JP3322651B2

JP3322651B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP3322651B2
Application number: JP14513899A
Authority: JP
Inventors: 裕之渡辺; 秀樹水原; 伸一谷本; 篤弘西田; 義和山岡; 恭典井上
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2002-09-09
Anticipated expiration: 2019-05-25
Also published as: JP2000200833A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に係り、詳しくは、デバイス上に絶縁膜を形成する
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路の更なる高集積化
を実現するために、配線の微細化、多層化を進めること
が要求されている。配線を多層化するには、各配線間に
層間絶縁膜を設けるが、その層間絶縁膜の表面が平坦で
ないと、層間絶縁膜の上部に形成された配線に段差が生
じて断線などの故障が引き起こされる。

【０００３】従って、層間絶縁膜の表面（すなわち、デ
バイスの表面）は可能な限り平坦化されていなければな
らない。このように、デバイスの表面を平坦化する技術
は、平坦化技術と呼ばれ、配線の微細化、多層化に伴っ
てますます重要になっている。

【０００４】平坦化技術において、よく用いられる層間
絶縁膜としてＳＯＧ膜があり、特に層間絶縁膜材料のフ
ロー特性を利用した平坦化技術において盛んな検討がな
されている。

【０００５】ＳＯＧとは、シリコン化合物を有機溶剤に
溶解した溶液及びその溶液から形成される二酸化シリコ
ンを主成分とする膜の総称である。

【０００６】ＳＯＧ膜を形成するには、まず、シリコン
化合物を有機溶剤に溶解した溶液を基板上に滴下して基
板を回転させる。すると、その溶液の被膜は、配線によ
って形成される基板上の段差に対して、その凹部には厚
く、凸部には薄く、段差を緩和するように形成される。
その結果、その溶液の被膜の表面は平坦化される。

【０００７】次に熱処理が施されると、有機溶剤が蒸発
すると共に重合反応が進行して、表面が平坦なＳＯＧ膜
が形成される。

【０００８】ＳＯＧ膜には、一般式（１）で表されるよ
うに、シリコン化合物中に有機成分を含まない無機ＳＯ
Ｇ膜と、一般式（２）で表されるように、シリコン化合
物中に有機成分を含む有機ＳＯＧ膜とがある。

【０００９】［ＳｉＯ₂］_n ・・・（１）［Ｒ_XＳｉ_YＯ_Z］_n ・・・（２）（ｎ，Ｘ，Ｙ，Ｚ：整数、Ｒ：アルキル基又はアリール
基）無機ＳＯＧ膜や有機ＳＯＧ膜は、非常に優れた平坦性を
有するが、無機ＳＯＧ膜は、水分及び水酸基を多量に含
んでいるために、金属配線などに悪影響を与え、電気的
特性の劣化、腐食などの問題が生じる恐れがある。

【００１０】また、無機ＳＯＧ膜に比べれば少ないもの
の、有機ＳＯＧ膜にも水分及び水酸基が含まれているた
め、同様の問題を有する。

【００１１】そこで、通常は、ＳＯＧ膜を層間絶縁膜に
採用する場合において、水分及び水酸基を比較的遮断す
る性質に加えて絶縁性及び機械的強度が高い性質を持
つ、例えばプラズマＣＶＤ法によって形成されたシリコ
ン酸化膜などの絶縁膜をＳＯＧ膜と金属配線との間に介
在させることが行われている（例えば、特開平５−２２
６３３４号公報（Ｈ０１Ｌ２１／３２０５）参照）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来例のようにプラズ
マＣＶＤ法によって形成されたシリコン酸化膜などの絶
縁膜をＳＯＧ膜と金属配線との間に介在させると、下地
金属配線のパターンの間隔を狭めることに制約を受け、
素子の微細化の妨げとなる。

【００１３】本発明は、半導体装置の製造方法に関し、
斯かる問題点を解消することをその目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の半導体装置の
製造方法は、第１の配線を形成する前の平坦な下地面
に、有機ＳＯＧ、無機ＳＯＧ、フルオロカーボン又はポ
リイミドからなる第１の絶縁膜を形成する工程と、この
第１の絶縁膜に、不活性ガスイオン、III ｂ，IVｂ，Ｖ
ｂ，VIｂ，VII ｂ，IVａ，Ｖａの各族の元素単体イオ
ン、またはこれら元素の化合物イオンからなるグループ
から選択された少なくとも一つのイオンをイオン注入法
を用いて導入する工程と、前記第１の絶縁膜に前記第１
の配線を埋め込み形成する工程と、前記第１の絶縁膜の
上に第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜
に、前記第１の配線に通じるコンタクトホールを形成す
る工程と、少なくとも前記コンタクトホール内に、前記
第１の配線に電気的に接続される第２の配線を形成する
工程と、を含むことをその要旨とする。

【００１５】請求項２の半導体装置の製造方法は、第１
の配線を形成する前の平坦な下地面に、有機ＳＯＧ、無
機ＳＯＧ、フルオロカーボン又はポリイミドからなる第
１の絶縁膜を形成する工程と、この第１の絶縁膜に、不
活性ガスイオン、III ｂ，IVｂ，Ｖｂ，VIｂ，VII ｂ，
IVａ，Ｖａの各族の元素単体イオン、またはこれら元素
の化合物イオンからなるグループから選択された少なく
とも一つのイオンをイオン注入法を用いて導入する工程
と、前記第１の絶縁膜に前記第１の配線を埋め込み形成
する工程と、前記第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を形
成する工程と、前記第２の絶縁膜の上に第１のマスクパ
ターンを形成する工程と、前記第２の絶縁膜及び第１の
マスクパターンの上に第３の絶縁膜を形成する工程と、
前記第３の絶縁膜の上に前記第１のマスクパターンより
も大きい開口部を有する第２のマスクパターンを形成す
る工程と、前記第２のマスクパターンに基づいて、前記
第３の絶縁膜に、前記第１のマスクパターンに達するト
レンチを形成する工程と、前記第１のマスクパターンに
基づいて、前記第２の絶縁膜に、前記第１の配線に通じ
るコンタクトホールを形成する工程と、少なくとも前記
コンタクトホール及びトレンチ内に、前記第１の配線に
電気的に接続される第３の配線を形成する工程と、を含
むことをその要旨とする。

【００１６】請求項３の半導体装置の製造方法は、請求
項１又は２に記載の発明において、前記第２の絶縁膜は
有機ＳＯＧ、無機ＳＯＧ、フルオロカーボン又はポリイ
ミドからなり、この第２の絶縁膜に、不活性ガスイオ
ン、III ｂ，IVｂ，Ｖｂ，VIｂ，VII ｂ，IVａ，Ｖａの
各族の元素単体イオン、またはこれら元素の化合物イオ
ンからなるグループから選択された少なくとも一つのイ
オンをイオン注入法を用いて導入する工程を更に備える
ことをその要旨とする。

【００１７】請求項４の半導体装置の製造方法は、請求
項２に記載の発明において、前記第３の絶縁膜は有機Ｓ
ＯＧ、無機ＳＯＧ、フルオロカーボン又はポリイミドか
らなり、この第２の絶縁膜に、不活性ガスイオン、III
ｂ，IVｂ，Ｖｂ，VIｂ，VIIｂ，IVａ，Ｖａの各族の元
素単体イオン、またはこれら元素の化合物イオンからな
るグループから選択された少なくとも一つのイオンをイ
オン注入法を用いて導入する工程を更に備えることをそ
の要旨とする。

【００１８】請求項５の半導体装置の製造方法は、請求
項１乃至４のいずれか１項に記載の発明において、予め
前記第１の絶縁膜の下に第４の絶縁膜を形成する工程を
更に備え、前記第１の絶縁膜に対するイオン注入を、イ
オンが第１の絶縁膜と第４の絶縁膜との界面に達する条
件下で行うことをその要旨とする。

【００１９】請求項６の半導体装置の製造方法は、請求
項１乃至５のいずれか１項に記載の発明において、前記
第１の絶縁膜が有機ＳＯＧであり、この第１の絶縁膜に
注入するイオンがホウ素イオンであることをその要旨と
する。請求項７の半導体装置の製造方法は、請求項３に
記載の発明において、前記第２の絶縁膜が有機ＳＯＧで
あり、この第２の絶縁膜に注入するイオンがホウ素イオ
ンであることをその要旨とする。請求項８の半導体装置
の製造方法は、請求項４に記載の発明において、前記第
３の絶縁膜が有機ＳＯＧであり、この第３の絶縁膜に注
入するイオンがホウ素イオンであることをその要旨とす
る。

【００２０】この第１の絶縁膜、第２の絶縁膜、第３の
絶縁膜へのイオン注入により、それぞれ膜が改質され
て、膜に含まれる水分や水酸基が減少し且つ膜が吸水し
にくくなる。これにより、絶縁膜の絶縁特性を改善する
ことができる。

【００２１】特に、第１の配線を形成する前に、第１の
絶縁膜にイオン注入すれば、また、第２の配線を形成す
る前に、第２の絶縁膜にイオン注入すれば、また、第３
の配線を形成する前に、第３の絶縁膜にイオン注入すれ
ば、それぞれ膜全体にわたってほぼ均一な深さだけイオ
ンを注入することができ、それぞれ膜全体を均一に改質
することができる。

【００２２】この場合、あらかじめ第１の絶縁膜の下に
第４の絶縁膜を形成しておき、第１の絶縁膜に対するイ
オン注入を、イオンが第１の絶縁膜と第４の絶縁膜との
界面に達する条件下で行うことにより、第１の絶縁膜と
第４の絶縁膜との密着強度も向上させることができる。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本発明を具体化
した第１実施形態の製造方法を図１〜図９に従って説明
する。

【００２６】工程１（図１参照）：（１００）ｐ型（又
はｎ型）単結晶シリコン基板１の上にシリコン酸化膜２
（膜厚：２００ｎｍ）を形成し、その上に有機ＳＯＧ膜
３を形成する。有機ＳＯＧ膜３の組成は［（ＣＨ₃）₂Ｓ
ｉ₄Ｏ₇］_nで、その膜厚は６００ｎｍである。尚、シリ
コン酸化膜２は、本発明の第４の絶縁膜に相当し、有機
ＳＯＧ膜３は、本発明の第１の絶縁膜に相当する。

【００２７】シリコン酸化膜２は、プラズマＣＶＤ法に
より形成する。反応ガスとしては、モノシランと亜酸化
窒素（ＳｉＨ₄＋Ｎ₂Ｏ）、モノシランと酸素（ＳｉＨ₄
＋Ｏ₂）、ＴＥＯＳ（Tetra-ethoxy-silane）と酸素（Ｔ
ＥＯＳ＋Ｏ₂）などを用い、成膜温度は３００〜９００
℃である。

【００２８】また、シリコン酸化膜２は、プラズマＣＶ
Ｄ法以外の方法（常圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、ＥＣＲ
プラズマＣＶＤ法、光励起ＣＶＤ法、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ
法、ＰＶＤ法など）によって形成してもよい。例えば、
常圧ＣＶＤ法で用いられるガスはモノシランと酸素（Ｓ
ｉＨ₄＋Ｏ₂）であり、成膜温度は４００℃以下である。
また、減圧ＣＶＤ法で用いられるガスはモノシランと亜
酸化窒素（ＳｉＨ₄＋Ｎ₂Ｏ）であり、成膜温度は９００
℃以下である。

【００２９】有機ＳＯＧ膜３の形成方法は、まず、前記
組成のシリコン化合物のアルコール系溶液（例えば、Ｉ
ＰＡ＋アセトン）を基板１の上に滴下して基板を回転速
度：２３００rpmで２０秒間回転させ、この溶液の被膜
を基板１の上に形成する。このとき、そのアルコール系
溶液の被膜は、基板１の上の段差に対して、その凹部に
は厚く、その凸部には薄く、段差を緩和するように形成
される。その結果、アルコール系溶液の被膜の表面は平
坦化される。

【００３０】次に、窒素雰囲気中において、１００℃で
１分間、２００℃で１分間、３００℃で１分間、２２℃
で１分間、４３０℃で３０分間、順次熱処理を施すと、
アルコール系溶媒が蒸発すると共に重合反応が進行し
て、表面が平坦な膜厚３００ｎｍの有機ＳＯＧ膜が形成
される。この被膜形成〜熱処理作業をもう１回繰り返す
ことにより、膜厚６００ｎｍの有機ＳＯＧ膜３を得る。

【００３１】この有機ＳＯＧ膜３は、下地面が平坦なた
め、基板の全面にわたってほぼ均一な膜厚で塗布形成さ
れる。有機ＳＯＧ膜３は、炭素を１％以上含有するシリ
コン酸化膜である。

【００３２】工程２（図２参照）：イオン注入法を用い
て、ホウ素（ボロン）イオン（Ｂ⁺）を加速エネルギ
ー：１４０KeV、ドーズ量：２×１０¹⁵atoms／cm²の条
件で有機ＳＯＧ膜３にドープする。この条件で注入する
と、ホウ素イオンは、有機ＳＯＧ膜３とシリコン酸化膜
２との界面に到達する。

【００３３】このように、有機ＳＯＧ膜３にホウ素イオ
ンを導入することで、膜中の有機成分を分解させると共
に、膜中に含まれる水分及び水酸基を減少させる。

【００３４】また、シリコン酸化膜２との界面にホウ素
イオンが導入されることで、両者の密着強度が高くな
る。

【００３５】その結果、有機ＳＯＧ膜３は、有機成分が
含まれず、水分及び水酸基が僅かしか含まれなく且つ下
地膜（シリコン酸化膜２）との密着強度が高いＳＯＧ膜
（以下、改質ＳＯＧ膜という）４に変えられる。上述し
た通り、有機ＳＯＧ膜３は、基板の全面にわたってほぼ
均一な膜厚を有するので、有機ＳＯＧ膜３全体がほぼ均
一に改質され、且つ下地膜との密着強度もほぼ全面にわ
たって高くなる。尚、この改質ＳＯＧ膜４も、炭素を１
％以上含有するシリコン酸化膜である。

【００３６】工程３（図３参照）：図示しないレジスト
パターンをマスクとして、フルオロカーボン系のガスを
エッチングガスとして用いる異方性エッチングを行い、
改質ＳＯＧ膜４にトレンチ５を形成する。

【００３７】工程４（図４参照）：不活性ガス（例えば
Ａｒ）を用いたスパッタエッチングによって、トレンチ
５内をクリーニングした後、トレンチ５内及び改質ＳＯ
Ｇ膜４の上に、マグネトロンスパッタ法やＣＶＤ法を用
いて、密着層及びバリヤ層としてのＴｉＮ膜を形成し、
更に、その上に、ＣＶＤ法又はメッキ法を用いて、Ｃｕ
膜を形成し、さらに、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Po
lishing）法を用いて、Ｃｕ膜の表面を研磨し、最終的
にトレンチ５内にのみＴｉＮとＣｕからなる金属配線６
を埋め込み形成する。この金属配線の埋め込み技術は、
一般にはダマシン（damascene）法と呼ばれている。

【００３８】尚、有機ＳＯＧは非常に段差被覆性が良い
ために、例えば、工程１〜４において、金属配線６をパ
ターン形成してから有機ＳＯＧ膜３を塗布しても、金属
配線６間に有機ＳＯＧを十分に充填することができる。
しかしながら、このように下地に配線パターンのように
凹凸が存在する個所に有機ＳＯＧ膜を塗布した場合、有
機ＳＯＧ膜３の膜厚が、例えば配線のあるところと無い
ところで差が生じることがある。この状態で有機ＳＯＧ
膜を改質すべくイオン注入を行うと、有機ＳＯＧ膜中の
下層部分に、改質された部分とされなかった部分が発生
し、後述するような種々の問題が発生することになる。

【００３９】一方、本実施形態によれば、金属配線６を
形成する前の平坦な下地面に有機ＳＯＧ膜３を形成する
ため、有機ＳＯＧ膜３の膜厚がほぼ均一となって、有機
ＳＯＧ膜３全体がほぼ均一に改質される。

【００４０】工程５（図５参照）：改質ＳＯＧ膜４及び
金属配線６の上に、膜厚６００ｎｍの有機ＳＯＧ膜７を
形成する。この有機ＳＯＧ膜７の組成及び形成方法は上
記有機ＳＯＧ膜３と同様である。尚、有機ＳＯＧ膜７
は、本発明の第２の絶縁膜に相当する。

【００４１】工程６（図６参照）：イオン注入法を用い
て、ホウ素イオンを加速エネルギー：１４０KeV、ドー
ズ量：２×１０¹⁵atoms／cm²の条件で有機ＳＯＧ膜７に
ドープして上記改質ＳＯＧ膜４と同様に、有機ＳＯＧ膜
７を改質させる（以下、改質ＳＯＧ膜８という）。この
条件で注入すると、ホウ素イオンは、有機ＳＯＧ膜７と
改質ＳＯＧ膜４との界面に到達する。

【００４２】このときも、有機ＳＯＧ膜７は、基板の全
面にわたってほぼ均一な膜厚を有するので、有機ＳＯＧ
膜７全体がほぼ均一に改質される。

【００４３】工程７（図７参照）：図示しないレジスト
パターンをマスクとして、フルオロカーボン系のガスを
エッチングガスとして用いる異方性エッチングを行い、
改質ＳＯＧ膜８に金属配線６に通じるコンタクトホール
９ａ，９ｂを形成する。このとき、マスクの合わせずれ
で、コンタクトホールの形成位置が、コンタクトホール
９ｂのように金属配線６の上面からずれて改質ＳＯＧ４
が露出してもコンタクト不良が発生することはない。

【００４４】例えば、有機ＳＯＧ膜３へのイオン注入が
不十分で、膜中（特に下層部）に改質されていない個所
が存在すると、その未改質の部分にコンタクトホールの
位置がずれた場合に、コンタクトホール形成用のエッチ
ングマスクとして用いたフォトレジストを除去するため
の酸素プラズマアッシング処理の際に、未改質部分が収
縮することがある。その結果、ホール内にリセスが発生
し、その後の接続孔配線をホール内に十分に埋め込むこ
とができない等コンタクト不良が発生する危惧がある。

【００４５】また、コンタクトホール内に未改質の有機
ＳＯＧ膜が露出していると、このコンタクトホール内に
ＣＶＤ法を用いてＣｕを形成しようとする場合に、有機
ＳＯＧからＨ₂ＯやＣＨ₃が脱離し、Ｃｕを形成するため
のソースガスがコンタクトホール内に十分に入ることが
できず、コンタクトホール内に不完全な形状のＣｕが形
成されてしまう危惧がある。

【００４６】一方、本実施形態にあっては、上述した通
り、有機ＳＯＧ膜３の全体がほぼ均一に改質されている
ため、コンタクトホールの形成位置がずれても改質され
た部分のみが露出し、上述のような心配はない。

【００４７】工程８（図８参照）：不活性ガス（例えば
Ａｒ）を用いたスパッタエッチングによって、コンタク
トホール９ａ，９ｂ内をクリーニングした後、コンタク
トホール９ａ，９ｂ内を含む改質ＳＯＧ膜８の上に、マ
グネトロンスパッタ法やＣＶＤ法を用いて、密着層及び
バリヤ層としてのＴｉＮ膜を形成し、その上に、ＣＶＤ
法又はメッキ法を用いて、Ｃｕ膜を形成し、更に、ＣＭ
Ｐ法を用いて、Ｃｕ膜の表面を研磨し、最終的にコンタ
クトホール９ａ，９ｂ内にＴｉＮとＣｕからなる接続孔
配線１０を埋め込み形成する。

【００４８】工程９（図９参照）：必要に応じて、不活
性ガス（例えばＡｒ）を用いたスパッタエッチングによ
って、接続孔配線１０の表面の酸化膜等を除去する。

【００４９】次に、改質ＳＯＧ膜８及び接続孔配線１０
の上に、工程１〜４と同様の手法で、改質ＳＯＧ膜１１
とこの改質ＳＯＧ膜１１に埋め込まれ、接続孔配線１０
と電気的に接続する上層金属配線１２（ＴｉＮとＣｕと
の積層）を形成する。

【００５０】本実施形態にあっては、有機ＳＯＧ膜３に
イオンを注入する際に、上述したようにシリコン酸化膜
２との界面にホウ素イオンを導入するので、改質ＳＯＧ
膜４がシリコン酸化膜２から剥がれにくくなっている。

【００５１】表１は、シリコン酸化膜の上にＳＯＧ膜
（膜厚６００ｎｍ）を形成したテストデバイスを用い
て、ＳＯＧ膜とシリコン酸化膜との密着強度を引っ張り
強度試験装置を用いて評価した結果を示している。形成
したＳＯＧ膜は表に示す４種類であり、各種類に対して
１０個のサンプルを作製した。膜剥がれ率の判定は、５
００Ｋｇ／ｃｍ²の引っ張り力で引っ張り試験を行って
何％のサンプルに膜剥がれが生じているかをみた。

【００５２】

【表１】

【００５３】尚、表１中条件欄はＳＯＧ膜として用いた
ものを示している。低圧酸素プラズマ処理とは有機ＳＯ
Ｇ膜を酸素プラズマに晒したものである。改質ＳＯＧ膜
は本実施形態と同様の条件で形成している。

【００５４】このように、ＳＯＧ膜として改質ＳＯＧ膜
を用いたものは、下地シリコン酸化膜との密着強度が高
くなって、膜剥がれが起こらない。

【００５５】図１０は表１と同様のテストデバイスにお
いて、ＳＯＧ膜に異なる条件でホウ素（Ｂ⁺）イオンを
注入した時の密着強度を測定したものである。ドーズ量
は１×１０¹⁵atoms／cm²と一定とし、加速エネルギーを
２０、６０、１００及び１４０KeVにそれぞれ変化させ
た。図中、「未処理」はイオン注入を行っていないも
の、すなわち有機ＳＯＧ膜のことである。

【００５６】このように、イオン注入しないものは、Ｓ
ＯＧ膜とシリコン酸化膜との密着強度が低く、簡単に剥
がれやすいが、イオン注入したものは、加速エネルギー
が高くなるに従って密着強度が高くなり、特に、６０Ke
V以上では、７００Kｇｆ／ｃｍ²を越える密着強度を得
ることができる。この密着強度の向上は、ＳＯＧ膜とシ
リコン酸化膜との界面にイオンが到達し、界面の元素の
ミキシング及び再結合によりもたらされたものと考えら
れる。

【００５７】また、改質ＳＯＧ膜４，８，１１は、エッ
チングマスクとして用いたフォトレジストを除去する際
の酸素プラズマアッシング処理時にほとんど収縮しな
い。

【００５８】そのため、トレンチ５やコンタクトホール
９ａ，９ｂを形成する際にリセスが発生することはな
い。従って、トレンチ５やコンタクトホール９ａ，９ｂ
内に、金属配線６や接続孔配線１０を十分に埋め込むこ
とが可能になる。

【００５９】ここで、改質ＳＯＧ膜は、酸素プラズマ耐
性にも優れている。図１１は酸素プラズマ耐性の指標と
して、改質ＳＯＧ膜の膜厚減少に着目して評価すべく、
有機ＳＯＧ膜にアルゴン（Ａｒ）イオンを注入して形成
した改質ＳＯＧ膜を酸素プラズマに晒したときの膜厚変
化について示したものである。尚、イオン注入の条件
は、加速エネルギー：１４０KeV、ドーズ量：１×１０
¹⁵atoms/cm²である。

【００６０】有機ＳＯＧ膜を酸素プラズマに晒した場合
（酸素プラズマ処理）、当初の有機ＳＯＧ膜（未処理）
の膜厚に比べて、膜厚が１６％減少したのに対し、改質
ＳＯＧ膜を酸素プラズマに晒した場合（Ａｒイオン注入
後酸素プラズマ処理）、当初の改質ＳＯＧ膜（Ａｒイオ
ン注入）の膜厚に比べて、膜厚がほとんど減少しないこ
とが分かった。但し、改質ＳＯＧ膜の膜厚は有機ＳＯＧ
膜の膜厚に比べて２５％減少している。

【００６１】以上の結果から、改質ＳＯＧ膜は、酸素プ
ラズマ耐性の優れた膜であることが分かった。

【００６２】図１２は有機ＳＯＧ膜（未処理）及び改質
ＳＯＧ膜（Ａｒイオン注入処理）のそれぞれに窒素雰囲
気で３０分間の熱処理を施し、ＴＤＳ法(Thermal Desor
ption Spectroscopy)を用いて評価した結果を示してい
る。尚、イオン注入条件は、加速エネルギー：１４０Ke
V、ドーズ量：１×１０¹⁵atoms/cm²である。

【００６３】この図は、Ｈ₂Ｏ（ｍ／ｅ＝１８）に関す
る脱離量を表したものであり、図から明らかなように、
改質ＳＯＧ膜はＨ₂Ｏ（ｍ／ｅ＝１８）に関する脱離が
少ないことが分かる。このことは、有機ＳＯＧ膜にイオ
ン注入を行って、改質ＳＯＧ膜とすることにより、有機
ＳＯＧ膜に含まれる水分及び水酸基が減少することを示
している。

【００６４】図１３は有機ＳＯＧ膜及び改質ＳＯＧ膜の
吸湿性を調べる目的で、有機ＳＯＧ膜（未処理）、有機
ＳＯＧ膜を酸素プラズマに晒したもの（酸素プラズマ処
理）及び改質ＳＯＧ膜（Ａｒイオン注入）をクリーンル
ーム内で大気中に放置し、膜中の水分を評価した結果を
示している。膜中の水分量は、ＦＴ−ＩＲ法(FourierTr
ansform Infrared Spectroscopy)を用いて、赤外吸収ス
ペクトルのＯ−Ｈ基に関する吸収（３５００cm^-1付近）
の面積強度を指標とした。イオン注入条件は、加速エネ
ルギー：１４０KeV、ドーズ量：１×１０¹⁵atoms/cm²で
ある。

【００６５】酸素プラズマに晒した場合、処理前後での
水分増加だけでなく、１日後でも水分が増加しているこ
とが分かる。一方、改質ＳＯＧ膜は、イオン注入後に増
加していないだけでなく、クリーンルーム内で大気に放
置しても、有機ＳＯＧ膜に比べて水分の増加は小さい。

【００６６】即ち、改質ＳＯＧ膜は、有機ＳＯＧ膜に比
べて吸湿性が低いことが分かる。

【００６７】図１４は改質ＳＯＧ膜及び有機ＳＯＧ膜の
水分の透過性を調べる目的で、プレッシャー・クッカー
試験（ＰＣＴ）（加湿試験のことで、本実施形態では、
条件として、１２０℃、２気圧の飽和水蒸気雰囲気で行
った）した結果を示している。ＦＴ−ＩＲ法を用いて、
有機ＳＯＧ膜中のＯ−Ｈに関する吸収ピーク（３５００
cm^-1付近）の面積強度を求め、ＰＣＴ時間との関係をプ
ロットした。

【００６８】イオン注入法を用いて表面だけを改質した
試料（Ａｒイオン注入：２０KeV）を作製し、膜全体を
改質したもの（Ａｒイオン注入：１４０KeV）や改質し
なかったもの（有機ＳＯＧ膜：未処理）と比較した結
果、以下のことが分かった。

【００６９】（イ）改質していない有機ＳＯＧ膜をＰＣ
Ｔした場合、３５００cm^-1付近（Ｏ−Ｈ基に関する吸
収）の吸収強度が劇的な増加を示す。

【００７０】（ロ）改質ＳＯＧ膜では、３５００cm^-1付
近（Ｏ−Ｈ基に関する吸収）の吸収強度の増加は小さ
い。膜表面だけを改質した試料でも、膜全体を改質した
ものと同程度である。

【００７１】以上の結果から、イオンを注入すること
で、水分の透過性を抑制する層を形成できることが分か
る。

【００７２】以上、本実施形態にあっては、有機ＳＯＧ
膜にイオン注入によって、不純物を導入することによ
り、有機ＳＯＧ膜３，７が改質ＳＯＧ膜４，８となっ
て、膜に含まれる水分や水酸基が減少し且つ膜が吸水し
にくくなり、更に加えて、改質ＳＯＧ膜４に接するシリ
コン酸化膜２との密着強度が高まり、信頼性の高い層間
絶縁膜を得ることができる。（第２実施形態）本発明の第２実施形態の製造方法を図
１５〜図２０に基づいて説明する。尚、第１実施形態に
おける工程１〜工程６（図１〜図６）については、本第
２実施形態と同様であるので、説明を省略し、ここで
は、それ以降の工程につき説明する。また、第１実施形
態と同様の構成については、同じ符号を用い、その詳細
な説明を省略する。

【００７３】工程１０（図１５参照）：改質ＳＯＧ膜８
の上にシリコン窒化膜からなるマスクパターン１３（シ
リコン窒化膜マスク１３という）を形成する。尚、シリ
コン窒化膜マスク１３は、本発明の第１のマスクパター
ンに相当する。

【００７４】工程１１（図１６参照）：改質ＳＯＧ膜８
及びシリコン窒化膜マスク１３の上に、膜厚６００ｎｍ
の有機ＳＯＧ膜１４を形成する。この有機ＳＯＧ膜１４
の組成及び形成方法は上記有機ＳＯＧ膜３と同様であ
る。尚、有機ＳＯＧ膜１４は、本発明の第３の絶縁膜に
相当する。

【００７５】工程１２（図１７参照）：有機ＳＯＧ膜１
４にイオン注入を行って、改質ＳＯＧ膜１５を形成す
る。尚、改質ＳＯＧ膜１５の組成及び形成方法は上記改
質ＳＯＧ膜４と同様である。このときも、有機ＳＯＧ膜
１４は、基板の全面にわたってほぼ均一な膜厚を有する
ので、有機ＳＯＧ膜１４全体がほぼ均一に改質される。

【００７６】工程１３（図１８参照）：改質ＳＯＧ膜１
５の上に、ストライプ状のレジストパターン１６を形成
する。このレジストパターン１６の開口部は、シリコン
窒化膜マスク１３の開口部を含み、その面積も、シリコ
ン窒化膜マスク１３のそれよりも大きい。尚、レジスト
パターン１６は、本発明の第２のマスクパターンに相当
する。

【００７７】工程１４（図１９参照）：レジストパター
ン１６をマスクとして、フルオロカーボン系のガスをエ
ッチングガスとして用いる異方性エッチングを行い、改
質ＳＯＧ膜１５及び改質ＳＯＧ膜８をエッチングする。
この場合、レジストパターン１６と同じ開口幅で改質Ｓ
ＯＧ膜１５がエッチングされ、シリコン窒化膜マスク１
３に到達した時点で改質ＳＯＧ膜１５のエッチングが終
了し、まず、改質ＳＯＧ膜１５にトレンチ１７ａ，１７
ｂが形成される。続いて、シリコン窒化膜マスク１３を
マスクとして、このマスクと同じ開口径で改質ＳＯＧ膜
８がエッチングされ、改質ＳＯＧ膜８に、金属配線６に
通じるコンタクトホール１７ｃ，１７ｄを形成する。

【００７８】このように、シリコン窒化膜マスク１３を
エッチングストッパとして利用することにより、トレン
チ１７ａ，１７ｂとコンタクトホール１７ｃ，１７ｄと
を一度のエッチングで形成することができる。

【００７９】このとき、マスクの合わせずれで、コンタ
クトホールの形成位置が、コンタクトホール１７ｃのよ
うに金属配線６の上面からずれて改質ＳＯＧ膜４が露出
しても、コンタクトホール９ｂと同様の理由により、コ
ンタクト不良が発生することはない。

【００８０】工程１５（図２０参照）：不活性ガス（例
えばＡｒ）を用いたスパッタエッチングによって、トレ
ンチ１７ａ，１７ｂ及びコンタクトホール１７ｃ，１７
ｄ内をクリーニングした後、トレンチ１７ａ，１７ｂ及
びコンタクトホール１７ｃ，１７ｄ内を含む改質ＳＯＧ
膜１５の上に、マグネトロンスパッタ法やＣＶＤ法を用
いて、密着層及びバリヤ層としてのＴｉＮ膜を形成し、
その上に、ＣＶＤ法又はメッキ法を用いて、Ｃｕ膜を形
成し、更に、ＣＭＰ法を用いて、Ｃｕ膜の表面を研磨
し、最終的にトレンチ１７ａ，１７ｂ及びコンタクトホ
ール１７ｃ，１７ｄ内にＴｉＮとＣｕからなる配線１８
を埋め込み形成する。（第３実施形態）本発明の第３実施形態の製造方法を図
２１〜図２６に基づいて説明する。尚、第１実施形態に
おける工程１〜工程６（図１〜図６）については、本第
３実施形態と同様であるので、説明を省略し、ここで
は、それ以降の工程につき説明する。また、第１実施形
態及び第２実施形態と同様の構成については、同じ符号
を用い、その詳細な説明を省略する。

【００８１】工程２０（図２１参照）：改質ＳＯＧ膜８
（但し、膜厚は１２００ｎｍに設定する）の上に、レジ
ストパターン２０を形成する。このレジストパターン２
０の開口部は、トレンチ５の開口部（金属配線６）を含
み、その面積も、トレンチ５のそれよりも大きい。

【００８２】工程２１（図２２参照）：レジストパター
ン２０をマスクとして、フルオロカーボン系のガスをエ
ッチングガスとして用いる異方性エッチングを行い、改
質ＳＯＧ膜８を、その膜厚が６００ｎｍになるまでエッ
チングし、この改質ＳＯＧ膜８にトレンチ８ａ，８ｂを
形成する。

【００８３】工程２２（図２３参照）：レジストパター
ン２０を除去した後、再び改質ＳＯＧ膜８の上に、レジ
ストパターン２１を形成する。このレジストパターン２
１の開口部２１ａは、トレンチ８ａ，８ｂ内に位置す
る。

【００８４】工程２３（図２４参照）：レジストパター
ン２１をマスクとして、フルオロカーボン系のガスをエ
ッチングガスとして用いる異方性エッチングを行い、改
質ＳＯＧ膜８をエッチングする。

【００８５】工程２４（図２５参照）：レジストパター
ン２１を除去することにより、改質ＳＯＧ膜８に、金属
配線６に通じるトレンチ８ａ，８ｂ及びコンタクトホー
ル２２ａ，２２ｂを形成する。このとき、レジストパタ
ーン２２を形成する際のマスクの合わせずれで、コンタ
クトホールの形成位置が、コンタクトホール２２ｂのよ
うに金属配線６の上面からずれて改質ＳＯＧ膜４が露出
しても、コンタクトホール９ｂと同様の理由により、コ
ンタクト不良が発生することはない。

【００８６】工程２５（図２６参照）：不活性ガス（例
えばＡｒ）を用いたスパッタエッチングによって、トレ
ンチ８ａ，８ｂ及びコンタクトホール２２ａ，２２ｂ内
をクリーニングした後、トレンチ８ａ，８ｂ及びコンタ
クトホール２２ａ，２２ｂ内を含む改質ＳＯＧ膜８の上
に、マグネトロンスパッタ法やＣＶＤ法を用いて、密着
層及びバリヤ層としてのＴｉＮ膜を形成し、その上に、
ＣＶＤ法又はメッキ法を用いて、Ｃｕ膜を形成し、更
に、ＣＭＰ法を用いて、Ｃｕ膜の表面を研磨し、最終的
にコンタクトホール２２ａ，２２ｂ内にＴｉＮとＣｕか
らなる接続孔配線１８を埋め込み形成する。（第４実施形態）本発明の第４実施形態の製造方法を図
２７〜図３３に基づいて説明する。尚、第１実施形態に
おける工程１〜工程６（図１〜図６）については、本第
４実施形態と同様であるので、説明を省略し、ここで
は、それ以降の工程につき説明する。また、第２実施形
態と同様の構成については、同じ符号を用い、その詳細
な説明を省略する。

【００８７】工程３０（図２７参照）：改質ＳＯＧ膜８
の上に、レジストパターン３０を形成する。

【００８８】工程３１（図２８参照）：レジストパター
ン３０をマスクとして、フルオロカーボン系のガスをエ
ッチングガスとして用いる異方性エッチングを行い、改
質ＳＯＧ膜８に、金属配線６に通じるコンタクトホール
３１ａ，３１ｂを形成する。

【００８９】工程３２（図２９参照）：レジストパター
ン３０を除去した後、コンタクトホール３１ａ，３１ｂ
内を含む改質ＳＯＧ膜８の上に、レジスト膜３２を塗布
する。

【００９０】工程３３（図３０参照）：通常の露光技術
を用いて、レジスト膜３２におけるコンタクトホール３
１ａ，３１ｂ以外の部分をパターニングし、改質ＳＯＧ
膜８の上に、レジストパターン３３を形成する。このレ
ジストパターン３３の開口部３３ａは、コンタクトホー
ル３１ａ，３１ｂを含み、その面積も、コンタクトホー
ル３１ａ，３１ｂのそれよりも大きい。

【００９１】工程３４（図３１参照）：レジストパター
ン３３及びコンタクトホール３１ａ，３１ｂ内に残存す
るレジスト膜３２をマスクとして、フルオロカーボン系
のガスをエッチングガスとして用いる異方性エッチング
を行い、改質ＳＯＧ膜８を、その膜厚が半分になるまで
エッチングし、この改質ＳＯＧ膜８にトレンチ８ａ，８
ｂを形成する。

【００９２】工程３５（図３２参照）：レジストパター
ン３３及びレジスト膜３２を除去することにより、改質
ＳＯＧ膜８に、金属配線６に通じるトレンチ８ａ，８ｂ
及びコンタクトホール３１ａ，３１ｂを形成する。この
とき、レジストパターン３０を形成する際のマスクの合
わせずれで、コンタクトホールの形成位置が、コンタク
トホール３１ｂのように金属配線６の上面からずれて改
質ＳＯＧ膜４が露出しても、コンタクトホール９ｂと同
様の理由により、コンタクト不良が発生することはな
い。

【００９３】工程３６（図３３参照）：不活性ガス（例
えばＡｒ）を用いたスパッタエッチングによって、トレ
ンチ８ａ，８ｂ及びコンタクトホール３１ａ，３１ｂ内
をクリーニングした後、スパッタ法やＣＶＤ法を用い
て、密着層及びバリヤ層としてのＴｉＮ膜を形成し、そ
の上に、ＣＶＤ法又はメッキ法を用いて、Ｃｕ膜を形成
し、更に、ＣＭＰ法を用いて、Ｃｕ膜の表面を研磨し、
最終的にトレンチ８ａ，８ｂ及びコンタクトホール３１
ａ，３１ｂ内にＴｉＮとＣｕからなる接続孔配線１８を
埋め込み形成する。（第５実施形態）本発明の第５実施形態の製造方法を図
３４〜図３９に基づいて説明する。尚、本第５実施形態
が上記第２実施形態と異なるのは、第２実施形態におけ
る工程１２〜工程１５（図１７〜図２０）のみであり、
それ以外の工程については、第２実施形態と同様である
ので、説明を省略し、ここでは第２実施形態における工
程１２〜工程１５に代わる工程につき説明する。また、
第２実施形態と同様の構成については、同じ符号を用
い、その詳細な説明を省略する。

【００９４】工程４０（図３４参照）：有機ＳＯＧ膜１
４の上にシリコン窒化膜４０を形成する。

【００９５】工程４１（図３５参照）：シリコン窒化膜
４０の上から、有機ＳＯＧ膜１４にイオン注入を行っ
て、改質ＳＯＧ膜１５を形成する。尚、改質ＳＯＧ膜１
５の組成及び形成方法は上記改質ＳＯＧ膜４と同様であ
る。このときも、有機ＳＯＧ膜１４は、基板の全面にわ
たってほぼ均一な膜厚を有するので、有機ＳＯＧ膜１４
全体がほぼ均一に改質される。

【００９６】工程４２（図３６参照）：シリコン窒化膜
４０の上に、ストライプ状のレジストパターン１６を形
成する。このレジストパターン１６の開口部は、シリコ
ン窒化膜マスク１３の開口部を含み、その面積も、シリ
コン窒化膜マスク１３のそれよりも大きい。

【００９７】工程４３（図３７参照）：レジストパター
ン１６をマスクとして、シリコン窒化膜４０をエッチン
グする。尚、残存するシリコン窒化膜４０は、本発明の
第２のマスクパターンに相当する。

【００９８】工程４４（図３８参照）：レジストパター
ン１６除去した後、パターニングされたシリコン窒化膜
４０をマスクとして、フルオロカーボン系のガスをエッ
チングガスとして用いる異方性エッチングを行い、改質
ＳＯＧ膜１５及び改質ＳＯＧ膜８をエッチングする。こ
の場合、シリコン窒化膜４０と同じ開口幅で改質ＳＯＧ
膜１５がエッチングされ、シリコン窒化膜マスク１３に
到達した時点で改質ＳＯＧ膜１５のエッチングが終了
し、まず、改質ＳＯＧ膜１５にトレンチ１７ａ，１７ｂ
が形成される。続いて、シリコン窒化膜マスク１３をマ
スクとして、このマスクと同じ開口径で改質ＳＯＧ膜８
がエッチングされ、改質ＳＯＧ膜８に、金属配線６に通
じるコンタクトホール１７ｃ，１７ｄが形成される。

【００９９】このように、シリコン窒化膜マスク１３を
エッチングストッパとして利用することにより、トレン
チ１７ａ，１７ｂとコンタクトホール１７ｃ，１７ｄと
を一度のエッチングで形成することができる。

【０１００】このとき、マスクの合わせずれで、コンタ
クトホールの形成位置が、コンタクトホール１７ｃのよ
うに金属配線６の上面からずれて改質ＳＯＧ膜４が露出
しても、コンタクトホール９ｂと同様の理由により、コ
ンタクト不良が発生することはない。

【０１０１】工程４５（図３９参照）：不活性ガス（例
えばＡｒ）を用いたスパッタエッチングによって、トレ
ンチ１７ａ，１７ｂ及びコンタクトホール１７ｃ，１７
ｄ内をクリーニングした後、トレンチ１７ａ，１７ｂ及
びコンタクトホール１７ｃ，１７ｄ内を含む改質ＳＯＧ
膜１５の上に、マグネトロンスパッタ法やＣＶＤ法を用
いて、密着層及びバリヤ層としてのＴｉＮ膜を形成し、
その上に、ＣＶＤ法又はメッキ法を用いて、Ｃｕ膜を形
成し、更に、ＣＭＰ法を用いて、Ｃｕ膜の表面を研磨
し、最終的にトレンチ１７ａ，１７ｂ及びコンタクトホ
ール１７ｃ，１７ｄ内にＴｉＮとＣｕからなる配線１８
を埋め込み形成する。

【０１０２】以上、各実施形態について説明したが、各
実施形態から把握できる請求項以外の技術的思想につい
て、以下にその効果と共に記載する。

【０１０３】（イ）基板の上に第１の絶縁膜（有機ＳＯ
Ｇ膜３）を形成する工程と、この第１の絶縁膜に不純物
を導入する工程と、前記第１の絶縁膜に第１の配線（金
属配線６）を埋め込み形成する工程と、前記第１の絶縁
膜の上に第２の絶縁膜（有機ＳＯＧ膜７）を形成する工
程と、前記第２の絶縁膜の上に第３のマスクパターン
（レジストパターン２０）を形成する工程と、この第３
のマスクパターンに基づいて、第２の絶縁膜を部分的に
薄膜化する工程と、この薄膜化した領域の上に第４のマ
スクパターン（レジストパターン２１）を形成する工程
と、この第４のマスクパターンに基づいて、前記第２の
絶縁膜に、前記第１の配線に通じるコンタクトホール２
２ａ，２２ｂを形成する工程と、少なくとも前記コンタ
クトホール内に、前記第１の配線に電気的に接続される
第３の配線（配線１８）を形成する工程と、を含むこと
を特徴とした半導体装置の製造方法。

【０１０４】（ロ）基板の上に第１の絶縁膜（有機ＳＯ
Ｇ膜３）を形成する工程と、この第１の絶縁膜に不純物
を導入する工程と、前記第１の絶縁膜に第１の配線（金
属配線６）を埋め込み形成する工程と、前記第１の絶縁
膜の上に第２の絶縁膜（有機ＳＯＧ膜７）を形成する工
程と、前記第２の絶縁膜の上に第５のマスクパターン
（レジストパターン３０）を形成する工程と、この第５
のマスクパターンに基づいて、前記第２の絶縁膜に、前
記第１の配線に通じる第２のコンタクトホール３１ａ，
３１ｂを形成する工程と、前記第５のマスクパターンを
除去した後、前記第２のコンタクトホール内及び第２の
絶縁膜の上に、レジスト膜３２を形成する工程と、この
レジスト膜における第２の絶縁膜よりも上の部分の部分
をパターニングして、前記第２のコンタクトホールより
も大きな開口部を有する第６のマスクパターン３３を形
成する工程と、この第６のマスクパターンに基づいて、
第２の絶縁膜を部分的に薄膜化する工程と、前記第２の
コンタクトホール内に残存するレジスト膜及び第６のマ
スクパターンを除去する工程と、少なくとも前記第２の
コンタクトホール内に、前記第１の配線に電気的に接続
される第３の配線（配線１８）を形成する工程と、を含
むことを特徴とした半導体装置の製造方法。

【０１０５】（ハ）前記第２の絶縁膜に形成したコンタ
クトホール２２ａ，２２ｂ又は第２のコンタクトホール
３１ａ，３１ｂ内に、第３の配線（配線１８）を形成す
る前に、第２の絶縁膜に不純物を導入する工程を更に備
えることを特徴とした半導体装置の製造方法。

【０１０６】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく、以下のように実施しても同様の作用効果を得
ることができる。

【０１０７】（１）有機ＳＯＧ膜に代えて、フルオロカ
ーボン膜やポリイミドやシロキサン編成されたポリイミ
ドなどを用いる。

【０１０８】（２）配線材料としてのＣｕに代えて、ア
ルミ、金、銀、シリサイド、高融点金属、ドープドポリ
シリコン、窒化チタン（ＴｉＮ）、タングステンチタン
（ＴｉＷ）又はそれらの積層構造で形成する。

【０１０９】（３）密着層及びバリヤ層としてのＴｉＮ
を、Ｔｉ，ＴａＮ，Ｔａ等との積層構造にする。又は、
ＴｉＮに代えて、Ｔｉ，ＴａＮ，Ｔａ等を用いる。

【０１１０】（４）改質ＳＯＧ膜に熱処理を施す。この
場合、改質ＳＯＧ膜中のダングリングボンドが少なくな
るため。吸湿性が更に小さくなり、水分の透過も更に少
なくなる。

【０１１１】（５）有機ＳＯＧ膜の組成を一般式（１）
で表される無機ＳＯＧ膜に置き代え、その無機ＳＯＧ膜
にイオン注入を行う。この場合には、無機ＳＯＧ膜に含
まれる水分及び水酸基を減少させることができる。

【０１１２】（６）上記実施形態では、有機ＳＯＧ膜に
注入するイオンとしてホウ素イオンを用いたが、結果と
して有機ＳＯＧ膜を改質するものであればどのようなイ
オンを用いてもよい。

【０１１３】具体的には、アルゴンイオン、ホウ素イオ
ン、窒素イオンなどの質量の比較的小さいイオンが適し
ており、中でもホウ素イオンがもっとも適しているが、
これら以外にも以下に示すイオンも十分に効果が期待で
きる。

【０１１４】：不活性ガスイオン（ヘリウムイオン、ネ
オンイオン、クリプトンイオン、キセノンイオン、ラド
ンイオン）。不活性ガスは有機ＳＯＧ膜と反応しないた
め、イオン注入によって悪影響が生じる恐れが全くな
い。

【０１１５】：III b,IV b,Ｖ b,VI b,VII bの各族の元
素単体イオン及びそれらの化合物イオン。特に、酸素、
アルミ、イオウ、塩素、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ
素、セレン、臭素、アンチモン、ヨウ素、インジウム、
スズ、テルル、鉛、ビスマスの元素単体イオン及びそれ
らの化合物イオン。

【０１１６】この中で、金属元素イオンについては、イ
オン注入後の有機ＳＯＧ膜の誘電率を低く抑えることが
できる。

【０１１７】：IVa族,Ｖa族の元素単体イオン及びそれ
らの化合物イオン。特に、チタン、バナジウム、ニオ
ブ、ハフニウム、タンタルの元素単体イオン及びそれら
の化合物イオン。IVa族,Ｖa族の元素の酸化物は誘電率
が高いため、イオン注入後の有機ＳＯＧ膜の誘電率も高
くなるが、特に低い誘電率の層間絶縁膜が要求される場
合以外には実用上問題ない。

【０１１８】：各イオンを複数種類組み合わせて用い
る。この場合、各イオンの相乗作用により更に優れた効
果を得ることができる。

【０１１９】（７）上記実施形態では、有機ＳＯＧ膜に
イオンを注入しているが、イオンに限らず、原子、分
子、粒子であればよい（本発明ではこれらを総称して不
純物とする）。

【０１２０】（８）スパッタリングの方法として、マグ
ネトロンスパッタリング以外に、ダイオードスパッタリ
ング、高周波スパッタリング、四極スパッタリング等の
ようなものであってもよい。

【０１２１】（９）スパッタエッチングの方法として、
不活性ガスを用いる以外に、反応性ガス（例えばＣＣｌ
₄，ＳＦ₆）を用いた反応性イオンビームエッチング（Ｒ
ＩＢＥ、反応性イオンミリングとも呼ばれる）を用いて
もよい。

【０１２２】（１０）単結晶シリコン基板（半導体基
板）に代えて、導電性基板やガラス等の絶縁性基板を用
いる。すなわち、以上の実施形態にあっては、単結晶シ
リコン基板上に配線を形成する例を示しているが、例え
ばＬＣＤのように絶縁性基板の上に配線を形成するデバ
イスに対しても十分に適用が可能であり、このような絶
縁性基板上に配線を形成したものであっても本発明にお
ける「半導体装置」の概念に属するものとする。

【０１２３】

【発明の効果】本発明にあっては、信頼性に優れ且つ微
細化に適した半導体装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した第１実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２】本発明を具体化した第１実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３】本発明を具体化した第１実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図４】本発明を具体化した第１実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図５】本発明を具体化した第１実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図６】本発明を具体化した第１実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図７】本発明を具体化した第１実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図８】本発明を具体化した第１実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図９】本発明を具体化した第１実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図１０】本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。

【図１１】本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。

【図１２】本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。

【図１３】本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。

【図１４】本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。

【図１５】本発明を具体化した第２実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図１６】本発明を具体化した第２実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図１７】本発明を具体化した第２実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図１８】本発明を具体化した第２実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図１９】本発明を具体化した第２実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２０】本発明を具体化した第２実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２１】本発明を具体化した第３実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２２】本発明を具体化した第３実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２３】本発明を具体化した第３実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２４】本発明を具体化した第３実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２５】本発明を具体化した第３実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２６】本発明を具体化した第３実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２７】本発明を具体化した第４実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２８】本発明を具体化した第４実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２９】本発明を具体化した第４実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３０】本発明を具体化した第４実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３１】本発明を具体化した第４実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３２】本発明を具体化した第４実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３３】本発明を具体化した第４実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３４】本発明を具体化した第５実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３５】本発明を具体化した第５実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３６】本発明を具体化した第５実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３７】本発明を具体化した第５実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３８】本発明を具体化した第５実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３９】本発明を具体化した第５実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１シリコン基板２シリコン酸化膜（第４の絶縁膜）３有機ＳＯＧ膜（第１の絶縁膜）４改質ＳＯＧ膜５トレンチ６金属配線（第１の配線）７有機ＳＯＧ膜（第２の絶縁膜）８改質ＳＯＧ膜８ａ，８ｂトレンチ９ａ，９ｂコンタクトホール１０接続孔配線（第２の配線）１１改質ＳＯＧ膜１２上層金属配線１３シリコン窒化膜マスク（第１のマスクパターン）１４有機ＳＯＧ膜（第３の絶縁膜）１５改質ＳＯＧ膜１６レジストパターン（第２のマスクパターン）１７ａ，１７ｂトレンチ１７ｃ，１７ｄコンタクトホール１８配線（第３の配線）２０レジストパターン（第３のマスクパターン）２１レジストパターン（第４のマスクパターン）２２ａ，２２ｂコンタクトホール３０レジストパターン（第５のマスクパターン）３１ａ，３１ｂコンタクトホール（第２のコンタクト
ホール）３２レジスト膜３３レジストパターン（第６のマスクパターン）３４ａ，３４ｂコンタクトホール４０シリコン窒化膜（第２のマスクパターン）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西田篤弘大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者山岡義和大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者井上恭典大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (56)参考文献特開平９−312339（ＪＰ，Ａ) 特開平９−246375（ＪＰ，Ａ) 特開平９−69562（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/768 H01L 21/265 H01L 21/316

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の配線を形成する前の平坦な下地面
に、有機ＳＯＧ、無機ＳＯＧ、フルオロカーボン又はポ
リイミドからなる第１の絶縁膜を形成する工程と、この第１の絶縁膜に、不活性ガスイオン、III ｂ，IV
ｂ，Ｖｂ，VIｂ，VII ｂ，IVａ，Ｖａの各族の元素単体
イオン、またはこれら元素の化合物イオンからなるグル
ープから選択された少なくとも一つのイオンをイオン注
入法を用いて導入する工程と、前記第１の絶縁膜に前記第１の配線を埋め込み形成する
工程と、前記第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を形成する工程
と、前記第２の絶縁膜に、前記第１の配線に通じるコンタク
トホールを形成する工程と、少なくとも前記コンタクトホール内に、前記第１の配線
に電気的に接続される第２の配線を形成する工程と、を
含むことを特徴とした半導体装置の製造方法。
【請求項２】第１の配線を形成する前の平坦な下地面
に、有機ＳＯＧ、無機ＳＯＧ、フルオロカーボン又はポ
リイミドからなる第１の絶縁膜を形成する工程と、この第１の絶縁膜に、不活性ガスイオン、III ｂ，IV
ｂ，Ｖｂ，VIｂ，VII ｂ，IVａ，Ｖａの各族の元素単体
イオン、またはこれら元素の化合物イオンからなるグル
ープから選択された少なくとも一つのイオンをイオン注
入法を用いて導入する工程と、前記第１の絶縁膜に前記第１の配線を埋め込み形成する
工程と、前記第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を形成する工程
と、前記第２の絶縁膜の上に第１のマスクパターンを形成す
る工程と、前記第２の絶縁膜及び第１のマスクパターンの上に第３
の絶縁膜を形成する工程と、前記第３の絶縁膜の上に前記第１のマスクパターンより
も大きい開口部を有する第２のマスクパターンを形成す
る工程と、前記第２のマスクパターンに基づいて、前記第３の絶縁
膜に、前記第１のマスクパターンに達するトレンチを形
成する工程と、前記第１のマスクパターンに基づいて、前記第２の絶縁
膜に、前記第１の配線に通じるコンタクトホールを形成
する工程と、少なくとも前記コンタクトホール及びトレンチ内に、前
記第１の配線に電気的に接続される第３の配線を形成す
る工程と、を含むことを特徴とした半導体装置の製造方
法。
【請求項３】前記第２の絶縁膜は有機ＳＯＧ、無機Ｓ
ＯＧ、フルオロカーボン又はポリイミドからなり、この
第２の絶縁膜に、不活性ガスイオン、III ｂ，IVｂ，Ｖ
ｂ，VIｂ，VII ｂ，IVａ，Ｖａの各族の元素単体イオ
ン、またはこれら元素の化合物イオンからなるグループ
から選択された少なくとも一つのイオンをイオン注入法
を用いて導入する工程を更に備えることを特徴とした請
求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記第３の絶縁膜は有機ＳＯＧ、無機Ｓ
ＯＧ、フルオロカーボン又はポリイミドからなり、この
第２の絶縁膜に、不活性ガスイオン、III ｂ，IVｂ，Ｖ
ｂ，VIｂ，VII ｂ，IVａ，Ｖａの各族の元素単体イオ
ン、またはこれら元素の化合物イオンからなるグループ
から選択された少なくとも一つのイオンをイオン注入法
を用いて導入する工程を更に備えることを特徴とした請
求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】予め前記第１の絶縁膜の下に第４の絶縁
膜を形成する工程を更に備え、前記第１の絶縁膜に対す
るイオン注入を、イオンが第１の絶縁膜と第４の絶縁膜
との界面に達する条件下で行うことを特徴とした請求項
１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項６】前記第１の絶縁膜が有機ＳＯＧであり、
この第１の絶縁膜に注入するイオンがホウ素イオンであ
ることを特徴とした請求項１乃至５のいずれか１項に記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】前記第２の絶縁膜が有機ＳＯＧであり、
この第２の絶縁膜に注入するイオンがホウ素イオンであ
ることを特徴とした請求項３に記載の半導体装置の製造
方法。
【請求項８】前記第３の絶縁膜が有機ＳＯＧであり、
この第３の絶縁膜に注入するイオンがホウ素イオンであ
ることを特徴とした請求項４に記載の半導体装置の製造
方法。