JP2003297834A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】銅配線表面を酸化させることなく、塗布法を用
いて銅配線上に層間絶縁膜を形成することが可能な半導
体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】半導体基板１１上に形成された絶縁膜１２
に配線用溝１２Ａを形成し、配線用溝１２Ａ内に銅を埋
め込んで銅配線１４を形成する工程と、銅配線１４上
に、銅配線１４の酸化を抑制する保護膜１５を選択的に
形成する工程と、保護膜１５及び絶縁膜１２上に、スト
ッパ膜１６を形成する工程と、ストッパ膜１６上に、絶
縁膜１７を形成する工程と、温度Ｔ１で熱処理を行い、
絶縁膜１７の硬化を進行させる工程と、前記温度Ｔ１よ
り高い温度Ｔ２で熱処理を行い、保護膜１５を熱分解さ
せると共に、ストッパ膜１６の硬化を進行させる工程と
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、絶縁膜内に埋め
込み銅配線を有する半導体装置の製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の高性能化において信
号遅延が問題になっている。信号遅延は、配線抵抗と配
線間容量の積に比例するため、配線抵抗が低い銅配線や
低誘電率の層間絶縁膜が採用されている。

【０００３】従来、層間絶縁膜の形成には、ＣＶＤ（Ch
emical vapor deposition）法が用いられてきたが、半
導体装置の高性能化のためには誘電率をさらに低くする
必要がある。そこで、ＣＶＤ法に代えて塗布法によって
層間絶縁膜を形成する検討が進められている。塗布法を
用いると、低誘電率材料を用いて膜を形成できるため、
塗布法によって形成される膜（以下塗布膜）には、ＣＶ
Ｄ法によって形成される膜よりも低誘電率の膜が多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記層間絶縁膜を構成
する膜には、銅配線から層間絶縁膜への銅の拡散防止、
銅配線表面の酸化抑制、銅配線上の層間絶縁膜のエッチ
ング制御、及び銅配線と層間絶縁膜との密着性向上を目
的とした、いわゆるストッパ膜がある。従来、ストッパ
膜には、窒化珪素や炭化珪素が用いられ、これら窒化珪
素や炭化珪素はプラズマＣＶＤ法によって形成されてき
た。しかし、前述のように、層間絶縁膜を塗布法で形成
する場合には、ストッパ膜をＣＶＤ法で形成すると、塗
布成膜装置とＣＶＤ成膜装置の両方が必要になる。

【０００５】一般に、銅配線上に層間絶縁膜を形成する
場合には、層間絶縁膜を形成する前に酸化された銅配線
表面の還元を行う。従来のＣＶＤ法によるストッパ膜の
形成では、アンモニアやヘリウムのプラズマ処理が用い
られる。塗布法による層間絶縁膜形成でも、酸やアルカ
リ溶液による銅配線表面の還元が検討されている。しか
し、酸やアルカリ溶液による還元処理を用いた場合に
は、還元処理後から層間絶縁膜形成までの間に再び銅配
線表面が酸化されないような工夫が必要である。

【０００６】また、塗布法では、液状原料を基板に塗布
し、加熱処理することで原料の分子同士を重合させて膜
を形成する。この場合、分子同士の重合に脱水縮合を用
いた材料が多く、重合によって水が生成される。この重
合によって生じた水は、銅配線を酸化する。このため、
塗布膜を加熱処理する間は、重合によって生じた水が銅
配線に達しないように銅配線の保護が必要である。

【０００７】そこでこの発明は、前記課題に鑑みてなさ
れたものであり、銅配線上に塗布法を用いて層間絶縁膜
を形成する際に、銅配線表面を酸化させることなく、銅
配線上に層間絶縁膜を形成することが可能な半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基
板上に形成された絶縁膜に配線用溝を形成し、前記配線
用溝内に銅を埋め込んで銅配線を形成する工程と、前記
銅配線上に、前記銅配線の酸化を抑制する保護膜を選択
的に形成する工程と、前記保護膜及び前記絶縁膜上に、
第１の塗布膜を形成する工程と、前記第１の塗布膜上
に、第２の塗布膜を形成する工程と、温度Ｔ１で熱処理
を行い、前記第２の塗布膜の硬化を進行させる工程と、
前記温度Ｔ１より高い温度Ｔ２で熱処理を行い、前記保
護膜を熱分解させると共に、前記第１の塗布膜の硬化を
進行させる工程とを具備する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。説明に際し、全図にわた
り、共通する部分には共通する参照符号を付す。

【００１０】図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）〜図
２（ｃ）、及び図３は、この発明の実施の形態の半導体
装置の製造方法を示す各工程の断面図である。

【００１１】まず、図１（ａ）、図１（ｂ）を用いて、
絶縁膜内に埋め込み配線を形成するまでの工程を説明す
る。図１（ａ）に示すように、図示しない素子が形成さ
れた半導体基板１１上に絶縁膜１２を形成する。続い
て、ＲＩＥ法などを用いて絶縁膜１２をエッチングし、
絶縁膜１２に配線用溝１２Ａを形成する。次に、図１
（ｂ）に示すように、配線用溝１２Ａの内壁上に、スパ
ッタ法によりバリアメタル１３を形成する。さらに、バ
リアメタル１３が形成された配線用溝１２Ａ内に、メッ
キ法により銅を埋め込む。その後、化学的機械的研磨
（ＣＭＰ）法により絶縁膜１２上及び余分な銅を研磨し
て、配線用溝１２Ａ内に埋め込まれた銅配線１４を形成
する。

【００１２】次に、図２（ａ）〜図２（ｃ）、及び図３
を用いて、図１（ｂ）に示した絶縁膜１２及び銅配線１
４上に、塗布法により層間絶縁膜を形成するまでの処理
を、第１〜第５の５つの工程に分けて説明する。

【００１３】まず、銅配線１４の表面を洗浄する第１工
程を以下に述べる。

【００１４】図１（ｂ）に示した、埋め込み銅配線１４
を有する半導体基板１１を、塩酸水溶液に浸漬する。こ
の半導体基板１１を、塩酸水溶液から取り出し、純水に
て洗浄した後、乾燥させる。続いて、半導体基板１１を
フッ酸水溶液に浸漬する。この半導体基板１１を、フッ
酸水溶液から取り出し、純水にて洗浄した後、乾燥させ
る。さらに、半導体基板１１をアンモニア水溶液に浸漬
する。この半導体基板１１を、アンモニア水溶液から取
り出し、純水にて洗浄した後、乾燥させる。

【００１５】次に、銅配線１４上に保護膜を形成する第
２工程を以下に述べる。

【００１６】前記第１工程で３種類の薬液処理が行われ
た半導体基板１１を、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）溶
液中に浸漬する。この半導体基板１１を、ベンゾトリア
ゾール（ＢＴＡ）溶液から取り出し、純水にて洗浄した
後、乾燥させる。このような処理により、図２（ａ）に
示すように、銅配線１４上のみに保護膜１５を形成す
る。この保護膜１５は、銅配線１４とベンゾトリアゾー
ル（ＢＴＡ）との反応により生成された錯体である。

【００１７】ここで、発明者等は前述した錯体の形成に
ついて調べた。発明者等が行った実験では、ベンゾトリ
アゾール（ＢＴＡ）溶液に浸漬し、純水で洗浄し、乾燥
させた前記半導体基板１１の銅配線１４の表面を、ラマ
ン分光法及び蛍光Ｘ線分析法を用いて分析したところ、
以下のような結果が得られた。

【００１８】銅配線１４の表面に、第１酸化銅（Ｃｕ
Ｏ）、第２酸化銅（Ｃｕ_２Ｏ）は検出されなかった。ま
た、銅配線１４の表面には、ベンゾトリアゾール（ＢＴ
Ａ）が検出されたが、絶縁膜１２の表面にはベンゾトリ
アゾール（ＢＴＡ）が検出されなかった。これらより、
銅配線１４上にのみ選択的に、銅とベンゾトリアゾール
（ＢＴＡ）との錯体による保護膜１５が形成されている
ことがわかった。

【００１９】次に、図２（ａ）に示した構造上に、スト
ッパ膜を形成する第３工程を以下に述べる。

【００２０】前記絶縁膜１２上、及び銅配線１４上に形
成された保護膜１５上に、ポリアリーレンエーテル（Ｐ
ＡＥ）樹脂の前駆体である高分子が含有された溶液Ａを
滴下する。そして、半導体基板１１を回転させて、溶液
Ａを絶縁膜１２及び保護膜１５上に塗り広げる。続い
て、図４に示すような温度調節が可能なホットプレート
を具備した装置内で、前記溶液Ａが塗り広げられた半導
体基板１１を窒素雰囲気中で２００℃に昇温されたホッ
トプレート上に置く。そして、前記溶液Ａを、１分間程
度加熱処理して溶液Ａの溶媒を揮発させる。

【００２１】このような処理により、図２（ｂ）に示す
ように、絶縁膜１２上、及び銅配線１４上に形成された
保護膜１５上に、ポリアリーレンエーテル（ＰＡＥ）樹
脂を主成分とするストッパ膜１６を形成する。なお、こ
のストッパ膜１６が硬化した膜となるのは、後述する第
５工程の加熱処理を経た後である。

【００２２】次に、図２（ｂ）に示した構造上に、絶縁
膜１７を形成する第４工程を以下に述べる。

【００２３】１分子中に水酸基を１つ以上持つ、ポリメ
チルシロキサン（ＭＳＸ）を主骨格とした高分子を含有
する溶液Ｂを、前記溶液Ａの溶媒が揮発されたストッパ
膜１６上に滴下する。そして、半導体基板１１を回転さ
せて、溶液Ｂをストッパ膜１６上に塗り広げる。続い
て、溶液Ａに対する熱処理と同様に図４に示した装置内
で、前記溶液Ｂが塗り広げられた半導体基板１１を窒素
雰囲気中、２００℃で１分間程度加熱処理して、溶液Ｂ
の溶媒を揮発させる。

【００２４】このような処理により、図２（ｃ）に示す
ように、ストッパ膜１６上に、ポリメチルシロキサン
（ＭＳＸ）樹脂を主成分とする絶縁膜１７を形成する。
なお、この絶縁膜１７が硬化した膜となるのは、後述す
る第５工程の加熱処理を経た後である。

【００２５】次に、第５工程を以下に述べる。

【００２６】図４に示した装置内を窒素雰囲気にし、前
記溶液Ｂの溶媒が揮発された、図２（ｃ）に示した構造
を有する半導体基板１１をホットプレート上に置く。そ
して、前記半導体基板１１を、最初に２８０℃で１５分
間、加熱処理し、続いて３５０℃で１０分間、さらに４
００℃で５分間、加熱処理する。

【００２７】このような３種類の加熱処理によって以下
のような現象が起こる。

【００２８】まず、２８０℃で１５分間の第１の加熱処
理を行うと、ポリメチルシロキサン（ＭＳＸ）樹脂から
なる絶縁膜１７が硬化する。このとき、ポリメチルシロ
キサン（ＭＳＸ）樹脂から水が発生するが、銅配線１４
の表面は保護膜１５により保護されているため、この水
が銅配線１４に達することはない。保護膜１５は、水の
侵入による銅配線１４の酸化を抑制すると共に、銅配線
１４からの銅の拡散を抑制している。

【００２９】次に、３５０℃で１０分間の第２の加熱処
理を行うと、銅配線１４上の保護膜１５が熱分解して消
滅する。保護膜１５は、３００℃以上の加熱処理で熱分
解することがわかっている。さらに、この第２の加熱処
理では、ポリアリーレンエーテル（ＰＡＥ）樹脂からな
るストッパ膜１６が硬化し始める。このとき、ポリメチ
ルシロキサン（ＭＳＸ）樹脂からなる絶縁膜１７も硬化
が続いており、前述と同様に水が発生する。しかし、ス
トッパ膜１６の硬化が始まっているため、保護膜１５が
熱分解しても、銅配線１４の表面はストッパ膜１６によ
り保護されている。したがって、発生した水が銅配線１
４に達することはない。ストッパ膜１６は、水の侵入に
よる銅配線１４の酸化を抑制すると共に、銅配線１４か
ら銅が拡散するのを抑制している。

【００３０】さらに、４００℃で５分間の第３の加熱処
理を行うと、ポリアリーレンエーテル（ＰＡＥ）樹脂か
らなるストッパ膜１６が完全に硬化する。このとき、ポ
リアリーレンエーテル（ＰＡＥ）樹脂からは水が発生し
ないため、銅配線１４に悪影響を与えることはない。

【００３１】なお、前記第１の加熱処理では２８０℃で
熱処理したが、２００℃以上で３００℃未満の温度で熱
処理してもよい。２００℃以上で絶縁膜１７は硬化を開
始し、３００℃未満の温度では保護膜１５は熱分解を開
始しないからである。また、前記第２の加熱処理では３
５０℃で熱処理したが、３５０℃以上で４００℃未満の
温度で熱処理してもよい。３００℃以上の温度で保護膜
１５は熱分解を開始し３５０℃以上の温度ではさらにス
トッパ膜１６が硬化を開始する。なお、前記第３の加熱
処理では４００℃で熱処理したが、４００℃以上の温度
で熱処理してもよい。このときの温度は、半導体装置自
体に悪影響を及ぼさない温度であればよい。また、半導
体装置自体に悪影響を及ぼさないようであれば、３５０
℃以上４００℃未満の温度で１０分間の第２の加熱処理
と４００℃以上の温度で５分間の第３の加熱処理を、例
えば４００℃以上の温度で１５分間の１回の加熱処理に
置き換えてもよい。

【００３２】以上説明した第１〜第５工程を有する製造
方法により、絶縁膜１２に埋め込まれた銅配線１４上
に、塗布法によって２種類の絶縁膜からなる層間絶縁膜
が形成できる。この２種類の絶縁膜（ストッパ膜１６、
絶縁膜１７）からなる層間絶縁膜が形成された半導体基
板を図３に示す。

【００３３】ここで、前述した加熱処理に使用される、
ホットプレートを具備した装置について説明しておく。
図４に示すように、装置外壁２１内にはホットプレート
２２が設けられている。このホットプレート２２は、ヒ
ータ２３により温度調節が可能である。ホットプレート
２２上には、半導体基板１１が載置される。そして、ヒ
ータ２３により調節された温度にて、半導体基板１１の
加熱処理が行われる。また、装置内には矢印にて示すよ
うな窒素２４が流れており、装置内は窒素雰囲気に保持
されている。

【００３４】次に、前記第５工程で行った３種類の加熱
処理によって生じる現象と、発明者等による実験結果を
以下に詳細に述べる。

【００３５】前記第１〜第５工程により製造した半導体
基板１１上の銅配線１４の抵抗Ｒ１と、第１〜第５工程
のうち、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）溶液に半導体基
板を浸漬する第２工程のみを省略した半導体基板１１上
の銅配線１４の抵抗Ｒ２を測定した。この結果、抵抗Ｒ
１は、抵抗Ｒ２と比較して抵抗値が約３０％減少してい
た。

【００３６】また、前記第１〜第５工程の製造方法にお
いて、半導体基板１１上に溶液Ａを塗布し加熱処理する
第３工程のみを省略し、図３における銅配線１４上の層
間絶縁膜がポリメチルシロキサン（ＭＳＸ）からなる絶
縁膜１７だけである銅配線１４の抵抗Ｒ３を測定した。
この結果、抵抗Ｒ３は、抵抗Ｒ１と比較して抵抗値が約
２０％増加していた。

【００３７】また、図２（ｃ）におけるポリメチルシロ
キサン（ＭＳＸ）膜１７の前駆体である高分子では、２
００℃以上の加熱処理によって高分子同士の重合が進む
ことがわかっている。ポリメチルシロキサン（ＭＳＸ）
からなる絶縁膜１７は、高分子同士の重合が脱水縮合反
応であるため、水が発生する。昇温脱ガススペクトル
（ＴＤＳ）分析によって、特に２００℃〜３００℃の温
度領域において最も水が発生することがわかっている。

【００３８】また、銅箔をベンゾトリアゾール（ＢＴ
Ａ）溶液に浸漬し、銅箔の表面に銅とベンゾトリアゾー
ル（ＢＴＡ）との錯体からなる保護膜を形成させた。そ
の後、３００℃以上で加熱処理すると、前記錯体からな
る保護膜は表面分析によってほとんど検出されなかっ
た。これにより、銅とベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）と
の錯体は、３００℃以上の温度で熱分解することがわか
った。

【００３９】また、図２（ｃ）におけるポリアリーレン
エーテル（ＰＡＥ）膜１６の前駆体である高分子では、
３５０℃以上の加熱処理によって高分子同士の重合が進
むことがわかっている。さらに、ＴＤＳ分析によって、
ポリアリーレンエーテル（ＰＡＥ）からなるストッパ膜
１６は高分子同士の重合において水が発生しないことも
わかっている。

【００４０】これらの結果より、絶縁膜１２内に埋め込
まれた銅配線１４の表面は、第１〜第４工程までの間で
は銅とベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）との錯体からなる
保護膜１５によって、自然酸化されるのが抑制されてい
る。

【００４１】また、第５工程における最初の２８０℃で
１５分間行う加熱処理の間は、ポリメチルシロキサン
（ＭＳＸ）膜１７から発生する水は保護膜１５によって
遮断され、銅配線１４に到達しない。したがって、銅配
線１４上に存在する保護膜１５の働きにより、銅配線１
４の酸化が抑制されている。

【００４２】さらに、第５工程における次の３５０℃以
上の加熱処理の間は、保護膜１５が熱分解されてしまう
が、高分子同士の重合が進んだポリアリーレンエーテル
（ＰＡＥ）からなるストッパ膜１６によって銅配線１４
の酸化が抑制されている。すなわち、ポリメチルシロキ
サン（ＭＳＸ）膜１７から発生する水はストッパ膜１６
によって遮断され、銅配線１４に到達しない。

【００４３】これらの酸化抑制効果によって、絶縁膜１
２内に埋め込み銅配線１４が形成されてから、埋め込み
銅配線１４上に塗布法によって層間絶縁膜を形成するま
での間、銅配線１４の表面酸化を抑制できる。

【００４４】なお、この発明を逸脱しない範囲であれ
ば、保護膜１５の材料と形成方法、及び銅配線１４上の
保護膜１５上に形成する層間絶縁膜は、前述した実施の
形態と異なるものであってもこの発明に適用できる。例
えば、前記実施の形態では、銅配線１４の表面に保護膜
１５を形成するために、半導体基板１１をベンゾトリア
ゾール（ＢＴＡ）溶液に浸漬したが、回転塗布法によっ
て半導体基板１１上の銅配線１４上にベンゾトリアゾー
ル（ＢＴＡ）溶液を塗り広げ、銅配線１４の表面に保護
膜１５を形成してもよい。発明者らの実験では、回転塗
布法によって保護膜１５を形成しても前記実施の形態と
同等の効果が得られた。

【００４５】また、この発明には、保護膜１５の材料と
層間絶縁膜（ストッパ膜１６、絶縁膜１７）の材料にも
様々な組合せが適用できる。詳述すると、絶縁膜１７を
形成した後、温度Ｔ１の熱処理で絶縁膜１７の硬化が進
行し、温度Ｔ２の熱処理で保護膜１５が熱分解すると共
に、ストッパ膜１６の硬化が進行する工程において、温
度Ｔ１、Ｔ２の間にＴ１＜Ｔ２の関係が成り立てば、保
護膜１５、ストッパ膜１６、及び絶縁膜１７には様々な
材料を用いることができる。

【００４６】さらに、前述した温度Ｔ２の熱処理の際
に、保護膜１５が熱分解を開始する温度をＴ３、ストッ
パ膜１６が硬化を開始する温度をＴ４とすると、温度Ｔ
１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の間にＴ１＜Ｔ３≦Ｔ４≦Ｔ２の
関係が成り立つことが好ましい。これは、温度Ｔ２の熱
処理時、ストッパ膜１６の硬化が進行した後に保護膜１
５の熱分解が始まってしまうと、膜の界面でのはがれな
どが生じるおそれがあることによる。このような観点か
ら、前述した実施の形態では、銅とベンゾトリアゾール
（ＢＴＡ）との錯体を保護膜１５に採用したが、銅との
反応で錯体を形成する材料で、Ｔ１＜Ｔ３≦Ｔ４≦Ｔ２
の関係を満足する材料であれば、ベンゾトリアゾール
（ＢＴＡ）以外の材料、例えばイミダゾールやキナルジ
ン酸などを用いてもよい。

【００４７】また、層間絶縁膜の前駆体である高分子同
士の架橋反応において、銅配線を酸化する反応物が発生
しない材料を用いるのであれば、前記第５工程の加熱処
理の間、銅配線の表面を保護する必要がないため、銅と
の反応で形成される錯体が３００℃より低い温度で分解
する材料を用いてもよい。この場合の錯体は、層間絶縁
膜の前駆体である高分子同士の架橋反応が始まるまでの
間、銅配線の表面の自然酸化を防ぐだけでよい。

【００４８】前述したストッパ膜１６についても、ポリ
アリーレンエーテル（ＰＡＥ）膜１７の代わりにポリア
リーレン膜、ポリイミド膜、ベンゾシクロブテン（ＢＣ
Ｂ）膜などの有機化合物膜を用いてもよい。ストッパ膜
１６には、比誘電率が３．５以下の材料を用いるのが望
ましい。また、絶縁膜１７についても、ポリメチルシロ
キサン（ＭＳＸ）膜の代わりに、メチル基などを含有す
る他の有機ＳＯＧ（spin on glass）膜やハイドロジェ
ンシルセスキオキサン（ＨＳＱ）膜といった無機ＳＯＧ
膜、あるいは多孔質の有機または無機ＳＯＧ膜などを用
いてもよい。絶縁膜１７には、比誘電率が３．０以下の
材料を用いるのが望ましい。

【００４９】前述したこの発明の実施の形態では、銅配
線上に塗布法を用いて層間絶縁膜を形成する場合に、銅
配線の形成後から層間絶縁膜を形成するまで及び層間絶
縁膜を形成する際に銅配線の表面を酸化させることな
く、銅配線上に層間絶縁膜を形成することが可能であ
る。

【００５０】また、この実施の形態では、銅配線の形成
後から層間絶縁膜を形成する間にプラズマ処理が必要な
いため、半導体素子へのプラズマダメージが軽減され
る。さらに、脱水縮合反応を特徴とする塗布絶縁膜と塗
布ストッパ膜の形成に当たり、それぞれの膜の重合のた
めに別々に加熱処理することなく同時に加熱処理するこ
とができるため、層間絶縁膜の形成に要する時間が短縮
できる。ただし、この発明においては、前記実施の形態
の工程順を変更して、塗布絶縁膜と塗布ストッパ膜を別
々の加熱処理で重合させてもよい。例えば、前述の第１
工程による銅配線の洗浄、第２工程による保護膜の形
成、第３工程によるストッパ膜の形成、第５工程のうち
の第２（及び第３）の加熱処理による保護膜の熱分解と
ストッパ膜の硬化、第４工程による絶縁膜の形成、第５
工程のうちの第１の加熱処理による絶縁膜の硬化、さら
に必要に応じ第５工程のうちの第３の加熱処理の工程順
としても、銅配線表面を酸化させることなく、層間絶縁
膜を形成することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、銅
配線上に塗布法を用いて層間絶縁膜を形成する際に、銅
配線表面を酸化させることなく、銅配線上に層間絶縁膜
を形成することが可能な半導体装置の製造方法を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の半導体装置の製造方法
における埋め込み配線の形成工程を示す断面図である。

【図２】この発明の実施の形態の半導体装置の製造方法
における層間絶縁膜の形成工程を示す断面図である。

【図３】この発明の実施の形態の半導体装置の製造方法
により形成された半導体装置の断面図である。

【図４】前記実施の形態の半導体装置の製造方法におけ
る加熱処理で使用される装置の構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１１…半導体基板 １２…絶縁膜 １２Ａ…配線用溝 １３…バリアメタル １４…銅配線 １５…保護膜 １６…ストッパ膜（ポリアリーレンエーテル（ＰＡＥ）
膜） １７…絶縁膜（ポリメチルシロキサン（ＭＳＸ）膜） ２１…装置外壁 ２２…ホットプレート ２３…ヒータ ２４…窒素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮島 秀史 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 5F033 HH11 MM01 MM12 MM13 QQ25 QQ48 QQ74 QQ84 QQ91 RR01 RR09 RR21 RR22 RR25 SS22 WW04 WW09 XX20 5F058 AA10 AD04 AD05 AD09 AF04 AG01 AH02

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に形成された絶縁膜に配線
   用溝を形成し、前記配線用溝内に銅を埋め込んで銅配線
   を形成する工程と、 前記銅配線上に、前記銅配線の酸化を抑制する保護膜を
   選択的に形成する工程と、 前記保護膜及び前記絶縁膜上に、第１の塗布膜を形成す
   る工程と、 前記第１の塗布膜上に、第２の塗布膜を形成する工程
   と、 温度Ｔ１で熱処理を行い、前記第２の塗布膜の硬化を進
   行させる工程と、 前記温度Ｔ１より高い温度Ｔ２で熱処理を行い、前記保
   護膜を熱分解させると共に、前記第１の塗布膜の硬化を
   進行させる工程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記保護膜は、調合された薬液中に前記
   半導体基板を浸漬することにより形成されることを特徴
   とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記保護膜は、塗布法により形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記保護膜は、ベンゾトリアゾール、イ
   ミダゾール、及びキナルジン酸のうちの少なくとも１つ
   を主成分とする薬液と、前記銅配線との反応により生成
   された錯体からなることを特徴とする請求項１乃至３の
   いずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記温度Ｔ２で熱処理を行う際、前記保
   護膜は温度Ｔ３に達した時点で熱分解を開始し、前記第
   １の塗布膜は温度Ｔ４に達した時点で熱分解を開始し、
   温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の間には、Ｔ１＜Ｔ３≦Ｔ
   ４≦Ｔ２の関係が成り立つことを特徴とする請求項１乃
   至４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 前記第１の塗布膜は、有機化合物膜であ
   ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記
   載の半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 前記有機化合物膜は、ポリアリーレン、
   ポリアリーレンエーテル、ポリイミド、及びベンゾシク
   ロブテンのいずれかを主成分とする膜であることを特徴
   とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 前記第１の塗布膜は、比誘電率が３．５
   以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装
   置の製造方法。
9. 【請求項９】 前記第２の塗布膜は、メチル基を含有す
   る有機ＳＯＧ（spinon glass）膜、または無機ＳＯＧ膜
   であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つ
   に記載の半導体装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記第２の塗布膜は、多孔質膜である
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載
    の半導体装置の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記第２の塗布膜は、比誘電率が３．
    ０以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体
    装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記第１の塗布膜は、前記銅配線の酸
    化を抑制すると共に、前記銅配線からの銅の拡散を抑制
    する膜であることを特徴とする請求項１乃至１１のいず
    れか１つに記載の半導体装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記温度Ｔ１は２００℃以上３００℃
    未満であり、前記温度Ｔ２は３５０℃以上であることを
    特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の半
    導体装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記温度Ｔ２より高い温度で熱処理を
    行い、前記第１の塗布膜の硬化をさらに進行させる工
    程、 をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の半
    導体装置の製造方法。