JPH09237785A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH09237785A
JPH09237785A JP6883096A JP6883096A JPH09237785A JP H09237785 A JPH09237785 A JP H09237785A JP 6883096 A JP6883096 A JP 6883096A JP 6883096 A JP6883096 A JP 6883096A JP H09237785 A JPH09237785 A JP H09237785A
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insulating film
film
viscosity
wiring
silicon
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Hitoshi Ito
Makoto Nagamine
Akiko Nara
仁 伊藤
明子 奈良
真 長嶺
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Toshiba Corp
株式会社東芝
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an insulating film which can be buried into a fine region so as to be in a good shape by a method wherein the insulating film which is composed of the compound of silicon, oxygen, carbon and hydrogen and in which the content of carbon is larger than the content of silicon is used for at least one of a layer insulating film and a protective insulating film. SOLUTION: An insulating film which is composed of the compound of silicon, oxygen, carbon and hydrogen and in which the content of carbon is larger than the content of silicon is used for at least one of a layer insulating film and a protective insulating film, and a semiconductor device is obtained. Then, the insulating film is viscous at room temperature, its viscosity is at 100cps or higher and 300000cps or lower, or its relative permittivity is at 1.8 or higher and 3.2 or lower. In addition, the insulating film a structure of - Si(R1 )2 -O-Si(R1 )2 -O-}n as a main chain, and R1 is Cn H2n+1 (where n represents a positive integer). Therefore, it is possible to obtain the semiconductor device comprising the insulating film whose buried shape is good, whose permittivity is low and whose hygoscopicity is low.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、層間絶縁膜、保護絶縁膜(パッシベーション膜)などの絶縁膜に特徴がある半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates, an interlayer insulating film, the method relates to a semiconductor device and a manufacturing is characterized in an insulating film such as a protective insulating film (passivation film).

【0002】 [0002]

【従来の技術】近年、コンピュ−タ−や通信機器の重要部分には、多数のトランジスタや抵抗等を電気回路を達成するようにむすびつけ、1チップ上に集積化して形成した大規模集積回路(LSI)が多用されている。 In recent years, computer - data - and the important part of the communication devices, tie large number of transistors and resistors, etc. to achieve an electrical circuit, large scale integrated circuit formed by integrating on a single chip ( LSI) is widely used. このため、機器全体の性能は、LSI単体の性能と大きく結び付いている。 Therefore, the performance of the entire equipment is linked significantly with single LSI performance.

【0003】LSI単体の性能向上は、集積度を高めること、つまり、素子の微細化により実現できる。 [0003] LSI unit performance improvement is to increase the degree of integration, that is, can be achieved by miniaturization of elements. しかし、素子の微細化に関して現在ではプロセス上種々の問題が発生している。 However, various problems on process now occurs with respect to miniaturization of elements.

【0004】例えば、Al合金配線を例にとると、配線幅、配線間隔について微細化は進む一方であるが、配線厚については緩やかな傾向でしか微細化が進んでいない。 [0004] For example, taking the Al alloy wiring example, the wiring width, but is the process proceeds finer the wiring interval, it is not progressing miniaturization only a moderate tendency for wire thickness. このため、Al合金配線を覆うようにシリコン酸化膜を形成した場合、配線間の溝は完全にはシリコン酸化膜で埋め込まれず、絶縁膜中に空胴(ボイド)が生じる。 Therefore, in the case of forming the silicon oxide film so as to cover the Al alloy wiring, grooves between wires are not completely filled with the silicon oxide film, cavity (void) is generated in the insulating film. この空胴はH 2 O等が残留する原因となり、これが後にじわじわとにじみ出てAl合金配線が腐食するという問題が生じる。 This cavity will cause the H 2 O or the like remains, it is a problem that Al alloy wiring is corroded oozing creeping after.

【0005】また、従来のシリコン酸化膜は、本質的に持つ膜応力、つまり、大きな熱応力のために、Al合金配線が断線する(サーマルマイグレーション)現象が生じるという問題がある。 Further, the conventional silicon oxide film, essentially having film stress, that is, due to the large thermal stress, there is a problem that Al alloy wiring is broken is (thermal migration) phenomenon occurs.

【0006】空洞を形成せずに配線間の微細な溝を埋め込む方法として、例えば、スピン・オン・グラス(SO As a method of embedding fine grooves between wirings without forming a cavity, for example, spin-on-glass (SO
G:Spin On Glass)を塗って焼固める方法が知られている。 G: Spin On Glass) method to solidify baked paint is known.

【0007】この方法では、微細な溝にSOGを塗り込むために、SOGは低粘度である必要がある。 [0007] In this way, in order to rub the SOG into fine grooves, SOG must be low viscosity. 低粘度のSOGは、焼き固めたときの堆積収縮が大きく、割れが生じたり、また、水分も十分には除去されない。 SOG low viscosity, large baked compacted deposited contraction time, or cracked, and water in the well is not removed. したがって、この方法には、その後の工程で、Al合金配線が腐食するという問題があった。 Thus, this method, in a subsequent step, Al alloy wiring is disadvantageously corroded.

【0008】一方、次世代のより高速な半導体装置を製造するためには、Al合金配線間を分離する層間絶縁膜は今よりも低誘電率であることが望まれている。 On the other hand, in order to produce faster semiconductor devices of the next generation it has become desirable interlayer insulating film which isolates Al alloy wiring is a low dielectric constant than it is now. この要請に対して、例えば、Fを添加したシリコン酸化膜(F For this requirement, for example, a silicon oxide film added with F (F
添加シリコン酸化膜)が有望視されている。 Doped silicon oxide film) is promising.

【0009】しかし、誘電率を低くするためにF濃度を高くすると、吸湿性が増加するため、プロセス中にF添加シリコン酸化膜から水が放出し、層間絶縁膜としての機能が低下したり、Al合金配線が腐食するという問題が生じる。 [0009] However, increasing the F concentration in order to lower the dielectric constant, since the hygroscopicity increases, water is discharged from the F-doped silicon oxide film during the process, or lowering the function as an interlayer insulating film, problem Al alloy wiring is corroded.

【0010】 [0010]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、層間絶縁膜としてシリコン酸化膜を用いた場合、埋め込み形状が良好でないため、空洞を形成せずに微細な配線間の水平方向の隙間(溝)を埋め込むことができなかった。 As THE INVENTION Problems to be Solved] described above, the interlayer when the silicon oxide film was used as the insulating film, the buried since the shape is not good, the horizontal gap between fine wirings without forming a cavity (groove) It could not be embedded. このため、配線間に水が残存し、配線が腐食するという問題があった。 Therefore, water is left between the wiring, the wiring is disadvantageously corroded.

【0011】そこで、配線間の微細な溝に低粘度のSO [0011] Therefore, SO low viscosity into fine grooves between wirings
Gを塗って焼固める方法が提案された。 Baked consolidate methods have been proposed paint a G. しかし、低粘度のSOGは、焼き固めたときの堆積収縮が大きく、割れが生じたり、また、水分も十分には除去されない。 However, SOG low viscosity, large deposits contraction when baked, or cracked, also moisture be removed in sufficiently. したがって、その後の工程で、配線が腐食するという問題があった。 Thus, in a subsequent step, the wiring is disadvantageously corroded.

【0012】一方、次世代のより高速な半導体装置を製造するための低誘電率の層間絶縁膜として、F添加シリコン酸化膜が有望視されている。 Meanwhile, as an interlayer insulating film having a low dielectric constant for producing faster semiconductor devices of the next generation, F-doped silicon oxide film is promising. しかし、誘電率を低くするためにF濃度を高くすると、吸湿性が増加するため、プロセス中にF添加シリコン酸化膜から水が放出し、層間絶縁膜としての機能が低下したり、配線が腐食するという問題があった。 However, increasing the F concentration in order to lower the dielectric constant, since the hygroscopicity increases, water is discharged from the F-doped silicon oxide film during the process, or lowering the function as an interlayer insulating film, wiring corrosion there has been a problem that is.

【0013】本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、微細領域内を埋め込むのに有効な絶縁膜を有する半導体装置およびその製造方法を提供することにある。 [0013] The present invention has been made in view of these circumstances, and its object is to provide a semiconductor device having an effective insulating film to embed the fine region .

【0014】特に本発明(請求項1〜請求項3)は、従来よりも埋め込み形状が良く、低誘電率かつ低吸湿性の層間絶縁膜および保護絶縁膜の少なくとも一方として有効な絶縁膜を有する半導体装置を提供することにある。 [0014] In particular the present invention (claims 1 to 3) may embedding shape than before, with an effective insulating film as at least one of a low dielectric constant and low hygroscopicity of the interlayer insulating film and the protective insulating film to provide a semiconductor device.

【0015】特に本発明(請求項4、請求項5)は、従来よりも埋め込み形状が良く、低誘電率かつ低熱応力の層間絶縁膜として有効な絶縁膜を有する半導体装置およびその製造方法を提供することにある。 [0015] In particular the present invention (claim 4, claim 5) may embedding shape than before, providing a semiconductor device having an effective insulating film as an interlayer insulating film having a low dielectric constant and low thermal stress It is to.

【0016】特に本発明(請求項6〜請求項8)は、従来よりも埋め込み形状(高段差被覆性)が良く、かつ後工程(例えば接続孔の形成工程、配線の形成工程)に与える影響が少ない層間絶縁膜として有効な絶縁膜を有する半導体装置およびその製造方法を提供することにある。 [0016] In particular the present invention (claim 6 claim 8) than conventional embedded shape (high step coverage) is good, and provides the post-process (e.g. step of forming the connection hole, the wiring formation step) Effect to provide a semiconductor device having a valid insulating film as a small interlayer insulating film.

【0017】[発明の構成] [0017] [the constitution of the invention]

【0018】 [0018]

【課題を解決するための手段】 [概要]上記目的を達成するために、本発明に係る半導体装置(請求項1)は、シリコン、酸素、炭素および水素の化合物からなり、かつ炭素の含有率がシリコンの含有率よりも大きい絶縁膜が、層間絶縁膜および保護絶縁膜の少なくとも一方に用いられたことを特徴とする。 Means for Solving the Problems] To achieve the Summary above object, a semiconductor device (claim 1) according to the present invention comprises silicon, oxygen, compounds of carbon and hydrogen, and the carbon content There greater insulating film than the content of the silicon, characterized in that used in at least one of the interlayer insulating film and the protective insulating film.

【0019】また、本発明に係る他の半導体装置(請求項2)は、シリコン、酸素、炭素および水素の化合物からなり、室温で粘性を有し、かつ粘度が100cps以上300000cps以下である絶縁膜が、層間絶縁膜および保護絶縁膜の少なくとも一方に用いられたことを特徴とする。 Further, another semiconductor device according to the present invention (Claim 2), silicon, oxygen, made from a compound of carbon and hydrogen, has a viscosity at room temperature, and an insulating film having a viscosity of less 300000cps than 100cps but wherein the used at least one of the interlayer insulating film and the protective insulating film.

【0020】ここで、室温とは、概ね15〜30℃の範囲の温度である。 [0020] Here, the room temperature is a temperature in the range of approximately 15 to 30 ° C..

【0021】また、本発明に係る他の半導体装置(請求項3)は、上記半導体装置(請求項1、請求項2)において、前記絶縁膜の比誘電率が1.8以上3.2以下(好ましくは2.5以下)であることを特徴とする本発明(請求項1〜請求項3)の好ましい形態は以下の通りである。 Further, another semiconductor device according to the present invention (claim 3), the semiconductor device (claim 1, claim 2), the dielectric constant of the insulating film is 1.8 or more 3.2 or less a preferred form of the (preferably 2.5 or less) the invention, which is a (claims 1 to 3) are as follows.

【0022】(1)前記絶縁膜は、主鎖として−{Si [0022] (1) the insulating film, the main chain - {Si
(R 12 −O−Si(R 12 −O−} n −の構造を持ち、R 1がC n2n+1 (nは正の整数)である。 (R 1) 2 -O-Si (R 1) 2 -O-} n - having a structure, R 1 is (n is a positive integer) C n H 2n + 1 is.

【0023】(2)前記絶縁膜は、主鎖として−{Si [0023] (2) The insulating layer, as the main chain - {Si
(R 12 −O−Si(R 12 −O−} n −の構造を持ち、R 1が−O−C n2n+1 (nは正の整数)である。 (R 1) 2 -O-Si (R 1) 2 -O-} n - having a structure, R 1 is (n is a positive integer) -O-C n H 2n + 1 is.

【0024】(3)前記絶縁膜は、主鎖として−{Si [0024] (3) The insulating layer, as the main chain - {Si
(R 12 )−O−Si(R 12 −O−)} n −の構造を持ち、R 1がC n2n+1 (nは正の整数)であり、 (R 1 R 2) -O- Si (R 1 R 2 -O-)} n - structure has a, R 1 is C n H 2n + 1 (n is a positive integer), and
2がC m2m+1 (mは正の整数)、かつnとmとは異なる。 R 2 is C m H 2m + 1 (m is a positive integer) different from, and n and m.

【0025】(4)前記絶縁膜は、主鎖として−{Si [0025] (4) The insulating layer, as the main chain - {Si
(R 12 )−O−Si(R 12 −O−)} n −の構造を持ち、R 1が−O−C n2n+1 (nは正の整数)であり、R 2が−O−C m2m+1 (mは正の整数)であり、かつnとmとは異なる。 (R 1 R 2) -O- Si (R 1 R 2 -O-)} n - structure has a, R 1 is -O-C n H 2n + 1 (n is a positive integer), R 2 is -O-C m H 2m + 1 (m is a positive integer) is and different from the n and m.

【0026】(5)前記絶縁膜は、主鎖として−{Si [0026] (5) the insulating film, the main chain - {Si
(R 12 )−O−Si(R 12 −O−)} n −の構造を持ち、R 1は−O−C n2n+1 (nは正の整数)または−C n2n+1 (nは正の整数)であり、R 2は−O (R 1 R 2) -O- Si (R 1 R 2 -O-)} n - structure has a, R 1 is -O-C n H 2n + 1 (n is a positive integer) or -C n H 2n + 1 (n is a positive integer) is, R 2 is -O
−C m2m+1 (mは正の整数)または−C m2m+1 (m -C m H 2m + 1 (m is a positive integer) or -C m H 2m + 1 (m
は正の整数)であり、nとmとは異なり、かつR 1とR A is a positive integer), unlike the n and m, and R 1 and R
2とは他の主鎖に属する同様のR 1またはR 2と少なくとも1個以上が−O−を介して結合している。 The 2 similar belonging to the other main chain R 1 or R 2 and at least one or more are bonded via -O-.

【0027】(6)前記絶縁膜を広い範囲にわたって形成した場合に、前記絶縁膜の流動および変形に対して抵抗力を生成する金属材料または前記絶縁膜の絶縁材料とは異なる絶縁材料からなる柱を前記絶縁膜中に設けて、 [0027] (6) wherein in the case of forming a wide range of the insulating film, made of an insulating material different from the insulating material of the metal material or the insulating film to generate a resistance force against the flow and deformation of the insulating film pillar the provided in said insulating film,
該絶縁膜に応力が加わっても変形が起こらないようにする。 Even stress is applied to the insulating film so as deformation does not occur.

【0028】(7)前記絶縁膜の表面近傍の粘度を他の部分の粘度よりも高くすることで、前記絶縁膜に応力が加わっても変形が起こらないようにする。 [0028] (7) wherein the viscosity of the vicinity of the surface of the insulating film is made higher than the viscosity of the other portions, so that deformation even stress is applied to the insulating film does not occur.

【0029】(8)前記絶縁膜は、650℃以下の温度では、膜中で反応を起こさず、水分を放出しない。 [0029] (8) the insulating film is at the 650 ° C. temperature below without causing the reaction in the film, it does not release moisture.

【0030】(9)前記絶縁膜はCVD法により形成したものである。 [0030] (9) the insulating film is one formed by a CVD method.

【0031】(10)上記CVD法は、基板温度を原料ガスまたは原料ガスが気相中で反応してできた反応中間体の融点以上沸点以下に設定して行なう。 [0031] (10) the CVD method is carried out at a substrate temperature raw material gas or the raw material gas is set below the melting point higher than the boiling point of the reaction intermediates Deki reacted in the gas phase.

【0032】また、本発明に係る他の半導体装置(請求項4)は、素子が形成された半導体基板と、この半導体基板上に設けられた第1の絶縁膜と、この第1の絶縁膜上に設けられ、該第1の絶縁膜に形成された接続孔を介して前記素子と電気的に接続するものを含む複数の配線と、これら配線の全面およびこれら配線間の前記第1の絶縁膜上に形成され、シリコン、酸素、炭素および水素の化合物からなり、かつ炭素の含有率がシリコンの含有率よりも大きい第2の絶縁膜と、この第2の絶縁膜上に形成され、該第2の絶縁膜とは材料が異なる第3の絶縁膜とを備えたことを特徴とする半導体装置。 Further, another semiconductor device according to the present invention (Claim 4) includes a semiconductor substrate on which elements are formed, a first insulating film provided on the semiconductor substrate, the first insulating film provided in the upper, the first insulation between the plurality of wiring and, of these wires entirely and the wiring including those through a connection hole formed on the first insulating film is connected to the element and electrical formed on the film, a silicon, oxygen, made from a compound of carbon and hydrogen, and a second insulating film content of carbon is greater than the content of silicon is formed on the second insulating film, the and the second insulating film semiconductor device characterized by comprising a third insulating film material is different.

【0033】また、本発明に係る他の半導体装置の製造方法(請求項5)は、素子が形成された半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、この第1の絶縁膜に接続孔を形成して前記素子に電気的に接続するものを含む複数の配線を前記第1の絶縁膜上に形成する工程と、これら配線間の前記第1の絶縁膜上に、シリコン、酸素、 Further, another method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention (Claim 5) includes the steps of forming a first insulating film on a semiconductor substrate in which elements are formed, on the first insulating film forming a plurality of lines, including those with a connection hole for electrically connecting to said element on said first insulating film, over the first insulating film between the wiring, silicon, oxygen ,
炭素および水素の化合物からなり、かつ炭素の含有率がシリコンの含有率よりも大きい第2の絶縁膜を形成する工程と、前記配線および第2の絶縁膜上に該第2の絶縁膜とは材料が異なる第3の絶縁膜を形成する工程とを有することを特徴とする。 Made from compounds of carbon and hydrogen, and forming a second insulating film content is greater than the content of silicon carbon, and the second insulating film on the wiring and on the second insulating film characterized by a step of material forms a different third insulating film.

【0034】また、本発明(請求項4、請求項5)において、成膜材料として有機シランおよび励起状態の酸素を用い、基板温度を−70以上50℃以下に設定してC Further, in the present invention (claim 4, claim 5), the oxygen of the organic silane and the excited state is used as the film forming material, the substrate temperature is set to -70 or 50 ° C. or less C
VD法により前記第2の絶縁膜を形成することが好ましい。 It is preferable to form the second insulating film by VD method.

【0035】本発明(請求項4、請求項5)において、 The present invention (claim 4, claim 5),
材料が異なるとは、材料として用いられる元素は同じだが元素の組成比が異なる場合、材料として用いられる元素が異なる場合の両方の意味で用いている。 The material is different, if it elements same to be used as material, but the composition ratio of the element are different, are used in the sense of both the case where the element to be used as the material is different.

【0036】また、本発明(請求項4、請求項5)において、第2の絶縁膜の上面における第3の絶縁膜の膜厚は、配線間の間の第1の絶縁膜上における第3の絶縁膜の膜厚よりも薄いことが好ましい。 Further, the present invention (claim 4, claim 5), the thickness of the third insulating film on the upper surface of the second insulating film, the third in the first insulating film on the period of interconnection it is preferable thinner than the film thickness of the insulating film.

【0037】また、第1、第3の絶縁膜は、シリコン酸化膜であることが好ましい。 Further, the first, third insulating film is preferably a silicon oxide film.

【0038】本発明に係る他の半導体装置(請求項6) [0038] Another semiconductor device according to the present invention (Claim 6)
は、第1の導電膜と、この第1の導電膜を覆うように形成された絶縁膜と、この絶縁膜に設けられ、該絶縁膜に形成された接続孔を介して前記第1の導電膜と電気的に接続する第2の導電膜とを備えてなり、前記絶縁膜のうち、前記接続孔以外の部分における前記第2の導電膜との界面近傍部分の粘度が10000cp以上、第2の導電膜との界面近傍部分以外の部分の粘度が10000c Includes a first conductive film, an insulating film formed to cover the first conductive film provided on the insulating film, said first conductive via a connection hole formed in the insulating film becomes a second conductive film which connects the membrane and the electrically, wherein of the insulating film, the viscosity near the interface portion between the second conductive film in the portion other than the connection hole more than 10000 cp, second 10000c viscosity in the portion other than the vicinity of the interface portion of the conductive film of
p未満であることを特徴とする。 And less than p.

【0039】本発明に係る他の半導体装置の製造方法(請求項7)は、第1の導電膜を覆う粘度が10000 The method of manufacturing another semiconductor device according to the present invention (claim 7) has a viscosity which covers the first conductive film 10000
cp未満の絶縁膜を形成する工程と、この絶縁膜上に前記第1の導電膜に電気的に接続する第2の導電膜を形成するとともに、前記絶縁膜の表面近傍部分の粘度を10 Forming an insulating film of less than cp, to form a second conductive film electrically connected to the first conductive film on the insulating film, the viscosity of the near-surface portion of the insulating film 10
000cp以上にする粘度増加処理を行なう工程とを有することを特徴とする。 Characterized by a step of performing viscosity increasing process be at least 000 cP.

【0040】本発明に係る他の半導体装置の製造方法(請求項8)は、第1の導電膜を覆う粘度が10000 The method of manufacturing another semiconductor device according to the present invention (Claim 8) has a viscosity which covers the first conductive film 10000
cp未満の第1の絶縁膜を形成する工程と、この第1の絶縁膜上に粘度が10000cp以上の第2の絶縁膜を形成する工程と、この第2の絶縁膜上に前記第1の導電膜に電気的に接続する第2の導電膜を形成する工程とを有することを特徴とする。 Forming a first insulating film of less than cp, a step of viscosity on the first insulating film to form a more second insulating film 10000 cp, the first on the second insulating film wherein the conductive film and forming a second conductive film electrically connected.

【0041】本発明(請求項6〜請求項8)の好ましい形態は以下の通りである。 A preferred embodiment of the present invention (Claim 6 Claim 8) is as follows.

【0042】(1)本発明(請求項6)において、絶縁膜の接続孔の側壁部分における第2の導電膜との界面近傍部分の粘度も10000cp以上にする。 [0042] In (1) the present invention (Claim 6), the viscosity near the interface portion between the second conductive film in the side wall of the connection hole of the insulating film is also more than 10000 cp.

【0043】(2)本発明(請求項7)において、絶縁膜の表面近傍部分の粘度を10000cp以上とする工程は、酸素原子を有する分子を少なくとも含むガスのプラズマに前記絶縁膜を晒す工程からなる。 [0043] (2) In the present invention (Claim 7), the step of the above 10000cp viscosity near the surface portion of the insulating film, the step of at least including a gas plasma molecules having oxygen atoms exposing the insulating film Become.

【0044】(3)本発明(請求項7、請求項8)において、絶縁膜の表面近傍部分の粘度を10000cp以上とする工程は、酸素ラジカル、オゾン、または水素ラジカルを含むガスに前記絶縁膜を晒す工程からなる。 [0044] In (3) The present invention (claim 7, claim 8), the step of the above 10000cp viscosity near the surface portion of the insulating film, oxygen radicals, ozone or the insulating film to a gas containing hydrogen radicals, comprising the step of exposing the.

【0045】(4)本発明(請求項7、請求項8)において、絶縁膜の表面近傍部分の粘度を10000cp以上とする工程は、波長2.6〜3.5μmの赤外線を前記絶縁膜に照射する工程からなる。 [0045] (4) The present invention (claim 7, claim 8) in the step of the above 10000cp viscosity near the surface portion of the insulating film, an infrared ray having a wavelength 2.6~3.5μm the insulating film comprising the step of irradiating.

【0046】(5)本発明(請求項7、請求項8)において、絶縁膜の表面近傍部分の粘度を10000cp以上とする工程は、波長142〜308nmの紫外線を前記絶縁膜に照射する工程からなる。 [0046] (5) The present invention (claim 7, claim 8), the step of the above 10000cp viscosity near the surface portion of the insulating film, the step of irradiating ultraviolet rays having a wavelength of 142~308nm the insulating film Become.

【0047】(6)本発明(請求項7、請求項8)において、絶縁膜の表面近傍部分の粘度を10000cp以上とする工程は、前記絶縁膜を酸素原子を有する分子を含むガス、不活性ガス、または減圧雰囲気中でマイクロ波に晒す工程からなる。 [0047] (6) In the present invention (claim 7, claim 8), a step of the viscosity of the near-surface portion of the insulating film and the above 10000cp is, a gas containing molecules having oxygen atoms said insulating film, inert gas or comprises the step of exposing to microwave in a reduced pressure atmosphere.

【0048】(7)本発明(請求項7、請求項8)において、絶縁膜の表面近傍部分の粘度を10000cp以上とする工程は、前記絶縁膜が形成された基板を毎秒1 [0048] (7) The present invention (claim 7, claim 8), the process of the viscosity of the near-surface portion of the insulating film and the above 10000cp is per second substrate to said insulating film is formed
0℃以上の昇温速度で加熱し450℃またはそれ以下の温度に保持する工程からなる。 0 ℃ heated at above heating rate comprises the step of holding the 450 ° C. or lower temperatures. (8)本発明(請求項7、請求項8)において、絶縁膜の表面近傍部分の粘度を10000cp以上とする工程は、前記絶縁膜が形成された基板を毎秒10℃以上の昇温速度で加熱し、450℃を超え700℃以下にする工程からなる。 (8) The present invention (claim 7, claim 8), the process of the viscosity of the near-surface portion of the insulating film and the above 10000cp, the insulating film substrate formed with a per second 10 ° C. or higher heating rate heating, comprising the step to 700 ° C. or less exceed 450 ° C..

【0049】(9)製造装置としては、第1の導電膜と、この第1の導電膜を覆うように形成された絶縁膜と、この絶縁膜に設けられ、該絶縁膜に形成された接続孔を介して前記第1の導電膜と電気的に接続する第2の導電膜とを有する半導体装置の製造装置において、第1 [0049] (9) as a manufacturing device includes a first conductive film, an insulating film formed to cover the first conductive film provided on the insulating film, connection formed in the insulating film apparatus for manufacturing a semiconductor device having a second conductive film which connects the first conductive film and electrically through the holes, first
の導電膜を覆う粘度が10000cp未満の絶縁膜を形成する工程と、この絶縁膜の表面近傍部分の粘度を10 A step of viscosity which covers the conductive film to form an insulating film of less than 10000 cp, the viscosity of the near-surface portion of the insulating film 10
000cp以上にする工程とを、真空を破らずに連続的に行なえるものを用いる。 A step of more than 000 cP, continuously use one performed without breaking the vacuum.

【0050】(10)(9)の製造装置において、真空を破らずに連続的に行なう工程は、同一の真空槽で行うようになっている。 [0050] In the manufacturing apparatus of (10) (9), the step of performing continuously without breaking the vacuum is adapted to perform in the same vacuum chamber.

【0051】(11)本発明(請求項6)、(1)において、絶縁膜としてCVD法により形成されたものを用いる。 [0051] (11) The present invention (Claim 6), (1), the use of those formed by a CVD method as the insulating film.

【0052】(12)本発明(請求項7〜請求項8)、 [0052] (12) The present invention (claim 7 claim 8),
(2)〜(8)において、絶縁膜を形成する際にCVD In (2) ~ (8), CVD in forming the insulating film
法を用いる。 The law is used.

【0053】(13)(9)、(10)において、絶縁膜の形成はCVD装置により行なわれる。 [0053] (13) (9), (10), forming the insulating film is performed by a CVD apparatus.

【0054】(14)本発明(請求項6)、(1)において、絶縁膜の接続孔の側壁部分における第2の導電膜との界面近傍部分は、前記絶縁膜の最大膜厚をt max [0054] (14) The present invention (Claim 6), in (1), near the interface portion between the second conductive film in the side wall of the connection hole of the insulating film, the maximum film thickness of the insulating film t max ,
上記界面近傍部分の第2の導電膜との界面からの最大距離をd maxとしたとき、d max ≦0.1t maxを満たす部分である。 When the maximum distance from the interface between the second conductive film near the interface portion was d max, is a portion satisfying d max ≦ 0.1t max.

【0055】(15)本発明(請求項6)、(1)において、絶縁膜の接続孔の側壁部分における第2の導電膜との界面近傍部分は、上記界面近傍部分の第2の導電膜との界面からの最大距離をd maxとしたとき、10nm [0055] (15) The present invention (Claim 6), in (1), near the interface portion between the second conductive film in the side wall of the connection hole of the insulating film, the second conductive film near the interface portion when the d max the maximum distance from the interface between, 10 nm
≦d max ≦100nmを満たす部分である。 Is a portion satisfying a ≦ d max ≦ 100nm.

【0056】(16)(1)において、絶縁膜の接続孔の側壁部分における第2の導電膜との界面近傍部分は、 [0056] In (16) (1), near the interface portion between the second conductive film in the side wall of the connection hole of the insulating film,
前記絶縁膜の最大膜厚をt max 、前記絶縁膜の接続孔の側壁からの最大距離をd maxとしたとき、d max ≦0. The maximum film thickness t max of the insulating film, when the maximum distance from the side wall of the connection hole of the insulating film was d max, d max ≦ 0.
1t maxを満たす部分である。 It is a part that meet the 1t max. (17)(1)において、絶縁膜の接続孔の側壁部分における第2の導電膜との界面近傍部分は、上記接続孔の側壁からの最大距離をd maxとしたとき、10nm≦d In (17) (1), near the interface portion between the second conductive film in the side wall of the connection hole of the insulating film, when the maximum distance from the side wall of the connection hole and the d max, 10 nm ≦ d
max ≦100nmを満たす部分である。 is a portion satisfying max ≦ 100 nm.

【0057】(18)本発明(請求項7)、(2)〜 [0057] (18) The present invention (Claim 7), (2) -
(8)、(9)、(10)において、絶縁膜の表面近傍部分は、前記絶縁膜の最大膜厚をt max 、上記表面近傍部分の表面からの最大距離をd maxとしたとき、d max (8), (9), (10), near the surface portion of the insulating film, when the maximum film thickness t max of the insulating film, a maximum distance from the surface of the near-surface portion and a d max, d max
≦0.1t maxを満たす部分である。 Is a portion satisfying a ≦ 0.1 t max.

【0058】(19)本発明(請求項7)、(2)〜 [0058] (19) The present invention (Claim 7), (2) -
(8)、(9)、(10)において、絶縁膜の表面近傍部分は、この表面近傍部分の表面からの最大距離をd (8), (9), (10), near the surface portion of the insulating film, a maximum distance from the surface of the near-surface portion d
maxとしたとき、10nm≦d max ≦100nmを満たす部分である。 when the max, is a portion satisfying 10nm ≦ d max ≦ 100nm.

【0059】(20)製造装置として、第1の導電膜と、この第1の導電膜を覆うように形成された絶縁膜と、この絶縁膜に設けられ、該絶縁膜に形成された接続孔を介して前記第1の導電膜と電気的に接続する第2の導電膜とを有する半導体装置の製造装置において、第1 [0059] As (20) manufacturing equipment, a first conductive film, the a formed insulating film to cover the first conductive film provided on the insulating film, the insulating film formed in the connection hole apparatus for manufacturing a semiconductor device having a second conductive film electrically connected to the first conductive film through the first
の導電膜を覆う粘度が10000cp未満の第1の絶縁膜を形成する工程と、この第1の絶縁膜上に粘度が10 A step of viscosity which covers the conductive film to form a first insulating film of less than 10000 cp, viscosity on the first insulating film 10
000cp以上の第2の絶縁膜を形成する工程とを、真空を破らずに連続的に行なえるものを用いる。 And forming a 000cp or more second insulating film continuously used as performed without breaking the vacuum.

【0060】(21)(20)において、真空を破らずに連続的に行なう工程は、同一の真空槽で行なうようになっている。 [0060] In (21) (20), the step of performing continuously without breaking the vacuum, thereby performing the same vacuum chamber.

【0061】(22)本発明(請求項7)において、前記第1の導電膜と前記第2の導電膜とを電気的に接続するための接続孔を前記絶縁膜に形成する工程の前または後、もしくは前後両方で、前記粘度増加処理を行なう。 [0061] (22) In the present invention (Claim 7), before the step of forming a connecting hole for electrically connecting the said first conductive film a second conductive film on the insulating film, or after, or both before and after, performing the viscosity increasing process.
接続孔の形成前に粘度増加処理を行なうことが、形状の良いレジストパターンを形成し、良好な形状の接続孔を形成するために好ましい。 Performing the viscosity increasing process before the formation of the connection holes are preferred for forming a good resist pattern shapes, to form a good shape of the connecting hole. また、接続孔の形成後に行なう場合には、接続孔側壁部に上記処理が施されることとなり、例えば、その後のスパッタプラズマに晒されることによる特性劣化を妨げるようになる。 Also, if conducted after formation of the contact hole becomes a that the above process is performed on the connection hole side wall, for example, will impede the characteristic deterioration due to exposure to the subsequent sputtering plasma.

【0062】[作用]シリコン、酸素、炭素および水素の化合物からなる絶縁膜において、炭素の含有率がシリコンの含有率よりも大きくすると、室温で粘性(粘度: [0062] [Operation] silicon, oxygen, the insulating film made of a compound of carbon and hydrogen, the content of carbon is larger than the content of silicon, room temperature viscosity (viscosity:
100cps以上300000cps以下)を有するようになり、微細な溝内における埋め込み形状を改善できることが分かった。 300000cps below) takes on the above 100 cps, and that improvement of the buried shape of the fine groove.

【0063】例えば、アスペクト比1を越える高アスペクト比の溝内を巣を発生することなく埋め込むことができることが分かった。 [0063] For example, in the grooves of high aspect ratio greater than an aspect ratio of 1 it was found to be be embedded without generating nest.

【0064】また、このような粘性を有するシリコン、 [0064] In addition, silicon having such a viscosity,
酸素、炭素および水素の化合物からなる絶縁膜は、誘電率および吸湿性も低くなることが分かった。 Oxygen, an insulating film made of a compound of carbon and hydrogen, it was found that the dielectric constant and hygroscopicity decreases. 例えば、誘電率は1.8以上3.2以下の低い値にすることができる。 For example, the dielectric constant may be a low value of 1.8 or more 3.2 or less. なお、約650℃までの加熱に対して安定で、水分の放出もないことも分かった。 Incidentally, stable to heat up to about 650 ° C., it has also been found that there is no release of water.

【0065】したがって、このような絶縁膜を層間絶縁膜、保護絶縁膜として用いた本発明(請求項1〜請求項3)によれば、従来よりも埋め込み形状が良く、低誘電率かつ低吸湿性の層間絶縁膜および保護絶縁膜を実現できるようになる。 [0065] Thus, such an insulating film an interlayer insulating film, according to the present invention using as the protective insulating film (claim 1 to claim 3), good embedding shape than conventional, low dielectric constant and low moisture absorption it becomes possible to realize the gender of the interlayer insulating film and the protective insulating film.

【0066】また、上記絶縁膜は、大きな粘性を有することから、その熱応力は小さいものとなる。 [0066] Further, the insulating film, since it has a large viscosity, becomes thermal stress is small.

【0067】したがって、上記絶縁膜を第2の絶縁膜(層間絶縁膜)として用いた本発明(請求項4〜請求項6)によれば、従来よりも埋め込み形状が良く、低誘電率かつ低熱応力の第2の絶縁膜(層間絶縁膜)を有する半導体装置およびその製造方法を実現できるようになる。 [0067] Thus, according to the insulating film in the present invention used as the second insulating film (interlayer insulating film) (claim 4 claim 6), good embedding shape than conventional, low dielectric constant and low thermal it becomes possible to realize a semiconductor device having a second insulating film stress (interlayer insulating film).

【0068】このような第2の絶縁膜(層間絶縁膜)をAl配線等の配線上に形成した場合には、配線には大きな熱応力がかからないので、ストレスマイグレーションの発生を効果的に防止できるようになる。 [0068] Such a second insulation film (interlayer insulation film) when formed on the wiring, such as Al wiring, the wiring does not take a large thermal stress can effectively prevent the occurrence of stress migration so as to.

【0069】また、本発明(請求項4〜請求項5)では、第2の絶縁膜上に、該第2の絶縁膜とは材料が異なる第3の絶縁膜を形成している。 [0069] In the present invention (claim 4 claim 5), on the second insulating film, the second insulating film to form a third insulating film material is different. したがって、この第3 Therefore, this third
の絶縁膜により、第2の絶縁膜の起因する不都合を防止できるようになる。 The insulating film, it becomes possible to prevent a disadvantage that due to the second insulating film.

【0070】例えば、第3の絶縁膜を従来の層間絶縁膜と同じものとすれば、第2の絶縁膜の性質を考慮して上層の配線を形成する必要がなくなり、従来と同じプロセスにより上層の配線を形成することができるようになる。 [0070] For example, when the third insulating film the same as the conventional interlayer insulating film, it is not necessary to form an upper wiring and taking into consideration the nature of the second insulating film, the upper layer by the same process as the conventional it is possible to form the wiring.

【0071】また、本発明(請求項6〜請求項8)では、絶縁膜の全体の粘度を低くするのではなく、上層の第2の導電膜が形成される部分の粘度を高くしているので、従来よりも埋め込み形状が良く、しかも、後工程(例えば接続孔の形成工程、配線の形成工程)に与える影響も少なくできるようになる。 [0071] Further, in the present invention (claim 6 to claim 8), rather than to lower the viscosity of the whole of the insulating film, and a high viscosity at a position where the second conductive film of the upper layer is formed since, than conventional embedded shape is good, moreover, (process of forming the example connection hole forming step of the wiring) later step becomes effects can be reduced to give the.

【0072】具体的には以下の通りである。 [0072] More specifically, as follows. 凝縮CVD Condensation CVD
法を用いることにより、低粘度、低誘電率、低吸湿性の絶縁膜(本発明の10000cp未満の絶縁膜に相当) By using the law, low viscosity, low dielectric constant, (corresponding to the insulating film of less than 10000cp of the present invention) low hygroscopicity of the insulating film
を形成できることが知られている。 It is known that can form.

【0073】このような粘度の低い絶縁膜上に配線となる金属膜を例えばマグネトロン・スパッタリング法等のスパッタリング法により形成する場合、スパッタリングに用いられるプラズマなどによって絶縁膜表面が激しく損傷を受ける。 [0073] When formed by a sputtering method such as a metal film to be a wiring example magnetron sputtering method on such viscosity low dielectric film, a plasma such as an insulating film surface for use in sputtering undergo severely damaged.

【0074】このため、絶縁膜の構成分子の化学結合の一部が切断されたり、絶縁膜とその上方に形成される配線(本発明の第2の導電膜に相当)との界面に凹凸が生じることにより、絶縁膜で隔てられた二つの配線(本発明の第1、第2の導電膜に相当)間にリーク電流が流れやすくなり、絶縁膜の絶縁特性が劣化するという問題が生じる。 [0074] Accordingly, or part of the chemical bonds of molecules constituting the insulating film is cut and irregularities at the interface between the insulating film and formed a wiring thereabove (corresponding to the second conductive film of the present invention) by generating two lines are separated by an insulating film leakage current tends to flow between (first invention, corresponds to a second conductive film), there is a problem that the insulation properties of the insulating film is degraded.

【0075】しかし、本発明のように、上層の第2の導電膜が形成される部分の絶縁膜の粘度を高くすれば、プラズマなどによる絶縁膜表面の損消を十分に小さくでき、絶縁膜の絶縁特性の劣化を効果的に防止できるようになる。 [0075] However, as in the present invention, when increasing the viscosity of the insulating film in a portion where the second conductive film of the upper layer is formed, it can sufficiently reduce the loss consumption, such as by insulating film surface plasma, an insulating film comprising the degradation of the insulating properties to be effectively prevented.

【0076】また、粘度の低い絶縁膜に、その上下の配線間の接続孔(ヴィアホール)を開孔する場合、絶縁膜の変形によりヴィアホールの位置や形状が不安定になるが、本発明のように部分的に粘度を高くすれば、上記ヴィアホールに係る問題を防止できるようになる。 [0076] Further, the lower insulating film viscosity, when opening a connection hole (via hole) between its upper and lower wiring, the position and shape of the via hole becomes unstable by the deformation of the insulating film, the present invention if higher partially viscosity as, it becomes possible to prevent problems relating to the via hole.

【0077】 [0077]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態(以下、実施形態という)を説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention with reference to the drawings (hereinafter, referred to as embodiments) will be described a.

【0078】(第1の実施形態)図1は、本発明の第1 [0078] (First Embodiment) FIG. 1 is a first aspect of the present invention
の実施形態で使用する半導体製造装置の概略構成を示す模式図である。 It is a schematic diagram showing a schematic configuration of a semiconductor manufacturing apparatus used in the embodiment.

【0079】図中、1は真空槽を示しており、この真空槽1は排気口2を介して排気装置(不図示)に繋がっている。 [0079] In the figure, 1 denotes a vacuum chamber, the vacuum chamber 1 is connected to an exhaust system via the exhaust port 2 (not shown). 真空槽1は上記排気装置により高真空に排気でき、その到達真空度は2×10 -7 Torr以上である。 The vacuum chamber 1 can be evacuated to a high vacuum by the exhaust unit, the ultimate vacuum is 2 × 10 -7 Torr or more.

【0080】真空槽1内にはステンレス製の基板支持台3が設けられており、この基板支持台3上にはシリコン基板4が支持されている。 [0080] The vacuum chamber 1 is provided with a stainless steel substrate support table 3, the silicon substrate 4 is formed on the substrate support table 3 is supported.

【0081】真空槽1には、各種ガスを供給するための配管が接続されている。 [0081] The vacuum chamber 1 is a pipe for supplying various gases is connected. すなわち、真空槽1には、酸素を供給するステンレス製の配管5、テトラ・メチル・シラン(Si(CH 34 、以下、TMSと略記する)を流すためのステンレス製の配管15および窒素ガスを流すためのステンレス製の配管30が接続されている。 That is, the vacuum chamber 1, a stainless steel pipe 5 for supplying oxygen, tetramethyl silane (Si (CH 3) 4, hereinafter abbreviated as TMS) stainless steel pipe 15 and the nitrogen gas for the flow of stainless steel pipe 30 for supplying a are connected. 酸素を供給する配管5(簡単のため酸素の供給装置は図示せず)は、ストップ・バルブ6、質量流量計7、ストップ・バルブ8、アタッチメント9を介してAl 23管11に接続されている。 Pipe 5 (feeder oxygen for simplicity not shown) for supplying oxygen, a stop valve 6, the mass flow meter 7, the stop valve 8, is connected to the Al 2 O 3 tube 11 through the attachment 9 ing.

【0082】このAl 23管11はアタッチメント1 [0082] The Al 2 O 3 tube 11 attachment 1
2を介して真空槽1に接続されている。 It is connected to the vacuum chamber 1 through 2. さらにAl 2 Furthermore, Al 2 O
3管11の途中には、マイクロ波放電用のキャビティ1 In the middle of the 3 tubes 11, the cavity 1 of a microwave discharge
0が設置されている。 0 is installed. なお、マイクロ波電源およびマイクロ波供給系は図示していない。 Incidentally, the microwave power and the microwave supply system is not shown.

【0083】TMSを供給するための配管15(簡単のためTMSの供給装置は図示せず)は、ストップ・バルブ16、質量流量計17、ストップ・バルブ18、ステンレス製の配管19を介して真空槽1に接続されている。 [0083] (supply apparatus TMS for simplicity not shown) pipe 15 for supplying the TMS is a stop valve 16, a mass flow meter 17, a stop valve 18, through a stainless steel pipe 19 vacuum It is connected to the tank 1.

【0084】配管30を介して流す窒素ガス(簡単のため窒素ガスの供給装置は図示せず)は、シリコン基板4 [0084] (feeder of the nitrogen gas for the sake of simplicity not shown) nitrogen gas flowing through the pipe 30, the silicon substrate 4
の出し入れのために真空槽1内を大気圧に戻したり、冷却されたシリコン基板4の温度を室温まで戻す時間を短縮することを目的として真空槽1内の圧力を調整するためのものである。 Is for adjusting the pressure in the vacuum chamber 1 for the purpose of the vacuum chamber 1 and back to the atmospheric pressure, to reduce the time for returning the cooled temperature of the silicon substrate 4 to room temperature for loading and unloading .

【0085】なお、窒素ガスは、シリコン基板4上にシリコン酸化膜を堆積する際の圧力調整のために流しても良い。 [0085] Incidentally, nitrogen gas may be flowed for pressure adjustments when depositing the silicon oxide film on the silicon substrate 4.

【0086】配管30は、ストップ・バルブ31、質量流量計32、ストップ・バルブ33、ステンレス製の配管34を介して真空槽1に接続されている。 [0086] pipe 30 is connected to the vacuum chamber 1 stop valves 31, mass flow meter 32, a stop valve 33, through a stainless steel pipe 34.

【0087】基板支持台3の内部には、基板支持台冷却・保温用の銅管35,35´(銅管35はガスの供給側の銅管、銅管35´はガスの出口側の銅管である)が埋め込まれており、これら銅管35,35´は、図2に示す冷却された窒素および室温の窒素ガスの供給装置に接続されている。 [0087] Inside the substrate support table 3, a copper tube 35,35' of the substrate support for cooling and thermal insulation (copper tube 35 copper tube on the supply side of the gas, the copper tube 35 'on the outlet side of the gas copper tube in a) is embedded, these copper tube 35,35' is connected to a supply device of the cooled nitrogen and room temperature nitrogen gas is shown in FIG.

【0088】図2の供給装置を簡単に説明すると、図中、101は窒素を流すための配管を示しており、この配管101は、図示しない窒素の供給装置に接続されている。 [0088] Briefly described the feeder of FIG. 2, in the figure, 101 denotes a pipe for the flow of nitrogen, the pipe 101 is connected to a feeder of nitrogen (not shown). 配管101は、ストップ・バルブ102、質量流量計103、ストップ・バルブ104,105を介して図1に示す基板支持台冷却・保温用の配管35に接続されている。 Pipe 101, stop valves 102, mass flow meter 103, via a stop valve 104, 105 is connected to the pipe 35 of the substrate support for cooling and insulation as shown in Figure 1.

【0089】ストップ・バルブ105を挟んで枝管10 [0089] branch 10 with respect to the stop valve 105
6,109が分岐しており、枝管106はストップ・バルブ107を介してスパイラル管108に接続されており、このスパイラル管108はストップ・バルブ110 6,109 are branched, the branch pipe 106 is connected to the spiral tube 108 via a stop valve 107, the spiral tube 108 stop valve 110
を介して配管109に接続されており、この配管109 It is connected to the pipe 109 via, the pipe 109
は図1に示す配管35につながっている。 It has led to the pipe 35 shown in FIG.

【0090】また、スパイラル管108は、液体窒素溜め111に溜められた液体窒素112中に浸されており、スパイラル管108を流れる窒素ガスは概ね液体窒素温度まで冷却されるようになっている。 [0090] Further, the spiral tube 108 is immersed in liquid nitrogen reservoir in liquid nitrogen 112 pooled in 111, the nitrogen gas flowing in the spiral tube 108 is generally adapted to be cooled to liquid nitrogen temperature.

【0091】シリコン基板4を冷却したいときはスパイラル管108側を通し、また、シリコン酸化膜の成膜を終えて冷却したシリコン基板4を室温に戻したいときには、バルブ105を開いて室温の窒素ガスを配管35に供給する。 [0091] When desired a silicon substrate 4 was cooled through a spiral tube 108 side, also, a silicon substrate 4 was cooled finishing formation of the silicon oxide film when you want to return to room temperature, room temperature nitrogen gas by opening the valve 105 the supply to the pipe 35.

【0092】それにより、質量流量計で制御した窒素ガスを液体窒素冷却して銅管35から銅管35'と流すことにより、基板支持台3、シリコン4を所望の温度に冷却できる。 [0092] Thus, the nitrogen gas was controlled by a mass flow meter by passing a copper pipe 35 and a liquid nitrogen cooled copper tube 35 'can be cooled substrate support table 3, a silicon 4 to a desired temperature.

【0093】図1に戻り、基板支持台3には加熱用の熱源であるシース・ヒーター36も設置されており、このシース・ヒーター36によりシリコン基板4を所望の温度に加熱することができる。 [0093] Returning to FIG. 1, the substrate support table 3 can be heated even sheath heater 36 is a heat source for heating are installed, the silicon substrate 4 by the sheath heater 36 to a desired temperature. なお、シース・ヒーター3 It should be noted that the sheath heater 3
6の電源は図示していない。 Power of 6 is not shown. 真空槽1の壁面は二重構造になっており、壁面を加熱するための熱源41と保温材42が備え付けられている。 Wall surface of the vacuum vessel 1 has a double structure, a heat insulating material 42 is equipped with a heat source 41 for heating the wall surface. 本実施形態では真空槽20 Vacuum chamber 20 in this embodiment
1の壁温は80℃にした。 1 of the wall temperature was 80 ° C.. なお、熱源41の電源は図示していない。 It should be noted that the power of the heat source 41 is not shown.

【0094】次に上記の如きに構成された半導体製造装置を用いた層間絶縁膜の形成方法について説明する。 [0094] Next will be described a method of forming the interlayer insulating film using the semiconductor manufacturing apparatus configured such as described above.

【0095】まず、真空槽1を大気圧に戻して、所望の素子が形成されたシリコン基板4を基板支持台3に載せる。 [0095] First, by returning the vacuum chamber 1 to the atmospheric pressure, placing the silicon substrate 4 of the desired elements are formed on the substrate support table 3. このとき、真空にした予備室を設け、ロボット・アームを用いて自動でシリコン基板4を真空槽1内に搬送しても良い。 In this case, it provided the preliminary chamber which is evacuated, may carry a silicon substrate 4 in the vacuum chamber 1 automatically using a robot arm.

【0096】次に排気口2を介して到達真空度まで真空槽1内を排気する。 [0096] Next evacuating the vacuum chamber 1 to an ultimate vacuum degree through the exhaust port 2. このときの到達真空度は、1×10 Ultimate vacuum in this case, 1 × 10
-7 Torrより高真空とする。 A high vacuum than -7 Torr.

【0097】次に銅管35・配管35'間に冷却した窒素ガスを流して、シリコン基板4を冷却する。 [0097] Then the copper pipe 35 and piping 35 'flowing a cooling nitrogen gas during, cooling the silicon substrate 4. 基板支持台の温度は概ね−100〜−25℃に設定する。 The temperature of the substrate support is generally set to -100 to-25 ° C.. このときのシリコン基板4の温度(基板温度)は−80〜−2 Temperature of the silicon substrate 4 at this time (the substrate temperature) -80-2
5℃となる。 The 5 ℃.

【0098】次に基板温度が所望の温度に安定したのを確認した後、TMSの質量流量計17を1〜100cm [0098] After the next substrate temperature was confirmed that the stable to the desired temperature, the mass flow meter 17 of the TMS 1 to 100 cm
3 /minに設定し、ストップ・バルブ16,18を開いてTMSを真空槽1内に導入する。 Set 3 / min, by opening the stop valves 16, 18 for introducing a TMS into the vacuum chamber 1.

【0099】さらに、酸素用質量流量計10を1〜10 [0099] Further, an oxygen mass flow meter 10 to 10
00cm 3 /minに設定し、ストップ・バルブ16, Set to 00cm 3 / min, stop valve 16,
18を開いて酸素ガスを真空槽1内に導入する。 18 Open introducing oxygen gas into the vacuum chamber 1. このとき、真空槽201内の圧力は、排気口2のコンダクタンスを変えることにより、概ね10mTorr〜500T At this time, the pressure in the vacuum chamber 201, by varying the conductance of the exhaust port 2, generally 10mTorr~500T
orrにすることができる。 It is possible to orr. その内訳は、TMS分圧2 The breakdown, TMS partial pressure 2
〜200Torr、酸素分圧2〜400Torrである。 ~200Torr, an oxygen partial pressure 2~400Torr.

【0100】次に酸素流量が安定した後、マイクロ波電力を概ね100〜5kWatt印加して、酸素のマイクロ波放電を起こす。 [0100] After the next oxygen flow rate is stabilized, and generally 100~5kWatt applying microwave power, causing oxygen microwave discharge. マイクロ波放電を起こした時間を成膜開始時間として、成膜時間を変化させて、シリコン、 The time which caused microwave discharge as a film-forming starting time, by changing the film formation time, the silicon,
酸素、炭素および水素の化合物からなる層間絶縁膜をシリコン基板4に堆積する。 Oxygen, deposited on a silicon substrate 4 of the interlayer insulating film made of a compound of carbon and hydrogen.

【0101】堆積の終了は以下のような手順で行なった。 [0101] the end of the deposition was carried out by the following procedure.

【0102】まず、マイクロ波電力の出力を切り、マイクロ波放電を停止する。 [0102] First, turn output of the microwave power, to stop the microwave discharge. この停止の時間を堆積終了時間とした。 The stopping of the time was the end of the deposition time.

【0103】次にストップ・バルブ28,18を閉じて、TMSの供給を停止し、しかる後にストップ・バルブ8を閉じて、酸素ガスの供給を停止する。 [0103] The then close the stop valve 28,18, it stops supplying the TMS, to close the stop valve 8 and thereafter, to stop the supply of the oxygen gas.

【0104】次に配管35・配管35'間に流している冷却用窒素ガスの供給を先に示した手順で停止し、同時に室温の窒素ガスを流した。 [0104] then stop the supply of cooling the nitrogen gas flowing between the pipe 35 and piping 35 'by the procedure shown above, was run at room temperature in nitrogen gas at the same time.

【0105】このとき、窒素用質量流量計32を1〜1 [0105] In this case, the nitrogen for the mass flow meter 32 1 to 1
0l/minに設定し、ストップ・バルブ31,33を開いて、窒素ガスを配管34から真空槽1内に導入し、 Set 0l / min, by opening the stop valves 31 and 33, by introducing nitrogen gas from the pipe 34 into the vacuum chamber 1,
真空槽1内をほぼ大気圧に近い圧力にしてシリコン基板4を室温に戻した。 The silicon substrate 4 was returned to room temperature the vacuum chamber 1 to a pressure close to about atmospheric pressure.

【0106】最後に、真空槽1内を大気圧に戻してシリコン基板4を取り出し、必要に応じて次のシリコン基板を基板支持台3に支持する。 [0106] Finally, remove the silicon substrate 4 by returning the vacuum chamber 1 to the atmospheric pressure, the following silicon substrate supported by the substrate support table 3 as necessary. これで層間絶縁膜の1回の形成工程が終了する。 This one step of forming an interlayer insulating film is finished.

【0107】本実施形態では、炭素の含有率がシリコンの含有率よりも大きくなる成膜条件で、シリコン、酸素、炭素および水素の化合物からなる層間絶縁膜を形成している。 [0107] In this embodiment, the film formation conditions content of carbon is greater than the content of silicon, silicon, oxygen, and an interlayer insulating film made of a compound of carbon and hydrogen.

【0108】これは、シリコン、酸素、炭素および水素の化合物からなる層間絶縁膜において、炭素の含有率がシリコンの含有率よりも大きくすると、室温で粘性を有するようになり、段差被覆性が改善されることが分かった。 [0108] This silicon, oxygen, in an interlayer insulating film made of a compound of carbon and hydrogen, the content of carbon is larger than the content of silicon, become viscous at room temperature, step coverage is improved it is found that is.

【0109】また、このような粘性を有するシリコン、 [0109] In addition, silicon having such a viscosity,
酸素、炭素および水素の化合物からなる絶縁膜は、誘電率および吸湿性も低くなることが分かった。 Oxygen, an insulating film made of a compound of carbon and hydrogen, it was found that the dielectric constant and hygroscopicity decreases.

【0110】したがって、本実施形態によれば、高段差被覆性、低誘電率かつ低吸湿性の層間絶縁膜および保護絶縁膜を実現できるようになる。 [0110] Therefore, according to this embodiment, high step coverage, it becomes possible to achieve a low dielectric constant and low hygroscopicity of the interlayer insulating film and the protective insulating film.

【0111】(第2の実施形態)図3は、本発明の第2 [0111] (Second Embodiment) FIG. 3 is a second embodiment of the present invention
の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。 Is a process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment. これは本発明を層間絶縁膜に適用した例である。 This is an example of applying the present invention in the interlayer insulating film.

【0112】図3(a)は、層間絶縁膜を形成する前の工程断面略図を示している。 [0112] FIGS. 3 (a) shows a process sectional schematic before the formation of the interlayer insulating film. すなわち、図3(a)は、 That is, FIG. 3 (a),
素子分離し、素子を形成したシリコン基板201上に、 And isolation, on the silicon substrate 201 to form device,
シリコン酸化膜202を形成した後、電気的導通をとる領域のシリコン酸化膜202に選択的に接続孔を開孔し、次いで配線203となるAl−1%Si−0.5% After forming the silicon oxide film 202, the selectively connecting hole is opened in the silicon oxide film 202 in the region making an electrical continuity, then the wiring 203 Al-1% Si-0.5%
Cu膜(以下、Al合金膜と略記する)を堆積し、このAl合金膜を所望の配線パターンに加工した段階の工程を示している。 Cu film (hereinafter, abbreviated as Al alloy film) is deposited, and the Al alloy film shows a step of desired processing stages to the wiring pattern.

【0113】この後、シリコン基板201を第1の実施形態で使用した半導体製造装置の真空槽1内の基板支持台3に載置し、第1の実施形態に示した手順に従って、 [0113] Then, by placing the silicon substrate 201 to the substrate support 3 in the vacuum chamber 1 of a semiconductor manufacturing apparatus used in the first embodiment, according to the procedure described in the first embodiment,
図3(b)に示すように、基板全面に層間絶縁膜204 As shown in FIG. 3 (b), an interlayer insulating film 204 on the entire surface of the substrate
を形成する。 To form.

【0114】具体的には、例えば、TMS流量20cm [0114] More specifically, for example, TMS flow rate 20cm
3 /min、酸素流量200cm 3 /min、堆積圧力0.2Torr、マイクロ波電力200Watt、基板温度−30℃、堆積時間2分の成膜条件で、層間絶縁膜204を形成する。 3 / min, the oxygen flow rate 200 cm 3 / min, deposition pressure 0.2 Torr, microwave power 200Watt, a substrate temperature of -30 ° C., the deposition time film formation conditions 2 minutes to form an interlayer insulating film 204. この成膜条件では、層間絶縁膜20 In this film formation conditions, an interlayer insulating film 20
4の堆積速度は、約0.5μm/minであった。 4 rate of deposition was about 0.5 [mu] m / min.

【0115】この試料を走査形電子顕微鏡(SEM)で観察すると、図3(b)に示すように、層間絶縁膜20 [0115] When observing the specimen by a scanning electron microscope (SEM), as shown in FIG. 3 (b), an interlayer insulating film 20
4は、配線203間のトレンチ溝の底からまるで液体が深いコップに溜まるような形状で堆積し、配線203間に巣(ボイド)はみられなかった。 4, like the bottom of the trench between the wiring 203 is deposited in a shape such as liquid accumulates in a deep cup, nest (void) was not observed between the wiring 203.

【0116】本発明者等は、上記方法に従って絶縁膜を表面が平坦なシリコン基板に形成し、それをフーリェ変換赤外分光計を用い透過法で分析した。 [0116] The present inventors have surface insulating film according to the method described above to form a flat silicon substrate, which was analyzed by a transmission method using a Fourier transform infrared spectrometer.

【0117】その結果、見える吸収ピークは、Si−O [0117] As a result, visible absorption peak, Si-O
−Siのロッキング・ピーク、Si−CH 3の吸収ピークであった。 -Si locking peak was an absorption peak of a Si-CH 3. また、Si−O−Siピークに対するSi Further, Si for Si-O-Si peak
−CH 3のピークの比が10−50%であった。 The ratio of the peak of -CH 3 was 10-50%.

【0118】ともに検出感度の問題があるので、このままでは含有率を直接出すことができないが、化学的湿式法で全ての絶縁膜を溶かして、原子吸光法等で評価すると、CとSiとの組成比は概ね1:1から30:1程度であり、いずれの場合もCの方が含有率としては多かった。 [0118] Since both a problem of detection sensitivity, but can issue content directly in this state, by dissolving all of the insulating film by chemical wet process, when evaluated by atomic absorption method, etc., of C and Si the composition ratio is approximately 1: 1 to 30: about 1, better even of C cases were often as content.

【0119】なお、いずれの場合も真空槽1の到達真空度が低い場合には、H 2 Oのピークがみられた。 [0119] When the ultimate vacuum of the vacuum chamber 1 in any case is low, the peak of H 2 O were observed. このため、真空槽1の到達真空度は、なるべく高真空にしたほうが良い。 Accordingly, the ultimate vacuum of the vacuum chamber 1, it is better to as much as possible high vacuum.

【0120】また、上記絶縁膜、層間絶縁膜204は、 [0120] In addition, the insulating film, the interlayer insulating film 204,
絶縁膜というよりは、粘性(粘度)の高い絶縁油という方が適切で、その粘度を測定すると100〜30000 Rather than insulating film, a more appropriate that a high insulating oil viscosity (viscosity), as measured its viscosity 100 to 30,000
0cpsであり、また、誘電率は1.8−3.2程度の値であった。 An cps, also dielectric constant of a value of about 1.8-3.2.

【0121】また、上記絶縁膜、層間絶縁膜204の吸水性を評価したところ、大気放置2日間でもほとんど水分を吸収しなかった。 [0121] In addition, when evaluating the water absorption of the insulating film, the interlayer insulating film 204, was hardly absorb moisture even in the atmosphere for 2 days.

【0122】さらに、上記絶縁膜、層間絶縁膜204の熱的安定性を検討するたに、真空雰囲気で650℃まで加熱しながら質量分析器で放出ガスを評価したところ、 [0122] Furthermore, was evaluated the insulating film, the valley to examine the thermal stability of the interlayer insulating film 204, the released gas in the mass analyzer while heating to 650 ° C. in a vacuum atmosphere,
300℃でH 2 Oが少し検出され、その後300〜65 H 2 O was detected little 300 ° C., followed 300-65
0℃までC,Hの関与するピークは検出されたものの、 To 0 ° C. C, although involved peak of H was detected,
2 Oのピークは検出されなかった。 Peak of H 2 O was detected.

【0123】また、シリコン基板上にシリコン酸化膜を0.5μm形成し、次いで通常のマグネトロン・スパッタリングでAl合金膜を0.9μm形成した後、通常の光露光法と反応性イオン・スパッタリングでAl配線を形成し、その基板全面に本実施形態の方法に従って厚さ2μmの絶縁膜を形成した試料(試料A)と、基板全面に通常のプラズマCVDで厚さ2μmのシリコン酸化膜を形成した試料(試料B)とを電気的信頼性試験にかけたところ、試料Aの方が圧倒的に信頼性が高かった。 [0123] Further, a silicon oxide film is 0.5μm formed on a silicon substrate, and then after 0.9μm form an Al alloy film in a conventional magnetron sputtering, Al reactive ion sputtering and ordinary light exposure method forming a wiring, a sample (sample a) forming an insulating film having a thickness of 2μm according to the method of the present embodiment in that the entire surface of the substrate was formed a silicon oxide film having a thickness of 2μm in a conventional plasma CVD on the entire surface of the substrate sample was subjected to electrical reliability test (sample B) and, it was higher overwhelmingly reliability is more of the sample a.

【0124】本実施形態の層間絶縁膜204は、粘度を持つため従来の通常のシリコン酸化膜と比較して柔らかい。 [0124] interlayer insulating film 204 of the present embodiment, a soft as compared with the conventional ordinary silicon oxide film to have a viscosity. また、シリコン酸化膜204の電気的信頼性が従来のシリコン酸化膜のそれよりも高いのは、シリコン酸化膜204は柔らかいため従来のシリコン酸化膜が持つ応力を持たないため、サーマル・ストレスに起因する不良がなかったためと考えられる。 Further, since the electrical reliability of the silicon oxide film 204 that is higher than that of conventional silicon oxide film, the silicon oxide film 204 has no stress possessed by conventional silicon oxide film softer, due to thermal stress presumably because failure was not to be.

【0125】(第3の実施形態)図4は、本発明の第3 [0125] FIG. 4 (Third Embodiment) A third invention
の実施形態で使用する半導体製造装置の概略構成を示す模式図である。 It is a schematic diagram showing a schematic configuration of a semiconductor manufacturing apparatus used in the embodiment.

【0126】図中、301は真空層を示しており、この真空層301は排気口202を介して高真空に排気でき、その到達真空度は2×10 -7 Torr以上である。 [0126] In the figure, 301 denotes a vacuum layer, the vacuum layer 301 may evacuated to a high vacuum through an exhaust port 202, the ultimate vacuum is 2 × 10 -7 Torr or more.
排気装置は簡単のため図示していない。 Exhaust system is not shown for the sake of simplicity.

【0127】真空槽301内には、基板を支持するための基板支持台303が設定されており、この基板支持台303上にはシリコン基板304が載置されている。 [0127] In the vacuum chamber 301, substrate support 303 for supporting a substrate is set, the silicon substrate 304 on the substrate support table 303 is placed.

【0128】真空槽301には各種ガスを供給するために複数の配管が接続されている。 [0128] a plurality of pipes are connected to supply different gases to the vacuum chamber 301. すなわち、酸素を供給する配管305、有機シラン、例えば、TMSを流すための配管315、および窒素ガスを流すための配管33 That is, the pipe 305 give oxygen, organic silane, for example, piping 315 for flowing the TMS and piping 33 for the flow of nitrogen gas,
0がそれぞれ真空槽301に接続されている。 0 is connected to the vacuum chamber 301, respectively. 配管30 Pipe 30
5はステンレス製のものである。 5 is made of stainless steel.

【0129】酸素を供給する配管305(簡単のため酸素供給源は図示せず)は、ストップ・バルブ306、質量流量計307、ストップ・バルブ308、アタッチメント309を介してAl 23管311に接続されており、Al 23管311はアタッチメント312を介してステンレス配管313に接続されており、ステンレス配管313は真空槽301に接続されている。 [0129] (not the oxygen source for simplicity shown) oxygen pipe 305 for supplying the stop valve 306, mass flow meter 307, a stop valve 308, the Al 2 O 3 tube 311 via the attachment 309 are connected, Al 2 O 3 tube 311 is connected to a stainless pipe 313 via the attachment 312, stainless pipe 313 is connected to the vacuum chamber 301.

【0130】さらに、Al 23管311の途中にはマイクロ波放電用のキャビティ310が設置されている(簡単のためマイクロ波電源およびマイクロ波供給系は図示せず)。 [0130] Further, Al 2 O 3 tube middle cavity 310 of the microwave discharge is installed in 311 (microwave power and microwave supply system for simplicity not shown).

【0131】ステンレス配管313は、真空槽301内に基板支持台303に対向して設置されたシャワー・ヘッド314に接続されている。 [0131] Stainless steel pipe 313 is connected to the shower head 314 disposed to face the substrate support 303 into the vacuum chamber 301. ステンレス配管313から供給された酸素はシャワー・ヘッド314を介して基板上の領域に供給され、途中TMSと反応しながら基板に到達する。 Oxygen supplied from the stainless pipe 313 is supplied to a region on the substrate through the shower head 314 to reach the substrate while reacting with the middle TMS. シャワー・ヘッド314は、−70〜10 Shower head 314, -70~10
0℃の範囲の所望の温度に加熱・冷却できるようになっている(簡単のためその熱源および制御装置は図示せず)。 So that the 0 can heating and cooling to the desired temperature in the range of ° C. (the heat source and the control device not shown for simplicity).

【0132】TMSを供給するための配管315(簡単のためTMS供給源は図示せず)は、ストップ・バルブ316、質量流量計317、ストップ・バルブ318、 [0132] pipe 315 (TMS source for simplicity not shown) for supplying the TMS, stop valves 316, mass flow meter 317, a stop valve 318,
ステンレス配管319を介して真空槽301に接続されている。 It is connected to the vacuum chamber 301 via a stainless steel pipe 319.

【0133】なお、流量調整を行なえるなら、質量流量計317の代わりに、ニードル・バルブを使用しても良い。 [0133] Incidentally, if can perform rate adjustment, instead of the mass flow meter 317, it may be used a needle valve.

【0134】ステンレス配管319は、真空槽301内でシャワー・ヘッド314に接続されている。 [0134] Stainless steel pipe 319 is connected to the shower head 314 in the vacuum chamber 301. このため、酸素、TMSを供給すると、これら二つのガスはシャワー・ヘッド314で混合され、一部は反応してそれらの混合ガスが基板に供給される。 Therefore, oxygen is supplied to TMS, these two gases are mixed in the shower head 314, some gas mixture thereof by the reaction is supplied to the substrate.

【0135】なお、シャワー・ヘッド314を用いることは本発明では本質ではなく、有機シランと活性化された酸素ガスとを基板表面近傍まで別々に輸送して基板表面近傍で混合しても同様の効果があった。 [0135] Incidentally, the use of the shower head 314 is not essential in the present invention, be mixed in the vicinity of the surface of the substrate and oxygen gas, which is an organic silane and activated transported separately to the vicinity of the surface of the substrate similar there is an effect.

【0136】配管330を介して流す窒素ガス(簡単のため窒素ガス供給源は図示せず)は、基板304の出し入れのために真空槽301内を大気圧に戻したり、冷却された基板の温度を室温まで戻すのに要する時間の短縮を目的として真空槽301内の圧力を調整するために流す。 [0136] Nitrogen gas flowing through a pipe 330 (the nitrogen gas supply source for simplicity not shown), or returned to the vacuum chamber 301 to atmospheric pressure for loading and unloading the substrate 304, the temperature of the cooled substrate flow in order to adjust the pressure in the vacuum chamber 301 for the purpose of shortening the time required to return to room temperature. また、この窒素ガスは、絶縁膜の堆積時に圧力調整のために流しても良い。 Further, the nitrogen gas may be flowed to the pressure adjusted at the time of deposition of the insulating film.

【0137】配管330は、ストップ・バルブ331、 [0137] pipe 330, a stop valve 331,
質量流量計332、ストップ・バルブ333、配管33 Mass flow meter 332, a stop valve 333, piping 33
4を介して真空槽301に接続されている。 It is connected to the vacuum chamber 301 through a 4.

【0138】ステンレス製の基板支持台303の内部には、銅管335(銅管に流すガスの供給側を335とし、出口側を335′と記述する)が埋込まれており、 [0138] Inside the stainless steel substrate support 303, a copper tube 335 (the supply side of the gas flowing through the copper tube and 335, referred to as the outlet side 335 ') is embedded,
銅管335は、冷却された窒素および室温の窒素ガスの供給装置に接続されている。 Copper tube 335 is connected to a supply device of the cooled nitrogen and room temperature nitrogen gas.

【0139】基板支持台303には加熱用の熱源であるシース・ヒーター336も設置されており(簡単のため電源は図示せず)、このシース・ヒーター336で基板304を所望の温度に加熱することができる。 [0139] Sheath heater 336 to the substrate support 303 which is a heat source for heating has also been established (the power supply for simplicity not shown) to heat the substrate 304 to a desired temperature in the sheath heater 336 be able to.

【0140】真空槽301の壁面は二重構造になっており、壁面を加熱するための熱源341と保温材342が備え付けられている(簡単のため電源は図示せず)。 [0140] wall surface of the vacuum chamber 301 has a double structure, the heat source 341 and heat insulator 342 is being equipped for heating the walls (power for simplicity not shown). 本実施形態では真空槽301の壁温は80℃にした。 In this embodiment the wall temperature of the vacuum chamber 301 was set to 80 ° C..

【0141】以下、実際の操作にのっとって本実施形態の絶縁膜の形成方法を説明する。 [0141] Hereinafter, Ho' the actual operation will be described the method for forming the insulating film of the present embodiment.

【0142】まず、真空槽301を大気圧に戻して、基板304を基板支持台303に載せる。 [0142] First, by returning the vacuum chamber 301 to the atmospheric pressure, placing the substrate 304 on the substrate support 303. なお、真空槽3 In addition, the vacuum chamber 3
01の脇にゲート・バルブを介して真空にした予備室を設け、ロボット・アームを用いて自動で基板を搬送しても良い。 It provided a preliminary chamber which is evacuated aside 01 via a gate valve may transport the substrate automatically using a robot arm.

【0143】排気口302を介して到達真空度まで真空槽301内を排気する。 [0143] To evacuate the vacuum chamber 301 until reaching a vacuum degree through the exhaust port 302. このときの到達真空度は、1× Ultimate vacuum in this case, 1 ×
10 -7 Torrより高真空とする。 A high vacuum than 10 -7 Torr.

【0144】次に銅管335から銅管335′に冷却した窒素ガスを流し基板304を冷却する。 [0144] Next flowing nitrogen gas cooled copper tube 335 in the copper tube 335 'for cooling the substrate 304. 基板支持台3 Substrate support table 3
03の温度は概ね−100〜25℃に設定し、このとき基板温度は−80〜25℃となる。 Temperature of 03 is approximately set to -100~25 ℃, the substrate temperature at this time becomes -80~25 ℃.

【0145】基板温度が所望の温度に安定したのを確認した後、TMSの流量を制御する質量流量計317を概ね1〜100cm 3 /minに設定し、ストップ・バルブ316,318を開にしてTMSを真空槽301内に導入する。 [0145] After the substrate temperature was confirmed that the stable to the desired temperature, the mass flow meter 317 for controlling the flow rate of TMS generally set at 1 to 100 cm 3 / min, and a stop valve 316, 318 in the open the TMS is introduced into the vacuum chamber 301.

【0146】さらに、酸素用の質量流量計301を1〜 [0146] Further, 1 mass flow meter 301 for the oxygen
1000cm 3 /minに設定し、ストップ・バルブ3 Set to 1000cm 3 / min, stop valve 3
06,308を開にして酸素ガスを真空槽301内に導入する。 The 06,308 to open to introduce into the vacuum chamber 301 of oxygen gas.

【0147】このとき、真空槽301内の圧力は、排気口302のコンダクタンスを変えることにより、概ね1 [0147] At this time, the pressure in the vacuum chamber 301, by varying the conductance of the exhaust ports 302, approximately 1
0mTorr〜500Torrにすることができる。 It is possible to 0mTorr~500Torr. その内訳は、TMS分圧2mTorr〜200Torr、 The breakdown, TMS partial pressure 2MTorr~200Torr,
酸素分圧2mTorr〜400Torrである。 An oxygen partial pressure 2mTorr~400Torr.

【0148】酸素流量が安定した後、マイクロ波電力を概ね100Watt〜5kWatt印加し、酸素のマイクロ波放電をたてる。 [0148] After the oxygen flow rate is stabilized, and generally 100Watt~5kWatt applying microwave power, it sets a oxygen microwave discharge. マイクロ波放電を起こした時間を成膜開始時間として、成膜時間を変化させてシリコン酸化膜をシリコン基板304に堆積した。 The time which caused microwave discharge as a film-forming starting time, the silicon oxide film was deposited on a silicon substrate 304 by changing the deposition time.

【0149】なお、本実施形態では、直接活性化された酸素ガスを真空槽301に導入した場合について記述してあるが、通常、酸素ガスの質量流量計およびマイクロ波の共振は、オンにしてもすぐには安定しないので、安定化するまでの間バイパスに流しておいて、安定化した後で真空槽301内に導入したほうが絶縁膜の膜質の観点からは良かった。 [0149] In the present embodiment, are described for the case of introducing directly activated oxygen gas into the vacuum chamber 301, usually, the resonance of the mass flow meter and the microwave of the oxygen gas, turn on since not stable immediately to, keep flowing between the bypass until the stabilization, better it introduced into the vacuum chamber 301 after stabilization was good in terms of film quality of the insulating film.

【0150】成膜の終了は次のような手順で行なった。 [0150] the end of the deposition was carried out by the following procedure.

【0151】まず、マイクロ波電力の出力を切り、マイクロ波放電を停止する。 [0151] First, turn output of the microwave power, to stop the microwave discharge. この停止の時間を成膜終了時間とした。 The stopping of the time was the completion of the film formation time.

【0152】次にストップ・バルブ328,318を閉にして、TMSの供給を停止し、しかる後にストップ・ [0152] The next stop valve 328,318 in the closed, to stop the supply of TMS, stop thereafter -
バルブ308を閉にして酸素ガスの供給を停止する。 The valve 308 in the closed to stop the supply of the oxygen gas.

【0153】次に銅管335から銅管335′に流している冷却用窒素ガスの供給を先に示した手順で停止し、 [0153] The next supply of cooling the nitrogen gas flowing from the copper tube 335 in the copper tube 335 'to stop the procedure shown above,
同時に室温の窒素ガスを流した。 Simultaneously flushed with room temperature nitrogen gas.

【0154】このとき、窒素用の質量流量計332を1 [0154] In this case, the mass flow meter 332 for nitrogen 1
〜10l/minに設定し、ストップ・バルブ331, Set in ~10l / min, stop valve 331,
333を開にして窒素ガスを配管334から真空槽30 And 333 to open the vacuum chamber 30 the nitrogen gas from the pipe 334
1内に導入し、真空槽301内をほぼ大気圧に近い圧力にして基板温度を室温に戻す。 It was introduced into the 1, returning the substrate temperature to room temperature in the vacuum chamber 301 to a pressure close to about atmospheric pressure.

【0155】最後に、真空槽301内を大気圧に戻して基板304を取り出し、必要に応じて次の基板を基板支持台に設置する。 [0155] Finally, the vacuum chamber 301 is returned to atmospheric pressure takes out the substrate 304, if necessary to install the next substrate to the substrate support. これでシリコン酸化膜堆積の1回の作業が終了する。 This one operation of the silicon oxide film deposition is completed.

【0156】本実施形態の方法に従って、図5に示すように、配線が形成された基板(試料)上に層間絶縁膜を形成した。 [0156] according to the method of the present embodiment, as shown in FIG. 5, to form an interlayer insulating film on a substrate on which wiring is formed (sample).

【0157】試料は次のようにして作成した。 [0157] Samples were prepared as follows. まず、素子(不図示)が形成されたシリコン基板401上に熱酸化シリコン酸化膜402を約1μm形成し、その上に上記素子と接続するAl合金配線403となるAl−1% First, element (not shown) a thermally oxidized silicon oxide film 402 is about 1μm formed on the silicon substrate 401 is formed, Al-1% of the Al alloy wiring 403 for connecting with the element thereon
Si−0.5%Cu膜(以後、Al合金膜と呼ぶ)を概ね0.4〜0.9μm堆積する。 Si-0.5% Cu film (hereinafter, referred to as Al alloy film) to a generally 0.4~0.9μm deposition. 次にAl合金膜を通常の光露光法と反応性イオンエッチン(RIE)で加工し、Al合金配線403を形成した(図5(a))。 Then the Al alloy film is processed by reactive ion etching down to normal light exposure method (RIE), to form an Al alloy wiring 403 (Figure 5 (a)). A
l合金配線403は熱酸化シリコン酸化膜402に形成された接続孔(コンタクトホール)を介して上記素子に接続している。 l alloy wire 403 through a contact hole formed in the thermally oxidized silicon oxide film 402 (contact hole) is connected to the element.

【0158】この基板401を先に示した真空槽301 [0158] vacuum chamber 301 shown this substrate 401 above
内の基板支持台303に設置し、先に示した手順に従って絶縁膜405を形成する(図5(b))。 Placed on substrate support 303 of the inner, an insulating film 405 in accordance with the procedure shown above (Figure 5 (b)).

【0159】成膜条件は、例えば、TMS流量20cm [0159] deposition conditions, for example, TMS flow rate 20cm
3 /min、酸素流量200cm 3 /min、堆積圧力0.2Torr、マイクロ波電力200Watt、基板温度−30℃、堆積時間2分である。 3 / min, the oxygen flow rate 200 cm 3 / min, deposition pressure 0.2 Torr, microwave power 200Watt, a substrate temperature of -30 ° C., 2 minutes deposition time.

【0160】このとき、溝404での絶縁膜405の堆積速度は、概ね0.1〜0.5μm/minであった。 [0160] At this time, the deposition rate of the insulating film 405 in the groove 404 was approximately 0.1 to 0.5 [mu] m / min.
この試料を走査形電子顕微鏡(SEM)で観察すると、 When observing the specimen by a scanning electron microscope (SEM),
図5(b)に示すようにまるで水が深いコップの底から溜まるような形状で、絶縁膜405は溝404の底から堆積し、配線404間に形成された絶縁膜405に巣は見られなかった。 A shape like accumulated from like the bottom of the water is deep cup, as shown in FIG. 5 (b), the insulating film 405 is deposited from the bottom of the groove 404, the nest can be found in the insulating film 405 formed between the wirings 404 There was no.

【0161】次に通常のテトラ・エトオキシ・シラン(TEOS)と酸素を用いて、平行平板形のプラズマC [0161] using oxygen then the normal Tetra Etookishi silane (TEOS), the parallel-plate type plasma C
VD装置でSiO 2膜406を概ね0.5〜1μm堆積した(図5(c))。 Were generally 0.5~1μm deposited SiO 2 film 406 with VD device (FIG. 5 (c)).

【0162】次にSiO 2膜406にAl合金配線40 [0162] Next Al alloy wiring SiO 2 film 406 40
3に対する接続孔(ヴィアホール)を開孔した後、2層目のAl合金配線を形成する。 After opening a contact hole (via hole) for 3 to form an Al alloy wiring of the second layer. 以下、同様の工程を繰り返して必要な数だけ配線を多層化する。 Hereinafter, a multilayer structure only wiring required number by repeating the same process. 絶縁膜405は粘度を有するので、以後の工程のためにはAl合金配線上には厚く存在しないほうが良い。 Since the insulating film 405 has a viscosity, it is better not to present thick on the Al alloy wiring for further steps.

【0163】本実施形態の特徴は、図5(b)に示すように、Al合金配線403上に堆積した絶縁膜405の膜厚aと溝404内に堆積した絶縁膜405の膜厚bとが異なることである。 [0163] Features of the present embodiment, as shown in FIG. 5 (b), the thickness b of the insulating film 405 deposited in the thickness a and the groove 404 of the insulating film 405 deposited on the Al alloy wiring 403 it is that is different. すなわち、溝404内に堆積する絶縁膜405の厚みbの方がAl合金配線403上に堆積した絶縁膜405の膜厚aよりも厚い。 That is, thicker than the thickness a of the insulating film 405 toward the thickness b of the insulating film 405 is deposited in the groove 404 is deposited on the Al alloy wiring 403.

【0164】図6に、膜厚aと膜厚bとの関係を示す。 [0164] FIG. 6 shows the relationship between the thickness a and the thickness b.
図に示すように、溝104が完全に埋まるまでの間は、 As shown in the figure, until the groove 104 is filled completely,
膜厚bのほうが膜厚aよりも十分に大きい。 More of the film thickness b is sufficiently larger than the thickness of a. このため、 For this reason,
図中、xで示される位置で絶縁膜405の堆積を停止すると、溝405内はほぼ絶縁膜405で埋め込まれるが、Al合金配線403上にはほとんど絶縁膜405は堆積しないという状況が実現する。 In the figure, when stopping the deposition of the insulating film 405 at the position indicated by x, but the groove 405 is filled with approximately insulating film 405, almost the insulating film on the Al alloy wiring 403 405 situation is realized that not deposited .

【0165】図5には、Al合金配線403の上面にも絶縁膜405が薄く形成される様子が示されているが、 [0165] Figure 5 is how the formed thin insulating film 405 in the upper surface of the Al alloy wiring 403 is shown,
配線間の熱酸化シリコン酸化膜402上のみに形成され、Al合金配線403の上面には全く形成されないようにしても良い。 Is formed only on the thermally oxidized silicon oxide film 402 between the wirings, it may not at all formed on the upper surface of the Al alloy wiring 403.

【0166】本実施形態の絶縁膜405は比誘電率が通常のシリコン酸化膜のそれよりも低いので、配線間だけに絶縁膜405を使用するだけでも横方向の配線間容量の低減につながる。 [0166] Since the insulating film 405 is a dielectric constant of this embodiment is lower than that of ordinary silicon oxide film, leading to only a reduction of inter-wiring capacitance lateral just using the insulating film 405 between the wires.

【0167】また、この絶縁膜405は、粘度を持つため、シリコン酸化膜と比較して柔らかい。 [0167] Further, the insulating film 405, due to its viscosity, soft as compared to silicon oxide film. これはこの絶縁膜405の長所でもあり短所でもある。 This is also the disadvantage is also the advantage of the insulating film 405. 電気的信頼性が伸びたのは、通常のシリコン酸化膜が持つ熱応力をこの絶縁膜405は柔らかいため持たず、熱応力に起因する不良がなかったためと考えられる。 The electrical reliability is extended, this insulating film 405 heat stress with the conventional silicon oxide film has no softer, presumably because there was no defect due to thermal stress.

【0168】一方、柔らかいとその後の工程で不都合が生じる。 [0168] On the other hand, inconvenience with a soft and a subsequent step. 例えば、1層目のAl合金配線層の全面に絶縁膜405を形成し、その上に2層目のAl合金配線となるAl合金膜を通常のマグネトロン・スパッタリング法で堆積したところ、スパッタリング時の熱で絶縁膜40 For example, to form a first layer of Al alloy wiring layer on the entire surface insulating film 405, was deposited Al alloy film comprising an Al alloy wiring of second layer thereon in a conventional magnetron sputtering process, during sputtering insulating a thermal film 40
5は皺だらけになり、Al合金膜も均一に堆積できず、 5 becomes wrinkled, Al alloy film is also not be uniformly deposited,
その後の工程を継続することができなかった。 It was not able to continue the subsequent steps.

【0169】それに対して、本実施形態によれば、柔らかい絶縁膜405はAl合金配線間に主に存在し、Al [0169] In contrast, according to this embodiment, a soft insulating film 405 is mainly present between the Al alloy wiring, Al
合金配線上には通常のプラズマCVD法によるSiO 2 SiO is on alloy wiring by conventional plasma CVD method 2
膜406が接触することになる。 So that the film 406 is in contact. 実際は、柔らかい絶縁膜405がAl合金膜配線上にもあるはずであるが、本実施形態の場合、走査形電子顕微鏡(SEM)観察では見られなかった。 In fact, soft insulating film 405 but should also on the Al alloy film wires, in this embodiment, but not in a scanning electron microscope (SEM) observation. さらに、絶縁膜405の表面は通常のプラズマCVD法によるSiO 2膜であるため、次の工程に特に不都合が生じることもなかった。 Further, the surface of the insulating film 405 because a SiO 2 film by conventional plasma CVD method, nor did the particular inconvenience occurs in the next step.

【0170】なお、本実施形態では、TMSと酸素の組み合わせの場合を示したが、有機シランとしてTMS以外に、例えば、テトラエチルシラン(Si(C 25 [0170] In the present embodiment, the case of a combination of TMS and oxygen, in addition to TMS as an organic silane, for example, tetraethyl silane (Si (C 2 H 5)
4 )、テトラメトキシシラン(Si(OCH 34 )、 4), tetramethoxysilane (Si (OCH 3) 4),
テトラエトキシシラン(Si(OC 254 )、ヘキサメチルジシロキサン(Si 2 O(CH 36 )、テトライソプロポキシシラン(Si(i−C 374 )などのアルコキシシランを用いても同様の効果があった。 Tetraethoxysilane (Si (OC 2 H 5) 4), hexamethyldisiloxane (Si 2 O (CH 3) 6), an alkoxysilane, such as tetra-isopropoxy silane (Si (i-C 3 H 7) 4) had a similar effect be used.
また、キシレン、フェニルトリメチルシラン、ジフェニルトリメチルシランを用いても効果が同様にあった。 Also, xylene, phenyl trimethyl silane, is also effective with diphenyl trimethylsilane was similarly.

【0171】さらに、少なくとも酸素元素を構成原子として含む化合物としてO 2以外に、例えば、オゾン、C [0171] Further, the O 2 addition as a compound containing at least oxygen element as a constituent atom, for example, ozone, C
O、CO 2 、NO、N 2 O、NO 2 、H 2 O、H 22 O, CO 2, NO, N 2 O, NO 2, H 2 O, H 2 O 2
などを用いても同様な効果があった。 Even using, for example, had a similar effect.

【0172】(第4の実施形態)図7は、本発明の第4 [0172] (Fourth Embodiment) FIG. 7, the fourth of the present invention
の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。 Is a process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment.

【0173】まず、図7(a)に示すように、シリコン基板501上に厚さ1μmの熱酸化シリコン酸化膜50 [0173] First, as shown in FIG. 7 (a), thermally oxidized silicon oxide film 50 having a thickness of 1μm on the silicon substrate 501
2を形成し、次いでAl合金配線503となる厚さ0. 2 is formed, then the thickness of the Al alloy wiring 503 0.
9μmのAl合金膜を通常のスパッタリング法で堆積し、このAl合金膜を通常の光露光法と反応性オンエッチングとを用いてパターニングし、Al合金配線503 The Al alloy film of 9μm deposited by conventional sputtering, the Al alloy film is patterned using a reactive on etching with conventional light exposure method, Al alloy wiring 503
を形成する。 To form.

【0174】なお、図中、504は配線間の溝を示している。 [0174] In the figure, 504 shows a groove between the wirings. また、Al合金配線503は熱酸化シリコン酸化膜502に形成された接続孔(不図示)を介してシリコン基板501に形成された素子(不図示)に接続している。 Also, Al alloy wiring 503 is connected to a connection hole formed in the thermally oxidized silicon oxide film 502 devices formed on the silicon substrate 501 via the (not shown) (not shown).

【0175】次にシリコン基板501に第3の実施形態に示した手順に従って、図7(b)に示すように、絶縁膜505を形成する。 [0175] Following the procedure described in the third embodiment in the silicon substrate 501 and then, as shown in FIG. 7 (b), an insulating film 505. ただし、成膜条件は、TMS流量20cm 3 /min、酸素流量100cm 3 /min、 However, the film formation conditions, TMS flow rate 20 cm 3 / min, the oxygen flow rate 100 cm 3 / min,
圧力0.2Torr、マイクロ波電力500Watt、 Pressure 0.2Torr, microwave power 500Watt,
基板温度R. Substrate temperature R. T. T. (室温)である。 It is a (room temperature). この成膜条件は、一条件を示したもので、この条件に限定されるものではない。 The film forming conditions, shows one condition, but is not limited to this condition.

【0176】このように相対的に酸素ラジカルの発生しやすい状況にすると、図7(b)に示すように、コンフォーマルな形状が実現しやすい。 [0176] When the prone situation of the thus relatively oxygen radicals, as shown in FIG. 7 (b), is likely to achieve conformal shape. 酸素ラジカルの発生しやすい状況とは、TMS流量が同一であれば酸素流量の大きい領域、あるいはマイクロ波電力の大きい領域、なるべく前記範囲(室温)内で基板温度の高い領域である。 The prone situation of oxygen radicals, large areas of the oxygen flow rate if TMS flow rate are the same or larger area of ​​the microwave power, a region with a high substrate temperature within possible the range (room temperature).

【0177】走査形電子顕微鏡(SEM)で観察した結果、同図(b)に示すように、絶縁膜505の膜厚は、 [0177] As a result of observation by a scanning electron microscope (SEM), as shown in FIG. (B), the thickness of the insulating film 505,
溝504の底と配線503上とで概ね同じあった。 It was almost the same between the upper bottom and the wiring 503 of the groove 504.

【0178】本実施形態の特徴は、溝504の底とAl [0178] Features of the present embodiment, the bottom of the groove 504 and Al
合金配線503上にほぼ同一の膜厚の絶縁膜505が形成されていることが本質ではなく、Al合金配線503 It is not essential that the insulating film 505 having a thickness substantially the same over the alloy wiring 503 is formed, Al alloy wiring 503
上にもある程度の膜厚(0.1〜0.5μm)の絶縁膜505が形成されていることが本質である。 It is the essence which is formed an insulating film 505 of a certain degree of film thickness (0.1 to 0.5 [mu] m) to above. なお、横方向の配線間容量を下げる目的では、Al合金配線間を積極的に絶縁膜505で埋込んだほうが良い。 Incidentally, for the purpose of reducing the interconnect capacitance of the horizontal direction, the better is embedded, in actively insulating film 505 between the Al alloy wiring.

【0179】次に真空槽から取り出した後、図7(c) [0179] Next After removal from the vacuum chamber, and FIG. 7 (c)
に示すように、通常のプラズマCVD法により全面に厚さ約0.5〜1.0μmのSiO 2膜506を形成する。 As shown in, to form the SiO 2 film 506 having a thickness of about 0.5~1.0μm on the entire surface by conventional plasma CVD method. なお、溝504の埋込み形状を改良するために、一部有機シランとO 3とを用いて絶縁膜を例えば0.2〜 In order to improve the embedding shape of the groove 504, for example, 0.2 to an insulating film with a part organic silane and O 3
0.6μm堆積した後、プラズマCVD法でSiO 2膜506を形成しても良い。 After 0.6μm deposited, it may be formed of SiO 2 film 506 by plasma CVD.

【0180】この後、通常の方法に従って、上層Al配線を形成する。 [0180] After this, in a conventional manner, to form an upper Al wiring. すなわち、所望の位置にAl合金配線5 That, Al alloy wiring in the desired position 5
03に対するコンタクトホールを開孔した後、上層Al After the contact hole for the 03, upper Al
合金配線となる厚さ0.4〜1.0μmのAl合金膜を形成し、これを通常の光露光法と反応性イオンエッチングとを用いてパターニングして、上層Al合金配線を形成する。 Forming an Al alloy film having a thickness of 0.4~1.0μm as the alloy wire, which was patterned using a reactive ion etching with conventional light exposure technique to form an upper Al alloy wiring.

【0181】最後に、プラズマCVD法により厚さ0. [0181] Finally, the thickness by a plasma CVD method is 0.
5〜1.0μmのSiO 2膜を形成した後、パッドを形成する。 After forming the SiO 2 film 5~1.0Myuemu, to form a pad.

【0182】このようして得られた半導体装置(試料) [0182] Thus to semiconductor device obtained (sample)
を電気的信頼性試験にかけた。 They were subjected to electrical reliability testing. その結果、ストレス・マイグレーションによる不良率は、従来のものに比較して、約2桁以上小さくなることを確認した。 As a result, defective rate due to the stress migration, compared to the conventional, it was confirmed that reduced about two orders of magnitude or more.

【0183】これは、Al合金配線503に接触する絶縁膜505は粘度を持つ絶縁膜であるため、その後のプラズマCVD法で形成したSiO 2膜506が通常の熱ストレスを持っていてもAl合金配線503にかかる熱応力が緩和されたためと考えられる。 [0183] This, Al alloy for wire insulating film 505 in contact with the 503 is an insulating film having a viscosity, then the Al alloy be SiO 2 film 506 formed by a plasma CVD method have a normal thermal stress presumably because the thermal stress applied to the wiring 503 is relaxed.

【0184】本実施形態では、Al合金配線503上にも概ね0.1〜0.5μmの膜厚の絶縁膜505を形成したことが特徴である。 [0184] In the present embodiment has a feature that also generally form an insulating film 505 having a thickness of 0.1~0.5μm on the Al alloy wiring 503. すなわち、Al合金配線503 That, Al alloy wiring 503
の上面および側面は本実施形態の柔らかい絶縁膜505 Soft insulating film of the upper and side surfaces the embodiment 505
で包みこまれている。 It has been wrapped up in.

【0185】このような構造を取ることにより、絶縁膜505上にプラズマCVD法で形成したSiO 2膜50 [0185] SiO 2 film 50 by adopting such a structure, formed by a plasma CVD method on the insulating film 505
6の熱応力を緩和することができ、ストレス・マイグレーションの発生を抑制することができたと考えられる。 Thermal stress of 6 can be relaxed, is considered that it is possible to suppress the occurrence of stress migration.

【0186】また、層間絶縁膜を全て絶縁膜505にしてしまわないことにも本実施形態の特徴である。 [0186] Also, a feature of also this embodiment can not would provide an interlayer insulating film in all the insulating film 505. 電流ストレスが増大するにつれて、ストレマ・マイグレーションのみならず、エレクトロ・マイグレーションの発生もAl合金配線の電気的信頼性を低下させる大きな要因になる。 As the current stress is increased, not Sutorema migration only, occurrence of electromigration is also a major factor to lower the electrical reliability of the Al alloy wiring.

【0187】この対策として、Al合金配線の上下にT [0187] As a countermeasure, T at the top and bottom of Al alloy wiring
iN障壁層を設ける方式が採用されている。 Method of providing a iN barrier layer is employed. この構造では、大きな電流ストレスが印加されたAl合金配線のA A in this structure, Al alloy wiring a large current stress is applied
l原子は、電流ストレスの印加方向に移動する。 l atom moves to the application direction of the current stress.

【0188】下流側に移動したAl原子は、下流側のA [0188] Al atoms which has moved to the downstream side, the downstream side A
l合金配線にとって余剰原子となる。 The surplus atoms for l alloy wiring. Al合金配線の上下の面が固いTiN障壁層で覆われているため、Al合金配線の横方向に隣接する絶縁膜の弱い箇所に沿って成長する(横ヒロック)。 Since the upper and lower surfaces of the Al alloy wiring is covered with hard TiN barrier layer, grown along the weak location insulation layer laterally adjacent to the Al alloy wiring (horizontal hillock).

【0189】この横ヒロックが著しく成長した場合には、隣のAl合金配線と接触してしまい、電気的短絡をもたらす。 [0189] If this lateral hillocks significantly growth will be in contact with the next Al alloy wiring, resulting in electrical shorts.

【0190】もし、柔らかい絶縁膜505でAl合金配線間の横方向の隙間を全て埋め込んでしまうと、この横ヒロック耐性は弱くなる。 [0190] If the resulting embed all lateral clearance between the Al alloy wiring with a soft insulating film 505, the lateral hillock resistance is weakened. しかし、本実施形態のように、Al合金配線に接触する領域にのみ柔らかい絶縁膜505を用い、それ以外のAl合金配線間の隙間は従来のSiO 2膜506を用いると、横ヒロック耐性も劣化しないことを確認した。 However, as in this embodiment, using a soft insulating film 505 only in the region in contact with Al alloy wiring, otherwise the gap between the Al alloy wiring of Using conventional SiO 2 film 506, also lateral hillock resistance degradation it was confirmed that no.

【0191】(第5の実施形態)図9は、本発明の第5 [0191] (Fifth Embodiment) FIG. 9 is a fifth of the present invention
の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。 Is a process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment.

【0192】図9(d)は、本実施形態の製造方法によって得られた半導体装置を表している。 [0192] FIG. 9 (d) represents the semiconductor device obtained by the manufacturing method of this embodiment. 図中、701 In the figure, 701
は、素子分離され、素子が形成されたシリコン基板を示している。 Is the isolation, shows a silicon substrate which elements are formed. このシリコン基板701上には、シリコン酸化膜702が形成されている。 On this silicon substrate 701, a silicon oxide film 702 is formed. このシリコン酸化膜70 The silicon oxide film 70
2上には、所望パターンの配線703 1 ,703 2 ,7 On 2, the desired pattern wiring 703 1, 703 2, 7
03 3が形成されている。 03 3 is formed. これら配線703 1 ,703 These wiring 703 1, 703
2 ,703 3は、シリコン酸化膜702に形成された図示しない接続孔(コンタクトホール)を介して基板表面に形成された図示しない素子と電気的に接続されている。 2, 703 3 are electrically connected to a device (not shown) formed on the substrate surface through a connection hole (not shown) formed on the silicon oxide film 702 (contact hole).

【0193】これら配線703 1 ,703 2 ,703 3 [0193] These wiring 703 1, 703 2, 703 3
は、本発明の絶縁膜704により覆われている。 It is covered with an insulating film 704 of the present invention. 絶縁層704上には配線705が形成されており、この配線層707は、絶縁膜704に形成された接続孔(ヴィアホール)706を介して、配線703 2に接続している。 On the insulating layer 704 has a wiring 705 is formed, the wiring layer 707 through a connection hole (via hole) 706 formed in the insulating film 704, are connected to the wiring 703 2.
配線703 1 ,703 2 ,703 3 ,705の材料は、 Wiring 703 1, 703 2, 703 3, 705 of material,
例えば、アルミニウム−珪素1%−銅0.5%合金である。 For example, aluminum - copper 0.5% Alloy - silicon 1%.

【0194】図8は、本実施形態で使用する半導体製造装置の概略構成を示す模式図である。 [0194] Figure 8 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a semiconductor manufacturing apparatus used in the present embodiment. この半導体装置は凝縮CVD法により絶縁膜704を形成できるものである。 This semiconductor device is one capable of forming an insulating film 704 by the condensation CVD method. 図中、601は真空槽を示しており、この真空槽6 In the figure, 601 denotes a vacuum chamber, the vacuum chamber 6
01は排気口602を介して高真空に排気でき、その到達真空度は2×10 -7 Torr以上である。 01 can be evacuated to a high vacuum through an exhaust port 602, the ultimate vacuum is 2 × 10 -7 Torr or more. 排気装置は簡単のため図示していない。 Exhaust system is not shown for the sake of simplicity.

【0195】真空槽601内には、基板を支持するための基板支持台603が設定されており、その上にシリコン基板604が設置されている。 [0195] In the vacuum chamber 601, substrate support 603 for supporting a substrate and is set, the silicon substrate 604 is placed thereon.

【0196】真空槽601には、各種ガスを供給するための配管が接続されている。 [0196] The vacuum chamber 601 is a pipe for supplying various gases is connected. すなわち、酸素ガス、水素ガス、一酸化炭素ガス、窒素ガスなどの各種プロセスガスおよびパージガスを供給する配管605、TMSを流すための配管615、および窒素ガスを流すための配管630がそれぞれ真空槽601に接続されている。 That is, oxygen gas, hydrogen gas, carbon monoxide gas, various process gases and purge gas pipe for supplying 605 such as nitrogen gas, piping 615 for flowing the TMS and piping 630 for flowing the nitrogen gas vacuum chamber 601 respectively, It is connected to the. 配管605は例えばステンレス製のものである。 Pipe 605 is made of for example stainless steel.

【0197】各種ガスを供給する配管605(簡単のためガス供給源は図示せず)には、上から順にバルブ60 [0197] The various gas pipe for supplying 605 (gas supply source for simplicity not shown), the valve 60 in order from the top
1 〜606 9およびマスフローコントローラ607 1 6 1-606 9 and the mass flow controller 607 1
〜607 9が設けられている。 ~607 9 is provided.

【0198】配管605は、バルブ608、アタッチメント609を介してサファイヤ管611に接続されており、このサファイヤ管611はアタッチメント612を介して真空槽601に接続されている。 [0198] pipe 605, valve 608, is connected to the sapphire tube 611 via the attachment 609, the sapphire tube 611 is connected to the vacuum chamber 601 via the attachment 612.

【0199】また、配管605は、バルブ651,65 [0199] In addition, the pipe 605, the valve 651,65
2を介してオゾナイザ653が接続されている。 Ozonizer 653 via a 2 are connected. オゾンを用いる際には、バルブ608を閉じ、原料ガスをバルブ651を介してオゾナイザ653に供給し、オゾンを含有するガスをバルブ652を介して配管605に供給する。 When ozone is used, close the valve 608, the raw material gas through the valve 651 is supplied to the ozonizer 653 and supplies a gas containing ozone to the pipe 605 via the valve 652.

【0200】オゾナイザ643に供給する原料ガスとしては、酸素ガス、酸素ガスと窒素ガスの混合ガス、または酸素ガスと二酸化炭素ガスの混合ガスが好ましい。 [0200] As the raw material gas to be supplied to the ozonizer 643, an oxygen gas, a mixed gas of oxygen gas and nitrogen gas or a mixed gas of oxygen gas and carbon dioxide gas, is preferable.

【0201】サファイヤ管611の途中にはマイクロ波放電によるプラズマ発生用の放電電極610が設置されている(簡単のため、マイクロ波電源およびマイクロ波供給系は図示されていない)。 [0202] the way to the discharge electrode 610 for plasma generation by microwave discharge is installed sapphire tube 611 (for simplicity, the microwave power and the microwave supply system is not shown).

【0202】サファイヤ管611の近傍に、管内を通過するガスを励起するための光源654を設置しても良い。 [0202] the vicinity of the sapphire tube 611, may be installed light source 654 for exciting the gas passing through the tube. 励起光としては、例えば通過ガスの電子状態の励起を引き起こすために、紫外線が好ましい。 The excitation light, for example, to cause the excited electronic states of the passing gas, UV is preferable.

【0203】TMSを供給するための配管615(簡単のためTMS供給源は図示せず)は、バルブ616、マスフローコントローラ617、バルブ618、ステンレス配管619を介して真空槽601に接続されている。 [0203] pipe 615 (TMS source for simplicity not shown) for supplying the TMS is connected to the vacuum chamber 601 through a valve 616, mass flow controller 617, valve 618, stainless pipe 619.
マスフローコントローラ617は、精密な流量調整ができればニードル・バルブで代用しても良い。 Mass flow controller 617 may be replaced by a needle valve if it is precise flow adjustment.

【0204】配管630を介して流す窒素ガス(簡単のため窒素ガス供給源は図示せず)は、基板604の出し入れのために真空槽601内を大気圧に戻したり、冷却された基板604の温度を室温まで戻すのに要する時間の短縮を目的として、真空槽601内の圧力を調整するために流す。 [0204] Nitrogen gas flowing through a pipe 630 (the nitrogen gas supply source for simplicity not shown), or returned to the vacuum chamber 601 to atmospheric pressure for loading and unloading of the substrate 604, the cooled substrates 604 the temperature for the purpose of shortening the time required to return to room temperature, poured out for adjusting the pressure in the vacuum chamber 601. また、この窒素ガスは、絶縁膜の堆積時に圧力調整のために流しても良い。 Further, the nitrogen gas may be flowed to the pressure adjusted at the time of deposition of the insulating film.

【0205】また、配管630は、バルブ631、マスフローコントローラ632、バルブ633、配管634 [0205] In addition, the pipe 630, valve 631, mass flow controller 632, valve 633, the pipe 634
を介して真空槽601に接続されている。 It is connected to the vacuum chamber 601 through the.

【0206】ステンレス製の基板支持台603の内部には、基板冷却用の銅管635,635´(銅管に流すガスの供給側を635とし、出口側を635′と記述する)が埋込まれており、銅管635は、予め液体窒素などの冷媒中を通過させて冷却された窒素ガスおよび室温の窒素ガスの供給装置に接続されている(簡単のため、 [0206] Inside the stainless steel substrate support 603, a copper tube 635,635' for substrate cooling (the supply side of the gas flowing through the copper tube and 635, referred to as the outlet side 635 ') is embedded Marete cage, copper tube 635, since the pre-coolant in such liquid nitrogen is passed through and is connected to a supply device of the cooled nitrogen gas and at room temperature of the nitrogen gas (for simplicity,
窒素ガスの冷却装置および供給装置は図示せず)。 Cooling device and supply device of the nitrogen gas is not shown).

【0207】基板支持台603には加熱用の熱源であるシース・ヒーター636が設けられており(簡単のため電源は図示せず)、このシース・ヒーター636により基板604を所望の温度に加熱することができる。 [0207] The substrate support 603 sheath heater 636 is provided as a heat source for heating (power for simplicity not shown), is heated by the sheath heater 636 to the substrate 604 to a desired temperature be able to.

【0208】真空槽601の壁面は二重構造になっており、壁面を加熱し、真空槽601内のガス温度分布を均一に保つための熱源641と保温材642が備え付けられている(簡単のため電源は図示せず)。 [0208] wall surface of the vacuum tank 601 has a double structure, heating the wall surface, heat source 641 and heat insulator 642 for maintaining a uniform gas temperature distribution in the vacuum chamber 601 is equipped (simple since the power supply is not shown).

【0209】真空槽601の内部には、絶縁膜表面近傍の粘度を高くする工程に用いるための光源655およびマイクロ波発生用電源656が設置されている。 [0209] Inside the vacuum chamber 601, light source 655 and the microwave generating power supply 656 to be used in the step of increasing the viscosity of the insulating film near the surface is provided. 光源6 Light source 6
55として、波長2.6〜3.3μmの赤外線源、波長142〜308nmの紫外線源、基板の高速昇温用の光源のいずれも、効果があった。 As 55, the infrared source of the wavelength 2.6~3.3Myuemu, an ultraviolet light source having a wavelength 142~308Nm, none of the light source for rapid temperature increase of the substrate, was effective. これらの光源655およびマイクロ波発生用電極656は、単独で用いても良いし、複数の光源やマイクロ波発生用電極を組み合わせて用いても良い。 These light sources 655 and the microwave generating electrode 656 may be used alone or may be used in combination of a plurality of light sources and the microwave generating electrode.

【0210】以下、図8、図9を用いて、実際の操作にのっとって本発明の絶縁膜の形成方法を説明する。 [0210] Hereinafter, with reference to FIGS. 8 and 9, a method for forming the insulating film of the present invention will be described with Ho' the actual operation.

【0211】まず、真空槽601を大気圧に戻して、基板604を基板支持台603上に載置する。 [0211] First, by returning the vacuum chamber 601 to the atmospheric pressure, placing the substrate 604 on the substrate support table 603. この際、真空槽601の脇にゲート・バルブを介して真空にした予備室を設け、ロボット・アームを用いて自動で基板を搬送しても良い。 In this case, it provided the preliminary chamber which is evacuated through a gate valve on the side of the vacuum chamber 601 may transport the substrate automatically using a robot arm. また、基板204は、例えば図9(a) The substrate 204 is, for example, FIG. 9 (a)
に示される配線703 1 〜703 3が形成された基板である。 A substrate that has a wiring 703 1-703 3 is formed as shown in.

【0212】次に排気口602を介して到達真空度まで真空槽201内を排気する。 [0212] Next evacuating the vacuum chamber 201 until reaching a vacuum degree through the exhaust port 602. このときの到達真空度は、 The ultimate vacuum at this time,
1×10 -7 Torrより高真空とする。 A high vacuum than 1 × 10 -7 Torr.

【0213】次に銅管635から銅管235′に冷却した窒素ガスを流し、基板204を冷却する。 [0213] Next flowing nitrogen gas cooled copper tube 635 in the copper tube 235 ', to cool the substrate 204. 基板支持台603の温度は概ね−100〜25℃に設定し、このとき基板温度は−80〜25℃となる。 The temperature of the substrate support 603 is generally set to -100~25 ℃, the substrate temperature at this time becomes -80~25 ℃.

【0214】基板温度が所望の温度に安定したのを確認した後、TMS用のマスフローコントローラ617を概ね1〜100cm 3 /minに設定し、バルブ616, [0214] After the substrate temperature was confirmed that the stable to the desired temperature, the mass flow controller 617 for TMS generally set at 1 to 100 cm 3 / min, valve 616,
618を開にしてTMSを真空槽601内に導入する。 And the 618 opened to introduce TMS into the vacuum chamber 601.

【0215】さらに、酸素(O 2 )用の質量流量計60 [0215] In addition, the mass flow meter 60 for oxygen (O 2)
7を1〜1000cm 3 /minに設定し、バルブ6 7 7 Set 1~1000cm 3 / min, the valve 6
06 7 ,608を開にして、酸素ガスを真空槽601内に導入する。 06 7, 608 in the open, introducing oxygen gas into the vacuum chamber 601.

【0216】このとき、真空槽601内の圧力は、排気口602のコンダクタンスを変えることにより、概ね1 [0216] At this time, the pressure in the vacuum chamber 601, by varying the conductance of the exhaust ports 602, approximately 1
0mTorr〜500Torrにすることができる。 It is possible to 0mTorr~500Torr. その内訳は、TMS分圧2〜200Torr、酸素分圧2 The breakdown, TMS partial pressure 2~200Torr, the oxygen partial pressure of 2
〜400Torrである。 Is ~400Torr.

【0217】次に酸素流量が安定した後、放電電極61 [0217] After the next oxygen flow rate is stabilized, the discharge electrodes 61
0にマイクロ波電力を概ね100〜5000W印加し、 Largely 100~5000W applying microwave power to 0,
酸素のマイクロ波放電を発生させ、図9(b)に示すように、酸素プラズマとTMSとの反応生成物からなる絶縁膜704を配線703 1 〜703 3を覆うようにシリコン基板704上に堆積させる。 To generate a microwave discharge of oxygen, as shown in FIG. 9 (b), deposited on the silicon substrate 704 and an insulating film 704 consisting of reaction products of an oxygen plasma and TMS so as to cover the wiring 703 1-703 3 make.

【0218】堆積の終了は次のような手順で行なった。 [0218] the end of the deposition was carried out by the following procedure.

【0219】まず、マイクロ波電力の出力を切り、マイクロ波放電を停止する。 [0219] First, turn output of the microwave power, to stop the microwave discharge.

【0220】次にバルブ616,618を閉にしてTM [0220] Next, the valve 616, 618 in the closed TM
Sの供給を停止した後、バルブ606 7 ,608を閉にして酸素ガスの供給を停止する。 After stopping the supply of S, to stop the supply of the oxygen gas valve 606 7, 608 in the closed state.

【0221】次に銅管635から銅管635′に流している冷却用窒素ガスの供給を停止し、その代わりに室温の窒素ガスを流す。 [0221] Then the supply of cooling the nitrogen gas flowing from the copper tube 635 in the copper tube 635 'is stopped, flow of room temperature nitrogen gas instead.

【0222】このとき、窒素用の質量流量計632を1 [0222] In this case, the mass flow meter 632 for nitrogen 1
〜10l/minに設定し、バルブ631,633を開にして窒素ガスを配管634から真空槽601内に導入し、真空槽601内をほぼ大気圧に近い圧力にして基板温度を室温に戻する。 Set ~10l / min, Modosuru valves 631 and 633 opened to introduce nitrogen gas from the pipe 634 into the vacuum chamber 601, the substrate temperature to room temperature in the vacuum chamber 601 to a pressure close to about atmospheric pressure .

【0223】最後に、真空槽601内を大気圧に戻して基板604を取り出し、必要に応じて次の基板を基板支持台603に設置する。 [0223] Finally, in the vacuum tank 601 is returned to atmospheric pressure takes out the substrate 604, if necessary to install the next substrate to substrate support 603. これで1回の絶縁膜の成膜工程が終了する。 This single insulating film deposition process is completed.

【0224】上記絶縁膜704の成膜において、典型的な具体的なプロセス条件は、例えば、TMS流量20c [0224] In the formation of the insulating film 704, a typical specific process conditions, for example, TMS flow rate 20c
3 /min、酸素ガス流量200cm 3 /min、堆積時の雰囲気圧力0.2Torr、マイクロ波放電出力200W、基板温度−30℃であり、このとき、絶縁膜301の堆積速度は約0.5μm/minである。 m 3 / min, an oxygen gas flow rate of 200 cm 3 / min, during deposition of atmospheric pressure 0.2 Torr, a microwave discharge power 200 W, a substrate temperature of -30 ° C., this time, the deposition rate of the insulating film 301 is about 0.5μm / a min.

【0225】ここでは、放電時間を40分とし、厚さ2 [0225] Here, the discharge time to minutes 40, thickness 2
μmの絶縁膜704を形成した。 Forming an insulating film 704 [mu] m. この絶縁膜301の粘度は10000cp未満であり、ピンセットが容易に突き刺さるほど柔らかかった。 The viscosity of the insulating film 301 is less than 10000 cp, it was softer as tweezers pierce easily.

【0226】次に図9(c)に示すように、配線703 [0226] Next, as shown in FIG. 9 (c), the wiring 703
2に対するヴィアホール706を絶縁膜704に開孔した後、例えば、以下に説明する方法に従って絶縁膜70 A via hole 706 for 2 after opening the insulating film 704, for example, the insulating film 70 according to the method described below
4の表面近傍部分のみの粘度を選択的に高くする。 The viscosity of the near-surface portion only of 4 selectively increased.

【0227】まず、基板704を再び図8に示す装置の真空層601内に設置する。 [0227] First, it placed in a vacuum layer 601 of the apparatus shown in FIG. 8 the substrate 704 again.

【0228】次に、例えば、マスフローコントローラ6 [0228] Next, for example, a mass flow controller 6
07 6により水素ガス流量を150cm 3 /minに設定し、バルブ606 6を開け、放電電極610に200 07 6 hydrogen gas flow rate was set to 150 cm 3 / min, the opened valve 606 6, 200 to the discharge electrode 610
Wの高周波を印加して、サファイヤ管611を介して水素プラズマを真空槽601内に導入するとともに、基板704をヒーター636によって例えば300℃に加熱する。 W high frequency is applied for, is introduced into the vacuum chamber 601 of the hydrogen plasma through the sapphire tube 611 to heat the substrate 704, for example 300 ° C. by the heater 636. このようにして、基板704を水素プラズマ雰囲気に例えば10分間晒する。 In this manner, the substrate 704 is exposed, for example, 10 minutes to a hydrogen plasma atmosphere. なお、真空槽601内の圧力は例えば1Torrとする。 The pressure in the vacuum chamber 601 is set to 1Torr example.

【0229】次に基板704を冷却するために、銅管6 [0229] Then in order to cool the substrate 704, a copper pipe 6
35から銅管635′に窒素ガスを流すとともに、上記と同様の操作により配管634から窒素ガスを真空槽6 With flowing nitrogen gas into the copper tube 635 'from 35, the vacuum chamber 6 the nitrogen gas from the pipe 634 by the same operation as above
01内に導入する。 It is introduced into the 01. 基板温度が室温付近に到達後、基板704を真空槽601内から取り出す。 After the substrate temperature reaches the vicinity of room temperature, take out the substrate 704 from the vacuum tank 601.

【0230】表面近傍部分の粘度を高くする処理を行なった絶縁膜704は、粘度が10000cp以上となり、ピンセットが容易には突き刺さらないほど固い状態になった。 [0230] near the surface portion of the insulating film 704 was subjected to processing to increase the viscosity, the viscosity becomes higher 10000 cp, become stiff state enough not Tsukisasara is facilitated tweezers.

【0231】最後に、図9(d)に示すように、ヴィアホール706の底面の配線703 2を適当な清浄化処理で洗浄した後、絶縁膜704上に配線705となる金属層をマグネトロン・スパッタリング法で形成し、上記金属層を光露光法と反応性イオンエッチング法を用いて加工して、配線703 2に電気的に接続する配線705を形成する。 [0231] Finally, as shown in FIG. 9 (d), after washing the bottom of the wiring 703 2 of the via hole 706 with a suitable cleaning process, magnetron metal layer serving as a wiring 705 over the insulating film 704 It was formed by a sputtering method and processed by reactive ion etching the light exposure method of the above metal layer, a wiring 705 for electrically connecting to the wiring 703 2.

【0232】以上述べた本実施形態の方法により形成された半導体装置、および絶縁膜704の表面近傍分の粘度増加処理を行なっていない、従来の技術により形成された半導体装置の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により調べた。 [0232] The above-mentioned semiconductor device formed by the method of this embodiment, and not subjected to the viscosity increase process in the vicinity of the surface portion of the insulating film 704, cross-sectional scanning electron semiconductor device formed by conventional techniques It was examined by microscope (SEM).

【0233】その結果、本実施形態の半導体装置は、図9(d)に示されるように、絶縁膜704の形状は、上側表面およびヴィアホール706の側壁を含め良好であった。 [0233] As a result, the semiconductor device of this embodiment, as shown in FIG. 9 (d), the shape of the insulating film 704 was good, including the sidewalls of the upper surface and the via hole 706. また、絶縁膜704の表面から概ね0.1μmおよびヴィアホール706の側壁から概ね0.05μmの位置に、粘性(粘度)の変化による急峻な界面が観測された。 Also, generally 0.05μm position from the side wall of the generally 0.1μm and the via hole 706 from the surface of the insulating film 704, sharp interface due to the change in viscosity (viscosity) was observed. 配線間の溝、配線段差は空隙なく隅まで絶縁膜7 Grooves between wirings, insulating the wiring level difference to the corner without the gap film 7
04で埋め込まれていた。 It had been filled with 04.

【0234】これに対して、従の来技術により形成された半導体装置では、配線間の溝、配線段差は隅まで絶縁膜704で埋め込まれているものの、絶縁膜704の表面およびヴィアホール706の側壁は、表面粘性の向上処理がなされていないため、表面に微小な凹凸が見られた。 [0234] In contrast, in the semiconductor device formed by the coming art slave, the groove between the wires, but the wiring step is embedded in the corner to the insulating film 704, the surface and the via hole 706 of the insulating film 704 sidewalls, since the enhancement of the surface viscosity is not performed, fine irregularities were observed on the surface. また、絶縁膜自体の低い粘性のため、ヴィアホール706の形状が変化していた。 Further, since the lower insulating film itself viscosity, the shape of the via hole 706 was changed.

【0235】また、本実施形態の半導体装置と従来の半導体装置とについて、電気特性試験を行なったところ、 [0235] Further, for a semiconductor device and a conventional semiconductor device of the present embodiment, it was conducted electric characteristics test,
本実施形態の半導体装置の配線寿命は従来の半導体装置のそれに対して概ね10%のびていた。 Wire life of the semiconductor device of the present embodiment was extended about 10% relative to that of the conventional semiconductor device.

【0236】このような差が現れた理由としては、従来の半導体装置における劣化の原因である、例えば、マグネトロン・スパッタリング法等のスパッタリング法で用いられるプラズマが引き起こす絶縁膜704の表面の凹凸や、絶縁膜704の構成分子の化学結合の切断などによるリーク電流や、ヴィアホール706の変形による配線コンタクト不良などが、本実施形態の場合、絶縁膜7 [0236] The reason why such a difference has appeared, is a cause of deterioration in the conventional semiconductor device, for example, irregularities or the surface of the insulating film 704 is plasma used in the sputtering method such as magnetron sputtering method causes, and leakage current due to chemical bond cleavage of the constituent molecules of the insulating film 704, such as a wiring contact defect due to deformation of the via hole 706, in this embodiment, the insulating film 7
04の表面近傍部分の粘度増加処理によって、抑制されたためと考えられる。 The viscosity increase processing in the vicinity of the surface portion 04, is considered because it was suppressed. このような絶縁膜の形状改善による配線の信頼性向上の効果は、半導体素子の微細化とともに、ますます顕著になると予想される。 The effect of improving the reliability of the wiring by the shape improvement of such an insulating film, along with miniaturization of semiconductor devices, is expected to become increasingly prominent.

【0237】一方、従来技術による絶縁膜と、本実施形態の方法に従って形成された絶縁膜との膜質を比較するため、これらの絶縁膜を表面が平坦なシリコン基板上に形成した。 [0237] On the other hand, the prior art insulating film, in order to compare the quality of the insulating film formed in accordance with the method of the present embodiment, these insulating films were formed on the surface of the flat silicon substrate.

【0238】すなわち、一方は公知の凝縮CVD法により形成した絶縁膜(粘度10000cp未満)、もう一方は同様に凝縮CVD法により形成した絶縁膜に、上述した粘度増加処理を長時間施し、膜の大半の粘度を高くした絶縁膜(粘度10000cp以上)である。 [0238] That is, one insulating film formed by a known condensation CVD method (viscosity less than 10000 cp), the other insulating film formed by the condensation CVD method in the same manner performs a long time the above-described viscosity increase process, the film a high viscosity of most the insulating film (or viscosity 10000 cp).

【0239】これらの絶縁膜に対して、透過型フーリエ変換赤外分光分析、化学的湿式法と原子吸光分析や質量分析などとを組み合わせた原子組成比分析、および吸水性試験を行なったところ、検出精度の範囲内で、これらの絶縁膜は同様の膜質であった。 [0239] was conducted in which respect these insulating films, transmission Fourier transform infrared spectroscopy, chemical wet method and atomic absorption spectrometry and mass spectrometry such as atomic composition ratio analysis combining, and the water absorption test, within the detection accuracy, these insulating films were similar in quality.

【0240】赤外分光分析で観測された主な吸収ピークは、Si−O−Si伸縮振動ピークおよびSi−CH 3 [0240] Main absorption peaks observed in infrared spectroscopy, Si-O-Si stretching vibration peak and Si-CH 3
伸縮振動ピークであった。 It was stretching vibration peak. Si−O−Siピークに対するSi−CH 3ピークの強度比は、いずれの絶縁膜も1 Si-O-Si intensity ratio of Si-CH 3 peak to peak, both of the insulating film 1
0〜50%であった。 It was 0-50%. いずれの絶縁膜も真空槽201の到達真空度が低い場合にはH 2 O吸収ピークがみられた。 H 2 O absorption peak was observed when either of the insulating film is also low ultimate vacuum of the vacuum chamber 201. このため、真空槽201の到達真空度はなるべく高真空にしたほうが良い。 Accordingly, the ultimate vacuum of the vacuum chamber 201 is better that the possible high vacuum. 化学的湿式法でシリコン基板上のすべての絶縁膜を溶かして、原子吸光法および質量分析計等で評価すると、CとSiとの組成比は1.1:1 Dissolve all insulating film on the silicon substrate by wet chemical methods, as assessed by the atomic absorption spectrometry and mass spectrometer or the like, the composition ratio of C and Si is 1.1: 1
から20:1程度であり、いずれの絶縁膜もCの方が含有率としては多かった。 20: is about 1, any of the insulating films were often as is content towards the C.

【0241】吸水性を評価すると、いずれの絶縁膜も、 [0241] and to evaluate the water absorption, any of the insulating film as well,
大気放置2日間でほとんど水分を吸収しなかった。 It was hardly absorb the moisture in the atmosphere for 2 days. 熱的安定性を検討するため、真空雰囲気で650℃まで加熱しながら質量分析器で放出ガスを評価すると、300℃ To examine the thermal stability, when evaluating the emitted gas mass analyzer while heating to 650 ° C. in a vacuum atmosphere, 300 ° C.
でH 2 Oがわずかに検出され、その後300−600℃ In is detected in H 2 O slightly, then 300-600 ° C.
までC,Hの関与するピークは検出されたものの、H 2 To C, but involved the peak of H was detected, H 2
Oのピークは検出されなかった。 O of the peak was not detected.

【0242】これらの結果から、凝縮CVD法によって形成された絶縁膜について、表面近傍部分のみの粘性を高める工程を行なっても、膜全体の性質はさほど変化しないことが分かる。 [0242] From these results, the insulating film formed by condensation CVD method, be performed step of increasing the viscosity of the near-surface portion alone, the properties of the whole film is seen that much change.

【0243】したがって、従来の凝縮CVD法による絶縁膜が有している、低誘電率および低吸湿性という優れた性質は、表面近傍部分の粘性を高めても劣化しない。 [0243] Thus, it has the conventional condensation CVD method using the insulating film, excellent properties of low dielectric constant and low hygroscopicity, do not deteriorate even increase the viscosity of the vicinity of the surface portion.
むしろ、粘性を高める処理を施すと、膜表面近傍部分の分子間の結合が強化されるので、膜のより一層の低誘電率化および低吸湿性化を図れるようになる。 Rather, when subjected to a treatment for increasing the viscosity, the coupling is enhanced between the molecules of the film surface portion in the vicinity, so attained to further lower the dielectric constant and low hygroscopicity of the film.

【0244】絶縁膜の表面近傍部分のみの粘性が高く、 [0244] high viscosity of only near-surface portion of the insulating film,
絶縁膜の内部の粘性が低いままに保たれているのは、配線層間の絶縁膜(層間絶縁膜)の性質として非常に好ましい。 What remains to remain low internal viscosity of the insulating film it is highly preferred as the nature of the insulating film (interlayer insulating film) between the wiring layers. 表面近傍部分の粘性が高いことは、絶縁膜に選択的に開孔されるヴィアホール等のスルーホールの位置や形状の安定化に寄与する。 It viscosity in the vicinity of the surface portion is high, which contributes to the stabilization of position and shape of the through hole, such as via hole is selectively opened in the insulating film. また、絶縁膜形成後の例えばマグネトロン・スパッタリング等のスパッタリングによる金属配線層の形成工程において、スパッタリングプラズマによる絶縁膜の損傷が回避され、絶縁膜で隔てれた配線間のリーク電流の発生を防止できる。 Further, in the process of forming the metal wiring layer by sputtering, such as, for example, magnetron sputtering after forming an insulating film, damage to the insulating film by sputtering plasma is avoided, thereby preventing generation of leakage current between wirings separated by an insulating film .

【0245】一方、絶縁膜内部の粘性が低いことは、絶縁膜がその下部の配線に応力を与えるおそれがなく、段差被覆性および絶縁膜表面の平坦性が向上し、またストレス・マイグレーションによる配線の断線が防止される。 [0245] On the other hand, the insulating film inside the viscosity is low, there is no possibility that the insulating film is stressing the wiring thereunder, improving the flatness of the step coverage and insulation film surface and the wiring due to stress migration disconnection of is prevented.

【0246】以上述べてきたように、凝縮CVD法によって形成された絶縁膜に、表面近傍部分のみの粘性を高める処理を施すことは、低誘電率、低吸湿性かつ良好な段差埋め込み特性を有し、さらに、変形しにくく、プラズマなどによる損傷を受けにくい絶縁膜を得るために、 [0246] As has been described above, the insulating film formed by condensation CVD method, is subjected to treatment for increasing the viscosity of the near-surface portion alone, low dielectric constant, have a low moisture absorption and good step coverage characteristics and, further, difficult to deform, in order to obtain less susceptible insulating film damage due to plasma,
極めて有効な手段である。 It is a very effective means.

【0247】なお、本実施形態は、以下のように種々変形が可能である。 [0247] Note that the present embodiment can be variously modified as follows.

【0248】例えば、凝縮CVD法による絶縁膜704 [0248] For example, insulating by condensation CVD method film 704
の堆積後、基板701を取り出す前に、絶縁膜704の表面近傍部分のみの粘性を高める処理を行なっても良い。 After deposition, before taking out the substrate 701 may be performed a process of increasing the viscosity of only the surface vicinity of the insulating film 704. この処理を行なうことにより、絶縁膜704にヴィアホール706を開孔する工程において、絶縁膜704 By performing this process, in the step of opening the via hole 706 in the insulating film 704, insulating film 704
の変形によるヴィアホール706の位置や形状の変化を効果的に防止できるようになる。 Comprising deformation changes in the position and shape of the via hole 706 by the to be effectively prevented.

【0249】また、凝縮CVD法による絶縁膜704の堆積後、絶縁膜704の表面近傍部分のみの粘性を高める処理は、真空を破らずに連続的に行なうことが好ましい。 [0249] Also, after deposition of the insulating film 704 by condensation CVD method, the process of increasing only the viscosity near the surface portion of the insulating film 704 is preferably performed continuously without breaking the vacuum. これは、堆積直後の絶縁膜704が大気に晒されると、粘性の低い膜の表面には微粒子や水分が吸着しやすく、このような微粒子等は、絶縁膜704の膜質や、その上に形成される配線706に対して悪影響を与えるからである。 This is because if the insulating film 704 immediately after deposition is exposed to the atmosphere, the surface of the low viscosity film easily adsorbs fine particles and water, such particles, etc., the film quality and the insulating film 704, formed thereon it adversely affects the wiring 706 is.

【0250】また、凝縮CVD法による絶縁膜704の堆積後、絶縁膜704の表面近傍部分のみの粘性を高める処理は、例えば、搬送に伴う絶縁膜704の変形や装置内のダストの吸着を防ぐために、同一の真空槽で行なうことが好ましい。 [0250] Also, after deposition of the insulating film 704 by condensation CVD method, the process of increasing only the viscosity near the surface portion of the insulating film 704, for example, anti-adsorption of dust in the deformation and apparatus of the insulating film 704 with the transport the Gutame is preferably carried out in the same vacuum chamber.

【0251】また、本実施形態では、まず、TMSと酸素ラジカルとを気相で反応させ、生成物が被処理基板上に凝縮する作用を利用している(凝縮CVD)。 [0251] Further, in the present embodiment, firstly, reacting a TMS and oxygen radicals in the gas phase, the product is using the effect of condensation on the substrate to be processed (the condensation CVD). 生成物は、有機シランと酸素ラジカルとの重合反応生成物と考えられる。 The product is believed to polymerization reaction products of an organic silane and oxygen radicals. 原料の有機シランモノマーとして、TMS以外の有機シランを用いても良い。 As organosilane monomer raw material may be an organic silane other than TMS. 例えば、テトラエチルシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、テトライソプロポキシシランである。 For example, a tetraethyl silane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, hexamethyldisiloxane, tetraisopropoxysilane. また、有機シランと反応させる酸素セジカル発生源として、酸素ガス以外に、オゾン,CO,C Further, as an oxygen Sejikaru source is reacted with an organic silane, in addition to oxygen gas, ozone, CO, C
2 ,NO,N 2 O,NO 2 ,H 22など酸素原子を含むガスを用いても良い。 O 2, NO, N 2 O , NO 2, H 2 O 2 or the like may be used a gas containing oxygen atoms.

【0252】また、本実施形態では、凝縮CVD法によって形成された絶縁膜704に対して、表面近傍部分の粘性を高めるため、酸素ラジカル雰囲気を用いた。 [0252] Further, in the present embodiment, the insulating film 704 formed by the condensation CVD method, to increase the viscosity of the near surface portion using oxygen radicals atmosphere.

【0253】その作用としては、絶縁膜704を構成する分子である、有機シランと酸素ラジカルとの重合生成物(例えば(−Si(R 12 )−O−) n :R 1 ,R [0253] As its action is a molecule constituting the insulating film 704, the polymerization product of an organic silane and oxygen radicals (e.g., (-Si (R 1 R 2) -O-) n: R 1, R
2は側鎖を表す)に対して、側鎖、Si−終端、O−終端など、活性な部分の反応を誘起し、絶縁膜構成分子間、あるいは構成分子内でさらなる重合架橋反応を引き起こし、絶縁膜の構造がより強固になるものと考えられる。 2 with respect represents a side chain), a side chain, Si- end, O- termination etc., to induce the reaction of the active portion, causing further polymerization crosslinking reaction with an insulating film between the constituent molecules, or in constituent molecules, it is believed that the structure of the insulating film becomes stronger.

【0254】また、このように架橋反応が強化されることにより、半導体デバイス技術の観点から本絶縁膜に要求されている、絶縁膜の低誘電率化および低吸湿性化が促進される。 [0254] By this way the cross-linking reaction is enhanced, has been required in the insulating film from the point of view of the semiconductor device technology, a low dielectric constant and low hygroscopicity of the insulating film is facilitated.

【0255】このような作用からすれば、絶縁膜704 [0255] From this such effects, the insulating film 704
の表面近傍部分の粘性を高める処理として、酸素ラジカル以外を用いることも可能である。 As treatment for increasing the viscosity of the surface vicinity of, it is also possible to use other oxygen radicals.

【0256】また、凝縮CVD法によって形成された絶縁膜704に対して、架橋反応を誘起し、表面近傍部分の粘性を高めるために用いる手段として、例えば、酸素ラジカルと同様に、絶縁膜704の表面近傍部分に酸素原子を含む活性種を供給できるものを用いても良い。 [0256] Further, the insulating film 704 formed by the condensation CVD method, a crosslinking reaction induced as a means to be used to increase the viscosity of the near-surface portion, for example, like the oxygen radical, an insulating film 704 the active species containing oxygen atoms in the vicinity of the surface portion may be used as it can supply. 例えば、酸素原子を有する分子を含むガス雰囲気のプラズマやオゾンがあげられる。 For example, a gas atmosphere of plasma or ozone containing molecules having oxygen atom.

【0257】ここで、酸素原子を有する分子は、例えば、絶縁膜704中に存在する元素と同じ元素から構成されるもの(例えば、CO,CO 2 )、あるいは絶縁膜704中に存在する元素と絶縁膜704中から脱離しやすい元素とから構成されるもの(例えば、NO,N [0257] Here, a molecule having an oxygen atom, for example, those composed of the same elements as the elements present in the insulating film 704 (e.g., CO, CO 2), or the elements present in the insulating film 704 those composed of the easily eliminated element from the insulating film 704 (e.g., NO, N
2 O,NO 2 ,H 2 O,H 22 )である。 2 O, NO 2, H 2 O, an H 2 O 2).

【0258】また、絶縁膜704の表面近傍部分の粘性を高めるため、水素ラジカルを用いても良い。 [0258] In order to enhance the viscosity of the near-surface portion of the insulating film 704, it may be used hydrogen radicals. その作用としては、絶縁膜704の構成分子(例えば(−Si As the action moiety (e.g. (-Si insulating film 704
(R 12 )−O−) n :R 1 ,R 2は側鎖を表す)に対して、R 1 −Si,R 2 −SiをそれぞれR 1 −H, (R 1 R 2) -O-) n: R 1, with respect to R 2 represents a side chain), R 1 -Si, respectively R 2 -Si R 1 -H,
2 −H、としてSi−O−ネットワークから切り離し、Si−O−ネットワーク間の反応を誘起し、絶縁膜中の化学結合をより強固にするものと考えられる。 R 2 -H, separated from Si-O- networks as to induce a reaction between Si-O- networks is considered to be more robust chemical bond in the insulating film.

【0259】また、絶縁膜704の表面近傍部分の粘性を高めるために、絶縁膜704内の特定の官能基を振動励起させ、その基の反応を促進させても良い。 [0259] In order to increase the viscosity of the near-surface portion of the insulating film 704, a specific functional group in the insulating film 704 is vibrated excitation may be accelerated reaction of the group. そのためには、絶縁膜704中に微小に存在し、膜の低い粘性の一因であると思われる、OH結合の励起光が好ましい。 For this purpose, minutely present in the insulating film 704 is believed to contribute to the low film viscosity, OH bond of the excitation light is preferred.

【0260】粘性向上に効果のあった光は、OH結合の吸収波長に相当する、概ね2.6〜3.3μmの赤外線であった。 [0260] Light was effective in viscosity increase corresponds to the absorption wavelength of the OH bond was approximately the infrared 2.6~3.3Myuemu. また、主として測鎖R 1 ,R 2中にあると思われるCH結合を励起する、波長3.3〜3.5μmの赤外線を用いても、絶縁膜704の粘性を向上させる効果があった。 Also, exciting the CH bond seems primarily located in side chains R 1, R 2, also using infrared wavelengths 3.3~3.5Myuemu, had the effect of improving the viscosity of the insulating film 704.

【0261】また、絶縁膜704の表面近傍部分の粘性を高めるために、紫外線を照射し、絶縁膜構成分子の電子状態を励起しても効果があった。 [0261] In order to increase the viscosity of the near-surface portion of the insulating film 704, irradiating ultraviolet radiation, even were effective to excite the electronic state of the insulating film constituent molecules. 特に、波長142〜 In particular, a wavelength of 142 to
308nmの紫外線による効果が顕著であった。 Effect UV 308nm was remarkable. この際、光源としてエキシマランプを用いたが、他の光源でも良い。 At this time, although using an excimer lamp as a light source, but other light sources.

【0262】また、絶縁膜704の表面近傍部分の粘性を高めるために、絶縁膜704の表面近傍部分のみを加熱しても良い。 [0262] In order to increase the viscosity of the near-surface portion of the insulating film 704 may be heated only near the surface portion of the insulating film 704.

【0263】例えば、粘性の低い絶縁膜704が形成された基板をマイクロ波に晒すと、絶縁膜704の表面近傍部分に微量に存在する水分子などが励起され、表面近傍部分のみが加熱され、絶縁膜704の構成分子間の架橋反応が促進される。 [0263] For example, when exposing the substrate to low viscosity insulating film 704 is formed on the microwave moisture molecules present in trace amounts is excited near the surface of the insulating film 704, only the vicinity of the surface portion is heated, the crosslinking reaction between the constituent molecules of the insulating film 704 is accelerated.

【0264】この場合の雰囲気として、架橋反応を阻害しない、窒素ガスやアルゴンガスのような不活性ガス雰囲気あるいは減圧雰囲気が良い。 [0264] As the atmosphere in this case, it does not inhibit the crosslinking reaction, an inert gas atmosphere or reduced pressure atmosphere such as nitrogen gas or argon gas is good. あるいは、酸素原子を有する分子を含むガム雰囲気とし、マイクロ波によって発生する、酸素原子を含む活性種を、架橋反応の促進に利用しても良い。 Alternatively, the gum atmosphere containing molecules having oxygen atoms, generated by a microwave, the active species containing oxygen atoms, may be used to accelerate the crosslinking reaction.

【0265】また、例えば、赤外線ランプ加熱を用いた、高速昇降温装置を用いても良い。 [0265] Also, for example, using an infrared lamp heating, it may be used rapid thermal apparatus. この場合、昇温速度が低すぎると、絶縁膜704の表面のみならず内部まで加熱されて架橋反応が進んでしまい、絶縁膜704の下地の配線703 1 〜703 3に応力が加わることになって好ましくない。 In this case, when the heating rate is too low, will proceed is heated by crosslinking reaction the interior not only on the surface of the insulating film 704, stress supposed to is applied to the lower interconnection 703 1-703 3 insulating film 704 unfavorable Te.

【0266】絶縁膜704の比熱、熱伝導速度および架橋反応の温度依存性を考慮すると、毎秒概ね10℃以上の昇温速度が必要である。 [0266] Specific heat of the insulating film 704, considering the temperature dependence of the thermal conductivity rate and the crosslinking reaction, it is necessary heating rate per second or more generally 10 ° C.. 到達温度としては、概ね45 The temperature reached approximately 45
0℃〜700℃が好ましい。 0 ℃ ~700 ℃ is preferable. 基板温度は、この温度に到達後、配線703 1 〜703 3の熱変形を避けるため、 Substrate temperature, after reaching this temperature, to avoid thermal deformation of the wiring 703 1-703 3,
速やかに450℃以下に下げて温度を保持するのが好ましい。 Promptly preferable to hold the temperature lowered to 450 ° C. or less.

【0267】以上に述べた、絶縁膜704の表面近傍部分の粘性を高める様々な処理方法においては、絶縁膜7 [0267] described above, in various processing methods to increase the viscosity of the near-surface portion of the insulating film 704, the insulating film 7
04の原料、粘度、粘性を高める深さ、仕上がりの粘性などの必要に応じて、処理温度、気体圧力、気体流量、 04 of the raw material, the viscosity, increase the viscosity depth, if necessary, such as the viscosity of the finishing, the processing temperature, gas pressure, gas flow rate,
放電出力、光量、光の波長、処理時間、昇降温速度など、種々のプロセス条件を適宜変化させても良い。 Discharge power, light intensity, wavelength of light, processing time, etc. heating and cooling rate, may be varied as appropriate various process conditions. また、複数の処理方法を組み合わせても良い。 It is also a combination of a plurality of processing methods.

【0268】図8には、以上に述べた様々な絶縁膜堆積工程および絶縁膜の表面近傍部分の粘性向上工程に適用できる装置の構成例が示されているが、必要に応じて、 [0268] Figure 8 shows an example of the structure of the device that can be applied on the viscosity enhancing step near the surface parts of the various insulating film deposition process and the insulating films described above are illustrated, if desired,
図8の装置の一部の構成のみを有するものを使用としても良い。 It may use those having only a part of the configuration of the apparatus of FIG. 例えば、絶縁膜の表面近傍部分の粘性向上工程に用いる部分と、絶縁膜堆積工程に用いる部分とに区別し、必要な方の部分のみからなる装置を使用しても良い。 For example, a portion to be used for viscosity enhancing step near the surface portion of the insulating film, and distinction is made between a portion used for the insulating film deposition process, it may be used a device consisting of only a part of those who need.

【0269】また、本実施形態では、シリコン基板を用いたが、例えば、GaAs基板、ZnSe基板、SOI [0269] Further, in the present embodiment, a silicon substrate, for example, GaAs substrate, ZnSe substrate, SOI
基板など他の基板を用いても良い。 It may also be used other substrates such as a substrate.

【0270】本実施形態では、絶縁膜704に選択的に接続孔を開孔する工程を別の装置で行なったが、絶縁膜堆積、絶縁膜の表面近傍部分の粘性向上、接続孔開孔など一連の工程を、真空を破らずに連続的に行なう装置で行なっても良い。 [0270] In the present embodiment, was conducted the step of opening the selectively connecting hole by another device in the insulating film 704, the insulating film is deposited, the viscosity increased in the vicinity of the surface portion of the insulating film, the connection hole opening such a series of steps may be performed continuously performed apparatus without breaking the vacuum. これら一連の工程を同一の真空槽で行なっても良い。 May be performed series of steps identical in a vacuum chamber.

【0271】以上に述べた、粘性の低い絶縁膜704に対して、その表面あるいはヴィアホール706の側壁近傍の構成分子間の架橋反応を誘起し、表面あるいはヴィアホール706の側壁近傍のみの粘性を高める方法では、その部分の絶縁膜704の深部まで粘性が高くなると、絶縁膜704の内部の配線703 1 ,703 3に応力が加わってしまい、好ましくない。 [0271] described above, for low insulating film 704 viscous to induce a crosslinking reaction between the constituent molecules of the side walls near the surface or via hole 706, the viscosity of only the vicinity of the side wall of the surface or the via hole 706 in the method of increasing, the viscosity increases up to a deep portion of the insulating film 704 in that portion, will be applied stresses inside the wiring 703 1, 703 3 of the insulating film 704, which is not preferable.

【0272】絶縁膜704の内部の配線703 1 ,70 [0272] Internal wiring insulating film 704 703 1, 70
3に応力が加わらないためには、絶縁膜704の最大膜厚をt maxとし、絶縁膜704内の粘性の高い領域の、絶縁膜表704の表面あるいは側壁からの最大距離をd maxとすると、概ねd max ≦0.1t maxとするのが好ましい。 For the 3 3 stress is not applied, the maximum thickness of the insulating film 704 and t max, the high viscosity of the insulating film 704 region, the maximum distance from the surface or side wall of the insulating film sheet 704 and d max Then, generally preferably in the d max ≦ 0.1t max.

【0273】絶縁膜704内の粘性の高い領域の、絶縁膜704の表面あるいはヴィアホール706の側壁からの最大距離d maxは、絶縁膜704の変形およびプラズマなどによる損傷を防止するために必要な最小値、およびこれら変形および損傷防止の効果が飽和する値を考慮すると、概ね10nm≦d max ≦100nmの範囲が好ましい。 [0273] The high viscosity area of the insulating film 704, the maximum distance d max from the surface or side wall of the via hole 706 of the insulating film 704, required to prevent damage due to deformation and plasma insulating film 704 minimum, and the effect of these variations and prevent damage to consider the value of saturation, a range of approximately 10nm ≦ d max ≦ 100nm is preferable.

【0274】以上に述べた、粘性の低い絶縁膜704 [0274] described above, low viscosity insulating film 704
(第1の絶縁膜)に対して、表面近傍部分の粘性の高い構造を実現する手段として、絶縁膜704の表面近傍部分の粘性を高める代わりに、粘性の高い別の絶縁膜(第2の絶縁膜)を形成しても良い。 Against (first insulating film), as a means to achieve high viscosity near the surface portion structure, in the vicinity of the surface portion of the insulating film 704, instead of increasing the viscosity, another viscous insulating film (second insulating film) may be formed.

【0275】この場合、第2の絶縁膜の膜厚を、上記d [0275] The thickness of this case, the second insulating film, the d
maxの範囲に限らず、第2の絶縁膜の膜質や半導体装置の設計上の必要に応じて、任意に変化させることができる。 It is not limited to the range of max, if necessary design of the film quality and the semiconductor device of the second insulating film can be changed arbitrarily. 第2の絶縁膜の形成は、第1の絶縁膜を形成した後、ヴィアホールを開孔する工程の前に行なうことが好ましい。 Formation of the second insulating film, after forming the first insulating film, it is preferably performed before the step of opening the via hole. ヴィアホールを開孔する工程の後に行なっても良いが、この場合、ヴィアホールの底面にも第2の絶縁膜が形成される可能性がある。 May be performed via hole after the step of opening. In this case, there is a possibility that the bottom surface of the via hole and the second insulating film is formed. ヴィアホールの底面に形成される第2の絶縁膜の膜厚が大きいと、ヴィアホールを再び開孔する工程が必要となる。 If the thickness of the second insulating film formed on the bottom surface of the via hole is large, the step of re-opening the via hole is required.

【0276】第1の絶縁膜より粘性の高い第2の絶縁膜の形成工程には、例えば、本実施形態に挙げた凝縮CV [0276] The step of forming the first insulating viscous than film a second insulating film, for example, condensed CV listed in this embodiment
D法で、絶縁膜の粘性が高くなるようなプロセス条件を用いる。 In Method D, using the viscosity increases such process conditions of the insulating film.

【0277】具体的には、例えば、原料の有機シランガスに対する酸素ガスの流量を小さくするか、または酸素ラジカル発生のための放電出力を高くすることにより、 [0277] Specifically, for example, by increasing or decreasing the flow rate of the oxygen gas to the organic silane ingredients, or the discharge output for oxygen radical generator,
有機シランと酸素ラジカルとの重合反応生成物の重合度を高める。 Increasing the polymerization degree of the polymerization reaction product of an organic silane and oxygen radicals.

【0278】また、第2の絶縁膜の形成工程として、例えば、テトラエトキシシラン(TEOS)−オゾン法を用いるか、高分子膜形成のために有機物の重合工程を用いても良い。 [0278] Further, as a step of forming the second insulating film, for example, tetraethoxysilane (TEOS) - or using ozone method, may be used polymerization process of organic matter for the polymer film.

【0279】第1の絶縁膜を形成した後、第2の絶縁膜を形成する工程は、真空を破らずに連続的に行なうことが好ましい。 [0279] After forming the first insulating film, forming a second insulating film is preferably carried out continuously without breaking the vacuum. 第1の絶縁膜の堆積直後の基板が大気に晒されると、粘性の低い膜の表面には微粒子や水分が吸着しやすく、絶縁膜の膜質や、その上にさらに形成される配線に対して悪影響を与える。 When the substrate immediately after deposition of the first insulating film is exposed to the atmosphere, the surface of the low viscosity film easily adsorbs fine particles and water, the film quality and the insulating film, the wiring is further formed thereon an adverse effect.

【0280】第1の絶縁膜を形成した後、第2の絶縁膜を形成する工程は、例えば搬送に伴う絶縁膜の変形や装置内のダストの吸着を防ぐため、同一の真空槽で行なうことが好ましい。 [0280] After forming the first insulating film, forming a second insulating film, for example, to prevent adsorption of dust in the deformation and apparatus of the insulating film due to transport, be carried out in the same vacuum chamber It is preferred.

【0281】第1の絶縁膜を凝縮CVD法により形成した後、第2の絶縁膜を形成する工程の前に、上述した第1の絶縁膜(絶縁膜704)の表面近傍部分の粘性を高める工程を行なっても良い。 [0281] After forming the first insulating film condensation CVD method, before the step of forming a second insulating film, increase the viscosity of the near-surface portion of the first insulating film described above (insulating film 704) the process may be performed.

【0282】また、本実施形態では、凝縮CVD法を用いる場合について説明したが。 [0282] Further, in the present embodiment has described the case of using the condensation CVD method. 凝縮CVD法以外の低粘性絶縁膜の形成方法にも適用できる。 It can be applied to the method for forming the low viscosity insulating film other than the condensation CVD method. 絶縁膜に要求されている、低誘電率、低吸湿性かつ低粘性という性質は、 It is requested in the insulating film, a low dielectric constant, characteristic of low moisture absorption and low viscosity,
回路の高速応答性、熱応力、段差被覆性などの要請に基づく。 Fast response of the circuit, thermal stress, based on the request, such as step coverage.

【0283】特に段差被覆性、熱応力および表面平坦性の問題の対応策としては、粘性の低い絶縁膜を基板上に形成することが必要である。 [0283] Particularly step coverage, as the countermeasure for the thermal stress and the surface flatness of the problem, it is necessary to form a lower insulating film viscosity on the substrate. そのような粘性の低い絶縁膜について、表面近傍部分のみの領域の粘性の高い構造を形成することにより、絶縁膜に要求されている低誘電率、低吸湿性、かつ膜内部の低粘性などの特性を保持しつつ、膜の損傷に対する耐性や加工精度の向上に寄与するのが、本発明の目的である。 For such viscosity low insulating film, by forming a viscous region in the vicinity of the surface portion only structure, a low dielectric constant which is required in the insulating film, low moisture absorption, and internal layer such as a low viscosity while retaining the properties that contribute to the improvement of the resistance and processing accuracy to damage of the membrane is an object of the present invention.

【0284】なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 [0284] The present invention is not limited to the above embodiment. 例えば、上記実施形態では本発明を層間絶縁膜に適用した場合について説明したが、本発明は保護絶縁膜(パッシベーション膜)にも適用できる。 For example, in the above embodiment has described the case where the present invention is applied to the interlayer insulating film, the present invention is also applicable to the protective insulating film (passivation film).

【0285】この場合、図10に示すように、ボンデング・パッドの周辺や周辺回路近くに、本発明の保護絶縁膜805が大面積に存在する場合には、Al合金膜をパターニングして配線803を形成する際に、Al合金膜のダミーピラー806を形成しておく。 [0285] In this case, as shown in FIG. 10, near the periphery and peripheral circuits Bondengu pad, when the protective insulating film 805 of the present invention are present in a large area, the wiring by patterning the Al alloy film 803 in forming a preliminarily formed a dummy pillar 806 of the Al alloy film. 保護絶縁膜80 The protective insulating film 80
5は、例えば、層間絶縁膜204と同様な方法で形成する。 5 is formed, for example, in a manner similar to the interlayer insulating film 204 method.

【0286】なお、ダミーピラー806は、上記シリコン酸化膜804とは異なる絶縁材料の膜、例えば、プラズマCVDシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いることができる。 [0286] Incidentally, the dummy pillar 806, films of different dielectric material than the silicon oxide film 804, for example, or plasma CVD silicon oxide film or a silicon nitride film.

【0287】これにより、ボンデング等の工程で配線8 [0287] As a result, the wiring in the process of such Bondengu 8
03にかかる圧力で保護絶縁膜805が変形するという不都合を防止できる。 Protective insulating film 805 by pressure on 03 is prevented from disadvantageously deformed. なお、図中、801はシリコン基板、807は接続孔(ヴィアホール)を示している。 In the figure, 801 is a silicon substrate, 807 represents a contact hole (via hole).

【0288】また、ダミーピラー806を形成する代わりに、保護絶縁膜805の表面を300℃以下の低温で焼き固めても同様な効果が得られる。 [0288] Further, instead of forming the dummy pillar 806, the same effects can be obtained the surface of the protective insulating film 805 baked at a low temperature of 300 ° C. or less.

【0289】 [0289]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、微細領域内を良好な形状でもって埋め込むことができる絶縁膜を実現できるようになる。 According to the present invention as described above, according to the present invention, it becomes possible to realize the insulating film can be embedded with a fine region in good shape.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の第1の実施形態で使用する半導体製造装置の概略構成を示す模式図 Schematic diagram showing a schematic configuration of a semiconductor manufacturing apparatus used in the first embodiment of the present invention; FIG

【図2】窒素ガス供給装置の概略構成を示す模式図 Figure 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a nitrogen gas supply device

【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を示す工程断面図 Process sectional views showing a manufacturing method of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention; FIG

【図4】本発明の第3の実施形態で使用する半導体製造装置の概略構成を示す模式図 Schematic diagram showing a schematic configuration of a semiconductor manufacturing apparatus used in the third embodiment of the present invention; FIG

【図5】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図 Sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention; FIG

【図6】絶縁膜の膜厚の下地依存性を示す図 6 shows a base dependency of the thickness of the insulating film

【図7】本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図 Process sectional views showing a manufacturing method of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention; FIG

【図8】本発明の第5の実施形態で使用する半導体製造装置の概略構成を示す模式図 Schematic diagram showing a schematic configuration of a semiconductor manufacturing apparatus used in the fifth embodiment of the invention; FIG

【図9】本発明の第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図 Sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention; FIG

【図10】本発明の柔らかい保護絶縁膜の変形の防止方法を説明するための図 Diagram for explaining a method for preventing the deformation of the soft protective insulating film [10] The present invention

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…真空槽 2…排気口 3…基板支持台 4…シリコン基板 5,15,19,30,34…配管 6,8,16,18,31,33…ストップ・バルブ 7,17,32…質量流量計 9,12…アタッチメント 10…キャビティ 11…Al 23管 35,35´…銅管 36…シース・ヒータ 41…熱源 42…保温材 101…配管 102,104,105,107,110…ストップ・ 1 ... vacuum chamber 2 ... exhaust port 3 ... substrate supporter 4 ... silicon substrate 5,15,19,30,34 ... pipe 6,8,16,18,31,33 ... stop valves 7,17,32 ... Weight flowmeter 9,12 ... attachment 10 ... cavity 11 ... Al 2 O 3 tube 35,35' ... copper pipe 36 ... sheath heater 41 ... heat source 42 ... heat insulating material 101 ... pipe 102,104,105,107,110 ... stop -
バルブ 103…質量流量計 106,109…枝管 108…スパイラル管 111…液体窒素溜め 112…液体窒素 201…シリコン基板 202…シリコン酸化膜 203…配線 204…層間絶縁膜 301…真空槽 302…排気口 303…基板支持台 304…シリコン基板 305,315,330,334…配管 306,308,316,318,331,333…ストップ・バルブ 307,317,332…質量流量計 309,312…アタッチメント 310…キャビティ 311…Al 23管 319…ステンレス配管 335,335´…銅管 401…シリコン基板 402…シリコン酸化膜(第1の絶縁膜) 403…Al合金配線 404…配線間の溝 405…絶縁膜(第2の絶縁膜) 406…SiO 2膜(第3の絶縁膜) 501 Valve 103 ... mass flow meter 106, 109 ... branch pipes 108 ... spiral tube 111 ... liquid nitrogen reservoir 112 ... liquid nitrogen 201 ... silicon substrate 202 ... silicon oxide film 203 ... wiring 204 ... interlayer insulating film 301 ... vacuum chamber 302 ... outlet 303 ... substrate support 304 ... silicon substrate 305,315,330,334 ... pipe 306,308,316,318,331,333 ... stop valves 307,317,332 ... mass flow meter 309 and 312 ... attachment 310 ... cavity 311 ... Al 2 O 3 tube 319 ... stainless pipe 335,335' ... copper tubes 401 ... silicon substrate 402 ... silicon oxide film (first insulating film) 403 ... Al alloy wiring 404 ... groove 405 ... insulating film between wirings ( the second insulating film) 406 ... SiO 2 film (third insulating film) 501 …シリコン基板 502…シリコン酸化膜(第1の絶縁膜) 503…Al合金配線 504…配線間の溝 505…絶縁膜(第2の絶縁膜) 506…SiO 2膜(第3の絶縁膜) 601…真空槽 602…排気口 603…基板支持台 604…シリコン基板 605,615,630,634…配管、 606 1 〜606 9 …バルブ 608,616,618,631,633,651,6 ... silicon substrate 502 ... silicon oxide film (first insulating film) 503 ... Al grooves 505 ... insulating film between alloy wiring 504 ... wire (second insulating film) 506 ... SiO 2 film (third insulating film) 601 ... vacuum chamber 602 ... exhaust port 603 ... substrate supporter 604 ... silicon substrate 605,615,630,634 ... pipe, 606 1 to 606 9 ... valve 608,616,618,631,633,651,6
52…バルブ 607 1 〜607 9 ,617,632…マスフローコントローラ 609,612…アタッチメント 610…プラズマ発生用放電電極 611…サファイヤ管 619…ステンレス配管 635,635´…銅管 636,641…ヒーター 642…保温材 653…オゾナイザー 654,655…光源 656…マイクロ波発生用電極 701…シリコン基板 702…シリコン酸化膜 703 1 〜703 3 …配線(第1の導電膜) 704…絶縁膜 705…配線(第2の導電膜) 706…接続孔 52 ... valve 607 1-607 9, 617,632 ... mass flow controller 609 and 612 ... attachment 610 ... plasma generation discharge electrodes 611 ... sapphire tube 619 ... stainless pipe 635,635' ... Copper tubes 636,641 ... Heater 642 ... warmth Material 653 ... ozonizer 654 and 655 ... light source 656 ... microwave generating electrode 701 ... silicon substrate 702 ... silicon oxide film 703 1-703 3 ... wiring (first conductive film) 704: insulating film 705 ... wire (second conductive film) 706 ... connection hole

Claims (8)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】シリコン、酸素、炭素および水素の化合物からなり、かつ炭素の含有率がシリコンの含有率よりも大きい絶縁膜が、層間絶縁膜および保護絶縁膜の少なくとも一方に用いられたことを特徴とする半導体装置。 1. A silicon, oxygen, made from a compound of carbon and hydrogen, and the insulating film content is greater than the content of silicon carbon, that used in at least one of the interlayer insulating film and the protective insulating film the semiconductor device according to claim.
  2. 【請求項2】シリコン、酸素、炭素および水素の化合物からなり、室温で粘性を有し、かつ粘度が100cps 2. A silicon, oxygen, made from a compound of carbon and hydrogen, has a viscosity at room temperature, and viscosity of 100cps
    以上300000cps以下である絶縁膜が、層間絶縁膜および保護絶縁膜の少なくとも一方に用いられたことを特徴とする半導体装置。 More 300000cps less is an insulating film, wherein a used in at least one of the interlayer insulating film and the protective insulating film.
  3. 【請求項3】前記絶縁膜は、比誘電率が1.8以上3. Wherein the insulating film has a specific dielectric constant of 1.8 or more 3.
    2以下であることを特徴とする請求項1または請求項2 Claim, characterized in that two or less 1 or claim 2
    に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to.
  4. 【請求項4】素子が形成された半導体基板と、 この半導体基板上に設けられた第1の絶縁膜と、 この第1の絶縁膜上に設けられ、該第1の絶縁膜に形成された接続孔を介して前記素子と電気的に接続するものを含む複数の配線と、 これら配線の全面およびこれら配線間の前記第1の絶縁膜上に形成され、シリコン、酸素、炭素および水素の化合物からなり、かつ炭素の含有率がシリコンの含有率よりも大きい第2の絶縁膜とこの第2の絶縁膜上に形成され、該第2の絶縁膜とは材料が異なる第3の絶縁膜とを具備してなることを特徴とする半導体装置。 4. A semiconductor substrate which elements are formed, a first insulating film provided on the semiconductor substrate, is provided on the first insulating film, which is formed on the first insulating film a plurality of wires, including those connected to the elements electrically via a contact hole, the entire surface of the wiring and is formed on the first insulating film between the wiring, silicon, oxygen, compounds of carbon and hydrogen from it, and it is formed on the second insulating film and second insulating film content is greater than the content of silicon carbon, and the second insulating film and the third insulating film material is different the semiconductor device characterized by comprising comprises a.
  5. 【請求項5】素子が形成された半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、 この第1の絶縁膜に接続孔を形成して前記素子に電気的に接続するものを含む複数の配線を前記第1の絶縁膜上に形成する工程と、 これら配線間の前記第1の絶縁膜上に、シリコン、酸素、炭素および水素の化合物からなり、かつ炭素の含有率がシリコンの含有率よりも大きい第2の絶縁膜を形成する工程と、 前記配線および第2の絶縁膜上に該第2の絶縁膜とは材料が異なる第3の絶縁膜を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A step wherein the element forms a first insulating film on a semiconductor substrate formed, a plurality including those electrically connected to the device by forming a contact hole in the first insulating film a step of a wiring formed on the first insulating film, over the first insulating film between the wiring, silicon, oxygen, made from a compound of carbon and hydrogen, and containing the content of carbon in silicon forming a second insulating film greater than the rate, to have a process with the second insulating film to form a third insulating film material is different to the wiring and on the second insulating film the method of manufacturing a semiconductor device according to claim.
  6. 【請求項6】第1の導電膜と、 この第1の導電膜を覆うように形成された絶縁膜と、 この絶縁膜に設けられ、該絶縁膜に形成された接続孔を介して前記第1の導電膜と電気的に接続する第2の導電膜とを具備してなり、 前記絶縁膜のうち、前記接続孔以外の部分における前記第2の導電膜との界面近傍部分の粘度が10000cp [6 Claim: a first conductive film, an insulating film formed to cover the first conductive film provided on the insulating film, the first via a connection hole formed in the insulating film it comprises a second conductive film connected first conductive film and electrically, the of the insulating film, the viscosity near the interface portion between the second conductive film in the portion other than the connection hole 10000cp
    以上、第2の導電膜との界面近傍部分以外の部分の粘度が10000cp未満であることを特徴とする半導体装置。 Above, the semiconductor device the viscosity of the portion other than the vicinity of the interface portion between the second conductive film and less than 10000 cp.
  7. 【請求項7】第1の導電膜を覆う粘度が10000cp 7. Viscosity covering the first conductive film 10000cp
    未満の絶縁膜を形成する工程と、 この絶縁膜上に前記第1の導電膜に電気的に接続する第2の導電膜を形成するとともに、前記絶縁膜の表面近傍部分の粘度を10000cp以上にする粘度増加処理を行なう工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a less insulating film, thereby forming a second conductive film electrically connected to the first conductive film on the insulating film, the viscosity of the near-surface portion of the insulating film above 10000cp the method of manufacturing a semiconductor device characterized by a step of performing viscosity increasing process of.
  8. 【請求項8】第1の導電膜を覆う粘度が10000cp 8. Viscosity covering the first conductive film 10000cp
    未満の第1の絶縁膜を形成する工程と、 この第1の絶縁膜上に粘度が10000cp以上の第2 Forming a first insulating film below, the second viscosity is more than 10000cp on the first insulating film
    の絶縁膜を形成する工程と、 この第2の絶縁膜上に前記第1の導電膜に電気的に接続する第2の導電膜を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming an insulating film, manufacturing a semiconductor device characterized by a step of forming a second conductive film electrically connected to the first conductive film on the second insulating film Method.
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