JP3562357B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【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関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
半導体装置の作製に使われる層間絶縁膜として、シリコン酸化膜が広く用いられている。シリコン酸化膜の形成方法としては、様々の方法がある。このうち、シラン等のシリコン化合物と、過酸化水素とをＣＶＤ法により反応させることにより形成されるシリコン酸化膜は、平坦性に優れているという特長を有する（以下、「平坦性シリコン酸化膜」という）。例えば、特開平９−１０２４９２号公報にこの技術が開示されている。
【０００３】
この平坦性シリコン酸化膜は、減圧ＣＶＤ法により形成されている。よって、比較的大きな引っ張りの内部応力を有する。これが半導体装置の作製の際における半導体ウェハの反りの原因となる。半導体ウェハの反りは、半導体装置の作製において、様々な不都合を生じる。例えば、層間絶縁膜のクラックの原因となる。
【０００４】
本発明の目的は、半導体装置の作製の際、半導体ウェハの反りを低減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である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、主表面を有する半導体基板と、主表面上に位置する第１のシリコン酸化膜を含む層間絶縁膜と、を備えた半導体装置の製造方法であって、シリコン化合物と過酸化水素とをプラズマＣＶＤ法によって反応させて、第１のシリコン酸化膜を形成する工程を含む、半導体装置の製造方法である。
【０００６】
この製造方法により作製される半導体装置は、主表面を有する半導体基板と、主表面上に位置する第１のシリコン酸化膜を含む層間絶縁膜と、を備え、第１のシリコン酸化膜は、主にシリコン化合物と過酸化水素との重縮合反応によって形成され、かつ絶対値が１００ＭＰａ以下の引っ張り又は圧縮の内部応力を有する。
【０００７】
本発明の製造方法は、プラズマＣＶＤ法により、シリコン化合物と過酸化水素とを反応させて、第１のシリコン酸化膜を形成している。すなわち、平坦性シリコン酸化膜は、プラズマＣＶＤ法により形成されている。プラズマＣＶＤ法で形成された平坦性シリコン酸化膜は、比較的弱い引っ張り又は圧縮の内部応力を有すると考えられる。おそらく、絶対値が１００ＭＰａ以下の引っ張り又は圧縮の内部応力と考えられる。したがって、減圧ＣＶＤ法で形成した場合に比べ、半導体ウェハの反りを低減できる。
【０００８】
特に、層間絶縁膜の引っ張りの内部応力が２００ＭＰａ以上の場合、後工程の熱処理の際、アルミ配線の伸縮により、層間絶縁膜にクラックが発生することがある。第１のシリコン酸化膜の引っ張りの内部応力は、１００ＭＰａ以下なので、後工程の熱処理の際、アルミ配線の伸縮により、層間絶縁膜にクラックが発生するのを防ぐことが可能となる。
【０００９】
また、シリコン化合物と過酸化水素とをプラズマＣＶＤ法によって反応させて第１のシリコン酸化膜を形成することにより、平坦性の優れた層を形成することができる。すなわち、本発明により形成される第１のシリコン酸化膜は、それ自体で高い流動性を有し、表面反応による優れた自己平坦化特性を有する。そのメカニズムは、シリコン化合物と過酸化水素とをＣＶＤ法によって反応させると、気相中においてシラノールが形成され、このシラノールがウエハ表面に堆積することにより流動性のよい膜が形成されることによると考えられる。
【００１０】
これに加えて、高周波を印加することで、ＯＨ及びＨの離脱並びに気相反応が促進され、水分が少なく、内部応力の低い良質の膜が得られると考えられる。
【００１１】
上記シリコン化合物としては、例えばモノシラン、ジシラン、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＦ_４などの無機シラン化合物、およびＣＨ_３ＳｉＨ_３、ジメチルシラン、トリプロピルシラン、テトラエトキシシランなどの有機シラン化合物などを例示することができる。
【００１２】
本発明により形成される第１のシリコン酸化膜は、下地の段差を十分にカバーできる程度の膜厚で形成されることが望ましい。第１のシリコン酸化膜の膜厚は、その下限値は下地の凹凸の高さに依存するが、好ましくは３００〜１５００ｎｍである。
【００１３】
なお、本発明の層間絶縁膜には、一層構造又は多層構造のいずれも含まれる。多層構造の場合、層間絶縁膜が圧縮又は引っ張りの内部応力を有するとは、層間絶縁膜全体としてみた場合、層間絶縁膜が圧縮又は引っ張りの内部応力を有するという意味である。よって、層間絶縁膜を構成するある層は、圧縮の内部応力を有し、他の層は、引っ張りの内部応力を有することもありうる。以下の層間絶縁膜もこの意味である。
【００１４】
層間絶縁膜が第１及び第４のシリコン酸化膜を含む二層以上の構造の場合、本発明の製造方法は、以下の態様が好ましい。すなわち、第４のシリコン酸化膜を、プラズマＣＶＤ法によって形成する工程を含むのが好ましい。この態様によれば、第１及び第４のシリコン酸化膜は、ともにプラズマＣＶＤ法で形成される。
【００１５】
層間絶縁膜が第１のシリコン酸化膜の下に位置する第２のシリコン酸化膜を含む構造の場合、本発明の製造方法は、以下の態様が好ましい。すなわち、第１のシリコン酸化膜の形成工程の前に、シリコン化合物と、酸素及び酸素を含む化合物の少なくとも一種と、をＣＶＤ法によって反応させてベース層となる第２のシリコン酸化膜を形成する工程を含むのが好ましい。
【００１６】
このベース層は、ベース層の下の層（ベース層の下に層がない場合は、半導体基板の主表面）に第１のシリコン酸化膜から水分や余分な不純物が移動しないパッシベーション機能、およびベース層の下の層（ベース層の下に層がない場合は、半導体基板の主表面）と第１のシリコン酸化膜との密着性を高める機能を有する。
【００１７】
また、上記製造方法で得られた第１及び第２のシリコン酸化膜を含む層間絶縁膜において、上端部から底部に向かって徐々に口径が小さくなるテーパ状のスルーホールが得られる。つまり、第１のシリコン酸化膜は、ベース層を構成する第２のシリコン酸化膜より多少エッチング速度が大きいので、適度な直線状テーパを有するスルーホールが形成される。このようなテーパ状のスルーホールでは、例えばスパッタによってアルミニウム膜あるいはアルミニウム合金膜を埋め込むことができ、導電性が優れたコンタクト構造を形成することができる。
【００１８】
上記スルーホールは、異方性のドライエッチングによって形成されたものの他に、等方性のウエットエッチングと異方性のドライエッチングとを組み合わせてスルーホールの上端部をさらに湾曲したテーパ状に形成させたものであってもよい。
【００１９】
また、上記スルーホール内には、まず、２００℃以下の温度で、アルミニウムあるいはアルミニウムを主成分とする合金からなる第１のアルミニウム膜を形成し、その後、３００℃以上の温度で、アルミニウムあるいはアルミニウムを主成分とする合金からなる第２のアルミニウム膜を形成することが望ましい。
【００２０】
上記アルミニウムを主成分とする合金としては、銅、シリコン、ゲルマニウム、マグネシウム、コバルト、ベリリウムなどから選択される少なくとも１種との、２元あるいは３元以上の合金を例示することができる。
【００２１】
また、アルカリイオンに対するゲッタリング効果が必要な場合には、ベース層を構成する第２のシリコン酸化膜中にリンなどの不純物を１〜６重量％添加する手段、あるいは第２のシリコン酸化膜と第１のシリコン酸化膜との間に、例えばリンを１〜６重量％含むＰＳＧ膜を形成する手段を採用することができる。
【００２２】
層間絶縁膜が、第１のシリコン酸化膜の上に位置し、キャップ層を構成する第３のシリコン酸化膜を含む構造の場合、以下の態様が好ましい。すなわち、第１のシリコン酸化膜の形成工程の後に、シリコン化合物と、酸素および酸素を含む化合物の少なくとも１種と、をＣＶＤ法によって反応させて多孔性の第３のシリコン酸化膜を形成する工程を含むのが好ましい。
【００２３】
この第３のシリコン酸化膜には、層間絶縁膜の厚みを確保する機能及びキャップ層として機能がある。また、第３のシリコン酸化膜は、圧縮の内部応力を有する。よって、第１のシリコン酸化膜が引っ張りの内部応力を有する場合、それを緩和することができる。さらに、この第３のシリコン酸化膜は、多孔性であることに加え、該膜にリン、ボロンなどの不純物、好ましくはリンを添加することにより、該膜を構成するシリコン酸化物のＳｉ−Ｏ分子間結合力を弱めることで該膜の応力を緩和することができ、いわば適度に柔らかく更に割れにくい層を構成できる。また、第３のシリコン酸化膜の重要な役割として、該シリコン酸化膜に含まれるリンなどの不純物がアルカリイオンなどの素子の信頼特性に悪影響を及ぼす可動イオンのゲッターとしての機能がある。第３のシリコン酸化膜に含まれる不純物の濃度は、前述したゲッタリング機能や膜の応力緩和の点を考慮すると、好ましくは１〜６重量％である。
【００２４】
また、第３のシリコン酸化膜は、第１のシリコン酸化膜の吸湿を防止する機能も有する。
【００２５】
また、プラズマＣＶＤ法により形成された平坦性シリコン酸化膜は、減圧ＣＶＤ法により形成された平坦性シリコン酸化膜に比べ、（１）成膜後の内部応力が小さい、（２）プラズマにより重縮合が進んでいる、という性質を有する。このため、平坦性シリコン酸化膜形成後、半導体ウェハを一度大気中に出しても、層間絶縁膜にクラックが発生しにくい。したがって、本発明によれば、第１のシリコン酸化膜を形成する装置と第３のシリコン酸化膜を形成する装置とを、別々にすることができる。
【００２６】
また、この第３のシリコン酸化膜を形成するときのプラズマＣＶＤ法は、３００〜４５０℃の温度条件下で、高周波によって行われることが望ましい。第１のシリコン酸化膜中の水分の脱離効果があるからである。
【００２７】
第３のシリコン酸化膜を形成するときに用いられる酸素を含む化合物は、Ｏ₂でもよいが、一酸化二窒素（Ｎ₂Ｏ）であることが望ましい。反応ガスとして一酸化二窒素を用いることにより、プラズマ状態の一酸化二窒素は第１のシリコン酸化膜を構成するシリコン化合物の水素ボンド（−Ｈ）と反応しやすいので、第３のシリコン酸化膜を成膜中にも第１のシリコン酸化膜のガス化成分（水素、水）の脱離を促進することができる。
【００２８】
第３のシリコン酸化膜の形成は、プラズマＣＶＤ法の代わりに、３００〜５５０℃の温度条件下で常圧ＣＶＤ法によって行われてもよい。この場合、第３のシリコン酸化膜を形成するときに用いられる酸素を含む化合物はオゾンであることが望ましい。
【００２９】
さらに、第３のシリコン酸化膜を成膜する前に、第１のシリコン酸化膜をオゾン雰囲気にさらすことが望ましい。この工程を経ることにより、オゾンが第１のシリコン酸化膜を構成するシリコン化合物の水素ボンド（−Ｈ）や水酸基（−ＯＨ）と反応しやすいので、第１のシリコン酸化膜中の水素や水の脱離を促進することができる。
【００３０】
また、第３のシリコン酸化膜の膜厚は、平坦性、クラックの防止及び層間絶縁膜の厚みの点を考慮すると、好ましくは１００ｎｍ以上である。
【００３１】
また、本発明の製造方法においては、上述した製造方法で得られた第１及び第３のシリコン酸化膜を含む層間絶縁膜において、上端部から底部に向かって徐々に口径が小さくなるテーパ状のスルーホールが得られる。つまり、前記第１のシリコン酸化膜は第３のシリコン酸化膜に比べてエッチング速度がわずかに小さく、また、第１のシリコン酸化膜と第３のシリコン酸化膜とは両者の界面で良好に接しているので、段差がなく適度な直線状テーパを有するスルーホールが形成される。このようなテーパ状のスルーホールでは、例えばスパッタによってアルミニウム膜あるいはアルミニウム合金膜を埋め込むことができ、導電性が優れたコンタクト構造を形成することができる。
【００３２】
上記スルーホールは、異方性のドライエッチングによって形成されたものの他に、等方性のウエットエッチングと異方性のドライエッチングとを組み合わせてスルーホールの上端部をさらに湾曲したテーパ状に形成させたものであってもよい。
【００３３】
また、上記スルーホール内には、まず、２００℃以下の温度で、アルミニウムあるいはアルミニウムを主成分とする合金からなる第１のアルミニウム膜を形成し、その後、３００℃以上の温度で、アルミニウムあるいはアルミニウムを主成分とする合金からなる第２のアルミニウム膜を形成することが望ましい。
【００３４】
上記アルミニウムを主成分とする合金としては、銅、シリコン、ゲルマニウム、マグネシウム、コバルト、ベリリウムなどから選択される少なくとも１種との、２元あるいは３元以上の合金を例示することができる。
【００３５】
なお、本発明により形成された第１のシリコン酸化膜は、比較的小さい引っ張り又は圧縮の内部応力である。よって、本発明によれば、平坦性シリコン酸化膜の上に必ずしもキャップ層（第３のシリコン酸化膜）を、減圧下で連続して形成する必要はない。
【００３６】
本発明の製造方法において、第１のシリコン酸化膜の形成工程におけるプラズマＣＶＤに使われる高周波は、一つの周波数又は二つ以上の周波数を重ね合わせたものがある。一つの周波数とは、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波でプラズマＣＶＤを行うという意味である。二つ以上の周波数を重ね合わせたものとは、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波と２７０ｋＨｚの高周波とを同時に用いてプラズマＣＶＤを行うという意味である。また、第１のシリコン酸化膜の堆積開始時は、第１の周波数の高周波でプラズマＣＶＤを行い、途中で第２の周波数の高周波でプラズマＣＶＤを行なってもよい。なお、本発明の製造方法において用いられる高周波の波形としては、正弦波、非正弦波、パルス波等がある。
【００３７】
本発明の製造方法において、層間絶縁膜を形成した後、
層間絶縁膜にスルーホールを形成する工程と、
スルーホールの表面及び層間絶縁膜の表面に、配線の一部となるバリア層を形成する工程と、
バリア層の表面に配線の一部となる導電膜を形成する工程と、
を含むのが好ましい。
【００３８】
この製造方法によって製造された半導体装置において、層間絶縁膜は、スルーホールを有する。この半導体装置は、さらに、スルーホールの表面及び層間絶縁膜の表面に形成され、配線の一部となるバリア層と、バリア層の表面に形成され、配線の一部となる導電膜と、を含む。
【００３９】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
｛構造の説明｝
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の断面構造図である。第１の実施の形態に係る半導体装置の構造を簡単に説明する。シリコン基板１１の主表面には、ゲート電極１４を有するＭＯＳ電界効果トランジスタが形成されている。ＭＯＳ電界効果トランジスタを覆うように、シリコン基板１１の主表面上に層間絶縁膜２０が形成されている。
【００４０】
層間絶縁膜２０上には、第１の金属配線層３８が形成されている。第１の金属配線層３８を覆うように、層間絶縁膜２０上に層間絶縁膜４６が形成されている。
層間絶縁膜４６は、三層構造である。層間絶縁膜４６は、平坦性シリコン酸化膜である第１のシリコン酸化膜４２を含む。
【００４１】
層間絶縁膜４６上には、第２の金属配線層６４が形成されている。第１の金属配線層３８と第２の金属配線層６４とは、アルミニウム膜を含む導電膜により電気的に接続されている。
【００４２】
｛製造方法の説明｝
次に、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を説明する。図２〜図５は、これを工程順に説明するための断面構造図である。
【００４３】
（素子の形成）
図２に示すように、まず、一般的に用いられる方法によって、シリコン基板１１にＭＯＳ電界効果トランジスタが形成される。具体的には、例えば、シリコン基板１１上に選択酸化によってフィールド絶縁膜１２が形成され、アクティブ領域にゲート酸化膜１３が形成される。チャネル注入により、しきい値電圧を調整した後、ＳｉＨ_４を熱分解して成長させたポリシリコン膜の上にタングステンシリサイドをスパッタし、さらにシリコン酸化膜１８を積層し、さらに所定パターンにエッチングすることにより、ゲート電極１４が形成される。
【００４４】
次いで、リンをイオン注入することによりソース領域あるいはドレイン領域の低濃度不純物層１５が形成される。次いで、ゲート電極１４のサイドにシリコン酸化膜からなる側壁スペーサ１７が形成された後、ヒ素をイオン注入し、ハロゲンランプを用いたアニール処理によって不純物の活性化を行うことにより、ソース領域あるいはドレイン領域の高濃度不純物層１６が形成される。
【００４５】
次に、１００ｎｍ以下のＣＶＤシリコン酸化膜を形成し、該膜をＨＦとＮＨ_４Ｆの混合水溶液で選択的にエッチングすることにより、所定のシリコン基板領域を露出させる。続いて、例えばチタンを３０〜１００ｎｍ程度の膜厚でスパッタし、酸素を５０ｐｐｍ以下に制御した窒素雰囲気中において６５０〜７５０℃の温度で数秒〜６０秒程度の瞬間アニールを行うことにより、開口したシリコン基板の主表面にチタンのモノシリサイド層が、シリコン酸化膜１８上にはチタンリッチのチタンナイトライド（ＴｉＮ）層が形成される。次いで、ＮＨ_４ＯＨとＨ_２Ｏ_２の混合水溶液中に浸漬すると、前記チタンナイトライド層はエッチング除去されてシリコン基板の主表面のみにチタンのモノシリサイド層が残る。さらに、７５０〜８５０℃のランプアニールを行って、前記モノシリサイド層をダイシリサイド化させて、高濃度不純物層１６の表面に自己整合的にチタンシリサイド層１９が形成される。
【００４６】
なお、ゲート電極１４をポリシリコンのみで形成して選択エッチングで露出させた場合には、ゲート電極とソース，ドレイン領域の両者が側壁スペーサで分離されたチタンサリサイド構造になる。
【００４７】
なお、サリサイド構造は、チタンシリサイドの代わりに、タングステンシリサイド、モリブデンシリサイドから構成されていてもよい。
【００４８】
つぎに、図３に示すように、例えば、ＣＶＤ法により、シリコン酸化膜を含む層間絶縁膜２０を形成する。形成条件は、公知の条件を用いることができる。層間絶縁膜２０は、一層構造でもよいし、多層構造でもよい。
【００４９】
そして、層間絶縁膜２０の上に、例えば、スパッタリング法により、アルミニウム膜を含む第１の金属配線層３８を形成する。第１の金属配線層３８は、一層構造でもよいし、多層構造でもよい。
【００５０】
（平坦性シリコン酸化膜を有する層間絶縁膜４６の形成）
ａ．第２のシリコン酸化膜４０の形成
まず、テトラエトキシラン（ＴＥＯＳ）と酸素とを３００〜５００℃でプラズマＣＶＤ法で反応させることにより、膜厚５０〜２００ｎｍの第２のシリコン酸化膜４０が形成される。このシリコン酸化膜４０は、第１の金属配線層３８の酸化やカスピングもなく、ＳｉＨ₄から成長させた膜より絶縁性も高く、フッ化水素の水溶液に対するエッチング速度も遅く、緻密な膜となる。
【００５１】
ｂ．第１のシリコン酸化膜４２の形成
次に、プラズマＣＶＤ法によって、平坦性シリコン酸化膜である第１のシリコン酸化膜４２が形成される。第１のシリコン酸化膜４２の形成条件としては、以下の条件が例示できる。
【００５２】
Ｈ_２Ｏ_２の流量：濃度３０〜６５体積％のＨ_２Ｏ_２を０．５〜０．８ｇ／分
ＳｉＨ_４の流量：１００ｓｃｃｍ（これに〜２０００ｓｃｃｍのＮ_２Ｏを添加してもよい）
チャンバ内圧力：０．５〜１０ｔｏｒｒ
高周波パワー：２００〜５００ｗ
高周波の周波数：２００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚ
ウエハ載置台の温度：室温〜２００℃
キャリアガス：Ｎ_２等
装置の種類：平行平板枚葉装置
なお、シリコン化合物としてＳｉＨ_４のかわりにＴＥＯＳを用いる場合、流量は、例えば、１０００ｓｃｃｍ（希釈ガスとしてＨｅを含む）である。これに〜１０００ｓｃｃｍのＯ_２を添加してもよい。
【００５３】
また、パルス波形をした高周波を用いる場合、デュティー比は、例えば、３０〜８０％である。デュティー比を高くすると、（１）内部応力は、圧縮の内部応力が大きくなる傾向、（２）第１のシリコン酸化膜の平坦性は、劣化する傾向にある。
【００５４】
また、二つ以上の周波数を重ね合わせた場合は、例えば、１３．５６ＭＨｚ（高周波パワー：５００ｗ）と２７０ｋＨｚ（高周波パワー：５００ｗ）とを同時に用いる。また、プラズマＣＶＤの途中で高周波の周波数を変える場合、例えば、第１のシリコン酸化膜の堆積開始時は、３８０ｋＨｚの高周波でプラズマＣＶＤを行い、途中で１３．５６ＭＨｚの高周波でプラズマＣＶＤを行なう。
【００５５】
第１のシリコン酸化膜４２は、少なくとも、下層の第２のシリコン酸化膜４０の段差より大きい膜厚を有し、つまり該段差を十分にカバーする膜厚で成膜される。また、第１のシリコン酸化膜４２の膜厚の上限は、該膜中にクラックが生じない程度に設定される。具体的には、第１のシリコン酸化膜４２の膜厚は、より良好な平坦性を得るために、下層の段差より厚いことが望ましく、好ましくは３００〜１５００ｎｍに設定される。
【００５６】
第１のシリコン酸化膜４２の成膜温度は、該膜の成膜時の流動性に関与し、成膜温度が高いと膜の流動性が低下して平坦性を損なうので、成膜時の温度は好ましくは０〜２０℃、より好ましくは０〜１０℃に設定される。
【００５７】
また、Ｈ_２Ｏ_２の流量は特に制限されないが、例えば濃度は５５〜６５体積％で、ＳｉＨ_４の２倍以上の流量であることが好ましく、膜の均一性並びにスループットの点から、例えばガス換算で１００〜１０００ＳＣＣＭの流量範囲に設定されることが望ましい。
【００５８】
この工程で形成される第１のシリコン酸化膜４２は、シラノールポリマーの状態にあり、流動性がよく、高い自己平坦化特性を有する。また、第１のシリコン酸化膜４２は、多くの水酸基（−ＯＨ）を含むために吸湿性が高い状態にある。しかし、高周波を印加しない場合に比べ吸湿性は改善され、低い状態にある。
【００５９】
ｃ．第３のシリコン酸化膜４４の形成
次に、チャンバ内で減圧下で３０〜１２０秒間放置し、第１のシリコン酸化膜４２中の水分を多少除去した後、続けて、ＳｉＨ₄、ＰＨ₃およびＮ₂Ｏの存在下において、温度３００〜４５０℃で２００〜６００ｋＨｚの高周波でプラズマＣＶＤ法によってガスを反応させることにより、膜厚１００〜６００ｎｍのＰＳＧ膜（第３のシリコン酸化膜）４４が形成される。この第３のシリコン酸化膜４４は、前記第１のシリコン酸化膜４２の吸湿性が高いことを考慮して、前記第１のシリコン酸化膜４２の形成に続いて連続的に形成されるか、あるいは第１のシリコン酸化膜４２が水分を含まない雰囲気中で保存された後に形成されることが望ましい。
【００６０】
また、第３のシリコン酸化膜４４は、後に行われるアニール処理によって前記第１のシリコン酸化膜４２中に含まれる水、水素などのガス化成分の脱離が容易かつ十分に行われることを考慮して、ポーラス（多孔性）であることが必要である。そのためには、第３のシリコン酸化膜４４は、例えば温度が好ましくは４５０℃以下、より好ましくは３００〜４００℃、好ましくは１ＭＨｚ以下、より好ましくは２００〜６００ｋＨｚのプラズマＣＶＤ法によって成膜され、かつリンなどの不純物を含むことが望ましい。第３のシリコン酸化膜４４にこのような不純物が含まれることにより、第３のシリコン酸化膜４４は、よりポーラスな状態となって膜に対するストレスを緩和できるだけでなく、アルカリイオン等に対するゲッタリング効果も持ち合わせることができる。このような不純物の濃度は、ゲッタリング効果、耐ストレス性などの点を考慮して設定される。例えば、不純物がリンの場合には、２〜６重量％の割合で含まれることが望ましい。
【００６１】
また、プラズマＣＶＤにおいて、酸素を含む化合物としてＮ_２Ｏを用いることにより、第１のシリコン酸化膜４２中の水素ボンドの脱離が促進される。その結果、第１のシリコン酸化膜４２に含まれる水分および水素などのガス化成分をより確実に除去することができる。
【００６２】
この第３のシリコン酸化膜４４の膜厚は、必要とされる層間絶縁膜の厚みを調整する役割と、Ｎ₂Ｏプラズマが水素ボンドを脱離する機能を考慮して、好ましくは１００ｎｍ以上、より好ましくは２００〜６００ｎｍに設定される。
【００６３】
ｄ．アニール処理
次に、窒素雰囲気中で、温度３５０〜５００℃でアニール処理を行う。このアニール処理によって、前記第１のシリコン酸化膜４２および第３のシリコン酸化膜４４はより緻密化され、良好な絶縁性並びに耐水性を有する。すなわち、アニール温度を３５０℃以上に設定することにより、第１のシリコン酸化膜４２でのシラノールの縮重合反応がほぼ完全に行われ、該膜中に含まれる水および水素が十分に放出されて、さらに緻密な膜を形成することができる。また、アニール温度を５００℃以下に設定することにより、第１の金属配線層３８を構成するアルミニウム膜に悪影響を与えることがない。アニール温度は許される限り、高い方が好ましい。なぜなら、（１）層間絶縁膜の絶縁性の向上、（２）後工程における熱処理により、層間絶縁膜が悪影響を受けにくい、からである。
【００６４】
アニール処理においては、第１のシリコン酸化膜４２に対する熱ひずみの影響を小さくするために、段階的にもしくは連続的にウエハの温度を上げる、ランピングアニールを行うことがより望ましい。
【００６５】
なお、層間絶縁膜４６が層間絶縁膜２０の形成位置にある場合、５００℃以上でアニール処理を行うことができる。アルミ配線が形成されていないからである。
【００６６】
（スルーホールの形成）
ＣＨＦ_３とＣＦ_４とを主ガスとした反応性イオンエッチャーで層間絶縁膜４６を構成するシリコン酸化膜４０、４２、４４を選択的に異方性エッチングする。これにより、図５に示すように、口径が０．３〜０．５μｍのスルーホール４８が形成される。
【００６７】
このスルーホール４８は、上端部から底部に向かって直線的に口径が小さくなるテーパー状を成す。テーパーの角度θは、エッチング条件などによって一概には規定できないが、たとえば、５〜１５度の傾斜を有する。このようなテーパー状のスルーホールが得られる理由としては、第１に、シリコン酸化膜４０、４２、４４は、基本的にはほぼ同じエッチング速度を有し、さらに第１のシリコン酸化膜４２は第３のシリコン酸化膜４４に比べてエッチング速度がわずかに小さいこと、第２に、各シリコン酸化膜の界面が極めて良好に密着していることにある。このようなテーパ状のスルーホール４８内では、後述するように、アルミニウム膜の良好な堆積が可能である。
【００６８】
以下に、本願発明者らが測定した各シリコン酸化膜のドライエッチング速度を記載する。なお、ドライエッチングは、パワー；８００Ｗ、気圧；２０Ｐａ、エッチャントガス；ＣＦ_４：ＣＨＦ_３：Ｈｅ＝１：２：９の条件で行った。
【００６９】
第１のシリコン酸化膜４２ ；５２５ｎｍ／分
第３のシリコン酸化膜４４ ；５５０ｎｍ／分
第２のシリコン酸化膜４０ ；５００ｎｍ／分
（脱ガス処理）
まず、脱ガス工程を含む熱処理ついて説明する。ランプチャンバで、１．５×１０^−４Ｐａ以下のベース圧力、１５０〜３５０℃、好ましくは１５０〜２５０℃の温度で３０〜６０秒間のランプ加熱（熱処理Ａ）を施す。次いで、別のチャンバで１×１０^−１〜１５×１０^−１Ｐａの圧力でアルゴンガスを導入し、３００〜５００℃の温度で、３０〜３００秒間の熱処理（脱ガス工程；熱処理Ｂ）を行うことによって、脱ガス処理を行う。
【００７０】
この工程においては、まず、熱処理Ａにおいて、主として、ウエハの裏面および側面を含むウエハ全体を加熱処理することにより、ウエハに付着している水分などを除去できる。
【００７１】
さらに、熱処理Ｂにおいて、主として、層間絶縁膜４６を構成する第１のシリコン酸化膜４２中のガス化成分（Ｈ，Ｈ_２Ｏ）を除去することができる。その結果、次工程のバリア層およびアルミニウム膜の形成時に、層間絶縁膜４６からのガス化成分の発生が防止できる。
【００７２】
本実施の形態においては、ウェッテング層、例えばＴｉ膜は数十原子％のガス化成分（Ｏ，Ｈ，Ｈ_２Ｏ，Ｎ）を固溶することから、この膜を形成する前に、層間絶縁膜４６中のガス化成分を除去することが、スルーホール４８内でのアルミニウム膜の成膜を良好に行う上で、極めて有効である。ウェッテング層の下位の層間絶縁膜４６中のガス化成分を十分に除去しておかないと、ウェッテング層の形成時の温度（通常、３００℃以上）で、層間絶縁膜４６中のガス化成分が放出され、このガスがウェッテング層中に取り込まれる。さらに、このガスがアルミニウム膜の成膜時にウェッテング層から離脱してウェッテング層とアルミニウム膜との界面に出てくるため、アルミニウム膜の密着性や流動性に悪影響を与える。
【００７３】
（ウェッテング層の成膜）
図１に示すように、スパッタ法により、ウェッテング層５０を構成する膜として、チタン膜を２０〜７０ｎｍの膜厚で形成する。スパッタの温度は、膜厚に応じて、２００〜４５０℃の範囲で選択される。
【００７４】
（アルミニウム膜の成膜前の脱ガス処理およびウエハの冷却）
図１に示すように、まず、ウエハの冷却を行う前に、ランプチャンバ内において、１．５×１０^−４Ｐａ以下のベース圧力、１５０〜２５０℃の温度で３０〜６０秒間の熱処理（熱処理Ｃ）を行い、基板に付着した水などの物質を除去する。その後、アルミニウム膜を成膜する前に、基板温度を１００℃以下、好ましくは常温〜５０℃の温度に下げる。この冷却工程は、上記熱処理Ｃにより上昇した基板温度を下げるために重要なもので、例えば水冷機能を有するステージ上にウエハを載置して該ウエハ温度を所定温度まで下げる。
【００７５】
このようにウエハの冷却を行うことにより、第１のアルミニウム膜５２を成膜する際に、層間絶縁膜４６およびウェッテング層５０、さらにウエハ全面から放出されるガス量を極力少なくすることができる。その結果、ウェッテング層５０と第１のアルミニウム膜５２との界面に吸着する、カバレッジ性や密着性に有害なガスの影響を防ぐことができる。
【００７６】
（アルミニウム膜の成膜）
図１に示すように、まず、２００℃以下、より好ましくは３０〜１００℃の温度で、０．２〜１．０重量％の銅を含むアルミニウムを膜厚１５０〜３００ｎｍでスパッタによって高速度で成膜し、第１のアルミニウム膜５２が形成される。続いて、同一チャンバ内で基板温度４２０〜４６０℃に加熱して、同様に銅を含むアルミニウムをスパッタにより低速度で成膜し、膜厚３００〜６００ｎｍの第２のアルミニウム膜５４が形成される。ここで、アルミニウム膜の成膜において、「高速度」とは、成膜条件や製造されるデバイスの設計事項によって一概に規定できないが、おおよそ１０ｎｍ／秒以上のスパッタ速度を意味し、「低速度」とは、おおよそ３ｎｍ／秒以下のスパッタ速度を意味する。
【００７７】
図６に、第１および第２のアルミニウム膜５２，５４を成膜するためのスパッタ装置の一例を示す。このスパッタ装置は、チャンバ５５内に、電極をかねるターゲット５６およびステージをかねる電極５７を有する。電極５７上には処理される基板（ウエハ）Ｗが設置される。チャンバ５５には、第１のガス供給路５８が接続され、電極５７には、第２のガス供給路５９が接続されている。ガス供給路５８，５９からは、いずれもアルゴンガスが供給される。そして、第２のガス供給路５９から供給されるガスによって、ウエハＷの温度が制御される。なお、チャンバ５５内のガスを排出するための手段は図示しない。
【００７８】
このようなスパッタ装置を用いて基板温度をコントロールした一例を図７に示す。図７において、横軸は経過時間を示し、縦軸は基板（ウエハ）温度を示す。また、図７において、符号ａで示すラインはスパッタ装置のステージ５７の温度を３５０℃に設定したときの基板温度変化を示し、符号ｂで示すラインは第２のガス供給路５９を通して高温のアルゴンガスをチャンバ内に供給することによってステージ５７の温度を高めていったときの基板温度の変化を示している。
【００７９】
例えば、基板の温度制御は以下のように行われる。まず、ステージ５７の温度は、予め、第２のアルミニウム膜を形成するための温度（３５０〜５００℃）に設定されている。第１のアルミニウム膜を形成する際には、第２のガス供給路５９からのガスの供給はなく、基板温度はステージ５７による加熱によって、図７の符号ａで示すように徐々に上昇する。第２のアルミニウム膜を形成する際には、第２のガス供給路５９を介して加熱されたガスが供給されることによって図７の符号ｂで示すように、基板温度は急激に上昇し、所定の温度で一定になるように制御される。
【００８０】
図７に示す例では、ステージ温度が３５０℃に設定され、そして、基板温度が１２５〜１５０℃に設定されている間に第１のアルミニウム膜５２が成膜され、その後すぐに第２のアルミニウム膜５４の成膜が行われる。
【００８１】
アルミニウム膜の成膜においては、成膜速度および基板温度制御とともに、スパッタ装置に印加されるパワーの制御も重要である。つまり、成膜速度とも関連するが、第１のアルミニウム膜５２の成膜は高いパワーで行われ、第２のアルミニウム膜５４は低いパワーで行われ、さらに高いパワーから低いパワーに切り換える際にパワーをゼロにしないことが重要である。パワーをゼロにすると、減圧下においても第１のアルミニウム膜の表面に酸化膜が形成され、第１のアルミニウム膜に対する第２のアルミニウム膜の濡れ性が低下し、両者の密着性が悪くなる。言い換えれば、パワーを常に印加することにより、成膜中のアルミニウム膜の表面に活性なアルミニウムを供給し続けることができ、酸化膜の形成を抑制できる。なお、パワーの大きさは、スパッタ装置や成膜条件などに依存し一概に規定できないが、例えば図７に示す温度条件の場合、高パワーが５〜１０ｋＷ、低パワーが３００Ｗ〜１ｋＷに設定されることが望ましい。
【００８２】
このように、同一チャンバ内で第１のアルミニウム膜５２および第２のアルミニウム膜５４を連続的に成膜することにより、温度およびパワーの制御を厳密に行うことができ、従来よりも低温でかつ安定したアルミニウム膜を効率よく形成することが可能となる。
【００８３】
前記第１のアルミニウム膜５２の膜厚は、良好なステップカバレッジで連続層を形成することができること、並びに該アルミニウム膜５２より下層のウェッテング層５０および層間絶縁膜４６からのガス化成分の放出を抑制できることなどを考慮して、適正な範囲が選択されるが、例えば１００〜３００ｎｍが望ましい。また、第２のアルミニウム膜５４は、スルーホール４８の大きさ並びにそのアスペクト比などによって決定されるが、例えばアスペクト比が３程度で０．５μｍ以下のホールを埋めるためには、３００〜８００ｎｍの膜厚が必要である。
【００８４】
（反射防止膜の成膜）
さらに、別のスパッタチャンバで、スパッタによりＴｉＮを堆積することにより、膜厚３０〜８０ｎｍの反射防止膜６２が形成される。その後、Ｃｌ_２とＢＣｌ_３のガスを主体とする異方性ドライエッチャーで前記ウェッテング層５０、第１のアルミニウム膜５２、第２のアルミニウム膜５４および反射防止膜６２からなる堆積層を選択的にエッチングして、第２の金属配線層６４のパターニングを行う。
【００８５】
このようにして形成された第２の金属配線層６４では、アスペクト比が０．５〜３で、口径が０．２〜０．８μｍのスルーホール４８内において、ボイドを発生させることなく良好なステップカバレッジでアルミニウムが埋め込まれることが確認された。
【００８６】
｛主な効果の説明｝
（１）第１の実施の形態によれば、プラズマＣＶＤ法により、シリコン化合物と過酸化水素とを反応させて、第１のシリコン酸化膜４２を形成している。すなわち、平坦性シリコン酸化膜は、プラズマＣＶＤ法により形成されている。プラズマＣＶＤ法で形成された平坦性シリコン酸化膜は、比較的弱い引っ張り又は圧縮の内部応力（絶対値が１００ＭＰａ）を有すると考えられる。したがって、減圧ＣＶＤ法で形成した場合に比べ、半導体ウェハの反り、及びアルミ配線上の層間絶縁膜にクラックが発生するのを低減できる。
【００８７】
（２）減圧ＣＶＤ法で形成された平坦性シリコン酸化膜は、比較的大きな引っ張りの内部応力（２００〜６００ＭＰａ）を有する。このため、層間絶縁膜にクラックが発生するのを防止するため、平坦性シリコン酸化膜の上に連続して、圧縮の内部応力を有するキャップ層（第３のシリコン酸化膜４４）を形成しなければならない。一方、第１の実施の形態によれば、平坦性シリコン酸化膜である第１のシリコン酸化膜４２の内部応力を比較的小さくすることができる。よって、第１の実施の形態によれば、平坦性シリコン酸化膜の上に必ずしもキャップ層（第３のシリコン酸化膜４４）を、減圧下で連続して形成する必要はない。
【００８８】
（３）減圧ＣＶＤ法で平坦性シリコン酸化膜を形成し、その上にプラズマＣＶＤ法でキャップ層（第３のシリコン酸化膜４４）を形成する場合、二つのチャンバを有する装置を用いなければならない。なぜなら、平坦性シリコン酸化膜とキャップ層（第３のシリコン酸化膜４４）とを、別の装置で形成する場合、平坦性シリコン酸化膜形成後、半導体ウェハを一度大気中に出さなければならない。このとき、平坦性シリコン酸化膜は、成長の最中で重縮合が十分進んでいない。よって、平坦性シリコン酸化膜は、大気を吸収したり、その表面のみの反応が進んだりする結果、平坦性シリコン酸化膜にクラックが発生する可能性がある。この時点でクラックが発生しなくても、キャップ層（第３のシリコン酸化膜４４）を形成する段階で、キャップ層からのストレスにより、平坦性シリコン酸化膜にクラックが発生する可能性がある。
【００８９】
したがって、平坦性シリコン酸化膜とキャップ層（第３のシリコン酸化膜４４）とは、二つのチャンバを有する装置で形成する必要がある。二つのチャンバを有する装置は、一つチャンバを有する装置と比べ、スループットが悪く、また高価である。
【００９０】
プラズマＣＶＤ法により形成された平坦性シリコン酸化膜は、比較的内部応力が小さく、かつ重縮合が十分進んでいるので、平坦性シリコン酸化膜形成後、半導体ウェハを一度大気中に出しても、層間絶縁膜にクラックが発生しにくい。したがって、第１の実施の形態によれば、平坦性シリコン酸化膜を形成する装置とキャップ層を形成する装置とを、別々にすることができる。よって、安価な装置を用いることができ、かつスループットも向上する。
【００９１】
（４）第１の実施の形態によれば、シリコン化合物と過酸化水素との気相反応によって得られる、シラノールを含む第１のシリコン酸化膜４２を形成することにより、極めて良好な平坦性を有する層間絶縁膜４６を形成することができる。よって、配線層の加工などを含めたプロセスマージンを増加させ、品質および歩留まりを向上させることができる。
【００９２】
特に、層間絶縁膜４６をシリコン基板１１の主表面と第１の金属配線層３８との間（層間絶縁膜２０の形成位置）に形成した場合、次のことが言える。層間絶縁膜４６は、従来のＢＰＳＧ膜のリフロー温度に比べて、かなり低温で平坦化された膜を得ることができるため、パンチスルーや接合リークなどの点で特性を改善することができ、したがって、素子の微細化および信頼性の高いコンタクト構造を達成することができ、また製造プロセス上も有利である。
【００９３】
（５）第１の実施の形態によれば、アルミニウム膜のスパッタ前に少なくとも脱ガス工程と冷却工程を含み、さらに好ましくは同一チャンバ内で連続的にアルミニウム膜を成膜することにより、０．２μｍ程度までのスルーホール４８をアルミニウムあるいはアルミニウム合金だけで埋め込むことが可能となり、信頼性および歩留まりの点で向上がはかれた。また、コンタクト部を構成するアルミニウム膜における銅等の偏析や結晶粒の異常成長もなく、マイグレーション等を含めた信頼性の点でも良好であることが確認された。
【００９４】
第１の実施の形態において、スルーホール４８に、第１および第２のアルミニウム膜５２，５４が良好に埋め込まれた理由としては、以下のことが考えられる。
【００９５】
（ａ）脱ガス工程を行うことにより、層間絶縁膜４６に含まれる水や窒素をガス化して充分に放出することにより、その後の第１のアルミニウム膜５２，５４の成膜において、層間絶縁膜４６やウェッテング層５０からのガスの発生を防止することで、ウェッテング層５０と第１のアルミニウム膜５２との密着性を高め、良好なステップカバレッジの成膜が可能であったこと。
【００９６】
（ｂ）第１のアルミニウム膜５２の成膜において、基板温度を２００℃以下の比較的低温に設定することにより、層間絶縁膜４６およびウェッテング層５０に含まれる水分や窒素を放出させないようにして、前記脱ガス工程の効果に加えて第１のアルミニウム膜５２の密着性を高めたこと。
【００９７】
（ｃ）さらに、第１のアルミニウム膜５２自体が、基板温度が上がった場合に下層からのガスの発生を抑制する役割を果たすため、次の第２のアルミニウム膜５４の成膜を比較的高い温度で行うことができ、第２のアルミニウム膜の流動拡散を良好に行うことができること。
【００９８】
［他の実施の形態］
本発明は上記第１の実施の形態に限定されず、その一部を以下の手段で置き換えることができる。
【００９９】
｛１｝第１の実施の形態においては、第３のシリコン酸化膜４４のプラズマＣＶＤによる成膜時に、酸素を含む化合物として一酸化二窒素を用いたが、その代わりにオゾンを用いることもできる。そして、第３のシリコン酸化膜４４を形成する前に、ウエハをオゾン雰囲気にさらすことが望ましい。
【０１００】
例えば、図８に示すベルト炉を用い、ヒーター８２によって４００〜５００℃に加熱された搬送ベルト８０上にウエハＷを載置して所定の速度で移動させる。このとき、第１のガスヘッド８６ａからオゾンを供給し、２〜８重量％のオゾン雰囲気中を前記ウエハＷを５分以上の時間をかけて通過させる。次いで、第２および第３のガスヘッド８６ｂ，８６ｃからオゾン、ＴＥＯＳおよびＴＭＰ（Ｐ（ＯＣＨ₃）₃）をほぼ常圧で供給し、リンの濃度が３〜６重量％のＰＳＧ膜（第３のシリコン酸化膜）４４を、膜厚１００〜６００ｎｍで成膜する。なお、図８において符号８４は、カバーを示す。
【０１０１】
このように一酸化二窒素の代わりにオゾンを用いることにより、常圧ＣＶＤによってＴＥＯＳによるシリコン酸化膜を形成することができる。また、ベルト炉を用いることにより、成膜を連続的に効率よく行うことができる。
【０１０２】
また、オゾン雰囲気中にウエハＷをさらすことにより、熱脱離スペクトル（ＴＤＳ）および赤外分光法（ＦＴＩＲ）によって、第１のシリコン酸化膜４２は吸湿性や水分が十分少ないこと、反応ガスとして一酸化二窒素を用いた場合と同様に層間絶縁膜４６の平坦性が良好であること、および第１のシリコン酸化膜４２にクラックが発生しないことが確認された。
【０１０３】
｛２｝第１の実施の形態では、第２のシリコン酸化膜４０として、プラズマＣＶＤによるＴＥＯＳを用いたシリコン酸化膜を用いたが、これに代わり他のシリコン酸化膜を用いてもよい（特に、層間絶縁膜２０の形成位置にある場合）。例えば、このような第２のシリコン酸化膜４０として、モノシランと一酸化二窒素を用いた高温減圧熱ＣＶＤ法によって形成した膜でもよい。このシリコン酸化膜は、下地の表面形状に忠実に成膜され、カバレッジ性がよいだけでなく、緻密であるのでパッシベーション機能が高く、さらにアニール処理において急激に昇温しても第１のシリコン酸化膜４２にクラックが発生しにくい。また、熱ＣＶＤ法を用いるため、プラズマダメージがない利点がある。ここでいう高温とは、７００〜８５０℃のことである。
【０１０４】
｛３｝第１の実施の形態では、層間絶縁膜４６は、３層のシリコン酸化膜から構成されているが、これに限らず他のシリコン酸化膜を加えてもよい。例えば、第２のシリコン酸化膜４０と第１のシリコン酸化膜４２との間に、プラズマＣＶＤ法により形成された、膜厚１００〜３００ｎｍのＰＳＧ膜（リンの濃度；１〜６重量％）を形成してもよい。このＰＳＧ膜を入れることにより、可動イオンのゲッタリング機能がさらに向上することが確認された。また、このＰＳＧ膜を入れることにより、第１のシリコン酸化膜４２に作用する第２のシリコン酸化膜４０の内部応力を減少及び第２のシリコン酸化膜４０に作用する第１のシリコン酸化膜４２の内部応力を減少させることができる。
【０１０５】
また、例えば、第３のシリコン酸化膜４４の平坦性が不十分な場合、次のようにすることができる。第３のシリコン酸化膜４４の上に、厚いシリコン酸化膜を形成し、これをさらにＣＭＰによって平坦化するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の断面構造図である。
【図２】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の第１工程を示す断面構造図である。
【図３】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の第２工程を示す断面構造図である。
【図４】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の第３工程を示す断面構造図である。
【図５】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の第４工程を示す断面構造図である。
【図６】本発明に係る実施の形態に用いられるスパッタ装置の一例を模式的に示す図である。
【図７】図６に示すスパッタ装置を用いて基板温度を制御したときの、時間と基板温度との関係を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態に用いられるベルト炉を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１１ シリコン基板
１２ フィールド絶縁膜
１３ ゲート酸化膜
１４ ゲート電極
１５ 低濃度不純物層
１６ 高濃度不純物層
１７ 側壁スペーサ
１８ シリコン酸化膜
１９ チタンシリサイド層
２０ 層間絶縁膜
３８ 第１の金属配線層
４０ 第２のシリコン酸化膜
４２ 第１のシリコン酸化膜
４４ 第３のシリコン酸化膜
４６ 層間絶縁膜
４８ スルーホール
５０ ウェッテング層
５２ 第１のアルミニウム膜
５４ 第２のアルミニウム膜
６２ 反射防止膜
６４ 第２の金属配線層

Claims (12)

1. 半導体基板と、該半導体基板の上方に位置する第１のシリコン酸化膜を含む層間絶縁膜と、を含む半導体装置の製造方法であって、
   前記層間絶縁膜を形成する工程と、
   前記層間絶縁膜にスルーホールを形成する工程と、
   前記スルーホールの表面及び前記層間絶縁膜の表面に、バリア層を形成する工程と、
   前記バリア層の表面に導電膜を形成する工程と、を含み、
   前記層間絶縁膜を形成する工程は、シリコン化合物と過酸化水素とをプラズマＣＶＤ法によって反応させて、前記第１のシリコン酸化膜を形成する工程を含み、
   前記導電膜を形成する工程は、
   ２００℃以下の温度で、アルミニウムあるいはアルミニウムを主成分とする合金からなる第１のアルミニウム膜を形成する工程と、
   その後、３００℃以上の温度で、アルミニウムあるいはアルミニウムを主成分とする合金からなる第２のアルミニウム膜を形成する工程と、を含む、半導体装置の製造方法。
2. 半導体基板と、該半導体基板の上方に位置する第１のシリコン酸化膜を含む層間絶縁膜と、を備えた半導体装置の製造方法であって、
   シリコン化合物と過酸化水素とをプラズマＣＶＤ法によって反応させて、前記第１のシリコン酸化膜を形成する工程を含み、
   前記第１のシリコン酸化膜を形成する工程は、該第１のシリコン酸化膜の堆積開始時に、第１の周波数でプラズマＣＶＤを行い、該第１のシリコン酸化膜の堆積の途中で第２の周波数でプラズマＣＶＤを行なう、半導体装置の製造方法。
3. 請求項２において、
   前記層間絶縁膜の形成工程の後に、
   前記層間絶縁膜にスルーホールを形成する工程と、
   前記スルーホールの表面及び前記層間絶縁膜の表面に、バリア層を形成する工程と、
   前記バリア層の表面に導電膜を形成する工程と、を含む、半導体装置の製造方法。
4. 請求項１または３において、
   前記スルーホールは、該スルーホールの上端部から底部に向かって徐々に口径が小さくなるテーパ状である、半導体装置の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記層間絶縁膜は、前記第１のシリコン酸化膜の下に位置する第２のシリコン酸化膜を含み、
   前記第１のシリコン酸化膜の形成工程の前に、
   シリコン化合物と、酸素及び酸素を含む化合物の少なくとも一種と、をＣＶＤ法によって反応させて前記第２のシリコン酸化膜を形成する工程を含む、半導体装置の製造方法。
6. 請求項５において、
   前記第２のシリコン酸化膜を、プラズマＣＶＤ法によって形成する、半導体装置の製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれかにおいて、
   前記層間絶縁膜は、前記第１のシリコン酸化膜の上に位置する第３のシリコン酸化膜を含み、
   前記第１のシリコン酸化膜の形成工程の後に、
   シリコン化合物と、酸素および酸素を含む化合物の少なくとも１種と、をＣＶＤ法によって反応させて多孔性の前記第３のシリコン酸化膜を形成する工程を含む、半導体装置の製造方法。
8. 請求項７において、
   前記第３のシリコン酸化膜を、プラズマＣＶＤ法によって形成する、半導体装置の製造方法。
9. 請求項７または８において、
   前記第３のシリコン酸化膜の形成工程で用いられる前記酸素を含む化合物は一酸化二窒素である、半導体装置の製造方法。
10. 請求項７〜９のいずれかにおいて、
    前記第３のシリコン酸化膜の形成工程の前に、前記第１のシリコン酸化膜をオゾン雰囲気にさらす、半導体装置の製造方法。
11. 請求項１〜１０のいずれかにおいて、
    前記第１のシリコン酸化膜の形成工程で用いられる前記シリコン化合物は、モノシラン、ジシラン、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＦ₄などの無機シラン化合物、およびＣＨ₃ＳｉＨ₃、ジメチルシラン、トリプロピルシラン、テトラエトキシシランなどの有機シラン化合物から選択される少なくとも１種である、半導体装置の製造方法。
12. 請求項１〜１１のいずれかにおいて、
    前記第１のシリコン酸化膜の形成工程におけるプラズマＣＶＤに用いられるプラズマは、一つの周波数又は二つ以上の周波数を重ね合わせたものである、半導体装置の製造方法。

Images