(57)【要約】【課題】配線間に空隙領域と絶縁膜とを設ける従来の半導体装置では、絶縁膜からの脱ガスにより配線が変質し、半導体装置としての信頼性が低下するといった問題があった。【解決手段】本発明の半導体装置は、配線間に設ける絶縁膜を第１の絶縁膜と第２の絶縁膜とから構成し、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜とは、半導体基板に対して垂直方向に積層して設けるかまたは水平方向に互いに接して設け、第２の絶縁膜は、第１の絶縁膜と配線と隣接する空隙領域との間に設ける。このような構造を有すると、第１の絶縁膜からの脱ガスの影響を防ぐことができる。【選択図】図１
2008072007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成する配線を有し、該配線と同一の平面上に設け、該配線と空隙領域を介して対向する絶縁膜を設ける半導体装置において、
前記絶縁膜は、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜とから構成し、
前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜とは、前記半導体基板に対して垂直方向に積層して設けるかまたは水平方向に互いに接して設け、
前記第２の絶縁膜は、前記第１の絶縁膜と前記空隙領域との間に設け、
前記第１の絶縁膜と前記配線とが対向する部分は、前記第１の絶縁膜から前記第２の絶縁膜，前記空隙領域，前記配線の順番に配設していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記配線を複数設け、前記絶縁膜を前記複数の配線間に複数設けるときは、その配線間に対向している前記第１の絶縁膜または前記第２の絶縁膜同士を接して設けることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２の絶縁膜は、凹部形状，キャップ形状，ボックス形状のいずれかの形状を有し、
前記第２の絶縁膜は、前記第１の絶縁膜を構成する少なくとも２つの面と接するとともに、前記形状によって前記第１の絶縁膜の一部が囲まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜とは、異なる材料で構成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の絶縁膜は、液体材料から形成される絶縁膜であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２の絶縁膜は、気相成長法により形成する絶縁膜であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
半導体基板上に所定の形状に加工した第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体基板に対し水平方向に前記第１の絶縁膜と互いに接するとともに、後の工程にて配線が形成されるべき領域と離間することで空隙領域を形成するように第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体基板上の配線が形成されるべき領域に配線を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
半導体基板上に所定の形状に加工した配線を形成する工程と、
前記配線と離間することで空隙領域を形成するように第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体基板に対して水平方向に前記第２の絶縁膜と接するように第１の絶縁膜を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の構造とその製造方法とに関し、特に配線層の信頼性向上を図る絶縁膜の構造を備えた半導体装置の構造およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）の高機能化，低消費電力化に伴い集積度の向上、つまり素子の微細化が非常に重要となっている。
しかしながら、素子の微細化に伴い、その素子を構成する配線や素子同士を接続する配線の線幅ならびに配線間隔も狭くなる。特に配線間隔が狭くなると、配線間の寄生容量が増大する。
【０００３】
半導体装置において、配線間の寄生容量が増大すると、半導体装置に流れる信号の遅延などが起こる。この信号の遅延は、高速で動作する半導体装置の場合は、動作不良などの原因となっており、電気特性の向上の妨げになっている。
また、半導体装置を正常に動作させるには、この寄生容量が充放電する分の電力を見越して半導体装置の動作能力を見積もる必要がある。この寄生容量に充放電する電力は、半導体装置にとってまったくの無駄であるから、寄生容量の存在は、低消費電力化が要求される半導体装置においては、それを妨げる要因でもある。
従って、ＬＳＩの高機能化，低消費電力化、電気特性の向上などを実現するためには、集積回路における配線の寄生容量を低減することが不可欠であり、素子の微細化とあわせてＬＳＩの高機能化を図ることは容易ではない。
【０００４】
配線の寄生容量とは、同一の配線層で隣り合う配線間に生じる容量と、異なる配線層に存在する配線間、つまり上下の配線間で生じる容量とのことであり、配線間の間隔を拡げたり、配線層間の絶縁膜の膜厚を増すことにより減少させることが可能である。
【０００５】
しかしながら配線間の間隔を広げることは、素子の集積度を低下させることになる。また配線層間の絶縁膜の膜厚を増すことは多層配線における総膜厚の増大につながり、後に形成する上下の配線間を接続するスルーホールのアスペクト比が大きくなるなど微細化に伴うリスクが大きくなる。
【０００６】
近年、配線の寄生容量を低減するため、配線間の絶縁膜に比誘電率の低い絶縁膜を用いることが行われている。しかしながら、ＬＳＩの高集積化に伴い、低誘電率の絶縁膜を用いてもＬＳＩの高機能化を十分に達成することが困難となってきている。
【０００７】
このような問題に対処するため、多くの提案を見るものである。（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１に示した従来技術による構造は、同一配線層に存在する配線間の絶縁領域を空隙領域と絶縁膜とで構成し、空隙領域は配線と絶縁膜との間に設ける構造である。
【０００８】
特許文献１に示した従来技術を図２３を用いて説明する。図２３は、特許文献１に示した従来技術の配線構造を示した断面図である。図は説明しやすいようにその主旨を逸脱しないように書き直したものである。図２３において、１は半導体基板、２は配線、５は空隙領域、１３は絶縁膜である。
【０００９】
図２３は、半導体基板１上に設ける同一配線層に存在する配線２間の絶縁領域に空隙領
域５と絶縁膜１３とを設けている構造を示すものである。空隙領域５は、誘電率が低いから、この空隙領域５の存在により配線２間の寄生容量は大幅に低減されるのである。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２６０８６４号公報（第４−５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に示した従来技術は、配線が絶縁膜からの脱ガスにより変質し、配線の信頼性が低下し半導体装置の電気特性が低下するという問題があった。
脱ガスとは、ある要因のためにある物質からガスが放出されることであって、上述の場合は、半導体装置の製造途中の熱処理などの工程によって、形成した絶縁膜からガスが放出され配線が変質してしまうものである。
【００１２】
詳しく説明する。素子の微細化に伴い、同一配線層における配線間の絶縁膜は、近年急速に普及が進む低誘電率材料を含め、平坦化が容易、製造プロセスが簡便であるという理由にて、ＳＯＧ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）に代表される液体材料から形成される絶縁膜が広く用いられる。
【００１３】
一般に液体材料から形成される絶縁膜は、その使用にあたり溶媒の十分な除去が重要となる。しかしながら、ＬＳＩの製造工程において、素子形成後の配線構造を形成する製造工程では溶媒を十分に蒸発させるだけの温度を加えることができない。このため、絶縁膜中には、溶媒が残留成分となって残る。この絶縁膜中の残留成分が、後の熱処理工程において脱ガスとして絶縁膜の外部に放出され配線を変質させるのである。
【００１４】
配線の変質は、その半導体装置を使用した後、すぐさま配線の断線などの症状を引き起こす場合もあれば、半導体装置の使用状態（例えば、使用時間や負荷の具合）に応じて、症状の発生まで多くの時間がかかる場合がある。
すなわち、配線の変質によってクラックが入り、その後に断線に至るケースなどは、半導体装置の出荷時の検査では正常に動作していても、実際に半導体装置が顧客のもとに行き、電子機器に組み込まれ、動作を開始してから断線などの症状が発生することがある。このような状況は、その半導体装置の信頼性を大きく低下させる問題である。
【００１５】
以上の説明から明らかなように、特許文献１に示した従来技術は、配線２間の寄生容量は大幅に低減されるものの、絶縁膜１３からの脱ガスが発生し、配線２を変質させることにより半導体装置の信頼性を低下させるという問題点があり、実際にはこの技術を使用することはできないのであった。
【００１６】
本発明の半導体装置は、このような課題を解決するためにある。そしてその目的は、配線間の寄生容量を低減するとともに、配線自体が変質せず、高い信頼性を有する半導体装置とその製造方法を提供するというものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、下記記載の構造を採用する。
【００１８】
半導体基板上に形成する配線を有し、配線と同一の平面上に設け、配線と空隙領域を介して対向する絶縁膜を設ける半導体装置において、
絶縁膜は、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜とから構成し、
第１の絶縁膜と第２の絶縁膜とは、半導体基板に対して垂直方向に積層して設けるかまたは水平方向に互いに接して設け、
第２の絶縁膜は、第１の絶縁膜と空隙領域との間に設け、
第１の絶縁膜と配線とが対向する部分は、第１の絶縁膜から第２の絶縁膜，空隙領域，配線の順番に配設していることを特徴とする。
【００１９】
配線を複数設け、絶縁膜を複数の配線間に複数設けるときは、その配線間に対向している第１の絶縁膜または第２の絶縁膜同士を接して設けることを特徴とする。
【００２０】
第２の絶縁膜は、凹部形状，キャップ形状，ボックス形状のいずれかの形状を有し、
第２の絶縁膜は、第１の絶縁膜を構成する少なくとも２つの面と接するとともに、形状によって第１の絶縁膜の一部が囲まれていることを特徴とする。
【００２１】
第１の絶縁膜と第２の絶縁膜とは、異なる材料で構成することを特徴とする。
【００２２】
第１の絶縁膜は、液体材料から形成される絶縁膜であることを特徴とする。
【００２３】
第２の絶縁膜は、気相成長法により形成する絶縁膜であることを特徴とする。
【００２４】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、下記記載の製造方法を採用する。
【００２５】
半導体基板上に所定の形状に加工した第１の絶縁膜を形成する工程と、
半導体基板に対し水平方向に第１の絶縁膜と互いに接するとともに、後の工程にて配線が形成されるべき領域と離間することで空隙領域を形成するように第２の絶縁膜を形成する工程と、
半導体基板上の配線が形成されるべき領域に配線を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００２６】
半導体基板上に所定の形状に加工した配線を形成する工程と、
配線と離間することで空隙領域を形成するように第２の絶縁膜を形成する工程と、
半導体基板に対して水平方向に第２の絶縁膜と接するように第１の絶縁膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、半導体基板の同一の平面状に配設する配線の配線間に空隙領域と絶縁膜とを設ける半導体装置において、特に絶縁膜からの脱ガスによって配線が曝露されるのを抑制し、配線の変質がなく、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を用いて本発明の半導体装置を実施するための最良な形態の構造とその製造方法とを説明する。なお、以下に示す実施形態については、本発明の半導体装置の特徴的な部分である配線とその近傍の領域とだけを図示して説明する。
【００２９】
［第１の実施形態の説明：図１および図２］
まず、本発明の半導体装置の第１の実施形態について、図１および図２に示した断面図を参照して説明する。
第１の実施形態は、同一配線層内の配線間の領域に２つの絶縁膜が形成された領域と空隙領域とにより構成するものであり、特に配線側面と絶縁膜との対向面の全面に絶縁膜となる領域を構成する第１の絶縁膜の端面が面している形態である。
【００３０】
図１は、本発明の半導体装置の第１の実施形態の構造を示す断面図であって、配線と対向する第１の絶縁膜の位置関係を説明する図である。図１において、１は半導体基板、２は配線、３は第１の絶縁膜、４は第２の絶縁膜、５は空隙領域である。Ｗ１は第１の絶縁
膜３と配線２とが離間する距離である。Ｈ１は、第２の絶縁膜４が第１の絶縁膜３を覆う距離である。
【００３１】
半導体基板１の同一平面上に複数の配線２を設け、この配線２間に第１の絶縁膜３を配線２と離間して設けている。第１の絶縁膜３は、例えば、液体材料であるＳＯＧである。
第１の絶縁膜３と配線２との間に第２の絶縁膜４を第１の絶縁膜３と接するとともに配線２とは離間して設けている。第２の絶縁膜４は、例えば、ＣＶＤ法により形成するシリコン酸化膜である。
配線２と第２の絶縁膜４との間に空隙領域５を設ける。第１の絶縁膜３と配線２とが対向する部分は、第１の絶縁膜３から第２の絶縁膜４，空隙領域５，配線２の順に配設されている。
【００３２】
半導体基板１に対しての水平方向とは、半導体基板１の表面に対して平行な直線に沿った方向とし、半導体基板１に対しての垂直方向とは、半導体基板１の表面とほぼ垂直に交わる直線に沿った方向とすると、第１の絶縁膜３は、半導体基板１の上面の水平方向に第２の絶縁膜４と空隙領域５とを介して配線２と離間しており、この第２の絶縁膜４と空隙領域５との距離が、距離Ｗ１となっている。
【００３３】
さらに、距離Ｈ１は、第２の絶縁膜４が第１の絶縁膜３を覆う距離であり、第１の絶縁膜３と配線２とが対向する面の全面に設けおり、この図の場合は、その膜厚そのものとなっている。
大切なことは、距離Ｈ１は、配線２の膜厚には関係がなく、例えば、配線２と第１の絶縁膜３との膜厚が異なっていても、第２の絶縁膜４が第１の絶縁膜３を覆う距離がＨ１となるのである。
【００３４】
このような構成とすることによって、第２の絶縁膜４が第１の絶縁膜３の側壁を覆うため、配線２が第１の絶縁膜３からの脱ガスに曝露されるのを防止するのである。このため、配線２の変質が抑制され、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００３５】
次に、配線２を複数設け、その配線間に第１の絶縁膜３，第２の絶縁膜４，空隙領域５を複数設ける例を図２を用いて説明する。なお、すでに説明した同一の構成には同一の番号を付与している。
第１の絶縁膜３と配線２との間は、第２の絶縁膜４と空隙領域５とがあるが、配線２の方向とは反対の方向には、半導体装置の集積状況によって、第１の絶縁膜３または第１の絶縁膜３が配設されている。このようなときは、その領域に互いに対向している第１の絶縁膜３同士または第２の絶縁膜４同士を接して設け、その間に空隙領域５を設けない。つまり、余剰な空隙領域５を設けないことで、第１の絶縁膜３からの脱ガスの影響を少なくするのである。
図２に示す例では、２つの配線２の間で、それぞれの配線２とは反対の向きに対向している第２の絶縁膜４同士を接続してその間を埋めている。
【００３６】
［第２の実施形態の説明；図３］
次に、本発明の半導体装置の第２の実施形態における構成について、図３に示した断面図を参照して説明する。
第２の実施形態は、同一配線層内の配線間の領域に２つの絶縁膜が形成された領域と空隙領域とにより構成するものであり、特に配線側面と絶縁膜との対向面の一部に絶縁膜となる領域を構成する第１の絶縁膜の端面が面しているとともに、半導体装置を断面でみたとき、第１の絶縁膜の上面もしくは下面、またはその両方を第２の絶縁膜で覆う形態である。
【００３７】
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の半導体装置の第２の実施形態における第１〜第３の構成を示す断面図である。なお、すでに説明した同一の構成には同一の番号を付与している。
【００３８】
図３において、６ａは立設部、６ｂは底部、６ｃは上部である。立設部６ａは、第２の絶縁膜４の一部であって、空隙領域５と対向する部分に半導体基板に対して垂直方向に設けられている部分である。底部６ｂは、第２の絶縁膜４の一部であって、第１の絶縁膜３と半導体基板１とが対向する部分に設けている部分である。上部６ｃは、第２の絶縁膜４の一部であって、第１の絶縁膜３の上部に半導体基板１に対して対向するように設けている部分である。
【００３９】
図３（ａ）に示すように、第２の実施形態における第１の構成は、立設部６ａと底部６ｂとを設けることで、第２の絶縁膜４は凹部形状を有する。
また、図３（ｂ）に示すように、第２の実施形態における第２の構成は、立設部６ａと上部６ｃとを設けることで、第２の絶縁膜４はキャップ形状を有する。
さらに、図３（ｃ）に示すように、第２の実施形態における第３の構成は、立設部６ａ，底部６ｂ，上部６ｃをすべて有することで、断面で見たとき、第２の絶縁膜４は第１の絶縁膜３の側面と上下の面とを囲む形状を有する。この形状は、便宜上ボックス形状と呼ぶことにする。
【００４０】
図３に示すように、第１の絶縁膜３を構成する少なくとも２つの面（例えば、側面と下面、または側面と上面）と第２の絶縁膜４とが接している。つまり、凹部，キャップ，ボックスの各形状によって第１の絶縁膜３の一部が第２の絶縁膜４によって囲まれているのである。
【００４１】
［第２の実施形態における第１の構成の説明；図３（ａ）］
まず、図３（ａ）を用いて、第２の実施形態における第１の構成の説明をする。
半導体基板１の同一平面上に複数の配線２を設け、配線２間に第２の絶縁膜４を配線２と離間して凹部形状を有して設けている。
この凹部形状は、第２の絶縁膜４の空隙領域５と対向する部分に半導体基板に対して垂直方向に設けられている立設部６ａと、第１の絶縁膜３と半導体基板１とが対向する部分に設けている底部６ｂとによって構成している。第２の絶縁膜４は、例えば、ＣＶＤ法により形成するシリコン酸化膜である。
第２の絶縁膜４は凹部形状であるから、この第２の絶縁膜４の凹部のくぼみの中に第１の絶縁膜３を設けている。第１の絶縁膜３は、例えば、液体材料であるＳＯＧである。
配線２と第２の絶縁膜４との間に空隙領域５を設ける。第２の絶縁膜４の空隙領域５と対向する部分には立設部６ａがあるため、第１の絶縁膜３と配線２とが対向する部分は、第１の実施形態と同じく、第１の絶縁膜３から第２の絶縁膜４，空隙領域５，配線２の順に配設されている。
【００４２】
このような構成とすることによって、万が一第１の絶縁膜３から半導体基板１側に脱ガスが発生しても、第２の絶縁膜４の底部６ａによってそれを防止することができる。
【００４３】
［第２の実施形態における第２の構成の説明；図３（ｂ）］
次に、図３（ｂ）を用いて、第２の実施形態における第２の構成の説明をする。
半導体基板１の同一平面上に複数の配線２を設け、配線２間に第２の絶縁膜４を配線２と離間してキャップ形状を有して設けている。
このキャップ形状は、立設部６ａと、第１の絶縁膜３の上部に半導体基板１に対して対向するように設けている上部６ｃとによって構成している。第２の絶縁膜４は、例えば、ＣＶＤ法により形成するシリコン酸化膜である。
第２の絶縁膜４はキャップ形状であるから、この第２の絶縁膜４に囲まれる内側に第１の絶縁膜３を設けている。第１の絶縁膜３は、例えば、液体材料であるＳＯＧである。
配線２と第２の絶縁膜４との間に空隙領域５を設ける。第２の絶縁膜４の空隙領域５と対向する部分には立設部６ａがあるため、第１の絶縁膜３と配線２とが対向する部分は、すでに説明した実施形態と同じく、第１の絶縁膜３から第２の絶縁膜４，空隙領域５，配線２の順に配設されている。
【００４４】
このような構成とすることによって、万が一第１の絶縁膜３からその上部の方向に脱ガスが発生しても、第２の絶縁膜４の上部６ｃによってそれを防止することができる。
【００４５】
［第２の実施形態における第３の構成の説明；図３（ｃ）］
次に、図３（ｃ）を用いて、第２の実施形態における第３の構成の説明をする。
半導体基板１の同一平面上に複数の配線２を設け、配線２間に第２の絶縁膜４を配線２と離間してボックス形状を有して設けている。
このボックス形状は、立設部６ａと底部６ｂと上部６ｃとによって構成している。第２の絶縁膜４は、例えば、ＣＶＤ法により形成するシリコン酸化膜である。
第２の絶縁膜４はボックス形状であるから、この第２の絶縁膜４に囲まれる内側に第１の絶縁膜３を設けている。第１の絶縁膜３は、例えば、液体材料であるＳＯＧである。
配線２と第２の絶縁膜４との間に空隙領域５を設ける。第２の絶縁膜４の空隙領域５と対向する部分には立設部６ａがあるため、第１の絶縁膜３と配線２とが対向する部分は、すでに説明した実施形態と同じく、第１の絶縁膜３から第２の絶縁膜４，空隙領域５，配線２の順に配設されている。
【００４６】
このような構成とすることによって、万が一第１の絶縁膜３から半導体基板１側またはその上部の方向に脱ガスが発生しても、第２の絶縁膜４の底部６ａと上部６ｃとによってそれを防止することができる。
【００４７】
以上の説明から明らかなように、本発明の半導体装置の第２の実施形態の構成は、すでに説明した第１の実施形態に加えて、第２の絶縁膜４が第１の絶縁膜３の上面もしくは下面、またはその両方を覆うため、配線２が第１の絶縁膜３からの脱ガスに曝露されるのを防止するのである。このため、さらに配線２の変質が抑制され、半導体装置の信頼性を向上させることができるのである。
【００４８】
［第１の実施形態の製造方法：図１および図４〜図８］
次に、図１を用いて説明した本発明の半導体装置の第１の実施形態の製造方法を図１および図４〜図８の断面図を用いて説明する。図４〜図８は、その製造方法を工程順に示す断面図である。
【００４９】
まず、図４に示すように、半導体基板１上に、シリコン窒化膜である空隙形成用犠牲膜７を、後の工程にて第１の絶縁膜３と第２の絶縁膜４とが形成される領域３１が開口するように形成する。その後、ＣＶＤ法により全面にシリコン酸化膜４０を形成する。このシリコン酸化膜４０は、後の工程でその一部が第２の絶縁膜４となる。
【００５０】
次に、図５に示すように、既知の手段によりシリコン酸化膜４０をエッチバックし、空隙形成用絶縁膜７の側壁に第２の絶縁膜４が所定の膜厚で残るようにサイドウォール形状に形成する。その後、全面に液体材料であるＳＯＧ３０を形成する。このＳＯＧ３０は、後の工程でその一部が第１の絶縁膜３となる。
【００５１】
次に、図６に示すように、ＳＯＧ３０を第２の絶縁膜４および空隙形成用絶縁膜７の表面が露出するまでエッチバックする。その後、ホトリソ工程により後に配線２が形成され
る領域８０が開口するようにレジスト８を形成する。
【００５２】
次に、図７に示すように、レジスト８をエッチングマスクとし、空隙形成用絶縁膜７の配線２が形成される領域８０を開口する。その後、レジスト８を除去し、全面にアルミニウムからなる配線材料９を形成する。
【００５３】
次に、図８に示すように、配線材料９を第１の絶縁膜３、第２の絶縁膜４および空隙形成用絶縁膜７の表面が露出するまでＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；化学機械研磨）技術により研磨を行い、配線２を形成する。
【００５４】
その後、空隙形成用絶縁膜７を選択的に除去し、配線２と第２の絶縁膜４との間に空隙領域５を形成することで、図１に示す第１の実施形態である半導体装置の構造を実現する。
【００５５】
［第２の実施形態における第１の構成の製造方法：図３（ａ）および図９〜図１２］
次に、図３（ａ）を用いて説明した本発明の半導体装置の第２の実施形態における第１の構成の製造方法を図３（ａ）および図９〜図１２の断面図を用いて説明する。図９〜図１２は、その製造方法を工程順に示す断面図である。
【００５６】
まず、図９に示すように、半導体基板１上に、アルミニウムからなる複数の配線２を形成する。その後、全面にシリコン窒化膜である空隙形成用絶縁膜７を形成する。
【００５７】
次に、図１０に示すように、空隙形成用絶縁膜７を配線２の表面が露出するまでエッチバックし、配線２の側壁に空隙形成用絶縁膜７のサイドウォールを形成する。その後、全面にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；化学気相成長法）技術によりシリコン酸化膜４０を所定の膜厚で形成する。このシリコン酸化膜４０は、後の工程でその一部が第２の絶縁膜４となる。
【００５８】
次に、図１１に示すように、全面に液体材料であるＳＯＧ３０を形成する。このＳＯＧ３０は、後の工程でその一部が第１の絶縁膜３となる。
【００５９】
次に、図１２に示すように、ＳＯＧ３０とシリコン酸化膜４０とをＣＭＰ技術により研磨し、配線２および空隙形成用絶縁膜７の表面を露出させる。この工程により、第２の絶縁膜４が配線２間で凹部形状となり、第２の絶縁膜４の凹部に第１の絶縁膜３を設ける構造となる。
【００６０】
その後、空隙形成用絶縁膜７を選択的に除去し、配線２と第２の絶縁膜４との間に空隙領域５を形成することで、図３（ａ）に示す第２の実施形態における第１の構成の半導体装置の構造を実現する。
【００６１】
［第２の実施形態における第２の構成の製造方法：図３（ｂ）および図１３〜図１７］
次に、図３（ｂ）を用いて説明した本発明の半導体装置の第２の実施形態における第２の構成の製造方法を図３（ｂ）および図１３〜図１７の断面図を用いて説明する。図１３〜図１７は、その製造方法を工程順に示す断面図である。
【００６２】
まず、図１３に示すように、半導体基板１上に、液体材料であるＳＯＧからなる第１の絶縁膜３を後の工程にて第２の絶縁膜４、空隙領域５および配線２が形成される領域３２が開口するように形成する。その後、全面にＣＶＤ技術を用いてシリコン酸化膜４０を形成する。シリコン酸化膜４０は、第１の絶縁膜３によりその表面に凹凸を有してしまうが、この凹凸は後の工程で特に必要になるものではない。
もちろん、凹凸が形成しないようにシリコン酸化膜４０を形成してもかまわない。このシリコン酸化膜４０は、後の工程でその一部が第２の絶縁膜４となる。
【００６３】
次に、図１４に示すように、ＣＭＰ技術によりシリコン酸化膜４０を研磨する。この研磨は、シリコン酸化膜４０が第１の絶縁膜３の上において所定の膜厚になるようにする。その後、ホトリソ工程により後に空隙領域５と配線２とが形成される領域８１が開口するようにレジスト８を形成する。
【００６４】
次に、図１５に示すように、レジスト８をエッチングマスクとし、ドライエッチングにより上記領域８１の部分のシリコン酸化膜４０をエッチング除去する。この工程により、第２の絶縁膜４が配線２間でキャップ形状となり、この第２の絶縁膜４で囲われた中に第１の絶縁膜３を設ける構造となる。その後、レジスト８を除去し、全面にシリコン窒化膜である空隙形成用絶縁膜７を形成する。
【００６５】
次に、図１６に示すように、既知の手段により空隙形成用絶縁膜７をエッチバックし、第２の絶縁膜４の側壁に空隙形成用絶縁膜７のサイドウォールを形成する。その後、全面にアルミニウムからなる配線材料９を形成する。
【００６６】
次に、図１７に示すように、配線材料９を第２の絶縁膜４および空隙形成用絶縁膜７の表面が露出するまでＣＭＰ技術により研磨を行い、配線２を形成する。
【００６７】
その後、空隙形成用絶縁膜７を選択的に除去し、配線２と第２の絶縁膜４との間に空隙領域５を形成することで、図３（ｂ）に示す第２の実施形態における第２の構成の半導体装置の構造を実現する。
【００６８】
［第２の実施形態における第３の構成の製造方法：図３（ｃ）および図１８〜図２２］
次に、図３（ｃ）を用いて説明した本発明の半導体装置の第２の実施形態における第３の構成の製造方法を製造方法を図３（ｃ）および図１８〜図２２の断面図を用いて説明する。図１８〜図２２は、その製造方法を工程順に示す断面図である。
【００６９】
まず、図１８に示すように、半導体基板１上の全面にＣＶＤ技術を用いてシリコン酸化膜４１を形成する。その後、このシリコン酸化膜４１上に液体材料であるＳＯＧからなる第１の絶縁膜３を形成する。この第１の絶縁膜３は、後の工程にて第２の絶縁膜４、空隙領域５および配線２が形成される領域３２が開口するように形成する。さらにその後、全面にＣＶＤ技術を用いてシリコン酸化膜４０を形成する。シリコン酸化膜４０は、第１の絶縁膜３によりその表面に凹凸を有してしまうが、この凹凸は後の工程で特に必要になるものではない。もちろん、凹凸が形成しないようにシリコン酸化膜４０を形成してもかまわない。このシリコン酸化膜４０，４１は、後の工程によって、その一部が第２の絶縁膜４になる。
【００７０】
次に、図１９に示すように、ＣＭＰ技術によりシリコン酸化膜４０を研磨する。この研磨は、シリコン酸化膜４０が第１の絶縁膜３の上において所定の膜厚になるようにする。その後、ホトリソ工程により後に空隙領域５と配線２とが形成される領域８１が開口するようにレジスト８を形成する。
【００７１】
次に、図２０に示すように、レジスト８をエッチングマスクとし、ドライエッチングにより上記領域８１の部分のシリコン酸化膜４０をエッチング除去する。この工程により、第２の絶縁膜４は、シリコン酸化膜４０，４１によるボックス形状となり、この第２の絶縁膜４で囲われた中に第１の絶縁膜３を設ける構造となる。シリコン酸化膜４０，４１はそれぞれ別の工程で形成しているが、ともにシリコン酸化膜であるから、見かけ上は共に
同一の膜とすることができる。その後、レジスト８を除去し、全面にシリコン窒化膜である空隙形成用絶縁膜７を形成する。
【００７２】
次に、図２１に示すように、既知の手段により空隙形成用絶縁膜７をエッチバックし、第２の絶縁膜４の側壁に空隙形成用絶縁膜７のサイドウォールを形成する。その後、全面にアルミニウムからなる配線材料９を形成する。
【００７３】
次に、図２２に示すように、配線材料９を第２の絶縁膜４および空隙形成用絶縁膜７の表面が露出するまでＣＭＰ技術を用いて研磨を行い、配線２を形成する。
【００７４】
その後、空隙形成用絶縁膜７を選択的に除去し、配線２と第２の絶縁膜４との間に空隙領域５を形成することで、図３（ｃ）に示す第２の実施形態における第３の構成の半導体装置の構造を実現する。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の半導体装置は、配線の変質を起こすことなく、寄生容量の低減を図ることができる。このため、高速動作もしくは低消費電力化、または高い信頼性が要求される電子機器用の半導体装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の半導体装置の第１の実施形態を説明する断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の第１の実施形態の異なる構成を説明する断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の第２の実施形態を説明する断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の第１の実施形態の製造方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の半導体装置の第１の実施形態の製造方法を説明する断面図である。
【図６】本発明の半導体装置の第１の実施形態の製造方法を説明する断面図である。
【図７】本発明の半導体装置の第１の実施形態の製造方法を説明する断面図である。
【図８】本発明の半導体装置の第１の実施形態の製造方法を説明する断面図である。
【図９】本発明の半導体装置の第２の実施形態における第１の構成の製造方法を説明する断面図である。
【図１０】本発明の半導体装置の第２の実施形態における第１の構成の製造方法を説明する断面図である。
【図１１】本発明の半導体装置の第２の実施形態における第１の構成の製造方法を説明する断面図である。
【図１２】本発明の半導体装置の第２の実施形態における第１の構成の製造方法を説明する断面図である。
【図１３】本発明の半導体装置の第２の実施形態における第２の構成の製造方法を説明する断面図である。
【図１４】本発明の半導体装置の第２の実施形態における第２の構成の製造方法を説明する断面図である。
【図１５】本発明の半導体装置の第２の実施形態における第２の構成の製造方法を説明する断面図である。
【図１６】本発明の半導体装置の第２の実施形態における第２の構成の製造方法を説明する断面図である。
【図１７】本発明の半導体装置の第２の実施形態における第２の構成の製造方法を説明する断面図である。
【図１８】本発明の半導体装置の第２の実施形態における第３の構成の製造方法を説明する断面図である。
【図１９】本発明の半導体装置の第２の実施形態における第３の構成の製造方法を説明する断面図である。
【図２０】本発明の半導体装置の第２の実施形態における第３の構成の製造方法を説明する断面図である。
【図２１】本発明の半導体装置の第２の実施形態における第３の構成の製造方法を説明する断面図である。
【図２２】本発明の半導体装置の第２の実施形態における第３の構成の製造方法を説明する断面図である。
【図２３】特許文献１に示した従来技術を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  半導体基板
２  配線
３  第１の絶縁膜
４  第２の絶縁膜
５  空隙領域
６ａ  立設部
６ｂ  底部
６ｃ  上部
７  空隙形成用絶縁膜
８  レジスト
３０  ＳＯＧ
３１，３２，８０，８１  領域
４０，４１  シリコン酸化膜
【図１】
2008072007.tif 000003
【図２】
2008072007.tif 000004
【図３】
2008072007.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008072007.tif 000007
【図６】
2008072007.tif 000008
【図７】
2008072007.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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