(57)【要約】      （修正有）【課題】クラックの発生を抑制できる実用的な厚い絶縁膜を有した半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置１００は、絶縁膜５０を含む。絶縁膜は、第１絶縁性粒子１ａと、第２絶縁性粒子１ｂと、を含む。第１絶縁性粒子、及び、前記第２絶縁性粒子の少なくとも１つは、粒径が、０ｎｍを超え３０ｎｍ以下である。第１絶縁性粒子と、第２絶縁性粒子と、の間の空隙の平均サイズは、０ｎｍを超え１０ｎｍ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜を備え、
前記絶縁膜は、
第１絶縁性粒子と、
第２絶縁性粒子と、
を含み、
前記第１絶縁性粒子、及び、前記第２絶縁性粒子の少なくとも１つは、粒径が、０ｎｍを超え３０ｎｍ以下であり、
前記第１絶縁性粒子と、前記第２絶縁性粒子と、の間の空隙の平均サイズは、０ｎｍを超え１０ｎｍ以下である、半導体装置。
【請求項２】
前記第１絶縁性粒子、及び、前記第２絶縁性粒子は、それぞれ、無機絶縁性粒子である、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記無機絶縁性粒子は、シリコン酸化物を含む、請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記無機絶縁性粒子の表面に、有機無機ハイブリッドポリマーを含む第１膜を、さらに備えた、請求項２または３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記有機無機ハイブリッドポリマーは、ポリシロキサンを含む、請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１絶縁性粒子と、前記第２絶縁性粒子と、の間に、第２膜を、さらに備えた、請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２膜は、シロキサン結合を含む、請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記シロキサン結合は、シクロシロキサン結合を含む、請求項７記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１絶縁性粒子の表面と、前記第２絶縁性粒子の表面と、のそれぞれに、第１膜を備え、
前記第１絶縁性粒子と、前記第２絶縁性粒子の表面と、の間に、第２膜を備え、
前記第１膜と、前記第２膜と、を含む前記絶縁膜において、ＦＴ−ＩＲ分析におけるＳｉ−Ｏ−Ｓｉの伸縮振動ピーク高さに対する、ＦＴ−ＩＲ分析におけるＳｉ−ＯＨの伸縮振動ピーク高さの比は、０％以上５％以下である、請求項１記載の半導体装置。
【請求項１０】
半導体層を含む基体と、
第１半導体素子を含み、前記基体に設けられた第１部分と、
第１方向において前記第１半導体素子と離れた第２半導体素子を含み、前記基体に設けられた第２部分と、
を、さらに備え、
前記絶縁膜は、前記第１部分と、前記第２部分と、の間に設けられた、請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記１方向と交差する第２方向の前記絶縁膜の厚さは、４μｍ以上７μｍ以下である、請求項１０記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記絶縁膜に、前記１方向と交差する第２方向に延びた導電体、
を、さらに備えた、請求項１０または請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
粒径が０ｎｍを超え３０ｎｍ以下の絶縁性粒子を含む流動体を、半導体層を含む基体の第１面の上に塗布し、塗布膜を形成すること、と、
前記塗布膜を焼成または酸化処理し、絶縁膜を形成すること、と、
前記絶縁膜を、シラン化合物、シロキサン化合物、またはシラザン化合物を含む雰囲気に暴露すること、と、
前記暴露した絶縁膜を、焼成または酸化処理すること、と、
を備えた、半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記絶縁性粒子は、無機絶縁性粒子である、請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記無機絶縁性粒子は、シリコン酸化物を含む、請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記無機絶縁性粒子の表面に、有機無機ハイブリッドポリマーを含む第１膜を備えた、請求項１４または１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記有機無機ハイブリッドポリマーは、ポリシロキサンを含む、請求項１６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記シロキサン化合物は、Ｓｉ−Ｒ１結合と、Ｓｉ−Ｒ２結合と、を少なくとも含む、請求項１３〜１７のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
（前記Ｒ１は、水素、アルキル基、及び、アルキレン基からなる群より選択される少なくとも１つの置換基を含み、
前記Ｒ２は、水素、アルキル基、及び、アルキレン基からなる群より選択される少なくとも１つの置換基を含む。）
【請求項１９】
前記シロキサン化合物は、シクロシロキサン化合物である、請求項１８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記シクロシロキサン化合物は、テトラメチルシクロテトラシロキサンである、請求項１９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記絶縁膜に、ホールを形成すること、と、
前記ホールに、導電体を形成すること、と、
を、さらに備えた請求項１３〜２０のいずれか１つに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】
本発明の実施形態は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置において、薄い絶縁膜だけでなく、例えば、４．０μｍ〜７．０μｍ以上の厚い絶縁膜も用いられる。絶縁膜を厚く形成した場合であってもクラックが発生し難く、実用的な絶縁膜を有した半導体装置が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５８０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、クラックの発生を抑制できる実用的な厚い絶縁膜を有した半導体装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、半導体装置は、絶縁膜を含む。前記絶縁膜は、第１絶縁性粒子と、第２絶縁性粒子と、を含む。前記第１絶縁性粒子、及び、前記第２絶縁性粒子の少なくとも１つは、粒径が、０ｎｍを超え３０ｎｍ以下である。前記第１絶縁性粒子と、前記第２絶縁性粒子と、の間の空隙の平均サイズは、０ｎｍを超え１０ｎｍ以下である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態に係る半導体装置が含む絶縁膜を例示する模式断面図である。
【図２】図２は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式断面図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｈ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する模式断面図である。
【図４】図４は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する流れ図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｄ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法の反応過程を例示する模式図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、ＦＴ−ＩＲによる分析結果を示す図である。
【図７】粒径Ｐｄと、Ｚ軸方向の絶縁膜５０の厚さＴ５０と、の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。  
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（実施形態）  
図１は、実施形態に係る半導体装置が含む絶縁膜を例示する模式断面図である。図２は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式断面図である。図２には、第１方向、第２方向、及び、第３方向が示される。本明細書では、第１方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸方向と交差、例えば、直交する１つの方向を第２方向とする。第２方向はＺ軸方向である。Ｘ軸方向、及び、Ｚ軸方向のそれぞれと交差、例えば、直交する１つの方向を第３方向とする。第３方向はＹ軸方向である。
【０００９】
図１、及び、図２に示すように、実施形態に係る半導体装置１００は、絶縁膜５０を含む。絶縁膜５０は、複数の絶縁性粒子１、例えば、第１絶縁性粒子１ａと、第２絶縁性粒子１ｂと、を含む。第１絶縁性粒子１ａの粒径Ｐｄ、及び、第２絶縁性粒子１ｂの粒径Ｐｄの少なくとも１つは、０ｎｍを超え３０ｎｍ以下である。実施形態では、絶縁性粒子１の平均粒径は、約１５ｎｍである。絶縁性粒子１の間には、空隙２が存在する。例えば、第１絶縁性粒子１ａと、第２絶縁性粒子１ｂと、の間には、空隙２ａが存在する。空隙２ａの径Ｖｄの１つは、０ｎｍを超え１０ｎｍ以下である。実施形態では、空隙２の平均サイズは、０ｎｍを超え１０ｎｍ以下である。例えば、第１絶縁性粒子１ａと、第２絶縁性粒子１ｂと、の間の空隙２ａの平均サイズは、０ｎｍを超え１０ｎｍ以下である。
【００１０】
実施形態では、絶縁性粒子１、例えば、第１絶縁性粒子１ａ、及び、第２絶縁性粒子１ｂは、無機絶縁性粒子である。無機絶縁性粒子は、例えば、シリコン酸化物を含む。実施形態では、シリコン酸化物は、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）である。
【００１１】
実施形態では、絶縁性粒子１の表面に、第１膜３を、さらに備えている。第１膜３は、例えば、有機無機ハイブリッドポリマーを含む。有機無機ハイブリッドポリマーは、例えば、ポリシロキサンを含む。
【００１２】
実施形態では、絶縁性粒子１の間に、第２膜４を、さらに備えている。空隙２、及び、空隙２ａは、例えば、第２膜４の中に存在する。第２膜４は、例えば、シロキサン結合を含む。シロキサン結合は、例えば、シクロシロキサン結合を含む。
【００１３】
図２に示すように、半導体装置１００は、基体６０を含む。基体６０は、例えば、半導体層を含む。半導体層は、例えば、シリコンである。基体６０の上には、第１部分６１と、第２部分６２と、が設けられている。第１部分６１、及び、第２部分６２は、それぞれ、絶縁層と、半導体層と、導電層と、を含む。絶縁層は、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、及び、アルミニウム酸化物等を含む。半導体層は、例えば、シリコンを含む。導電層は、例えば、タングステンを含む。図２においては、絶縁層、半導体層、及び、導電層は省略している。
【００１４】
第１部分６１は、第１半導体素子７１を含む。第２部分６２は、第２半導体素子７２を含む。第２半導体素子７２は、Ｘ軸方向において第１半導体素子７１と離れている。第１半導体素子７１、及び、第２半導体素子７２は、例えば、トランジスタを含む。
【００１５】
絶縁膜５０は、第１部分６１と、第２部分６２と、の間に設けられている。Ｚ軸方向の絶縁膜５０の厚さＴ５０は、例えば、４μｍ以上７μｍ以下である。絶縁膜５０には、導電体８０が設けられている。導電体８０は、Ｚ軸方向に延びる。導電体８０は、半導体装置１００の内部配線である。導電体８０は、例えば、タングステンを含む。
【００１６】
図３（ａ）〜図３（ｈ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する模式断面図である。図４は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する流れ図である。図５（ａ）〜図５（ｄ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法の反応過程を例示する模式図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、ＦＴ−ＩＲによる分析結果を示す図である。
【００１７】
図３（ａ）、図３（ｂ）、及び、図４中のステップＳＴ１に示すように、粒径が０ｎｍを超え３０ｎｍ以下の絶縁性粒子１を含む流動体を、半導体層を含む基体６０の第１面６３の上に塗布し、塗布膜５１を形成する。絶縁性粒子１は、図１に示した絶縁性粒子１である。絶縁性粒子１は、例えば、無機絶縁性粒子であり、例えば、シリコン酸化物を含む。絶縁性粒子１が無機絶縁性粒子であるとき、絶縁性粒子１の表面には、図１に示した有機無機ハイブリッドポリマーを含む第１膜３を備えていてもよい。有機無機ハイブリッドポリマーは、例えば、ポリシロキサンを含む。
【００１８】
次に、図３（ｃ）、及び、図４中のステップＳＴ２に示すように、塗布膜５１を焼成し、絶縁膜５０を形成する。ステップＳＴ２における焼成温度は、例えば、８００℃である。焼成時間は、例えば、３０ｓである。図５（ａ）に示すように、第１膜３は、例えば、ＯＨ基で終端する。
【００１９】
また、ステップＳＴ２において、酸化活性種を生成する水蒸気や酸素雰囲気での、プラズマ処理（例えば、MBP:Microwave excited Bubble Plasma in water）、オゾンガス処理、またはＵＶ照射処理による酸化改質処理を、絶縁膜５０に対して行ってもよい。
【００２０】
次に、図３（ｄ）、及び、図４中のステップＳＴ３に示すように、絶縁膜５０を、シロキサン化合物を含む雰囲気に暴露する。シロキサン化合物は、Ｓｉ−Ｒ１結合と、Ｓｉ−Ｒ２結合と、を少なくとも含む。例えば、“Ｒ１”、及び、“Ｒ２”は、それぞれ、置換基である。置換基Ｒ１は、水素、アルキル基、及び、アルキレン基からなる群より選択される少なくとも１つの置換基を含む。置換基Ｒ２は、水素、アルキル基、及び、アルキレン基からなる群より選択される少なくとも１つの置換基を含む。シロキサン化合物は、実施形態では、シクロシロキサン化合物である。シクロシロキサン化合物は、例えば、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）である。例えば、ＴＭＣＴＳは、置換基Ｒ１として、４つの水素を含む。置換基Ｒ２として、４つのメチル基を含む。
【００２１】
実施形態では、絶縁膜５０を、ＴＭＣＴＳ蒸気（ＴＭＣＴＳ Vapor）に暴露する。ＴＭＣＴＳ蒸気は、例えば、水蒸気を含む。図５（ｂ）に示すように、第１膜３のＳｉ−ＯＨは、雰囲気中のＴＭＣＴＳと反応する。第１膜３のＳｉ−ＯＨ、及び、雰囲気中のＴＭＣＴＳのそれぞれから、水素（Ｈ）が離脱する。第１膜３の未結合手と、ＴＭＣＴＳの未結合手と、は、互いに結合する。ＴＭＣＴＳは、第１膜３に結合される。
【００２２】
次に、図３（ｅ）、及び、図４中のステップＳＴ４に示すように、例えば、ＴＭＣＴＳ蒸気に暴露された絶縁膜５０を、焼成する。ステップＳＴ４における焼成温度は、例えば、８００℃〜１０００℃である。焼成時間は、１０ｓ〜３０ｓである。雰囲気は大気である。大気は、例えば、水蒸気やオゾンを含む。図５（ｃ）に示すように、ＴＭＣＴＳから、Ｈと、ＣＨ３と、が離脱する。ＴＭＣＴＳのＳｉ−Ｈと、Ｓｉ−ＣＨ３と、は、Ｓｉ−ＯＨに変わる。さらに、図５（ｄ）に示すように、Ｓｉ−ＯＨの縮合反応（脱水縮合）が起こる。Ｓｉ−ＯＨは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉに変化する。絶縁性粒子１間には、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を含む第２膜４が形成される。ステップＳＴ４においても、上記ステップＳＴ２と同様の酸化改質処理を絶縁膜５０に行ってもよい。
【００２３】
図６（ａ）には、第１膜３、及び／または、第２膜４のＳｉ−ＯＨのＦＴ−ＩＲによる分析結果が示されている。図６（ｂ）には、第１膜３、及び、第２膜４のＳｉ−Ｏ−ＳｉのＦＴ−ＩＲによる分析結果が示されている。図６（ａ）、及び、図６（ｂ）において、横軸は波数（Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ）を示し、縦軸は吸光度（Ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ）を示している。図６（ａ）、及び、図６（ｂ）には、実施形態の分析結果（実線Ｉ）と、参考例の分析結果（破線ＩＩ）と、が示されている。
【００２４】
具体的な例は
実施形態（実線Ｉ）
ステップＳＴ２：８００℃、３０ｓ
ステップＳＴ３：ＴＭＣＴＳ蒸気
ステップＳＴ４：８００℃、３０ｓ
実施形態では、薬液、例えば、ＤＨＦ（エッチング剤の１つ）に対する耐性は、要求するレベルに達した。実施形態では、第１膜３、及び、第２膜４の両者が存在する。  
参考例（破線ＩＩ）
ステップＳＴ２：８００℃、３０ｓ
ステップＳＴ３、及び、ステップＳＴ４は、実施せず
参考例では、例えば、ＤＨＦに対する耐性は、要求するレベルに達しなかった。参考例では、第１膜３は存在するが、第２膜４は存在しない。
【００２５】
図６（ａ）に示すように、第１膜３、及び／または、第２膜４において、Ｓｉ−ＯＨは伸縮振動を示す。伸縮振動のピークは、波数が、例えば、３７４８ｃｍ−１において現れる。
【００２６】
実施形態の場合、実線Ｉに示すように、波数３７４８ｃｍ−１での吸光度は、約０．０１０９７である（伸縮振動のピーク高さ）。  
参考例の場合、破線ＩＩに示すように、波数３７４８ｃｍ−１での吸光度は約０．０１６０９である（伸縮振動のピーク高さ）。
【００２７】
図６（ｂ）に示すように、第１膜３、及び／または、第２膜４において、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉは、Ｓｉ−ＯＨと同様に伸縮振動を示す。ただし、Ｓｉ−ＯＨの伸縮振動は“対称”であるのに対して、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの伸縮振動は“非対称”である。Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの伸縮振動のピークは、波数が、例えば、１０９４ｃｍ−１において現れる、と仮定する。波数１０９４ｃｍ−１は、シリコン熱酸化膜（Ｔｈ−Ｏｘ）におけるＳｉ−Ｏ−Ｓｉの振動ピークである。図６（ｂ）においては、シリコン熱酸化膜の波形の図示は省略している。
【００２８】
実施形態の場合、実線Ｉに示すように、波数１０９４ｃｍ−１での吸光度は、約０．２６８６４である（伸縮振動のピーク高さ）。  
参考例の場合、破線ＩＩに示すように、波数１０９４ｃｍ−１での吸光度は、約０．２４９３２である（伸縮振動のピーク高さ）。
【００２９】
実施形態の場合、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの伸縮振動のピーク高さに対するＳｉ−ＯＨの伸縮振動のピーク高さの比“Ｓｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ”は、４．１％である。比“Ｓｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ”は、例えば、５％以下である。  
参考例の場合、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの伸縮振動のピーク高さに対するＳｉ−ＯＨの伸縮振動ピーク高さの比“Ｓｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ”は、６．５％である。比“Ｓｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ”は、５％を超えている。
【００３０】
このような分析結果から、薬液に対する濡れ性や反応性を抑制し、薬液に対する耐性を向上させるためには、第１膜３と、第２膜４と、を含む絶縁膜５０を、以下に示す関係としてもよい。
【００３１】
例えば、第１膜３と、第２膜４と、を含む絶縁膜５０において、ＦＴ−ＩＲ分析におけるＳｉ−Ｏ−Ｓｉ伸縮振動ピーク高さに対する、ＦＴ−ＩＲ分析におけるＳｉ−ＯＨの伸縮振動ピーク高さの比は、例えば、０％以上５％以下であること、が望ましい。
【００３２】
実施形態では、図５（ｄ）に示すように、シロキサン結合は、例えば、シクロシロキサン結合を含む。第２膜４は、例えば、空隙２を含む。空隙２の平均サイズは、０ｎｍを超え１０ｎｍ以下とされる。空隙２の平均サイズは、例えば、ＴＭＣＴＳ蒸気処理（ステップＳＴ３）と、焼成処理（ステップＳＴ４）と、を複数回繰り返すことで、０ｎｍを超え１０ｎｍ以下となるように調整してもよい。
【００３３】
図３（ｅ）、及び、図４中のステップＳＴ４までで、例えば、絶縁膜５０の成膜が終了する。この後、絶縁膜５０には、例えば、以下のような加工が為される。
【００３４】
次に、図３（ｆ）、及び、図４中のステップＳＴ５に示すように、焼成した絶縁膜５０を研磨し、平坦化する。研磨は、例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）である。平坦化された絶縁膜５０は、例えば、第１部分６１と、第２部分６２と、の間に生じたギャップ６４を埋め込む。
【００３５】
次に、図３（ｇ）、及び、図４中のステップＳＴ６に示すように、焼成され、平坦化された絶縁膜５０に、ホール５２を形成する（開孔）。次に、図３（ｈ）に示すように、ホール５２に、導電体８０を形成する（埋込）。例えば、このようにして、実施形態に係る半導体装置が製造される。
【００３６】
図７は、粒径Ｐｄと、Ｚ軸方向の絶縁膜５０の厚さＴ５０と、の関係を示す図である。図７には、クラックの発生状況が示されている。図７中の“Ａ”は全体にクラック有り、“Ｂ”は表層にクラック有り、“Ｃ”はクラック無しを示している。
【００３７】
１．絶縁性粒子１を含む場合
粒径Ｐｄが、７０ｎｍ以上であると、厚さＴ５０が約７μｍに達しても、クラックは発生しない。  
粒径Ｐｄが、４０ｎｍ〜６０ｎｍ、例えば、約５０ｎｍであると、厚さＴ５０が約５μｍを超えると、クラックが発生する。  
粒径Ｐｄが、２０ｎｍ〜４０ｎｍ、例えば、約３５ｎｍであると、厚さＴ５０が約２．５μｍを超えると、表層にクラックが発生しだす。  
粒径Ｐｄが、１０ｎｍ〜２０ｎｍ、例えば、約１５ｎｍであると、厚さＴ５０が約２．５μｍを超えると、全体にクラックが発生しだす。  
２．絶縁性粒子１を含まない場合
粒径Ｐｄは、０ｎｍである。厚さＴ５０が、約０．５μｍまでは、クラックは発生しないが、約０．５μｍを超えると、絶縁膜５０の全体にクラックが発生する。
【００３８】
図７に示すように、絶縁膜５０の厚さを、例えば、４μｍ以上に増加させる場合に、絶縁膜５０にクラックを発生させないためには、粒径Ｐｄが５０ｎｍ以上の絶縁性粒子１を含ませればよい。しかし、粒径Ｐｄが、例えば、５０ｎｍのように大きいと、例えば、ホール５２を絶縁膜５０に形成した場合に、絶縁性粒子１間の空隙２のサイズが大きくなり、エッチング剤が浸み込みやすくなる。また、絶縁膜５０にドライエッチングによりホール５２を加工した場合、絶縁性粒子１間の空隙２が原因で、ホール５２から絶縁膜５０に向かってラフネスが発生する。このため、絶縁膜５０に、ホール５２を精度よく形成することが困難である。図７中の範囲ＴＡに示すように、粒径Ｐｄが３０ｎｍ以下で、かつ、絶縁膜５０の厚さＴ５０を、例えば、４μｍ以上に増加させても、絶縁膜５０にクラックを発生させないことが望まれる。絶縁膜５０の厚さＴ５０の上限は、例えば、７μｍである。絶縁膜５０の厚さＴ５０の範囲の１つの例は、４μｍ以上、７μｍ以下である（４μｍ≦Ｔ５０≦７μｍ）。
【００３９】
絶縁膜５０は、複数積層してもよい。絶縁膜５０を複数積層した積層膜の厚さＴｌの範囲の１つの例は、例えば、４μｍ以上、１４μｍ以下である（４μｍ≦Ｔｌ≦１４μｍ）。例えば、絶縁膜５０に、７μｍを超える厚さを要求する場合には、絶縁膜５０を複数積層するとよい。
【００４０】
前述したステップＳＴ３において、絶縁膜５０を、シロキサン化合物を含む雰囲気に暴露する代わりに、シラン化合物またはシラザン化合物に暴露してもよい。
【００４１】
例えば、シラン化合物またはシラザン化合物を含むガスを用いたＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）により、第１膜３の表面に第２膜４を形成する。
【００４２】
このようなステップＳＴ３（ＡＬＤ）と、ステップＳＴ４（酸化処理）とを複数回繰り返すことで、空隙２を小さくし、また、シラノール（Ｓｉ−ＯＨ）を減らすことができる。これは、絶縁膜５０の膜密度、膜強度、薬液に対する耐性を向上させる。
【００４３】
実施形態に係る半導体装置１００が備えた絶縁膜５０によれば、例えば、以下の利点を得ることができる。
【００４４】
（１）  絶縁性粒子１を含む。絶縁膜５０の厚さＴ５０を、例えば、４μｍ以上の厚さに形成した場合でも、絶縁性粒子１を含まない場合に比較して、クラックが生じ難い。  
また、クラックの抑制には、絶縁性粒子１の表面の第１膜３の厚さを調整して空隙２を存在させることにより、絶縁膜５０の内部応力が緩和され、クラックが生じ難くなる。クラックを抑制しつつ、絶縁膜５０内への薬液（例えば、エッチング剤）の浸み込みや、絶縁膜５０の加工形状を良好に保つためには、空隙２の平均サイズは、例えば、０ｎｍを超え１０ｎｍ以下に制御することが好ましい。
【００４５】
（２）  絶縁性粒子１は、粒径Ｐｄが１５ｎｍ以上３０ｎｍ以下を含む。例えば、絶縁性粒子１の平均粒径が、１５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。絶縁膜５０にホール５２を形成した際、絶縁性粒子１の平均粒径が、３０ｎｍを超える場合に比較して、絶縁性粒子１間にエッチング剤が浸み込みにくい。絶縁膜５０に、ホール５２を精度よく形成できる。
【００４６】
（３）  絶縁性粒子１間の空隙２の平均サイズは、０ｎｍを超え１０ｎｍ以下である。空隙２の平均サイズが１０ｎｍを超える場合に比較して、絶縁膜５０の密度が高くなる。例えば、絶縁膜５０の厚さＴ５０を、４μｍ以上の厚さに形成した場合であっても、クラックがより生じ難い。しかも、耐薬品性や耐ポリッシング性にも優れている。例えば、図３（ｆ）に示した研磨工程において、絶縁膜５０が過剰に研磨されること、図３（ｇ）に示した開孔工程において、絶縁膜５０が過剰にエッチングされること、を抑制できる。
【００４７】
例えば、図４に示したステップＳＴ３（暴露）、及び、ステップＳＴ４（焼成）を省略した場合、絶縁膜５０のＣＭＰにおける研磨レートは、ＴＥＯＳ膜の研磨レートに比較して、約１０倍程度に増加する。これに対して、図４に示したステップＳＴ３（暴露）、及び、ステップＳＴ４（焼成）を実施した実施形態の絶縁膜５０では、ＣＭＰにおける研磨レートは、シリコン酸化物であるＴＥＯＳ膜の研磨レートと、ほぼ同等となる。
【００４８】
（４）  絶縁膜５０は、塗布型である。ＣＶＤ法を用いて形成した絶縁膜に比較して、厚い絶縁膜５０、例えば、厚さＴ５０が４μｍ以上の絶縁膜５０であっても、より短い時間で形成できる。半導体装置の製造において、スループットの向上を図ることもできる。
【００４９】
以上、実施形態によれば、絶縁膜を厚く形成した場合であってもクラックの発生を抑制可能であり、ホール加工性、耐薬品性、及び、耐ポリッシング性に優れた、絶縁膜を有した半導体装置及びその製造方法を提供する。厚く形成した場合であってもクラックの発生を抑制可能であり、ホール加工性、耐薬品性、及び、耐ポリッシング性に優れた、絶縁膜を有した半導体装置及びその製造方法を提供できる。
【００５０】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施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。例えば、第１絶縁性粒子１ａ、及び、第２絶縁性粒子１ｂの具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。特に、第１絶縁性粒子１ａ、及び、第２絶縁性粒子１ｂが含む元素については、適宜変更することが可能である。例えば、図４に示した焼成工程における焼成時間、及び、焼成温度についても、適宜変更することが可能である。
【００５１】
実施形態において、絶縁膜５０は、第１部分６１と、第２部分６２と、の間に設けたが、絶縁膜５０は、半導体装置１００の絶縁膜として、第１部分６１と、第２部分６２と、の間以外にも用いることができる。
【００５２】
実施形態によれば、クラックの発生を抑制できる実用的な厚い絶縁膜を有した半導体装置及びその製造方法が提供できる。
【００５３】
各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。本発明の実施形態は、上記実施形態が唯一の実施形態でもない。  
その他、本発明の実施形態として上述した半導体装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。  
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例、及び、修正例に想到し得るものであり、それら変更例、及び、修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【００５４】
本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１…絶縁性粒子、１ａ…第１絶縁性粒子、１ｂ…第２絶縁性粒子、２…空隙、２ａ…第１絶縁性粒子１ａと、第２絶縁性粒子１ｂと、の間の空隙、３…第１膜、４…第２膜、５０…絶縁膜、５１…流動体、５２…ホール、６０…基体、６１…第１部分、６２…第２部分、６３…第１面、６４…第１部分６１と、第２部分６２と、の間に生じたギャップ、７１…第１半導体素子、７２…第２半導体素子、８０…導電体、１００…半導体装置、Ｐｄ…粒径、ＴＡ…範囲、Ｔ５０…Ｚ軸方向の絶縁膜５０の厚さ、Ｖｄ…空隙２ａの径
【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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【図７】
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