JP2915357B2 - 半導体装置、その製造方法及び多孔質膜の形成方法 - Google Patents
半導体装置、その製造方法及び多孔質膜の形成方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質膜よりなる
層間絶縁膜を有する半導体装置及びその製造方法に関す
る。
層間絶縁膜を有する半導体装置及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置における層間絶縁膜を構成す
る材料としては、従来から、有機材料と無機材料とが知
られている。ところが、有機材料よりなる層間絶縁膜
は、比誘電率は比較的低いが耐熱性に劣るという問題が
ある。一方、無機材料よりなる層間絶縁膜は、耐熱性に
優れるが比誘電率が高いという問題がある。そこで、耐
熱性を維持しつつ比誘電率の低い層間絶縁膜が望まれ、
以下に説明するように多孔質膜よりなる層間絶縁膜を形
成する技術が提案されている。
る材料としては、従来から、有機材料と無機材料とが知
られている。ところが、有機材料よりなる層間絶縁膜
は、比誘電率は比較的低いが耐熱性に劣るという問題が
ある。一方、無機材料よりなる層間絶縁膜は、耐熱性に
優れるが比誘電率が高いという問題がある。そこで、耐
熱性を維持しつつ比誘電率の低い層間絶縁膜が望まれ、
以下に説明するように多孔質膜よりなる層間絶縁膜を形
成する技術が提案されている。
【０００３】図１０は、特公平７−４６６９８号公報に
示されている第１の従来例に係る半導体装置の断面構造
を示している。図１０に示すように、半導体基板１１０
の上に金属配線１１１が形成され、該金属配線１１１を
含む半導体基板１１０の上に全面に亘って多孔質膜より
なる層間絶縁膜１１２が形成されている。
示されている第１の従来例に係る半導体装置の断面構造
を示している。図１０に示すように、半導体基板１１０
の上に金属配線１１１が形成され、該金属配線１１１を
含む半導体基板１１０の上に全面に亘って多孔質膜より
なる層間絶縁膜１１２が形成されている。
【０００４】図１１は、特公平６−１２７９０号公報に
示されている第２の従来例に係る半導体装置の断面構造
を示している。図１１に示すように、半導体基板１２０
の上に金属配線１２１が形成され、該金属配線１２１を
含む半導体基板１２０の上に全面に亘ってＣＶＤ法によ
り第１のＳＯＧ膜１２２が形成され、該第１のＳＯＧ膜
１２２の上に有機系の多孔質膜１２３が形成され、該多
孔質膜１２３の上にＣＶＤ法により第２のＳＯＧ膜１２
４が形成されており、これら第１のＳＯＧ膜１２２、有
機系の多孔質膜１２３及び第２のＳＯＧ膜１２４により
層間絶縁膜が構成されている。
示されている第２の従来例に係る半導体装置の断面構造
を示している。図１１に示すように、半導体基板１２０
の上に金属配線１２１が形成され、該金属配線１２１を
含む半導体基板１２０の上に全面に亘ってＣＶＤ法によ
り第１のＳＯＧ膜１２２が形成され、該第１のＳＯＧ膜
１２２の上に有機系の多孔質膜１２３が形成され、該多
孔質膜１２３の上にＣＶＤ法により第２のＳＯＧ膜１２
４が形成されており、これら第１のＳＯＧ膜１２２、有
機系の多孔質膜１２３及び第２のＳＯＧ膜１２４により
層間絶縁膜が構成されている。
【０００５】ところで、前記の第１及び第２の従来例に
おいては、多孔質膜の形成方法については特に説明がな
されていないので、以下の文献に示されている多孔質膜
の形成方法を考慮した。
おいては、多孔質膜の形成方法については特に説明がな
されていないので、以下の文献に示されている多孔質膜
の形成方法を考慮した。
【０００６】まず、第１の多孔質膜の形成方法として、
ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｃｏｍｐ
ｏｎｅｎｔｓ，ｈｙｂｒｉｄｓ，ａｎｄ ｍａｎｕｆａ
ｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．１
５，Ｎｏ．６ ｐ．９２５（１９９２）に開示されてい
る方法が挙げられる。すなわち、耐熱性の高い有機高分
子前駆体と耐熱性の低い有機高分子前駆体との共重合体
からなる有機高分子膜を形成した後、該有機高分子膜に
対して熱処理を施して耐熱性の低い有機部分を分解する
ことにより、有機高分子材料よりなる多孔質膜を形成す
る方法である。
ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｃｏｍｐ
ｏｎｅｎｔｓ，ｈｙｂｒｉｄｓ，ａｎｄ ｍａｎｕｆａ
ｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．１
５，Ｎｏ．６ ｐ．９２５（１９９２）に開示されてい
る方法が挙げられる。すなわち、耐熱性の高い有機高分
子前駆体と耐熱性の低い有機高分子前駆体との共重合体
からなる有機高分子膜を形成した後、該有機高分子膜に
対して熱処理を施して耐熱性の低い有機部分を分解する
ことにより、有機高分子材料よりなる多孔質膜を形成す
る方法である。
【０００７】次に、第２の多孔質膜の形成方法として、
Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｓ
ｙｍｐ．４２／４３，３０３（１９９１）に開示されて
いる方法が挙げられる。すなわち、シラノールゾルと有
機高分子との混合溶液から、有機高分子を含有するシリ
カフィルムを形成した後、該シリカフィルムに熱処理を
施して有機高分子を熱分解することにより、無機材料よ
りなる多孔質膜を形成する方法である。
Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｓ
ｙｍｐ．４２／４３，３０３（１９９１）に開示されて
いる方法が挙げられる。すなわち、シラノールゾルと有
機高分子との混合溶液から、有機高分子を含有するシリ
カフィルムを形成した後、該シリカフィルムに熱処理を
施して有機高分子を熱分解することにより、無機材料よ
りなる多孔質膜を形成する方法である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、多孔質膜よ
りなる層間絶縁膜に埋め込み配線を形成する場合には、
以下に説明するような問題がある。すなわち、多孔質膜
よりなる層間絶縁膜に埋め込み配線用の凹状溝を形成し
た後、該凹状溝に配線材料を埋め込むと、配線材料が多
孔質膜の孔に入り込んでしまう。このため、多孔質膜よ
りなる層間絶縁膜の絶縁性が劣化するという問題、及び
配線層の側面に凹凸が形成されてしまうため、配線層の
耐エレクトロマイグレーションが劣化して、半導体装置
の電気的特性の安定性が損なわれるという問題がある。
りなる層間絶縁膜に埋め込み配線を形成する場合には、
以下に説明するような問題がある。すなわち、多孔質膜
よりなる層間絶縁膜に埋め込み配線用の凹状溝を形成し
た後、該凹状溝に配線材料を埋め込むと、配線材料が多
孔質膜の孔に入り込んでしまう。このため、多孔質膜よ
りなる層間絶縁膜の絶縁性が劣化するという問題、及び
配線層の側面に凹凸が形成されてしまうため、配線層の
耐エレクトロマイグレーションが劣化して、半導体装置
の電気的特性の安定性が損なわれるという問題がある。
【０００９】このため、多孔質膜よりなる層間絶縁膜に
埋め込み配線を形成することは困難である。
埋め込み配線を形成することは困難である。
【００１０】また、第１の多孔質膜の形成方法による
と、有機高分子膜に対する熱処理は、半導体基板を２７
５℃の温度下において９時間程度保持する必要があるの
で、多孔質化処理に非常に長い時間を要するという問題
がある。これに対して、熱処理の温度を高くして短時間
で多孔質膜を形成することも考えられるが、４００℃以
上の温度下において熱処理を行なうと、有機高分子の分
解反応が起こってしまうので、根本的な解決手段にはな
らない。
と、有機高分子膜に対する熱処理は、半導体基板を２７
５℃の温度下において９時間程度保持する必要があるの
で、多孔質化処理に非常に長い時間を要するという問題
がある。これに対して、熱処理の温度を高くして短時間
で多孔質膜を形成することも考えられるが、４００℃以
上の温度下において熱処理を行なうと、有機高分子の分
解反応が起こってしまうので、根本的な解決手段にはな
らない。
【００１１】また、第２の多孔質膜の形成方法は、半導
体基板を６００℃の温度下において２４時間程度保持す
る必要があるので、やはり非常に長い時間を要するとい
う問題がある。これに対して、熱処理の温度を高くして
短時間で多孔質膜を形成することも考えられるが、熱処
理の温度を高くすると、無機材料のガラス成分が溶けて
しまい、溶けたガラス成分が多孔質膜の孔を塞いでしま
うので、やはり根本的な解決手段にはならない。
体基板を６００℃の温度下において２４時間程度保持す
る必要があるので、やはり非常に長い時間を要するとい
う問題がある。これに対して、熱処理の温度を高くして
短時間で多孔質膜を形成することも考えられるが、熱処
理の温度を高くすると、無機材料のガラス成分が溶けて
しまい、溶けたガラス成分が多孔質膜の孔を塞いでしま
うので、やはり根本的な解決手段にはならない。
【００１２】以上説明したように、従来の多孔質膜の形
成方法は、半導体装置の製造工程において多孔質膜より
なる層間絶縁膜を形成するためには利用できないという
問題がある。
成方法は、半導体装置の製造工程において多孔質膜より
なる層間絶縁膜を形成するためには利用できないという
問題がある。
【００１３】前記に鑑み、本発明は、層間絶縁膜に埋め
込み配線を形成できるようにすることを第１の目的と
し、短時間で低温下且つ常圧下において多孔質膜よりな
る層間絶縁膜を形成できるようにすることを第２の目的
とする。
込み配線を形成できるようにすることを第１の目的と
し、短時間で低温下且つ常圧下において多孔質膜よりな
る層間絶縁膜を形成できるようにすることを第２の目的
とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記の第１の目的を達成
するため、請求項１の発明が講じた解決手段は、半導体
装置を、第１の配線層が形成された半導体基板と、前記
半導体基板の上に形成された第１のシリコン酸化膜と、
前記第１のシリコン酸化膜の上に形成された多孔質膜
と、前記第１のシリコン酸化膜に形成されたスルーホー
ルと、前記多孔質膜に形成され、前記スルーホールと連
通する配線用溝と、前記配線用溝の底部及び壁部並びに
前記多孔質膜の上部に形成された第２のシリコン酸化膜
と、前記スルーホールに埋め込まれた導電膜よりなるコ
ンタクトと、前記配線用溝における前記第２のシリコン
酸化膜の内側に、ＣＭＰ法を用いて埋め込まれた導電膜
よりなる第２の配線層とを備えている構成とするもので
ある。
するため、請求項１の発明が講じた解決手段は、半導体
装置を、第１の配線層が形成された半導体基板と、前記
半導体基板の上に形成された第１のシリコン酸化膜と、
前記第１のシリコン酸化膜の上に形成された多孔質膜
と、前記第１のシリコン酸化膜に形成されたスルーホー
ルと、前記多孔質膜に形成され、前記スルーホールと連
通する配線用溝と、前記配線用溝の底部及び壁部並びに
前記多孔質膜の上部に形成された第２のシリコン酸化膜
と、前記スルーホールに埋め込まれた導電膜よりなるコ
ンタクトと、前記配線用溝における前記第２のシリコン
酸化膜の内側に、ＣＭＰ法を用いて埋め込まれた導電膜
よりなる第２の配線層とを備えている構成とするもので
ある。
【００１５】請求項１の構成により、多孔質膜に形成さ
れた配線用溝の底部及び壁部には第２のシリコン酸化膜
が形成され、第２の配線層は第２のシリコン酸化膜の内
側に埋め込まれているため、つまり、第２の配線層と多
孔質膜との間に第２のシリコン酸化膜が介在しているた
め、第２の配線層を構成する導電性材料が多孔質膜の孔
に入り込む事態を回避することができる。
れた配線用溝の底部及び壁部には第２のシリコン酸化膜
が形成され、第２の配線層は第２のシリコン酸化膜の内
側に埋め込まれているため、つまり、第２の配線層と多
孔質膜との間に第２のシリコン酸化膜が介在しているた
め、第２の配線層を構成する導電性材料が多孔質膜の孔
に入り込む事態を回避することができる。
【００１６】請求項２の発明は、請求項１の構成に、前
記多孔質膜は有機ＳＯＧ膜よりなる構成を付加し、請求
項３の発明は、請求項１の構成に、前記多孔質膜は無機
ＳＯＧ膜よりなる構成を付加するのである。
記多孔質膜は有機ＳＯＧ膜よりなる構成を付加し、請求
項３の発明は、請求項１の構成に、前記多孔質膜は無機
ＳＯＧ膜よりなる構成を付加するのである。
【００１７】請求項４の発明が講じた解決手段は、半導
体装置の製造方法を、第１の配線層が形成された半導体
基板上に第１のシリコン酸化膜を堆積する第１の工程
と、前記第１のシリコン酸化膜の上に多孔質膜を堆積す
る第２の工程と、前記多孔質膜に配線用溝を形成する第
３の工程と、前記配線用溝を含む前記多孔質膜の上に第
２のシリコン酸化膜を前記配線用溝が埋まらないように
堆積する第４の工程と、前記第２のシリコン酸化膜及び
前記第１のシリコン酸化膜にスルーホールを形成する第
５の工程と、前記スルーホール及び前記配線用溝を含む
前記第２のシリコン酸化膜の上に全面に亘って導電膜を
堆積する第６の工程と、前記導電膜における前記第２の
シリコン酸化膜の上に露出している部分を除去して、前
記導電膜よりなる第２の配線層を形成する第７の工程と
を備えている構成とするものである。
体装置の製造方法を、第１の配線層が形成された半導体
基板上に第１のシリコン酸化膜を堆積する第１の工程
と、前記第１のシリコン酸化膜の上に多孔質膜を堆積す
る第２の工程と、前記多孔質膜に配線用溝を形成する第
３の工程と、前記配線用溝を含む前記多孔質膜の上に第
２のシリコン酸化膜を前記配線用溝が埋まらないように
堆積する第４の工程と、前記第２のシリコン酸化膜及び
前記第１のシリコン酸化膜にスルーホールを形成する第
５の工程と、前記スルーホール及び前記配線用溝を含む
前記第２のシリコン酸化膜の上に全面に亘って導電膜を
堆積する第６の工程と、前記導電膜における前記第２の
シリコン酸化膜の上に露出している部分を除去して、前
記導電膜よりなる第２の配線層を形成する第７の工程と
を備えている構成とするものである。
【００１８】請求項４の構成により、半導体基板上に第
１のシリコン酸化膜を介して堆積された多孔質膜に配線
用溝を形成した後、該配線用溝を含む多孔質膜の上に第
２のシリコン酸化膜を堆積し、その後、導電膜を堆積し
て第２の配線層を形成するため、つまり、多孔質膜に形
成された配線用溝の底部及び壁部に第２のシリコン酸化
膜が形成された状態で導電膜を堆積するため、第２の配
線層を構成する導電性材料が多孔質膜の孔に入り込む事
態を回避することができる。
１のシリコン酸化膜を介して堆積された多孔質膜に配線
用溝を形成した後、該配線用溝を含む多孔質膜の上に第
２のシリコン酸化膜を堆積し、その後、導電膜を堆積し
て第２の配線層を形成するため、つまり、多孔質膜に形
成された配線用溝の底部及び壁部に第２のシリコン酸化
膜が形成された状態で導電膜を堆積するため、第２の配
線層を構成する導電性材料が多孔質膜の孔に入り込む事
態を回避することができる。
【００１９】請求項５の発明は、請求項４の構成に、前
記第２の工程は、シラノール縮合体微粒子を含むシラノ
ールゾル溶液にシリル化剤を添加することにより、前記
シラノール縮合体微粒子の残留シラノール基をシリル基
で化学修飾する工程と、前記シリル基により化学修飾さ
れた前記シラノール縮合体微粒子を含むシラノールゾル
溶液を半導体基板上に塗布して塗布膜を形成する工程
と、前記塗布膜に対して熱処理を施して前記シリル基を
熱分解すると共に前記残留シラノール基を脱水縮合させ
ることにより、前記塗布膜を多孔質化する工程と付加す
るものである。
記第２の工程は、シラノール縮合体微粒子を含むシラノ
ールゾル溶液にシリル化剤を添加することにより、前記
シラノール縮合体微粒子の残留シラノール基をシリル基
で化学修飾する工程と、前記シリル基により化学修飾さ
れた前記シラノール縮合体微粒子を含むシラノールゾル
溶液を半導体基板上に塗布して塗布膜を形成する工程
と、前記塗布膜に対して熱処理を施して前記シリル基を
熱分解すると共に前記残留シラノール基を脱水縮合させ
ることにより、前記塗布膜を多孔質化する工程と付加す
るものである。
【００２０】請求項５の構成により、シリル基により化
学修飾されたシラノール縮合体微粒子を含むシラノール
ゾル溶液を半導体基板上に塗布して塗布膜を形成した
後、該塗布膜に対して熱処理を施すと、シラノール縮合
体微粒子を化学修飾しているシリル基が熱分解してシラ
ノール縮合体微粒子同士の間に孔が形成されると共に、
残留シラノール基が脱水縮合して前記の孔を取り囲むよ
うにシラノール縮合体微粒子が凝縮する。
学修飾されたシラノール縮合体微粒子を含むシラノール
ゾル溶液を半導体基板上に塗布して塗布膜を形成した
後、該塗布膜に対して熱処理を施すと、シラノール縮合
体微粒子を化学修飾しているシリル基が熱分解してシラ
ノール縮合体微粒子同士の間に孔が形成されると共に、
残留シラノール基が脱水縮合して前記の孔を取り囲むよ
うにシラノール縮合体微粒子が凝縮する。
【００２１】請求項６の発明は、請求項４の構成に、第
１の半導体装置の製造方法において、前記第２の工程
は、シラノール溶液に酸又はアルカリの存在下において
シリル化剤を添加することにより、前記シラノール溶液
に含まれるシラノールの残留シラノール基をシリル基で
化学修飾する工程と、前記シリル基により化学修飾され
たシラノールを含むシラノール溶液を半導体基板上に塗
布して塗布膜を形成する工程と、前記塗布膜に対して熱
処理を施して前記シリル基を熱分解すると共に前記残留
シラノール基を脱水縮合させることにより、前記塗布膜
を多孔質化する工程とを含む構成を付加するものであ
る。
１の半導体装置の製造方法において、前記第２の工程
は、シラノール溶液に酸又はアルカリの存在下において
シリル化剤を添加することにより、前記シラノール溶液
に含まれるシラノールの残留シラノール基をシリル基で
化学修飾する工程と、前記シリル基により化学修飾され
たシラノールを含むシラノール溶液を半導体基板上に塗
布して塗布膜を形成する工程と、前記塗布膜に対して熱
処理を施して前記シリル基を熱分解すると共に前記残留
シラノール基を脱水縮合させることにより、前記塗布膜
を多孔質化する工程とを含む構成を付加するものであ
る。
【００２２】請求項６の構成により、シリル基により化
学修飾されたシラノールを含むシラノール溶液を半導体
基板上に塗布して塗布膜を形成した後、該塗布膜に対し
て熱処理を施すと、シリル基が熱分解することにより形
成された孔を取り囲むようにして残留シラノール基が脱
水縮合するため、内部に孔を有するシラノール縮合体微
粒子が形成される。
学修飾されたシラノールを含むシラノール溶液を半導体
基板上に塗布して塗布膜を形成した後、該塗布膜に対し
て熱処理を施すと、シリル基が熱分解することにより形
成された孔を取り囲むようにして残留シラノール基が脱
水縮合するため、内部に孔を有するシラノール縮合体微
粒子が形成される。
【００２３】請求項７の発明が講じた解決手段は、第１
の配線層が形成された半導体基板の上に多孔質膜よりな
る層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、前記層
間絶縁膜の上に第２の配線層を形成する配線層形成工程
とを備えた半導体装置の製造方法を対象とし、前記層間
絶縁膜形成工程は、シラノール縮合体微粒子を含むシラ
ノールゾル溶液にシリル化剤を添加することにより、前
記シラノール縮合体微粒子の残留シラノール基をシリル
基で化学修飾する工程と、前記シリル基により化学修飾
された前記シラノール縮合体微粒子を含むシラノールゾ
ル溶液を半導体基板上に塗布して塗布膜を形成する工程
と、前記塗布膜に対して熱処理を施して前記シリル基を
熱分解すると共に前記残留シラノール基を脱水縮合させ
ることにより、前記塗布膜を多孔質化する工程とを含む
構成とするものである。
の配線層が形成された半導体基板の上に多孔質膜よりな
る層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、前記層
間絶縁膜の上に第２の配線層を形成する配線層形成工程
とを備えた半導体装置の製造方法を対象とし、前記層間
絶縁膜形成工程は、シラノール縮合体微粒子を含むシラ
ノールゾル溶液にシリル化剤を添加することにより、前
記シラノール縮合体微粒子の残留シラノール基をシリル
基で化学修飾する工程と、前記シリル基により化学修飾
された前記シラノール縮合体微粒子を含むシラノールゾ
ル溶液を半導体基板上に塗布して塗布膜を形成する工程
と、前記塗布膜に対して熱処理を施して前記シリル基を
熱分解すると共に前記残留シラノール基を脱水縮合させ
ることにより、前記塗布膜を多孔質化する工程とを含む
構成とするものである。
【００２４】請求項７の構成により、請求項５の構成と
同様、シラノール縮合体微粒子を化学修飾しているシリ
ル基が熱分解してシラノール縮合体微粒子同士の間に孔
が形成されると共に、残留シラノール基が脱水縮合して
前記の孔を取り囲むようにシラノール縮合体微粒子が凝
縮する。
同様、シラノール縮合体微粒子を化学修飾しているシリ
ル基が熱分解してシラノール縮合体微粒子同士の間に孔
が形成されると共に、残留シラノール基が脱水縮合して
前記の孔を取り囲むようにシラノール縮合体微粒子が凝
縮する。
【００２５】請求項８の発明が講じた解決手段は、第１
の配線層が形成された半導体基板の上に多孔質膜よりな
る層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、前記層
間絶縁膜の上に第２の配線層を形成する配線層形成工程
とを備えた半導体装置の製造方法を対象とし、前記層間
絶縁膜形成工程は、シラノール溶液に酸又はアルカリの
存在下においてシリル化剤を添加することにより、前記
シラノール溶液に含まれるシラノールの残留シラノール
基をシリル基で化学修飾する工程と、前記シリル基によ
り化学修飾されたシラノールを含むシラノール溶液を半
導体基板上に塗布して塗布膜を形成する工程と、前記塗
布膜に対して熱処理を施して前記シリル基を熱分解する
と共に前記残留シラノール基を脱水縮合させることによ
り、前記塗布膜を多孔質化する工程とを含む構成とする
ものである。
の配線層が形成された半導体基板の上に多孔質膜よりな
る層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、前記層
間絶縁膜の上に第２の配線層を形成する配線層形成工程
とを備えた半導体装置の製造方法を対象とし、前記層間
絶縁膜形成工程は、シラノール溶液に酸又はアルカリの
存在下においてシリル化剤を添加することにより、前記
シラノール溶液に含まれるシラノールの残留シラノール
基をシリル基で化学修飾する工程と、前記シリル基によ
り化学修飾されたシラノールを含むシラノール溶液を半
導体基板上に塗布して塗布膜を形成する工程と、前記塗
布膜に対して熱処理を施して前記シリル基を熱分解する
と共に前記残留シラノール基を脱水縮合させることによ
り、前記塗布膜を多孔質化する工程とを含む構成とする
ものである。
【００２６】請求項８の構成により、請求項５の構成と
同様、シリル基が熱分解することにより形成された孔を
取り囲むようにして残留シラノール基が脱水縮合するた
め、内部に孔を有するシラノール縮合体微粒子が形成さ
れる。
同様、シリル基が熱分解することにより形成された孔を
取り囲むようにして残留シラノール基が脱水縮合するた
め、内部に孔を有するシラノール縮合体微粒子が形成さ
れる。
【００２７】
（第１の実施形態）以下、本発明の第１の実施形態に係
る半導体装置及びその製造方法について図１（ａ）〜
（ｄ）を参照しながら説明する。
る半導体装置及びその製造方法について図１（ａ）〜
（ｄ）を参照しながら説明する。
【００２８】まず、図１（ａ）に示すように、例えばシ
リコンよりなる半導体基板２０の上にＣＶＤ法により例
えば５００ｎｍの膜厚を有する第１のシリコン酸化膜２
１を堆積した後、該第１のシリコン酸化膜２１の上に例
えば４００ｎｍの膜厚を有する多孔質膜２２を堆積す
る。その後、多孔質膜２２の上にレジストパターンを形
成した後、該レジストパターンをマスクとして多孔質膜
２２に対してエッチングを行なって、多孔質膜２２に配
線用溝２２ａを形成する。
リコンよりなる半導体基板２０の上にＣＶＤ法により例
えば５００ｎｍの膜厚を有する第１のシリコン酸化膜２
１を堆積した後、該第１のシリコン酸化膜２１の上に例
えば４００ｎｍの膜厚を有する多孔質膜２２を堆積す
る。その後、多孔質膜２２の上にレジストパターンを形
成した後、該レジストパターンをマスクとして多孔質膜
２２に対してエッチングを行なって、多孔質膜２２に配
線用溝２２ａを形成する。
【００２９】次に、図１（ｂ）に示すように、多孔質膜
２２の上に全面に亘ってＣＶＤ法により例えば２０ｎｍ
の膜厚を有する第２のシリコン酸化膜２３を堆積する。
２２の上に全面に亘ってＣＶＤ法により例えば２０ｎｍ
の膜厚を有する第２のシリコン酸化膜２３を堆積する。
【００３０】次に、図１（ｃ）に示すように、第２のシ
リコン酸化膜２３の上にレジストパターンを形成した
後、該レジストパターンをマスクとして第１のシリコン
酸化膜２１及び第２のシリコン酸化膜２３に対してエッ
チングを行なって、第１のシリコン酸化膜２１及び第２
のシリコン酸化膜２３にスルーホール２１ａを形成す
る。
リコン酸化膜２３の上にレジストパターンを形成した
後、該レジストパターンをマスクとして第１のシリコン
酸化膜２１及び第２のシリコン酸化膜２３に対してエッ
チングを行なって、第１のシリコン酸化膜２１及び第２
のシリコン酸化膜２３にスルーホール２１ａを形成す
る。
【００３１】次に、図１（ｄ）に示すように、全面に亘
って導電膜２４を堆積した後、該導電膜２４における第
２のシリコン酸化膜２３の上に露出している部分に対し
てＣＭＰを行なって、導電膜２４よりなる配線層を形成
する。
って導電膜２４を堆積した後、該導電膜２４における第
２のシリコン酸化膜２３の上に露出している部分に対し
てＣＭＰを行なって、導電膜２４よりなる配線層を形成
する。
【００３２】第１の実施形態によると、多孔質膜２２に
おける配線用溝２２ａの表面に第２のシリコン酸化膜２
３が堆積されているため、導電膜２４を構成する導電性
材料が多孔質膜２２の孔に入り込まないので、多孔質膜
２２の絶縁性の劣化を防止できると共に、配線層の耐エ
レクトロマイグレーションの劣化も防止することができ
る。
おける配線用溝２２ａの表面に第２のシリコン酸化膜２
３が堆積されているため、導電膜２４を構成する導電性
材料が多孔質膜２２の孔に入り込まないので、多孔質膜
２２の絶縁性の劣化を防止できると共に、配線層の耐エ
レクトロマイグレーションの劣化も防止することができ
る。
【００３３】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について説
明する。第２の実施形態は、第１の実施形態における多
孔質膜２２の形成方法に特徴を有するので、以下におい
ては、多孔質膜２２の形成方法についてのみ説明する。
実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について説
明する。第２の実施形態は、第１の実施形態における多
孔質膜２２の形成方法に特徴を有するので、以下におい
ては、多孔質膜２２の形成方法についてのみ説明する。
【００３４】まず、図２に示すようなシラノール縮合体
微粒子を含む溶液であるシラノールゾル溶液を準備し、
該シラノールゾル溶液に含まれるシラノール縮合体微粒
子の残留シラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）をシリル化剤によ
りシリル化する。図３はシリル化反応を示しており、図
４はシリル化反応により得られるシリル化シラノール縮
合体微粒子を示している。図４においてｘはシリル基で
ある。表面のシラノール基を構成するＯＨ基の少なくと
も一部がシリル基により置換されることにより、残留シ
ラノールがシリル基で化学修飾されたシラノール縮合体
微粒子（シリル化シラノール縮合体微粒子）が得られ
る。図５（ａ）は、シラノール縮合体微粒子とシリル基
とが反応してシリル化シラノール縮合体微粒子が形成さ
れる状態を示している。
微粒子を含む溶液であるシラノールゾル溶液を準備し、
該シラノールゾル溶液に含まれるシラノール縮合体微粒
子の残留シラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）をシリル化剤によ
りシリル化する。図３はシリル化反応を示しており、図
４はシリル化反応により得られるシリル化シラノール縮
合体微粒子を示している。図４においてｘはシリル基で
ある。表面のシラノール基を構成するＯＨ基の少なくと
も一部がシリル基により置換されることにより、残留シ
ラノールがシリル基で化学修飾されたシラノール縮合体
微粒子（シリル化シラノール縮合体微粒子）が得られ
る。図５（ａ）は、シラノール縮合体微粒子とシリル基
とが反応してシリル化シラノール縮合体微粒子が形成さ
れる状態を示している。
【００３５】シラノール縮合体微粒子としては、図２に
示すように、Ｓｉ−Ｈ結合を有するものが挙げられる。
示すように、Ｓｉ−Ｈ結合を有するものが挙げられる。
【００３６】シリル化剤としてはトリフェニルシラノー
ルを用いることが好ましい。その理由は、シリル化反応
を促進させ易いと共に後述する熱処理工程において熱分
解し易いためである。
ルを用いることが好ましい。その理由は、シリル化反応
を促進させ易いと共に後述する熱処理工程において熱分
解し易いためである。
【００３７】シリル化反応の温度としては、室温から５
０℃程度の範囲が適当である。
０℃程度の範囲が適当である。
【００３８】シリル化剤の添加量によって、多孔質膜の
孔のサイズを２０〜８０ｎｍ程度に制御することがで
き、多孔質膜の孔のサイズはシリル化剤の添加量が多い
ほど大きくなる。
孔のサイズを２０〜８０ｎｍ程度に制御することがで
き、多孔質膜の孔のサイズはシリル化剤の添加量が多い
ほど大きくなる。
【００３９】シリル化の反応時間としては３０分程度が
適当であるが、シリル化剤の種類によって変化させるこ
とが好ましい。
適当であるが、シリル化剤の種類によって変化させるこ
とが好ましい。
【００４０】尚、前述したシラノールゾルを含む溶液を
得る工程は、半導体装置の製造工程と切り離して行なう
ことができるので、半導体装置の製造工程に要する時間
とは別途に考えることができる。
得る工程は、半導体装置の製造工程と切り離して行なう
ことができるので、半導体装置の製造工程に要する時間
とは別途に考えることができる。
【００４１】次に、図５（ｂ）に示すように、シリル化
シラノール縮合体微粒子を含む溶液を半導体基板上に回
転塗布して塗布膜を形成する。回転塗布における回転数
は、良好な塗布膜の形成が可能な範囲で適当に設定する
ことができるが、２０００〜４０００r.p.m.が適当であ
る。
シラノール縮合体微粒子を含む溶液を半導体基板上に回
転塗布して塗布膜を形成する。回転塗布における回転数
は、良好な塗布膜の形成が可能な範囲で適当に設定する
ことができるが、２０００〜４０００r.p.m.が適当であ
る。
【００４２】次に、塗布膜に対して第１の熱処理を施す
ことにより、図５（ｃ）に示すように、シリル基を熱分
解して脱シリル化処理を行なう。尚、図５（ｃ）におい
て、丸印は熱分解するシリル基を示している。この第１
の熱処理としては、１００℃〜２００℃の温度下で１分
間〜５分間程度が好ましい。
ことにより、図５（ｃ）に示すように、シリル基を熱分
解して脱シリル化処理を行なう。尚、図５（ｃ）におい
て、丸印は熱分解するシリル基を示している。この第１
の熱処理としては、１００℃〜２００℃の温度下で１分
間〜５分間程度が好ましい。
【００４３】次に、脱シリル化処理が行なわれた塗布膜
に対して第２の熱処理を施して、残留シラノール基を脱
水縮合させることにより、図５（ｄ）に示すような多孔
質膜を形成する。第２の熱処理としては、４００℃〜４
５０℃の温度で３０分間〜１時間程度が好ましい。
に対して第２の熱処理を施して、残留シラノール基を脱
水縮合させることにより、図５（ｄ）に示すような多孔
質膜を形成する。第２の熱処理としては、４００℃〜４
５０℃の温度で３０分間〜１時間程度が好ましい。
【００４４】このようにして、シラノール縮合体微粒子
（（ＳｉＯ2 ）n ）の表面に形成されたシリル化層が熱
分解して、微粒子同士の間に孔が形成されることによ
り、図６に示すような多孔質膜が形成される。
（（ＳｉＯ2 ）n ）の表面に形成されたシリル化層が熱
分解して、微粒子同士の間に孔が形成されることによ
り、図６に示すような多孔質膜が形成される。
【００４５】以上のように、第２の実施形態によると、
多孔質膜の形成工程において、９時間から２４時間とい
った長時間の熱処理が必要でないと共に、比較的低い温
度で熱処理を行なうことが可能となる。
多孔質膜の形成工程において、９時間から２４時間とい
った長時間の熱処理が必要でないと共に、比較的低い温
度で熱処理を行なうことが可能となる。
【００４６】（実施例）以下、第２の実施形態を具体化
する実施例について説明する。
する実施例について説明する。
【００４７】ＳｉＯ2 換算１０ｗｔ％のシラノール縮合
体微粒子を含む溶液５ｍｌに、シリル化剤としてのトリ
フェニルシラノールを２００ｍｇ添加して得られたシラ
ノールゾル溶液を攪拌して、シラノールゾル溶液中のシ
ラノール縮合体微粒子を溶解した後、室温で１７時間放
置した。次に、シラノールゾル溶液を０．２μｍのフィ
ルターを通過させながら６インチのシリコンよりなる半
導体基板の上に滴下した後、半導体基板を４０００r.p.
m.で回転させながら２０秒間保持して回転塗布すること
により、半導体基板上に塗布膜を形成した。この場合、
シラノールゾル溶液をフィルターを通過させる理由は、
シラノールゾル溶液中の不純物を除去するためである。
その後、赤外スペクトル（ＦＴＩＲ）を用いて、トリフ
ェニルシラノールによりシリル化処理が行なわれたこと
を確認した。
体微粒子を含む溶液５ｍｌに、シリル化剤としてのトリ
フェニルシラノールを２００ｍｇ添加して得られたシラ
ノールゾル溶液を攪拌して、シラノールゾル溶液中のシ
ラノール縮合体微粒子を溶解した後、室温で１７時間放
置した。次に、シラノールゾル溶液を０．２μｍのフィ
ルターを通過させながら６インチのシリコンよりなる半
導体基板の上に滴下した後、半導体基板を４０００r.p.
m.で回転させながら２０秒間保持して回転塗布すること
により、半導体基板上に塗布膜を形成した。この場合、
シラノールゾル溶液をフィルターを通過させる理由は、
シラノールゾル溶液中の不純物を除去するためである。
その後、赤外スペクトル（ＦＴＩＲ）を用いて、トリフ
ェニルシラノールによりシリル化処理が行なわれたこと
を確認した。
【００４８】次に、ホットプレートを用いて塗布膜を１
６０℃の温度下で３分間の第１の熱処理を行なった後、
電気炉を用いて窒素雰囲気中における４００℃の温度下
で３０分間の第２の熱処理を行なった。
６０℃の温度下で３分間の第１の熱処理を行なった後、
電気炉を用いて窒素雰囲気中における４００℃の温度下
で３０分間の第２の熱処理を行なった。
【００４９】第１の熱処理の後に、赤外スペクトルによ
る測定を行なったところ、トリフェニルシラノール基に
基づく吸収ピークは消失しており、第１の熱処理により
塗布膜に孔が形成されていることが観察された。
る測定を行なったところ、トリフェニルシラノール基に
基づく吸収ピークは消失しており、第１の熱処理により
塗布膜に孔が形成されていることが観察された。
【００５０】また、第２の熱処理の後にＳＥＭにより塗
布膜の表面を観察して、塗布膜が多孔質化していること
を確認した。その後、分光エリプソ法により多孔質膜を
観察したところ、膜厚は３５７ｎｍであって、屈折率は
１．２５であった。また、ＣＶ法により１ＭＨｚで多孔
質膜の比誘電率を測定したところ、比誘電率は２．３で
あった。
布膜の表面を観察して、塗布膜が多孔質化していること
を確認した。その後、分光エリプソ法により多孔質膜を
観察したところ、膜厚は３５７ｎｍであって、屈折率は
１．２５であった。また、ＣＶ法により１ＭＨｚで多孔
質膜の比誘電率を測定したところ、比誘電率は２．３で
あった。
【００５１】尚、シリル化剤としては、トリフェニルシ
ラノールに代えて、トリアルキルアルコキシシラン（ア
ルキル基：メチル、エチル、プロピル、ブチル；アルコ
キシ基：エトキシ、メトキシ）、トリアルキルクロロシ
ラン（アルキル基：メチル、エチル、プロピル、ブチ
ル）、トリアルキルシラノール（アルキル基：メチル、
エチル、プロピル、ブチル）、ヘキサフェニルジシロキ
サン、アルコキシトリフェニルシラン、クロロトリフェ
ニルシラン、ジフェニルジアルコキシシラン又はジフェ
ニルシラノールを用いることもできる。
ラノールに代えて、トリアルキルアルコキシシラン（ア
ルキル基：メチル、エチル、プロピル、ブチル；アルコ
キシ基：エトキシ、メトキシ）、トリアルキルクロロシ
ラン（アルキル基：メチル、エチル、プロピル、ブチ
ル）、トリアルキルシラノール（アルキル基：メチル、
エチル、プロピル、ブチル）、ヘキサフェニルジシロキ
サン、アルコキシトリフェニルシラン、クロロトリフェ
ニルシラン、ジフェニルジアルコキシシラン又はジフェ
ニルシラノールを用いることもできる。
【００５２】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の
実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について説
明する。第３の実施形態も、第１の実施形態における多
孔質膜２２の形成方法に特徴を有するので、以下におい
ては、多孔質膜２２の形成方法についてのみ説明する。
実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について説
明する。第３の実施形態も、第１の実施形態における多
孔質膜２２の形成方法に特徴を有するので、以下におい
ては、多孔質膜２２の形成方法についてのみ説明する。
【００５３】まず、テトラエトキシシランとトリエトキ
シシランとの混合物を加水分解してシラノール溶液を生
成する。図７（ａ）は、テトラエトキシシランが加水分
解して第１の反応生成物（シラノール）が生成される状
態を示しており、図７（ｂ）は、トリエトキシシランが
加水分解して第２の反応生成物（シラノール）が生成さ
れる状態を示している。この場合、図７（ｃ）に示すよ
うに、第１の反応生成物と第２の反応生成物との脱水縮
合反応も起きる。この場合、加水分解のために加える水
のほかに、溶媒としてエタノール又はエーテル類の混合
液を加えてもよい。また、テトラエトキシシランとトリ
エトキシシランとの混合物に代えて、トリエトキシシラ
ンの単体を用いてもよい。前記の混合物を用いる場合に
は、混合比としては、モル比で２：１〜１：２が適当で
ある。
シシランとの混合物を加水分解してシラノール溶液を生
成する。図７（ａ）は、テトラエトキシシランが加水分
解して第１の反応生成物（シラノール）が生成される状
態を示しており、図７（ｂ）は、トリエトキシシランが
加水分解して第２の反応生成物（シラノール）が生成さ
れる状態を示している。この場合、図７（ｃ）に示すよ
うに、第１の反応生成物と第２の反応生成物との脱水縮
合反応も起きる。この場合、加水分解のために加える水
のほかに、溶媒としてエタノール又はエーテル類の混合
液を加えてもよい。また、テトラエトキシシランとトリ
エトキシシランとの混合物に代えて、トリエトキシシラ
ンの単体を用いてもよい。前記の混合物を用いる場合に
は、混合比としては、モル比で２：１〜１：２が適当で
ある。
【００５４】次に、図７（ｃ）に示すような、第１の反
応生成物（シラノール）と第２の反応生成物（シラノー
ル）との脱水縮合反応が起きて、凝集によりシラノール
縮合体微粒子が形成されるつつあるときに、酸又はアル
カリの存在下でシリル化剤例えばトリフェニールシラノ
ールを加える。このようにすると、図８（ａ）に示すよ
うに、第１の反応生成物とトリフェニールシラノールと
が反応して第３の反応生成物が生成されると共に、図８
（ｂ）に示すように、第２の反応生成物とトリフェニー
ルシラノールとが反応して第４の反応生成物が生成され
る。また、第１の反応生成物と第２の反応生成物とが脱
水縮合反応を起こしてシラノール縮合体微粒子が形成さ
れる過程において、第３の反応生成物及び第４の反応生
成物がシラノール縮合体微粒子中に取り込まれていくた
め、第３の反応生成物及び第４の反応生成物が取り込ま
れたシラノール縮合体微粒子が形成される。
応生成物（シラノール）と第２の反応生成物（シラノー
ル）との脱水縮合反応が起きて、凝集によりシラノール
縮合体微粒子が形成されるつつあるときに、酸又はアル
カリの存在下でシリル化剤例えばトリフェニールシラノ
ールを加える。このようにすると、図８（ａ）に示すよ
うに、第１の反応生成物とトリフェニールシラノールと
が反応して第３の反応生成物が生成されると共に、図８
（ｂ）に示すように、第２の反応生成物とトリフェニー
ルシラノールとが反応して第４の反応生成物が生成され
る。また、第１の反応生成物と第２の反応生成物とが脱
水縮合反応を起こしてシラノール縮合体微粒子が形成さ
れる過程において、第３の反応生成物及び第４の反応生
成物がシラノール縮合体微粒子中に取り込まれていくた
め、第３の反応生成物及び第４の反応生成物が取り込ま
れたシラノール縮合体微粒子が形成される。
【００５５】尚、シリル化反応工程において用いる酸又
はアルカリとしては、酢酸等のプロトン酸又はアミン類
が挙げられる。
はアルカリとしては、酢酸等のプロトン酸又はアミン類
が挙げられる。
【００５６】また、シリル化反応の温度としては室温か
ら５０℃の範囲が好ましく、シリル化反応の時間として
は５時間〜２０時間が好ましい。このような反応温度及
び反応時間に設定すると、シラノールの脱水縮合反応に
よる凝集と、シリル化剤による残留シラノール基のシリ
ル化とが並行して進行するので、第３の反応生成物及び
第４の反応生成物が取り込まれたシラノール縮合体微粒
子が形成される。
ら５０℃の範囲が好ましく、シリル化反応の時間として
は５時間〜２０時間が好ましい。このような反応温度及
び反応時間に設定すると、シラノールの脱水縮合反応に
よる凝集と、シリル化剤による残留シラノール基のシリ
ル化とが並行して進行するので、第３の反応生成物及び
第４の反応生成物が取り込まれたシラノール縮合体微粒
子が形成される。
【００５７】次に、第３の反応生成物及び第４の反応生
成物が取り込まれたシラノール縮合体微粒子を含むシラ
ノールゾル溶液を半導体基板上に回転塗布して塗布膜を
形成する。回転塗布における回転数は、良好な塗布膜の
形成が可能な範囲で適当に設定することができるが、２
０００〜４０００r.p.m.が適当である。
成物が取り込まれたシラノール縮合体微粒子を含むシラ
ノールゾル溶液を半導体基板上に回転塗布して塗布膜を
形成する。回転塗布における回転数は、良好な塗布膜の
形成が可能な範囲で適当に設定することができるが、２
０００〜４０００r.p.m.が適当である。
【００５８】次に、塗布膜に対して第１の熱処理を施す
ことにより、シラノール縮合体微粒子中のシリル基を熱
分解して脱シリル化処理を行なう。第１の熱処理として
は、１００℃〜２００℃の温度下で１分間〜５分間程度
が好ましい。
ことにより、シラノール縮合体微粒子中のシリル基を熱
分解して脱シリル化処理を行なう。第１の熱処理として
は、１００℃〜２００℃の温度下で１分間〜５分間程度
が好ましい。
【００５９】次に、脱シリル化処理が行なわれた塗布膜
に対して第２の熱処理を施して、残留シラノール基を脱
水縮合させることにより多孔質膜を形成する。第２の熱
処理としては、４００℃〜４５０℃の温度で３０分間〜
１時間程度が好ましい。
に対して第２の熱処理を施して、残留シラノール基を脱
水縮合させることにより多孔質膜を形成する。第２の熱
処理としては、４００℃〜４５０℃の温度で３０分間〜
１時間程度が好ましい。
【００６０】このようにして、図９に示すように、シラ
ノール縮合体微粒子中のシリル基が熱分解して微粒子の
内部に孔が生成されることにより多孔質膜が形成され
る。
ノール縮合体微粒子中のシリル基が熱分解して微粒子の
内部に孔が生成されることにより多孔質膜が形成され
る。
【００６１】以上のように、第３の実施形態によると、
多孔質膜の形成工程において、９時間から２４時間とい
った長時間の熱処理が必要でないと共に、比較的低い温
度で熱処理を行なうことが可能となる。
多孔質膜の形成工程において、９時間から２４時間とい
った長時間の熱処理が必要でないと共に、比較的低い温
度で熱処理を行なうことが可能となる。
【００６２】第２の実施形態においては、シラノール縮
合体微粒子同士の間に孔が形成されることにより多孔質
膜が形成されるのに対して、第３の実施形態によると、
シラノール縮合体微粒子の内部に孔が形成されることに
より多孔質膜が形成されるので、第２の実施形態に比べ
て多孔質の孔のサイズが小さくなる。
合体微粒子同士の間に孔が形成されることにより多孔質
膜が形成されるのに対して、第３の実施形態によると、
シラノール縮合体微粒子の内部に孔が形成されることに
より多孔質膜が形成されるので、第２の実施形態に比べ
て多孔質の孔のサイズが小さくなる。
【００６３】（実施例）以下、第３の実施形態を具体化
する実施例について説明する。
する実施例について説明する。
【００６４】まず、トリエトキシシラン５００ｍｇをエ
タノール５ｍｌに加えた後、酢酸５μｌを激しく攪拌し
ながら加えて第１の混合溶液を得た後、該第１の混合溶
液を室温で１時間放置した。次に、第１の混合溶液にシ
リル化剤としてのトリフェニルシラノール２００ｍｇを
攪拌しながら添加して第２の混合溶液を得た後、該第２
の混合溶液を室温で１７時間放置した。次に、第２の混
合溶液２ｍｌを０．２μｍのフィルターを通過させなが
ら半導体基板上に滴下した後、半導体基板を４０００r.
p.m.で回転させながら２０秒間保持して回転塗布するこ
とにより、半導体基板上に塗布膜を形成した。
タノール５ｍｌに加えた後、酢酸５μｌを激しく攪拌し
ながら加えて第１の混合溶液を得た後、該第１の混合溶
液を室温で１時間放置した。次に、第１の混合溶液にシ
リル化剤としてのトリフェニルシラノール２００ｍｇを
攪拌しながら添加して第２の混合溶液を得た後、該第２
の混合溶液を室温で１７時間放置した。次に、第２の混
合溶液２ｍｌを０．２μｍのフィルターを通過させなが
ら半導体基板上に滴下した後、半導体基板を４０００r.
p.m.で回転させながら２０秒間保持して回転塗布するこ
とにより、半導体基板上に塗布膜を形成した。
【００６５】次に、ホットプレートを用いて１６０℃の
温度下で３分間の第１の熱処理を行なった後、電気炉を
用いて窒素雰囲気中において４００℃の温度下で３０分
間のだい２の熱処理を行なった。
温度下で３分間の第１の熱処理を行なった後、電気炉を
用いて窒素雰囲気中において４００℃の温度下で３０分
間のだい２の熱処理を行なった。
【００６６】第１の熱処理の後に、赤外スペクトルによ
る測定を行なったところ、トリフェニルシラノール基に
基づく吸収ピークは消失しており、第１の熱処理により
塗布膜に孔が形成されていることが観察された。
る測定を行なったところ、トリフェニルシラノール基に
基づく吸収ピークは消失しており、第１の熱処理により
塗布膜に孔が形成されていることが観察された。
【００６７】また、第２の熱処理の後にＳＥＭにより塗
布膜の表面を観察して、塗布膜が多孔質化していること
を確認した。その後、分光エリプソ法により多孔質膜を
観察したところ、膜厚は３７０ｎｍであって、屈折率は
１．２２であった。また、ＣＶ法により１ＭＨｚで多孔
質膜の比誘電率を測定したところ、比誘電率は２．１で
あった。
布膜の表面を観察して、塗布膜が多孔質化していること
を確認した。その後、分光エリプソ法により多孔質膜を
観察したところ、膜厚は３７０ｎｍであって、屈折率は
１．２２であった。また、ＣＶ法により１ＭＨｚで多孔
質膜の比誘電率を測定したところ、比誘電率は２．１で
あった。
【００６８】尚、シリル化剤としては、トリフェニルシ
ラノールに代えて、トリアルキルアルコキシシラン（ア
ルキル基：メチル、エチル、プロピル、ブチル；アルコ
キシ基：エトキシ、メトキシ）、トリアルキルクロロシ
ラン（アルキル基：メチル、エチル、プロピル、ブチ
ル）、トリアルキルシラノール（アルキル：メチル、エ
チル、プロピル、ブチル）、ヘキサフェニルジシロキサ
ン、アルコキシトリフェニルシラン、クロロトリフェニ
ルシラン、ジフェニルジアルコキシシラン又はジフェニ
ルシラノールを用いることもできる。
ラノールに代えて、トリアルキルアルコキシシラン（ア
ルキル基：メチル、エチル、プロピル、ブチル；アルコ
キシ基：エトキシ、メトキシ）、トリアルキルクロロシ
ラン（アルキル基：メチル、エチル、プロピル、ブチ
ル）、トリアルキルシラノール（アルキル：メチル、エ
チル、プロピル、ブチル）、ヘキサフェニルジシロキサ
ン、アルコキシトリフェニルシラン、クロロトリフェニ
ルシラン、ジフェニルジアルコキシシラン又はジフェニ
ルシラノールを用いることもできる。
【００６９】また、本実施例においては、酢酸をシラノ
ールの脱水縮合の触媒として使用したが、これに代え
て、プロトン酸であれば、他の酸を用いることができ
る。
ールの脱水縮合の触媒として使用したが、これに代え
て、プロトン酸であれば、他の酸を用いることができ
る。
【００７０】また、触媒としては、酸に代えて、アミン
類等のアルカリを用いることもできる。
類等のアルカリを用いることもできる。
【００７１】
【発明の効果】請求項１の発明に係る半導体装置による
と、第２の配線層と多孔質膜との間に第２のシリコン酸
化膜が介在しているため、第２の配線層を構成する導電
性材料が多孔質膜の孔に入り込まないので、多孔質膜よ
りなる層間絶縁膜の絶縁性の劣化及び第２の配線層の耐
エレクトロマイグレーションの劣化を防止できる。これ
により、多孔質膜よりなる層間絶縁膜に埋め込み配線を
形成することが可能になる。
と、第２の配線層と多孔質膜との間に第２のシリコン酸
化膜が介在しているため、第２の配線層を構成する導電
性材料が多孔質膜の孔に入り込まないので、多孔質膜よ
りなる層間絶縁膜の絶縁性の劣化及び第２の配線層の耐
エレクトロマイグレーションの劣化を防止できる。これ
により、多孔質膜よりなる層間絶縁膜に埋め込み配線を
形成することが可能になる。
【００７２】請求項２又は３の発明に係る半導体装置に
よると、多孔質膜が有機ＳＯＧ膜よりなるときには比誘
電率の低い絶縁膜を実現することができ、多孔質膜が無
機ＳＯＧ膜よりなるときには耐熱性に優れた絶縁膜を実
現することができる。
よると、多孔質膜が有機ＳＯＧ膜よりなるときには比誘
電率の低い絶縁膜を実現することができ、多孔質膜が無
機ＳＯＧ膜よりなるときには耐熱性に優れた絶縁膜を実
現することができる。
【００７３】請求項４の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、多孔質膜に形成された配線用溝の底部及び
壁部に第２のシリコン酸化膜が形成された状態で導電膜
を堆積するため、第２の配線層を構成する導電性材料が
多孔質膜の孔に入り込む事態を回避できるので、多孔質
膜よりなる層間絶縁膜の絶縁性の劣化及び第２の配線層
の耐エレクトロマイグレーションの劣化を防止できる請
求項１の発明に係る半導体装置を確実に製造することが
できる。
法によると、多孔質膜に形成された配線用溝の底部及び
壁部に第２のシリコン酸化膜が形成された状態で導電膜
を堆積するため、第２の配線層を構成する導電性材料が
多孔質膜の孔に入り込む事態を回避できるので、多孔質
膜よりなる層間絶縁膜の絶縁性の劣化及び第２の配線層
の耐エレクトロマイグレーションの劣化を防止できる請
求項１の発明に係る半導体装置を確実に製造することが
できる。
【００７４】請求項５の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、シラノール縮合体微粒子を化学修飾してい
るシリル基が熱分解してシラノール縮合体微粒子同士の
間に孔が形成された後、残留シラノール基が脱水縮合し
て微粒子同士の間の孔を取り囲むようにシラノール縮合
体微粒子が凝縮するため、半導体基板上の塗布膜は確実
に多孔質化するので、無機材料よりなる多孔質膜を有す
る層間絶縁膜を確実に形成することができる。
法によると、シラノール縮合体微粒子を化学修飾してい
るシリル基が熱分解してシラノール縮合体微粒子同士の
間に孔が形成された後、残留シラノール基が脱水縮合し
て微粒子同士の間の孔を取り囲むようにシラノール縮合
体微粒子が凝縮するため、半導体基板上の塗布膜は確実
に多孔質化するので、無機材料よりなる多孔質膜を有す
る層間絶縁膜を確実に形成することができる。
【００７５】請求項６の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、シリル基が熱分解することにより形成され
た孔を取り囲むようにして残留シラノール基が脱水縮合
するため、内部に孔を有するシラノール縮合体微粒子が
形成されるので、無機材料よりなる多孔質膜を有する層
間絶縁膜を確実に形成することができる。
法によると、シリル基が熱分解することにより形成され
た孔を取り囲むようにして残留シラノール基が脱水縮合
するため、内部に孔を有するシラノール縮合体微粒子が
形成されるので、無機材料よりなる多孔質膜を有する層
間絶縁膜を確実に形成することができる。
【００７６】請求項７の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、請求項５の発明と同様、シラノール縮合体
微粒子を化学修飾しているシリル基が熱分解してシラノ
ール縮合体微粒子同士の間に孔が形成された後、残留シ
ラノール基が脱水縮合して微粒子同士の間の孔を取り囲
むようにシラノール縮合体微粒子が凝縮するため、半導
体基板上の塗布膜は確実に多孔質化するので、無機材料
の多孔質膜よりなる層間絶縁膜を確実に形成することが
できる。
法によると、請求項５の発明と同様、シラノール縮合体
微粒子を化学修飾しているシリル基が熱分解してシラノ
ール縮合体微粒子同士の間に孔が形成された後、残留シ
ラノール基が脱水縮合して微粒子同士の間の孔を取り囲
むようにシラノール縮合体微粒子が凝縮するため、半導
体基板上の塗布膜は確実に多孔質化するので、無機材料
の多孔質膜よりなる層間絶縁膜を確実に形成することが
できる。
【００７７】請求項８の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、請求項６の発明と同様、シリル基が熱分解
することにより形成された孔を取り囲むように残留シラ
ノール基が脱水縮合して、内部に孔を有するシラノール
縮合体微粒子が形成されるので、無機材料の多孔質膜よ
りなる層間絶縁膜を確実に形成することができる。
法によると、請求項６の発明と同様、シリル基が熱分解
することにより形成された孔を取り囲むように残留シラ
ノール基が脱水縮合して、内部に孔を有するシラノール
縮合体微粒子が形成されるので、無機材料の多孔質膜よ
りなる層間絶縁膜を確実に形成することができる。
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施形態に
係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製
造方法に用いるシラノール縮合体微粒子を示す図であ
る。
造方法に用いるシラノール縮合体微粒子を示す図であ
る。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製
造方法におけるシリル化反応を示す図である。
造方法におけるシリル化反応を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製
造方法において、シラノール縮合体微粒子の残留シラノ
ール基がシリル化された状態を示す図である。
造方法において、シラノール縮合体微粒子の残留シラノ
ール基がシリル化された状態を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の各製造工程を示す模式図であ
る。
る半導体装置の製造方法の各製造工程を示す模式図であ
る。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製
造方法において、シリル化シラノール縮合体微粒子を含
むシラノールゾルから多孔質膜が形成される状態を示す
模式図である。
造方法において、シリル化シラノール縮合体微粒子を含
むシラノールゾルから多孔質膜が形成される状態を示す
模式図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係
る半導体装置の製造方法における化学反応を示してお
り、（ａ）はテトラエトキシシランが加水分解して第１
の反応生成物が生成される状態を示し、（ｂ）はトリエ
トキシシランが加水分解して第２の反応生成物が生成さ
れる状態を示し、（ｃ）は第１の反応生成物と第２の反
応生成物との脱水縮合反応を示している。
る半導体装置の製造方法における化学反応を示してお
り、（ａ）はテトラエトキシシランが加水分解して第１
の反応生成物が生成される状態を示し、（ｂ）はトリエ
トキシシランが加水分解して第２の反応生成物が生成さ
れる状態を示し、（ｃ）は第１の反応生成物と第２の反
応生成物との脱水縮合反応を示している。
【図８】（ａ）、（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係
る半導体装置の製造方法における化学反応を示してお
り、（ａ）は第１の反応生成物とトリフェニールシラノ
ールとが反応して第３の反応生成物が生成される状態を
示し、（ｂ）は第２の反応生成物とトリフェニールシラ
ノールとが反応して第４の反応生成物が生成される状態
を示している。
る半導体装置の製造方法における化学反応を示してお
り、（ａ）は第１の反応生成物とトリフェニールシラノ
ールとが反応して第３の反応生成物が生成される状態を
示し、（ｂ）は第２の反応生成物とトリフェニールシラ
ノールとが反応して第４の反応生成物が生成される状態
を示している。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製
造方法において、第３及び第４の反応生成物が取り込ま
れたシラノール縮合体微粒子からシリル基が熱分解する
と共に残留シラノール基が脱水縮合して微粒子内に孔が
形成された状態を示す模式図である。
造方法において、第３及び第４の反応生成物が取り込ま
れたシラノール縮合体微粒子からシリル基が熱分解する
と共に残留シラノール基が脱水縮合して微粒子内に孔が
形成された状態を示す模式図である。
【図１０】第１の従来例に係る半導体装置の断面図であ
る。
る。
【図１１】第２の従来例に係る半導体装置の断面図であ
る。
る。
２０ 半導体基板 ２１ 第１のシリコン酸化膜 ２１ａ スルーホール ２２ 多孔質膜 ２２ａ 配線用溝 ２３ 第２のシリコン酸化膜 ２４ 導電膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768
Claims (10)
- 【請求項１】 第１の配線層が形成された半導体基板
と、 前記半導体基板の上に形成された第１のシリコン酸化膜
と、 前記第１のシリコン酸化膜の上に形成された多孔質膜
と、 前記第１のシリコン酸化膜に形成されたスルーホール
と、 前記多孔質膜に形成され、前記スルーホールと連通する
配線用溝と、 前記配線用溝の底部及び壁部並びに前記多孔質膜の上部
に形成された第２のシリコン酸化膜と、 前記スルーホールに埋め込まれた導電膜よりなるコンタ
クトと、 前記配線用溝における前記第２のシリコン酸化膜の内側
に、ＣＭＰ法を用いて埋め込まれた導電膜よりなる第２
の配線層とを備えていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記多孔質膜は、有機ＳＯＧ膜よりなる
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記多孔質膜は、無機ＳＯＧ膜よりなる
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項４】 第１の配線層が形成された半導体基板の
上に第１のシリコン酸化膜を堆積する第１の工程と、 前記第１のシリコン酸化膜の上に多孔質膜を堆積する第
２の工程と、 前記多孔質膜に配線用溝を形成する第３の工程と、 前記配線用溝を含む前記多孔質膜の上に第２のシリコン
酸化膜を前記配線用溝が埋まらないように堆積する第４
の工程と、 前記第２のシリコン酸化膜及び前記第１のシリコン酸化
膜にスルーホールを形成する第５の工程と、 前記スルーホール及び前記配線用溝を含む前記第２のシ
リコン酸化膜の上に全面に亘って導電膜を堆積する第６
の工程と、 前記導電膜における前記第２のシリコン酸化膜の上に露
出している部分をＣＭＰ法により除去して、前記導電膜
よりなる第２の配線層を形成する第７の工程とを備えて
いることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記第２の工程は、シラノール縮合体微
粒子を含むシラノールゾル溶液にシリル化剤を添加する
ことにより、前記シラノール縮合体微粒子の残留シラノ
ール基をシリル基で化学修飾する工程と、前記シリル基
により化学修飾された前記シラノール縮合体微粒子を含
むシラノールゾル溶液を半導体基板上に塗布して塗布膜
を形成する工程と、前記塗布膜に対して熱処理を施して
前記シリル基を熱分解すると共に前記残留シラノール基
を脱水縮合させることにより、前記塗布膜を多孔質化す
る工程とを含むことを特徴とする請求項４に記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記第２の工程は、シラノール溶液に酸
又はアルカリの存在下においてシリル化剤を添加するこ
とにより、前記シラノール溶液に含まれるシラノールの
残留シラノール基をシリル基で化学修飾する工程と、前
記シリル基により化学修飾されたシラノールを含むシラ
ノール溶液を半導体基板上に塗布して塗布膜を形成する
工程と、前記塗布膜に対して熱処理を施して前記シリル
基を熱分解すると共に前記残留シラノール基を脱水縮合
させることにより、前記塗布膜を多孔質化する工程とを
含むことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項７】 第１の配線層が形成された半導体基板の
上に多孔質膜よりなる層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜
形成工程と、 前記層間絶縁膜の上に第２の配線層を形成する配線層形
成工程とを備えた半導体装置の製造方法であって、 前記層間絶縁膜形成工程は、シラノール縮合体微粒子を
含むシラノールゾル溶液にシリル化剤を添加することに
より、前記シラノール縮合体微粒子の残留シラノール基
をシリル基で化学修飾する工程と、前記シリル基により
化学修飾された前記シラノール縮合体微粒子を含むシラ
ノールゾル溶液を半導体基板上に塗布して塗布膜を形成
する工程と、前記塗布膜に対して熱処理を施して前記シ
リル基を熱分解すると共に前記残留シラノール基を脱水
縮合させることにより、前記塗布膜を多孔質化する工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 第１の配線層が形成された半導体基板の
上に多孔質膜よりなる層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜
形成工程と、 前記層間絶縁膜の上に第２の配線層を形成する配線層形
成工程とを備えた半導体装置の製造方法であって、 前記層間絶縁膜形成工程は、シラノール溶液に酸又はア
ルカリの存在下においてシリル化剤を添加することによ
り、前記シラノール溶液に含まれるシラノールの残留シ
ラノール基をシリル基で化学修飾する工程と、前記シリ
ル基により化学修飾されたシラノールを含むシラノール
溶液を半導体基板上に塗布して塗布膜を形成する工程
と、前記塗布膜に対して熱処理を施して前記シリル基を
熱分解すると共に前記残留シラノール基を脱水縮合させ
ることにより、前記塗布膜を多孔質化する工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 シラノール縮合体微粒子を含むシラノー
ルゾル溶液にシリル化剤を添加することにより、前記シ
ラノール縮合体微粒子の残留シラノール基をシリル基で
化学修飾する工程と、 前記シリル基により化学修飾された前記シラノール縮合
体微粒子を含むシラノールゾル溶液を半導体基板上に塗
布して塗布膜を形成する工程と、 前記塗布膜に対して熱処理を施して前記シリル基を熱分
解すると共に前記残留シラノール基を脱水縮合させるこ
とにより、前記塗布膜を多孔質化する工程とを備えてい
ることを特徴とする多孔質膜の形成方法。 - 【請求項１０】 シラノール溶液に酸又はアルカリの存
在下においてシリル化剤を添加することにより、前記シ
ラノール溶液に含まれるシラノールの残留シラノール基
をシリル基で化学修飾する工程と、 前記シリル基により化学修飾されたシラノールを含むシ
ラノール溶液を半導体基板上に塗布して塗布膜を形成す
る工程と、 前記塗布膜に対して熱処理を施して前記シリル基を熱分
解すると共に前記残留シラノール基を脱水縮合させるこ
とにより、前記塗布膜を多孔質化する工程とを備えてい
ることを特徴とする多孔質膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23753996A JP2915357B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-09-09 | 半導体装置、その製造方法及び多孔質膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4859796 | 1996-03-06 | ||
| JP8-48597 | 1996-03-06 | ||
| JP23753996A JP2915357B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-09-09 | 半導体装置、その製造方法及び多孔質膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09298241A JPH09298241A (ja) | 1997-11-18 |
| JP2915357B2 true JP2915357B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=26388901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23753996A Expired - Fee Related JP2915357B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-09-09 | 半導体装置、その製造方法及び多孔質膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP3571522B2 (ja) | 1998-02-12 | 2004-09-29 | 松下電器産業株式会社 | 多孔質膜の形成方法及び多孔質膜の形成材料 |
| US6479374B1 (en) | 1998-04-01 | 2002-11-12 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing interconnection structural body |
| JP2000269204A (ja) * | 1999-01-13 | 2000-09-29 | Hitachi Chem Co Ltd | 半導体装置 |
| WO2000061834A1 (en) * | 1999-04-14 | 2000-10-19 | Alliedsignal Inc. | Low dielectric mano-porous material obtainable from polymer decomposition |
| JP2003031566A (ja) | 2001-07-16 | 2003-01-31 | Fujitsu Ltd | 低誘電率絶縁膜形成用組成物、これを用いる絶縁膜形成方法、及びそれにより得られた絶縁膜を有する電子部品 |
| JP3836032B2 (ja) | 2002-02-01 | 2006-10-18 | 三菱重工業株式会社 | プラズマｃｖｄ装置 |
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-
1996
- 1996-09-09 JP JP23753996A patent/JP2915357B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH09298241A (ja) | 1997-11-18 |
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