(57)【要約】【目的】  弾性率および硬度以外の、半導体装置に用いた際に生じる不良との相関を示すような絶縁性材料膜の機械的特性に関するパラメータを用いて、絶縁性材料膜の機械的特性を判定する手法を提供することを目的とする。【構成】  半導体装置に用いる絶縁性材料薄膜の機械的特性判定方法において、圧子を押し込み、無荷重から最大荷重までの荷重と変位量とに基づいて圧子押し込みエネルギーを取得する圧子押し込みエネルギー取得工程（Ａ１０２，Ｓ１０４）と、押し込まれた圧子を前記最大荷重から無加重まで除荷する際の各荷重と変位量とに基づいて弾性回復エネルギーを取得する弾性回復エネルギー取得工程（Ａ１０６，Ｓ１０８）と、を備え、前記圧子押し込みエネルギーと前記弾性回復エネルギーとの差を前記圧子押し込みエネルギーで除した値により前記絶縁性材料薄膜の機械的特性を判定する（Ｓ１１２）ことを特徴とする。【選択図】        図１
2006041297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置に用いる絶縁性材料薄膜の機械的特性判定方法において、
前記絶縁性材料薄膜に圧子を押し込み、無荷重から最大荷重までの荷重と各荷重における前記絶縁性材料薄膜の変位量とに基づいて圧子押し込みエネルギーを取得する圧子押し込みエネルギー取得工程と、
前記絶縁性材料薄膜に押し込まれた圧子を前記最大荷重から無加重まで除荷する際の各荷重と各荷重における前記絶縁性材料薄膜の変位量とに基づいて弾性回復エネルギーを取得する弾性回復エネルギー取得工程と、
を備え、
前記圧子押し込みエネルギーと前記弾性回復エネルギーとの差を前記圧子押し込みエネルギーで除した値により前記絶縁性材料薄膜の機械的特性を判定することを特徴とする絶縁性材料薄膜の機械的特性判定方法。
【請求項２】
前記値が０．１以下であれば、前記絶縁性材料薄膜が半導体装置に用いることができる機械的特性を有すると判定することを特徴とする請求項１記載の絶縁性材料薄膜の機械的特性判定方法。
【請求項３】
前記絶縁性材料薄膜の機械的特性判定方法において、比誘電率が３．９より小さい絶縁性材料薄膜に対して機械的特性を判定することを特徴とする請求項１記載の絶縁性材料薄膜の機械的特性判定方法。
【請求項４】
前記絶縁性材料薄膜の機械的特性判定方法において、有機シリコン酸化膜と有機ポリマ膜とのいずれかを材料とする絶縁性材料薄膜に対して機械的特性を判定することを特徴とする請求項１記載の絶縁性材料薄膜の機械的特性判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁性材料薄膜の機械的特性判定方法に係り、特に、半導体装置においてＣｕ配線が形成される低誘電率絶縁膜の機械的強度を判定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化・高速化に伴い、配線構造は単層構造から多層化がすすみ、５層以上の金属配線構造を有する半導体装置も開発生産されている。ただし、微細化が進むにつれていわゆる配線間寄生容量と配線抵抗による信号伝達遅延が問題となっている。近年、多層化に伴い配線構造に起因する信号伝達遅延が半導体装置の高速化に与える影響が増大しており、回避策として様々な方法が取られている。一般的に、信号伝達遅延は前述した配線間寄生容量と配線抵抗の積で示すことができる。配線抵抗の低減に対しては、従来のアルミニウム（Ａｌ）配線から抵抗の低い銅（Ｃｕ）配線への移行が検討されている。
【０００３】
Ｃｕは、Ａｌ合金配線の形成において頻繁に用いられたドライエッチング法による微細加工が困難であるので、溝加工が施された絶縁膜上にＣｕ膜を堆積し、溝内に埋め込まれた部分以外のＣｕ膜を化学機械研磨（ＣＭＰ）により除去して埋め込み配線を形成する、いわゆるダマシン（ｄａｍａｓｃｅｎｅ）法が主に採用されている。Ｃｕ膜はスパッタ法などで薄いシード層を形成した後に電解めっき法により数１００ｎｍ程度の厚さの積層膜を形成することが一般的である。
【０００４】
また、配線間の容量を低減するために、従来の酸化珪素（ＳｉＯ２）を用いたＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法による絶縁膜に替わり、ＣＶＤ法によるＳｉＯＦ膜を用いたり、ＣＶＤ法やスピンコート法による有機シリコン酸化膜や有機樹脂（ポリマー）膜を低誘電率絶縁膜（ｌｏｗ−ｋ膜）として用いることが検討されている。このようなｌｏｗ−ｋ膜とＣｕ配線を組み合わせた多層配線構造を有する半導体装置の製造方法は次のようなものである。
【０００５】
図９は、従来のｌｏｗ−ｋ膜とＣｕ配線を組み合わせた多層配線構造を有する半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
図９では、デバイス部分等の形成方法は省略している。
図９（ａ）において、シリコン基板による基体２００上にＣＶＤ等の方法により第１の絶縁膜２２１を成膜する。
図９（ｂ）において、写真製版とドライエッチングにより、Ｃｕ金属配線或いはＣｕコンタクトプラグを形成するための溝構造（開口部Ｈ）を第１の絶縁膜２２１に形成する。
図９（ｃ）において、第１の絶縁膜２２１上に、物理的気相成長（ＰＶＤ）法或いはＣＶＤ法によりバリアメタル膜２４０、Ｃｕシード膜を、そして、めっき法によりＣｕ膜２６０をかかる順序で形成して、１５０℃から４００℃の温度で約３０分間アニール処理する。
図９（ｄ）において、Ｃｕ膜２６０とバリアメタル膜２４０を化学機械研磨（ＣＭＰ）により除去し、平坦化を行なうことにより、溝である開口部Ｈに、Ｃｕによる埋め込み配線を形成する。
図９（ｅ）において、前記Ｃｕ膜２６０表面に還元性プラズマ処理を施した後に第２の絶縁膜２８１を成膜する。
さらに、多層Ｃｕ配線を形成する場合は、これらの工程を繰り返して積層していくのが一般的である。ここで、第１の絶縁膜２２１と第２の絶縁膜２８１の大半がｌｏｗ−ｋ膜となる。
【０００６】
一般的に、ＳｉＯＦ膜は比誘電率を３．３程度まで低減させることが可能であるとされる（従来用いられているＳｉＯ２膜の比誘電率は３．９）が、それ以下に下げることは、膜の安定性の面から実用上、極めて困難となる。それに対して低誘電率絶縁膜は、例えば、ＳｉＯ２にメチル基を導入する有機シリコン酸化膜は、メチル基の量を調整することにより比誘電率を２．５程度まで低減させることが可能であり、さらに膜中に空孔を導入することにより比誘電率を２．０程度まで下げることが可能とされているために、現在盛んに検討が進められている。
【０００７】
一方、低誘電率絶縁膜を用いた半導体装置では、例えば、Ｃｕ配線が形成された低誘電率絶縁膜に熱処理を施した場合、Ｃｕの熱膨張により低誘電率絶縁膜にクラックが生じることがある。このようなクラックの形成は、低誘電率絶縁膜の機械的特性に依ると言われている。
現在のところ、低誘電率絶縁膜の機械的特性といえば、評価手法がほぼ確立されている弾性率および硬度で議論されることが大半である。
【０００８】
弾性率および硬度の測定方法として、圧子を最大荷重まで測定材料表面に押し付ける（ローディング）時に圧子が薄膜にした仕事と、離す（アンローディング）時に薄膜が圧子にした仕事とから硬度と弾性率の比を求め、その比を用いて弾性率および硬度を測定する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
また、薄膜が成膜された基板のたわみ量と該薄膜を除去した後の基板のたわみ量との比から弾性率を求める方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
その他、低誘電率膜を形成する方法として、テトラフルオロ−ｐ−キシリレンを含む結晶性有機膜を用いる方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−３４９８１５号公報
【特許文献２】特開２００３−２３２７０９号公報
【特許文献３】特開２００３−２７３０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、弾性率および硬度だけでは上述したような低誘電率絶縁膜の機械的特性に起因する不具合を説明することができないこともある。例えば、弾性率がほぼ同じであるのにも関わらず、低誘電率絶縁膜にクラックが生じて、Ｃｕが染み出すものと染み出さないものとが存在した。よって、弾性率および硬度以外の、半導体装置に用いた際に生じる不良との相関を示すような低誘電率絶縁膜の機械的特性に関するパラメータの導出が望まれている。
【００１２】
本発明は、上述した問題点を克服し、弾性率および硬度以外の、半導体装置に用いた際に生じる不良との相関を示すような絶縁性材料膜の機械的特性に関するパラメータを用いて、絶縁性材料膜の機械的特性を判定する手法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の絶縁性材料薄膜の機械的特性判定方法は、
半導体装置に用いる絶縁性材料薄膜の機械的特性判定方法において、
前記絶縁性材料薄膜に圧子を押し込み、無荷重から最大荷重までの荷重と各荷重における前記絶縁性材料薄膜の変位量とに基づいて圧子押し込みエネルギーを取得する圧子押し込みエネルギー取得工程と、
前記絶縁性材料薄膜に押し込まれた圧子を前記最大荷重から無加重まで除荷する際の各荷重と各荷重における前記絶縁性材料薄膜の変位量とに基づいて弾性回復エネルギーを取得する弾性回復エネルギー取得工程と、
を備え、
前記圧子押し込みエネルギーと前記弾性回復エネルギーとの差を前記圧子押し込みエネルギーで除した値により前記絶縁性材料薄膜の機械的特性を判定することを特徴とする。
【００１４】
前記圧子押し込みエネルギーと前記弾性回復エネルギーとの差を前記圧子押し込みエネルギーで除した値、すなわち、エネルギー散逸値（百分率で表わした場合、エネルギー散逸率）を用いることで、弾性率および硬度以外の、半導体装置に用いた際に生じる不良との相関を示すパラメータで前記絶縁性材料薄膜の機械的特性を判定することができる。
【００１５】
そして、特に、前記値が０．１以下であれば、前記絶縁性材料薄膜が半導体装置に用いることができる機械的特性を有すると判定することを特徴とする。
【００１６】
エネルギー散逸値が０．１、すなわち、エネルギー散逸率が１０％以下であれば、後述するように、低誘電率絶縁膜にクラックが生じない。よって、エネルギー散逸率が１０％以下であれば、記絶縁性材料薄膜が半導体装置に用いることができる機械的特性を有すると判定することができる。
【００１７】
特に、前記絶縁性材料薄膜の機械的特性判定方法において、比誘電率が３．９より小さい絶縁性材料薄膜に対して機械的特性を判定することを特徴とする。
【００１８】
弾性率および硬度では判定できない問題を抱える比誘電率が３．９より小さい絶縁性材料薄膜に対して、本手法により機械的特性を判定することが特に有効である。
【００１９】
同様に、前記絶縁性材料薄膜の機械的特性判定方法において、有機シリコン酸化膜と有機ポリマ膜とのいずれかを材料とする絶縁性材料薄膜に対して機械的特性を判定することを特徴とする。
【００２０】
低誘電率膜を形成する材料である有機シリコン酸化膜と有機ポリマ膜に対して、本手法により機械的特性を判定することが特に有効である。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、弾性率および硬度以外の、半導体装置に用いた際に生じる不良との相関を示すパラメータで前記絶縁性材料薄膜の機械的特性を判定することができるので、優れた機械的特性を有する低誘電率絶縁膜を用いた高信頼性半導体装置を示すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における絶縁性材料薄膜の機械的特性判定方法のフローを示す図である。
絶縁性材料薄膜の機械的特性判定方法のフローとして、判定対象となる絶縁性材料薄膜に対して圧子圧入試験を行ない、圧子押し込みエネルギー取得工程として、荷重０から最大荷重までの荷重−変位曲線（圧入曲線）を取得する圧入曲線取得工程（Ｓ１０２）、圧子圧入時の圧入エネルギーを算出する圧入エネルギー算出工程（Ｓ１０４）と、弾性回復エネルギー取得工程として、圧子除去時の荷重−変位曲線（除荷曲線）を取得する除荷曲線取得工程（Ｓ１０６）、圧子除去時の弾性回復エネルギー算出工程（Ｓ１０８）と、エネルギー散逸率算出工程（Ｓ１１０）と、判定工程（Ｓ１１２）という一連の工程を行なう。
【００２３】
図２は、低誘電率絶縁膜に対する圧子圧入試験で得られる圧入および除荷曲線の一例を示す図である。
まず、圧入曲線取得工程として、被判定対象となる絶縁性材料薄膜に対し、圧子を押し込み、無荷重から最大荷重までの荷重と各荷重における前記絶縁性材料薄膜の変位量とを取得する。そして、得られた荷重と変位量とをプロットし、荷重−変位曲線（圧入曲線）を取得する。図２では、圧入曲線において、無荷重時の変位を「０」、最大荷重時の変位を「ｈｍａｘ」としている。
【００２４】
続いて、圧入エネルギー算出工程として、無荷重から最大荷重までの荷重と各荷重における前記絶縁性材料薄膜の変位量とに基づいて圧子押し込みエネルギーを取得する。
図３は、圧子押し込みエネルギーを算出するための計算式を示す図である。
最大圧入時の圧入深さｈｍａｘまで圧子を押し込むのに要するエネルギーＥ１は、圧入曲線に沿って荷重Ｐをゼロからｈｍａｘまで積分することにより得られる。
【００２５】
除荷曲線取得工程として、前記絶縁性材料薄膜に押し込まれた圧子を前記最大荷重から無加重まで除荷する際の各荷重と各荷重における前記絶縁性材料薄膜の変位量とを取得する。そして、得られた荷重と変位量とをプロットし、荷重−変位曲線（除荷曲線）を取得する。図２では、除荷曲線において、無荷重時の変位を「ｈｒ」としている。
【００２６】
続いて、弾性回復エネルギー算出工程として、前記最大荷重から無加重まで除荷する際の各荷重と各荷重における前記絶縁性材料薄膜の変位量とに基づいて弾性回復エネルギーを取得する。
図４は、弾性回復エネルギーを算出するための計算式を示す図である。
圧子除去時の、弾性回復によるエネルギーＥ２は、除荷曲線に沿って荷重Ｐを圧子除荷後に膜表面に生じた圧痕の深さｈｒからｈｍａｘまで積分することにより得られる。
【００２７】
これらエネルギーの差（圧子を押し込むのに要するエネルギーＥ１−弾性回復によるエネルギーＥ２）は、塑性変形により膜中に散逸したエネルギーと残留応力によって膜中に蓄えられたエネルギーを含んでいると考えられる。即ち、このエネルギー差は、膜の塑性変形に関する物理量を表しているということができ、この量を用いれば、従来から評価されている弾性率および硬度とは異なる観点から、低誘電率絶縁膜の機械的特性およびそれと半導体装置内で低誘電率絶縁膜を採用した際に生じる不具合との相関を示すことができると考えられる。
【００２８】
ここでは、除荷曲線取得工程より前に圧入エネルギー算出工程を行なっているが、除荷曲線取得工程を先に、或いは同時に行なっても構わないのは言うまでもない。同様に、圧入エネルギー算出工程と弾性回復エネルギー算出工程とは、どちらを先に、或いは同時に行なっても構わないのは言うまでもない。
【００２９】
そして、エネルギー散逸率算出工程として、前記圧子押し込みエネルギーＥ１と前記弾性回復エネルギーＥ２との差を前記圧子押し込みエネルギーＥ１で除したエネルギー散逸割合値αを算出する。
図５は、エネルギー散逸割合値を算出するための計算式を示す図である。
ここでは、百分率で表わすことが便利であるためαに１００を乗じて％（パーセント）表示したエネルギー散逸率として表わすことが望ましい。
【００３０】
そして、判定工程として、エネルギー散逸割合値α、或いはエネルギー散逸率により前記絶縁性材料薄膜の機械的特性を判定する。判定する際の閾値として、前記α値が０．１以下、すなわち、エネルギー散逸率が１０％以下であることが望ましい。よって、エネルギー散逸率が１０％以下であれば、前記絶縁性材料薄膜が半導体装置に用いることができる機械的特性を有すると判定する。エネルギー散逸率が１０％以下であれば、半導体装置に用いた場合に金属の染み出しをおこさないようにすることができる。
【００３１】
以下、エネルギー散逸率が７％と１５％の絶縁性材料薄膜を用いた半導体装置で比較した例を説明する。ここでは、ビアと配線を同時に形成する、いわゆるディアルダマシン法を用いて成膜する。
図６は、半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
図６（ａ）において、絶縁膜形成工程として、下層配線層上に、ＣＶＤ法によって、炭化シリコン（ＳｉＣ）を用いた下地膜となるＳｉＣ膜２７５を形成する。ここでは、ＣＶＤ法によって成膜しているが、その他の方法を用いても構わない。ＳｉＣ膜２７５は、エッチングストッパとしての機能も有する。ＳｉＣ膜を生成するのは難しいためＳｉＣ膜の代わりに炭酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜を用いても構わない。或いは、炭窒化シリコン（ＳｉＣＮ）膜、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を用いることができる。
前記下層配線は、基体２００上に形成され、下地ＳｉＣ膜２１２とｐ−ｌｏｗｋ膜２２０とキャップＳｉＯ２膜２２２とが形成された下層配線用層間絶縁膜に、バリアメタル膜２４０とシード膜２５０とＣｕ膜２６０とが形成されている。基体２００として、例えば、直径３００ミリのシリコンウェハ等の基板を用いる。基体２００には、コンタクトプラグ、或いは、その他の層が形成されていても構わない。
【００３２】
そして、ＳｉＣ膜２７５の上に、被判定対象となる多孔質の絶縁性材料を用いたｐ−ｌｏｗｋ膜２８０を形成する。ｐ−ｌｏｗｋ膜２８０を形成することで、比誘電率ｋが３．９よりも低い層間絶縁膜を得ることができる。比誘電率ｋが３．９よりも低い絶縁膜に対して機械的特性、特に強度の判定手法の実現が必要とされているため、比誘電率ｋが３．９よりも低い絶縁膜を用いることが望ましい。特に、前記低誘電率絶縁膜の比誘電率が１．５ないし３．５の範囲にあるとなおよい。比誘電率ｋが３．９よりも低くできるｐ−ｌｏｗｋ膜２８０の材料として、ＣＶＤ法によるＳｉＯＦ膜を用いたり、ＣＶＤ法やスピンコート法による有機シリコン酸化膜や有機樹脂（ポリマー）膜を用いたりすることが望ましい。有機シリコン酸化膜としては、例えば、ＳｉＯ２にメチル基を導入したものを用いるとよい。
【００３３】
ここでは、ｐ−ｌｏｗｋ膜２８０として、エネルギー離散率が７％の、弾性率７ＧＰａ、比誘電率２．５を有する多孔質有機シリコン酸化膜を採用した。そして、比較対象として、別途、エネルギー離散率が１５％の、弾性率７ＧＰａ、比誘電率２．５を有する多孔質有機シリコン酸化膜を採用したものも用意した。
【００３４】
このｐ−ｌｏｗｋ膜２８０表面をヘリウム（Ｈｅ）プラズマ照射によって表面改質後、ＣＶＤ法によってｐ−ｌｏｗｋ膜２８０上にエッチングストッパとなるＳｉＣ膜２８４を形成する。そして、同様に、ＳｉＣ膜２８４上に多孔質の絶縁性材料を用いたｐ−ｌｏｗｋ膜２８５を形成し、その上にキャップ膜となるＳｉＯ２膜２９０を形成する。ＳｉＯ２膜２９０を形成することで直接リソグラフィを行うことができないｐ−ｌｏｗｋ膜２８５を保護し、ｐ−ｌｏｗｋ膜２８５にパターンを形成することができる。かかるキャップＣＶＤ膜は、ＳｉＯ２膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＣＮ膜などがあるが、ダメージ低減の観点からはＳｉＯ２膜が優れ、低誘電率化の観点からはＳｉＯＣ膜が、耐圧向上の観点からはＳｉＣ膜やＳｉＣＮ膜が優れている。さらに、ＳｉＯ２膜とＳｉＣ膜の積層膜、もしくはＳｉＯ２膜とＳｉＣＯ膜の積層膜、もしくはＳｉＯ２膜とＳｉＣＮ膜の積層膜を用いることができる。さらにキャップＣＶＤ膜の一部、もしくは全てが後述する平坦化工程においてＣＭＰにより除去されても良い。
【００３５】
図６（ｂ）において、開口部形成工程として、リソグラフィ工程とドライエッチング工程でダマシン配線（ここでは、デュアルダマシン配線）を作製するための配線溝構造である上層配線用の溝開口部Ｈ１と上層配線と共に下層配線へと接続するビア孔とを開けた開口部Ｈ２を形成する。図示していないレジスト塗布工程、露光工程等のリソグラフィ工程を経てＳｉＯ２膜２９０の上にレジスト膜が形成された基体２００に対し、露出したＳｉＯ２膜２９０とその下層に位置するｐ−ｌｏｗｋ膜２８５を、下地ＳｉＣ膜２８４をエッチングストッパとして異方性エッチング法により除去して形成すればよい。また、その後に、同様にビア孔をｐ−ｌｏｗｋ膜２８０、下地ＳｉＣ膜２７５を除去して形成すればよい。
【００３６】
図７は、半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
図７（ａ）において、ＳｉＯ２膜２９０上と開口部Ｈ１と開口部Ｈ２にバリアメタル材料を用いたバリアメタル膜２４２を形成する。物理気相成長法（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＶＤ）法の１つであるスパッタ法を用いるスパッタリング装置内で窒化タンタル（ＴａＮ）を堆積し、バリアメタル膜２４２を形成する。そして、スパッタ等のＰＶＤ法により、次の工程である電解めっき工程のカソード極となるＣｕ薄膜をシード膜としてバリアメタル膜２４２が形成された開口部Ｈ１と開口部Ｈ２内壁及び基体表面に堆積（形成）させる。そして、シード膜をカソード極として、電解めっき等の電気化学成長によりＣｕ膜２６２を開口部Ｈ１と開口部Ｈ２及び基体表面に堆積させる。堆積させた後にアニール処理を行なう。
【００３７】
図７（ｂ）において、平坦化工程として、ＣＭＰ法によってＳｉＯ２膜２９０の表面に堆積されたＣｕ膜２６２、シード膜、バリアメタル膜２４２を研磨除去することにより、図７（ｂ）に示したような埋め込み構造を形成する。
【００３８】
図８は、半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
図８において、Ｃｕの拡散を防止するため、上層配線が形成され、Ｃｕが表面に表れたＳｉＯ２膜２９０上にＳｉＣ膜２９２を成膜する。
【００３９】
以上のように製造した弾性率が同じでエネルギー離散率が異なる２種類の半導体装置を比較した。
その結果、まず、エネルギー離散率が１５％のｐ−ｌｏｗｋ膜２８０を採用した構造では、金属の染み出しが見られたのに対し、エネルギー離散率が７％のｐ−ｌｏｗｋ膜２８０を採用した構造ではそのような染み出しは見られなかった。この原因としては、ヴィアに埋め込まれたＣｕは熱工程中に膨張するが、それによりｐ−ｌｏｗｋ膜２８０に応力がかかり、ｐ−ｌｏｗｋ膜２８０の強度がその応力に耐え切れずクラックが生じそこから金属の染み出しが生じたものと考えられる。両者の弾性率はほぼ同じであるにも関わらずこのような違いが出るのは、上述のように定義されたエネルギー離散率、つまり、塑性変形に対する強度によるものと考えられる。
【００４０】
本実施例では、ヴィア形成層であるｐ−ｌｏｗｋ膜２８０を適用したが、配線形成層であるｐ−ｌｏｗｋ膜２８５およびＳｉＯ２膜２９０、或いはヴィア形成層であるＳｉＣ膜２８４およびＳｉＣ膜２７５への適用でも同様の効果が得られ、ヴィア形成層と配線形成層の両者に適用しても構わない。下層配線層であるｐ−ｌｏｗｋ膜２２０、ＳｉＣ膜２１２およびＳｉＯ２膜２２２への適用でも同様の効果が得られる。
【００４１】
上述した実施例の方法では形成される層間絶縁膜の例として多孔質有機絶縁膜を挙げたが、本発明に使用される膜材料もしくはその前駆体は多孔質有機シリコン酸化膜に限らず、有機膜もしくは膜塗布後熱等により硬化し、絶縁化されるものであれば、特に限定されるものではない。
【００４２】
以上のように、本発明では、半導体装置に用いられる低誘電率絶縁膜に関して、圧子押し込み試験における加重−変位曲線と除荷−変位曲線から定義されるエネルギー散逸率が１０％以下の低誘電率絶縁膜を採用することにより、機械的強度に優れた低誘電率絶縁膜層を有する高信頼性半導体装置を提供することができる。
【００４３】
以上の説明において、上記各実施の形態における配線層の材料として、Ｃｕ以外に、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ａｌ合金等の、半導体産業で用いられるＣｕを主成分とする材料を用いて同様の効果が得られる。
【００４４】
以上、具体例を参照しつつ各実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【００４５】
例えば、層間絶縁膜の膜厚や、開口部のサイズ、形状、数などについても、半導体集積回路や各種の半導体素子において必要とされるものを適宜選択して用いることができる。
【００４６】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての半導体装置の製造方法は、本発明の範囲に包含される。
【００４７】
また、説明の簡便化のために、半導体産業で通常用いられる手法、例えば、フォトリソグラフィプロセス、処理前後のクリーニング等は省略しているが、それらの手法が含まれることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施の形態１における絶縁性材料薄膜の機械的特性判定方法のフローを示す図である。
【図２】低誘電率絶縁膜に対する圧子圧入試験で得られる圧入および除荷曲線の一例を示す図である。
【図３】圧子押し込みエネルギーを算出するための計算式を示す図である。
【図４】弾性回復エネルギーを算出するための計算式を示す図である。
【図５】エネルギー散逸割合値を算出するための計算式を示す図である。
【図６】半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図７】半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図８】半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図９】従来のｌｏｗ−ｋ膜とＣｕ配線を組み合わせた多層配線構造を有する半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
２００  基体
２１２，２７５，２８４，２９２  ＳｉＣ膜
２２０，２８０，２８５  ｐ−ｌｏｗｋ膜
２２１，２８１  絶縁膜
２２２，２９０  ＳｉＯ２膜
２４０，２４２  バリアメタル膜
２５０  シード膜
２６０，２６２  Ｃｕ膜
【図１】
2006041297.tif 000003
【図２】
2006041297.tif 000004
【図３】
2006041297.tif 000005
【図４】
2006041297.tif 000006
【図５】
2006041297.tif 000007
【図６】
2006041297.tif 000008
【図７】
2006041297.tif 000009
【図８】
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【図９】
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