する、
成膜されたPE-CVD TMS SiO2膜は、周波数１ＭＨｚで測
定した比誘電率が凡そ３．９であり、電界強度５ＭＶ／
ｃｍのときリーク電流が１０-8Ａ／ｃｍ2であった。
【００８７】次いで、ＳｉＯＦ膜３２を形成したときと
同じ方法により配線層間絶縁膜３４上に膜厚約１μｍの
ＳｉＯＦ膜からなる配線埋込絶縁膜３５を形成する。次
に、よく知られたデュアルダマシン法により銅膜３６ｂ
を主とする接続導体３６と上部配線３７を形成する。デ
ュアルダマシン法は種々の方法が知られているが、ここ
では、以下に、その一例について詳細に説明する。
同じ方法により配線層間絶縁膜３４上に膜厚約１μｍの
ＳｉＯＦ膜からなる配線埋込絶縁膜３５を形成する。次
に、よく知られたデュアルダマシン法により銅膜３６ｂ
を主とする接続導体３６と上部配線３７を形成する。デ
ュアルダマシン法は種々の方法が知られているが、ここ
では、以下に、その一例について詳細に説明する。
【００８８】即ち、配線埋込絶縁膜３５上に図示しない
レジスト膜を形成した後、フォトリソグラフィー法によ
りビアホールを形成すべき領域にレジスト膜の開口部を
形成する。次いで、レジスト膜の開口部を通して配線埋
込絶縁膜３５及び配線層間絶縁膜３４をエッチングし、
貫通させる。これにより、配線層間絶縁膜３４にビアホ
ール３４ａが形成される。
レジスト膜を形成した後、フォトリソグラフィー法によ
りビアホールを形成すべき領域にレジスト膜の開口部を
形成する。次いで、レジスト膜の開口部を通して配線埋
込絶縁膜３５及び配線層間絶縁膜３４をエッチングし、
貫通させる。これにより、配線層間絶縁膜３４にビアホ
ール３４ａが形成される。
【００８９】次に、図示しない別のレジスト膜を形成
し、配線溝を形成すべき領域に開口部を形成する。この
レジスト膜の開口部は配線層間絶縁膜３４のビアホール
３４ａの開口面積よりも大きく、かつ配線層間絶縁膜３
４のビアホール３４ａを含むように形成される。次い
で、レジスト膜の開口部を通して配線埋込絶縁膜３５を
エッチングし、貫通させる。このとき、下地の配線層間
絶縁膜３４は配線埋込絶縁膜３５のエッチングガスに対
してエッチング耐性を有するため、配線層間絶縁膜３４
でエッチングが停止される。これにより、配線埋込絶縁
膜３５にビアホール３４ａと繋がる配線溝３５ａが形成
される。
し、配線溝を形成すべき領域に開口部を形成する。この
レジスト膜の開口部は配線層間絶縁膜３４のビアホール
３４ａの開口面積よりも大きく、かつ配線層間絶縁膜３
４のビアホール３４ａを含むように形成される。次い
で、レジスト膜の開口部を通して配線埋込絶縁膜３５を
エッチングし、貫通させる。このとき、下地の配線層間
絶縁膜３４は配線埋込絶縁膜３５のエッチングガスに対
してエッチング耐性を有するため、配線層間絶縁膜３４
でエッチングが停止される。これにより、配線埋込絶縁
膜３５にビアホール３４ａと繋がる配線溝３５ａが形成
される。
【００９０】次に、上記と同じくＴａＮ膜３６ａをビア
ホール３４ａと配線溝３５ａの内面に形成した後、スパ
ッタ法により銅シード層を形成し、更にその上に銅膜３
６ｂを埋め込んで、接続導体３６と上部配線３７を形成
する。以上が所謂デュアルダマシン法である。次に、こ
の発明が適用される成膜方法により、全面に保護層３８
を形成する。これにより、半導体装置が完成する。
ホール３４ａと配線溝３５ａの内面に形成した後、スパ
ッタ法により銅シード層を形成し、更にその上に銅膜３
６ｂを埋め込んで、接続導体３６と上部配線３７を形成
する。以上が所謂デュアルダマシン法である。次に、こ
の発明が適用される成膜方法により、全面に保護層３８
を形成する。これにより、半導体装置が完成する。
【００９１】以上のように、この第３の実施の形態によ
れば、配線層間絶縁膜３４となるPE-CVD TMS SiO2膜
を、Ｓｉ−Ｈ結合を有するアルコキシ化合物であるＴＭ
Ｓと、酸素含有ガスであるＮ2Ｏとからなる成膜ガスを
プラズマ化し、反応させて形成している。この発明に係
るPE-CVD TMS SiO2 膜の比誘電率は約３．９程度であ
り、かつシリコン窒化膜と同じ位の緻密性を有する。こ
れにより、保護層としての機能を低下させることなく、
即ち銅に対する高いバリア性と小さいリーク電流を維持
し、配線間の絶縁膜全体の実効的な誘電率を低減させる
ことができる。
れば、配線層間絶縁膜３４となるPE-CVD TMS SiO2膜
を、Ｓｉ−Ｈ結合を有するアルコキシ化合物であるＴＭ
Ｓと、酸素含有ガスであるＮ2Ｏとからなる成膜ガスを
プラズマ化し、反応させて形成している。この発明に係
るPE-CVD TMS SiO2 膜の比誘電率は約３．９程度であ
り、かつシリコン窒化膜と同じ位の緻密性を有する。こ
れにより、保護層としての機能を低下させることなく、
即ち銅に対する高いバリア性と小さいリーク電流を維持
し、配線間の絶縁膜全体の実効的な誘電率を低減させる
ことができる。
【００９２】これに対して、図１４（ａ）及び図１４
（ｂ）は、比較例の多層配線構造を示す断面図である。
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）と異なるところは、この
発明が適用されるPE-CVD TMS SiO2 膜からなる配線層間
絶縁膜３４の代わりに、膜厚約１μｍのシリコン酸化膜
３９ｂが膜厚数１０ｎｍのシリコン窒化膜３９ａ、３９
ｃによって挟まれた配線層間絶縁膜３９を用い、PE-CVD
TMS SiO2 膜からなる保護層３８の代わりに膜厚数１０
ｎｍのシリコン窒化膜４０を用いていることである。こ
の場合、比誘電率約７．２と高いシリコン窒化膜３９
ａ、３９ｃ、４０を用いているので、配線間の絶縁膜全
体として誘電率が高くなる。なお、図１４（ａ）及び図
１４（ｂ）中、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）中の符号
と同じ符号で示すものは図１３（ａ）及び図１３（ｂ）
中のものと同じものを示すので、説明を省略する。
（ｂ）は、比較例の多層配線構造を示す断面図である。
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）と異なるところは、この
発明が適用されるPE-CVD TMS SiO2 膜からなる配線層間
絶縁膜３４の代わりに、膜厚約１μｍのシリコン酸化膜
３９ｂが膜厚数１０ｎｍのシリコン窒化膜３９ａ、３９
ｃによって挟まれた配線層間絶縁膜３９を用い、PE-CVD
TMS SiO2 膜からなる保護層３８の代わりに膜厚数１０
ｎｍのシリコン窒化膜４０を用いていることである。こ
の場合、比誘電率約７．２と高いシリコン窒化膜３９
ａ、３９ｃ、４０を用いているので、配線間の絶縁膜全
体として誘電率が高くなる。なお、図１４（ａ）及び図
１４（ｂ）中、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）中の符号
と同じ符号で示すものは図１３（ａ）及び図１３（ｂ）
中のものと同じものを示すので、説明を省略する。
【００９３】このように、第３の実施の形態によれば、
シリコン窒化膜のようなバリア絶縁膜なしで銅配線３
３、３７からの銅の拡散を防止し、また配線間の絶縁膜
全体として低誘電率化を図ることができる。また、Ｓｉ
ＯＦ膜からなる下部配線埋込絶縁膜３２及び上部配線埋
込絶縁膜３５の間にPE-CVD TMS SiO2 膜からなる配線層
間絶縁膜３４が介在し、かつ上部配線埋込絶縁膜３５を
被覆してPE-CVD TMS SiO2 膜からなる最上部保護層３８
が形成されている。従って、配線層間絶縁膜３４及び最
上部保護層３８によってフッ素（Ｆ）元素の周辺部への
拡散を防止することができる。これにより、配線の信頼
性を向上させることができる。
シリコン窒化膜のようなバリア絶縁膜なしで銅配線３
３、３７からの銅の拡散を防止し、また配線間の絶縁膜
全体として低誘電率化を図ることができる。また、Ｓｉ
ＯＦ膜からなる下部配線埋込絶縁膜３２及び上部配線埋
込絶縁膜３５の間にPE-CVD TMS SiO2 膜からなる配線層
間絶縁膜３４が介在し、かつ上部配線埋込絶縁膜３５を
被覆してPE-CVD TMS SiO2 膜からなる最上部保護層３８
が形成されている。従って、配線層間絶縁膜３４及び最
上部保護層３８によってフッ素（Ｆ）元素の周辺部への
拡散を防止することができる。これにより、配線の信頼
性を向上させることができる。
【００９４】さらに、銅膜３３ｂを主とする下部配線３
３を被覆して配線層間絶縁膜３４を形成し、かつ銅膜３
６ｂを主とする上部配線３７を被覆して最上部保護層３
８を形成しているので、周辺部への銅の拡散を防止する
ことができる。さらに、もともとシリコン窒化膜と同じ
ようにこの発明の絶縁膜自体のリーク電流が小さいた
め、リーク電流を減らすためにＳｉ及びＣを含む膜のよ
うに酸素導入を行なわなくてもよい。従って、その導入
酸素により或いは酸素導入処理により上下部配線３３、
３７の銅膜３３ｂ、３７ｂの表面が酸化されて銅膜３３
ｂ、３７ｂと接触する配線層間絶縁膜３４や保護層３８
が剥がれ易くなるという恐れもない。
３を被覆して配線層間絶縁膜３４を形成し、かつ銅膜３
６ｂを主とする上部配線３７を被覆して最上部保護層３
８を形成しているので、周辺部への銅の拡散を防止する
ことができる。さらに、もともとシリコン窒化膜と同じ
ようにこの発明の絶縁膜自体のリーク電流が小さいた
め、リーク電流を減らすためにＳｉ及びＣを含む膜のよ
うに酸素導入を行なわなくてもよい。従って、その導入
酸素により或いは酸素導入処理により上下部配線３３、
３７の銅膜３３ｂ、３７ｂの表面が酸化されて銅膜３３
ｂ、３７ｂと接触する配線層間絶縁膜３４や保護層３８
が剥がれ易くなるという恐れもない。
【００９５】なお、配線埋込絶縁膜３２、３５としてシ
リコン含有無機化合物又はシリコン含有有機化合物を含
む塗布液により形成された塗布絶縁膜を用いてもよい。
この場合、配線層間絶縁膜３４、保護層３８であるPE-C
VD TMS SiO2 膜は塗布絶縁膜との密着性がよいため、膜
剥がれを防止し、また塗布絶縁膜から周辺部への水分の
放出をより完全に防止することができる。 （第４の実施の形態）次に、図１５（ａ）〜（ｄ）、及
び図１６（ａ）〜（ｃ）を参照して、本発明の第４の実
施の形態に係る半導体装置及びその製造方法を説明す
る。
リコン含有無機化合物又はシリコン含有有機化合物を含
む塗布液により形成された塗布絶縁膜を用いてもよい。
この場合、配線層間絶縁膜３４、保護層３８であるPE-C
VD TMS SiO2 膜は塗布絶縁膜との密着性がよいため、膜
剥がれを防止し、また塗布絶縁膜から周辺部への水分の
放出をより完全に防止することができる。 （第４の実施の形態）次に、図１５（ａ）〜（ｄ）、及
び図１６（ａ）〜（ｃ）を参照して、本発明の第４の実
施の形態に係る半導体装置及びその製造方法を説明す
る。
【００９６】図１６（ｃ）は、本発明の第４の実施の形
態に係る半導体装置を示す断面図である。この半導体装
置は、同図に示すように、下地基板６１上に下部配線埋
込絶縁膜６２が形成されている。下部配線埋込絶縁膜６
２は、主たる絶縁膜６２ａと、膜厚約５０ｎｍのPE-CVD
TMS SiO2 膜からなる第１の上部保護層６３ａとが積層
されてなる。下部配線埋込絶縁膜６２を貫通する下部配
線溝６４に銅拡散阻止膜であるＴａＮ膜６５ａと銅膜６
５ｂとからなる下部配線６５が埋め込まれている。下地
基板６１は半導体基板や他の導電層でもよいし、絶縁性
基板でもよい。
態に係る半導体装置を示す断面図である。この半導体装
置は、同図に示すように、下地基板６１上に下部配線埋
込絶縁膜６２が形成されている。下部配線埋込絶縁膜６
２は、主たる絶縁膜６２ａと、膜厚約５０ｎｍのPE-CVD
TMS SiO2 膜からなる第１の上部保護層６３ａとが積層
されてなる。下部配線埋込絶縁膜６２を貫通する下部配
線溝６４に銅拡散阻止膜であるＴａＮ膜６５ａと銅膜６
５ｂとからなる下部配線６５が埋め込まれている。下地
基板６１は半導体基板や他の導電層でもよいし、絶縁性
基板でもよい。
【００９７】これらの上にビアホール６８が形成された
配線層間絶縁膜６６と上部配線溝６９が形成された上部
配線埋込絶縁膜６７が形成されている。配線層間絶縁膜
６６はこの発明に係る膜厚約５０ｎｍのPE-CVD TMS SiO
2 膜からなる第２の下部保護層６６ａと、主たる絶縁膜
６６ｂと、この発明に係る膜厚約５０ｎｍのPE-CVD TMS
SiO2 膜からなる第２の上部保護層６６ｃとから構成さ
れている。上部配線埋込絶縁膜６７は、主たる絶縁膜６
７ａと、この発明の膜厚約５０ｎｍのPE-CVD TMS SiO2
膜からなる第３の上部保護層６７ｂとから構成されてい
る。
配線層間絶縁膜６６と上部配線溝６９が形成された上部
配線埋込絶縁膜６７が形成されている。配線層間絶縁膜
６６はこの発明に係る膜厚約５０ｎｍのPE-CVD TMS SiO
2 膜からなる第２の下部保護層６６ａと、主たる絶縁膜
６６ｂと、この発明に係る膜厚約５０ｎｍのPE-CVD TMS
SiO2 膜からなる第２の上部保護層６６ｃとから構成さ
れている。上部配線埋込絶縁膜６７は、主たる絶縁膜６
７ａと、この発明の膜厚約５０ｎｍのPE-CVD TMS SiO2
膜からなる第３の上部保護層６７ｂとから構成されてい
る。
【００９８】上部配線溝６９はビアホール６８よりも大
きい開口面積を有し、ビアホール６８と接続するように
形成されている。ビアホール６８と上部配線溝６９内に
は、よく知られたデュアルダマシン法により銅拡散阻止
膜であるＴａＮ膜７０ａと銅膜７０ｂとからなる接続導
体７０と同じく銅拡散阻止膜であるＴａＮ膜７０ａと銅
膜７０ｂとからなる上部配線７１が一体的に埋め込まれ
ている。そして、最上部全面はこの発明に係るPE-CVD T
MS SiO2 膜からなる最上部保護層７２によって被覆され
ている。
きい開口面積を有し、ビアホール６８と接続するように
形成されている。ビアホール６８と上部配線溝６９内に
は、よく知られたデュアルダマシン法により銅拡散阻止
膜であるＴａＮ膜７０ａと銅膜７０ｂとからなる接続導
体７０と同じく銅拡散阻止膜であるＴａＮ膜７０ａと銅
膜７０ｂとからなる上部配線７１が一体的に埋め込まれ
ている。そして、最上部全面はこの発明に係るPE-CVD T
MS SiO2 膜からなる最上部保護層７２によって被覆され
ている。
【００９９】上記の主たる絶縁膜６２ａ、６６ｂ、６７
ａとして低誘電率を有するＳｉＯＦ膜や多孔質絶縁膜等
を用いることができる。この発明に係るPE-CVD TMS SiO
2膜は、赤外線の吸収強度のピークが波数２２７０乃至
２３５０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．２５乃至
２．４０ｇ／ｃｍ 3の範囲に有り、かつ比誘電率が３．
３乃至４．３の範囲にある。
ａとして低誘電率を有するＳｉＯＦ膜や多孔質絶縁膜等
を用いることができる。この発明に係るPE-CVD TMS SiO
2膜は、赤外線の吸収強度のピークが波数２２７０乃至
２３５０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．２５乃至
２．４０ｇ／ｃｍ 3の範囲に有り、かつ比誘電率が３．
３乃至４．３の範囲にある。
【０１００】上記したように、上記特性を有するPE-CVD
TMS SiO2膜は、シリコン窒化膜と同じように、機械的
強度が高く、緻密で、耐水性に優れ、膜中の水分含有量
が少なく、かつシリコン窒化膜と比べて比誘電率が小さ
い。この実施の形態では、下部配線埋込絶縁膜６２の主
体である絶縁膜６２ａは上記特性を有するPE-CVD TMS S
iO2膜からなる保護層６３ａによって被覆され、配線層
間絶縁膜６６及び上部配線埋込絶縁膜６７の主体である
絶縁膜６６ｂ、６７ａはそれぞれ同じく上記特性を有す
るPE-CVD TMS SiO2膜からなる保護層６６ａと６６ｃ、
及び６６ｃと６７ｂによって挟まれている。このため、
主体である絶縁膜６２ａ、６６ｂ、６７ａへの外来の水
分の侵入を防止し、主体である絶縁膜６２ａ、６６ｂ、
６７ａの比誘電率の変動を防止することができる。ま
た、保護層６３ａ、６６ａ、６６ｃ、６７ｂによって内
部への水分の侵入が阻止されるので、配線６５、７１の
腐食を防止することができる。
TMS SiO2膜は、シリコン窒化膜と同じように、機械的
強度が高く、緻密で、耐水性に優れ、膜中の水分含有量
が少なく、かつシリコン窒化膜と比べて比誘電率が小さ
い。この実施の形態では、下部配線埋込絶縁膜６２の主
体である絶縁膜６２ａは上記特性を有するPE-CVD TMS S
iO2膜からなる保護層６３ａによって被覆され、配線層
間絶縁膜６６及び上部配線埋込絶縁膜６７の主体である
絶縁膜６６ｂ、６７ａはそれぞれ同じく上記特性を有す
るPE-CVD TMS SiO2膜からなる保護層６６ａと６６ｃ、
及び６６ｃと６７ｂによって挟まれている。このため、
主体である絶縁膜６２ａ、６６ｂ、６７ａへの外来の水
分の侵入を防止し、主体である絶縁膜６２ａ、６６ｂ、
６７ａの比誘電率の変動を防止することができる。ま
た、保護層６３ａ、６６ａ、６６ｃ、６７ｂによって内
部への水分の侵入が阻止されるので、配線６５、７１の
腐食を防止することができる。
【０１０１】また、保護層６３ａ、６６ａ、６６ｃ、６
７ｂとしてシリコン窒化膜を用いずに、比誘電率が低い
PE-CVD TMS SiO2膜を用いているので、配線６５、７１
間に介在する絶縁膜全体として誘電率を低減することが
できる。さらに、下部配線６５、特に銅膜６５ｂを被覆
して上記特性を有するPE-CVD TMS SiO2膜からなる保護
層６６ａを形成し、上部配線７１、特に銅膜７０ｂを被
覆して上記特性を有するPE-CVD TMS SiO2膜からなる最
上部保護層７２を形成しているので、銅膜６５ｂ、７０
ｂを主とする配線６５、７１から周辺部への銅の拡散を
防止することができる。
７ｂとしてシリコン窒化膜を用いずに、比誘電率が低い
PE-CVD TMS SiO2膜を用いているので、配線６５、７１
間に介在する絶縁膜全体として誘電率を低減することが
できる。さらに、下部配線６５、特に銅膜６５ｂを被覆
して上記特性を有するPE-CVD TMS SiO2膜からなる保護
層６６ａを形成し、上部配線７１、特に銅膜７０ｂを被
覆して上記特性を有するPE-CVD TMS SiO2膜からなる最
上部保護層７２を形成しているので、銅膜６５ｂ、７０
ｂを主とする配線６５、７１から周辺部への銅の拡散を
防止することができる。
【０１０２】図１５（ａ）〜（ｄ）、及び図１６（ａ）
〜（ｃ）は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体装
置の製造方法を示す断面図である。保護層６３ａ、６６
ａ、６６ｃ、６７ｂの成膜ガスとしてＴＭＳ＋Ｎ2Ｏを
用いている。まず、図１５（ａ）に示すように、下地基
板６１上に、熱酸化膜或いはＢＰＳＧ膜等からなる下地
絶縁膜６２を形成した後、成膜ガスとしてＴＭＳ＋Ｎ2
Ｏを用いたプラズマＣＶＤ法により、膜厚約５０ｎｍの
PE-CVD TMS SiO2膜６３を形成する。成膜されたPE-CVD
TMS SiO2膜６３は、周波数１ＭＨｚで測定した比誘電率
が凡そ３．９であり、電界強度５ＭＶ／ｃｍのときリー
ク電流が１０-8Ａ／ｃｍ2であった。
〜（ｃ）は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体装
置の製造方法を示す断面図である。保護層６３ａ、６６
ａ、６６ｃ、６７ｂの成膜ガスとしてＴＭＳ＋Ｎ2Ｏを
用いている。まず、図１５（ａ）に示すように、下地基
板６１上に、熱酸化膜或いはＢＰＳＧ膜等からなる下地
絶縁膜６２を形成した後、成膜ガスとしてＴＭＳ＋Ｎ2
Ｏを用いたプラズマＣＶＤ法により、膜厚約５０ｎｍの
PE-CVD TMS SiO2膜６３を形成する。成膜されたPE-CVD
TMS SiO2膜６３は、周波数１ＭＨｚで測定した比誘電率
が凡そ３．９であり、電界強度５ＭＶ／ｃｍのときリー
ク電流が１０-8Ａ／ｃｍ2であった。
【０１０３】次いで、図１５（ｂ）に示すように、PE-C
VD TMS SiO2膜６３及び下地絶縁膜６２をパターニング
して配線溝６４を形成する。PE-CVD TMS SiO2膜６３ａ
は保護層となる。次に、図１５（ｃ）に示すように、配
線溝６４の内面に銅拡散阻止膜としてＴａＮ膜６５ａを
形成する。続いて、図示しない銅シード層を形成した
後、銅膜６５ｂを埋め込んで、ＴａＮ膜６５ａ及び銅膜
６５ｂからなる下部配線６５を形成する。
VD TMS SiO2膜６３及び下地絶縁膜６２をパターニング
して配線溝６４を形成する。PE-CVD TMS SiO2膜６３ａ
は保護層となる。次に、図１５（ｃ）に示すように、配
線溝６４の内面に銅拡散阻止膜としてＴａＮ膜６５ａを
形成する。続いて、図示しない銅シード層を形成した
後、銅膜６５ｂを埋め込んで、ＴａＮ膜６５ａ及び銅膜
６５ｂからなる下部配線６５を形成する。
【０１０４】次いで、図１５（ｄ）に示すように、下部
配線６５を被覆するこの発明のPE-CVD TMS SiO2 膜から
なる保護層６６ａを形成する。ここまでの工程により、
被成膜基板２０が完成する。その後、この被形成基板２
０上に、配線層間絶縁膜の主体である絶縁膜６６ｂ及び
この発明のPE-CVD TMS SiO2 膜からなる保護層６６ｃを
形成し、接続導体を埋め込むための配線層間絶縁膜６６
を形成する。続いて、同じようにして保護層６６ｃ上に
配線埋込絶縁膜の主体である絶縁膜６７ａ及びこの発明
のPE-CVD TMS SiO2 膜からなる保護層６７ｂを形成し、
上部配線を埋め込む配線埋込絶縁膜６７を形成する。な
お、配線層間絶縁膜６６の主体である絶縁膜６６ｂ及び
配線埋込絶縁膜６７の主体である絶縁膜６７ａとして第
３の実施の形態と同様に低誘電率を有するＳｉＯＦ膜を
用いる。
配線６５を被覆するこの発明のPE-CVD TMS SiO2 膜から
なる保護層６６ａを形成する。ここまでの工程により、
被成膜基板２０が完成する。その後、この被形成基板２
０上に、配線層間絶縁膜の主体である絶縁膜６６ｂ及び
この発明のPE-CVD TMS SiO2 膜からなる保護層６６ｃを
形成し、接続導体を埋め込むための配線層間絶縁膜６６
を形成する。続いて、同じようにして保護層６６ｃ上に
配線埋込絶縁膜の主体である絶縁膜６７ａ及びこの発明
のPE-CVD TMS SiO2 膜からなる保護層６７ｂを形成し、
上部配線を埋め込む配線埋込絶縁膜６７を形成する。な
お、配線層間絶縁膜６６の主体である絶縁膜６６ｂ及び
配線埋込絶縁膜６７の主体である絶縁膜６７ａとして第
３の実施の形態と同様に低誘電率を有するＳｉＯＦ膜を
用いる。
【０１０５】次に、図１６（ａ）乃至図１６（ｃ）に示
すように、良く知られたデュアルダマシン法により、接
続導体７０と上部配線７１を形成する。以下に、デュア
ルダマシン法を詳細に説明する。即ち、図１６（ａ）に
示すように、保護層６７ｂ上に図示しないレジスト膜を
形成した後、フォトリソグラフィー法によりビアホール
を形成すべき領域にレジスト膜の開口部を形成する。次
いで、レジスト膜の開口部を通して保護層６７ｂ及び絶
縁膜６７ａ、保護層６６ｃ及び絶縁膜６６ｂをエッチン
グし、貫通させる。これにより、配線層間絶縁膜６６の
うち保護層６６ｃ及び主たる絶縁膜６６ｂに開口部６８
ａが形成される。
すように、良く知られたデュアルダマシン法により、接
続導体７０と上部配線７１を形成する。以下に、デュア
ルダマシン法を詳細に説明する。即ち、図１６（ａ）に
示すように、保護層６７ｂ上に図示しないレジスト膜を
形成した後、フォトリソグラフィー法によりビアホール
を形成すべき領域にレジスト膜の開口部を形成する。次
いで、レジスト膜の開口部を通して保護層６７ｂ及び絶
縁膜６７ａ、保護層６６ｃ及び絶縁膜６６ｂをエッチン
グし、貫通させる。これにより、配線層間絶縁膜６６の
うち保護層６６ｃ及び主たる絶縁膜６６ｂに開口部６８
ａが形成される。
【０１０６】次に、図１６（ｂ）に示すように、図示し
ない別のレジスト膜を形成し、配線溝を形成すべき領域
に開口部を形成する。このレジスト膜の開口部は最初の
開口部の開口面積よりも大きく、かつ最初の開口部を含
むように形成される。次いで、レジスト膜の開口部を通
して保護層６７ｂ及び絶縁膜６７ａをエッチングし、貫
通させる。このとき、下地の保護層６６ｃは絶縁膜６７
ａのエッチングガスに対してエッチング耐性を有するた
め、保護層６６ｃでエッチングが停止される。これによ
り、配線埋込絶縁膜６７に配線溝６９が形成される。そ
の後、保護層６６ａをエッチングして、配線層間絶縁膜
６６を貫通するビアホール６８を形成する。これによ
り、ビアホール６８底部に下部配線６５が露出し、ビア
ホール６８を通して下部配線６５と配線溝６９とが繋が
る。
ない別のレジスト膜を形成し、配線溝を形成すべき領域
に開口部を形成する。このレジスト膜の開口部は最初の
開口部の開口面積よりも大きく、かつ最初の開口部を含
むように形成される。次いで、レジスト膜の開口部を通
して保護層６７ｂ及び絶縁膜６７ａをエッチングし、貫
通させる。このとき、下地の保護層６６ｃは絶縁膜６７
ａのエッチングガスに対してエッチング耐性を有するた
め、保護層６６ｃでエッチングが停止される。これによ
り、配線埋込絶縁膜６７に配線溝６９が形成される。そ
の後、保護層６６ａをエッチングして、配線層間絶縁膜
６６を貫通するビアホール６８を形成する。これによ
り、ビアホール６８底部に下部配線６５が露出し、ビア
ホール６８を通して下部配線６５と配線溝６９とが繋が
る。
【０１０７】次に、図１６（ｃ）に示すように、ＴａＮ
膜７０ａをビアホール６８と配線溝６９の内面に形成し
た後、図示しない銅シード層を形成し、更にその上に銅
膜７０ｂを埋め込んで、接続導体７０と上部配線７１を
形成する。以上が所謂デュアルダマシン法である。次
に、この発明が適用される成膜方法により、全面にPE-C
VD TMS SiO2 膜からなる保護層７２を形成する。
膜７０ａをビアホール６８と配線溝６９の内面に形成し
た後、図示しない銅シード層を形成し、更にその上に銅
膜７０ｂを埋め込んで、接続導体７０と上部配線７１を
形成する。以上が所謂デュアルダマシン法である。次
に、この発明が適用される成膜方法により、全面にPE-C
VD TMS SiO2 膜からなる保護層７２を形成する。
【０１０８】以上のように、この第４の実施の形態の半
導体装置の製造方法によれば、下から順に絶縁膜と保護
層とが積層されてなる配線層間絶縁膜６６及び配線埋込
絶縁膜６７を形成し、配線層間絶縁膜６６及び配線埋込
絶縁膜６７を下から順に開口面積が大きくなるように貫
通させて、ビアホール６８とビアホール６８と繋がった
配線溝６９とを交互に形成している。即ち、保護層６６
ｃは絶縁膜６７ａを選択的にエッチングする際にエッチ
ングされる絶縁膜６７ａの下地となる。この発明が適用
される保護層６６ｃは緻密であるため、マスクとして有
効に機能し、或いはさらに下層の絶縁膜６６ｂの過剰エ
ッチングに対するストッパとして有効に機能する。
導体装置の製造方法によれば、下から順に絶縁膜と保護
層とが積層されてなる配線層間絶縁膜６６及び配線埋込
絶縁膜６７を形成し、配線層間絶縁膜６６及び配線埋込
絶縁膜６７を下から順に開口面積が大きくなるように貫
通させて、ビアホール６８とビアホール６８と繋がった
配線溝６９とを交互に形成している。即ち、保護層６６
ｃは絶縁膜６７ａを選択的にエッチングする際にエッチ
ングされる絶縁膜６７ａの下地となる。この発明が適用
される保護層６６ｃは緻密であるため、マスクとして有
効に機能し、或いはさらに下層の絶縁膜６６ｂの過剰エ
ッチングに対するストッパとして有効に機能する。
【０１０９】なお、主体である絶縁膜６６ｂ、６７ａと
して、ＳｉＯＦ膜の代わりに、低誘電率を有する塗布絶
縁膜を用いてもよい。 （第５の実施の形態）次に、図１７を参照して、本発明
の第５の実施の形態に係る半導体装置及びその製造方法
を説明する。
して、ＳｉＯＦ膜の代わりに、低誘電率を有する塗布絶
縁膜を用いてもよい。 （第５の実施の形態）次に、図１７を参照して、本発明
の第５の実施の形態に係る半導体装置及びその製造方法
を説明する。
【０１１０】図１７は、本発明の第５の実施の形態に係
る半導体装置を示す断面図である。図１７に示すよう
に、この実施の形態の半導体装置は、基板８１上に、下
から順に配線層間絶縁膜８２、配線埋込絶縁膜８３、配
線層間絶縁膜８４、配線埋込絶縁膜８５、配線層間絶縁
膜８６、配線埋込絶縁膜８７となる積層構造が形成され
てなる。
る半導体装置を示す断面図である。図１７に示すよう
に、この実施の形態の半導体装置は、基板８１上に、下
から順に配線層間絶縁膜８２、配線埋込絶縁膜８３、配
線層間絶縁膜８４、配線埋込絶縁膜８５、配線層間絶縁
膜８６、配線埋込絶縁膜８７となる積層構造が形成され
てなる。
【０１１１】この場合、配線層間絶縁膜８２、８４、８
６及び配線埋込絶縁膜８３、８５、８７の主体である低
誘電率絶縁膜からなる絶縁膜８２ａ／８２ｃ、８３ａ／
８３ｃ、８４ａ／８４ｃ、８６ａ／８６ｃ、８７ａと、
この発明のPE-CVD TMS SiO2膜からなる保護層８２ｄ、
８３ｄ、８４ｄ、８５ｄ、８６ｄ、８７ｂとを交互に積
層している。上記したこの発明に係るPE-CVD TMS SiO2
膜は、赤外線の吸収強度のピークが波数２２７０乃至２
３５０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．２５乃至２．
４０ｇ／ｃｍ3の範囲に有り、かつ比誘電率が３．３乃
至４．３の範囲にある。以下、同じである。
６及び配線埋込絶縁膜８３、８５、８７の主体である低
誘電率絶縁膜からなる絶縁膜８２ａ／８２ｃ、８３ａ／
８３ｃ、８４ａ／８４ｃ、８６ａ／８６ｃ、８７ａと、
この発明のPE-CVD TMS SiO2膜からなる保護層８２ｄ、
８３ｄ、８４ｄ、８５ｄ、８６ｄ、８７ｂとを交互に積
層している。上記したこの発明に係るPE-CVD TMS SiO2
膜は、赤外線の吸収強度のピークが波数２２７０乃至２
３５０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．２５乃至２．
４０ｇ／ｃｍ3の範囲に有り、かつ比誘電率が３．３乃
至４．３の範囲にある。以下、同じである。
【０１１２】なお、低誘電率絶縁膜からなる絶縁膜８２
ａ／８２ｃ、８３ａ／８３ｃ、８４ａ／８４ｃ、８６ａ
／８６ｃ、８７ａとして上記したＳｉＯＦ膜や塗布絶縁
膜を用いることができる。この実施の形態では、各配線
層間絶縁膜８２、８４、８６の主たる絶縁膜８２ａ／８
２ｃ、８４ａ／８４ｃ、８６ａ／８６ｃの間にこの発明
のPE-CVD TMS SiO 2膜からなる絶縁膜（保護層）８２
ｂ、８４ｂ、８６ｂが介在し、配線埋込絶縁膜８３、８
５の主たる絶縁膜８３ａ／８３ｃ、８５ａ／８５ｃの間
にこの発明のPE-CVD TMS SiO2膜からなる絶縁膜（保護
層）８３ｂ、８５ｂが介在している。主たる絶縁膜であ
る低誘電率絶縁膜は応力によりクラックが生じ易く、そ
れを防ぐために絶縁膜８２ｂ、８４ｂ、８６ｂや絶縁膜
８３ｂ、８５ｂを介在させているものである。
ａ／８２ｃ、８３ａ／８３ｃ、８４ａ／８４ｃ、８６ａ
／８６ｃ、８７ａとして上記したＳｉＯＦ膜や塗布絶縁
膜を用いることができる。この実施の形態では、各配線
層間絶縁膜８２、８４、８６の主たる絶縁膜８２ａ／８
２ｃ、８４ａ／８４ｃ、８６ａ／８６ｃの間にこの発明
のPE-CVD TMS SiO 2膜からなる絶縁膜（保護層）８２
ｂ、８４ｂ、８６ｂが介在し、配線埋込絶縁膜８３、８
５の主たる絶縁膜８３ａ／８３ｃ、８５ａ／８５ｃの間
にこの発明のPE-CVD TMS SiO2膜からなる絶縁膜（保護
層）８３ｂ、８５ｂが介在している。主たる絶縁膜であ
る低誘電率絶縁膜は応力によりクラックが生じ易く、そ
れを防ぐために絶縁膜８２ｂ、８４ｂ、８６ｂや絶縁膜
８３ｂ、８５ｂを介在させているものである。
【０１１３】そして、配線層間絶縁膜８２、８４、８６
にはビアホール８８ａ、８８ｃ、８８ｅが形成され、配
線埋込絶縁膜８３、８５、８７には配線溝８８ｂ、８８
ｄ、８８ｆが形成されている。即ち、ビアホール８８
ａ、８８ｃ、８８ｅと配線溝８８ｂ、８８ｄ、８８ｆと
は交互に形成され、下から順次開口面積が大きくなるよ
うに、かつビアホール８８ａ、８８ｃ、８８ｅと、これ
と隣接する配線溝８８ｂ、８８ｄ、８８ｆとが繋がるよ
うに形成されている。
にはビアホール８８ａ、８８ｃ、８８ｅが形成され、配
線埋込絶縁膜８３、８５、８７には配線溝８８ｂ、８８
ｄ、８８ｆが形成されている。即ち、ビアホール８８
ａ、８８ｃ、８８ｅと配線溝８８ｂ、８８ｄ、８８ｆと
は交互に形成され、下から順次開口面積が大きくなるよ
うに、かつビアホール８８ａ、８８ｃ、８８ｅと、これ
と隣接する配線溝８８ｂ、８８ｄ、８８ｆとが繋がるよ
うに形成されている。
【０１１４】ビアホール８８ａ、８８ｃ、８８ｅと配線
溝８８ｂ、８８ｄ、８８ｆの内面にはＴａＮ膜からなる
銅拡散阻止膜８９ａが形成され、銅拡散阻止膜８９ａを
介在させて銅膜８９ｂが埋め込まれている。ビアホール
８８ａ、８８ｃ、８８ｅに埋めこまれた銅拡散阻止膜８
９ａ及び銅膜８９ｂが上下の配線同士を接続する接続導
体となり、配線溝８８ｂ、８８ｄ、８８ｆに埋め込まれ
た銅拡散阻止膜８９ａ及び銅膜８９ｂが配線を構成す
る。
溝８８ｂ、８８ｄ、８８ｆの内面にはＴａＮ膜からなる
銅拡散阻止膜８９ａが形成され、銅拡散阻止膜８９ａを
介在させて銅膜８９ｂが埋め込まれている。ビアホール
８８ａ、８８ｃ、８８ｅに埋めこまれた銅拡散阻止膜８
９ａ及び銅膜８９ｂが上下の配線同士を接続する接続導
体となり、配線溝８８ｂ、８８ｄ、８８ｆに埋め込まれ
た銅拡散阻止膜８９ａ及び銅膜８９ｂが配線を構成す
る。
【０１１５】最上部にはこの発明の絶縁膜であるPE-CVD
TMS SiO2膜からなる保護層９０が最上層の配線を被覆
して形成されている。なお、基板８１として、例えば、
配線埋込絶縁膜に銅膜からなる或いは銅膜を主とする配
線が埋め込まれているものを用いることができる。この
場合、この配線がビアホール８８ａ中の接続導体８９と
接続されることになる。
TMS SiO2膜からなる保護層９０が最上層の配線を被覆
して形成されている。なお、基板８１として、例えば、
配線埋込絶縁膜に銅膜からなる或いは銅膜を主とする配
線が埋め込まれているものを用いることができる。この
場合、この配線がビアホール８８ａ中の接続導体８９と
接続されることになる。
【０１１６】以上のように、第５の実施の形態に係る半
導体装置によれば、第４の実施の形態よりも多層配線の
層数が３層と多いが、第４の実施の形態と同様な効果を
有する。上記構成の半導体装置の製造方法については、
第４の実施の形態で説明した製造方法を準用することが
できる。それを以下に簡単に説明する。この場合も、第
３及び第４の実施の形態と同様に、この発明の保護層８
２ｄ、８３ｄ、８４ｄ、８５ｄ、８６ｄ、８７ｂ及び主
たる絶縁膜の間に介在する絶縁膜８２ｂ、８３ｂ、８４
ｂ、８５ｂ、８６ｂの成膜ガスとしてＴＭＳ＋Ｎ2Ｏを
用いる。
導体装置によれば、第４の実施の形態よりも多層配線の
層数が３層と多いが、第４の実施の形態と同様な効果を
有する。上記構成の半導体装置の製造方法については、
第４の実施の形態で説明した製造方法を準用することが
できる。それを以下に簡単に説明する。この場合も、第
３及び第４の実施の形態と同様に、この発明の保護層８
２ｄ、８３ｄ、８４ｄ、８５ｄ、８６ｄ、８７ｂ及び主
たる絶縁膜の間に介在する絶縁膜８２ｂ、８３ｂ、８４
ｂ、８５ｂ、８６ｂの成膜ガスとしてＴＭＳ＋Ｎ2Ｏを
用いる。
【０１１７】即ち、図１５（ｄ）と同様にして、基板８
１上に、下から順次低誘電率絶縁膜８２ａ、８２ｃ、８
３ａ、８３ｃ、８４ａ、８４ｃ、８５ａ、８５ｃ、８６
ａ、８６ｃ、８７ａ（以下、８２ａ乃至８７ａと記
す。）とPE-CVD TMS SiO2膜からなる絶縁膜８２ｂ、８
２ｄ、８３ｂ、８３ｄ、８４ｂ、８４ｄ、８５ｂ、８５
ｄ、８６ｂ、８６ｄ、８７ｂ（以下、８２ｂ乃至８７ｂ
と記す。）を交互に形成する。ここで、絶縁膜８２ａ乃
至８２ｄを配線層間絶縁膜８２とし、絶縁膜８３ａ乃至
８３ｄを配線埋込絶縁膜８３とし、絶縁膜８４ａ乃至８
４ｄを配線層間絶縁膜８４とし、絶縁膜８５ａ乃至８５
ｄを配線埋込絶縁膜８５とし、絶縁膜８６ａ乃至８６ｄ
を配線層間絶縁膜８６とし、絶縁膜８７ａ、８７ｂを配
線埋込絶縁膜８７とする。即ち、配線層間絶縁膜８２等
及び配線埋込絶縁膜８３等は、絶縁膜８２ａ乃至８７ａ
を下層とし、保護層８２ｂ乃至８７ｂを上層とする組
が、少なくとも二組以上積層されている。
１上に、下から順次低誘電率絶縁膜８２ａ、８２ｃ、８
３ａ、８３ｃ、８４ａ、８４ｃ、８５ａ、８５ｃ、８６
ａ、８６ｃ、８７ａ（以下、８２ａ乃至８７ａと記
す。）とPE-CVD TMS SiO2膜からなる絶縁膜８２ｂ、８
２ｄ、８３ｂ、８３ｄ、８４ｂ、８４ｄ、８５ｂ、８５
ｄ、８６ｂ、８６ｄ、８７ｂ（以下、８２ｂ乃至８７ｂ
と記す。）を交互に形成する。ここで、絶縁膜８２ａ乃
至８２ｄを配線層間絶縁膜８２とし、絶縁膜８３ａ乃至
８３ｄを配線埋込絶縁膜８３とし、絶縁膜８４ａ乃至８
４ｄを配線層間絶縁膜８４とし、絶縁膜８５ａ乃至８５
ｄを配線埋込絶縁膜８５とし、絶縁膜８６ａ乃至８６ｄ
を配線層間絶縁膜８６とし、絶縁膜８７ａ、８７ｂを配
線埋込絶縁膜８７とする。即ち、配線層間絶縁膜８２等
及び配線埋込絶縁膜８３等は、絶縁膜８２ａ乃至８７ａ
を下層とし、保護層８２ｂ乃至８７ｂを上層とする組
が、少なくとも二組以上積層されている。
【０１１８】そして、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）と
同様にして、交互に積層された配線層間絶縁膜８２等と
配線埋込絶縁膜８３等とを、順次開口面積が大きくなる
ように、かつ相互が繋がるように貫通させて、開口部８
８ａ乃至８８ｆを形成する。これらの開口部８８ａ乃至
８８ｆは、ビアホール８８ａ、８８ｃ、８８ｅと、その
ビアホールと繋がった配線溝８８ｂ、８８ｄ、８８ｆと
になる。
同様にして、交互に積層された配線層間絶縁膜８２等と
配線埋込絶縁膜８３等とを、順次開口面積が大きくなる
ように、かつ相互が繋がるように貫通させて、開口部８
８ａ乃至８８ｆを形成する。これらの開口部８８ａ乃至
８８ｆは、ビアホール８８ａ、８８ｃ、８８ｅと、その
ビアホールと繋がった配線溝８８ｂ、８８ｄ、８８ｆと
になる。
【０１１９】その後、図１６（ｃ）と同様にして、上下
の配線溝８８ｂ、８８ｄ、８８ｆ内の配線がビアホール
８８ａ、８８ｃ、８８ｅ内の接続導体により接続される
ように、接続導体及び配線８９ａ、８９ｂを形成する。
その後、この発明のPE-CVD TMS SiO2膜からなる保護層
９０を形成すると、半導体装置が完成する。
の配線溝８８ｂ、８８ｄ、８８ｆ内の配線がビアホール
８８ａ、８８ｃ、８８ｅ内の接続導体により接続される
ように、接続導体及び配線８９ａ、８９ｂを形成する。
その後、この発明のPE-CVD TMS SiO2膜からなる保護層
９０を形成すると、半導体装置が完成する。
【０１２０】以上のように、第５の実施の形態に係る半
導体装置の製造方法によれば、第４の実施の形態よりも
多層配線の層数が３層と多いが、第４の実施の形態と同
様な効果を有する。以上、実施の形態によりこの発明を
詳細に説明したが、この発明の範囲は上記実施の形態に
具体的に示した例に限られるものではなく、この発明の
要旨を逸脱しない範囲の上記実施の形態の変更はこの発
明の範囲に含まれる。
導体装置の製造方法によれば、第４の実施の形態よりも
多層配線の層数が３層と多いが、第４の実施の形態と同
様な効果を有する。以上、実施の形態によりこの発明を
詳細に説明したが、この発明の範囲は上記実施の形態に
具体的に示した例に限られるものではなく、この発明の
要旨を逸脱しない範囲の上記実施の形態の変更はこの発
明の範囲に含まれる。
【０１２１】例えば、低周波電力供給源８の周波数は、
上記の３８０ｋＨｚに限られず、１００ｋＨｚ乃至１Ｍ
Ｈｚの周波数でも上記と同様の効果が得られる。そし
て、高周波電力供給源７の周波数も、上記の１３．５６
ＭＨｚに限られず、１ＭＨｚの周波数でも上記と同様の
効果が得られる。
上記の３８０ｋＨｚに限られず、１００ｋＨｚ乃至１Ｍ
Ｈｚの周波数でも上記と同様の効果が得られる。そし
て、高周波電力供給源７の周波数も、上記の１３．５６
ＭＨｚに限られず、１ＭＨｚの周波数でも上記と同様の
効果が得られる。
【０１２２】
【発明の効果】以上のように、この発明に係るシリコン
含有絶縁膜は、赤外線の吸収強度のピークが波数２２７
０乃至２３５０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．２５
乃至２．４０ｇ／ｃｍ3の範囲に有り、かつ比誘電率が
３．３乃至４．３の範囲にある。
含有絶縁膜は、赤外線の吸収強度のピークが波数２２７
０乃至２３５０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．２５
乃至２．４０ｇ／ｃｍ3の範囲に有り、かつ比誘電率が
３．３乃至４．３の範囲にある。
【０１２３】この発明の半導体装置では、銅膜からなる
或いは銅膜を主とする配線を被覆する保護層を有し、そ
の保護層が上記特性を有するシリコン含有絶縁膜からな
る。その保護層はシリコン窒化膜と同様に緻密であるの
で、周辺部への銅の拡散を防止することができる。ま
た、下部配線と上部配線との間に、上記特性を有する層
間絶縁膜を有する。即ち、下部配線と上部配線との間
に、上記特性を有する層間絶縁膜が介在しているので、
低誘電率を保持しつつ、周辺部への銅の拡散を防止する
ことができる。
或いは銅膜を主とする配線を被覆する保護層を有し、そ
の保護層が上記特性を有するシリコン含有絶縁膜からな
る。その保護層はシリコン窒化膜と同様に緻密であるの
で、周辺部への銅の拡散を防止することができる。ま
た、下部配線と上部配線との間に、上記特性を有する層
間絶縁膜を有する。即ち、下部配線と上部配線との間
に、上記特性を有する層間絶縁膜が介在しているので、
低誘電率を保持しつつ、周辺部への銅の拡散を防止する
ことができる。
【０１２４】また、下部配線と上部配線との間に、主た
る絶縁膜と、その主たる絶縁膜の上下面を被覆する上記
特性を有する保護層を有する。即ち、下部配線と主たる
絶縁膜の間に、及び上部配線と主たる絶縁膜の間に、そ
れぞれ上記特性を有する保護層が介在しているので、主
たる絶縁膜への銅の拡散を防止することができる。さら
に、主たる絶縁膜として低い比誘電率を有する多孔質絶
縁膜や塗布絶縁膜等を用いることにより、低誘電率を保
持しつつ、主たる絶縁膜への銅の拡散を防止することも
可能である。
る絶縁膜と、その主たる絶縁膜の上下面を被覆する上記
特性を有する保護層を有する。即ち、下部配線と主たる
絶縁膜の間に、及び上部配線と主たる絶縁膜の間に、そ
れぞれ上記特性を有する保護層が介在しているので、主
たる絶縁膜への銅の拡散を防止することができる。さら
に、主たる絶縁膜として低い比誘電率を有する多孔質絶
縁膜や塗布絶縁膜等を用いることにより、低誘電率を保
持しつつ、主たる絶縁膜への銅の拡散を防止することも
可能である。
【０１２５】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、Ｓｉ−Ｈ結合を有するアルコキシ化合物、又はＳ
ｉ−Ｈ結合を有するシロキサンの何れか一と、Ｏ2、Ｎ2
Ｏ、ＮＯ2、ＣＯ、ＣＯ2、又はＨ2Ｏの何れか一の酸素
含有ガスとからなる成膜ガスをプラズマ化し、反応させ
て、シリコン含有絶縁膜を形成している。上記成膜条件
により形成されたシリコン含有絶縁膜は、緻密で、耐水
性に優れ、膜中の水分含有量が少なく、かつ比誘電率が
小さい。
れば、Ｓｉ−Ｈ結合を有するアルコキシ化合物、又はＳ
ｉ−Ｈ結合を有するシロキサンの何れか一と、Ｏ2、Ｎ2
Ｏ、ＮＯ2、ＣＯ、ＣＯ2、又はＨ2Ｏの何れか一の酸素
含有ガスとからなる成膜ガスをプラズマ化し、反応させ
て、シリコン含有絶縁膜を形成している。上記成膜条件
により形成されたシリコン含有絶縁膜は、緻密で、耐水
性に優れ、膜中の水分含有量が少なく、かつ比誘電率が
小さい。
【０１２６】従って、銅膜からなる或いは銅膜を主とす
る下部配線が埋め込まれた下部配線埋込絶縁膜と銅膜か
らなる或いは銅膜を主とする上部配線が埋め込まれた上
部配線埋込絶縁膜の間に配線層間絶縁膜を挟んでなる半
導体装置の製造方法において、配線層間絶縁膜として上
記成膜条件により形成されたシリコン含有絶縁膜を形成
することにより、下部配線と上部配線の間にこの発明の
層間絶縁膜が介在することになるため、シリコン窒化膜
等のような保護層なしで下部配線及び上部配線からの銅
の拡散を防止し、また配線間の絶縁膜全体として低誘電
率化を図ることができる。
る下部配線が埋め込まれた下部配線埋込絶縁膜と銅膜か
らなる或いは銅膜を主とする上部配線が埋め込まれた上
部配線埋込絶縁膜の間に配線層間絶縁膜を挟んでなる半
導体装置の製造方法において、配線層間絶縁膜として上
記成膜条件により形成されたシリコン含有絶縁膜を形成
することにより、下部配線と上部配線の間にこの発明の
層間絶縁膜が介在することになるため、シリコン窒化膜
等のような保護層なしで下部配線及び上部配線からの銅
の拡散を防止し、また配線間の絶縁膜全体として低誘電
率化を図ることができる。
【０１２７】また、配線層間絶縁膜及び配線埋込絶縁膜
の主たる絶縁膜とこの発明に係るシリコン含有絶縁膜か
らなる保護層とを交互に積層し、下層から順次少なくと
も主たる絶縁膜と保護層とが積層されてなる、配線層間
絶縁膜及び配線埋込絶縁膜を交互に２層以上積層してビ
アホールと配線溝を形成し、そこに接続導体と配線を埋
め込んでいる。これにより、配線と主たる絶縁膜との間
には保護層が介在するため、主たる絶縁膜への配線から
の銅の拡散を防止することができる。
の主たる絶縁膜とこの発明に係るシリコン含有絶縁膜か
らなる保護層とを交互に積層し、下層から順次少なくと
も主たる絶縁膜と保護層とが積層されてなる、配線層間
絶縁膜及び配線埋込絶縁膜を交互に２層以上積層してビ
アホールと配線溝を形成し、そこに接続導体と配線を埋
め込んでいる。これにより、配線と主たる絶縁膜との間
には保護層が介在するため、主たる絶縁膜への配線から
の銅の拡散を防止することができる。
【０１２８】さらに、下部配線をこの発明に係るシリコ
ン含有絶縁膜からなる保護層により被覆しているため、
周辺部への銅の拡散を防止することができる。また、こ
の発明の絶縁膜自体、シリコン窒化膜と同じようにもと
もとリーク電流が小さいため、リーク電流を減らすため
にＳｉ及びＣを含む膜のように酸素導入を行なわなくて
もよい。従って、その導入酸素により或いは酸素導入処
理により銅膜等からなる配線の表面が酸化されて銅膜等
からなる配線と接触する保護層等が剥がれ易くなるとい
う恐れもない。
ン含有絶縁膜からなる保護層により被覆しているため、
周辺部への銅の拡散を防止することができる。また、こ
の発明の絶縁膜自体、シリコン窒化膜と同じようにもと
もとリーク電流が小さいため、リーク電流を減らすため
にＳｉ及びＣを含む膜のように酸素導入を行なわなくて
もよい。従って、その導入酸素により或いは酸素導入処
理により銅膜等からなる配線の表面が酸化されて銅膜等
からなる配線と接触する保護層等が剥がれ易くなるとい
う恐れもない。
【０１２９】さらに、保護層としてシリコン窒化膜を用
いずに、比誘電率が低い絶縁膜を用いているので、配線
間の絶縁膜全体として誘電率を低減することができる。
いずに、比誘電率が低い絶縁膜を用いているので、配線
間の絶縁膜全体として誘電率を低減することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態である成膜方法に用
いられるプラズマＣＶＤ成膜装置の構成を示す側面図で
ある。
いられるプラズマＣＶＤ成膜装置の構成を示す側面図で
ある。
【図２】本発明の第２の実施の形態である成膜方法によ
り作成されたシリコン含有絶縁膜の特性調査に用いた試
料及び比較試料の構成を示す断面図（その１）である。
り作成されたシリコン含有絶縁膜の特性調査に用いた試
料及び比較試料の構成を示す断面図（その１）である。
【図３】本発明の第２の実施の形態である成膜方法によ
り作成されたシリコン含有絶縁膜の特性調査に用いた試
料及び比較試料の構成を示す断面図（その２）である。
り作成されたシリコン含有絶縁膜の特性調査に用いた試
料及び比較試料の構成を示す断面図（その２）である。
【図４】本発明の第２の実施の形態である成膜方法によ
り作成されたシリコン含有絶縁膜の膜密度について、図
２（ａ）に示す試料を用いて調査した結果を示す表であ
る。
り作成されたシリコン含有絶縁膜の膜密度について、図
２（ａ）に示す試料を用いて調査した結果を示す表であ
る。
【図５】本発明の第２の実施の形態である成膜方法によ
り作成されたシリコン含有絶縁膜中の水分含有量及び耐
水性について、図２（ａ）に示す試料を用いて調査した
結果を示すグラフである。
り作成されたシリコン含有絶縁膜中の水分含有量及び耐
水性について、図２（ａ）に示す試料を用いて調査した
結果を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施の形態である成膜方法によ
り作成されたシリコン含有絶縁膜の赤外線吸収強度を、
図２（ａ）に示す試料を用いて調査した結果を示すグラ
フである。
り作成されたシリコン含有絶縁膜の赤外線吸収強度を、
図２（ａ）に示す試料を用いて調査した結果を示すグラ
フである。
【図７】図２（ａ）に示す比較試料を用いてシリコン含
有絶縁膜の赤外線吸収強度を調査した結果を示すグラフ
である。
有絶縁膜の赤外線吸収強度を調査した結果を示すグラフ
である。
【図８】本発明の第２の実施の形態である成膜方法によ
り作成されたシリコン含有絶縁膜の耐水性について、図
２（ｂ）に示す試料を用いて調査した結果を示すグラフ
である。
り作成されたシリコン含有絶縁膜の耐水性について、図
２（ｂ）に示す試料を用いて調査した結果を示すグラフ
である。
【図９】本発明の第２の実施の形態である成膜方法によ
り作成されたシリコン含有絶縁膜の耐水性について、図
２（ｂ）に示す試料を用いて調査した結果を示すグラフ
である。
り作成されたシリコン含有絶縁膜の耐水性について、図
２（ｂ）に示す試料を用いて調査した結果を示すグラフ
である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態である成膜方法に
より作成されたシリコン含有絶縁膜の塗布絶縁膜に対す
る密着性について、図２（ｃ）に示す試料を用いて調査
した結果を示す表である。
より作成されたシリコン含有絶縁膜の塗布絶縁膜に対す
る密着性について、図２（ｃ）に示す試料を用いて調査
した結果を示す表である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態である成膜方法に
より作成されたヒートサイクルによる不良発生率を、図
２（ｄ）の試料を用いて調査した結果を示すグラフであ
る。
より作成されたヒートサイクルによる不良発生率を、図
２（ｄ）の試料を用いて調査した結果を示すグラフであ
る。
【図１２】本発明の第２の実施の形態である成膜方法に
より作成されたシリコン含有絶縁膜の銅に対するバリア
性について調査した結果を示すグラフである。
より作成されたシリコン含有絶縁膜の銅に対するバリア
性について調査した結果を示すグラフである。
【図１３】本発明の第３の実施の形態である半導体装置
及びその製造方法について示す断面図である。
及びその製造方法について示す断面図である。
【図１４】第３の実施の形態の比較例である半導体装置
及びその製造方法について示す断面図である。
及びその製造方法について示す断面図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態である半導体装置
の製造方法について示す断面図（その１）である。
の製造方法について示す断面図（その１）である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態である半導体装置
の製造方法について示す断面図（その２）である。
の製造方法について示す断面図（その２）である。
【図１７】本発明の第５の実施の形態である半導体装置
及びその製造方法について示す断面図である。
及びその製造方法について示す断面図である。
１・・・チャンバ、 ２・・・上部電極（第１の電極）、 ３・・・下部電極（第２の電極）、 ４・・・排気配管、 ５・・・開閉バルブ、 ６・・・排気装置、 ７・・・高周波電力供給電源（ＲＦ電源）、 ８・・・低周波電力供給電源、 ９ａ・・・配管、 ９ｂ〜９ｆ・・・分岐配管、 １０ａ〜１０ｋ・・・開閉手段、 １１ａ〜１１ｅ・・・流量調整手段、 １２・・・ヒータ、 １３・・・第１のマッチングボックス、 １４・・・第２のマッチングボックス、 ２０・・・被成膜基板、 ３１、６１・・・下地基板、 ３２・・・下部配線埋込絶縁膜、 ３３、６５・・・下部配線、 ３３ａ、３６ａ、６５ａ、７０ａ・・・ＴａＮ膜、 ３３ｂ、３６ｂ、６５ｂ、７０ｂ、８９ｂ・・・銅膜、 ３４、３９、６６、８２、８４、８６・・・配線層間絶
縁膜、 ３４ａ、６８、８８ａ、８８ｃ、８８ｅ・・・ビアホー
ル、 ３５、６７・・・上部配線埋込絶縁膜、 ３５ａ、６９・・・上部配線溝、 ３６、７０、８９・・・接続導体、 ３７、７１・・・上部配線、 ３８、７２・・・最上部保護層、 ３９ａ、３９ｃ・・・シリコン窒化膜、 ３９ｂ・・・シリコン酸化膜、 ４１・・・シリコン基板、 ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ・・・PE-CVD
TMS SiO2膜、 ４３・・・ＢＰＳＧ膜、 ４４ａ、４４ｃ・・・無機塗布絶縁膜、 ４４ｂ・・・有機塗布絶縁膜、 ４５・・・電極、 ５１ａ、５１ｂ、５１ｄ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、６
１ｃ・・・PE-CVD TEOSSiO2膜、 ５２ａ、５２ｂ・・・PE-CVD SiH4 SiO2膜、 ５３・・・PE-CVD SiN膜、 ６２・・・下部配線埋込絶縁膜、 ６２ａ、６６ｂ、６７ａ・・・主たる絶縁膜、 ６３ａ、６６ａ、６６ｃ、６７ｂ、８２ｄ、８３ｂ、８
３ｄ、８４ｄ、８５ｂ、８５ｄ、８６ｄ、８７ｂ、９０
・・・保護層、 ６４・・・下部配線溝、 ６８ａ・・・開口部、 ８１・・・基板、 ８３、８５、８７・・・配線埋込絶縁膜、 ８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８３ａ、８３ｃ、８４ａ、８
４ｂ、８４ｃ、８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８７ａ・・・
絶縁膜、 ８８ｂ、８８ｄ、８８ｆ・・・配線溝、 ８９ａ・・・銅拡散防止膜。
縁膜、 ３４ａ、６８、８８ａ、８８ｃ、８８ｅ・・・ビアホー
ル、 ３５、６７・・・上部配線埋込絶縁膜、 ３５ａ、６９・・・上部配線溝、 ３６、７０、８９・・・接続導体、 ３７、７１・・・上部配線、 ３８、７２・・・最上部保護層、 ３９ａ、３９ｃ・・・シリコン窒化膜、 ３９ｂ・・・シリコン酸化膜、 ４１・・・シリコン基板、 ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ・・・PE-CVD
TMS SiO2膜、 ４３・・・ＢＰＳＧ膜、 ４４ａ、４４ｃ・・・無機塗布絶縁膜、 ４４ｂ・・・有機塗布絶縁膜、 ４５・・・電極、 ５１ａ、５１ｂ、５１ｄ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、６
１ｃ・・・PE-CVD TEOSSiO2膜、 ５２ａ、５２ｂ・・・PE-CVD SiH4 SiO2膜、 ５３・・・PE-CVD SiN膜、 ６２・・・下部配線埋込絶縁膜、 ６２ａ、６６ｂ、６７ａ・・・主たる絶縁膜、 ６３ａ、６６ａ、６６ｃ、６７ｂ、８２ｄ、８３ｂ、８
３ｄ、８４ｄ、８５ｂ、８５ｄ、８６ｄ、８７ｂ、９０
・・・保護層、 ６４・・・下部配線溝、 ６８ａ・・・開口部、 ８１・・・基板、 ８３、８５、８７・・・配線埋込絶縁膜、 ８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８３ａ、８３ｃ、８４ａ、８
４ｂ、８４ｃ、８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８７ａ・・・
絶縁膜、 ８８ｂ、８８ｄ、８８ｆ・・・配線溝、 ８９ａ・・・銅拡散防止膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 於久 泰三 東京都港区三田３−11−28 キヤノン販売 株式会社内 (72)発明者 青木 淳一 東京都港区三田３−11−28 キヤノン販売 株式会社内 (72)発明者 衣川 貴志 東京都港区三田３−11−28 キヤノン販売 株式会社内 (72)発明者 前田 和夫 東京都港区港南２−13−29 株式会社半導 体プロセス研究所内 Ｆターム(参考） 5F033 HH11 HH32 HH33 JJ01 JJ11 JJ32 KK11 KK32 MM01 MM02 MM05 MM12 MM13 NN06 NN07 PP15 PP27 PP28 PP33 QQ09 QQ25 QQ37 QQ48 QQ73 QQ76 RR04 RR06 RR09 RR11 RR15 RR25 RR29 SS02 SS03 SS04 SS15 SS22 5F058 BA10 BD02 BD04 BD06 BD07 BD10 BF07 BF23 BF27 BF29 BF31 BF46 BH04 BJ02
Claims (31)
- 【請求項１】 下側から下部配線埋込絶縁膜と、配線層
間絶縁膜と、上部配線埋込絶縁膜とが順に積層され、さ
らに前記下部配線埋込絶縁膜に銅膜からなる或いは銅膜
を主とする下部配線が埋め込まれ、前記上部配線埋込絶
縁膜に銅膜からなる或いは銅膜を主とする上部配線が埋
め込まれてなる半導体装置の製造方法において、 前記配線層間絶縁膜を、Ｓｉ−Ｈ結合を有するアルコキ
シ化合物、又はＳｉ−Ｈ結合を有するシロキサンの何れ
か一と、Ｏ2、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、ＣＯ、ＣＯ2、又はＨ2Ｏ
の何れか一の酸素含有ガスとからなる成膜ガスをプラズ
マ化し、反応させて形成することを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項２】 前記配線層間絶縁膜にビアホールが形成
され、該ビアホールに前記下部配線と前記上部配線を接
続するように銅膜からなる或いは銅膜を主とする接続導
体が埋め込まれていることを特徴とする請求項１記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記下部配線埋込絶縁膜及び上部配線埋
込絶縁膜は、比誘電率４．０以下の絶縁膜であることを
特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項４】 前記下部配線埋込絶縁膜又は上部配線埋
込絶縁膜は、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、及びフッ
素（Ｆ）を含有する絶縁膜であり、又はシリコン（Ｓ
ｉ）、酸素（Ｏ）、及びフッ素（Ｆ）を含有する多孔質
絶縁膜であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の
いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記配線層間絶縁膜を形成する成膜ガス
にＮ2又はＨ2のうち何れか一を添加することを特徴とす
る請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記Ｓｉ−Ｈ結合を有するアルコキシ化
合物は、トリメトキシシラン（ＴＭＳ：SiH(OCH3)3）で
あることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか
一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記Ｓｉ−Ｈ結合を有するシロキサン
は、テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ：(CH3)2HS
i-O-SiH(CH3)2）であることを特徴とする請求項１乃至
請求項５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項８】 プラズマ生成手段として平行平板型の第
１及び第２の電極を用い、かつ前記プラズマ化の際に、
前記第１の電極に周波数１ＭＨｚ以上の高周波電力を印
加し、かつ前記基板を保持する第２の電極に周波数１０
０ｋＨｚ乃至１ＭＨｚの低周波電力を印加することを特
徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 （ａ）基板上に下から順に絶縁膜と保護
層とを積層し、下側から順に積層された絶縁膜と保護層
を一組としてその組を一組以上含む配線層間絶縁膜と、
下側から順に積層された絶縁膜と保護層を一組としてそ
の組を一組以上含む配線埋込絶縁膜とを交互に２層以上
積層する工程と、 （ｂ）前記配線層間絶縁膜と前記配線埋込絶縁膜を貫通
させて、下から順次開口面積が大きくなるように、かつ
隣接する開口部間で相互に接続された開口部を形成し、
配線層間絶縁膜にビアホールを、前記配線埋込絶縁膜に
配線溝をそれぞれ形成する工程と、 （ｃ）前記ビアホールと前記配線溝に銅膜からなる或い
は銅膜を主とする金属膜を埋め込んで、ビアホールに接
続導体を、配線溝に接続導体と接続された配線を形成す
る工程とを有し、前記保護層は、Ｓｉ−Ｈ結合を有する
アルコキシ化合物、又はＳｉ−Ｈ結合を有するシロキサ
ンの何れか一と、Ｏ2、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、ＣＯ、ＣＯ2、又
はＨ2Ｏの何れか一の酸素含有ガスとからなる成膜ガス
をプラズマ化し、反応させて形成することを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記基板は、下部配線と該下部配線と
接触するように下部配線を被覆する保護層とを有し、保
護層はＳｉ−Ｈ結合を有するアルコキシ化合物、又はＳ
ｉ−Ｈ結合を有するシロキサンの何れか一と、Ｏ2、Ｎ2
Ｏ、ＮＯ2、ＣＯ、ＣＯ2、又はＨ2Ｏの何れか一の酸素
含有ガスとからなる成膜ガスをプラズマ化し、反応させ
て形成し、前記（ｂ）の工程でビアホールと配線溝を形
成するとき、前記保護層を貫通して下部配線を露出させ
ることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１１】 前記絶縁膜はシリコン含有無機物を含
む塗布液、又はシリコン含有有機物を含む塗布液の何れ
か一を塗布して形成された塗布絶縁膜であることを特徴
とする請求項９又は請求項１０に記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項１２】 前記配線層間絶縁膜と前記配線埋込絶
縁膜とは、下層の絶縁膜と、上層の保護層とを一組とし
てその組を２組以上積層することによって形成されるこ
とを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか一項
に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１３】 前記金属膜は、銅拡散阻止膜と銅膜と
からなり、かつビアホールと配線溝を埋める工程は、ビ
アホールと配線溝内面に銅拡散阻止膜を形成する工程
と、銅拡散阻止膜上に銅膜を形成する工程とからなるこ
とを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれか一項
に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１４】 前記保護層を形成する成膜ガスにＮ2
又はＨ2のうち何れか一を添加することを特徴とする請
求項９乃至請求項１３のいずれか一項に記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項１５】 前記Ｓｉ−Ｈ結合を有するアルコキシ
化合物は、トリメトキシシラン（ＴＭＳ：SiH(OCH3)3）
であることを特徴とする請求項９乃至請求項１４のいず
れか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１６】 前記Ｓｉ−Ｈ結合を有するシロキサン
は、テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ：(CH3)2HS
i-O-SiH(CH3)2）であることを特徴とする請求項９乃至
請求項１４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１７】 プラズマ生成手段として平行平板型の
第１及び第２の電極を用い、かつ前記プラズマ化の際
に、前記第１の電極に周波数１ＭＨｚ以上の高周波電力
を印加し、かつ前記基板を保持する第２の電極に周波数
１００ｋＨｚ乃至１ＭＨｚの低周波電力を印加すること
を特徴とする請求項９乃至請求項１６のいずれか一項に
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１８】 銅膜からなる或いは銅膜を主とする配
線を備えた基板と、 前記配線と接触するように前記配線を被覆して基板上に
形成されたシリコン含有絶縁膜とを有し、前記シリコン
含有絶縁膜は、赤外線の吸収強度のピークが波数２２７
０乃至２３５０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．２５
乃至２．４０ｇ／ｃｍ3の範囲に有り、かつ比誘電率が
３．３乃至４．３の範囲にあることを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項１９】 前記半導体装置はさらに、 前記シリコン含有絶縁膜上に形成された銅膜からなる或
いは銅膜を主とする上部配線を有することを特徴とする
請求項１８に記載の半導体装置。 - 【請求項２０】 前記半導体装置はさらに、 （ａ）下部配線としての前記配線を埋め込んだ配線溝を
備えた配線埋込絶縁膜と、 （ｂ）前記配線上の配線層間絶縁膜としてのシリコン含
有絶縁膜に形成されたビアホールに埋め込まれた銅膜か
らなる或いは銅膜を主とする接続導体と、 （ｃ）前記シリコン含有絶縁膜上に形成され、前記ビア
ホールと繋がる配線溝を備えた上部配線埋込絶縁膜と、 （ｄ）前記上部配線溝に前記接続導体と接続するように
埋め込まれた前記上部配線とを有することを特徴とする
請求項１９に記載の半導体装置。 - 【請求項２１】 前記半導体装置はさらに、前記上部配
線を被覆して前記上部配線埋込絶縁膜上に形成された最
上部保護層を有し、前記最上部保護層は、赤外線の吸収
強度のピークが波数２２７０乃至２３５０ｃｍ-1の範囲
にあり、膜密度が２．２５乃至２．４０ｇ／ｃｍ3の範
囲に有り、かつ比誘電率が３．３乃至４．３の範囲にあ
るシリコン含有絶縁膜からなることを特徴とする請求項
２０記載の半導体装置。 - 【請求項２２】 前記配線と、前記ビアホール内の接続
導体と、前記配線溝内の上部配線とは、銅拡散阻止膜と
該銅拡散阻止膜上の銅膜とからなることを特徴とする請
求項２０又は請求項２１に記載の半導体装置。 - 【請求項２３】（ａ）基板上に形成された積層構造と、
前記積層構造は（ｉ）下部層としての主たる絶縁膜と上
部層としての保護層とを有する配線層間絶縁膜と、 （ｉｉ）前記配線層間絶縁膜を貫通するビアホールと、 （ｉｉｉ）前記配線層間絶縁膜の上に積層された、下部
層としての主たる絶縁膜と上部層としての保護層とを有
する配線埋込絶縁膜と、 （ｉｖ）前記配線埋込絶縁膜を貫通する配線溝とを備
え、 （ｂ）前記ビアホールに埋め込まれた銅膜からなる或い
は銅膜を主とする接続導体と、 （ｃ）前記接続導体と接触するように配線埋込絶縁膜に
埋め込まれた銅膜からなる或いは銅膜を主とする配線と
を含み、 前記保護層は、赤外線の吸収強度のピークが波数２２７
０乃至２３５０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．２５
乃至２．４０ｇ／ｃｍ3の範囲に有り、かつ比誘電率が
３．３乃至４．３の範囲にあることを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項２４】 前記基板は、下部配線と該下部配線と
接触するように該下部配線を被覆する保護層とを有し、
前記保護層は前記配線上に該配線と前記接続導体とを接
触させるような前記ビアホールを備え、かつ前記保護層
は赤外線の吸収強度のピークが波数２２７０乃至２３５
０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．２５乃至２．４０
ｇ／ｃｍ3の範囲に有り、かつ比誘電率が３．３乃至
４．３の範囲にあるシリコン含有絶縁膜からなることを
特徴とする請求項２３記載の半導体装置。 - 【請求項２５】 前記ビアホールと配線溝は、下側から
順次開口面積が大きくなるように交互に形成されている
ことを特徴とする請求項２３又は請求項２４に記載の半
導体装置。 - 【請求項２６】 前記半導体装置はさらに、前記配線を
被覆して前記配線埋込絶縁膜上に形成された最上部保護
層を有し、前記最上部保護層は赤外線の吸収強度のピー
クが波数２２７０乃至２３５０ｃｍ -1の範囲にあり、膜
密度が２．２５乃至２．４０ｇ／ｃｍ3の範囲に有り、
かつ比誘電率が３．３乃至４．３の範囲にあるシリコン
含有絶縁膜からなることを特徴とする請求項２３乃至請
求項２５のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 【請求項２７】 前記配線層間絶縁膜は、前記主たる絶
縁膜と前記保護層とを一組としてその組を少なくとも２
組含み、前記配線埋込絶縁膜は、前記主たる絶縁膜と、
前記保護層とを一組としてその組を少なくとも２組含む
ことを特徴とする請求項２３乃至請求項２６のいずれか
一項に記載の半導体装置。 - 【請求項２８】 前記積層構造は、前記配線層間絶縁膜
と前記配線埋込絶縁膜とを一組としてその組を少なくと
も２組含むことを特徴とする請求項２３乃至請求項２７
のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 【請求項２９】 前記主たる絶縁膜は、シリコン含有有
機物又はシリコン含有無機物のうち少なくとも何れか一
を含む塗布絶縁膜、ＳｉＯＦ膜、又は多孔質絶縁膜のう
ち何れか一であることを特徴とする請求項２３乃至請求
項２８のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 【請求項３０】 前記ビアホール内の前記接続導体と前
記配線溝内の配線は、銅拡散阻止膜と該銅拡散阻止膜上
の銅膜とからなることを特徴とする請求項２３乃至請求
項２９のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 【請求項３１】 銅膜からなる或いは銅膜を主とする配
線を備えた基板と、 前記配線と接触するように前記配線を被覆して前記基板
上に形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜上に形成された保護層とを有し、前記保護層
は、赤外線の吸収強度のピークが波数２２７０乃至２３
５０ｃｍ-1の範囲にあり、膜密度が２．２５乃至２．４
０ｇ／ｃｍ3の範囲に有り、かつ比誘電率が３．３乃至
４．３の範囲にあるシリコン含有絶縁膜からなることを
特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001220230A JP2002164429A (ja) | 2000-07-21 | 2001-07-19 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000221381 | 2000-07-21 | ||
| JP2000281263 | 2000-09-18 | ||
| JP2000-281263 | 2000-09-18 | ||
| JP2000-221381 | 2000-09-18 | ||
| JP2001220230A JP2002164429A (ja) | 2000-07-21 | 2001-07-19 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002164429A true JP2002164429A (ja) | 2002-06-07 |
Family
ID=27344139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001220230A Pending JP2002164429A (ja) | 2000-07-21 | 2001-07-19 | 半導体装置及びその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002164429A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012169623A (ja) * | 2011-02-11 | 2012-09-06 | Nordson Corp | 半導体デバイスパッケージング用のパッシベーション層 |
| JP2020043298A (ja) * | 2018-09-13 | 2020-03-19 | キヤノン株式会社 | 半導体装置、その製造方法および電子機器 |
-
2001
- 2001-07-19 JP JP2001220230A patent/JP2002164429A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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