JPH10284602A - Semiconductor device and manufacture therefor - Google Patents

Semiconductor device and manufacture therefor

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JPH10284602A
JPH10284602A JP10010453A JP1045398A JPH10284602A JP H10284602 A JPH10284602 A JP H10284602A JP 10010453 A JP10010453 A JP 10010453A JP 1045398 A JP1045398 A JP 1045398A JP H10284602 A JPH10284602 A JP H10284602A
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insulating film
interlayer insulating
film
forming
cvd
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嘉之 大倉
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秀樹 原田
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce dielectric constant and improve adhesion with a plane to be coated by forming an interlayer insulating film on a wiring layer, forming a space between adjoining SiO2 particles having a grain diameter within a specified range in the interlayer insulating film and setting its space rate to be within a specified range. SOLUTION: An interlayer insulating film 10 has a structure filled with silica (SiO2 ) particles 2, which are formed to have a diameter of 5-50 nm by hydrolyzing alkoxide, and the adjoining silica particles 2 are bonded by a bonding part 3 which is composed of silica. A bonding part 3 forms a neck part having a reduced diameter between the adjoining silica particles 2, and as a result, a void 4 surrounded by three or more silica particles 2 is formed in the interlayer insulating film 10. The void rate of the space 4 is set within a range of 13-42%. Thus, the dielectric constant is reduced, and adhesion with a plane to be coated is improved.

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】本発明は一般に半導体装置お
よびその製造に関し、特に高速動作に適した誘電率の低
い層間絶縁膜を有する半導体装置およびその製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a semiconductor device and its manufacture, and more particularly to a semiconductor device having an interlayer insulating film having a low dielectric constant suitable for high-speed operation and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】多数の半導体装置を集積した半導体集積
回路装置では、単一の基板上に形成された多数の半導体
装置の間を電気的に接続して所望の動作を行う半導体集
積回路装置を形成するために、多層配線構造を使う。多
層配線構造では、第1層を構成する配線パターンを層間
絶縁膜で覆い、かかる層間絶縁膜上に第2層の配線パタ
ーンを形成する。さらに、前記第2層目の配線パターン
上に第2層目の層間絶縁膜を形成し、その上に第3層目
の配線パターンを形成してもよい。
2. Description of the Related Art In a semiconductor integrated circuit device in which a large number of semiconductor devices are integrated, a semiconductor integrated circuit device which performs a desired operation by electrically connecting a large number of semiconductor devices formed on a single substrate is known. To form it, a multilayer wiring structure is used. In the multilayer wiring structure, a wiring pattern forming the first layer is covered with an interlayer insulating film, and a wiring pattern of a second layer is formed on the interlayer insulating film. Further, a second-layer interlayer insulating film may be formed on the second-layer wiring pattern, and a third-layer wiring pattern may be formed thereon.

【0003】このような多層配線構造を、特に高速動作
が要求される論理集積回路や高速記憶装置に適用する場
合、層間絶縁膜を構成する絶縁膜の誘電率は可能な限り
低いのが望ましい。特に0.3μmルール以下の超微細
化半導体装置では、配線間隔が狭いため配線パターン間
の静電誘導によるインピーダンスの増大が生じ、その結
果、応答速度の遅れや消費電力の増大等の深刻な問題が
生じる。
[0003] When such a multilayer wiring structure is applied to a logic integrated circuit or a high-speed memory device which requires high-speed operation, it is desirable that the dielectric constant of the insulating film forming the interlayer insulating film is as low as possible. In particular, in ultra-miniaturized semiconductor devices having a rule of 0.3 μm or less, an increase in impedance due to electrostatic induction between wiring patterns occurs due to a narrow wiring interval, and as a result, serious problems such as a delay in response speed and an increase in power consumption. Occurs.

【0004】一方、このような多層配線構造を構成する
絶縁膜は、その上に配線パターンが形成されるため、段
差によって配線パターンが切断されないように、平坦な
構造を形成するのが望ましい。かかる層間絶縁膜の平坦
化は、また微細な配線パターンを高解像度露光系を使っ
て形成する場合にも必要である。層間絶縁膜は、下層の
配線パターンを埋めるように形成されるため、その凹凸
が表面に転写されないように、流動性の高い状態で形成
する必要がある。
On the other hand, since a wiring pattern is formed on an insulating film constituting such a multilayer wiring structure, it is desirable to form a flat structure so that the wiring pattern is not cut by a step. Such planarization of the interlayer insulating film is also necessary when a fine wiring pattern is formed using a high-resolution exposure system. Since the interlayer insulating film is formed so as to fill the lower wiring pattern, it is necessary to form the interlayer insulating film in a state of high fluidity so that the unevenness is not transferred to the surface.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このため、従来よりS
iO2 を、高密度プラズマを使ったプラズマCVD法に
より配線パターンを覆うように堆積し、これを必要に応
じて化学機械研磨(CMP)することにより平坦な層間
絶縁膜を形成することが行われているが、このような方
法で形成される絶縁膜の比誘電率は、フッ素ドープシリ
カ膜を使った場合でも3.5程度が限界であり、さらな
る誘電率の低下は困難である。
For this reason, the conventional S
iO 2 is deposited so as to cover the wiring pattern by a plasma CVD method using high-density plasma, and this is subjected to chemical mechanical polishing (CMP) as necessary to form a flat interlayer insulating film. However, the relative dielectric constant of an insulating film formed by such a method is limited to about 3.5 even when a fluorine-doped silica film is used, and it is difficult to further reduce the dielectric constant.

【0006】一方、層間絶縁膜として、CVDシリカ膜
の代わりにフッ素添加ポリイミド樹脂膜やフッ素樹脂膜
を、塗布法により形成することが公知であるが、かかる
方法では、形成される層間絶縁膜の比誘電率は2前後ま
で低下させうるが、被塗布面との密着性が不十分で、剥
離しやすい問題点を有する。また、かかる有機絶縁材料
は、配線パターンの微細加工に使われるレジストとの密
着性も悪く、さらに耐薬品性あるいは耐酸素プラズマ性
においても劣る問題点を有する。
On the other hand, it is known that a fluorine-added polyimide resin film or a fluorine resin film is formed by an application method instead of a CVD silica film as an interlayer insulating film. Although the relative dielectric constant can be reduced to around 2, there is a problem that the adhesion to the surface to be coated is insufficient and the film is easily peeled. Further, such an organic insulating material has a problem that it has poor adhesion to a resist used for fine processing of a wiring pattern, and is inferior in chemical resistance or oxygen plasma resistance.

【0007】さらに、従来よりアルコキシシランの部分
加水分解物からなるシリカ系被膜形成塗布液(いわゆる
SOG)が公知である。かかる塗布液により、比誘電率
が2.5程度のシリカ被膜は得られるが、この場合にも
得られた被膜は、被塗布面との密着性が悪い問題を克服
することができていない。例えば、被膜形成成分として
アルコキシシランまたはハロゲン化シランの加水分解物
のみを含む従来の塗布液では、Si原子に結合した水素
原子、フッ素原子あるいは有機基による被膜中のSi−
O−Si結合の架橋密度の低減の結果、ある程度の低誘
電率被膜は得られるが、これらの官能基は熱的安定性が
乏しく、耐熱性に劣り、安定した低誘電率被膜を提供す
ることができない。さらに、先に述べた被塗布面との密
着性が悪い問題を有する。
Further, a silica-based coating liquid (so-called SOG) comprising a partial hydrolyzate of an alkoxysilane has been conventionally known. With such a coating solution, a silica coating having a relative dielectric constant of about 2.5 can be obtained, but in this case also, the obtained coating cannot overcome the problem of poor adhesion to the surface to be coated. For example, in a conventional coating solution containing only a hydrolyzate of an alkoxysilane or a halogenated silane as a film-forming component, Si- in a film formed by a hydrogen atom, a fluorine atom or an organic group bonded to a Si atom is used.
As a result of reducing the crosslink density of the O-Si bond, a low dielectric constant film can be obtained to some extent, but these functional groups have poor thermal stability and poor heat resistance, and provide a stable low dielectric film. Can not. Further, there is a problem that the adhesion to the surface to be coated is poor as described above.

【0008】そこで、本発明は上記の課題を解決した半
導体装置およびその製造方法を提供することを概括的課
題とする。本発明のより具体的な課題は、誘電率が低
く、しかも被塗布面との密着性に優れ、さらに機械的強
度および耐アルカリ性などの耐薬品性、さらには耐クラ
ックに優れ、被塗布面の凹凸を平坦化できる層間絶縁膜
を備えた半導体装置、およびかかる半導体装置の製造方
法を提供することにある。
Accordingly, it is a general object of the present invention to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same which have solved the above-mentioned problems. A more specific problem of the present invention is that the dielectric constant is low, the adhesiveness with the surface to be coated is excellent, the chemical resistance such as mechanical strength and alkali resistance is further improved, and the crack resistance is excellent. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device having an interlayer insulating film capable of flattening unevenness, and a method for manufacturing such a semiconductor device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題
を、請求項1に記載したように、配線パターンを含む配
線層と、前記配線層上に、前記配線パターンを覆うよう
に形成され、粒子を充填した構造の層間絶縁膜とを備え
た半導体装置において、前記粒子は、50nm〜5nm
の範囲の粒径を有するSiO2 粒子よりなり、前記層間
絶縁膜中には、隣接する粒子と粒子との間に、空隙が形
成されており、前記層間絶縁膜の空隙率は、1 3〜42
%の範囲であることを特徴とする請求項1または2記載
の半導体装置により、または請求項2に記載したよう
に、粒子を充填した構造を有し、隣接する粒子間に空隙
を有する層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に、前記空隙
を実質的に埋めることなく形成されたCVD酸化膜とを
備え、前記層間絶縁膜は50nm〜5nmの範囲の粒径
を有するSiO2 粒子を充填した構造を有し、前記空隙
は前記層間絶縁膜中、隣接する粒子と粒子との間に形成
されていることを特徴とする半導体装置により、または
請求項3に記載したように、前記粒子は、一般式(I)
n Si(OR’)4-n (式中、Xは水素原子、フッ素
原子または炭素数1〜8のアルキル基、アリル基または
ビニル基,R’は水素原子または炭素数1〜8のアルキ
ル基,アリル基またはビニル基を表し、nは0〜3の整
数)で示されるアルコキシシランまたはシリカ化合物を
加水分解・重縮合して得られるシリカ系超微粒子よりな
り、前記層間絶縁膜は、さらに前記SiO2 粒子を互い
に接着するバインダ−部をさらに含み、前記バインダ
は、 前記一般式(I)で示されるアルコキシシラン、
または一般式(II)Xn SiX’ 4-n (式中、Xは水素
原子、フッ素原子または炭素数1〜8のアルキル基、ア
リル基またはビニル基,X’はフッ素原子、塩素原子、
臭素原子またはヨウ素原子などのハロゲン原子、nは0
〜3の整数)で表されるハロゲン化シランの加水分解物
との反応物よりなることを特徴とする請求項1または2
記載の半導体装置により、または請求項4に記載したよ
うに、下地構造上に、SiO2 粒子とバインダとを含む
塗布液を塗布する工程と、前記塗布液を塗布した構造を
熱処理して、前記SiO2 粒子間に空隙を有する絶縁膜
を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法におい
て、前記SiO2 粒子として、粒径が50〜5nmの範
囲の粒子を使い、前記熱処理工程は、350°C〜40
0°Cの範囲で、酸素濃度が1%以下の不活性ガス中に
おいて行うことを特徴とする半導体装置の製造方法によ
り、または請求項5に記載したように、層間絶縁膜を形
成する工程と、前記層間絶縁膜上にCVD絶縁膜を形成
する工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記
層間絶縁膜を形成する工程は、粒径が50〜5nmの範
囲のSiO2 粒子とバインダとを含む塗布液を塗布する
工程と、前記塗布液を塗布した構造を熱処理して、前記
SiO2 粒子間に空隙を有する絶縁膜を形成する工程と
を含み、前記前記CVD絶縁膜を形成する工程は、前記
CVD絶縁膜が前記層間絶縁膜中に実質的にしみ込まな
いように形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法により、または請求項6に記載したように、前記熱処
理工程は、350°C〜400°Cの温度で実行される
ことを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法
により、または請求項7に記載したように、前記しみ込
みは、前記粒子の粒子径の2倍以下であることを特徴と
する請求項5記載の半導体装置の製造方法により、また
は請求項8に記載したように、前記CVD絶縁膜を形成
する工程は、SiH4 とN2 Oとを原料としたCVD−
SiO2 膜を形成する工程よりなり、前記CVD−Si
2 膜を形成する工程は、前記CVD−SiO2 膜を緻
密な基板上に形成する場合に最適な条件に対し、圧力お
よび/またはN2 O流量を増加させて実行されることを
特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法によ
り、または請求項9に記載したように、第1の前記層間
絶縁膜上に第1の前記CVD膜を形成する工程と、前記
第1のCVD膜中に第1の開口部を形成する工程と、前
記第1のCVD膜上に、第2の前記層間絶縁膜を形成す
る工程と、前記第2の層間絶縁膜上に第2の前記CVD
膜を形成する工程と、前記第2のCVD膜中に、前記第
1の開口部に対応して、前記第1の開口部よりも大きい
第2の開口部を形成する工程と、前記第2の層間絶縁膜
に対して、前記第2の層間絶縁膜に選択的に作用するド
ライエッチングを前記第2の開口部を介して行い、前記
第2の層間絶縁膜中に、前記第2の開口部に対応する溝
を、前記溝が前記第2の層間絶縁膜を貫通するように形
成する工程と、前記第1の層間絶縁膜に対して、前記第
1の層間絶縁膜に選択的に作用するドライエッチング
を、前記溝および前記第1の開口部を介して行い、前記
第1の層間絶縁膜中に、前記第1の開口部に対応するス
ルーホールを形成する工程と、前記溝およびスルーホー
ルを導体パターンで埋める工程とを含み、前記第1の層
間絶縁膜中に前記スルーホールを形成する工程は、前記
第2の層間絶縁膜中に前記溝を形成する工程に連続して
実行されることを特徴とする請求項5〜8記載の半導体
装置の製造方法により、または請求項10に記載したよ
うに、第1の前記層間絶縁膜上に第1の前記CVD膜を
形成する工程と、前記第1のCVD膜上に、第2の前記
層間絶縁膜を形成する工程と、前記第2の層間絶縁膜上
に第2の前記CVD膜を形成する工程と、前記第2のC
VD膜と、その下の前記第2の層間絶縁膜と、その下の
前記第1のCVD膜と、その下の前記第1の層間絶縁膜
とを貫通して、スルーホールを形成する工程と、前記前
記第2のCVD膜と第2の層間絶縁膜とに対して、前記
第2の開口部に対応する溝を、前記第1のCVD膜をエ
ッチングストッパとしてドライエッチングを行い、前記
溝が前記第2の層間絶縁膜を貫通するように形成する工
程とを含むことを特徴とする請求項5〜8記載の半導体
装置の製造方法により、解決する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems.
And a wiring pattern including the wiring pattern.
A wire layer, on the wiring layer, so as to cover the wiring pattern.
And an interlayer insulating film having a structure filled with particles.
In the semiconductor device, the particles have a size of 50 nm to 5 nm.
SiO having a particle size in the range ofTwoConsisting of particles, said interlayer
Voids are formed between adjacent particles in the insulating film.
And the porosity of the interlayer insulating film is 13 to 42.
% Or less.
Or as described in claim 2.
Has a structure filled with particles, and a gap between adjacent particles.
An interlayer insulating film having: a gap formed on the interlayer insulating film;
And a CVD oxide film formed without substantially filling the
Wherein the interlayer insulating film has a particle size in the range of 50 nm to 5 nm.
SiO withTwoHaving a structure filled with particles, wherein the voids
Is formed between adjacent particles in the interlayer insulating film.
By a semiconductor device characterized by being performed, or
As described in claim 3, the particles have the general formula (I)
XnSi (OR ')4-n(Where X is a hydrogen atom, fluorine
An atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an allyl group or
A vinyl group, R 'is a hydrogen atom or an alkyl having 1 to 8 carbon atoms;
Represents an aryl group, an allyl group or a vinyl group, and n is an integer of 0 to 3.
The alkoxysilane or silica compound represented by
Of silica-based ultrafine particles obtained by hydrolysis and polycondensation
And the interlayer insulating film further includes the SiO 2TwoParticles each other
A binder portion that adheres to the binder,
Is an alkoxysilane represented by the general formula (I),
Or general formula (II) XnSix ' 4-n(Where X is hydrogen
Atom, fluorine atom or alkyl group having 1 to 8 carbon atoms,
Ryl or vinyl, X 'is a fluorine atom, a chlorine atom,
A halogen atom such as a bromine atom or an iodine atom, n is 0
Hydrolyzate of a halogenated silane represented by
3. A reaction product comprising:
According to the semiconductor device described above, or according to claim 4.
As shown in FIG.TwoContains particles and binder
A step of applying a coating liquid, and a structure in which the coating liquid is applied.
After heat treatment, the SiOTwoInsulating film with voids between particles
Forming a semiconductor device.
And the SiOTwoParticles having a particle size of 50 to 5 nm
Using the surrounding particles, the heat treatment step is performed at 350 ° C to 40 ° C.
In the range of 0 ° C, in an inert gas with an oxygen concentration of 1% or less
In the method of manufacturing a semiconductor device.
Or forming the interlayer insulating film as described in claim 5.
Forming a CVD insulating film on the interlayer insulating film
And a method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
The step of forming the interlayer insulating film is performed in a range of a particle size of 50 to 5 nm.
Surrounding SiOTwoApplying a coating solution containing particles and a binder
And heat treating the structure coated with the coating solution,
SiOTwoForming an insulating film having voids between particles; and
Wherein the step of forming the CVD insulating film comprises:
The CVD insulating film does not substantially penetrate into the interlayer insulating film.
Semiconductor device manufacturing method characterized by forming
By the method or as set forth in claim 6.
The process is performed at a temperature between 350 ° C. and 400 ° C.
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein
Or as described in claim 7, the impregnation
Characterized in that it is not more than twice the particle diameter of the particles.
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5,
Forms the CVD insulating film as described in claim 8
Is performed by SiHFourAnd NTwoCVD using O as raw material
SiOTwoForming a film, wherein said CVD-Si
OTwoIn the step of forming a film, the CVD-SiOTwoFine film
For optimal conditions when forming on a dense substrate, pressure and
And / or NTwoO to increase the flow rate
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein
Or the first interlayer, as described in claim 9.
Forming the first CVD film on an insulating film;
Forming a first opening in the first CVD film;
The second interlayer insulating film is formed on the first CVD film.
And a second CVD process on the second interlayer insulating film.
Forming a film; and forming the second CVD film in the second CVD film.
Larger than the first opening corresponding to the first opening
Forming a second opening, the second interlayer insulating film;
With respect to the second interlayer insulating film.
Performing light etching through the second opening,
A groove corresponding to the second opening in a second interlayer insulating film;
Is formed so that the groove penetrates the second interlayer insulating film.
Forming the first interlayer insulating film with respect to the first interlayer insulating film.
Dry etching selectively acting on one interlayer insulating film
Through the groove and the first opening,
A gap corresponding to the first opening is formed in the first interlayer insulating film.
Forming a through hole;
Filling the first layer with a conductive pattern.
Forming the through hole in the inter-insulating film,
Continuing with the step of forming the groove in the second interlayer insulating film
9. The semiconductor according to claim 5, which is executed.
According to the method of manufacturing the device or as described in claim 10.
Thus, the first CVD film is formed on the first interlayer insulating film.
Forming a second layer on the first CVD film.
Forming an interlayer insulating film; and forming the interlayer insulating film on the second interlayer insulating film.
Forming the second CVD film on the substrate;
VD film, the second interlayer insulating film thereunder,
The first CVD film and the first interlayer insulating film thereunder
Forming a through hole by passing through the
For the second CVD film and the second interlayer insulating film,
A groove corresponding to the second opening is formed in the first CVD film.
Perform dry etching as a etching stopper,
Forming a groove so as to penetrate the second interlayer insulating film;
9. The semiconductor according to claim 5, further comprising:
The problem is solved by a method of manufacturing the device.

【0010】以下、本発明の原理を、図1を参照しなが
ら説明する。ただし、図1は、本発明による層間絶縁膜
10の構造を拡大して示す。図1を参照するに、層間絶
縁膜10は、アルコキシドを加水分解して形成された径
が5〜50nmのシリカ(SiO2 )粒子2を充填した
構造を有し、隣接するシリカ粒子2は、互いにやはりシ
リカよりなる結合部3により結合されている。前記結合
部は隣接するシリカ粒子の間において縮径したネック部
を形成し、その結果、層間絶縁膜10中には、三つ以上
のシリカ粒子に囲まれた空隙4が形成される。本発明で
は、層間絶縁膜10中において空隙4が占める空隙率は
約13〜42%に達する。換言すると、層間絶縁膜10
は多孔質の構造を有し、かかる空隙の存在により、誘電
率が、緻密なSOG膜の場合よりも大きく低下する。
Hereinafter, the principle of the present invention will be described with reference to FIG. However, FIG. 1 shows an enlarged view of the structure of the interlayer insulating film 10 according to the present invention. Referring to FIG. 1, an interlayer insulating film 10 has a structure in which silica (SiO 2 ) particles 2 each having a diameter of 5 to 50 nm and formed by hydrolyzing an alkoxide are packed. They are connected to each other by a connecting portion 3 also made of silica. The bonding portion forms a neck portion having a reduced diameter between adjacent silica particles, and as a result, a void 4 surrounded by three or more silica particles is formed in the interlayer insulating film 10. In the present invention, the void ratio occupied by the voids 4 in the interlayer insulating film 10 reaches about 13 to 42%. In other words, the interlayer insulating film 10
Has a porous structure, and due to the presence of such voids, the dielectric constant is much lower than in the case of a dense SOG film.

【0011】例えば、SiO2 の誘電率を4.2、空隙
部分の誘電率を1.0としたとき、膜全体の誘電率が
3.0になるためには、空隙率は13%、2.5になる
ためには22%、1.8になるためには42%となる。
膜密度を実測した結果でも、誘電率が2.5の場合に空
隙率は25%となっていることが確認された。シリカ粒
子2は、例えば一般式(I)Xn Si(OR’)
4-n (式中、Xは水素原子、フッ素原子または炭素数1
〜8のアルキル基、アリル基またはビニル基,R’は水
素原子または炭素数1〜8のアルキル基,アリル基また
はビニル基を表し、nは0〜3の整数)で示されるアル
コキシシランまたはシリカ化合物を加水分解・重縮合し
て得られるシリカ系超微粒子であり、また結合部3は前
記一般式(I)で示されるアルコキシシラン、または一
般式(II)Xn SiX’4-n (式中、Xは水素原子、フ
ッ素原子または炭素数1〜8のアルキル基、アリル基ま
たはビニル基,X’はフッ素原子、塩素原子、臭素原子
またはヨウ素原子などのハロゲン原子、nは0〜3の整
数)で表されるハロゲン化シランの加水分解物との反応
物よりなる。
For example, when the dielectric constant of SiO 2 is 4.2 and the dielectric constant of the void portion is 1.0, in order for the dielectric constant of the entire film to be 3.0, the porosity is 13%, 2 It is 22% to reach 0.5 and 42% to reach 1.8.
The result of the actual measurement of the film density also confirmed that the porosity was 25% when the dielectric constant was 2.5. The silica particles 2 are, for example, of the general formula (I) X n Si (OR ′)
4-n (where X is a hydrogen atom, a fluorine atom or a carbon atom of 1
Alkoxysilane or silica represented by an alkyl group, an allyl group or a vinyl group of from 8 to 8; R 'represents a hydrogen atom or an alkyl group, an allyl group or a vinyl group of from 1 to 8 carbon atoms, and n is an integer of from 0 to 3) The silica-based ultrafine particles obtained by hydrolysis and polycondensation of a compound, and the bonding portion 3 is an alkoxysilane represented by the above general formula (I) or a general formula (II) X n SiX ′ 4-n (formula Wherein X is a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an allyl group or a vinyl group, X ′ is a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, and n is 0 to 3 (Integral) and a reaction product with a hydrolyzate of a halogenated silane.

【0012】前記シリカ微粒子は、アルコキシシランあ
るいはハロゲン化シランの加水分解および縮重合を水、
有機溶媒および触媒の存在下において行うことにより形
成されるが、アルコキシシランとしては、テトラメトキ
シシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキ
シシラン、テトラブトキシシラン、テトラオクチルシラ
ン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリイソプロポ
キシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエ
トキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、オク
チルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラ
ン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシ
シラン、フェニルトリメトキシシラン、トリメトキシシ
ラン、トリエトキシシラン、トリイソプロポキシシラ
ン、フルオロトリメトキシシラン、フルオロトリエトキ
シシラン、ジメチルメトキシシラン、ジメチルエトキシ
シラン、ジメチルメトキシシラン、ジエチルジエトキシ
シラン、ジメトキシシラン、ジフルオロメトキシシラ
ン、トリフルオロメチルトリメトキシシラン、トリフル
オロメチルトリエトキシシラン等を使えばよい。また、
有機溶媒としては、アルコール類、ケトン類、エーテル
類、エステル類を使うことが可能である。アルコール類
には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノ
ール等が、ケトン類には、メチルエチルケトン、メチル
イソブチルケトン等が、エステル類には酢酸メチル、酢
酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル等が含まれる。さら
にメチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピレング
リコール、ヘキシルグリコール等のグリコール類を使う
ことも可能である。さらに、触媒としては、アンモニ
ア、アミン、アルカリ金属化合物、第4級アンモニウム
化合物、アミン系カップリング剤など、塩基性を示す化
合物が使われる。
The silica fine particles are formed by hydrolyzing and polycondensing an alkoxysilane or a halogenated silane with water,
It is formed by performing the reaction in the presence of an organic solvent and a catalyst. Examples of the alkoxysilane include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetraoctylsilane, methyltrimethoxysilane, and methyltriisosilane. Propoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, octyltrimethoxysilane, octyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, trimethoxysilane, triethoxy Silane, triisopropoxysilane, fluorotrimethoxysilane, fluorotriethoxysilane, dimethylmethoxysilane, dimethylethoxysilane, dimethylmeth Shishiran, diethyl diethoxy silane, dimethoxy silane, difluoromethoxy silane, trifluoromethyl trimethoxy silane, should it use trifluoromethyl triethoxysilane. Also,
As the organic solvent, alcohols, ketones, ethers, and esters can be used. Alcohols include methanol, ethanol, propanol, butanol and the like, ketones include methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, and esters include methyl acetate, ethyl acetate, methyl lactate and ethyl lactate. Further, it is also possible to use glycols such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, propylene glycol and hexyl glycol. Further, as the catalyst, a compound exhibiting basicity such as ammonia, an amine, an alkali metal compound, a quaternary ammonium compound, and an amine-based coupling agent is used.

【0013】また、前記シリカ微粒子の形成の際、水は
前記アルコキシシランを構成するSi−OR基1モルあ
たり0.5〜50モル、好ましくは1〜25モルの割合
で用いられ、またアンモニアは例えばSiO2 1モルに
対して0.01〜1モル、好ましくは0.05〜0.8
モルの割合で使われる。また、加水分解反応は、溶媒の
沸点以下の温度、好ましくは沸点より5〜10°Cだけ
低い温度で実行される。このような低い温度での加水分
解の結果、アルコキシシランの重縮合が3次元的に進行
し、シリカ微粒子が生々する。生々したシリカ微粒子を
さらに上記反応温度あるいはより高い温度で熟成するこ
とにより、前記アルコキシシランの重縮合がさらに進行
し、得られるシリカ微粒子の内部が緻密になる。
In the formation of the silica fine particles, water is used in a proportion of 0.5 to 50 mol, preferably 1 to 25 mol, per 1 mol of the Si—OR group constituting the alkoxysilane, and ammonia is used. For example, 0.01 to 1 mol, preferably 0.05 to 0.8 mol per 1 mol of SiO 2.
Used in mole proportions. The hydrolysis reaction is carried out at a temperature lower than the boiling point of the solvent, preferably at a temperature lower by 5 to 10 ° C. than the boiling point. As a result of the hydrolysis at such a low temperature, the polycondensation of the alkoxysilane proceeds three-dimensionally, and silica fine particles grow. The matured silica fine particles are further aged at the above-mentioned reaction temperature or higher temperature, whereby the polycondensation of the alkoxysilane further proceeds, and the inside of the obtained silica fine particles becomes dense.

【0014】かかるシリカ粒子2と前記結合部3を構成
するバインダとは、グリコールエーテルよりなる溶媒中
に分散させられ、塗布液が得られる。かかる塗布液を、
基板上にスプレー、スピンコート、ディップコートある
いはロールコートすることにより塗布し、さらに前記塗
布液を塗布された基板を焼成することにより、絶縁膜1
0を比誘電率が3以下になるように形成することができ
る。
The silica particles 2 and the binder constituting the bonding portion 3 are dispersed in a solvent composed of glycol ether to obtain a coating solution. Such a coating solution,
The insulating film 1 is coated on the substrate by spraying, spin coating, dip coating or roll coating, and further sintering the substrate coated with the coating liquid.
0 can be formed so that the relative dielectric constant is 3 or less.

【0015】図2は、このようにして形成された絶縁膜
10の比誘電率と、シリカ粒子2の粒径との関係を示
す。図2を参照するに、膜10の比誘電率は粒径の減少
とともに減少するが、10nm(100Å)あたりで増
加に転じる。その際、3.0以下の比誘電率は、粒径が
おおよそ5nm(50Å)以上の範囲において得られ
る。比誘電率は、シリカ粒子2の粒径が100nm(1
000Å)程度まで増加しても3.0以下であるが、粒
子2の粒径がこのように大きくなると、膜1の表面の凹
凸が激しくなり、このため、膜10は多層配線構造に使
われる層間絶縁膜として適当でなくなる。このため、粒
子2の粒径の上限は、層間絶縁膜として一般に許容され
る500nm程度の凹凸の1/10を目安に、50nm
(500Å)以下に設定するのが好ましい。粒子2の粒
径は、前記加水分解の際のpH,温度、時間等を制御す
ることにより制御することができる。
FIG. 2 shows the relationship between the relative dielectric constant of the insulating film 10 thus formed and the particle size of the silica particles 2. Referring to FIG. 2, the relative dielectric constant of the film 10 decreases as the particle size decreases, but starts to increase around 10 nm (100 °). In that case, a relative dielectric constant of 3.0 or less can be obtained when the particle size is approximately 5 nm (50 °) or more. The relative dielectric constant is such that the particle size of the silica particles 2 is 100 nm (1
Even if it increases up to about 000 °), it is not more than 3.0, but if the particle size of the particles 2 becomes so large, the unevenness of the surface of the film 1 becomes severe, and therefore, the film 10 is used for a multilayer wiring structure. It is no longer suitable as an interlayer insulating film. For this reason, the upper limit of the particle size of the particles 2 is set to 50 nm based on 1/10 of the unevenness of about 500 nm generally accepted as an interlayer insulating film.
(500 °) is preferably set to be equal to or less than (500 °). The particle size of the particles 2 can be controlled by controlling the pH, temperature, time and the like during the hydrolysis.

【0016】先にも説明したように、このようにして形
成された被膜はさらに焼成され、かかる焼成に伴って前
記バインダが焼結し、強固なネック状の結合部3を形成
する。その際、焼成条件を最適化することにより、基板
と膜10との密着性を最大にすることができる。図3
(A),(B)は、モデル構造について、かかる膜10
の焼成を示す。
As described above, the coating thus formed is further fired, and the binder sinters with the firing to form a strong neck-shaped joint 3. At this time, the adhesion between the substrate and the film 10 can be maximized by optimizing the firing conditions. FIG.
(A) and (B) show such a film 10 for the model structure.
Shows the firing of

【0017】図3(A)を参照するに、Si基板1上に
は、基板1に対する密着性を向上させるTiN膜1Aを
挟んでAl配線パターン1Bが形成されており、さらに
前記配線パターン1B上には別のTiN膜1Cが形成さ
れている。さらに、図1に示した絶縁膜10が、図3
(A)の構造上に、例えばスピンコート法により、層間
絶縁膜として前記配線パターン1Bを埋め込むように形
成され、かかる構造をさらに焼成することにより、前記
絶縁膜中に空隙4を形成する。
Referring to FIG. 3A, an Al wiring pattern 1B is formed on a Si substrate 1 with a TiN film 1A for improving adhesion to the substrate 1 interposed therebetween. Is formed with another TiN film 1C. Further, the insulating film 10 shown in FIG.
On the structure (A), the wiring pattern 1B is formed as an interlayer insulating film by, for example, a spin coating method, and the structure is further baked to form the voids 4 in the insulating film.

【0018】一般に、かかるSOG被膜の焼成は、45
0°C以上の温度で行われるが、本発明による層間絶縁
膜の場合、焼成をかかる高い温度で行うと、配線パター
ン1Bと層間絶縁膜10との間の密着性が不良となり、
ボイドないし隙間1Xが発生してしまうことが見出され
た。一方、焼成温度が低すぎても、膜10の反応が進行
せず、基板1あるいはパターン1Bとの密着が不良にな
り、ボイドが発生する。
Generally, the firing of such SOG coatings is 45
Although it is performed at a temperature of 0 ° C. or more, in the case of the interlayer insulating film according to the present invention, if the firing is performed at such a high temperature, the adhesion between the wiring pattern 1B and the interlayer insulating film 10 becomes poor,
It has been found that voids or gaps 1X occur. On the other hand, if the firing temperature is too low, the reaction of the film 10 does not proceed, the adhesion to the substrate 1 or the pattern 1B becomes poor, and voids are generated.

【0019】下の表1は、図3(B)の構造について、
様々な温度で焼成を行った場合の、焼成温度と密着力と
の関係を示す。
Table 1 below shows the structure of FIG.
The relationship between the sintering temperature and the adhesion when sintering is performed at various temperatures is shown.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】表1を参照するに、焼成温度が300°C
以下あるいは480°C以上では顕著なボイドの発生が
認められ、また焼成温度が450°Cにおいても多少の
ボイドの発生が認められる。これに対し、焼成温度を3
50°C〜400°Cの範囲に設定した場合には、ボイ
ドの発生はなく、膜10は優れた密着性を示すことが確
認された。
Referring to Table 1, the firing temperature was 300 ° C.
Below or at 480 ° C. or more, significant voids are observed, and even at a firing temperature of 450 ° C., some voids are observed. On the other hand, when the firing temperature is 3
When the temperature was set in the range of 50 ° C. to 400 ° C., no void was generated, and it was confirmed that the film 10 exhibited excellent adhesion.

【0022】さらに、図4は、焼成の際の雰囲気が膜1
0の比誘電率に対しておよぼす効果を示す。図4を参照
するに、焼成は窒素雰囲気中において行われるが、窒素
雰囲気中の酸素濃度が高くなると膜10の比誘電率が増
大するのが認められた。これは、図1の構造において結
合部3を構成するバインダあるいはシリカ粒子2の表面
に結合したアルコキシシランあるいはハロゲン化SiH
4 の加水分解物が酸素により酸化され、水分を吸着しや
すい状態となったためと考えられる。
FIG. 4 shows that the atmosphere at the time of firing was the film 1
The effect on the relative permittivity of 0 is shown. Referring to FIG. 4, baking is performed in a nitrogen atmosphere, and it has been recognized that the relative dielectric constant of the film 10 increases as the oxygen concentration in the nitrogen atmosphere increases. This is because, in the structure of FIG. 1, the binder constituting the bonding portion 3 or the alkoxysilane or the halogenated SiH bonded to the surface of the silica particles 2
This is probably because the hydrolyzate of No. 4 was oxidized by oxygen and became in a state of easily adsorbing moisture.

【0023】図4の関係より、膜10の比誘電率を3.
0以下に抑えるためには、焼成時の雰囲気中の酸素濃度
を1%以下に抑える必要があることがわかる。ただし、
図4の関係は、焼成温度を400°Cとした場合のもの
で、比誘電率の測定は、被膜10の容量を、水銀プロー
ブを使って測定することにより求めた。以上をまとめる
と、本発明によるシリカ系被膜形成用塗布液からシリカ
被膜を形成し、これを最適な焼成温度および焼成雰囲気
で焼成すると、得られた被膜が、塗布液中に含まれるシ
リカ粒子の粒界に形成されるボイドにより多孔質にな
り、さらにかかるボイド表面に結合されたアルコキシシ
ランあるいはハロゲン化シランの加水分解物が、かかる
ボイドへの水の吸着を阻止するため、比誘電率が3以下
の、耐熱性に優れた、安定したシリカ系被膜を得ること
ができる。また、膜中のシリカ系粒子は下地層に対して
アンカー効果を示し、このためシリカ被膜は下地に対し
ても優れた密着性を示す。また、本発明による被膜は、
機械強度に優れ、耐アルカリ性等、耐薬品性にも優れ、
さらに優れた耐クラック性を示す。シリカ粒子の径は5
0nm以下であるため、被膜表面は平坦になる。
From the relationship shown in FIG. 4, the relative dielectric constant of the film 10 is set to 3.
It can be seen that the oxygen concentration in the atmosphere at the time of firing needs to be suppressed to 1% or less in order to suppress it to 0 or less. However,
The relationship in FIG. 4 is based on the case where the firing temperature is 400 ° C., and the relative permittivity was measured by measuring the capacity of the coating 10 using a mercury probe. To summarize the above, a silica coating is formed from the coating liquid for forming a silica-based coating according to the present invention, and when this is fired at an optimum firing temperature and firing atmosphere, the obtained coating is formed of silica particles contained in the coating liquid. The voids formed at the grain boundaries make the porous material porous, and the hydrolyzate of alkoxysilane or halogenated silane bonded to the surface of the void prevents water from adsorbing to the void. The following stable silica-based coating having excellent heat resistance can be obtained. Further, the silica-based particles in the film exhibit an anchor effect on the underlayer, and therefore, the silica coating exhibits excellent adhesion to the underlayer. Further, the coating according to the present invention,
Excellent mechanical strength, excellent chemical resistance such as alkali resistance,
Also shows excellent crack resistance. The diameter of the silica particles is 5
Since it is 0 nm or less, the film surface becomes flat.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[第1実施例]図5(A)〜(C)は、本発明の第1実
施例による半導体装置の製造方法、および得られた半導
体装置の構造を示す。図5(A)を参照するに、半導体
素子(図示せず)を形成されたSi基板11上に、A
l,Wあるいはポリシリコン等よりなる導体パターン1
2が形成され、図5(B)の工程において、図5(A)
の構造上に、例えば一般式(I)Xn Si(OR’)
4-n (式中、Xは水素原子、フッ素原子または炭素数1
〜8のアルキル基、アリル基またはビニル基,R’は水
素原子または炭素数1〜8のアルキル基,アリル基また
はビニル基を表し、nは0〜3の整数)で示されるアル
コキシシランまたはシリカ化合物を加水分解・重縮合し
て得られるシリカ系超微粒子と、バインダとして、前記
一般式(I)で示されるアルコキシシラン、または一般
式(II)Xn SiX’4-n (式中、Xは水素原子、フッ
素原子または炭素数1〜8のアルキル基、アリル基また
はビニル基,X’はフッ素原子、塩素原子、臭素原子ま
たはヨウ素原子などのハロゲン原子、nは0〜3の整
数)で表されるハロゲン化シランの加水分解物とを含む
シリカ系被膜形成用塗布液を塗布する。ただし、Si基
板11は、図示しないフィールド酸化膜で画成された活
性領域中に、様々な拡散領域を形成されており、さらに
薄い熱酸化膜で表面を覆われている。前記導体パターン
12は電極あるいは配線パターンを形成する。かかる塗
布液の塗布の結果、図5(B)に示すように、シリカ被
膜13が、前記導体パターン12を埋める層間絶縁膜と
して、0.1〜0.25μmの厚さに形成される。塗布
液は優れた流動性を有し、その結果、層間絶縁膜13は
優れた平坦性を有する。
[First Embodiment] FIGS. 5A to 5C show a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention and the structure of the obtained semiconductor device. Referring to FIG. 5 (A), on a Si substrate 11 on which a semiconductor element (not shown) is formed, A
Conductor pattern 1 made of l, W, polysilicon, etc.
2 is formed, and in the step of FIG.
In the structure of the formula, for example, the general formula (I) X n Si (OR ′)
4-n (where X is a hydrogen atom, a fluorine atom or a carbon atom of 1
Alkoxysilane or silica represented by an alkyl group, an allyl group or a vinyl group of from 8 to 8; R 'represents a hydrogen atom or an alkyl group, an allyl group or a vinyl group of from 1 to 8 carbon atoms, and n is an integer of from 0 to 3) A silica-based ultrafine particle obtained by hydrolysis and polycondensation of a compound and, as a binder, an alkoxysilane represented by the general formula (I) or a general formula (II) X n SiX ′ 4-n (wherein X Is a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an allyl group or a vinyl group, X ′ is a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, and n is an integer of 0 to 3) A coating liquid for forming a silica-based film containing a hydrolyzate of a halogenated silane represented by the formula (1) is applied. However, the Si substrate 11 has various diffusion regions formed in an active region defined by a field oxide film (not shown), and its surface is covered with a thinner thermal oxide film. The conductor pattern 12 forms an electrode or a wiring pattern. As a result of the application of the application liquid, as shown in FIG. 5B, a silica coating 13 is formed to a thickness of 0.1 to 0.25 μm as an interlayer insulating film filling the conductor pattern 12. The coating liquid has excellent fluidity, and as a result, the interlayer insulating film 13 has excellent flatness.

【0025】図5(B)の構造は、さらに400°Cで
30分間、酸素濃度を1%以下とした窒素あるいはAr
等の不活性雰囲気中で焼成され、その結果前記バインダ
はシリカ粒子の回りで焼結し、図1に示すのと同様なネ
ック状の結合部3を形成する。また、これに伴い、層間
絶縁膜13中には、シリカ粒子の粒界に空隙4が形成さ
れる。
The structure shown in FIG. 5B further includes nitrogen or Ar having an oxygen concentration of 1% or less at 400 ° C. for 30 minutes.
And the like, so that the binder sinters around the silica particles to form a neck-like joint 3 similar to that shown in FIG. Accordingly, voids 4 are formed in the interlayer insulating film 13 at the grain boundaries of the silica particles.

【0026】さらに、図5(C)の工程で、前記層間絶
縁膜13中には、導体パターン12を露出するコンタク
トホール13Aが形成され、これをW等の導体プラグ1
4によりに充填する。さらに、前記層間絶縁膜13上
に、第2層目の導体パターン15を、前記導体プラグ1
4にコンタクトするように形成する。 [第2実施例]図6(A)〜(D)は、本発明の第2実
施例による半導体装置の製造方法、および得られた半導
体装置の構造を示す。
Further, in the step of FIG. 5C, a contact hole 13A exposing the conductor pattern 12 is formed in the interlayer insulating film 13, and this is inserted into the conductor plug 1 such as W.
Fill with 4 Further, a second-layer conductor pattern 15 is formed on the interlayer insulating film 13 by the conductor plug 1.
4 is formed. Second Embodiment FIGS. 6A to 6D show a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention, and the structure of the obtained semiconductor device.

【0027】図6(A)を参照するに、半導体素子(図
示せず)を形成されたSi基板21上に、Al,Wある
いはポリシリコン等よりなる導体パターン22が形成さ
れ、さらに図6(B)の工程において、図6(A)の構
造上に、CVD法により、SiO2 膜23を、前記導体
パターン22を覆うように形成する。次に、図6(C)
の工程において、図6(B)の構造上に、前記第1実施
例で説明したのと同様のシリカ系被膜形成用塗布液を塗
布する。ただし、Si基板21は、図示しないフィール
ド酸化膜で画成された活性領域中に、様々な拡散領域を
形成されており、さらに薄い熱酸化膜で表面を覆われて
いる。前記導体パターン22は電極あるいは配線パター
ンを形成する。かかる塗布液の塗布の結果、図6(C)
に示すように、シリカ被膜24が、前記CVD−SiO
2 膜23で覆われた前記導体パターン22を覆う層間絶
縁膜として、0.1〜0.25μmの厚さに形成され
る。塗布液は優れた流動性を有し、その結果、層間絶縁
膜24は優れた平坦性を有する。
Referring to FIG. 6A, a conductor pattern 22 made of Al, W, polysilicon or the like is formed on a Si substrate 21 on which a semiconductor element (not shown) is formed. In the step B), an SiO 2 film 23 is formed on the structure of FIG. 6A by a CVD method so as to cover the conductor pattern 22. Next, FIG.
In the step (2), the same coating solution for forming a silica-based film as described in the first embodiment is applied onto the structure of FIG. 6 (B). However, the Si substrate 21 has various diffusion regions formed in an active region defined by a field oxide film (not shown), and its surface is covered with a thinner thermal oxide film. The conductor pattern 22 forms an electrode or a wiring pattern. As a result of the application of the application liquid, FIG.
As shown in FIG.
As an interlayer insulating film covering the conductor pattern 22 covered with the two films 23, it is formed to a thickness of 0.1 to 0.25 μm. The coating liquid has excellent fluidity, and as a result, the interlayer insulating film 24 has excellent flatness.

【0028】図6(C)の構造は、さらに400°Cで
30分間、酸素濃度を1%以下とした窒素あるいはAr
等の不活性雰囲気中で焼成され、その結果前記バインダ
はシリカ粒子の回りで焼結し、図1に示すのと同様なネ
ック状の結合部3を形成する。また、これに伴い、層間
絶縁膜24中には、シリカ粒子の粒界に空隙4が形成さ
れる。
The structure shown in FIG. 6C further includes nitrogen or Ar having an oxygen concentration of 1% or less at 400 ° C. for 30 minutes.
And the like, so that the binder sinters around the silica particles to form a neck-like joint 3 similar to that shown in FIG. Accordingly, voids 4 are formed in the interlayer insulating film 24 at the grain boundaries of the silica particles.

【0029】さらに、図6(D)の工程で、前記層間絶
縁膜24中には、導体パターン22を露出するコンタク
トホール24Aが形成され、これをW等の導体プラグ2
5によりに充填する。さらに、前記層間絶縁膜24上
に、第2層目の導体パターン25を、前記導体プラグ2
5にコンタクトするように形成する。 [第3実施例]図7(A)〜(D)は、本発明の第3実
施例による半導体装置の製造方法、および得られた半導
体装置の構造を示す。
Further, in the step of FIG. 6D, a contact hole 24A exposing the conductor pattern 22 is formed in the interlayer insulating film 24, and the contact hole 24A is
Fill with 5 Further, a second-layer conductor pattern 25 is formed on the interlayer insulating film 24 by the conductor plug 2.
5 is formed. Third Embodiment FIGS. 7A to 7D show a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention, and the structure of the obtained semiconductor device.

【0030】図7(A)を参照するに、半導体素子(図
示せず)を形成されたSi基板31上に、Al,Wある
いはポリシリコン等よりなる導体パターン32が形成さ
れ、図7(B)の工程において、図7(A)の構造上
に、前記第1実施例で説明したのと同様のシリカ系被膜
形成用塗布液を塗布する。ただし、Si基板11は、図
示しないフィールド酸化膜で画成された活性領域中に、
様々な拡散領域を形成されており、さらに薄い熱酸化膜
で表面を覆われている。前記導体パターン12は電極あ
るいは配線パターンを形成する。かかる塗布液の塗布の
結果、図7(B)に示すように、シリカ被膜33が、前
記導体パターン32を埋める層間絶縁膜として、0.1
〜0.25μmの厚さに形成される。塗布液は優れた流
動性を有し、その結果、層間絶縁膜33は優れた平坦性
を有する。
Referring to FIG. 7A, a conductor pattern 32 made of Al, W, polysilicon or the like is formed on a Si substrate 31 on which a semiconductor element (not shown) is formed. 7), the same coating liquid for forming a silica-based film as described in the first embodiment is applied on the structure of FIG. 7A. However, the Si substrate 11 is provided in an active region defined by a field oxide film (not shown).
Various diffusion regions are formed, and the surface is further covered with a thin thermal oxide film. The conductor pattern 12 forms an electrode or a wiring pattern. As a result of the application of the coating solution, as shown in FIG. 7B, the silica coating 33 is used as an interlayer insulating film for filling the conductor pattern 32 with 0.1.
It is formed to a thickness of about 0.25 μm. The coating liquid has excellent fluidity, and as a result, the interlayer insulating film 33 has excellent flatness.

【0031】図7(B)の構造は、さらに400°Cで
30分間、酸素濃度を1%以下とした窒素あるいはAr
等の不活性雰囲気中で焼成され、その結果前記バインダ
はシリカ粒子の回りで焼結し、図1に示すのと同様なネ
ック状の結合部3を形成する。また、これに伴い、層間
絶縁膜33中には、シリカ粒子の粒界に空隙4が形成さ
れる。
The structure shown in FIG. 7 (B) further comprises nitrogen or Ar having an oxygen concentration of 1% or less at 400 ° C. for 30 minutes.
And the like, so that the binder sinters around the silica particles to form a neck-like joint 3 similar to that shown in FIG. Accordingly, voids 4 are formed in the interlayer insulating film 33 at the grain boundaries of the silica particles.

【0032】さらに、図7(C)の工程で、前記層間絶
縁膜33上にはCVD法により、SiO2 膜34が0.
1〜0.4μmの厚さに形成され、図7(D)の工程
で、前記層間絶縁膜33およびCVD−SiO2 膜34
を貫通して、導体パターン12を露出するコンタクトホ
ール33Aが形成される。形成されたコンタクトホール
33AはW等の導体プラグ35によりに充填され、さら
に前記CVD−SiO2膜34上には、第2層目の導体
パターン36が、前記導体プラグ35にコンタクトする
ように形成される。 [第4実施例]図8(A)〜(E)は、本発明の第4実
施例による半導体装置の製造方法、および得られた半導
体装置の構造を示す。
Further, in the step shown in FIG. 7C, an SiO 2 film 34 is formed on the interlayer insulating film 33 by CVD method.
The interlayer insulating film 33 and the CVD-SiO 2 film 34 are formed in a thickness of 1 to 0.4 μm in the process of FIG.
, A contact hole 33A exposing the conductor pattern 12 is formed. The formed contact hole 33A is filled with a conductor plug 35 of W or the like, and a second-layer conductor pattern 36 is formed on the CVD-SiO 2 film 34 so as to contact the conductor plug 35. Is done. Fourth Embodiment FIGS. 8A to 8E show a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention, and the structure of the obtained semiconductor device.

【0033】図8(A)を参照するに、半導体素子(図
示せず)を形成されたSi基板41上に、Al,Wある
いはポリシリコン等よりなる導体パターン42が形成さ
れ、さらに図8(B)の工程において、図8(A)の構
造上に、CVD法により、SiO2 膜43を、前記導体
パターン42を覆うように形成する。次に、図8(C)
の工程において、図8(B)の構造上に、前記第1の実
施例で説明したのと同様なシリカ系被膜形成用塗布液を
塗布する。ただし、Si基板41は、図示しないフィー
ルド酸化膜で画成された活性領域中に、様々な拡散領域
を形成されており、さらに薄い熱酸化膜で表面を覆われ
ている。前記導体パターン42は電極あるいは配線パタ
ーンを形成する。かかる塗布液の塗布の結果、図6
(C)に示すように、シリカ被膜44が、前記CVD−
SiO2 膜43で覆われた前記導体パターン42を覆う
層間絶縁膜として、0.1〜0.25μmの厚さに形成
される。塗布液は優れた流動性を有し、その結果、層間
絶縁膜44は優れた平坦性を有する。
Referring to FIG. 8A, a conductor pattern 42 made of Al, W, polysilicon or the like is formed on a Si substrate 41 on which a semiconductor element (not shown) is formed. In the step B), an SiO 2 film 43 is formed on the structure of FIG. 8A by a CVD method so as to cover the conductor pattern 42. Next, FIG.
In the step (3), the same coating liquid for forming a silica-based film as described in the first embodiment is applied onto the structure of FIG. However, the Si substrate 41 has various diffusion regions formed in an active region defined by a field oxide film (not shown), and its surface is covered with a thinner thermal oxide film. The conductor pattern 42 forms an electrode or a wiring pattern. As a result of the application of the application liquid, FIG.
As shown in (C), the silica coating 44 is formed by the CVD-
An interlayer insulating film covering the conductor pattern 42 covered with the SiO 2 film 43 is formed to a thickness of 0.1 to 0.25 μm. The coating liquid has excellent fluidity, and as a result, the interlayer insulating film 44 has excellent flatness.

【0034】図8(C)の構造は、さらに400°Cで
30分間、酸素濃度を1%以下とした窒素あるいはAr
等の不活性雰囲気中で焼成され、その結果前記バインダ
はシリカ粒子の回りで焼結し、図1に示すのと同様なネ
ック状の結合部3を形成する。また、これに伴い、層間
絶縁膜44中には、シリカ粒子の粒界に空隙4が形成さ
れる。
The structure shown in FIG. 8C further includes nitrogen or Ar having an oxygen concentration of 1% or less at 400 ° C. for 30 minutes.
And the like, so that the binder sinters around the silica particles to form a neck-like joint 3 similar to that shown in FIG. Accordingly, voids 4 are formed in the interlayer insulating film 44 at the grain boundaries of the silica particles.

【0035】次に、図8(D)の工程で、図8(C)の
構造上に、CVD法によりSiO2膜45を、典型的に
は400nmの厚さに形成し、さらに、図8(E)の工
程で、前記層間絶縁膜44および前記CVD−SiO2
膜45を貫通するように、導体パターン42を露出する
コンタクトホール44Aを形成する。コンタクトホール
44Aは、W等の導体プラグ46によりに充填され、さ
らに前記層間絶縁膜45上には、第2層目の導体パター
ン47が、前記導体プラグ46にコンタクトするように
形成される。
Next, in the step of FIG. 8D, an SiO 2 film 45 is formed on the structure of FIG. 8C by a CVD method, typically to a thickness of 400 nm. In the step (E), the interlayer insulating film 44 and the CVD-SiO 2
A contact hole 44A exposing the conductor pattern 42 is formed so as to penetrate the film 45. The contact hole 44A is filled with a conductor plug 46 such as W, and a second-layer conductor pattern 47 is formed on the interlayer insulating film 45 so as to contact the conductor plug 46.

【0036】本発明のいずれの実施例においても、得ら
れる層間絶縁膜は比誘電率が3以下で、従って信号遅延
等、半導体動作速度の低下を引き起こす問題を生じな
い。また、得られる層間絶縁膜は吸湿に対して安定で、
また配線パターンを含む下地構造に対して優れた密着性
を示す。先に説明した各実施例は、下地がSi基板であ
ったが、本発明はこのような特定の構造に限定されるも
のではなく、下地が同様な多層配線構造であってもよ
い。この場合には、層間絶縁膜の厚さは、平坦化のため
にやや厚く、0.3〜2.0μm程度に設定するのが好
ましい。 [第5実施例]前記第3および第4実施例においては、
前記空隙を有する多孔質層間絶縁膜33あるいは45上
に層間絶縁膜34あるいは45をプラズマCVD法によ
り形成しているが、SiO2 膜をこのような多孔質膜上
にプラズマCVD法により形成する場合には、前記多孔
質層間絶縁膜中の空隙にCVD−SiO2 膜が侵入して
しまう傾向がある。図9を参照。前記空隙にCVD−S
iO2 膜が侵入すると、多孔質層間絶縁膜の誘電率は増
大してしまう。
In any of the embodiments of the present invention, the obtained interlayer insulating film has a relative dielectric constant of 3 or less, and therefore does not cause a problem such as a signal delay which causes a decrease in semiconductor operating speed. Also, the obtained interlayer insulating film is stable against moisture absorption,
Also, it shows excellent adhesion to the underlying structure including the wiring pattern. In each of the embodiments described above, the base is a Si substrate. However, the present invention is not limited to such a specific structure, and the base may have a similar multilayer wiring structure. In this case, the thickness of the interlayer insulating film is slightly thicker for flattening, and is preferably set to about 0.3 to 2.0 μm. [Fifth Embodiment] In the third and fourth embodiments,
In the case where the interlayer insulating film 34 or 45 is formed on the porous interlayer insulating film 33 or 45 having the gap by the plasma CVD method, the SiO 2 film is formed on such a porous film by the plasma CVD method. However, there is a tendency that the CVD-SiO 2 film invades the voids in the porous interlayer insulating film. See FIG. CVD-S
When the iO 2 film enters, the dielectric constant of the porous interlayer insulating film increases.

【0037】下の表2は、通常のプラズマCVD法によ
りCVD−SiO2 膜を前記多孔質層間絶縁膜上に形成
する場合の堆積条件を示す。
Table 2 below shows deposition conditions when a CVD-SiO 2 film is formed on the porous interlayer insulating film by a normal plasma CVD method.

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【0039】表2の条件で前記多孔質層間絶縁膜上にC
VD−SiO2 膜を形成した場合、前記多孔質層間絶縁
膜自体の誘電率は膜厚が340nmにおいて2.45で
あり、また前記CVD−SiO2 膜自体の誘電率は膜厚
が220nmにおいて4.69であるのに対し、前記多
孔質層間絶縁膜上に前記CVD−SiO2 膜を形成した
構造の誘電率は、合計膜厚が560nmの場合に3.9
3になることが実験的に見出された。これは、前記CV
D−SiO2 膜自体の誘電率を4.69とした場合、前
記シリカ微粒子の誘電率は実効的に4.56まで増大し
ていることを示す。これは、先に図9で説明したよう
に、多孔質層間絶縁膜中の空隙に実質的な量のSiO2
が侵入していることを意味している。
Under the conditions shown in Table 2, C was deposited on the porous interlayer insulating film.
When a VD-SiO 2 film is formed, the dielectric constant of the porous interlayer insulating film itself is 2.45 at a film thickness of 340 nm, and the dielectric constant of the CVD-SiO 2 film itself is 4 at a film thickness of 220 nm. Whereas the dielectric constant of the structure in which the CVD-SiO 2 film is formed on the porous interlayer insulating film is 3.9 when the total film thickness is 560 nm.
It was experimentally found to be 3. This is the CV
If the dielectric constant of D-SiO 2 film itself and 4.69, the dielectric constant of the silica fine particles indicates that it is effectively increased to 4.56. This is because, as described above with reference to FIG. 9, a substantial amount of SiO 2 is filled in the voids in the porous interlayer insulating film.
Is invading.

【0040】そこで、本実施例では、前記CVD−Si
2 膜をSiH4 およびTEOSを原料として堆積する
際に、下の表3に示すように、通常のプラズマCVD法
で使われるのよりも圧力を増大させ、またN2 Oガスの
流量を増大させることにより、多孔質層間絶縁膜中への
CVD−SiO2 膜の侵入を最小化する。
Therefore, in this embodiment, the CVD-Si
When depositing an O 2 film using SiH 4 and TEOS as raw materials, as shown in Table 3 below, the pressure is increased and the flow rate of N 2 O gas is increased as compared with that used in a normal plasma CVD method. By doing so, penetration of the CVD-SiO 2 film into the porous interlayer insulating film is minimized.

【0041】[0041]

【表3】 [Table 3]

【0042】表3の条件でCVD−SiO2 膜を多孔質
層間絶縁膜上に形成した場合、前記多孔質層間絶縁膜自
体の誘電率は膜厚が400nmにおいて2.50であ
り、また前記CVD−SiO2 膜自体の誘電率は膜厚が
200nmにおいて4.54であるのに対し、前記多孔
質層間絶縁膜上に前記CVD−SiO2 膜を形成した構
造の誘電率は、合計膜厚が600nmの場合に3.19
にしかならないことが見出された。これは、前記CVD
−SiO2 膜自体の誘電率を4.54とした場合、前記
シリカ微粒子の誘電率は2.45に抑制されていること
を示す。これは、多孔質層間絶縁膜中の空隙に実質的な
量のSiO2 が侵入していないことを示す。表3の条件
においてCVD−SiO2 膜を堆積した場合、前記CV
D−SiO 2 膜の前記多孔質層間絶縁膜中へのしみ込み
はシリカ微粒子の粒子径の2倍以下であると考えられ
る。
Under the conditions shown in Table 3, CVD-SiOTwoPorous membrane
When formed on an interlayer insulating film, the porous interlayer insulating film
The dielectric constant of the body is 2.50 at a film thickness of 400 nm.
And the CVD-SiOTwoThe dielectric constant of the film itself is
4.54 at 200 nm, whereas
CVD-SiO on a porous interlayer insulating filmTwoStructure with film formed
The dielectric constant of the structure is 3.19 when the total film thickness is 600 nm.
It was found that it was nothing more. This is the same as the CVD
-SiOTwoWhen the dielectric constant of the film itself is 4.54,
The dielectric constant of the silica fine particles must be suppressed to 2.45
Is shown. This is substantially due to the voids in the porous interlayer insulating film.
Amount of SiOTwoIndicates that has not entered. Table 3 conditions
In CVD-SiOTwoWhen a film is deposited, the CV
D-SiO TwoInfiltration of the film into the porous interlayer insulating film
Is considered to be less than twice the particle size of the silica fine particles.
You.

【0043】勿論、前記多孔質層間絶縁膜上へのCVD
−SiO2 膜の形成は、他に高密度プラズマCVD法を
使って行うことも可能である。下の表4は、前記かかる
高密度プラズマCVD法によるCVD−SiO2 膜の形
成条件の例を示す。
Of course, CVD on the porous interlayer insulating film
-The formation of the SiO 2 film can also be performed by using a high-density plasma CVD method. Table 4 below shows examples of conditions for forming the CVD-SiO 2 film by the high-density plasma CVD method.

【0044】[0044]

【表4】 [Table 4]

【0045】表4の条件でCVD−SiO2 膜を多孔質
層間絶縁膜上に形成した場合、前記多孔質層間絶縁膜自
体の誘電率は膜厚が400nmにおいて2.54であ
り、また前記CVD−SiO2 膜自体の誘電率は膜厚が
200nmにおいて4.54であるのに対し、前記多孔
質層間絶縁膜上に前記CVD−SiO2 膜を形成した構
造の誘電率は、合計膜厚が600nmの場合に2.52
にしかならないことが見出された。これは、前記CVD
−SiO2 膜自体の誘電率を4.54とした場合、前記
シリカ微粒子の誘電率が2.45以下に抑制されている
ことを示す。これは、多孔質層間絶縁膜中の空隙に実質
的な量のSiO2 が侵入していないことを示す。表4の
条件においてCVD−SiO2 膜を堆積した場合、前記
CVD−SiO2 膜の前記多孔質層間絶縁膜中へのしみ
込みはシリカ微粒子の粒子径の2倍以下であると考えら
れる。 [第6実施例]図10(A)〜図11(E)は、本発明
の第6実施例による、ダマシン構造を有する多層配線構
造50の形成方法を説明する図である。
When a CVD-SiO 2 film is formed on the porous interlayer insulating film under the conditions shown in Table 4, the dielectric constant of the porous interlayer insulating film itself is 2.54 at a thickness of 400 nm, and -The dielectric constant of the SiO 2 film itself is 4.54 at a thickness of 200 nm, whereas the dielectric constant of the structure in which the CVD-SiO 2 film is formed on the porous interlayer insulating film has a total thickness of 2.52 for 600 nm
It was found that it was nothing more. This is the same as the CVD
When the dielectric constant of the SiO 2 film itself is 4.54, the dielectric constant of the silica fine particles is suppressed to 2.45 or less. This indicates that a substantial amount of SiO 2 has not entered the voids in the porous interlayer insulating film. When a CVD-SiO 2 film is deposited under the conditions shown in Table 4, it is considered that the penetration of the CVD-SiO 2 film into the porous interlayer insulating film is twice or less the particle diameter of the silica fine particles. Sixth Embodiment FIGS. 10A to 11E are views for explaining a method of forming a multilayer wiring structure 50 having a damascene structure according to a sixth embodiment of the present invention.

【0046】図10(A)を参照するに、基板51上に
は通常のCVD法によりSiO2 膜52Aが形成され、
さらに前記SiO2 膜52A上に先の実施例で説明した
空隙4を含む、図1に示す構造を有する多孔質層間絶縁
膜53がスピンコーティングにより塗布される。さら
に、前記多孔質層間絶縁膜53上には、別のSiO2
52Bが、表3で説明した条件で、プラズマCVD法に
より形成される。
Referring to FIG. 10A, an SiO 2 film 52A is formed on a substrate 51 by a normal CVD method.
Further, a porous interlayer insulating film 53 having the structure shown in FIG. 1 and including the gap 4 described in the previous embodiment is applied on the SiO 2 film 52A by spin coating. Further, another SiO 2 film 52B is formed on the porous interlayer insulating film 53 by the plasma CVD method under the conditions described in Table 3.

【0047】次に、図10(B)の工程で、前記SiO
2 膜52Aおよび52B、および前記多孔質層間絶縁膜
53を貫通して、溝53Aが形成され、さらに図10
(C)の工程で、前記溝53Aを埋めるように、前記C
VD絶縁膜52B上にTiN等のバリアメタル膜54A
およびAl, CuあるいはWよりなる導体膜54Bが堆
積される。
Next, in the step of FIG.
A groove 53A is formed through the two films 52A and 52B and the porous interlayer insulating film 53.
In the step (C), the C is filled so as to fill the groove 53A.
Barrier metal film 54A such as TiN on VD insulating film 52B
And a conductor film 54B made of Al , Cu or W is deposited.

【0048】さらに、図11(D)の工程で、前記CV
D絶縁膜52B上の導体膜54Bおよびバリアメタル膜
54AがCMP法により研磨・除去され、前記層間絶縁
膜53中に実質的に埋め込まれた導体パターン54が形
成される。さらに、上記の工程を繰り返すことにより、
図11(E)に示す多層配線構造が形成される。 [第7実施例]図12(A)〜図13(F)は、本発明
の第7実施例によるダマシン構造を有する多層配線構造
60の形成方法を説明する図である。
Further, in the step of FIG.
The conductor film 54B and the barrier metal film 54A on the D insulating film 52B are polished and removed by the CMP method, so that the conductor pattern 54 substantially buried in the interlayer insulating film 53 is formed. Furthermore, by repeating the above steps,
The multilayer wiring structure shown in FIG. 11E is formed. Seventh Embodiment FIGS. 12A to 13F are views for explaining a method of forming a multilayer wiring structure 60 having a damascene structure according to a seventh embodiment of the present invention.

【0049】図12(A)を参照するに、本実施例では
基板61上にSiO2 膜62Aが通常のCVD法によ
り、あるいはプラズマCVD法により形成され、前記S
iO2膜62A上に先の実施例で説明した、空隙4を含
む、図1に示した構造の多孔質層間絶縁膜63が、スピ
ンコーティングにより塗布される。さらに、前記多孔質
層間絶縁膜63上には、先に表3で説明した条件下で、
別のSiO2 膜62BがプラズマCVD法により形成さ
れる。
Referring to FIG. 12A, in this embodiment, an SiO 2 film 62A is formed on a substrate 61 by a normal CVD method or a plasma CVD method.
On the iO 2 film 62A, the porous interlayer insulating film 63 having the structure shown in FIG. 1 and including the voids 4 described in the previous embodiment is applied by spin coating. Further, on the porous interlayer insulating film 63, under the conditions described above in Table 3,
Another SiO 2 film 62B is formed by a plasma CVD method.

【0050】次に、図12(B)の工程で、前記SiO
2 膜62B上に開口部62Cがパターニングされ、さら
に図12(C)の工程で、前記SiO2 膜膜62B上に
前記開口部62Cを埋めるように別の多孔質層間絶縁膜
64がスピンコーティング法により塗布され、前記多孔
質絶縁膜64上には、別のSiO2 膜64Aが前記Si
2 膜62Bと同様に、プラズマCVD法により形成さ
れる。
Next, in the step of FIG.
The opening 62C is patterned on the second film 62B, and in the step of FIG. 12C, another porous interlayer insulating film 64 is spin-coated on the SiO 2 film 62B so as to fill the opening 62C. And another SiO 2 film 64A is formed on the porous insulating film 64 by the Si.
Like the O 2 film 62B, it is formed by a plasma CVD method.

【0051】次に、図13(D)の工程で、前記SiO
2 膜64A上に開口部を有するレジストパターン65を
形成し、前記レジストパターン65をマスクに前記Si
2膜64Aをパターニングし、開口部64Bを形成す
る。次に、前記SiO2 膜64Aをマスクに、前記多孔
質層間絶縁膜64および63に順次、連続してドライエ
ッチングを行い、前記層間絶縁膜64中に、前記開口部
64Bに対応した溝64Cを、また前記層間絶縁膜63
中に前記開口部62Cに対応した、より小さな径のスル
ーホール63Aを形成する。その際、前記SiO2 膜6
2Bはエッチングストッパマスクとして作用する。
Next, in the step of FIG.
2) A resist pattern 65 having an opening is formed on the film 64A, and the resist pattern 65 is used as a mask to form the Si pattern.
The opening 64B is formed by patterning the O 2 film 64A. Next, using the SiO 2 film 64A as a mask, the porous interlayer insulating films 64 and 63 are successively subjected to dry etching in succession to form a groove 64C corresponding to the opening 64B in the interlayer insulating film 64. And the interlayer insulating film 63
A smaller diameter through hole 63A corresponding to the opening 62C is formed therein. At this time, the SiO 2 film 6
2B functions as an etching stopper mask.

【0052】さらに、前記スルーホール63Aおよび溝
64Cを埋めるように導体パターンを形成することによ
り、図13(F)に示す構造の多層配線構造が形成され
る。本実施例では、前記膜62Bはエッチングストッパ
マスクとして使われるため、SiO2 のドライエッチン
グに対してエッチング耐性を示す例えばSiN等により
形成してもよい。この場合、図13(E)のドライエッ
チング工程は、例えばC4 8 とCH2 2 をエッチン
グガスとして使い、Ar雰囲気中5mmTorrの圧力
下、1000Wのバイアスと1000Wのソースパワー
で実行するのが好ましい。 [第8実施例]図14(A)〜図15(E)は、本発明
の第8実施例によるダマシン構造を有する多層配線構造
70の形成方法を説明する図である。
Further, by forming a conductor pattern so as to fill the through holes 63A and the grooves 64C, a multilayer wiring structure having the structure shown in FIG. 13F is formed. In this embodiment, since the film 62B is used as an etching stopper mask, the film 62B may be formed of, for example, SiN or the like which has etching resistance to dry etching of SiO 2 . In this case, the dry etching process of FIG. 13E is performed by using, for example, C 4 F 8 and CH 2 F 2 as etching gases in an Ar atmosphere under a pressure of 5 mmTorr, a bias of 1000 W, and a source power of 1000 W. Is preferred. [Eighth Embodiment] FIGS. 14A to 15E are views for explaining a method of forming a multilayer wiring structure 70 having a damascene structure according to an eighth embodiment of the present invention.

【0053】図14(A)を参照するに、本実施例では
基板71上にSiO2 膜72Aが通常のCVD法によ
り、あるいはプラズマCVD法により形成され、前記S
iO2膜72A上に先の実施例で説明した、空隙4を含
む、図1に示した構造の多孔質層間絶縁膜73が、スピ
ンコーティングにより塗布される。さらに、前記多孔質
層間絶縁膜73上には、先に表3で説明した条件下で、
別のSiO2 膜72BがプラズマCVD法により形成さ
れ、前記SiO2 膜72B上には別の多孔質層間絶縁膜
74が、スピンコーティングにより塗布される。
Referring to FIG. 14A, in this embodiment, an SiO 2 film 72A is formed on a substrate 71 by a normal CVD method or a plasma CVD method.
On the iO 2 film 72A, the porous interlayer insulating film 73 having the structure shown in FIG. 1 and including the voids 4 described in the previous embodiment is applied by spin coating. Further, on the porous interlayer insulating film 73, under the conditions described above in Table 3,
Another SiO 2 film 72B is formed by a plasma CVD method, and another porous interlayer insulating film 74 is applied on the SiO 2 film 72B by spin coating.

【0054】次に、図14(B)の工程で、前記多孔質
層間絶縁膜膜73,74およびSiO2 膜72B,74
Bに対してドライエッチングを行い、スルーホール74
Cを形成する。さらに図14(C)の工程で、前記Si
2 膜74B上に開口部75Aを有するレジストパター
ン75を形成し、次に図15(D)の工程で前記レジス
トパターン75をマスクに前記層間絶縁膜74およびそ
の上のSiO2 マスク74Aに、前記層間絶縁膜73中
を延在するスルーホール74Cに連続して溝74Dを形
成する。
Next, in the step of FIG. 14B, the porous interlayer insulating films 73 and 74 and the SiO 2 films 72B and 74 are formed.
B is dry-etched to form a through hole 74
Form C. Further, in the step of FIG.
A resist pattern 75 having an opening 75A is formed on the O 2 film 74B. Then, in the step of FIG. 15D, the resist pattern 75 is used as a mask to form the interlayer insulating film 74 and the SiO 2 mask 74A thereon. A groove 74D is formed continuously to the through hole 74C extending in the interlayer insulating film 73.

【0055】さらに、前記スルーホール74Cおよび溝
74Dを埋めるように導体膜を堆積することにより、図
15(E)に示す多層配線構造が得られる。本実施例に
おいても、前記膜72BをSiN膜としてもよい。その
際、図15(D)のドライエッチング工程は、SiN膜
72Bと多孔質層間絶縁膜74との間に最大の選択比が
とれるように、先に説明した条件でドライエッチングを
行うのが好ましい。 [第9実施例]図16(A)〜図17(D)は、本発明
の第9実施例によるダマシン構造を有する多層配線構造
80の形成方法を説明する図である。
Further, by depositing a conductive film so as to fill the through holes 74C and the grooves 74D, a multilayer wiring structure shown in FIG. 15E is obtained. Also in this embodiment, the film 72B may be a SiN film. At this time, in the dry etching step of FIG. 15D, dry etching is preferably performed under the conditions described above so that the maximum selectivity can be obtained between the SiN film 72B and the porous interlayer insulating film 74. . Ninth Embodiment FIGS. 16A to 17D are views for explaining a method of forming a multilayer wiring structure 80 having a damascene structure according to a ninth embodiment of the present invention.

【0056】図16(A)を参照するに、本実施例では
基板81上にSiO2 膜82Aが通常のCVD法によ
り、あるいはプラズマCVD法により形成され、前記S
iO2膜82A上に先の実施例で説明した、空隙4を含
む、図1に示した構造の多孔質層間絶縁膜83が、スピ
ンコーティングにより塗布される。さらに、前記多孔質
層間絶縁膜83上には、先に表3で説明した条件下で、
別のSiO2 膜82BがプラズマCVD法により形成さ
れる。
Referring to FIG. 16A, in this embodiment, an SiO 2 film 82A is formed on a substrate 81 by a normal CVD method or a plasma CVD method.
On the iO 2 film 82A, the porous interlayer insulating film 83 having the structure shown in FIG. 1 and including the voids 4 described in the previous embodiment is applied by spin coating. Further, on the porous interlayer insulating film 83, under the conditions described above in Table 3,
Another SiO 2 film 82B is formed by a plasma CVD method.

【0057】次に、図16(B)の工程で、前記SiO
2 膜82Bおよびその下の多孔質層間絶縁膜83にドラ
イエッチングを行い、底面が層83の底面よりも上に位
置する溝83Aを、前記層間絶縁膜83中に形成する。
さらに、図17(C)の工程で、図16(B)の構造上
に前記溝83Aに対応した開口部84Aを有するレジス
トパターン84が形成され、さらに図17(D)の工程
で前記レジストパターン84をマスクにドライエッチン
グを行うことにより、前記溝83A中にコンタクトホー
ル82Cを形成する。
Next, in the step of FIG.
Dry etching is performed on the second film 82B and the porous interlayer insulating film 83 thereunder, and a groove 83A whose bottom surface is located above the bottom surface of the layer 83 is formed in the interlayer insulating film 83.
Further, in the step of FIG. 17C, a resist pattern 84 having an opening 84A corresponding to the groove 83A is formed on the structure of FIG. 16B, and in the step of FIG. By performing dry etching using the mask 84 as a mask, a contact hole 82C is formed in the groove 83A.

【0058】さらに、前記溝83Aおよびコンタクトホ
ール82Cを導体パターンで埋めることにより、先に説
明したのと同様な多層配線構造が得られる。以上、本発
明を好ましい実施例について説明したが、本発明はかか
る特定の実施例に限定されるものではなく、本発明の要
旨内において様々な変形・変更が可能である。
Further, by filling the groove 83A and the contact hole 82C with a conductive pattern, a multilayer wiring structure similar to that described above can be obtained. As described above, the present invention has been described with respect to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the gist of the present invention.

【0059】[0059]

【発明の効果】請求項1および2記載の本発明の特徴に
よれば、配線パターンを含む配線層と、前記配線層上
に、前記配線パターンを覆うように形成され、粒子を充
填した構造の層間絶縁膜とを備えた半導体装置におい
て、前記粒子を50nm〜5nmの範囲の粒径を有する
SiO2 粒子より形成し、前記層間絶縁膜中、隣接する
粒子と粒子との間に、空隙を形成し、前記層間絶縁膜の
空隙率を1 3〜42%の範囲とすることにより、平坦性
を損なうことなく層間絶縁膜の誘電率を低下させること
が可能になる。
According to the first and second aspects of the present invention, there is provided a wiring layer including a wiring pattern, and a structure formed on the wiring layer so as to cover the wiring pattern and filled with particles. In a semiconductor device having an interlayer insulating film, the particles are formed from SiO 2 particles having a particle size in a range of 50 nm to 5 nm, and a void is formed between adjacent particles in the interlayer insulating film. By setting the porosity of the interlayer insulating film in the range of 13 to 42%, the dielectric constant of the interlayer insulating film can be reduced without impairing the flatness.

【0060】請求項3記載の本発明の特徴によれば、前
記粒子を、一般式(I)Xn Si(OR’)4-n (式
中、Xは水素原子、フッ素原子または炭素数1〜8のア
ルキル基、アリル基またはビニル基,R’は水素原子ま
たは炭素数1〜8のアルキル基,アリル基またはビニル
基を表し、nは0〜3の整数)で示されるアルコキシシ
ランまたはシリカ化合物を加水分解・重縮合して得られ
るシリカ系超微粒子より構成し、前記層間絶縁膜を、前
記SiO 2 粒子を互いに接着するバインダ−部を含むよ
うに構成し、前記バインダを、前記一般式(I)で示さ
れるアルコキシシラン、または一般式(II)Xn Si
X’4-n (式中、Xは水素原子、フッ素原子または炭素
数1〜8のアルキル基、アリル基またはビニル基,X’
はフッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子な
どのハロゲン原子、nは0〜3の整数)で表されるハロ
ゲン化シランの加水分解物との反応物より形成すること
により、層間絶縁膜中に形成された空隙表面への水分の
吸着が抑止され、層間絶縁膜の吸湿による誘電率の増大
が回避される。
According to the features of the present invention described in claim 3,
The particles are represented by the general formula (I) XnSi (OR ')4-n(formula
Wherein X is a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
Alkyl, allyl or vinyl, and R 'is hydrogen
Or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an allyl group or vinyl
And n represents an integer of 0 to 3)
Obtained by hydrolyzing / polycondensing a run or silica compound
And the interlayer insulating film is
Notation SiO TwoIncludes a binder that bonds the particles together
And the binder is represented by the general formula (I).
Alkoxysilane represented by the general formula (II) XnSi
X '4-n(Wherein X is a hydrogen atom, a fluorine atom or a carbon atom
An alkyl group of formulas 1 to 8, an allyl group or a vinyl group, X '
Is a fluorine, chlorine, bromine or iodine atom
Any halogen atom, n is an integer of 0 to 3)
Forming from the reaction product of hydrolyzate of genosilane
As a result, the moisture on the surface of the void formed in the interlayer insulating film
Adsorption is suppressed, and dielectric constant increases due to moisture absorption of interlayer insulating film
Is avoided.

【0061】請求項4記載の本発明の特徴によれば、下
地構造上に、SiO2 粒子とバインダとを含む塗布液を
塗布する工程と、前記塗布液を塗布した構造を熱処理し
て、前記SiO2 粒子間に空隙を有する絶縁膜を形成す
る工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記S
iO2 粒子として、粒径が50〜5nmの範囲の粒子を
使い、前記熱処理工程を、350°C〜400°Cの範
囲で、酸素濃度が1%以下の不活性ガス中において行う
ことにより、平坦化された低誘電率層間絶縁膜を、下地
構造との密着性良く形成することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, a step of applying a coating solution containing SiO 2 particles and a binder on the underlayer structure, and heat-treating the structure coated with the coating solution, Forming an insulating film having voids between SiO 2 particles.
As the iO 2 particles, particles having a particle size in the range of 50 to 5 nm are used, and the heat treatment step is performed in the range of 350 ° C. to 400 ° C. in an inert gas having an oxygen concentration of 1% or less. The planarized low dielectric constant interlayer insulating film can be formed with good adhesion to the underlying structure.

【0062】請求項5〜8記載の本発明の特徴によれ
ば、層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜上に
CVD絶縁膜を形成する工程とを含む半導体装置の製造
方法において、前記層間絶縁膜を形成する工程に、粒径
が50〜5nmの範囲のSiO2 粒子とバインダとを含
む塗布液を塗布する工程と、前記塗布液を塗布した構造
を熱処理して、前記SiO2 粒子間に空隙を有する絶縁
膜を形成する工程とを含め、前記前記CVD絶縁膜を形
成する工程を、前記CVD絶縁膜が前記層間絶縁膜中に
実質的にしみ込まないように形成することにより、前記
CVD絶縁膜を含む層間絶縁膜の誘電率を最小化するこ
とができる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming an interlayer insulating film; and a step of forming a CVD insulating film on the interlayer insulating film. The step of forming the interlayer insulating film includes a step of applying a coating liquid containing SiO 2 particles having a particle size in a range of 50 to 5 nm and a binder, and a step of heat-treating the structure coated with the coating liquid to form the SiO 2 Forming the CVD insulating film, including forming an insulating film having voids between particles, by forming the CVD insulating film so as not to substantially penetrate into the interlayer insulating film. The dielectric constant of the interlayer insulating film including the CVD insulating film can be minimized.

【0063】請求項9〜10記載の本発明の特徴によれ
ば、空隙を含む多孔質層間絶縁膜中に配線パターンある
いはコンタクトホールを埋め込んだ、いわゆるダマシン
構造の多層配線構造を得ることができる。
According to the features of the present invention, a multilayer wiring structure having a so-called damascene structure in which a wiring pattern or a contact hole is buried in a porous interlayer insulating film including voids can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の原理を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図2】図1の絶縁膜の誘電率と、絶縁膜を構成するシ
リカ粒子の粒径との関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the dielectric constant of the insulating film of FIG. 1 and the particle size of silica particles constituting the insulating film.

【図3】本発明の絶縁膜の密着性を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the adhesion of an insulating film of the present invention.

【図4】本発明の絶縁膜の誘電率と、キュア工程で使わ
れる雰囲気中の酸素濃度との関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a dielectric constant of an insulating film of the present invention and an oxygen concentration in an atmosphere used in a curing process.

【図5】本発明の第1実施例による半導体装置の製造方
法を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2実施例による半導体装置の製造方
法を説明する図である。
FIG. 6 is a view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3実施例による半導体装置の製造方
法を説明する図である。
FIG. 7 is a view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4実施例による半導体装置の製造方
法を説明する図である。
FIG. 8 is a view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】従来のCVD法により層間絶縁膜を多孔質層間
絶縁膜上に形成した場合に生じるCVD層間絶縁膜の多
孔質層間絶縁膜中へのしみ込みの問題を説明する図であ
る。
FIG. 9 is a diagram illustrating a problem of seepage of the CVD interlayer insulating film into the porous interlayer insulating film which occurs when the interlayer insulating film is formed on the porous interlayer insulating film by a conventional CVD method.

【図10】(A)〜(C)は、本発明の第6実施例によ
る多層配線構造の形成工程を説明する図(その1)であ
る。
FIGS. 10A to 10C are diagrams illustrating a step of forming a multilayer wiring structure according to a sixth embodiment of the present invention (Part 1).

【図11】(D)〜(E)は、本発明の第6実施例によ
る多層配線構造の形成工程を説明する図(その2)であ
る。
FIGS. 11D to 11E are diagrams (part 2) for explaining a step of forming a multilayer wiring structure according to a sixth embodiment of the present invention;

【図12】(A)〜(C)は、本発明の第7実施例によ
る多層配線構造の形成工程を説明する図(その1)であ
る。
FIGS. 12A to 12C are diagrams (part 1) for explaining a step of forming a multilayer wiring structure according to a seventh embodiment of the present invention;

【図13】(D)〜(F)は、本発明の第7実施例によ
る多層配線構造の形成工程を説明する図(その2)であ
る。
FIGS. 13D to 13F are diagrams (part 2) for explaining a step of forming a multilayer wiring structure according to a seventh embodiment of the present invention.

【図14】(A)〜(C)は、本発明の第8実施例によ
る多層配線構造の形成工程を説明する図(その1)であ
る。
FIGS. 14A to 14C are diagrams (part 1) for explaining a step of forming a multilayer wiring structure according to an eighth embodiment of the present invention;

【図15】(D)〜(E)は、本発明の第8実施例によ
る多層配線構造の形成工程を説明する図(その2)であ
る。
FIGS. 15 (D) to (E) are diagrams illustrating a step of forming a multilayer wiring structure according to an eighth embodiment of the present invention (Part 2). FIGS.

【図16】(A)〜(B)は、本発明の第9実施例によ
る多層配線構造の形成工程を説明する図(その1)であ
る。
FIGS. 16A and 16B are diagrams (part 1) for explaining a step of forming a multilayer wiring structure according to a ninth embodiment of the present invention;

【図17】(D)〜(E)は、本発明の第9実施例によ
る多層配線構造の形成工程を説明する図(その2)であ
る。
FIGS. 17D to 17E are views (part 2) for explaining a step of forming a multilayer wiring structure according to the ninth embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.11.21.31.41,51,61,71,81
基板 2 TiN膜 2X 空隙 3 Al膜 10,13,24,33,44,53,63,64,7
3,74,83 多孔質層間絶縁膜 12,22,32,42,54 導体パターン 13A,24A,33A,44A,63A,74C,8
2C コンタクトホール 14,25,25,46,54 導体プラグ 23,34,45 CVD−SiO2 膜 64C,74D,83A 溝
1.11.21.31.41, 51, 61, 71, 81
Substrate 2 TiN film 2X Void 3 Al film 10,13,24,33,44,53,63,64,7
3, 74, 83 Porous interlayer insulating film 12, 22, 32, 42, 54 Conductor pattern 13A, 24A, 33A, 44A, 63A, 74C, 8
2C Contact hole 14, 25, 25, 46, 54 Conductor plug 23, 34, 45 CVD-SiO 2 film 64C, 74D, 83A Groove

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 配線パターンを含む配線層と、前記配線
層上に、前記配線パターンを覆うように形成され、粒子
を充填した構造の層間絶縁膜とを備えた半導体装置にお
いて、 前記粒子は、50nm〜5nmの範囲の粒径を有するS
iO2 粒子よりなり、前記層間絶縁膜中には、隣接する
粒子と粒子との間に、空隙が形成されており、前記層間
絶縁膜の空隙率は、1 3〜42%の範囲であることを特
徴とする請求項1または2記載の半導体装置。
1. A semiconductor device comprising: a wiring layer including a wiring pattern; and an interlayer insulating film formed on the wiring layer so as to cover the wiring pattern and filled with particles. S having a particle size in the range of 50 nm to 5 nm
iO consists 2 particles, wherein in the interlayer insulating film, between the adjacent particles and particles that voids are formed, the porosity of the interlayer insulating film is in the range of 1 3-42% 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項2】 粒子を充填した構造を有し、隣接する粒
子間に空隙を有する層間絶縁膜と、 前記層間絶縁膜上に、前記空隙を実質的に埋めることな
く形成されたCVD酸化膜とを備え、 前記層間絶縁膜は50nm〜5nmの範囲の粒径を有す
るSiO2 粒子を充填した構造を有し、前記空隙は前記
層間絶縁膜中、隣接する粒子と粒子との間に形成されて
いることを特徴とする半導体装置。
2. An interlayer insulating film having a structure filled with particles and having a gap between adjacent particles, a CVD oxide film formed on the interlayer insulating film without substantially filling the gap. Wherein the interlayer insulating film has a structure filled with SiO 2 particles having a particle size in the range of 50 nm to 5 nm, and the voids are formed between adjacent particles in the interlayer insulating film. A semiconductor device.
【請求項3】 前記粒子は、一般式(I)Xn Si(O
R’)4-n (式中、Xは水素原子、フッ素原子または炭
素数1〜8のアルキル基、アリル基またはビニル基,
R’は水素原子または炭素数1〜8のアルキル基,アリ
ル基またはビニル基を表し、nは0〜3の整数)で示さ
れるアルコキシシランまたはシリカ化合物を加水分解・
重縮合して得られるシリカ系超微粒子よりなり、前記層
間絶縁膜は、さらに前記SiO2 粒子を互いに接着する
バインダ−部をさらに含み、前記バインダは、 前記一
般式(I)で示されるアルコキシシラン、または一般式
(II)Xn SiX’4-n (式中、Xは水素原子、フッ素
原子または炭素数1〜8のアルキル基、アリル基または
ビニル基,X’はフッ素原子、塩素原子、臭素原子また
はヨウ素原子などのハロゲン原子、nは0〜3の整数)
で表されるハロゲン化シランの加水分解物との反応物よ
りなることを特徴とする請求項1または2記載の半導体
装置。
3. The particles of the general formula (I) X n Si (O
R ′) 4-n (wherein X is a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an allyl group or a vinyl group,
R ′ represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an allyl group or a vinyl group, and n is an integer of 0 to 3).
The interlayer insulating film is made of ultrafine silica particles obtained by polycondensation. The interlayer insulating film further includes a binder portion for bonding the SiO 2 particles to each other, and the binder is an alkoxysilane represented by the general formula (I). Or a general formula (II) X n SiX ′ 4-n (wherein X is a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an allyl group or a vinyl group, X ′ is a fluorine atom, a chlorine atom, A halogen atom such as a bromine atom or an iodine atom, n is an integer of 0 to 3)
3. The semiconductor device according to claim 1, comprising a reaction product with a hydrolysis product of a halogenated silane represented by the formula:
【請求項4】 下地構造上に、SiO2 粒子とバインダ
とを含む塗布液を塗布する工程と、前記塗布液を塗布し
た構造を熱処理して、前記SiO2 粒子間に空隙を有す
る絶縁膜を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法
において、 前記SiO2 粒子として、粒径が50〜5nmの範囲の
粒子を使い、 前記熱処理工程は、350°C〜400°Cの範囲で、
酸素濃度が1%以下の不活性ガス中において行うことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A step of applying a coating liquid containing SiO 2 particles and a binder on the underlayer structure, and heat treating the structure coated with the coating liquid to form an insulating film having voids between the SiO 2 particles. Forming the SiO 2 particles, wherein the SiO 2 particles have a particle size in a range of 50 to 5 nm, and the heat treatment step is performed in a range of 350 ° C. to 400 ° C.
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the method is performed in an inert gas having an oxygen concentration of 1% or less.
【請求項5】 層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間
絶縁膜上にCVD絶縁膜を形成する工程とを含む半導体
装置の製造方法において、 前記層間絶縁膜を形成する工程は、 粒径が50〜5nmの範囲のSiO2 粒子とバインダと
を含む塗布液を塗布する工程と、 前記塗布液を塗布した構造を熱処理して、前記SiO2
粒子間に空隙を有する絶縁膜を形成する工程とを含み、 前記前記CVD絶縁膜を形成する工程は、前記CVD絶
縁膜が前記層間絶縁膜中に実質的にしみ込まないように
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming an interlayer insulating film; and a step of forming a CVD insulating film on the interlayer insulating film. A step of applying a coating solution containing SiO 2 particles in a range of 50 to 5 nm and a binder, and heat treating the structure coated with the coating solution to form the SiO 2
Forming an insulating film having voids between particles, wherein the step of forming the CVD insulating film is performed so that the CVD insulating film does not substantially penetrate into the interlayer insulating film. Manufacturing method of a semiconductor device.
【請求項6】 前記熱処理工程は、350°C〜400
°Cの温度で実行されることを特徴とする請求項5記載
の半導体装置の製造方法。
6. The heat treatment step is performed at 350 ° C. to 400 ° C.
The method according to claim 5, wherein the method is performed at a temperature of ° C.
【請求項7】 前記しみ込みは、前記粒子の粒子径の2
倍以下であることを特徴とする請求項5記載の半導体装
置の製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein the permeation is a particle diameter of 2
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the number is twice or less.
【請求項8】 前記CVD絶縁膜を形成する工程は、S
iH4 とN2 Oとを原料としたCVD−SiO2 膜を形
成する工程よりなり、前記CVD−SiO2膜を形成す
る工程は、前記CVD−SiO2 膜を緻密な基板上に形
成する場合に最適な条件に対し、圧力および/またはN
2 O流量を増加させて実行されることを特徴とする請求
項5記載の半導体装置の製造方法。
8. The method of forming a CVD insulating film according to claim 1, wherein
a step of forming a CVD-SiO 2 film using iH 4 and N 2 O as raw materials. The step of forming the CVD-SiO 2 film is performed when the CVD-SiO 2 film is formed on a dense substrate. Pressure and / or N for optimal conditions
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the method is performed by increasing the flow rate of 2 O.
【請求項9】 第1の前記層間絶縁膜上に第1の前記C
VD膜を形成する工程と、 前記第1のCVD膜中に第1の開口部を形成する工程
と、 前記第1のCVD膜上に、第2の前記層間絶縁膜を形成
する工程と、 前記第2の層間絶縁膜上に第2の前記CVD膜を形成す
る工程と、 前記第2のCVD膜中に、前記第1の開口部に対応し
て、前記第1の開口部よりも大きい第2の開口部を形成
する工程と、 前記第2の層間絶縁膜に対して、前記第2の層間絶縁膜
に選択的に作用するドライエッチングを前記第2の開口
部を介して行い、前記第2の層間絶縁膜中に、前記第2
の開口部に対応する溝を、前記溝が前記第2の層間絶縁
膜を貫通するように形成する工程と、 前記第1の層間絶縁膜に対して、前記第1の層間絶縁膜
に選択的に作用するドライエッチングを、前記溝および
前記第1の開口部を介して行い、前記第1の層間絶縁膜
中に、前記第1の開口部に対応するスルーホールを形成
する工程と、 前記溝およびスルーホールを導体パターンで埋める工程
とを含み、 前記第1の層間絶縁膜中に前記スルーホールを形成する
工程は、前記第2の層間絶縁膜中に前記溝を形成する工
程に連続して実行されることを特徴とする請求項5〜8
記載の半導体装置の製造方法。
9. The method according to claim 9, wherein the first C layer is formed on the first interlayer insulating film.
Forming a VD film; forming a first opening in the first CVD film; forming a second interlayer insulating film on the first CVD film; Forming a second CVD film on a second interlayer insulating film; and forming a second CVD film in the second CVD film corresponding to the first opening and larger than the first opening. Forming a second opening; and performing dry etching on the second interlayer insulating film through the second opening to selectively act on the second interlayer insulating film. In the second interlayer insulating film, the second
Forming a groove corresponding to the opening of the first interlayer insulating film so that the groove penetrates the second interlayer insulating film; and selectively forming the first interlayer insulating film with respect to the first interlayer insulating film. Forming a through hole corresponding to the first opening in the first interlayer insulating film by performing dry etching acting on the groove through the groove and the first opening; And a step of filling the through hole with a conductive pattern. The step of forming the through hole in the first interlayer insulating film is continuous with the step of forming the groove in the second interlayer insulating film. 9. The method according to claim 5, wherein the step is executed.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項10】 第1の前記層間絶縁膜上に第1の前記
CVD膜を形成する工程と、 前記第1のCVD膜上に、第2の前記層間絶縁膜を形成
する工程と、 前記第2の層間絶縁膜上に第2の前記CVD膜を形成す
る工程と、 前記第2のCVD膜と、その下の前記第2の層間絶縁膜
と、その下の前記第1のCVD膜と、その下の前記第1
の層間絶縁膜とを貫通して、スルーホールを形成する工
程と、 前記前記第2のCVD膜と第2の層間絶縁膜とに対し
て、前記第2の開口部に対応する溝を、前記第1のCV
D膜をエッチングストッパとしてドライエッチングを行
い、前記溝が前記第2の層間絶縁膜を貫通するように形
成する工程とを含むことを特徴とする請求項5〜8記載
の半導体装置の製造方法。
10. A step of forming the first CVD film on the first interlayer insulating film; a step of forming the second interlayer insulating film on the first CVD film; Forming the second CVD film on the second interlayer insulating film, the second CVD film, the second interlayer insulating film thereunder, and the first CVD film thereunder; The first under it
Forming a through hole by penetrating through the interlayer insulating film, and forming a groove corresponding to the second opening with respect to the second CVD film and the second interlayer insulating film. First CV
9. The method according to claim 5, further comprising the step of: performing dry etching using the D film as an etching stopper to form the groove so as to penetrate the second interlayer insulating film.
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