(57)【要約】【課題】第１絶縁膜の周辺部にプラズマを照射することで、第１絶縁膜上に積層される第２絶縁膜の密着性を改善し、第２絶縁膜を研磨したときの剥がれを防止することを可能とする。【解決手段】基板１１上に多層配線構造を有する半導体装置１において、前記多層配線構造の配線間を電気的に絶縁する絶縁膜は第１絶縁膜２１と第２絶縁膜２２とを積層したものからなり、前記基板１１周辺部上で前記第１絶縁膜２１と前記第２絶縁膜２２との間の第１絶縁膜２１上にプラズマ照射領域３１が形成されているものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に多層配線構造を有する半導体装置において、
前記多層配線構造の配線間を電気的に絶縁する絶縁膜は第１絶縁膜と第２絶縁膜とを積層したものからなり、
前記基板周辺部上で前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との間の第１絶縁膜上にプラズマ照射領域が形成されている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記基板周辺部は製品となるチップが存在しない領域からなる
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１絶縁膜は比誘電率が３．０以下の低誘電率絶縁膜からなる
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１絶縁膜はシリコンと炭素とを含む絶縁材料からなる
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
基板上に多層配線構造が形成される半導体装置の製造方法において、
前記多層配線構造の配線間を電気的に絶縁する絶縁膜を形成する工程は、
前記第１絶縁膜を形成する工程と、
前記基板周辺部上の前記第１絶縁膜のみにプラズマを照射する工程と、
前記第１絶縁膜上に前記第２絶縁膜を形成する工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記基板周辺部は製品となるチップが存在しない領域からなる
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。
【請求項７】
前記プラズマを照射する前に、前記第１絶縁膜上に製品となるチップが形成される領域上を被覆する保護膜を形成する
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。
【請求項８】
前記プラズマを照射するプラズマ処理は希ガスを含むプラズマを用いる
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。
【請求項９】
前記第１絶縁膜は比誘電率が３．０以下の低誘電率絶縁膜からなる
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。
【請求項１０】
前記第１絶縁膜はシリコンと炭素とを含む絶縁材料からなる
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線材料の銅を配線溝やビアホール内に埋め込むように形成する化学的機械研磨（以下、ＣＭＰという）時に絶縁膜の剥がれを発生しないようにした半導体装置の製造方法およびその製造方法により製造された半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多層配線構造の半導体装置の製造方法では、配線間を電気的に絶縁する絶縁膜を２種類以上の絶縁膜を積層した構造に形成している。特に、絶縁膜の誘電率（ｋ）の値を小さくするために、従来から使用されていた酸化シリコン膜や窒化シリコン膜に比べ、密着性の弱い種々の絶縁膜が使われている。
【０００３】
上記多層配線構造を製造する技術としては、絶縁層に形成した溝および穴に導電材料となる銅を埋め込んで形成する、いわゆるデュアルダマシン方法について開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示されている絶縁層は積層構造であり、特許文献１の図３および明細書の段落番号００３２に「誘電絶縁層２、３および４を付着させて高導電率の相互接続を形成するプロセスを開始する。１対の絶縁層はＥＣＲ、スパッタリング、プラズマＣＶＤ、ＣＶＤ、スピンコーティング、またはこれらの方法の任意の組み合わせによって付着させることができる。たとえば、これらの絶縁層はポリイミド、窒化シリコン、アルミナ、二酸化シリコン、リンケイ酸ガラス、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、エアロゲル、またはこれらの材料の任意の組み合わせで作ることができる」ことが記載されている。
【０００４】
また、配線（ライン）層の絶縁膜とビア層の絶縁膜との積層構造を有し、ビア層の絶縁膜がＴＥＯＳ酸化膜／有機ポリマー系スピンオン材料膜の積層膜であり、配線層の絶縁膜がＴＥＯＳ酸化膜／有機ポリマー系スピンオン材料膜の積層膜である半導体装置が開示されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
また、配線（ライン）層の絶縁膜とビア層の絶縁膜との積層構造を有し、さらに配線層の絶縁膜が積層構造である半導体装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。具体的には、ビア層の絶縁膜として、パッシベーション膜１１１を窒化シリコン膜で形成し、その上に第１の層間絶縁膜１１２を酸化シリコン膜で形成すること、および配線層の絶縁膜として、第２の層間絶縁膜１１４を有機ポリマーで形成することおよびマスク層１１５を酸化シリコン膜で形成することが開示されている。
【０００６】
このような密着性の弱い膜を積層して用いた場合、半導体装置製造工程における機械的な力、または熱工程において、剥がれが発生する問題が生じていた。密着性が問題となる工程としては、具体的には、酸化膜を平坦化するためのＣＭＰ工程、配線を溝に埋め込んで形成する溝配線構造を形成するためのＣＭＰ工程、低誘電率膜（半導体プロセス技術の当業者間ではＬｏｗ−ｋ膜ともいう）を架橋するためのアニール工程、銅膜をアニールする工程、パッケージング工程などが上げられる。
【０００７】
中でもＣＭＰ工程では、膜に機械的な力がかかるため、剥がれを回避することが困難であり、低誘電率化が進み、比誘電率ｋ＜３．０の領域に入ってくるにともなって大きな問題となってきた。このような膜剥がれを抑制する方法として、以下に示す解決方法が提案されている。
【０００８】
その解決方法は、ＳｉＯ2とＳｉＯＣＨの絶縁膜の密着性を改善する方法であって、ＳｉＯ2とＳｉＯＣＨの間に、膜中の炭素（Ｃ）濃度と水素（Ｈ）濃度が低く酸素（Ｏ）濃度が高いＳｉＯＣＨ膜を有することで密着性を改善する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００９】
しかしながら、一般的に膜中の炭素濃度と水素濃度が低く酸素濃度が高いＳｉＯＣＨ膜は、通常のＳｉＯＣＨ膜に比べ比誘電率（ｋ）値が上昇することが知られている。特許文献３の図４（a）、（ｂ）、（ｃ）およびその関連記載の明細書の段落番号００４１には、一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）、アンモニア（ＮＨ3）、水素（Ｈ2）等のプラズマを用いて下地ＳｉＯＣＨ膜を改質することによって上記ＳｉＯＣＨ膜を形成した場合には、比誘電率値の上昇があることが記載されている。また、特許文献３の請求項２５には、上記ＳｉＯＣＨを形成する方法として、ヘリウム（Ｈｅ）またはアルゴン（Ａｒ）を含み、酸素（Ｏ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）を含まないガスを用いたプラズマ雰囲気で処理する工程とその後、酸素（Ｏ）を含むガスを用いた雰囲気で熱処理を行う工程を用いて、下地のＳｉＯＣＨを変質させることが記載されている。この効果として、特許文献３の明細書の段落番号００２４、また特許文献３の明細書の段落番号００４１に記載されているように、改質の反応を、下地ＳｉＯＣＨの２０ｎｍ程度のみに抑えることによって、深さ方向の制御を容易に行うことができるため、比誘電率値の上昇が抑えられることが開示されている。
【００１０】
このように、上記特許文献３に開示された技術では、プラズマ処理によって比誘電率値の上昇を引き起こさないようプラズマのガス種を選択する必要があった。したがって、絶縁膜の選択によっては、十分な密着性が確保できないこともあり得る。また、改質層が２０ｎｍであっても、改質層で比誘電率値は上昇しており、半導体装置の微細化にともなう縦構造寸法の微細化、さらなる低誘電率化の際には、たとえ２０ｎｍの厚さといえども問題となってくる。
【００１１】
また、ＳｉＯ2膜とＳｉＯＣＨ膜の密着性を改善する別の方法が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。この特許文献４には、上記特許文献３とほぼ同様に、ＳｉＯ2膜とＳｉＯＣ膜の間に、下地ＳｉＯＣに比べてＣ濃度が１０％〜９０％の中間層を挿入する方法が開示されている。中間層（改質層に相当）の膜厚については、特許文献４の明細書の段落番号００２９、００３０に、１０ｎｍ以上で十分な膜剥がれを抑制でき、５０ｎｍ以下であればリーク電流の増加が抑制されることが記載されている。上記中間層の形成方法としては、特許文献４の明細書の段落番号００３３に、ＨｅガスまたはＡｒガス等の希ガスを用いたプラズマ処理が記載されている。また、酸素および窒素の活性種（イオン，ラジカル）（例えば、Ｏ2、Ｎ2Ｏ）を含むプラズマ処理により処理した場合は、改質層が増加し、リーク電流が増加することが示唆されている。
【００１２】
このように、特許文献４で開示された技術は、プラズマ処理によってリーク電流増大を引き起こさないようプラズマのガス種を選択する必要があった。また、今後半導体装置の微細化にともなう配線間距離の縮小、低誘電率化にともなう絶縁膜のプラズマ耐性の悪化にともなって、十分な効果が得られなくなる。
【００１３】
また、有機系材料を使った場合のＣＭＰ時の膜剥がれを改善する方法が開示されている（例えば、特許文献５参照。）。この特許文献５には、ウェハ周辺部における有機絶縁材料を硬化させることで、ＣＭＰ時の膜剥がれを改善する方法が開示されていて、有機絶縁材料を硬化させる方法として紫外線照射が開示されている。しかしながら、無機絶縁材料の場合には、紫外線照射では密着性を向上させる効果は発生しないという問題がある。
【００１４】
【特許文献１】特許第３０５７０５４号公報
【特許文献２】特開２００１−４４１８９号公報
【特許文献３】特開２００４−２５３７９０号公報
【特許文献４】特開２００４−２０７６０４号公報
【特許文献５】特開２０００−１００９４４号公報
【非特許文献１】西岡康隆著「ＣＤ制御に基づいた有機Ｌｏｗ−ｋ／Ｃｕインテグレーション技術」、グローバルネット株式会社主催“ｋ＜２．５に向けたＬｏｗ−ｋ膜ダマシンプロセスの基礎理論と配線応用技術”p．４−１−１〜４−１−８、２００２年２月２０日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
解決しようとする問題点は、ＣＭＰ工程で絶縁膜が剥がれる点である。特に、ＣＭＰ時に圧力が集中するウエハのエッジ近傍または絶縁膜のエッジ近傍での絶縁膜の剥がれを防止することができない点である。
【００１６】
上記問題点に鑑み、本発明では製品となるチップ形成領域に悪影響を及ぼすことなくＣＭＰ時に膜剥がれを起こさない半導体装置の製造方法および半導体装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の半導体装置は、基板上に多層配線構造を有する半導体装置において、前記多層配線構造の配線間を電気的に絶縁する絶縁膜は第１絶縁膜と第２絶縁膜とを積層したものからなり、前記基板周辺部上で前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との間の第１絶縁膜上にプラズマ照射領域が形成されていることを最も主要な特徴とする。
【００１８】
本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に多層配線構造が形成される半導体装置の製造方法において、前記多層配線構造の配線間を電気的に絶縁する絶縁膜を形成する工程は、前記第１絶縁膜を形成する工程と、前記基板周辺部上の前記第１絶縁膜のみにプラズマを照射する工程と、前記第１絶縁膜上に前記第２絶縁膜を形成する工程とを備えたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の半導体装置は、多層配線構造の配線間を電気的に絶縁する絶縁膜は、第１絶縁膜と第２絶縁膜を積層したものからなり、基板周辺部上で第１絶縁膜と第２絶縁膜との間の第１絶縁膜上にプラズマ照射領域が形成されているため、第１絶縁膜のプラズマ照射領域の密着性が高められ、しかも基板周辺部上の第１絶縁膜のみにプラズマ照射領域を形成しているので、製品チップが形成される領域にはプラズマが照射されていない。このため、第１絶縁膜の製品チップが形成される領域は、比誘電率が増加することがないので配線間容量の増加の問題が発生しなくなり、またプラズマ照射により脆弱になることがないのでリーク電流が増加するという問題の発生がなくなるという利点がある。さらに、基板周辺部のみにプラズマ照射を行って、基板周辺部における第１絶縁膜と第２絶縁膜との間の密着性を高めていることにより、研磨圧力が集中する基板周辺部を起点として発生するＣＭＰ時の膜剥がれが防止されている。さらに、本発明の製造方法では、第１絶縁膜は有機絶縁膜であっても無機絶縁膜であっても同様な効果が得られるという利点がある。
【００２０】
本発明の半導体装置の製造方法は、多層配線構造の配線間を絶縁する絶縁膜を形成する工程が、前記第１絶縁膜を形成する工程と、前記基板周辺部上の前記第１絶縁膜のみにプラズマを照射する工程と、前記第１絶縁膜上に前記第２絶縁膜を形成する工程とからなるため、第１絶縁膜のプラズマを照射した部分の膜質が改質されて密着性の高いものとなり、しかも基板周辺部上の第１絶縁膜のみにプラズマを照射しているので、製品チップが形成される領域にはプラズマが照射されていない。このため、製品チップが形成される領域の第１絶縁膜は、比誘電率が増加することがないので配線間容量の増加の問題が発生しなくなり、またプラズマ照射により脆弱になることがないのでリーク電流が増加するという問題の発生がなくなるという利点がある。さらに、ＣＭＰ時の膜剥がれは、研磨圧力が集中する基板周辺部を起点として発生するため、基板周辺部のみにプラズマ照射を行って、基板周辺部における第１絶縁膜と第２絶縁膜との間の密着性を高めることにより、絶縁膜全面の剥がれを防止することができる。さらに、本発明の製造方法では、第１絶縁膜は有機絶縁膜であっても無機絶縁膜であっても同様なる効果が得られるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の半導体装置に係る一実施の形態を、図１の概略構成断面図によって説明する。
【００２２】
図１に示すように、図示していない例えばトランジスタ等の半導体素子、配線等が形成された基板（ウエハ）１１上に絶縁膜１２が形成されている。上記基板１１には、例えばシリコン基板が用いられている。また上記絶縁膜１２は、酸化シリコン膜からなり、例えば５００ｎｍの厚さに形成されている。上記絶縁膜１２上には配線間の絶縁膜を構成する第１絶縁膜２１が形成されている。ここでは第１絶縁膜２１は比誘電率が３．０以下の膜であり、例えばシリコンと炭素とを含むＳｉＣ系の膜で形成する。例えば、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＯＣ膜中に窒素もしくは水素が含まれた膜がある。上記第１絶縁膜２１は、例えばプラズマＣＶＤ法により２００ｎｍの厚さに成膜されているものである。
【００２３】
上記第１絶縁膜２１の周辺部（例えばウエハ外周から５ｍｍ以内の範囲）上はプラズマを照射してなるプラズマ処理領域３１が形成されている。このプラズマ処理領域２２は、上記第１絶縁膜２１上に形成される第２絶縁膜２２との密着性を高めるための領域である。したがって、上記第１絶縁膜２１の周辺部には他の第１絶縁膜２１表面より密着性が改善されたプラズマ照射領域３１が環状に形成されている。上記プラズマの照射は、例えばヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）等の希ガスのプラズマを照射する。もしくは酸素プラズマ、窒素プラズマを照射してもよい。また、上記プラズマ照射領域３１は、製品となるチップが形成されない領域とすることが好ましい。
【００２４】
さらに、第１絶縁膜２１上には配線間の絶縁膜を構成する第２絶縁膜２２が形成されている。この第２絶縁膜２２は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜で形成され、その膜厚は、例えば２００ｎｍとした。
【００２５】
次に、溝配線構造が形成されたウエハ周辺部付近の断面構造を図２に示した。
【００２６】
図２に示すように、上記第１絶縁膜２１および第２絶縁膜２２には溝配線構造が形成される。例えば、上記第１絶縁膜２１には第１絶縁膜２１より下層に形成された配線もしくは素子（図示せず）に接続されるビア４１が形成され、上記第２絶縁膜２２には上記ビアに接続される溝配線４２が形成されている。なお、ウエハ中心部側であっても図示したのと同様なる配線構造が形成されることが可能である。
【００２７】
上記半導体装置１は、配線間の絶縁膜を構成する第１絶縁膜２１を形成した後で第２絶縁膜２２を形成する前に、第１絶縁膜２１の周辺部上にプラズマを照射することから、第１絶縁膜２１と第２絶縁膜２２との密着性が高められる。
その理由としては、酸素プラズマを用いた場合は、第１絶縁膜表面を酸化することにより第２絶縁膜との密着性が高まり、窒素プラズマを用いた場合は、第１絶縁膜表面を窒化することにより第２絶縁膜との密着性が高まり、希ガスを用いた場合は、第１絶縁膜表面への衝撃により表面近傍のＣＨ基（例えばＣＨ3等）を脱離することにより酸化シリコンの表面状態に近づけられることにより第２絶縁膜との密着性が高められるからである。これによって、第１絶縁膜２１に対する第２絶縁膜２２の密着性を周辺部において高めることができるので、第２絶縁膜２２を形成した後に、例えばＣＭＰ工程を行って、第１、第２絶縁膜２１、２２間に第１絶縁膜２１表面と略平行な方向の荷重がかかったとしても、第１絶縁膜２１より第２絶縁膜２２が剥がれるということが防止できるという利点がある。特に、膜剥がれが発生しやすい膜周辺部の密着性が高められているので、膜剥がれの防止には効果的である。したがって、歩留りの向上が図れるとともに、絶縁膜の信頼性の向上が図れる。
【００２８】
また、上記半導体装置１は、基板１１周辺部上で第１絶縁膜２１と第２絶縁膜２２との間の第１絶縁膜２１上にプラズマ照射領域が形成されているため、製品チップが形成される領域にはプラズマが照射されていない。このため、第１絶縁膜２１の製品チップが形成される領域は、比誘電率が増加することがないので配線間容量の増加の問題が発生しなくなり、またプラズマ照射により脆弱になることがないのでリーク電流が増加するという問題の発生がなくなるという利点がある。
【００２９】
次に、本発明の半導体装置の製造方法に係る一実施の形態を、図３〜図５の製造工程図によって説明する。
【００３０】
図３（１）に示すように、基板（ウエハ）１１上に絶縁膜１２を形成する。上記基板１１には、例えばシリコン基板が用いられる。また上記絶縁膜１２は、酸化シリコン膜からなり、例えば５００ｎｍの厚さに形成されている。その成膜方法は、例えばプラズマＣＶＤ法による。次に、上記絶縁膜１２上に第１絶縁膜２１を形成する。ここでは第１絶縁膜２１は比誘電率が３．０以下の膜であり、例えばシリコンと炭素とを含むＳｉＣ系の膜で形成する。例えば、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＯＣ膜中に窒素もしくは水素が含まれた膜等がある。上記第１絶縁膜２１は、例えば２００ｎｍの厚さに成膜する。この成膜方法は、一例として、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い、原料ガスのシリコン源としてメチルシランを用いた。また成膜条件としては基板温度を３００℃〜４００℃に設定し、プラズマパワーを１５０Ｗ〜３５０Ｗ、成膜雰囲気の圧力を１００Ｐａ〜１０００Ｐａ程度に設定する。
【００３１】
次に、図３（２）に示すように、上記第１絶縁膜２１上に保護膜２３を形成する。この保護膜２３には、例えばレジスト膜を用いた。例えば、通常のレジスト塗布技術により第１絶縁膜２１上にレジスト膜を例えば５００ｎｍの厚さに形成した後、通常のリソグラフィー技術によって、上記レジスト膜の周辺部が除去されるように露光、現像およびベーキングを行う。例えば、第１絶縁膜２１（基板１１）のエッジから内側へ４ｍｍの幅で上記レジスト膜を除去した。ここで、基板１１のエッジからのレジスト膜の除去幅を４ｍｍとしたのは、半導体プロセス上、製品となるチップが取れない領域であるからであり、その幅は製品となるチップのサイズ、チップレイアウト、半導体プロセス等によって異なる。したがって、場合によっては５ｍｍ程度になる場合もあり、また３ｍｍ程度で良い場合もある。また、保護膜２３の厚さは、次のプラズマ照射工程で保護膜２３に被覆されている第１絶縁膜２１がプラズマのダメージを受けない厚さとする必要がある。
【００３２】
次に、図４（３）に示すように、上記保護膜２３をプラズマ照射のマスクに用いて、露出している第１絶縁膜２１の周辺部にプラズマを照射する。このプラズマ照射は、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）等の希ガスのプラズマを用いることができる。また、酸素プラズマもしくは窒素プラズマを用いることもできる。なお、酸素プラズマおよび窒素プラズマを用いる場合には、保護膜２３がレジストで形成されている場合、レジストが酸化されるため、長時間のプラズマ照射は困難になる。この場合には、レジスト厚さを例えば１μｍと厚くする他に、保護膜２３に例えば酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等の無機系絶縁膜を用いることができ、下地への応力の影響を考慮すると酸化シリコン膜を用いることが好ましい。上記プラズマ照射の結果、上記第１絶縁膜２１の周辺部には他の第１絶縁膜２１表面より密着性が改善されたプラズマ照射領域３１が環状に形成される。
【００３３】
その後、上記保護膜２３を除去する。この際、プラズマ処理を用いてもよいが、第１絶縁膜２１への影響を小さくするために、薬液処理による方法を用いるのが望ましい。薬液処理に用いる薬液は、保護膜２３がレジストの場合は、例えば硫酸過水（Ｈ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2）が使用でき、保護膜２３が酸化シリコン膜の場合は、例えばフッ酸（ＨＦ）を使用することができる。その結果、図５（４）に示すように、第１絶縁膜２１が露出される。なお、上記保護膜２３を除去した後に必要に応じて第１絶縁膜２１表面を洗浄処理してもよい。
【００３４】
次に、図５（５）に示すように、上記第１絶縁膜２１上に第２絶縁膜２２を成膜する。この第２絶縁膜２２には、例えば酸化シリコン膜を用いた。この第２絶縁膜２２は、例えばプラズマＣＶＤ法により、第１絶縁膜２１上に酸化シリコンを２００ｎｍの厚さに堆積して形成することができる。
【００３５】
図示はしないが、さらに、上記第１絶縁膜２１および第２絶縁膜２２には溝配線構造を形成することができる。例えば、上記第２絶縁膜２２から上記第１絶縁膜２１に貫通するビアホールを形成した後、上記第２絶縁膜２２のみに配線溝を形成する。その後、上記配線溝およびビアホール内部に密着層およびバリア層を介して導電膜を埋め込むように形成する。その後、第２絶縁膜２２上の余剰な導電膜およびバリア層、密着層等を除去する。その結果、図６に示すように、ビアホールの内部に密着層およびバリア層を介してビア４１が形成され、配線溝の内部に第２絶縁膜２２とは密着層およびバリア層を介してビア４１に接続する溝配線４２が形成される。なお、図面では、基板周辺部側を図示したが基板中心部側でも同様なる配線構造を形成することが可能である。
【００３６】
なお、上記第２絶縁膜２２は無機系絶縁膜に限らず有機系絶縁膜を用いても、第１絶縁膜２１との密着性の改善効果が得られる。例えば有機膜として、ポリアリールエーテル膜を、例えば２００ｎｍの厚さに形成した。上記ポリアリールエーテル膜は、例えばＳｉＬＫ−Ｊ（ダウケミカル社）があり、その他には、例えば、ダウケミカル社のＳｉＬＫ−Ｙ、アライドシグナル社製のＦＬＡＲＥ、シューマッカー社製のＶＥ等が知られている。例えば、上記ポリアリールエーテル膜をＳｉＬＫで形成する場合には、前駆体をスピンコート法により堆積した後、４００℃〜４５０℃のキュア処理を行って形成することができる。
【００３７】
また、上記第１絶縁膜および第２絶縁膜２２にビアおよび溝配線を形成する場合には、上記第１〜第２絶縁膜２１〜２２を形成した後、例えば配線溝、ビアホール等のパターニングを行えばよい。また、溝配線とビアとを同時形成する、いわゆるデュアルダマシン構造の絶縁膜についても、本発明の構成を用いることができる。例えば、第１絶縁膜２１に配線間の接続を行う接続部（ビア）を形成し、第２絶縁膜２２に溝配線を形成する。溝配線とビアとを同時形成する技術については、多くの公知例があり、例えば特開２００１−４４１８９号公報などに詳細な記述がある。これらの公知技術の絶縁膜についても、本発明の如く、ビアが形成される第１絶縁膜２１の周辺部に対するプラズマ照射処理を実施して、溝配線が形成される第２絶縁膜２２を形成する構成を採用することができる。また、上記第２絶縁膜２２を有機膜で形成した場合、第２絶縁膜を直接的に研磨することがないように、第２絶縁膜２２上に無機膜からなる第３絶縁膜を形成してもよい。
【００３８】
上記半導体装置の製造方法は、基板１１周辺部上の第１絶縁膜２１のみにプラズマを照射するため、第１絶縁膜２１のプラズマ照射領域３１の膜質が改質されて密着性の高いものとなり、しかも基板１１周辺部上の第１絶縁膜２１のみにプラズマを照射しているので、製品チップが形成される領域にはプラズマが照射されていない。このため、製品チップが形成される領域の第１絶縁膜２１は、比誘電率が増加することがないので配線間容量の増加の問題が発生しなくなり、またプラズマ照射により脆弱になることがないのでリーク電流が増加するという問題の発生がなくなるという利点がある。さらに、ＣＭＰ時の膜剥がれは、研磨圧力が集中する基板１１周辺部を起点として発生するため、基板１１周辺部上の第１絶縁膜２１のみにプラズマ照射を行って、基板１１周辺部における第１絶縁膜２１と第２絶縁膜２２との間の密着性を高めることにより、絶縁膜全面の剥がれを防止することができる。したがって、従来、密着性を確保することが困難であったＳｉＯＣ膜からなる第１絶縁膜２１との密着性を確保することができるため、第２絶縁膜２２上に形成された配線形成膜を研磨した場合に第１絶縁膜２１から第２絶縁膜２２が剥がれるようなことは起こらない。さらに、本発明の製造方法では、第１絶縁膜は有機絶縁膜であっても無機絶縁膜であっても同様なる効果が得られるという利点がある。
【００３９】
次に、本発明の効果を確認する実験を行った。その方法は、前記図１に示したように、基板１１上に絶縁膜を介して上記第１絶縁膜２１および第２絶縁膜２２を形成した発明サンプル（実施例）を用意し、発明サンプルの第２絶縁膜２２に対してＣＭＰを行った。また、発明サンプルと比較するものとして、第１絶縁膜２１にプラズマ照射を施さないで第１絶縁膜２１上に第２絶縁膜２２を形成した比較サンプル（比較例）を用意した。
【００４０】
次に、上記発明サンプル（実施例）および比較サンプル（比較例）のそれぞれの第２絶縁膜２２をＣＭＰを行った。このＣＭＰでは、研磨パッドに、例えば上層が発泡ポリウレタン製で下層がＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のものを用いた。このような研磨パッドとしては、一例として、上層がロデール社製の厚さ１．２ｍｍのＩＣ１０００で下層が同社製の厚さ１．２ｍｍのＳＵＢＡ４００よりなる積層された研磨パッドがある。研磨液（研磨スラリー）には、アルカリ溶媒に分散したコロイダルシリカに酸化剤として過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）を添加したものを用いる。例えばＪＳＲ社製のＣＭＳ８３０１がある。上記研磨液の供給流量は例えば１５０ｍｌ／ｍｉｎとして、研磨パッドの回転数は例えば１００ｒｐｍ、ウエハ（基板）回転数は例えば：１１０ｒｐｍ、研磨圧力は例えば３００g／ｃｍ2、研磨時間は例えば６０ｓｅｃとした。これにより、第２絶縁膜２２のＳｉＯ2膜の表層およそ７０ｎｍの厚さが除去された。
【００４１】
上記ＣＭＰは、発明サンプルおよび比較サンプルの両方に対して同条件にて行った。研磨後、絶縁膜の周辺部を顕微鏡により観察し、第１絶縁膜２１に対する第２絶縁膜２２の剥がれ状態を顕微鏡による目視によって観察した。その結果を表１に示す。表１中、◎印は剥がれ無し、×印は剥がれがあることを示している。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
上記表１から明らかなように、比較例に関しては、基板周辺部から４ｍｍよりも内側に剥がれが及んでいたのに対し、実施例においては、プラズマ照射処理を実施していない基板周辺部から４ｍｍ以上内側の部分での剥がれも見つからなかった。この結果から、本発明により、密着性を改善した基板周辺部４ｍｍより外側だけでなく、プラズマ照射による密着性改善処理を行っていない基板周辺部４ｍｍより内側の部分に対しても、剥がれが効果的に抑制されることがわかった。これは、元々密着性が弱かったＳｉＯ2／ＳｉＯＣ界面において、基板周辺部のＳｉＯＣ表面に対するプラズマ照射処理により、基板周辺部のＳｉＯ2／ＳｉＯＣ界面の密着性が改善され、ＣＭＰ時に圧力が集中する基板周辺部が剥がれにくくなり、その結果、基板面内が保護されたものといえる。よって、上記実施例では、密着性を改善したウエハ周辺部（例えばプラズマ照射処理を施した範囲）だけでなく、密着性改善のプラズマ照射処理を行っていない基板周辺部より内側の領域に対しても、膜剥がれを防止する効果が得られた。
【００４４】
また、第２絶縁膜２２を酸化シリコン膜の他に、例えば無機膜もしくは有機膜で形成した場合も、また、第１絶縁膜２１を種々のＳｉＯＣ系の膜で形成した場合も上記同様の結果となった。したがって、本発明は、第１絶縁膜２１にＳｉＯＣ系の膜を用い、第２絶縁膜に無機膜もしくは有機膜の全てに有効であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の半導体装置に係る一実施の形態例を示した概略構成断面図である。
【図２】本発明の半導体装置に溝配線構造を適用した一例を示した概略構成断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法に係る一実施の形態例を示した製造工程断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法に係る一実施の形態例を示した製造工程断面図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法に係る一実施の形態例を示した製造工程断面図である。
【図６】本発明の半導体装置の製造方法に溝配線構造を適用した一例を示した製造工程断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…半導体装置、１１…基板、２１…第１絶縁膜、２２…第２絶縁膜、３１…プラズマ照射領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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