(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ環状ＳｉＯ構造を主骨格とし互いに構造が異なる２種類以上の有機シロキサン原料を気化し、キャリアガスとともに反応炉に輸送して、且つ、酸素原子を含む酸化剤ガスを添加して、前記反応炉にてプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法又はプラズマ重合法によって多孔質絶縁膜を形成する工程を備え、
当該工程において、前記キャリアガスの流量に対する添加した前記酸化剤ガスの流量比が０より大きく０．０８以下である多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
前記キャリアガスの流量に対する前記酸化剤ガスの流量比が０．００５以上０．０４以下である多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
前記酸化剤ガスは、Ｏ２、ＣＯ２、ＣＯ、Ｎ２Ｏ、またはＮＯ２のうち少なくとも一種類以上を含む多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
前記有機シロキサン原料は、下記化学式（１）に示される環状有機シリカ骨格を有する多孔質絶縁膜の製造方法。
【化１】
0005904866.tif 000006
・・・・（１）
（ただし、化学式（１）において、ｎは２〜５であり、Ｒｘ及びＲｙはそれぞれ水素、不飽和炭化水素基及び飽和炭化水素基の何れかであり、前記不飽和炭化水素基および前記飽和炭化水素基の各々は、ビニル基、アリル基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、およびターシャリーブチル基の何れかである。）
【請求項５】
請求項４に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
少なくとも二種類の前記有機シロキサン原料のうちｎは互いに異なる多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
少なくとも一種類の前記有機シロキサン原料のうちｎは３である多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項７】
請求項４に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
少なくとも二種類の前記有機シロキサン原料のうち、一方のｎは３であり、他方のｎは４である多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項８】
請求項４に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
少なくとも二種類の前記有機シロキサン原料のうち、一方のｎは３であり、他方のｎは４である場合、ｎが４であるシロキサン原料の混合濃度が20〜45％である多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項９】
請求項１に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
前記有機シロキサン原料は、不飽和炭化水素基を有する多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
前記２種類以上の有機シロキサン原料の混合原料において、前記有機シロキサン原料の前記混合原料の１モルあたりの平均炭素数は１５以上であり、
前記多孔質絶縁膜のうちＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法によって求められる波数１１００ｃｍ−１近傍の−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−のピークに対する波数２９００ｃｍ−１近傍のＣＨｘのピークのピーク面積比率は０．２３以上である多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
前記有機シロキサン原料の流量に対する添加した前記酸化剤ガスの流量比が０．１以上５以下である多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
基板上に前記多孔質絶縁膜を形成し、当該基板を２５０℃以上４００℃以下に加熱する多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項１３】
Ｓｉ、Ｏ、ＣおよびＨと、環状ＳｉＯ構造と、Ｓｉに結合した不飽和炭化水素基および分枝炭化水素基と、を含み、
ＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法によって求められる波数１１００ｃｍ−１近傍の−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−のピークに対する波数２９００ｃｍ−１近傍のＣＨｘのピークのピーク面積比率は０．２３以上である多孔質絶縁膜。
【請求項１４】
それぞれ環状ＳｉＯ構造を主骨格とし互いに構造が異なる２種類以上の有機シロキサン原料を気化し、キャリアガスとともに反応炉に輸送して、且つ、酸素原子を含む酸化剤ガスを添加して、前記反応炉にてプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法又はプラズマ重合法によって多孔質絶縁膜を形成する多孔質絶縁膜形成工程を備え、
当該多孔質絶縁膜形成工程において、前記キャリアガスの流量に対する添加した前記酸化剤ガスの流量比が０より大きく０．０８以下である半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
Ｓｉ、Ｏ、ＣおよびＨと、環状ＳｉＯ構造と、Ｓｉに結合した不飽和炭化水素基および分枝炭化水素基と、を含む多孔質絶縁膜と、
前記多孔質絶縁膜に設けられた配線またはビアと、
を備え、
前記多孔質絶縁膜のうちＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法によって求められる波数１１００ｃｍ−１近傍の−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−のピークに対する波数２９００ｃｍ−１近傍のＣＨｘのピークのピーク面積比率は０．２３以上である半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、層間絶縁膜の比誘電率を低下させるために様々な方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１（特開２０１０−２１５７５号公報）には、環状有機シリカ化合物（環状有機シロキサン原料）の蒸気を希ガスで希釈した蒸気に、酸化剤ガスを環状シリカ化合物の上記の流量の０．３倍以上１．２倍以下添加してプラズマ中に導入して、多孔質絶縁膜を成長させる多孔質絶縁膜の製造方法が記載されている。これにより、比誘電率の低い絶縁膜を安定して得ることができるとされている。
【０００４】
特許文献２（国際公開第２００７／０３２２６１号パンフレット）には、環状有機シロキサン原料と、環状有機シロキサン原料を構成する化学構造の一部を含む化合物原料との混合ガスとを用いて、プラズマ気相成長法により多孔質絶縁膜を形成する方法が記載されている。これにより、炭化水素の脱離が抑制された多孔質絶縁膜を得ることができるとされている。
【０００５】
特許文献３（国際公開第２００８／０１０５９１号パンフレット）には、以下のような絶縁膜の形成方法が記載されている。主骨格に３員環環状ＳｉＯ構造を有する原料と、主骨格に４員環環状ＳｉＯ構造を有する原料とが用いられる。この二種の原料のうち少なくとも一種は、側鎖に少なくとも一つ以上の不飽和炭化水素基を有する。これにより、高強度、高密度を実現する多孔質絶縁膜を得ることができるとされている。
【０００６】
特許文献４（特開２０１１−１９２９６２号公報）には、以下のような半導体装置の製造方法が記載されている。まず、それぞれ環状ＳｉＯ構造を主骨格とし互いに構造が異なる二種類以上の有機シロキサン化合物原料を混合して気化させる。次いで、反応炉にて当該気化ガスを用い、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法またはプラズマ重合法により多孔質絶縁膜を形成する。これにより、絶縁膜の比誘電率を容易に低下することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２１５７５号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／０３２２６１号パンフレット
【特許文献３】国際公開第２００８／０１０５９１号パンフレット
【特許文献４】特開２０１１−１９２９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年では、多孔質絶縁膜の成膜速度を高くすることがさらに望まれている。本発明者らは、多孔質絶縁膜の成膜速度を高くすることと、多孔質絶縁膜の膜強度を向上させることとを実現することは困難であることを見出した。その他の課題と新規な特徴は、本明細書書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施の形態によれば、多孔質絶縁膜の製造方法は、以下の特徴を有している。それぞれ環状ＳｉＯ構造を主骨格とし互いに構造が異なる２種類以上の有機シロキサン原料を気化し、キャリアガスとともに反応炉に輸送し、酸素原子を含む酸化剤ガスを添加して、反応炉にてプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法又はプラズマ重合法によって多孔質絶縁膜を形成する。当該工程において、キャリアガスの流量に対する添加した酸化剤ガスの流量比が０より大きく０．０８以下である。
【００１０】
一実施の形態によれば、多孔質絶縁膜は、以下の特徴を有している。Ｓｉ、Ｏ、ＣおよびＨと、環状ＳｉＯ構造と、Ｓｉに結合した不飽和炭化水素基および分枝炭化水素基と、を含んでいる。また、ＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法によって求められる波数１１００ｃｍ−１近傍の−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−のピークに対する波数２９００ｃｍ−１近傍のＣＨｘのピークのピーク面積比率は０．２３以上である。
【００１１】
一実施の形態によれば、半導体装置の製造方法は、以下の特徴を有している。それぞれ環状ＳｉＯ構造を主骨格とし互いに構造が異なる２種類以上の有機シロキサン原料を気化し、キャリアガスとともに反応炉に輸送し、酸素原子を含む酸化剤ガスを添加して、反応炉にてプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法又はプラズマ重合法によって多孔質絶縁膜を形成する（多孔質絶縁膜形成工程）。当該多孔質絶縁膜形成工程において、キャリアガスの流量に対する添加した酸化剤ガスの流量比が０より大きく０．０８以下である。
【００１２】
一実施の形態によれば、半導体装置は、Ｓｉ、Ｏ、ＣおよびＨと、環状ＳｉＯ構造と、Ｓｉに結合した不飽和炭化水素基および分枝炭化水素基と、を含む多孔質絶縁膜と、多孔質絶縁膜に設けられた配線またはビアと、を備えている。また、多孔質絶縁膜のうちＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法によって求められる波数１１００ｃｍ−１近傍の−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−のピークに対する波数２９００ｃｍ−１近傍のＣＨｘのピークのピーク面積比率は０．２３以上である。
【発明の効果】
【００１３】
前記一実施の形態によれば、多孔質絶縁膜の成膜速度を高くするとともに、比誘電率を保ったまま多孔質絶縁膜の膜強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る半導体製造装置の構成を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】酸化剤ガスの流量と多孔質絶縁膜の成膜レートとの関係を示した図である。
【図７】キャリアガスの流量と多孔質絶縁膜の成膜レートとの関係を示した図である。
【図８】キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比と多孔質絶縁膜の成膜レートとの関係を示した図である。
【図９】キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比と多孔質絶縁膜の膜強度との関係を示した図である。
【図１０】第２の実施形態に係る多孔質絶縁膜の特性を説明するための図である。
【図１１】第２の実施形態に係る多孔質絶縁膜の特性を説明するための図である。
【図１２】第４の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１３】第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１６】第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１７】第５の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１８】第６の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１９】第６の実施形態に係る半導体装置の特性を説明するための図である。
【図２０】第３の実施形態に係る多孔質絶縁膜の特性を説明するための図である。
【図２１】第３の実施形態に係る多孔質絶縁膜の特性を説明するための図である。
【図２２】第３の実施形態に係る多孔質絶縁膜の特性を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１６】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の多孔質絶縁膜の製造方法および半導体装置ＳＤの製造方法では、それぞれ環状ＳｉＯ構造を主骨格とし互いに構造が異なる２種類以上の有機シロキサン原料を気化し、キャリアガスとともに反応炉（チャンバーＣＭＢ）に輸送し、酸素原子を含む酸化剤ガスを添加して、反応炉（チャンバーＣＭＢ）にてプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法又はプラズマ重合法によって多孔質絶縁膜を形成する（多孔質絶縁膜形成工程）。当該多孔質絶縁膜形成工程において、キャリアガスの流量に対する添加した酸化剤ガスの流量比が０より大きく０．０８以下である。これにより、多孔質絶縁膜の成膜速度を高くするとともに、多孔質絶縁膜の膜強度を向上させることができる。
【００１７】
（多孔質絶縁膜製造装置または半導体製造装置）
まず、図１を用い、第１の実施形態に係る半導体製造装置ＳＭＥについて説明する。図１は、第１の実施形態に係る半導体製造装置ＳＭＥの構成を示す模式図である。第１の実施形態に係る半導体装置ＳＤは、以下のような半導体製造装置ＳＭＥを用いて製造する。半導体製造装置ＳＭＥは、たとえば、プラズマＣＶＤ法又はプラズマ重合法によって、多孔質絶縁膜を形成するための装置である。なお、ここでいう「半導体製造装置ＳＭＥ」とは、半導体装置に限られず、単層の多孔質絶縁膜を形成するための多孔質絶縁膜製造装置であってもよい。
【００１８】
図１のように、反応炉（チャンバーＣＭＢ）は、排気配管ＰＰＶ、排気バルブＶＶ６および冷却トラップＣＴを介して、真空ポンプＶＰに接続されている。これにより、真空ポンプＶＰを運転させることにより、チャンバーＣＭＢ内を減圧させることができる。
【００１９】
また、チャンバーＣＭＢと真空ポンプＶＰとの間には、スロットルバルブ（不図示）が設けられている。スロットルバルブの開閉度を制御することにより、チャンバーＣＭＢ内の圧力を制御することができる。
【００２０】
チャンバーＣＭＢの内部には、加熱機能を有するステージＳＴＧが設けられている。ステージＳＴＧ上には、成膜対象の基板（たとえば、半導体基板ＳＵＢ）が載置される。ステージＳＴＧは、加熱することが可能である。
【００２１】
第１の実施形態で用いられる有機シロキサン原料は、液体の状態で原料リザーバータンクＴＮＫ内に封入されている。この原料リザーバータンクＴＮＫ内には、たとえば後述する２種類の有機シロキサン原料が混合されている。なお、それぞれの有機シロキサン原料に対して、個別に原料リザーバータンクＴＮＫが設けられていてもよい。この場合、原料供給する配管等は、それぞれの原料に対して個別に設けられていてもよい。有機シロキサン原料の構造等に関しては、詳細を後述する。
【００２２】
原料（有機シロキサン原料）は、不活性ガスによって、原料リザーバータンクＴＮＫから配管（符号不図示）を通じて圧送される。そして、原料は、バルブＶＶ１、液体流量コントローラＭＣ１およびバルブＶＶ２をこの順に介して、気化器ＶＰＲに導入される。気化器ＶＰＲに導入される原料の流量は、液体流量コントローラＭＣ１により所望の流量に調整される。原料の圧送に用いられる不活性ガスは、たとえば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、ＸｅまたはＮ２などである。
【００２３】
原料は、気化器ＶＰＲ内において、減圧化され、加熱されることにより気化される。気化した原料ガスは、バルブＶＶ４および配管ＰＰ１を介して、チャンバーＣＭＢ内へ供給される。配管ＰＰ１は、たとえばヒーター（不図示）によって加熱されている。これにより、気化した原料ガスの再液化が抑制されている。
【００２４】
また、気化器ＶＰＲにおいて、原料が気化した際に飽和蒸気圧を下回るように、気化器ＶＰＲに流されるキャリアガスの流量と、気化器ＶＰＲでの気化温度と、が制御されている。これにより、２種類以上の有機シロキサン原料のうち、各々の沸点や飽和蒸気圧が互いに異なっても、これら原料を偏りなく気化させることができる。したがって、原料リザーバータンクＴＮＫ内での混合比率を維持したままの気化ガスを得ることができる。
【００２５】
キャリアガス用の配管（符号不図示）は、気体流量コントローラＭＣ２およびバルブＶＶ３を介して、気化器ＶＰＲに接続されている。キャリアガスは、気化器ＶＰＲ内において、原料ガスを、バルブＶＶ４および配管ＰＰ１を介してチャンバーＣＭＢ内へ輸送する。キャリアガスの流量は、気体流量コントローラＭＣ２によって所望の流量に調整される。キャリアガスは、たとえば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、ＸｅまたはＮ２などである。
【００２６】
第１の実施形態では、酸化剤ガス用の配管（符号不図示）は、気体流量コントローラＭＣ３およびバルブＶＶ５を介して、チャンバーＣＭＢに接続されている。これにより、原料ガスおよびキャリアガスに加えて、酸化剤ガスをチャンバーＣＭＢに供給することができる。酸化剤ガスは、Ｏ２、ＣＯ２、ＣＯ、Ｎ２Ｏ、またはＮＯ２のうち少なくとも一種類以上を含む。言い換えれば、酸化剤ガスは、たとえば、Ｏ２、ＣＯ２、ＣＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、またはこれらの混合ガスである。
【００２７】
チャンバーＣＭＢ内には、複数の貫通孔を有するシャワーヘッドＳＨが設けられている。これにより、チャンバーＣＭＢ内に導入された原料ガス、キャリアガスおよび酸化剤ガスは、シャワーヘッドＳＨによって分散される。
【００２８】
シャワーヘッドＳＨには、給電線（符号不図示）およびマッチングコントローラＭＴＣを介して高周波電源ＲＦが接続されている。これにより、シャワーヘッドＳＨおよびステージＳＴＧとの間に、高周波電力が供給される。なお、高周波電源ＲＦはステージＳＴＧ側に接続されていてもよい。ここでいう「高周波」とは、１ＭＨｚ以上の周波数のことをいう。具体的には、高周波は、１３．５６ＭＨｚ、またはこの逓倍波である。また、高周波電源ＲＦ以外に、低周波電源（不図示）が接続されていてもよい。低周波電源は、シャワーヘッドＳＨまたはステージＳＴＧのいずれか一方に接続されている。
【００２９】
原料ガス、キャリアガスおよび酸化剤ガスは、配管ＰＰ１を介して、チャンバーＣＭＢに導入される。これらのガスは、シャワーヘッドＳＨおよびステージＳＴＧとの間にかかる印加電圧によってプラズマ化する。これにより、ステージＳＴＧ上に載置された半導体基板ＳＵＢ上に、多孔質絶縁膜（後述するＰＦ１またはＰＦ２）を形成することができる。
【００３０】
なお、チャンバーＣＭＢのクリーニングには、三フッ化窒素（ＮＦ３）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）、ヘキサフルオロエタン（Ｃ２Ｆ６）等のガスを用いることができる。これらのガスは、必要に応じて、酸素、オゾン等との混合ガスとして用いてもよい。
【００３１】
（有機シロキサン原料）
次に、第１の実施形態に用いられる有機シロキサン原料について説明する。第１の実施形態では、それぞれ環状ＳｉＯ構造を主骨格とし、互いに構造が異なる２種類以上の有機シロキサン原料が用いられる。以下では、主骨格の環状ＳｉＯ構造を「環状シロキサン骨格」という。
【００３２】
有機シロキサン原料は、下記化学式（１）に示される環状有機シリカ骨格を有する。
【００３３】
【化１】
0005904866.tif 000002
・・・・（１）
【００３４】
ただし、化学式（１）において、ｎは２〜５であり、Ｒｘ及びＲｙはそれぞれ水素、不飽和炭化水素基及び飽和炭化水素基の何れかであり、不飽和炭化水素基および飽和炭化水素基の各々は、ビニル基、アリル基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、およびターシャリーブチル基の何れかである。
【００３５】
このような有機シロキサン原料を用いることにより、原料の環状ＳｉＯ構造によって、多孔質絶縁膜において、独立空孔（クローズドポア）を形成することができる。したがって、均一な膜密度分布を有する多孔質絶縁膜を形成することができる。たとえば、化学式（１）におけるｎを変化させることにより、空孔サイズを制御することができる。すなわち、多孔質絶縁膜の比誘電率を制御することができる。
【００３６】
たとえば、少なくとも二種類の有機シロキサン原料のｎは互いに異なる。少なくとも二種類の有機シロキサン原料のうち、第１の有機シロキサン原料の環状有機シロキサン骨格は、第２の有機シロキサン原料の環状シロキサン骨格よりも小さい。言い換えれば、第１の有機シロキサン原料のうち環状有機シロキサン骨格の結合エネルギーは、第２の有機シロキサン原料のうち環状シロキサン骨格の結合エネルギーよりも強い。これにより、後述する多孔質絶縁膜形成工程において、結合エネルギーの弱い環状シロキサン骨格を有する第２の有機シロキサン原料が優先的に解離する。この際に、解離したＳｉ−Ｏ結合の一部は、第１の有機シロキサン原料同士を結合する。すなわち、第１の有機シロキサン原料は、Ｓｉ−Ｏ結合を介して強固なネットワークを形成することができる。したがって、多孔質絶縁膜の膜強度を向上させることができる。
【００３７】
たとえば、少なくとも一種類の有機シロキサン原料のうち、ｎは３である。言い換えれば、少なくとも一種類の有機シロキサン原料は、６員環の環状有機シロキサン骨格を含んでいる。これにより、１ｎｍ以下の平均空孔径を有する多孔質絶縁膜を形成することができる。
【００３８】
さらに、少なくとも二種類の有機シロキサン原料のうち、一方のｎは３であり、他方のｎは４であることが好ましい。言い換えれば、少なくとも二種類の有機シロキサン原料のうち、一方（上記した第１の有機シロキサン原料）は６員環の環状有機シロキサン骨格を含んでいる。他方（上記した第２の有機シロキサン原料）は、８員環の環状シロキサン骨格を含んでいる。これにより、上記したメカニズムにより、単一の有機シロキサン原料を用いる場合よりも多孔質絶縁膜の膜強度を向上させることができる。また、ｎが３または４である有機シロキサン原料は、製造がしやすく、また化学的に安定なものが多いため、特に好ましい。またこのような混合をおこなった原料は単独原料と比較し、重合温度が高いため、熱に対して安定である。
【００３９】
また、たとえば、少なくとも一種類の有機シロキサン原料は、不飽和炭化水素基を有する。化学式（１）において、ＲｘまたはＲｙが不飽和炭化水素基である。この場合、多孔質絶縁膜形成工程において、プラズマ中で不飽和炭化水素基が開環して、有機シロキサン原料の分子間で重合反応が進行する。これにより、有機シロキサン原料の分子間で容易に架橋構造を形成することができる。
【００４０】
化学式（１）において、ＲｘおよびＲｙは、炭素数２から４の直鎖状不飽和炭化水素基、または炭素数３から４の分枝鎖状飽和炭化水素基を少なくとも一つ用いると好ましい。
【００４１】
具体的には、たとえば、下記化学式（２）で示すトリビニルシクロトリシロキサン誘導体、または下記化学式（３）で示すテトラビニルシクロテトラシロキサン誘導体が例示される。
【００４２】
【化２】
0005904866.tif 000003
・・・・（２）
【００４３】
【化３】
0005904866.tif 000004
・・・・（３）
【００４４】
ただし、化学式（２）または（３）において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、水素、不飽和炭化水素基及び飽和炭化水素基の何れかである。また、これら不飽和炭化水素基および飽和炭化水素基の各々は、ビニル基、アリル基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、およびブチル基の何れかである。
【００４５】
（半導体装置）
次に、図２を用い、第１の実施形態に係る半導体装置ＳＤの全体構造について説明する。図２は、第１の実施形態に係る半導体装置ＳＤの構成を示す断面図である。第１の実施形態の半導体装置ＳＤは、多孔質絶縁膜（ＰＦ１またはＰＦ２）を備えている。ここでは、たとえば、複数の多孔質絶縁膜（多孔質絶縁膜ＰＦ１および多孔質絶縁膜ＰＦ２）が積層されている。
【００４６】
多孔質絶縁膜ＰＦ１は、たとえば、基板（不図示）上に設けられている。多孔質絶縁膜ＰＦ１を機械的に支えることが可能な部材であればよい。基板は、たとえば、半導体基板である。具体的には、基板は、シリコン基板である。
【００４７】
その他、基板は、金属基板、絶縁基板またはこれらの複合材料であってもよい。具体的には、金属基板は、たとえば、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｆｅまたはそれらを含む合金などである。また、絶縁基板としては、ガラス（ＳｉＯ２）、高分子樹脂、プラスチック、シリコン樹脂またはそれらの複合材料であってもよい。また、基板は、半導体基板と絶縁基板からなるものであっても良い。具体的には、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板が挙げられる。その他、多孔質絶縁膜ＰＦ１そのものが基板を形成していてもよい。
【００４８】
多孔質絶縁膜ＰＦ１には、たとえば、複数の配線ＩＣ１が設けられている。配線ＩＣ１は、たとえば、Ｃｕを主成分として含む。配線ＩＣ１は、Ｃｕ以外の金属元素が含まれていてもよい。その他、配線ＩＣ１は、Ｗ、Ａｌまたはその合金等であってもよい。
【００４９】
配線ＩＣ１の側面および底面には、バリアメタルＢＭ１が設けられている。配線ＩＣ１がＣｕを含む場合、バリアメタルＢＭ１は、たとえば、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｕ、またはこれらの窒化物もしくは炭窒化物により形成されている。
【００５０】
多孔質絶縁膜ＰＦ１上には、バリア絶縁膜ＩＦ１が設けられている。バリア絶縁膜ＩＦ１は、Ｃｕの酸化や絶縁膜中へのＣｕの拡散を防ぐ機能、および多孔質絶縁膜ＰＦ１等を加工する際にエッチングストップ層としての機能を有する。バリア絶縁膜ＩＦ１は、たとえば、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＮ膜、ＢＮ膜またはＢＣＮ膜である。なお、バリア絶縁膜ＩＦ１は無くてもよい。
【００５１】
また、配線ＩＣ１上にはメタルキャップ層（図示せず）が設けられていてもよい。メタルキャップ層は、たとえばＣｏＷＰ、ＣｏＷＢ、ＣｏＳｎＰ、ＣｏＳｎＢ、ＮｉＢ、又はＮｉＭｏＢなどが形成されても良い。
【００５２】
バリア絶縁膜ＩＦ１上には、多孔質絶縁膜ＰＦ２が設けられている。多孔質絶縁膜ＰＦ２は、たとえば、上述の多孔質絶縁膜ＰＦ１と同様に形成されている。
【００５３】
多孔質絶縁膜ＰＦ２には、たとえばデュアルダマシン法により、ビアＶＡおよび配線ＩＣ２が設けられている。配線ＩＣ２は、ビアＶＡを介して、下層に位置する配線ＩＣ１に接続している。ビアＶＡおよび配線ＩＣ２は、たとえば配線ＩＣ１と同一の材料により形成されている。それぞれの配線層で異なる金属により配線またはビアが形成されていてもよい。
【００５４】
また、ビアＶＡの側面並びに底面、および配線ＩＣ２の側面並びに底面には、バリアメタルＢＭ２が設けられている。バリアメタルＢＭ２は、たとえばバリアメタルＢＭ１と同一の材料により形成されている。
【００５５】
多孔質絶縁膜ＰＦ２上には、バリア絶縁膜ＩＦ２が設けられている。バリア絶縁膜ＩＦ２は、たとえばバリア絶縁膜ＩＦ１と同一の材料により形成されている。
【００５６】
バリア絶縁膜ＩＦ２上に、さらに多層の多孔質絶縁膜が形成されていてもよい。
【００５７】
（多孔質絶縁膜および半導体装置の製造方法）
次に、図３から図６を用い、第１の実施形態に係る半導体装置ＳＤの製造方法について、説明する。図３から図６は、第１の実施形態に係る半導体装置ＳＤの製造方法を説明するための断面図である。以下詳細を説明する。
【００５８】
図３（ａ）のように、基板（不図示）上に多孔質絶縁膜ＰＦ１を形成する。この多孔質絶縁膜ＰＦ１を、たとえば後述する多孔質絶縁膜ＰＦ２と同様にして形成する。次いで、多孔質絶縁膜ＰＦ１に、複数の配線溝（符号不図示）を形成する。次いで、配線ＩＣ１の側面および底面に、バリアメタルＢＭ１を形成する。次いで、配線溝内に金属膜（符号不図示）を形成する。次いで、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により金属膜を研磨して配線溝内に金属を埋め込む。これにより、多孔質絶縁膜ＰＦ１に配線ＩＣ１を形成する。次いで、多孔質絶縁膜ＰＦ１上に、バリア絶縁膜ＩＦ１を形成する。
【００５９】
図３（ｂ）のように、バリア絶縁膜ＰＦ１上に、炭化水素を含む有機シロキサン原料を用いて、バリア絶縁膜ＩＦ１上に多孔質絶縁膜ＰＦ２を形成する（多孔質絶縁膜形成工程）。
【００６０】
この工程において、それぞれ環状ＳｉＯ構造を主骨格とし互いに構造が異なる２種類以上の有機シロキサン原料を気化し、キャリアガスとともにチャンバーＣＭＢに輸送する。このとき、酸素原子を含む酸化剤ガスを添加する。そして、チャンバーＣＭＢにてプラズマＣＶＤ法又はプラズマ重合法によって多孔質絶縁膜ＰＦ２を形成する。
【００６１】
有機シロキサン原料が環状有機シロキサン骨格を有することにより、環状ＳｉＯ構造を空孔として多孔質絶縁膜ＰＦ２に取り入れることができる。多孔質絶縁膜ＰＦ２において、環状ＳｉＯ構造の直径に相当する空孔が形成される。したがって、多孔質絶縁膜ＰＦ２内に、微細かつ均一に空孔を導入することができる。
【００６２】
また、上述のように、酸化剤ガスは、Ｏ２、ＣＯ２、ＣＯ、Ｎ２Ｏ、またはＮＯ２のいずれか一種類以上を含んでいる。酸化剤ガスとしてはＨ２Ｏも考えられるが、Ｈ２Ｏを用いた場合、多孔質絶縁膜ＰＦ２中にＳｉ−ＯＨ基が形成されてしまう。この場合、多孔質絶縁膜の比誘電率が上昇してしまう。したがって、酸化剤ガスとして上記したガスを用いることにより、比誘電率を上昇させることなく、成膜速度を高くすることができる。
【００６３】
当該多孔質絶縁膜形成工程において、キャリアガスの流量に対する添加した酸化剤ガスの流量比は、０より大きく０．０８以下である。キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比が上記下限値以上であることにより、酸化剤ガスを添加しない場合よりも成膜速度を高くすることができる。なお、キャリアガス流量に対する添加した酸化剤ガス流量比の下限値は、意図しないでチャンバーＣＭＢに混入したこと（いわゆるコンタミネーション）による酸素を含むガス流量比よりも大きい。また、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比が上記上限値以下であることにより、有機シロキサン原料が一種類のみである場合よりも、多孔質絶縁膜の膜強度を向上させることができる。このキャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比と、多孔質絶縁膜の成膜速度および膜強度との関係については、詳細を後述する。
【００６４】
なお、キャリアガス流量は、有機シロキサン原料の液体流量に対して１倍以上１００倍以下であることが好ましい。これにより、有機シロキサン原料を液化させることなく、チャンバーＣＭＢに輸送することができる。
【００６５】
また、有機シロキサン原料の流量に対する添加した酸化剤ガスの流量比は、０．１以上５以下である。ここでいう有機シロキサン原料の流量とは、有機シロキサン原料を気化した際のガス流量である。なお、単位時間あたりの有機シロキサン原料のモル数は、原料リザーバータンクＴＮＫ内の混合比、および液体流量コントローラＭＣ１における液体流量から求めることができる。キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比と同様にして、有機シロキサン原料流量に対する酸化剤ガス流量比が上記範囲内であることにより、多孔質絶縁膜の成膜速度を高くするとともに、膜強度を向上させることができる。
【００６６】
たとえば、二種類の有機シロキサン原料を用いる場合、第１の有機シロキサン原料と第２の有機シロキサン原料との混合比は、１：９〜９：１である。
【００６７】
多孔質絶縁膜形成工程において、チャンバーＣＭＢ内の雰囲気圧を、真空ポンプＶＰにより、たとえば１Ｔｏｒｒ以上６Ｔｏｒｒ以下の範囲内に設定する。また、チャンバーＣＭＢ内における有機シロキサン原料のガスの分圧は、０．１Ｔｏｒｒ以上３Ｔｏｒｒ以下であることが好ましい。
【００６８】
また、多孔質絶縁膜形成工程において、ステージＳＴＧを加熱することにより、基板ＳＵＢを１００℃以上４００℃以下に加熱する。好ましくは、基板ＳＵＢを２５０℃以上４００℃以下に加熱する。基板ＳＵＢを上記温度範囲に加熱することにより、下層に位置する膜と多孔質絶縁膜ＰＦ２との界面において、プラズマ重合反応が促進される。これにより、多孔質絶縁膜ＰＦ２の密着性を向上させることができる。
【００６９】
次いで、多孔質絶縁膜形成工程の後に、多孔質絶縁膜ＰＦ２に波長４００ｎｍ以下の光または電子線を照射してもよい。電子線を照射する場合、電子線の加速エネルギーは１ｋｅＶ以上３０ｋｅＶ以下であり、ドーズ量は０．０５ｍＣ／ｃｍ２以上１．０ｍＣ／ｃｍ２以下であることが好ましい。また、波長４００ｎｍ以下の光を照射する場合、光の照射時間は１０ｓｅｃ以上５ｍｉｎ以下であることが好ましい。波長４００ｎｍ以下の光は、線スペクトルを有する単波長光であっても、ブロードバンドを有するブロード光であってもよく、これらを組み合わせた光であってもよい。当該工程において、同時に基板ＳＵＢを加熱してもよい。
【００７０】
次いで、図４（ａ）のように、多孔質絶縁膜ＰＦ２上に、ハードマスクＨＭを形成する。ハードマスクＨＭは、溝またはビアホールを形成する工程において、多孔質絶縁膜ＰＦ２を保護する。ハードマスクＨＭは、たとえば、ＳｉＯ２、ＴＥＯＳ、または多孔質絶縁膜ＰＦ２より硬質な（Ｍｏｄｕｌｕｓ１０ＧＰa以上）のＳｉＯＣもしくはＳｉＯＣＨである。このハードマスクＨＭは無くてもよい。
【００７１】
次いで、たとえばＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）法により、多孔質絶縁膜ＰＦ２を選択的に除去する。これにより、多孔質絶縁膜ＰＦ２に、溝ＩＴ及びビアホールＶＨを形成する。この工程は、ビアファースト法及びトレンチファースト法のいずれであってもよい。
【００７２】
次いで、図４（ｂ）のように、溝ＩＴおよびビアホールＶＨの側面および底面に、バリアメタルＢＭ２を形成する。バリアメタルＢＭ２を、たとえばバリアメタルＢＭ１と同一の材料により形成する。たとえば、スパッタにより、バリアメタルＢＭ２として、たとえば、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｕ、またはこれらの窒化物もしくは炭窒化物を形成する。
【００７３】
次いで、たとえばめっき法により、溝ＩＴおよびビアホールＶＨに金属膜ＭＦを形成する。金属膜ＭＦは、たとえば、Ｃｕである。
【００７４】
次いで、Ｃｕ粒成長のために熱処理を行う。たとえば、熱処理における温度が２００℃以上４００℃以下、熱処理時間が３０ｓｅｃ以上１時間以下である。
【００７５】
次いで、図５（ａ）のように、ＣＭＰ法により、金属膜ＭＦを研磨して、溝ＩＴおよびビアホールＶＨに金属を埋め込む。これにより、多孔質絶縁膜ＰＦ２に配線ＩＣ２およびビアＶＡを形成する。このとき、ハードマスクＨＭを除去してもよい。また、多孔質絶縁膜ＰＦ２の表層を除去してもよい。
【００７６】
次いで、図５（ｂ）のように、多孔質絶縁膜ＰＦ２上に、バリア絶縁膜ＩＦ２を形成する。バリア絶縁膜ＩＦ２を、たとえばバリア絶縁膜ＩＦ１と同一の材料により形成する。バリア絶縁膜ＩＦ２として、たとえば、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＮ膜、ＢＮ膜またはＢＣＮ膜を形成する。
【００７７】
多孔質絶縁膜ＰＦ２上に、さらに複数の多孔質絶縁膜を形成してもよい。以上の工程により、第１の実施形態に係る半導体装置ＳＤを得ることができる。
【００７８】
（実施例）
次に、具体的な実施例について説明する。この実施例では、二種類の有機シロキサン原料を用いて、一層の多孔質絶縁膜を成膜した。実施例では、化学式（１）のうちｎが３、Ｒｘがビニル基、Ｒｙがイソプロピル基である第１の有機シロキサン原料と、ｎが４、Ｒｘがビニル基、Ｒｙがメチル基である第２の有機シロキサン原料と、を用いた。第１および第２の有機シロキサン原料の混合比は、４：３である。
【００７９】
多孔質絶縁膜形成工程において、キャリアガスとして、Ｈｅを用いた。キャリアガスの流量は、３００ｓｃｃｍ以上２０００ｓｃｃｍ以下の範囲で変化させた。酸化剤ガスとして、Ｎ２Ｏを用いた。酸化剤ガスの流量は、１２ｓｃｃｍ以上８０ｓｃｃｍ以下の範囲で変化させた。
【００８０】
成膜には、１３．５６ＭＨｚの高周波を用いた。印加電力は２５Ｗ以上５００Ｗ以下である。印加電力については、電極間距離や電極面積にも依存する。このため、印加電力は、半導体製造装置ＳＭＥによって自由に調整することができ、上記した範囲に限定されるものではない。また、１３．５６ＭＨｚの高周波とともに４００〜５００ｋＨｚの低周波を印加しても同様の結果が得られる。
【００８１】
（比較例）
比較例では、一種類の有機シロキサン原料だけを用いて、一層の多孔質絶縁膜を成膜した。比較例では、化学式（１）のうちｎが３、Ｒｘがビニル基、Ｒｙがイソプロピル基である（第１の）有機シロキサン原料のみを用いた。
【００８２】
（結果）
次に、図６から図９を用い、実施例の結果とともに、第１の実施形態の作用効果について説明する。
【００８３】
図６は、実施例における、酸化剤ガスの流量と多孔質絶縁膜の成膜レートとの関係を示した図である。図６では、キャリアガスであるＨｅの流量を、それぞれ１０００ｓｃｃｍ、１６００ｓｃｃｍ、１８００ｓｃｃｍとしたときの成膜速度を示している。図６のように、酸化剤ガスであるＮ２Ｏの流量を増加させるにつれて、多孔質絶縁膜の成膜速度は高くなる。なお、Ｎ２Ｏ以外の酸化剤ガスについても、同様の傾向を示す。
【００８４】
図７は、実施例における、キャリアガスの流量と多孔質絶縁膜の成膜レートとの関係を示した図である。図７では、酸化剤ガスであるＮ２Ｏの流量を、０ｓｃｃｍ（添加無）、１５ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍとしたときの成膜速度を示している。図７のように、キャリアガスであるＨｅの流量を増加させるにつれて、多孔質絶縁膜の成膜速度は低下していく。キャリアガスによって、有機シロキサン原料が希釈されるからである。
【００８５】
図８は、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比と多孔質絶縁膜の成膜レートとの関係を示した図である。図８における横軸は、キャリアガス（Ｈｅ）に対する酸化剤ガス（Ｎ２Ｏ）の流量比率（Ｎ２Ｏ／Ｈｅ）を示している。また、図８では、比較例についてもプロットしている。
【００８６】
図８のように、比較例および実施例では、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比が増加するにつれて、多孔質絶縁膜の成膜速度が高くなっていく。また、図８において、実施例の傾きは、比較例の傾きよりも急峻である。実施例では、Ｎ２Ｏの添加に対して、より成膜速度を高くする効果があることを示している。
【００８７】
図８の成膜速度に関する傾向は、ｎが３である第１の有機シロキサン原料とｎが４である第２の有機シロキサン原料との比率が４：３以外の比率であっても同様である。なお、第１および第２の有機シロキサン原料の比率は４：３であるとき、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比に対する成膜速度の傾きが最も大きい。
【００８８】
また、当該傾向は、ｎが３である第１の有機シロキサン原料とｎが４である第２の有機シロキサン原料とを混合する場合に限られない。すなわち、他の有機シロキサン原料の組み合わせであっても、互いに構造が異なる２種類以上の有機シロキサン原料と酸化剤ガスとを混合することにより、図８と同様の傾向を示す。
【００８９】
このように、第１の実施形態では、互いに構造が異なる２種類以上の有機シロキサン原料に酸化剤ガスを添加することにより、比較例のように単一の有機シロキサン原料に酸化剤ガスを添加した場合よりも多孔質絶縁膜の成膜速度を高くすることができる。
【００９０】
図９は、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比と、多孔質絶縁膜の膜強度と、の関係を示した図である。図９における横軸は、図８と同様である。図９の縦軸は、ナノインデーション法によって測定した膜強度（Ｍｏｄｕｌｕｓ）である。また、図９では、比較例についてもプロットしている。
【００９１】
図９のように、比較例および実施例では、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比が増加するにつれて、多孔質絶縁膜の膜強度は低下していく。すなわち、多孔質膜の膜強度は、成膜速度に対してトレードオフの関係にある。
【００９２】
一方で、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比に関わらず、二種類の有機シロキサン原料を用いた実施例の膜強度は、単一の有機シロキサン原料のみを用いた比較例の膜強度よりも高い。特に、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比が低い領域において、実施例の膜強度は、比較例の膜強度よりも高い。具体的には、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比が０．０８以下であるとき、実施例における膜強度は、比較例よりも高い。キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比が０．０８より大きいとき、実施例における膜強度は、比較例と同等である。
【００９３】
さらに、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比が０．０４以下であるとき、実施例における膜強度は、測定誤差を考慮しても、比較例よりも顕著に高い値を示す。
【００９４】
図９の膜強度に関する傾向は、ｎが３である第１の有機シロキサン原料とｎが４である第２の有機シロキサン原料との比率が４：３以外の比率であっても同様である。なお、第１および第２の有機シロキサン原料の比率は４：３であるとき、最も多孔質絶縁膜の膜強度が高くなる。
【００９５】
また、当該傾向は、ｎが３である第１の有機シロキサン原料とｎが４である第２の有機シロキサン原料とを混合する場合に限られない。すなわち、他の有機シロキサン原料の組み合わせであっても、互いに構造が異なる２種類以上の有機シロキサン原料と酸化剤ガスとを混合することにより、図９と同様の傾向を示す。
【００９６】
このように、第１の実施形態では、互いに構造が異なる２種類以上の有機シロキサン原料に酸化剤ガスを添加することにより、比較例のように単一の有機シロキサン原料に酸化剤ガスを添加した場合よりも、多孔質絶縁膜の膜強度を高くすることができる。
【００９７】
以上の図８および図９の結果から、第１の実施形態では、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比は、０より大きく０．０８以下であることが好ましい。また、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比が０．００５以上０．０４以下であることがさらに好ましい。
【００９８】
図８に関して述べたように、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比が０より大きいことにより（すなわち、酸化剤ガスを添加することにより）、酸化剤ガスを添加しない場合よりも成膜速度を高くすることができる。
【００９９】
また、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比は、チャンバーＣＭＢへのコンタミネーションよりも大きい範囲であることが好ましい。このような観点から、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比は０．００５以上であることが好ましい。これにより、気体流量コントローラＭＣ３の制御精度以上の範囲において、安定的に成膜速度を向上させることができる。
【０１００】
図９に関して述べたように、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比が０．０８以下であることにより、有機シロキサン原料が一種類のみである場合よりも、多孔質絶縁膜の膜強度を向上させることができる。
【０１０１】
図９において、上述したように、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比が０．０４以下であるとき、実施例における膜強度は、測定誤差を考慮しても、比較例よりも顕著に高い値を示す。その他、多孔質絶縁膜の面内分布、製造工程におけるガス分布、プロセスマージン、バッチ間のバラつき等を考慮しても、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比が０．０４以下であることにより、安定的に膜強度の高い多孔質絶縁膜を得ることができる。
【０１０２】
（作用効果）
次に、第１の実施形態の作用効果についてメカニズムとともに説明する。まず、互いに構造が異なる二種類以上の有機シロキサン原料を用いることによる作用効果は、以下の通りである。
【０１０３】
たとえば２種類の第１および第２の有機シロキサン原料を用いた場合、結合エネルギーの弱い環状シロキサン骨格を有する第２の有機シロキサン原料が優先的に解離する。この際に、解離したＳｉ−Ｏ結合の一部は、第１の有機シロキサン原料同士を結合する。すなわち、第１の有機シロキサン原料は、Ｓｉ−Ｏ結合を介して強固なネットワークを形成することができる。したがって、多孔質絶縁膜の膜強度を向上させることができる。
【０１０４】
次に、２種類以上の有機シロキサン原料に加え、酸化剤ガスを添加することによる作用効果は、以下のようなことが考えられる。
【０１０５】
二種類以上の有機シロキサン原料がプラズマ状態となった中に、酸化剤ガスが添加されることによって、プラズマ中の電子の平均自由行程が減少するとともに、イオンエネルギーが減少する。これは、酸化剤ガスの分子が立体障壁となるからである。このため、第１の実施形態では、酸化剤ガスを添加しない場合と比較して、結合エネルギーの弱い第２の有機シロキサン原料の解離効率は減少する。したがって、Ｓｉ−Ｏ結合による第１の有機シロキサン原料の架橋構造が形成されにくくなる。
【０１０６】
また、酸化剤ガスは、有機シロキサン原料のうち側鎖のカーボンや水素原子の一部を引き抜く。このため、側鎖には、多くの活性な結合種が形成される。このような活性な結合種は、炭化水素間の結合を促進させる。特に、不飽和炭化水素基を有する場合、不飽和炭化水素基が開裂することによって、炭化水素間の結合を促進させる。したがって、酸化剤ガスを添加することによって形成された多孔質絶縁膜では、炭化水素を介した架橋構造が支配的となる。
【０１０７】
このように、酸化剤ガスを添加することによって多孔質絶縁膜中のうち炭化水素を介した架橋構造が増加する。これにより、成膜速度を高くすることができる。しかし、炭化水素を介した架橋構造が増加させるにつれて、多孔質絶縁膜の膜強度は、前述のＳｉ−Ｏ結合を介した第１の有機シロキサン原料の架橋構造が支配的である場合よりも、低くなっていく。したがって、キャリアガス流量に対する酸化剤ガス流量比において、成膜速度および膜強度を両立するための最適範囲が存在する。
【０１０８】
以上のように、第１の実施形態によれば、それぞれ環状ＳｉＯ構造を主骨格とし互いに構造が異なる２種類以上の有機シロキサン原料と、酸素原子を含む酸化剤ガスとを混合して、多孔質絶縁膜を形成する。このとき、キャリアガス流量に対する添加した酸化剤ガス流量比が０より大きく０．０８以下である。これにより、多孔質絶縁膜の成膜速度を高くするとともに、多孔質絶縁膜の膜強度を向上させることができる。
【０１０９】
なお、第１の実施形態において、半導体装置ＳＤの層間絶縁膜として、多孔質絶縁膜に配線またはビアを形成する場合を説明したが、この場合に限られない。多孔質絶縁膜は、半導体装置ＳＤ以外のものに用いられても良く、単層膜であってもよい。
【０１１０】
（第２の実施形態）
図１０および図１１は、第２の実施形態に係る多孔質絶縁膜の特性を説明するための図である。第２の実施形態は、多孔質絶縁膜を形成するための条件が第１の実施形態よりもさらに最適化されている点を除いて、第１の実施形態と同様である。以下、詳細を説明する。
【０１１１】
発明者らは、第１の実施形態の製造方法において、様々な有機シロキサン原料を用いて、多孔質絶縁膜を作製したところ、特定の最適条件下で、顕著に成膜速度および膜強度が高いことを見出した。最適条件は、後述するように「有機シロキサン原料の混合原料の１モル当たりの平均炭素数」と相関があることが分かった。
【０１１２】
第２の実施形態によれば、２種類以上の前記有機シロキサン原料の混合原料において、有機シロキサン原料の混合原料の１モルあたりの平均炭素数は１５以上である。また、多孔質絶縁膜のうちＦＴＩＲ法によって求められる波数１１００ｃｍ−１近傍の−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−のピークに対する波数２９００ｃｍ−１近傍のＣＨｘのピークのピーク面積比率は０．２３以上である。以下、詳細を説明する。
【０１１３】
図１０は、第２の実施形態および比較例の多孔質絶縁膜について、フーリエ変換赤外分光（ＦＴＩＲ：Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法によって測定したスペクトルを示している。図中の第２の実施形態とは、第１の実施形態の条件のうち最適条件で作製した多孔質絶縁膜である。また、図中の比較例とは、第１の実施形態の条件のうち最適条件とは異なる他の条件で作製した多孔質絶縁膜である。図１０および図１１で述べる比較例は、図８および図９での比較例とは異なるものである。
【０１１４】
具体的には、第２の実施形態（最適条件）では、化学式（１）のうちｎが３、Ｒｘがビニル基、Ｒｙがイソプロピル基である第１の有機シロキサン原料と、ｎが４、Ｒｘがビニル基、Ｒｙがイソプロピル基である第２の有機シロキサン原料と、を用いた。比較例（他の条件）では、少なくともいずれか一方の有機シロキサン原料の側鎖における炭素数が少ないものを用いた。
【０１１５】
図１０のように、いずれの多孔質絶縁膜についても、波数１１００ｃｍ−１近傍において、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合のピークが表れている。また、波数２９００ｃｍ−１近傍には、ＣＨｘのピークが表れている。このＣＨｘのピークは、多孔質絶縁膜中の炭化水素のうち、有機シロキサン原料の側鎖が解離することなく残存した部分に起因している。図のように、最適条件で作製した多孔質絶縁膜のＣＨｘのピークは、他の条件で作製した多孔質絶縁膜のＣＨｘのピークよりも高い。
【０１１６】
図１１は、有機シロキサン原料のうち１モル当たりの平均炭素数と、ＣＨｘ／Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ比率との関係を示している。図１１の横軸は、有機シロキサン原料のうち１モル当たりの平均炭素数を示している。なお、２種類以上の有機シロキサン原料を用いているため、当該平均炭素数は、それぞれの有機シロキサン原料中に存在する炭素数に混合比率を乗じた値となっている。
【０１１７】
図１１の縦軸は、「ＣＨｘ／−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−比率」を示している。この「ＣＨｘ／−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−比率」とは、図１０のようにＦＴＩＲで検出されたスペクトルのうちバックグラウンドを除去した後のスペクトルにおける、波数１１００ｃｍ−１近傍の−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−のピークに対する波数２９００ｃｍ−１近傍のＣＨｘのピークのピーク面積比率のことである。「ＣＨｘ／−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−比率」は、多孔質絶縁膜中における−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−結合に対するＣＨｘの存在比率に相関がある。
【０１１８】
図１１において、第２の実施形態（最適条件）を白抜き丸印、比較例（他の条件）を黒四角印で示している。図１１のように、第２の実施形態（最適条件）では、有機シロキサン原料のうち１モル当たりの平均炭素数が１５以上であり、「ＣＨｘ／−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−比率」は０．２３以上であった。このように第２の実施形態（最適条件）では、有機シロキサン原料の側鎖に起因して、多孔質絶縁膜中に多くのＣＨｘが取り込まれている。
【０１１９】
第２の実施形態において、最適条件で作製した多孔質絶縁膜は、用いた原料に基づいて、以下のような特徴を有している。Ｓｉ、Ｏ、ＣおよびＨと、環状ＳｉＯ構造と、Ｓｉに結合した不飽和炭化水素基および分枝炭化水素基と、を含んでいる。また、上述のように、「ＣＨｘ／−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−比率」は０．２３以上である。たとえば、多孔質絶縁膜に含まれる不飽和炭化水素基はビニル基であり、分枝炭化水素基はイソプロピル基である。
【０１２０】
次に、第２の実施形態の作用効果について説明する。第２の実施形態（最適条件）では、以下のような作用効果により、顕著に成膜速度および膜強度が高くなったと考えられる。上述のように、たとえば２種類の第１および第２の有機シロキサン原料を用いた場合、結合エネルギーの弱い環状シロキサン骨格を有する第２の有機シロキサン原料が優先的に解離して、第１の有機シロキサン原料同士を結合する。これによって、多孔質絶縁膜の膜強度が向上する。
【０１２１】
一方で、環状シロキサン骨格が解離する現象は、有機シロキサン原料の側鎖にも依存する。第２の実施形態（最適条件）では、２種類以上の有機シロキサン原料のうち、１モルあたりの平均炭素数は１５以上である。すなわち、第２の実施形態では、側鎖に含まれる炭素数が多い。これにより、プラズマ中で側鎖が解離する確率が低くなる。
【０１２２】
反対に、第２の実施形態では、側鎖に比べて、上記した第２の有機シロキサン原料の環状シロキサン骨格が解離する確率が高くなる。これにより、第２の実施形態では、有機シロキサン原料の側鎖が多く残存する。したがって、図１１において、第２の実施形態のように最適条件で作製した多孔質絶縁膜は、他の条件で作製した多孔質絶縁膜よりも、「ＣＨｘ／−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−比率」が高かったと考えられる。
【０１２３】
以上のようなメカニズムにより、第２の実施形態によれば、第１の実施形態よりもさらに、多孔質絶縁膜の成膜速度を高くするとともに、多孔質絶縁膜の膜強度を向上させることができる。
【０１２４】
（第３の実施の形態）
化学式（１）で示される第１及び第２の環状有機シロキサンを用いた。このうち第１の環状有機シロキサンとしては、Ｒ１（Ｒｘ）がビニル基、Ｒ２（Ｒｙ）がイソプロピル基であり、ｎ＝３であるもの（２，４，６−トリイソプロピル−２，４，６−トリビニルシクロトリシロキサン）を用いた。また、第２の環状有機シロキサンとしては、Ｒ１（Ｒｘ）がビニル基であり、Ｒ２（Ｒｙ）がイソプロピル基であり、ｎ＝４であるもの（２，４，６，８−テトライソプロピル−２，４，６，８−テトラビニルシクロトリシロキサン）を用いた。キャリアガスにはHeを用い、酸化剤にはN2Oを用いた。酸化剤の流量はキャリアガス流量に対し0.06となるように設定した。
【０１２５】
図２０は、第２の環状シロキサン原料の混合濃度を変数としたときのk値の変化を示すグラフである。この結果から、第２の環状シロキサン濃度が20〜45％付近（第1の環状有機シロキサン原料：1に対し、第２の環状有機シロキサン原料：3/4）で最も低いk値を示すことが判明した。
【０１２６】
図２１は、第２の環状シロキサン原料の混合濃度を変数としたときの成膜レートの変化を示すグラフである。この結果から第２の環状シロキサン濃度が43％で成膜速度が最大値を示し、それ以上の濃度にしても変わらないことが判明した。
【０１２７】
図２２は、第２の環状シロキサン原料の混合濃度を変数としたときの膜強度の変化を示すグラフである。この結果から第２の環状シロキサン濃度が43％で最大値を示し、それ以上の濃度にしても変わらないことが判明した。
【０１２８】
（第４の実施形態）
図１２は、第４の実施形態に係る半導体装置ＳＤの構成を示す断面図である。第４の実施形態は、多層配線層がシングルダマシン法により形成されている点を除いて、第１の実施形態と同様である。以下、詳細を説明する。
【０１２９】
図１２のように、バリア絶縁膜ＩＦ１上には、多孔質絶縁膜ＰＦ２が設けられている。多孔質絶縁膜ＰＦ２には、たとえばシングルダマシン法により、ビアＶＡが設けられている。ビアＶＡの側面および底面には、バリアメタルＢＭ２が設けられている。
【０１３０】
多孔質絶縁膜ＰＦ２上には、バリア絶縁膜ＩＦ２が設けられている。バリア絶縁層ＩＦ２上には、多孔質絶縁膜ＰＦ３が設けられている。多孔質絶縁膜ＰＦ３には、たとえばシングルダマシン法により、配線ＩＣ３が設けられている。配線ＩＣ３の側面および底面には、バリアメタルＢＭ３が設けられている。配線ＩＣ３は、ビアＶＡを介して、下層に位置する配線ＩＣ１に接続している。
【０１３１】
次に、図１３から図１６を用い、第３の実施形態に係る半導体装置ＳＤの製造方法について説明する。図１３から図１６は、第３の実施形態に係る半導体装置ＳＤの製造方法を説明するための断面図である。第３の実施形態に係る半導体装置ＳＤの製造方法は、シングルダマシン法である点を除いて、第１の実施形態と同様である。
【０１３２】
図１３（ａ）のように、基板（不図示）上に配線ＩＣ１を有する多孔質絶縁膜ＰＦ１を形成する。次いで、多孔質絶縁膜ＰＦ１上に、バリア絶縁膜ＩＦ１を形成する。
【０１３３】
次いで、図１３（ｂ）のように、炭化水素を含む有機シロキサン原料を用いて、バリア絶縁膜ＩＦ１上に多孔質絶縁膜ＰＦ２を形成する。次いで、図示していないが、多孔質絶縁膜ＰＦ２上に、ハードマスクＨＭを形成する。
【０１３４】
次いで、図１４（ａ）のように、たとえばＲＩＥ法により、多孔質絶縁膜ＰＦ２を選択的に除去する。これにより、多孔質絶縁膜ＰＦ２に、ビアホールＶＨを形成する。
【０１３５】
次いで、図１４（ｂ）のように、ビアホールＶＨの側面および底面に、バリアメタルＢＭ２を形成する。次いで、ビアホールＶＨに金属膜ＭＦを形成する。次いで、Ｃｕ粒成長のために熱処理を行う。
【０１３６】
次いで、ＣＭＰ法により、金属膜ＭＦを研磨して、ビアホールＶＨに金属を埋め込む。これにより、多孔質絶縁膜ＰＦ２にビアＶＡを形成する。このとき、ハードマスクＨＭを除去してもよい。また、多孔質絶縁膜ＰＦ２の表層を除去してもよい。
【０１３７】
次いで、図１５（ａ）のように、多孔質絶縁膜ＰＦ２上に、バリア絶縁膜ＩＦ２を形成する。次いで、バリア絶縁膜ＩＦ２上に、多孔質絶縁膜ＰＦ２と同様にして、多孔質絶縁膜ＰＦ３を形成する。
【０１３８】
次いで、図１５（ｂ）のように、たとえばＲＩＥ法により、多孔質絶縁膜ＰＦ３を選択的に除去する。これにより、多孔質絶縁膜ＰＦ３に、溝ＩＴを形成する。
【０１３９】
次いで、図１６のように、溝ＩＴの側面および底面に、バリアメタルＢＭ３を形成する。次いで、溝ＩＴに金属膜ＭＦを形成する。次いで、Ｃｕ粒成長のために熱処理を行う。
【０１４０】
次いで、ＣＭＰ法により、金属膜ＭＦを研磨して、溝ＩＴに金属を埋め込む。これにより、多孔質絶縁膜ＰＦ２に配線ＩＣ３を形成する。次いで、多孔質絶縁膜ＰＦ２上に、バリア絶縁膜ＩＦ３を形成する。
【０１４１】
第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。第２の実施形態のように、シングルダマシン法を用いてもよい。
【０１４２】
（第５の実施形態）
図１７は、第５の実施形態に係る半導体装置ＳＤの構成を示す断面図である。第５の実施形態は、基板ＳＵＢにトランジスタＴＲ等が形成されている点を除いて、第１の実施形態と同様である。以下、詳細を説明する。
【０１４３】
図１７のように、基板ＳＵＢには、開口部を有する素子分離領域ＤＩＲが形成されている。基板ＳＵＢは、たとえば半導体基板である。具体的には、基板ＳＵＢは、シリコン基板である。
【０１４４】
素子分離領域ＤＩＲの開口部には、トランジスタＴＲが形成されている。トランジスタＴＲは、たとえば、不純物が注入されたソース領域、ドレイン領域並びにエクステンション領域、基板ＳＵＢ上に形成されたゲート絶縁膜、およびゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極を備えている（以上符号不図示）。
【０１４５】
素子分離領域ＤＩＲ上には、受動素子ＰＤが設けられていてもよい。受動素子ＰＤは、たとえば、ポリシリコンにより形成された抵抗素子である。
【０１４６】
基板ＳＵＢおよび素子分離領域ＤＩＲの上には、多層配線層が形成されている。多層配線層は、第１の実施形態と同様の多孔質絶縁膜を少なくとも一層以上含んでいる。
【０１４７】
多層配線層は、ローカル配線層ＬＬおよびグローバル配線層ＧＬを備えている。ローカル配線層ＬＬは、回路を形成するための配線層であり、グローバル配線層ＧＬは、電源配線及び接地配線を引き回すための配線層である。グローバル配線層ＧＬの最上層は、たとえばＡｌ配線層となっている。この配線層は、電極パッドを含んでいる。ローカル配線層ＬＬを形成する配線層、及びグローバル配線層ＧＬの一部の層は、ダマシン法により形成されている。
【０１４８】
ここで、たとえば、ローカル配線層ＬＬのうち２層目から上層の層間絶縁層は、すべて第１の実施形態と同様の多孔質絶縁膜である。また、たとえば、グローバル配線層ＧＬのうち、最上層の配線層を除く層間絶縁層は、第１と同様の多孔質絶縁膜である。なお、全ての層間絶縁層が多孔質絶縁膜であってもよい。
【０１４９】
第５の実施形態に係る半導体装置ＳＤの製造方法は、基板ＳＵＢにトランジスタＴＲ等を形成する点を除いて、第１の実施形態と同様である。
【０１５０】
たとえば、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法により、基板ＳＵＢに、開口部（符号不図示）を有する素子分離領域ＤＩＲを形成する。なお、ＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）法により、素子分離領域ＤＩＲを形成してもよい。
【０１５１】
次いで、基板ＳＵＢ上に、ゲート絶縁層およびゲート電極を形成する。このとき、素子分離領域ＤＩＲ上に受動素子ＰＤも同時に形成する。
【０１５２】
次いで、当該ゲート絶縁層およびゲート電極をマスクとして、基板ＳＵＢに不純物をイオン注入することにより、エクステンション領域を形成する。次いで、ゲート絶縁層およびゲート電極の側壁に側壁絶縁膜を形成する。次いで、これらをマスクとして、基板ＳＵＢに不純物をイオン注入することにより、ソース領域およびドレイン領域を形成する。以上により、トランジスタＴＲを形成する。
【０１５３】
次いで、基板ＳＵＢおよび素子分離領域ＤＩＲの上に、多層配線層を形成する。多層配線層のうち、少なくとも一層の層間絶縁層として第１の実施形態の多孔質絶縁膜を形成する。
【０１５４】
第５の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。第４の実施形態のように、基板ＳＵＢにトランジスタＴＲ等の半導体素子が形成されていてもよい。
【０１５５】
（第６の実施形態）
図１８は、第５の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。第６の実施形態は、基板ＳＵＢにトランジスタＴＲ等が形成されている点を除いて、第１の実施形態と同様である。以下、詳細を説明する。  
【０１５６】
図１８は混載ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）の断面図である。図１８の半導体装置には、ＭＴＪ素子（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｔｕｎｎｅｌ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）１００（図１８（ａ））と、ロジック回路（図１８（ｂ））と、が混載されている。
【０１５７】
ＭＲＡＭは磁性体の磁化方向により、０、１判定をし、これにより記憶素子として動作する。一般に、磁性体の磁化が反転するモードは、反転核生成と磁壁移動の二つが有り、どちらのタイプにも適用可能であるが、本実施例では磁壁移動タイプの素子を例に説明する。
【０１５８】
図１８（ａ）に示すように、基板ＳＵＢ上には多孔質絶縁膜１６０，１７０，１８０、１９０がこの順に積層されている。混載ＭＲＡＭは、ＭＴＪ素子１００を有している。ＭＴＪ素子１００は、スピン吸収層１１２，１１４、磁壁移動層１２０、トンネルバリア層１３０及びピン層１４０をこの順に積層した構造を有している。スピン吸収層１１２、１１４の下面は、コンタクト１５２、１５４を介してそれぞれ拡散層に接続している。コンタクト１５２、１５４は、多孔質絶縁膜１６０に埋め込まれている。スピン吸収層１１２、１１４は、多孔質絶縁膜１７０に埋め込まれている。磁壁移動層１２０、トンネルバリア層１３０及びピン層１４０は、多孔質絶縁膜１８０に埋め込まれている。配線１１１は多孔質絶縁膜１８０上に形成されている。ピン層１４０の上面は多孔質絶縁膜１８０に被覆されておらず、配線１１１に接続している。配線１１１上には、ビア１１５及び配線１１６が形成されている。ビア１１５及び配線１１６は、多孔質絶縁膜１９０に埋め込まれている。
【０１５９】
なお、図１８（ｂ）に示すように、ロジック領域には、ロジック回路を構成するトランジスタが形成されている。図１８（ｂ）には、そのトランジスタのソースドレイン領域１１７が示されている。
【０１６０】
図１８に示す混載ＭＲＡＭの多孔質絶縁膜１６０、１７０、１８０、１９０として、上記した実施形態の多孔質絶縁膜を適用したデバイスと、比較例の多孔質絶縁膜を適用したデバイスのそれぞれについて、反強磁性層のヒステリシス特性を調べた。ここで、比較例では、ポロジェンとキュアプロセスを併用して空孔を導入した多孔質絶縁膜を、多孔質絶縁膜１６０、１７０、１８０、１９０として用いた。
【０１６１】
本実施形態では、成膜温度は、３５０℃でとした。一方比較例では成膜温度は３５０℃であるが、その他に、キュアプロセス時に４００℃の加熱がされている。
【０１６２】
図１９にヒステリシス特性を示す。図１９（ａ）が実施形態の結果を示し、図１９（ｂ）が比較例の結果を示す。図１９の横軸は磁場（磁界）、縦軸は抵抗比である。本実施形態では、メモリウインドウが保持される（ある範囲（メモリウインドウ）で２値を取り得る）ため、デバイスとして動作できる。一方、比較例の多孔質絶縁膜を適用した場合、メモリウインドウが見られず、２値を取ることが困難である。すなわち、比較例は、デバイスとして動作しないことが判明した。
【０１６３】
本実施形態ではキュアプロセスを行なっていないので、プロセス温度を３５０℃以下とすることができるが、比較例ではキュアプロセスのため４００℃の熱履歴を経ている。ＭＴＪ素子に４００℃以上の熱処理を加えると、以下のような現象が起きると予想される。１つは熱処理により反強磁性層（例えばスピン吸収層１１２，１１４、磁壁移動層１２０、及びピン層１４０）の結晶構造が変化し、このため反強磁性層の磁化方向が変化し、ピン層の磁化方向が固定できなくなる。もう１つは熱処理によりトンネルバリア層１３０を通して金属拡散が発生し、磁壁移動層１２０やピン層１４０の磁化特性が変化してしまうことである。これらにより比較例の多孔質絶縁膜１６０，１７０，１８０，１９０を適用した際、デバイスの動作不良が発生したと考えられる。一方、本実施形態では多孔質絶縁膜１６０，１７０，１８０，１９０を形成するときには３５０℃までの熱履歴しか与えられないため、ＭＴＪ素子１００で不良が発生せず動作すると考えられる。
【０１６４】
なお、第３の実施形態に示した原料を用いた場合、多孔質絶縁膜を３５０℃以下、例えば２００℃といった低温でも成長できる。第３の実施形態に示したの原料を用いることで、ＭＴＪ素子１００への熱負荷をさらに抑制させることも可能である。成長温度範囲は３５０℃〜２５℃で可能であるが、多孔質絶縁膜１６０，１７０，１８０，１９０の安定性を考慮すると２００℃以上〜３５０℃以下の温度であることが望ましい。
【０１６５】
このように、本実施形態において、多孔質絶縁膜１６０，１７０，１８０，１９０を成膜する工程は、ポロジェン昇華プロセスを含まず、且つ、基板温度を２００℃以上３５０℃以下にして行う。
また、本実施形態により製造された半導体装置（デバイス）は、多孔質絶縁膜を含む多層配線層を有し、前記多孔質絶縁膜のうちの少なくとも何れか１層が、上記した実施形態に示した方法により製造された多孔質絶縁膜である。そして、多層配線層中にメモリ素子が形成され、このメモリ素子がＭＴＪ素子１００である。
【０１６６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１６７】
なお、以上の実施形態には、下記に示す発明も開示されている。
（付記１）
それぞれ環状ＳｉＯ構造を主骨格とし互いに構造が異なる２種類以上の有機シロキサン原料を気化し、キャリアガスとともに反応炉に輸送して、且つ、酸素原子を含む酸化剤ガスを添加して、前記反応炉にてプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法又はプラズマ重合法によって多孔質絶縁膜を形成する多孔質絶縁膜形成工程を備え、
当該多孔質絶縁膜形成工程において、キャリアガスの流量に対する添加した前記酸化剤ガスの流量比が０より大きく０．０８以下である半導体装置の製造方法。
（付記２）
付記１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記キャリアガスの流量に対する前記酸化剤ガスの流量比が０．００５以上０．０４以下である半導体装置の製造方法。
（付記３）
付記１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記酸化剤ガスは、Ｏ２、ＣＯ２、ＣＯ、Ｎ２Ｏ、またはＮＯ２のうち少なくとも一種類以上を含む半導体装置の製造方法。
（付記４）
付記１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記有機シロキサン原料は、下記化学式（１）に示される環状有機シリカ骨格を有する半導体装置の製造方法。
【化１】
0005904866.tif 000005
・・・・（１）
（ただし、化学式（１）において、ｎは２〜５であり、Ｒｘ及びＲｙはそれぞれ水素、不飽和炭化水素基及び飽和炭化水素基の何れかであり、前記不飽和炭化水素基および前記飽和炭化水素基の各々は、ビニル基、アリル基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、およびターシャリーブチル基の何れかである。）
（付記５）
付記１に記載の半導体装置の製造方法において、
少なくとも二種類の前記有機シロキサン原料のうちｎは互いに異なる半導体装置の製造方法。
（付記６）
付記１に記載の半導体装置の製造方法において、
少なくとも一種類の前記有機シロキサン原料のうちｎは３である半導体装置の製造方法。
（付記７）
付記１に記載の半導体装置の製造方法において、
少なくとも二種類の前記有機シロキサン原料のうち、一方のｎは３であり、他方のｎは４である半導体装置の製造方法。
（付記８）
付記１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記有機シロキサン原料は、不飽和炭化水素基を有する半導体装置の製造方法。
（付記９）
付記１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記２種類以上の前記有機シロキサン原料の混合原料において、前記有機シロキサン原料の前記混合原料の１モルあたりの平均炭素数は１５以上であり、
前記多孔質絶縁膜のうちＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法によって求められる波数１１００ｃｍ−１近傍の−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−のピークに対する波数２９００ｃｍ−１近傍のＣＨｘのピークのピーク面積比率は０．２３以上である半導体装置の製造方法。
（付記１０）
付記１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記多孔質絶縁膜形成工程において、
前記有機シロキサン原料の流量に対する前記酸化剤ガスの流量比が０．１以上５以下である半導体装置の製造方法。
（付記１１）
付記１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記多孔質絶縁膜形成工程において、
基板上に前記多孔質絶縁膜を形成し、当該基板を２５０℃以上４００℃以下に加熱する半導体装置の製造方法。
（付記１２）
付記１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記多孔質絶縁膜形成工程の後に、前記多孔質絶縁膜に溝またはビアホールを形成し、金属を埋め込むことにより配線またはビアを形成する工程をさらに備える半導体装置の製造方法。
（付記１３）
Ｓｉ、Ｏ、ＣおよびＨと、環状ＳｉＯ構造と、Ｓｉに結合した不飽和炭化水素基および分枝炭化水素基と、を含む多孔質絶縁膜と、
前記多孔質絶縁膜に設けられた配線またはビアと、
を備え、
前記多孔質絶縁膜のうちＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法によって求められる波数１１００ｃｍ−１近傍の−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−のピークに対する波数２９００ｃｍ−１近傍のＣＨｘのピークのピーク面積比率は０．２３以上である半導体装置。
（付記１４）
付記１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記多孔質絶縁膜に含まれる前記不飽和炭化水素基はビニル基であり、
前記分枝炭化水素基はイソプロピル基である半導体装置。
【符号の説明】
【０１６８】
ＳＭＥ  半導体製造装置
ＣＭＢ  チャンバー
ＳＨ  シャワーヘッド
ＳＴＧ  ステージ
ＴＮＫ  原料リザーバータンク
ＶＶ１  バルブ
ＶＶ２  バルブ
ＶＶ３  バルブ
ＶＶ４  バルブ
ＶＶ５  バルブ
ＶＶ６  排気バルブ
ＰＰ１  配管
ＰＰＶ  排気配管
ＭＣ１  液体流量コントローラ
ＭＣ２  気体流量コントローラ
ＭＣ３  気体流量コントローラ
ＶＰＲ  気化器
ＣＴ  冷却トラップ
ＶＰ  真空ポンプ
ＭＴＣ  マッチングコントローラ
ＲＦ  高周波電源
ＰＦ１  多孔質絶縁膜
ＰＦ２  多孔質絶縁膜
ＰＦ３  多孔質絶縁膜
ＨＭ    ハードマスク
ＤＩＲ    素子分離領域
ＭＦ    金属膜
ＩＣ１  配線
ＩＣ２  配線
ＩＣ３  配線
ＶＡ  ビア
ＢＭ１  バリアメタル
ＢＭ２  バリアメタル
ＢＭ３  バリアメタル
ＩＦ１  バリア絶縁膜
ＩＦ２  バリア絶縁膜
ＩＦ３  バリア絶縁膜
ＶＨ  ビアホール
ＩＴ  溝
ＳＤ  半導体装置
ＳＵＢ  基板
ＴＲ  トランジスタ
ＰＤ  受動素子
ＬＬ  ローカル配線層
ＧＬ  グローバル配線層
１００ ＭＴＪ素子
１１１ 配線
１１２ スピン吸収層
１１４ スピン吸収層
１１５ ビア
１１６ 配線
１１７ ソースドレイン領域
１２０ 磁壁移動層
１３０ トンネルバリア層
１４０ ピン層
１５２ コンタクト
１５４ コンタクト
１６０ 多孔質絶縁膜
１７０ 多孔質絶縁膜
１８０ 多孔質絶縁膜
１９０ 多孔質絶縁膜
【図１】
0005904866.tif 000007
【図２】
0005904866.tif 000008
【図３】
0005904866.tif 000009
【図４】
0005904866.tif 000010
【図５】
0005904866.tif 000011
【図６】
0005904866.tif 000012
【図７】
0005904866.tif 000013
【図８】
0005904866.tif 000014
【図９】
0005904866.tif 000015
【図１０】
0005904866.tif 000016
【図１１】
0005904866.tif 000017
【図１２】
0005904866.tif 000018
【図１３】
0005904866.tif 000019
【図１４】
0005904866.tif 000020
【図１５】
0005904866.tif 000021
【図１６】
0005904866.tif 000022
【図１７】
0005904866.tif 000023
【図１８】
0005904866.tif 000024
【図１９】
0005904866.tif 000025
【図２０】
0005904866.tif 000026
【図２１】
0005904866.tif 000027
【図２２】
0005904866.tif 000028