JPH1092808A - 半導体装置の製造方法および半導体装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法および半導体装置Info
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- JPH1092808A JPH1092808A JP24037496A JP24037496A JPH1092808A JP H1092808 A JPH1092808 A JP H1092808A JP 24037496 A JP24037496 A JP 24037496A JP 24037496 A JP24037496 A JP 24037496A JP H1092808 A JPH1092808 A JP H1092808A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】比誘電率が低く、かつ耐熱性の高い絶縁膜を形
成する。 【解決手段】シリコン基板１に、吸液絶縁膜５や、所定
の処理によりガスを発生させる潜気絶縁膜１１を形成し
たうえで、これらの絶縁膜５，１１を液体および液体の
蒸気ないしガスを透過させない被覆膜６，１２によって
覆い、絶縁膜５，１１中から発生する蒸気や気体によ
り、絶縁膜５，１１にマイクロボイド７，１３を形成し
て、比誘電率を低下させる。
成する。 【解決手段】シリコン基板１に、吸液絶縁膜５や、所定
の処理によりガスを発生させる潜気絶縁膜１１を形成し
たうえで、これらの絶縁膜５，１１を液体および液体の
蒸気ないしガスを透過させない被覆膜６，１２によって
覆い、絶縁膜５，１１中から発生する蒸気や気体によ
り、絶縁膜５，１１にマイクロボイド７，１３を形成し
て、比誘電率を低下させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程および半導体装置に係り、詳しくは、半導体基板上
に形成される絶縁膜の形成方法および絶縁膜の構造に関
する
工程および半導体装置に係り、詳しくは、半導体基板上
に形成される絶縁膜の形成方法および絶縁膜の構造に関
する
【０００２】
【従来の技術】昨今の半導体プロセス技術の進歩はめざ
ましく、超微細化、高集積化によってＵＬＳＩの高性能
化は進んできている。高性能化が進んだＵＬＳＩにおい
ては、半導体基板上に形成される配線の集積化が進むに
つれて、配線の遅延制御がデバイスの処理スピードに大
きく影響するようになってきている。そのため、デバイ
スルール０.２５μｍ以降といった最先端世代の半導体
装置では、半導体基板上に形成される層間絶縁膜とし
て、従来のＳiＯ2膜（比誘電率：４.３）に換わって、
1).比誘電率の低いフッ素ＦをドーピングしたＳiＯＦ
（比誘電率：３.５）や、2).有機を含んだＳiＯからな
る絶縁体（比有電率：３.０）が最近用いられている。
ましく、超微細化、高集積化によってＵＬＳＩの高性能
化は進んできている。高性能化が進んだＵＬＳＩにおい
ては、半導体基板上に形成される配線の集積化が進むに
つれて、配線の遅延制御がデバイスの処理スピードに大
きく影響するようになってきている。そのため、デバイ
スルール０.２５μｍ以降といった最先端世代の半導体
装置では、半導体基板上に形成される層間絶縁膜とし
て、従来のＳiＯ2膜（比誘電率：４.３）に換わって、
1).比誘電率の低いフッ素ＦをドーピングしたＳiＯＦ
（比誘電率：３.５）や、2).有機を含んだＳiＯからな
る絶縁体（比有電率：３.０）が最近用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＳiＯ
Ｆからなる絶縁膜には、比誘電率の最下限を３.５程度
にしかすることができず、それ以下の比誘電率にする
と、吸水率が高まって、機械的に安定な状態で使用する
ことが不可能になるという課題があった。
Ｆからなる絶縁膜には、比誘電率の最下限を３.５程度
にしかすることができず、それ以下の比誘電率にする
と、吸水率が高まって、機械的に安定な状態で使用する
ことが不可能になるという課題があった。
【０００４】一方、有機を含んだＳiＯからなる絶縁膜
には、比有電率を３.０と低くするができるものの、耐
熱性が悪いうえに、絶縁膜のベークを完全に行わない
と、その後の工程における熱処理で未反応の有機材料か
らガスが発生して半導体装置を汚染させるうえ、酸素ア
ッシングの工程を施すと、有機を含んだＳiＯ膜は損傷
を受けるといった不都合があった。
には、比有電率を３.０と低くするができるものの、耐
熱性が悪いうえに、絶縁膜のベークを完全に行わない
と、その後の工程における熱処理で未反応の有機材料か
らガスが発生して半導体装置を汚染させるうえ、酸素ア
ッシングの工程を施すと、有機を含んだＳiＯ膜は損傷
を受けるといった不都合があった。
【０００５】
【課題を解決するため手段】本発明は、このような課題
を解決するために、半導体基板に、液体を吸収した吸液
絶縁膜を形成する工程と、前記吸液絶縁膜を、液体およ
び該液体の蒸気を透過させない被覆膜によって覆う工程
と、前記液体を気化させることで吸液絶縁膜にマイクロ
ボイドを形成する工程と、前記被覆膜を除去したうえ
で、前記吸液絶縁膜中の残存液体を蒸発させて除去する
工程とを含んで、半導体装置の製造方法を構成した。
を解決するために、半導体基板に、液体を吸収した吸液
絶縁膜を形成する工程と、前記吸液絶縁膜を、液体およ
び該液体の蒸気を透過させない被覆膜によって覆う工程
と、前記液体を気化させることで吸液絶縁膜にマイクロ
ボイドを形成する工程と、前記被覆膜を除去したうえ
で、前記吸液絶縁膜中の残存液体を蒸発させて除去する
工程とを含んで、半導体装置の製造方法を構成した。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、半導体基板に、液体を吸収した吸液絶縁膜を形成す
る工程と、液体および該液体の蒸気を透過させない被覆
膜によって前記吸液絶縁膜を覆う工程と、前記液体を気
化させることで吸液絶縁膜にマイクロボイドを形成する
工程と、前記被覆膜を除去したうえで、前記吸液絶縁膜
中の残存液体を蒸発させて除去する工程とを含んで半導
体装置の製造方法を構成しており、これにより、次のよ
うな作用を有する。すなわち、吸液絶縁膜は、マイクロ
ボイドが形成される分、その比誘電率が低下する。吸液
絶縁膜中の残存液体を蒸発させるので、吸液絶縁膜の電
気的性質や機械的性質は安定する。
は、半導体基板に、液体を吸収した吸液絶縁膜を形成す
る工程と、液体および該液体の蒸気を透過させない被覆
膜によって前記吸液絶縁膜を覆う工程と、前記液体を気
化させることで吸液絶縁膜にマイクロボイドを形成する
工程と、前記被覆膜を除去したうえで、前記吸液絶縁膜
中の残存液体を蒸発させて除去する工程とを含んで半導
体装置の製造方法を構成しており、これにより、次のよ
うな作用を有する。すなわち、吸液絶縁膜は、マイクロ
ボイドが形成される分、その比誘電率が低下する。吸液
絶縁膜中の残存液体を蒸発させるので、吸液絶縁膜の電
気的性質や機械的性質は安定する。
【０００７】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１に係る発明において、前記液体を気化させる工程、お
よび前記残存液体を吸液絶縁物から除去する工程を吸液
絶縁膜を加熱することで行っており、これにより、次の
ような作用を有する。すなわち、吸液絶縁膜中に有機成
分を含有していたとしても、その有機成分は、前記液体
を気化させる際に行う加熱や前記残存液体を吸液絶縁物
から除去する際に行う加熱により蒸発する。したがっ
て、吸液絶縁物はほとんど無機物から構成されることに
なる。
１に係る発明において、前記液体を気化させる工程、お
よび前記残存液体を吸液絶縁物から除去する工程を吸液
絶縁膜を加熱することで行っており、これにより、次の
ような作用を有する。すなわち、吸液絶縁膜中に有機成
分を含有していたとしても、その有機成分は、前記液体
を気化させる際に行う加熱や前記残存液体を吸液絶縁物
から除去する際に行う加熱により蒸発する。したがっ
て、吸液絶縁物はほとんど無機物から構成されることに
なる。
【０００８】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１または２に係る発明において、前記吸液絶縁膜を形成
する前に、前記液体および前記液体の蒸気を透過させな
い下層側保護膜を前記半導体基板に形成する工程をさら
に含んで、半導体装置の製造方法を構成しており、これ
により次のような作用を有する。すなわち、液体および
該液体の蒸気が半導体基板に浸透しないので、半導体基
板の電気的性能や機械的性質が、液体および該液体の蒸
気によって劣化しにくくなる。
１または２に係る発明において、前記吸液絶縁膜を形成
する前に、前記液体および前記液体の蒸気を透過させな
い下層側保護膜を前記半導体基板に形成する工程をさら
に含んで、半導体装置の製造方法を構成しており、これ
により次のような作用を有する。すなわち、液体および
該液体の蒸気が半導体基板に浸透しないので、半導体基
板の電気的性能や機械的性質が、液体および該液体の蒸
気によって劣化しにくくなる。
【０００９】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１ないし３のいずれかに係る発明において、残存液体の
除去処理を施した前記吸液絶縁膜に、水および水蒸気を
透過させない上層側保護膜を形成する工程をさらに含ん
で、半導体装置の製造方法を構成しており、そのために
次のような作用を有する。すなわち、上層側保護膜を形
成した以降、吸液絶縁膜が吸湿しなくなるので、吸液絶
縁膜の電気的性質や機械的性質を安定して維持すること
ができる。
１ないし３のいずれかに係る発明において、残存液体の
除去処理を施した前記吸液絶縁膜に、水および水蒸気を
透過させない上層側保護膜を形成する工程をさらに含ん
で、半導体装置の製造方法を構成しており、そのために
次のような作用を有する。すなわち、上層側保護膜を形
成した以降、吸液絶縁膜が吸湿しなくなるので、吸液絶
縁膜の電気的性質や機械的性質を安定して維持すること
ができる。
【００１０】本発明の請求項５に記載の発明は、半導体
基板に、所定の処理により気体を発生させる潜気絶縁膜
を形成する工程と、前記気体を透過させない被覆膜によ
って前記潜気絶縁膜を覆う工程と、前記潜気絶縁膜に所
定の処理を施すことで気体を発生させて、潜気絶縁膜内
にマイクロボイドを形成する工程と、前記被覆膜を除去
したうえで、前記潜気絶縁膜に再度所定の処理を施すこ
とで、潜気絶縁膜中に残存している気体となる成分を気
体にして除去する工程とを含んで半導体装置の製造方法
を構成しており、これにより、次のような作用を有す
る。すなわち、潜気絶縁膜は、マイクロボイドが形成さ
れる分、その比誘電率が低下する。潜気絶縁膜中に残存
している気体となる成分を取り除くので、潜気絶縁膜の
電気的性質や機械的性質は安定する。
基板に、所定の処理により気体を発生させる潜気絶縁膜
を形成する工程と、前記気体を透過させない被覆膜によ
って前記潜気絶縁膜を覆う工程と、前記潜気絶縁膜に所
定の処理を施すことで気体を発生させて、潜気絶縁膜内
にマイクロボイドを形成する工程と、前記被覆膜を除去
したうえで、前記潜気絶縁膜に再度所定の処理を施すこ
とで、潜気絶縁膜中に残存している気体となる成分を気
体にして除去する工程とを含んで半導体装置の製造方法
を構成しており、これにより、次のような作用を有す
る。すなわち、潜気絶縁膜は、マイクロボイドが形成さ
れる分、その比誘電率が低下する。潜気絶縁膜中に残存
している気体となる成分を取り除くので、潜気絶縁膜の
電気的性質や機械的性質は安定する。
【００１１】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
５に係る発明において、前記所定の処理を潜気絶縁膜を
加熱することで行っており、そのために、次のような作
用を有する。すなわち、吸液絶縁膜中に有機成分を含有
していたとしても、その有機成分は所定の処理である潜
気絶縁膜の加熱処理により蒸発する。したがって、吸液
絶縁物はほとんど無機物から構成されることになる。
５に係る発明において、前記所定の処理を潜気絶縁膜を
加熱することで行っており、そのために、次のような作
用を有する。すなわち、吸液絶縁膜中に有機成分を含有
していたとしても、その有機成分は所定の処理である潜
気絶縁膜の加熱処理により蒸発する。したがって、吸液
絶縁物はほとんど無機物から構成されることになる。
【００１２】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
５または６に係る半導体装置の製造方法において、前記
潜気絶縁膜を形成する前に、前記気体を透過させない下
層側保護膜を前記半導体基板に形成する工程をさらに含
んでおり、これにより次のような作用を有する。すなわ
ち、潜気絶縁膜から発生する気体が半導体基板に浸透し
ないので、半導体基板の電気的性能や機械的性質が、気
体によって劣化しにくくなる。
５または６に係る半導体装置の製造方法において、前記
潜気絶縁膜を形成する前に、前記気体を透過させない下
層側保護膜を前記半導体基板に形成する工程をさらに含
んでおり、これにより次のような作用を有する。すなわ
ち、潜気絶縁膜から発生する気体が半導体基板に浸透し
ないので、半導体基板の電気的性能や機械的性質が、気
体によって劣化しにくくなる。
【００１３】本発明の請求項８に記載の発明は、請求項
５ないし７のいずれかに係る発明において、潜気絶縁膜
中に残存している気体となる成分を気体にして除去した
のち、前記潜気絶縁膜に、水および水蒸気を透過させな
い上層側保護膜を形成する工程をさらに含んで半導体装
置の製造方法を構成しており、これにより、次のような
作用を有する。すなわち、上層側保護膜を形成した以
降、潜気絶縁膜が吸湿しなくなるので、潜気絶縁膜の電
気的性質や機械的性質を安定して維持することができ
る。
５ないし７のいずれかに係る発明において、潜気絶縁膜
中に残存している気体となる成分を気体にして除去した
のち、前記潜気絶縁膜に、水および水蒸気を透過させな
い上層側保護膜を形成する工程をさらに含んで半導体装
置の製造方法を構成しており、これにより、次のような
作用を有する。すなわち、上層側保護膜を形成した以
降、潜気絶縁膜が吸湿しなくなるので、潜気絶縁膜の電
気的性質や機械的性質を安定して維持することができ
る。
【００１４】本発明の請求項９に記載の発明は、半導体
基板上に、無機絶縁体からなり、多数の空孔を有する絶
縁膜を形成し、かつ、この絶縁膜における前記空孔の占
有率を５０％以上にしており、そのために、次のような
作用を有する。すなわち、絶縁膜は、占有率５０％の空
孔が形成される分、その比誘電率が飛躍的に低下するう
え、無機絶縁体であるので、耐熱性が劣化することもな
い。
基板上に、無機絶縁体からなり、多数の空孔を有する絶
縁膜を形成し、かつ、この絶縁膜における前記空孔の占
有率を５０％以上にしており、そのために、次のような
作用を有する。すなわち、絶縁膜は、占有率５０％の空
孔が形成される分、その比誘電率が飛躍的に低下するう
え、無機絶縁体であるので、耐熱性が劣化することもな
い。
【００１５】以下、本発明の実施の形態を図を参照して
説明する。
説明する。
【００１６】第１の実施の形態 図１は本発明の第１の実施の形態のプロセスステップを
それぞれ示す半導体素子の断面図である。
それぞれ示す半導体素子の断面図である。
【００１７】あらかじめ半導体能動素子（図示省略）を
作成したシリコン基板１に絶縁膜２を堆積し、絶縁膜２
上にさらに総膜厚６５０ｎｍ程度の多層金属膜をスパッ
タリングにより形成する。多層金属膜としては、例え
ば、ＴiＮ／ＡlＣu／ＴiＮ／Ｔiの多層金属膜が適当で
ある。さらに多層金属膜にリソグラフィ、ドライエッチ
ング加工を施すことで、多層金属膜を配線３に加工す
る。配線３は最小寸法幅０.４μｍ、最小線間隔０.４μ
ｍ程度に加工する。
作成したシリコン基板１に絶縁膜２を堆積し、絶縁膜２
上にさらに総膜厚６５０ｎｍ程度の多層金属膜をスパッ
タリングにより形成する。多層金属膜としては、例え
ば、ＴiＮ／ＡlＣu／ＴiＮ／Ｔiの多層金属膜が適当で
ある。さらに多層金属膜にリソグラフィ、ドライエッチ
ング加工を施すことで、多層金属膜を配線３に加工す
る。配線３は最小寸法幅０.４μｍ、最小線間隔０.４μ
ｍ程度に加工する。
【００１８】次に、プラズマＣＶＤ法等の手法により配
線３の上に、絶縁性を有し、かつ水および水蒸気を透過
させない性質を有する下層側保護膜４を形成する。下層
側保護膜４の膜厚は約３０ｎｍ程度が適当である。ま
た、下層側保護膜４としては、例えばＳiＯＮ，ＳiＮ等
の膜が適当であるが、絶縁性を有し、かつ水および水蒸
気を透過させない性質を有する膜であれば他の膜でもか
まわない。
線３の上に、絶縁性を有し、かつ水および水蒸気を透過
させない性質を有する下層側保護膜４を形成する。下層
側保護膜４の膜厚は約３０ｎｍ程度が適当である。ま
た、下層側保護膜４としては、例えばＳiＯＮ，ＳiＮ等
の膜が適当であるが、絶縁性を有し、かつ水および水蒸
気を透過させない性質を有する膜であれば他の膜でもか
まわない。
【００１９】次に、下層側保護膜４の上に吸水絶縁膜
（吸水性能に優れた絶縁膜）５を堆積する。吸水絶縁膜
５としては、例えばＳiＯＦ，ＰＳＧ（Phospho Silicat
e Glass）、ポーラスＳiＯ2等の無機絶縁膜が適当であ
るが、吸水性のある他の無機絶縁膜でもよいし、さらに
は、吸水性があるのであれば、有機絶縁物でもかまわな
い。
（吸水性能に優れた絶縁膜）５を堆積する。吸水絶縁膜
５としては、例えばＳiＯＦ，ＰＳＧ（Phospho Silicat
e Glass）、ポーラスＳiＯ2等の無機絶縁膜が適当であ
るが、吸水性のある他の無機絶縁膜でもよいし、さらに
は、吸水性があるのであれば、有機絶縁物でもかまわな
い。
【００２０】なお、吸水絶縁膜５のステップカバレッジ
が悪く、１回の吸水絶縁膜５の堆積操作で配線３の間の
間隙が完全に埋らない場合には、吸水絶縁膜５の堆積お
よびそれに続く吸水絶縁膜５の角部の除去操作（エッチ
ングにより行う）を繰り返し行って、配線３の間の間隙
を完全に埋め込むようにしてもよい。ここまでのプロセ
スを経たシリコン基板１等の断面構造を図１（ａ）に示
す。
が悪く、１回の吸水絶縁膜５の堆積操作で配線３の間の
間隙が完全に埋らない場合には、吸水絶縁膜５の堆積お
よびそれに続く吸水絶縁膜５の角部の除去操作（エッチ
ングにより行う）を繰り返し行って、配線３の間の間隙
を完全に埋め込むようにしてもよい。ここまでのプロセ
スを経たシリコン基板１等の断面構造を図１（ａ）に示
す。
【００２１】次に、吸水絶縁膜５を形成したシリコン基
板１を、湿度１００％、２気圧程度の環境に放置して、
吸水絶縁膜５に十分に水を吸わせる。そして、十分に水
分を含ませた吸水絶縁膜５上に被覆膜６を堆積する。被
覆膜６は、下層側保護膜４と同様、例えばＳiＯＮ，Ｓi
Ｎ等の膜が適当であるが、絶縁性を有し、かつ水および
水蒸気を透過させない性質を有する膜であれば他の膜で
もかまわない。
板１を、湿度１００％、２気圧程度の環境に放置して、
吸水絶縁膜５に十分に水を吸わせる。そして、十分に水
分を含ませた吸水絶縁膜５上に被覆膜６を堆積する。被
覆膜６は、下層側保護膜４と同様、例えばＳiＯＮ，Ｓi
Ｎ等の膜が適当であるが、絶縁性を有し、かつ水および
水蒸気を透過させない性質を有する膜であれば他の膜で
もかまわない。
【００２２】また、被覆膜６の堆積は通常プラズマＣＶ
Ｄ法にて行うが、このプラズマＣＶＤ法においては、Ｃ
ＶＤ装置のサセプターからシリコン基板１にサセプター
の熱（約４００度）が伝わる前に被覆膜６の堆積が始ま
るように制御することが大切である。これは次のような
理由によっている。すなわち、吸水絶縁膜５に含まれて
いる水が蒸発する前に被覆膜６の堆積を行うことで、吸
水絶縁膜５において発生する水蒸気の発散を防いでい
る。このようにして、水蒸気の発散を防がないと、サセ
プターの熱によって蒸発する吸水絶縁膜５中の水が発散
して無くなってしまうことになる。
Ｄ法にて行うが、このプラズマＣＶＤ法においては、Ｃ
ＶＤ装置のサセプターからシリコン基板１にサセプター
の熱（約４００度）が伝わる前に被覆膜６の堆積が始ま
るように制御することが大切である。これは次のような
理由によっている。すなわち、吸水絶縁膜５に含まれて
いる水が蒸発する前に被覆膜６の堆積を行うことで、吸
水絶縁膜５において発生する水蒸気の発散を防いでい
る。このようにして、水蒸気の発散を防がないと、サセ
プターの熱によって蒸発する吸水絶縁膜５中の水が発散
して無くなってしまうことになる。
【００２３】ここまでのプロセスを経た、シリコン基板
１等の断面構造を図１（ｂ）に示す。
１等の断面構造を図１（ｂ）に示す。
【００２４】被覆膜６まで形成し終えたシリコン基板１
を、４５０度程度に加熱した加熱炉（図示省略）に入れ
て約２時間程度アニール処理する。すると、吸水絶縁膜
５内の水は蒸発する。しかしながら、吸水絶縁膜５の上
下が被覆膜６および下側保護膜３によってほぼ密封され
ているため、発生する水蒸気は、吸水絶縁膜５の内部で
高圧状態（３７５度の臨界温度にて、マイクロボイド７
内の飽和蒸気圧は約２５ＭＰａの圧力となる）で保持さ
れる。そのため、吸水絶縁膜５内には、高圧となった水
蒸気によって無数のマイクロボイド７が形成される。こ
のようにして形成されるマイクロボイド７の大きさは、
１０〜５０ｎｍとなる。
を、４５０度程度に加熱した加熱炉（図示省略）に入れ
て約２時間程度アニール処理する。すると、吸水絶縁膜
５内の水は蒸発する。しかしながら、吸水絶縁膜５の上
下が被覆膜６および下側保護膜３によってほぼ密封され
ているため、発生する水蒸気は、吸水絶縁膜５の内部で
高圧状態（３７５度の臨界温度にて、マイクロボイド７
内の飽和蒸気圧は約２５ＭＰａの圧力となる）で保持さ
れる。そのため、吸水絶縁膜５内には、高圧となった水
蒸気によって無数のマイクロボイド７が形成される。こ
のようにして形成されるマイクロボイド７の大きさは、
１０〜５０ｎｍとなる。
【００２５】このようにして形成されたマイクロボイド
７は塑性変形によって生じており、熱的に非可逆的な反
応によって形成される。そのため、マイクロボイド７は
アニール処理を終了した後も、そのままの形状を維持さ
れる。なお、アニール処理を行う加熱炉は前記ＣＶＤ装
置を兼用する事も可能である。ここまでのプロセスを経
た、シリコン基板１の断面構造を図１（ｃ）に示す。
７は塑性変形によって生じており、熱的に非可逆的な反
応によって形成される。そのため、マイクロボイド７は
アニール処理を終了した後も、そのままの形状を維持さ
れる。なお、アニール処理を行う加熱炉は前記ＣＶＤ装
置を兼用する事も可能である。ここまでのプロセスを経
た、シリコン基板１の断面構造を図１（ｃ）に示す。
【００２６】次に、既存の化学的機械的研磨法（ＣＭ
Ｐ）により、吸水絶縁膜５および被覆膜６の平坦化を行
う。このとき、被覆膜６がエッチングストッパーの役割
も果たす。すなわち、被覆膜６は配線３の上側領域の表
面だけが凸になり、配線３のない領域の表面は凸となら
ない。そのため、まず、配線３の上側にある被覆膜６お
よび吸水絶縁膜５の領域がＣＭＰにより研磨される。こ
のとき、被覆膜６が吸水絶縁膜５よりエッチング選択比
があるため、配線３の上側領域以外の吸水絶縁膜５の領
域は、被覆縁６が研磨ストッパー膜として働き、研磨さ
れない。このようにして、吸水保護膜５が選択的に研磨
される結果、精度の高い平坦化ができる。
Ｐ）により、吸水絶縁膜５および被覆膜６の平坦化を行
う。このとき、被覆膜６がエッチングストッパーの役割
も果たす。すなわち、被覆膜６は配線３の上側領域の表
面だけが凸になり、配線３のない領域の表面は凸となら
ない。そのため、まず、配線３の上側にある被覆膜６お
よび吸水絶縁膜５の領域がＣＭＰにより研磨される。こ
のとき、被覆膜６が吸水絶縁膜５よりエッチング選択比
があるため、配線３の上側領域以外の吸水絶縁膜５の領
域は、被覆縁６が研磨ストッパー膜として働き、研磨さ
れない。このようにして、吸水保護膜５が選択的に研磨
される結果、精度の高い平坦化ができる。
【００２７】平坦化が完了した後、シリコン基板１に対
して、再び４５０度程度に加熱した加熱炉（図示省略）
に入れて約２時間程度アニール処理し、これにより、吸
水絶縁膜５に残存している水分を外方へ蒸発させる。
して、再び４５０度程度に加熱した加熱炉（図示省略）
に入れて約２時間程度アニール処理し、これにより、吸
水絶縁膜５に残存している水分を外方へ蒸発させる。
【００２８】吸水絶縁膜５に残存している水分を飛ばし
たのち、プラズマＣＶＤ法等の手法により、吸水絶縁膜
５上に、上側保護膜８を形成する。上側保護膜８は、下
層側保護膜４と同様、例えばＳiＯＮ，ＳiＮ等の膜が適
当であるが、絶縁性を有し、かつ水および水蒸気を透過
させない性質を有する膜であれば他の膜でもかまわな
い。
たのち、プラズマＣＶＤ法等の手法により、吸水絶縁膜
５上に、上側保護膜８を形成する。上側保護膜８は、下
層側保護膜４と同様、例えばＳiＯＮ，ＳiＮ等の膜が適
当であるが、絶縁性を有し、かつ水および水蒸気を透過
させない性質を有する膜であれば他の膜でもかまわな
い。
【００２９】次に、吸水絶縁膜５の吸水および、マイク
ロボイド７の形成状態を詳細に説明する。ここでは、プ
ラズマＣＶＤで作成したＰＳＧ膜からなる吸水絶縁膜５
を例にして説明するが、ＳiＯＦやポーラスＳｉＯ2とい
った他の吸水絶縁膜であっても同様のマイクロボイド７
状態となる。
ロボイド７の形成状態を詳細に説明する。ここでは、プ
ラズマＣＶＤで作成したＰＳＧ膜からなる吸水絶縁膜５
を例にして説明するが、ＳiＯＦやポーラスＳｉＯ2とい
った他の吸水絶縁膜であっても同様のマイクロボイド７
状態となる。
【００３０】本願発明者は、ＰＳＧ膜からなる吸水絶縁
膜５がどの程度水分を吸収できるかを、実験により測定
した。その際、確認のため、比較例として、半導体装置
において一般的に絶縁膜として用いられるＳiＯ膜の水
分吸収量も測定した。その結果を図２に示す。図２にお
いては、横軸は大気放置時間を、また、縦軸は、大気に
放置する前の吸水絶縁膜吸水量を１とした吸水量の変化
をそれぞれ示している。図２より明らかなように、大気
放置時間が１６５時間を経過すると、ＰＳＧ膜からなる
吸水絶縁膜５の含水量は、比較例であるＳiＯ膜に比べ
て４倍程度多くなることがわかる。
膜５がどの程度水分を吸収できるかを、実験により測定
した。その際、確認のため、比較例として、半導体装置
において一般的に絶縁膜として用いられるＳiＯ膜の水
分吸収量も測定した。その結果を図２に示す。図２にお
いては、横軸は大気放置時間を、また、縦軸は、大気に
放置する前の吸水絶縁膜吸水量を１とした吸水量の変化
をそれぞれ示している。図２より明らかなように、大気
放置時間が１６５時間を経過すると、ＰＳＧ膜からなる
吸水絶縁膜５の含水量は、比較例であるＳiＯ膜に比べ
て４倍程度多くなることがわかる。
【００３１】また、本願発明者は、ＰＳＧ膜からなる吸
水絶縁膜５を約１６５時間大気に放置したうえで、その
内部に含有する水分が加熱によりどの程度外部に放出さ
れるかを、ＴＤＳ（昇温脱離分析）により分析した。そ
の結果を図３に示す。図３は水の分析強度分布の変化で
あって、横軸は分析温度（℃）を、縦軸は水の分析強度
（ａ.ｕ.）をそれぞれ示している。
水絶縁膜５を約１６５時間大気に放置したうえで、その
内部に含有する水分が加熱によりどの程度外部に放出さ
れるかを、ＴＤＳ（昇温脱離分析）により分析した。そ
の結果を図３に示す。図３は水の分析強度分布の変化で
あって、横軸は分析温度（℃）を、縦軸は水の分析強度
（ａ.ｕ.）をそれぞれ示している。
【００３２】図３より明らかなように、吸水絶縁膜（Ｐ
ＳＧ膜）５からの水の放出には、温度上昇に従って２つ
のピークが見られ、吸水絶縁膜（ＰＳＧ膜）５に対して
約４５０度の温度を与えれば、含有する水の約半分程度
が外部に放出することがわかる。
ＳＧ膜）５からの水の放出には、温度上昇に従って２つ
のピークが見られ、吸水絶縁膜（ＰＳＧ膜）５に対して
約４５０度の温度を与えれば、含有する水の約半分程度
が外部に放出することがわかる。
【００３３】また、吸水絶縁膜（ＰＳＧ膜）５が含有す
る水が高圧の水蒸気となる実証として、吸水絶縁膜（Ｐ
ＳＧ膜）５にかかる内部圧力（水蒸気圧）を測定したデ
ータを図４に示す。この測定には、図５に示すように、
シリコン基板１’にＰＳＧからなる吸水絶縁膜５’を堆
積し、その上にさらに水分を透過させない被覆膜として
のシリコン窒化膜６’を堆積したものを実験サンプルＳ
として用いた。
る水が高圧の水蒸気となる実証として、吸水絶縁膜（Ｐ
ＳＧ膜）５にかかる内部圧力（水蒸気圧）を測定したデ
ータを図４に示す。この測定には、図５に示すように、
シリコン基板１’にＰＳＧからなる吸水絶縁膜５’を堆
積し、その上にさらに水分を透過させない被覆膜として
のシリコン窒化膜６’を堆積したものを実験サンプルＳ
として用いた。
【００３４】そして、上述した実験サンプルＳを１６５
時間、大気中に放置したものを大気暴露有サンプＳ１と
する一方、全く大気中に放置しないものを大気暴露無サ
ンプルＳ２とし、これらサンプルＳ１，Ｓ２を昇温加熱
できるストレス測定器にかけて、基板温度に対するスト
レス値（ＭＰａ）をプロットした。このようにしてスト
レス値を測定すると、大気暴露有サンプルＳ１のストレ
ス値と大気暴露無ストレス値Ｓ２との間のストレス差
（Ｓ１−Ｓ２）が、吸水絶縁膜５’内部に含有される水
の圧力に相当する。
時間、大気中に放置したものを大気暴露有サンプＳ１と
する一方、全く大気中に放置しないものを大気暴露無サ
ンプルＳ２とし、これらサンプルＳ１，Ｓ２を昇温加熱
できるストレス測定器にかけて、基板温度に対するスト
レス値（ＭＰａ）をプロットした。このようにしてスト
レス値を測定すると、大気暴露有サンプルＳ１のストレ
ス値と大気暴露無ストレス値Ｓ２との間のストレス差
（Ｓ１−Ｓ２）が、吸水絶縁膜５’内部に含有される水
の圧力に相当する。
【００３５】図５中、×印が、大気暴露有サンプルＳ１
のストレス値と大気暴露無サンプルＳ２のストレス値と
のストレス差（Ｓ１−Ｓ２）を示しており、ストレス差
（Ｓ１−Ｓ２）は４５０度までの温度上昇に従って上昇
し、４２５度近傍では約８０ＭＰａ程度のコンプレッシ
ブな内部圧力（ストレス差）が存在することがわかる。
マイクロボイド７はこのような内部圧力（ストレス差）
で形成される。
のストレス値と大気暴露無サンプルＳ２のストレス値と
のストレス差（Ｓ１−Ｓ２）を示しており、ストレス差
（Ｓ１−Ｓ２）は４５０度までの温度上昇に従って上昇
し、４２５度近傍では約８０ＭＰａ程度のコンプレッシ
ブな内部圧力（ストレス差）が存在することがわかる。
マイクロボイド７はこのような内部圧力（ストレス差）
で形成される。
【００３６】吸水絶縁膜５中に形成されるマイクロボイ
ド７の比誘電率は１.０程度と低くなるために、吸水絶
縁膜５全体としての比誘電率は、吸水絶縁膜（ＰＳＧ
膜）５本来の比誘電率約４.２よりも小さくなる。そこ
で、図６に示すモデルに基づいて、マイクロボイド７を
有する吸水絶縁膜５の比誘電率を計算した。ここでは、
下側保護膜４の比誘電率をε１とし、吸水絶縁膜５の比
誘電率をε２とした。そして、マイクロポイド７の吸水
絶縁膜５内の占有率をｘ、マイクロボイド７の比誘電率
を１.０、吸水絶縁膜（ＰＳＧ膜）５本来の比誘電率４.
２とするならば、マイクロボイド７を有する吸水絶縁膜
５の比誘電率ε２は、ε２≒４.２ｘ＋１.０（１−ｘ）
となる。
ド７の比誘電率は１.０程度と低くなるために、吸水絶
縁膜５全体としての比誘電率は、吸水絶縁膜（ＰＳＧ
膜）５本来の比誘電率約４.２よりも小さくなる。そこ
で、図６に示すモデルに基づいて、マイクロボイド７を
有する吸水絶縁膜５の比誘電率を計算した。ここでは、
下側保護膜４の比誘電率をε１とし、吸水絶縁膜５の比
誘電率をε２とした。そして、マイクロポイド７の吸水
絶縁膜５内の占有率をｘ、マイクロボイド７の比誘電率
を１.０、吸水絶縁膜（ＰＳＧ膜）５本来の比誘電率４.
２とするならば、マイクロボイド７を有する吸水絶縁膜
５の比誘電率ε２は、ε２≒４.２ｘ＋１.０（１−ｘ）
となる。
【００３７】これにより、配線３間の容量、すなわち下
側保護膜４を含めた吸水絶縁膜５の比誘電率値εは次の
ようにして求められる。すなわち、図６（ｂ）に示すよ
うに、配線３間の容量は、比誘電率ε１である下側保護
膜４から構成される容量Ｃ１と、比誘電率ε２である吸
水絶縁膜５からなる容量Ｃ２とを直列に接続してなる容
量として見なすことができる。
側保護膜４を含めた吸水絶縁膜５の比誘電率値εは次の
ようにして求められる。すなわち、図６（ｂ）に示すよ
うに、配線３間の容量は、比誘電率ε１である下側保護
膜４から構成される容量Ｃ１と、比誘電率ε２である吸
水絶縁膜５からなる容量Ｃ２とを直列に接続してなる容
量として見なすことができる。
【００３８】したがって、下層側保護膜４の側壁の膜厚
α１，α２の和を６０（＝３０＋３０）ｎｍとし、吸水
絶縁膜５の膜幅βを３６０ｎｍとすると、下側保護膜４
を含めた吸水絶縁膜５の比誘電率値εは、ε＝ε１・ε
２／（ε１＊１７／２０＋ε２＊３／２０）となる。
α１，α２の和を６０（＝３０＋３０）ｎｍとし、吸水
絶縁膜５の膜幅βを３６０ｎｍとすると、下側保護膜４
を含めた吸水絶縁膜５の比誘電率値εは、ε＝ε１・ε
２／（ε１＊１７／２０＋ε２＊３／２０）となる。
【００３９】これをｘの関数として図７のグラフに表し
た。すなわち、図７は吸水絶縁膜５のマイクロボイド７
の占有率の変動に伴う比誘電率の変化を示しており、横
軸がマイクロボイドの占有率を、縦軸が比誘電率をそれ
ぞれ示している。図７より明らかなように、吸水絶縁膜
５４におけるマイクロボイドの占有率が約５０％になる
と、その比誘電率は３.０となる。この比誘電率３．０
は、有機を含む絶縁膜の値と同等である。なお、マイク
ロボイド７の占有率は、吸水絶縁膜５の含水量や加熱温
度等の調整により制御できる。
た。すなわち、図７は吸水絶縁膜５のマイクロボイド７
の占有率の変動に伴う比誘電率の変化を示しており、横
軸がマイクロボイドの占有率を、縦軸が比誘電率をそれ
ぞれ示している。図７より明らかなように、吸水絶縁膜
５４におけるマイクロボイドの占有率が約５０％になる
と、その比誘電率は３.０となる。この比誘電率３．０
は、有機を含む絶縁膜の値と同等である。なお、マイク
ロボイド７の占有率は、吸水絶縁膜５の含水量や加熱温
度等の調整により制御できる。
【００４０】第２の実施の形態 以下、本発明の第２の実施の形態を説明する。図８は本
発明の第２の実施の形態のプロセスステップをそれぞれ
示す半導体素子の断面図である。
発明の第２の実施の形態のプロセスステップをそれぞれ
示す半導体素子の断面図である。
【００４１】あらかじめ半導体能動素子（図示省略）を
作成したシリコン基板１に絶縁膜２を堆積し、絶縁膜２
上にさらに総膜厚６５０ｎｍ程度の多層金属膜をスパッ
タリングにより形成する。多層金属膜としては、例え
ば、ＴiＮ／ＡlＣu／ＴiＮ／Ｔiの多層金属膜が適当で
ある。さらに多層金属膜にリソグラフィ、ドライエッチ
ング加工を施すことで、多層金属膜を配線３に加工す
る。配線３は最小寸法幅０.４μｍ、最小線間隔０.４μ
ｍ程度に加工する。
作成したシリコン基板１に絶縁膜２を堆積し、絶縁膜２
上にさらに総膜厚６５０ｎｍ程度の多層金属膜をスパッ
タリングにより形成する。多層金属膜としては、例え
ば、ＴiＮ／ＡlＣu／ＴiＮ／Ｔiの多層金属膜が適当で
ある。さらに多層金属膜にリソグラフィ、ドライエッチ
ング加工を施すことで、多層金属膜を配線３に加工す
る。配線３は最小寸法幅０.４μｍ、最小線間隔０.４μ
ｍ程度に加工する。
【００４２】次に、プラズマＣＶＤ法等の手法により配
線３の上に、絶縁性を有し、かつ後述する潜気絶縁膜１
０から発生するガスを透過させない性質を有する下層側
保護膜１０を形成する。下層側保護膜１０の膜厚は約３
０ｎｍ程度が適当である。また、下層側保護膜１０とし
ては、例えばＳiＯＮ，ＳiＮ等の膜が適当であるが、絶
縁性を有し、かつ後述する潜気絶縁膜１０から発生する
ガスを透過させない性質を有する膜であれば他の膜でも
かまわない。
線３の上に、絶縁性を有し、かつ後述する潜気絶縁膜１
０から発生するガスを透過させない性質を有する下層側
保護膜１０を形成する。下層側保護膜１０の膜厚は約３
０ｎｍ程度が適当である。また、下層側保護膜１０とし
ては、例えばＳiＯＮ，ＳiＮ等の膜が適当であるが、絶
縁性を有し、かつ後述する潜気絶縁膜１０から発生する
ガスを透過させない性質を有する膜であれば他の膜でも
かまわない。
【００４３】次に、所定の処理（この例では加熱処理）
によりガスを発生させる潜気絶縁膜１１を下層側保護膜
１０の上に形成する。潜気絶縁膜１１は、塗布、ＣＶＤ
等により形成できる。また潜気絶縁膜１１としては、例
えばＳiＨX（ＯＨ）1-X、ＳiＨ4＋Ｈ2Ｏ2等の無機絶縁
膜やＳiＯ（Ｃ2Ｈ5）3等の有機を含んだ絶縁膜等が適当
である。ＳiＨX（ＯＨ）1-XやＳiＨ4＋Ｈ2Ｏ2からなる
潜気絶縁膜１１であれば、水蒸気（Ｈ2Ｏ）がガスとし
て発生する。ＳiＯ（Ｃ2Ｈ5）3からなる潜気絶縁膜１１
であれば、水蒸気（Ｈ2Ｏ）やエチルアルコールガス
（Ｃ2Ｈ5ＯＨ）がガスとして発生する。
によりガスを発生させる潜気絶縁膜１１を下層側保護膜
１０の上に形成する。潜気絶縁膜１１は、塗布、ＣＶＤ
等により形成できる。また潜気絶縁膜１１としては、例
えばＳiＨX（ＯＨ）1-X、ＳiＨ4＋Ｈ2Ｏ2等の無機絶縁
膜やＳiＯ（Ｃ2Ｈ5）3等の有機を含んだ絶縁膜等が適当
である。ＳiＨX（ＯＨ）1-XやＳiＨ4＋Ｈ2Ｏ2からなる
潜気絶縁膜１１であれば、水蒸気（Ｈ2Ｏ）がガスとし
て発生する。ＳiＯ（Ｃ2Ｈ5）3からなる潜気絶縁膜１１
であれば、水蒸気（Ｈ2Ｏ）やエチルアルコールガス
（Ｃ2Ｈ5ＯＨ）がガスとして発生する。
【００４４】また、潜気絶縁膜１１は、加熱処理等の所
定の処理を施すことで、ガスを発生させる膜であるなら
ば無機、有機を問わず、どのような絶縁膜でもよい。し
かしながら、有機を含む絶縁膜から潜気絶縁膜１１を構
成するのであれば、所定の処理でガスを発生させた後に
は、ほとんど有機物質が残存しない物質が適当である。
これは、有機物質が残存していると、耐熱性が悪化する
うえに、潜気絶縁膜１１のベークを完全に行わないと、
その後の工程における熱処理で未反応の有機物質からガ
スが発生して半導体装置を汚染させるうえ、酸素アッシ
ングの工程を施すと、潜気絶縁膜１１は損傷を受けてし
まうことになるためである。
定の処理を施すことで、ガスを発生させる膜であるなら
ば無機、有機を問わず、どのような絶縁膜でもよい。し
かしながら、有機を含む絶縁膜から潜気絶縁膜１１を構
成するのであれば、所定の処理でガスを発生させた後に
は、ほとんど有機物質が残存しない物質が適当である。
これは、有機物質が残存していると、耐熱性が悪化する
うえに、潜気絶縁膜１１のベークを完全に行わないと、
その後の工程における熱処理で未反応の有機物質からガ
スが発生して半導体装置を汚染させるうえ、酸素アッシ
ングの工程を施すと、潜気絶縁膜１１は損傷を受けてし
まうことになるためである。
【００４５】潜気絶縁膜１１の形成を行った後、潜気絶
縁膜１１に熱処理を加えて、潜気絶縁膜１１の固化（塗
布による潜気絶縁膜１１の形成の場合）や緻密化（プラ
ズマＣＶＤ法による潜気絶縁膜１１の形成の場合）す
る。この熱処理は、潜気絶縁膜１１からあまりガスが発
生しない程度の加熱温度と加熱時間に基づいて行う。こ
こまでのプロセスを経たシリコン基板１等の断面構造を
図８（ａ）に示す。
縁膜１１に熱処理を加えて、潜気絶縁膜１１の固化（塗
布による潜気絶縁膜１１の形成の場合）や緻密化（プラ
ズマＣＶＤ法による潜気絶縁膜１１の形成の場合）す
る。この熱処理は、潜気絶縁膜１１からあまりガスが発
生しない程度の加熱温度と加熱時間に基づいて行う。こ
こまでのプロセスを経たシリコン基板１等の断面構造を
図８（ａ）に示す。
【００４６】次に、潜気絶縁膜１１上に被覆膜１２を堆
積する。被覆膜１２は、下層側保護膜１０と同様、例え
ばＳiＯＮ，ＳiＮ等の膜が適当であるが、絶縁性を有
し、かつ潜気絶縁膜１１から発生するガスを透過させな
い性質を有する膜であれば他の膜でもかまわない。
積する。被覆膜１２は、下層側保護膜１０と同様、例え
ばＳiＯＮ，ＳiＮ等の膜が適当であるが、絶縁性を有
し、かつ潜気絶縁膜１１から発生するガスを透過させな
い性質を有する膜であれば他の膜でもかまわない。
【００４７】また、被覆膜１２の堆積は通常プラズマＣ
ＶＤ法にて行うが、このプラズマＣＶＤ法においては、
ＣＶＤ装置のサセプターからシリコン基板１にサセプタ
ーの熱（約４００度）が伝わる前に被覆膜１２の堆積が
始まるように制御することが大切である。これは次のよ
うな理由によっている。すなわち、プラズマＣＶＤ処理
に伴う温度上昇により潜気絶縁膜１１からガスが発生す
るまえに被覆膜６の堆積を行うことで、潜気絶縁膜１１
が発するガスの発散を防いでいる。このようにして、ガ
スの発散を防がないと、潜気絶縁膜１１に存在するガス
発生成分がサセプターの熱によってガスになってしまう
と、発生したガスは発散して無くなってしまい、後述す
るマイクロボイド１３の生成に用いることができなくな
ってしまうためである。ここまでのプロセスを経た、シ
リコン基板１等の断面構造を図８（ｂ）に示す。
ＶＤ法にて行うが、このプラズマＣＶＤ法においては、
ＣＶＤ装置のサセプターからシリコン基板１にサセプタ
ーの熱（約４００度）が伝わる前に被覆膜１２の堆積が
始まるように制御することが大切である。これは次のよ
うな理由によっている。すなわち、プラズマＣＶＤ処理
に伴う温度上昇により潜気絶縁膜１１からガスが発生す
るまえに被覆膜６の堆積を行うことで、潜気絶縁膜１１
が発するガスの発散を防いでいる。このようにして、ガ
スの発散を防がないと、潜気絶縁膜１１に存在するガス
発生成分がサセプターの熱によってガスになってしまう
と、発生したガスは発散して無くなってしまい、後述す
るマイクロボイド１３の生成に用いることができなくな
ってしまうためである。ここまでのプロセスを経た、シ
リコン基板１等の断面構造を図８（ｂ）に示す。
【００４８】被覆膜６まで形成し終えたシリコン基板１
を、４５０度程度に加熱した加熱炉（図示省略）に入れ
て約２時間程度アニール処理する。すると、潜気絶縁膜
１１からガスが発生する。しかしながら、潜気絶縁膜１
１の上下が被覆膜１２および下側保護膜１０によってほ
ぼ密封されているため、発生したガスは、潜気絶縁膜１
１の内部で高圧状態で保持される。そのため、潜気絶縁
膜１１内には、高圧となったガスによって無数のマイク
ロボイド１３が形成される。
を、４５０度程度に加熱した加熱炉（図示省略）に入れ
て約２時間程度アニール処理する。すると、潜気絶縁膜
１１からガスが発生する。しかしながら、潜気絶縁膜１
１の上下が被覆膜１２および下側保護膜１０によってほ
ぼ密封されているため、発生したガスは、潜気絶縁膜１
１の内部で高圧状態で保持される。そのため、潜気絶縁
膜１１内には、高圧となったガスによって無数のマイク
ロボイド１３が形成される。
【００４９】このようにして形成されたマイクロボイド
１３は塑性変形によって生じており、熱的に非可逆的な
反応によって形成される。そのため、マイクロボイド１
３はアニール処理を終了した後も、そのままの形状を維
持される。なお、アニール処理を行う加熱炉は前記ＣＶ
Ｄ装置を兼用する事も可能である。ここまでのプロセス
を経た、シリコン基板１の断面構造を図８（ｃ）に示
す。
１３は塑性変形によって生じており、熱的に非可逆的な
反応によって形成される。そのため、マイクロボイド１
３はアニール処理を終了した後も、そのままの形状を維
持される。なお、アニール処理を行う加熱炉は前記ＣＶ
Ｄ装置を兼用する事も可能である。ここまでのプロセス
を経た、シリコン基板１の断面構造を図８（ｃ）に示
す。
【００５０】次に、既存の化学的機械的研磨法（ＣＭ
Ｐ）により、潜気絶縁膜１１および被覆膜１３の平坦化
を行う。平坦化処理は、第１の実施の形態と同様である
ので、説明は省略する。
Ｐ）により、潜気絶縁膜１１および被覆膜１３の平坦化
を行う。平坦化処理は、第１の実施の形態と同様である
ので、説明は省略する。
【００５１】平坦化が完了した後、シリコン基板１に対
して、再び４５０度程度に加熱した加熱炉（図示省略）
に入れてアニール処理し、これにより、潜気絶縁膜１１
に残存しているガス発生成分をすべてガスにして、外部
に発散させる。
して、再び４５０度程度に加熱した加熱炉（図示省略）
に入れてアニール処理し、これにより、潜気絶縁膜１１
に残存しているガス発生成分をすべてガスにして、外部
に発散させる。
【００５２】このガス発散工程により、潜気絶縁膜１１
が有機を含む絶縁膜（例えば、ＳiＯ（Ｃ2Ｈ5）3）であ
ったとしても、有機成分はガスとなって発散するので、
潜気絶縁膜１１はほとんど無機成分から構成されること
になる。
が有機を含む絶縁膜（例えば、ＳiＯ（Ｃ2Ｈ5）3）であ
ったとしても、有機成分はガスとなって発散するので、
潜気絶縁膜１１はほとんど無機成分から構成されること
になる。
【００５３】潜気絶縁膜１１に残存しているガス発生成
分をガスにして飛ばしたのち、プラズマＣＶＤ法等の手
法により、潜気絶縁膜１１上に、上層側保護膜１４を形
成する。上層側保護膜１４は、下層側保護膜１０と同
様、例えばＳiＯＮ，ＳiＮ等の膜が適当であるが、絶縁
性を有し、かつ、水および水蒸気を透過させない性質を
有する膜であれば他の膜でもかまわない。ここまでのプ
ロセスを経た、シリコン基板１等の断面構造を図８
（ｄ）に示す。
分をガスにして飛ばしたのち、プラズマＣＶＤ法等の手
法により、潜気絶縁膜１１上に、上層側保護膜１４を形
成する。上層側保護膜１４は、下層側保護膜１０と同
様、例えばＳiＯＮ，ＳiＮ等の膜が適当であるが、絶縁
性を有し、かつ、水および水蒸気を透過させない性質を
有する膜であれば他の膜でもかまわない。ここまでのプ
ロセスを経た、シリコン基板１等の断面構造を図８
（ｄ）に示す。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
・良好な耐熱性、・有害ガスの無発生、・酸素アッシン
グの工程に対する良好な耐久性、といった無機物からな
る絶縁膜が有する有効性を享受したうえで、有機を含ん
だ絶縁膜と同等の値まで比誘電率を低下させることが可
能となり、これにより、超微細化や高集積化に適応した
半導体装置の製造が可能となった。以下、それぞれの請
求項の効果を詳細に説明する。
・良好な耐熱性、・有害ガスの無発生、・酸素アッシン
グの工程に対する良好な耐久性、といった無機物からな
る絶縁膜が有する有効性を享受したうえで、有機を含ん
だ絶縁膜と同等の値まで比誘電率を低下させることが可
能となり、これにより、超微細化や高集積化に適応した
半導体装置の製造が可能となった。以下、それぞれの請
求項の効果を詳細に説明する。
【００５５】請求項１の効果 吸液絶縁膜中に、マイクロボイドを形成する分、その比
誘電率を低下させることができるうえ、吸液絶縁膜中の
残存液体を蒸発させるので、吸液絶縁膜の電気的性質や
機械的性質を安定させることができた。そのため、比誘
電率等の電気的的性質や強度等の機械的性質に優れた半
導体装置を製造することができた。
誘電率を低下させることができるうえ、吸液絶縁膜中の
残存液体を蒸発させるので、吸液絶縁膜の電気的性質や
機械的性質を安定させることができた。そのため、比誘
電率等の電気的的性質や強度等の機械的性質に優れた半
導体装置を製造することができた。
【００５６】請求項２の効果 吸液絶縁膜中に有機成分を含有していたとしても、その
有機成分は加熱処理により発散するので、吸液絶縁膜を
ほんど無機物から構成することができるようになり、・
良好な耐熱性、・有害ガスの無発生、・酸素アッシング
の工程に対する良好な耐久性、といった無機物からなる
絶縁膜が有する有効性を享受することができた。また、
残存液体の除去のために行う加熱処理により吸水絶縁膜
は十分なアニーリングされることになり、その膜質は良
質なものとなった。
有機成分は加熱処理により発散するので、吸液絶縁膜を
ほんど無機物から構成することができるようになり、・
良好な耐熱性、・有害ガスの無発生、・酸素アッシング
の工程に対する良好な耐久性、といった無機物からなる
絶縁膜が有する有効性を享受することができた。また、
残存液体の除去のために行う加熱処理により吸水絶縁膜
は十分なアニーリングされることになり、その膜質は良
質なものとなった。
【００５７】請求項３の効果 下層側保護膜により、液体および該液体の蒸気が半導体
基板に浸透しないので、半導体基板の電気的性質や機械
的性質が、液体および該液体の蒸気によって劣化しにく
くなり、その分、さらに電気的性質や機械的性質に優れ
た半導体装置を製造することができた。
基板に浸透しないので、半導体基板の電気的性質や機械
的性質が、液体および該液体の蒸気によって劣化しにく
くなり、その分、さらに電気的性質や機械的性質に優れ
た半導体装置を製造することができた。
【００５８】請求項４の効果 上層側保護膜を形成した以降、吸液絶縁膜が吸湿しなく
なるので、その分、さらに電気的性質や機械的性質に優
れた半導体装置を製造することができた。また、上側保
護膜を設けたことにより、吸水絶縁膜に、炭素原子や水
素原子が取り込まれにくくなるという効果もある。
なるので、その分、さらに電気的性質や機械的性質に優
れた半導体装置を製造することができた。また、上側保
護膜を設けたことにより、吸水絶縁膜に、炭素原子や水
素原子が取り込まれにくくなるという効果もある。
【００５９】請求項５の効果 潜気液絶縁膜中に、マイクロボイドを形成する分、その
比誘電率を低下させることができるうえ、潜気絶縁膜中
に残存する気体となる成分を発散させるので、潜気絶縁
膜の電気的性質や機械的性質を安定させることができ
た。このように、本発明によれば、比誘電率等の電気的
性質や強度等の機械的性質に優れた半導体装置を製造す
ることができた。
比誘電率を低下させることができるうえ、潜気絶縁膜中
に残存する気体となる成分を発散させるので、潜気絶縁
膜の電気的性質や機械的性質を安定させることができ
た。このように、本発明によれば、比誘電率等の電気的
性質や強度等の機械的性質に優れた半導体装置を製造す
ることができた。
【００６０】請求項６の効果 潜気絶縁膜中に有機成分を含有していたとしても、その
有機成分は加熱処理により発散されるので、潜気絶縁膜
をほんど無機物から構成することができるようになり、
・良好な耐熱性、・有害ガスの無発生、・酸素アッシン
グの工程に対する良好な耐久性、といった無機物からな
る絶縁膜が有する有効性を享受することができた。ま
た、残存液体の除去のために行う加熱処理により潜気絶
縁膜は十分なアニーリングされることになり、その膜質
は良質なものとなった。
有機成分は加熱処理により発散されるので、潜気絶縁膜
をほんど無機物から構成することができるようになり、
・良好な耐熱性、・有害ガスの無発生、・酸素アッシン
グの工程に対する良好な耐久性、といった無機物からな
る絶縁膜が有する有効性を享受することができた。ま
た、残存液体の除去のために行う加熱処理により潜気絶
縁膜は十分なアニーリングされることになり、その膜質
は良質なものとなった。
【００６１】請求項７の効果 下層側保護膜により、潜気絶縁膜から発生する気体が半
導体基板に浸透しないので、半導体基板の電気的性質や
機械的性質が、前記気体によって劣化しにくくなり、そ
の分、さらに電気的性質や機械的性質に優れた半導体装
置を製造することができた。
導体基板に浸透しないので、半導体基板の電気的性質や
機械的性質が、前記気体によって劣化しにくくなり、そ
の分、さらに電気的性質や機械的性質に優れた半導体装
置を製造することができた。
【００６２】請求項８の効果 上層側保護膜を形成した以降、潜気絶縁膜が吸湿しなく
なるので、その分、さらに電気的性質や機械的性質に優
れた半導体装置を製造することができた。また、上側保
護膜を設けたことにより、潜気絶縁膜に炭素原子や水素
原子が取り込まれにくくなるという効果もある。
なるので、その分、さらに電気的性質や機械的性質に優
れた半導体装置を製造することができた。また、上側保
護膜を設けたことにより、潜気絶縁膜に炭素原子や水素
原子が取り込まれにくくなるという効果もある。
【００６３】請求項９の効果 絶縁膜は、占有率５０％以上の空孔が形成される分、そ
の比誘電率が有機を含んだ絶縁膜と同様の値まで飛躍的
に低下したうえ、無機絶縁体であるので、耐熱性が劣化
することもなくなった。
の比誘電率が有機を含んだ絶縁膜と同様の値まで飛躍的
に低下したうえ、無機絶縁体であるので、耐熱性が劣化
することもなくなった。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法の各プロセスステップ毎の状態を示す断面図で
ある。
製造方法の各プロセスステップ毎の状態を示す断面図で
ある。
【図２】吸水絶縁膜の含水量の変化を示す線図である。
【図３】吸水絶縁膜における水の分析強度分布を示す線
図である。
図である。
【図４】吸水絶縁膜における内部圧力（水蒸気圧）の変
化を示す線図である。
化を示す線図である。
【図５】吸水絶縁膜の内部圧力（水蒸気圧）を測定する
のに用いたサンプルの断面図である。
のに用いたサンプルの断面図である。
【図６】吸水絶縁膜の比誘電率の測定の説明に供する図
面である。
面である。
【図７】吸水絶縁膜中におけるマイクロボイドの占有率
と比誘電率との関係を示す線図である。
と比誘電率との関係を示す線図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法の各プロセスステップ毎の状態を示す断面図で
ある。
製造方法の各プロセスステップ毎の状態を示す断面図で
ある。
１ シリコン基板 ４ 下層側保護膜 ５ 吸水絶縁膜 ６ 被覆膜 ７ マイクロボイド ８ 上層側保護膜 １０ 下層側保護膜 １１ 潜気絶縁膜 １２ 被覆膜 １３ マイクロボイド １４ 上層側保護膜
Claims (9)
- 【請求項１】 半導体基板に、液体を吸収した吸液絶縁
膜を形成する工程と、 液体および該液体の蒸気を透過させない被覆膜によって
前記吸液絶縁膜を覆う工程と、 前記液体を気化させることで前記吸液絶縁膜にマイクロ
ボイドを形成する工程と、 前記被覆膜を除去したうえで、前記吸液絶縁膜中の残存
液体を蒸発させて除去する工程とを含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法で
あって、前記液体を気化させる工程、および前記残存液
体を吸液絶縁物から除去する工程は、吸液絶縁膜を加熱
することで行うことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の半導体装置の製
造方法であって、前記吸液絶縁膜を形成する前に、前記
液体および前記液体の蒸気を透過させない下層側保護膜
を前記半導体基板に形成する工程をさらに含むことを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか記載の半導
体装置の製造方法であって、残存液体の除去処理を施し
た前記吸液絶縁膜に、水および水蒸気を透過させない上
層側保護膜を形成する工程をさらに含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 半導体基板に、所定の処理により気体を
発生させる潜気絶縁膜を形成する工程と、 前記気体を透過させない被覆膜によって前記潜気絶縁膜
を覆う工程と、 前記潜気絶縁膜に所定の処理を施すことで気体を発生さ
せて、前記潜気絶縁膜内にマイクロボイドを形成する工
程と、 前記被覆膜を除去したうえで、前記潜気絶縁膜に再度所
定の処理を施すことで、前記潜気絶縁膜中に残存してい
る気体となる成分を気体にして除去する工程とを含むこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の半導体装置の製造方法で
あって、前記所定の処理は、潜気絶縁膜を加熱すること
であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 請求項５または６記載の半導体装置の製
造方法であって、前記潜気絶縁膜を形成する前に、前記
気体を透過させない下層側保護膜を前記半導体基板に形
成する工程をさらに含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項８】 請求項５ないし７のいずれか記載の半導
体装置の製造方法であって、潜気絶縁膜中に残存してい
る気体となる成分を気体にして除去したのち、前記潜気
絶縁膜に、水および水蒸気を透過させない上層側保護膜
を形成する工程をさらに含むことを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項９】 半導体基板上に、無機絶縁体からなり、
多数の空孔を有する絶縁膜を形成し、かつ、この絶縁膜
における前記空孔の占有率を５０％以上にしたことを特
徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24037496A JPH1092808A (ja) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24037496A JPH1092808A (ja) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1092808A true JPH1092808A (ja) | 1998-04-10 |
Family
ID=17058548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24037496A Pending JPH1092808A (ja) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1092808A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002528893A (ja) * | 1998-10-22 | 2002-09-03 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Ｃｖｄナノ多孔性シリカの低誘電率膜 |
| US6524972B1 (en) | 1999-03-17 | 2003-02-25 | Canon Sales Co., Inc. | Method for forming an interlayer insulating film, and semiconductor device |
| KR100426147B1 (ko) * | 1999-03-17 | 2004-04-03 | 캐논 한바이 가부시키가이샤 | 층간 절연막을 형성하기위한 방법 및, 반도체 장치 |
-
1996
- 1996-09-11 JP JP24037496A patent/JPH1092808A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002528893A (ja) * | 1998-10-22 | 2002-09-03 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Ｃｖｄナノ多孔性シリカの低誘電率膜 |
| US6524972B1 (en) | 1999-03-17 | 2003-02-25 | Canon Sales Co., Inc. | Method for forming an interlayer insulating film, and semiconductor device |
| KR100426147B1 (ko) * | 1999-03-17 | 2004-04-03 | 캐논 한바이 가부시키가이샤 | 층간 절연막을 형성하기위한 방법 및, 반도체 장치 |
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