(57)【要約】【課題】  配線層間膜およびビア層間膜を低誘電率のＳｉＯＣ膜で構成した銅ダマシン配線の信頼性を向上する。【解決手段】  配線層間膜１５、２３およびビア層間膜２１のそれぞれをＳｉＯＣ膜で構成し、ストッパ絶縁膜１４、２２およびキャップ絶縁膜２０をＳｉＣＮ膜ＡとＳｉＣ膜Ｂの積層膜で構成することによって、配線層間膜１５、２３およびビア層間膜２１のリーク電流低減、ならびにストッパ絶縁膜１４、２２およびキャップ絶縁膜２０との接着性向上を図る。【選択図】      図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料からなる配線を単層または多層に形成する半導体装置の製造方法であって、上下または左右に位置する前記配線の間を電気的に絶縁する層間絶縁膜をＳｉＯＣ膜で形成し、前記ＳｉＯＣ膜に接して、前記ＳｉＯＣ膜とのヤング率の差が５０ＧＰａ以下または応力の差が５０ＭＰａ以下の絶縁膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
金属材料からなる配線を単層または多層に形成する半導体装置の製造方法であって、上下または左右に位置する前記配線の間を電気的に絶縁する層間絶縁膜をＳｉＯＣ膜で形成し、前記ＳｉＯＣ膜の上層または下層に相対的に薄いＳｉＣＮ膜を形成し、前記ＳｉＯＣ膜と前記ＳｉＣＮ膜との間に５ｎｍ以上の厚さのＳｉＣ膜を介在させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
金属材料からなる配線を単層または多層に形成する半導体装置の製造方法であって、上下または左右に位置する前記配線の間を電気的に絶縁する層間絶縁膜を窒素を含有するＳｉＯＣ膜で形成し、前記ＳｉＯＣ膜に接して相対的に薄いＳｉＣＮ膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体基板上の層間絶縁膜に形成された溝の内部に金属配線が形成され、前記層間絶縁膜および前記金属配線のそれぞれの上部に、前記配線を構成する金属の拡散を防止するキャップ絶縁膜が形成された半導体装置であって、
前記層間絶縁膜は、ＳｉＯＣ膜と、前記ＳｉＯＣ膜上に形成されたＳｉＣ膜と、前記ＳｉＣ膜上に形成されたＳｉＯＮ膜とからなり、
前記キャップ絶縁膜は、ＳｉＣＮ膜と、前記ＳｉＣＮ膜上に形成されたＳｉＣ膜とからなることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記層間絶縁膜の一部を構成する前記ＳｉＯＮ膜は、窒素含有量が５atoms％以下、または屈折率が１．４９５以下であることを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
前記層間絶縁膜の中途部に、前記層間絶縁膜をエッチングして前記溝を形成する際のエッチングストッパとして機能するストッパ絶縁膜が形成され、前記ストッパ絶縁膜は、ＳｉＣＮ膜と、前記ＳｉＣＮ膜上に形成されたＳｉＣ膜とからなることを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
【請求項７】
半導体基板上の層間絶縁膜に形成された溝の内部に金属配線が形成され、前記層間絶縁膜および前記金属配線のそれぞれの上部に、前記配線を構成する金属の拡散を防止するキャップ絶縁膜が形成された半導体装置であって、
前記層間絶縁膜は、ＳｉＯＣ膜と、前記ＳｉＯＣ膜上に形成されたＳｉＯＮ膜とからなり、
前記キャップ絶縁膜は、ＳｉＣＮ膜と、前記ＳｉＣＮ膜上に形成されたＳｉＣ膜とからなることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
前記層間絶縁膜の一部を構成する前記ＳｉＯＮ膜の窒素含有量は、３〜４atoms％以下であることを特徴とする請求項７記載の半導体装置。
【請求項９】
前記層間絶縁膜の一部を構成する前記ＳｉＯＮ膜の屈折率は、１．４８５以下であることを特徴とする請求項７記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記層間絶縁膜の中途部に、前記層間絶縁膜をエッチングして前記溝を形成する際のエッチングストッパとして機能するストッパ絶縁膜が形成され、前記ストッパ絶縁膜は、ＳｉＣＮ膜と、前記ＳｉＣＮ膜上に形成されたＳｉＣ膜とからなることを特徴とする請求項７記載の半導体装置。
【請求項１１】
半導体基板上の層間絶縁膜に形成された溝の内部に金属配線が形成され、前記層間絶縁膜および前記金属配線のそれぞれの上部に、前記配線を構成する金属の拡散を防止するキャップ絶縁膜が形成された半導体装置であって、
前記層間絶縁膜は、ＳｉＯＣ膜と、前記ＳｉＯＣ膜上に形成されたＳｉＯＣＮ膜とからなり、
前記キャップ絶縁膜は、ＳｉＣＮ膜と、前記ＳｉＣＮ膜上に形成されたＳｉＣ膜とからなることを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
前記層間絶縁膜の一部を構成する前記ＳｉＯＣ膜は、室温から４５０℃までの温度範囲における膜のストレス変化量が５０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１１記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記層間絶縁膜の一部を構成する前記ＳｉＯＣＮ膜の窒素含有量は、１０atoms％以下であることを特徴とする請求項１１記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記層間絶縁膜の中途部に、前記層間絶縁膜をエッチングして前記溝を形成する際のエッチングストッパとして機能するストッパ絶縁膜が形成され、前記ストッパ絶縁膜は、ＳｉＣＮ膜と、前記ＳｉＣＮ膜上に形成されたＳｉＣ膜とからなることを特徴とする請求項１１記載の半導体装置。
【請求項１５】
半導体基板上の層間絶縁膜に形成された溝の内部に金属配線が形成され、前記層間絶縁膜および前記金属配線のそれぞれの上部に、前記配線を構成する金属の拡散を防止するキャップ絶縁膜が形成された半導体装置であって、
前記層間絶縁膜は、ＳｉＯＣＮ膜からなり、
前記キャップ絶縁膜は、ＳｉＣＮ膜と、前記ＳｉＣＮ膜上に形成されたＳｉＣ膜とからなることを特徴とする半導体装置。
【請求項１６】
前記層間絶縁膜は、ＳｉＯＣＮ膜と、前記ＳｉＯＣＮ膜上に形成されたＳｉＯＮ膜とからなることを特徴とする請求項１５記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記層間絶縁膜を構成する前記ＳｉＯＣＮ膜の窒素含有量は、１０atoms％以下であることを特徴とする請求項１５記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記層間絶縁膜の中途部に、前記層間絶縁膜をエッチングして前記溝を形成する際のエッチングストッパとして機能するストッパ絶縁膜が形成され、前記ストッパ絶縁膜は、ＳｉＣＮ膜と、前記ＳｉＣＮ膜上に形成されたＳｉＣ膜とからなることを特徴とする請求項１５または１６記載の半導体装置。
【請求項１９】
半導体基板上の層間絶縁膜に形成された溝の内部に金属配線が形成され、前記層間絶縁膜および前記金属配線のそれぞれの上部に、前記配線を構成する金属の拡散を防止するキャップ絶縁膜が形成され、
前記層間絶縁膜は、ＳｉＯＣ膜と、前記ＳｉＯＣ膜上に形成されたＳｉＯＮ膜とからなり、
前記キャップ絶縁膜は、ＳｉＣＮ膜と、前記ＳｉＣＮ膜上に形成されたＳｉＣ膜とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記層間絶縁膜の一部を構成する前記ＳｉＯＣ膜を形成した後、前記ＳｉＯＣ膜の表面をプラズマ処理し、その後、前記ＳｉＯＣ膜上に前記ＳｉＯＮ膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記層間絶縁膜の一部を構成する前記ＳｉＯＣ膜は、成膜温度３７５℃のプラズマＣＶＤ法で堆積することを特徴とする請求項１９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記層間絶縁膜の一部を構成する前記ＳｉＯＣ膜を、室温から４５０℃までの温度範囲における膜のストレス変化量が５０ＭＰａ以下となるように、プラズマＣＶＤ法で堆積することを特徴とする請求項１９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、半導体装置の製造技術に関し、特に、いわゆるダマシン（Damascene）法を用いて形成された配線構造、およびそのような配線構造を有する半導体装置に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化に伴う配線遅延を抑制するために、配線抵抗および配線容量の低減が図られている。配線抵抗に関しては、設計技術による対応と、銅を主導体層とした配線の採用が検討されている。銅配線の形成には、絶縁膜に形成された溝の内部を含む基板上に銅を主導体層とする配線用金属を堆積した後、溝以外の領域の余分な金属をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用いて除去することにより、溝の内部に配線パターンを形成する方法、いわゆるダマシン法が用いられている。
【０００３】
一方、配線容量に関しては、比誘電率が２〜３程度と相対的に低い低誘電率材料の採用が検討されている。なかでも、機械的強度に優れたカーボンを含有するシリコン酸化（Silicon-oxycarbite：以下、ＳｉＯＣと記す）膜が、低誘電率材料として有望視されている。
【０００４】
なお、特開２００１−３２６２７９号公報（特許文献１）には、層間絶縁膜を構成する多層の絶縁膜のうち銅配線と接する絶縁膜を、シロキサン結合を有するアルキル化合物と、該アルキル化合物のガス流量と等しいか又は少ないガス流量に調整されたＮ2Ｏ、Ｈ2Ｏ又はＣＯ2のうち何れか一つの酸素含有ガスとを含む成膜ガスをプラズマ化し、反応させて成膜する技術が開示されている。
【０００５】
また、特開２００１−１１０７８９号公報（特許文献２）には、シリコン、酸素、及び、原子量で少なくとも約５％の炭素を含む第１誘電体層と、シリコン、酸素、及び、第１誘電体層に含まれる炭素の約２／３未満の炭素を含む第２誘電体層とからなる金属間誘電体層を堆積及びエッチングする方法が記載されている。
【０００６】
また、特開２００２−２０３８９９号公報（特許文献３）には、層間絶縁膜をＳｉＯ膜、ＳｉＯＦ膜あるいはＳｉＯＣ膜で形成し、銅バリア膜をＳｉＣ膜で形成することによって、層間絶縁膜とバリア膜との接着性を向上させる技術が開示されている。
【０００７】
また、特開２００２−１３４４９４号公報（特許文献４）には、層間絶縁膜をＳｉＯＣ膜、ＳｉＯＦ膜あるいはＣＦ膜で形成し、ＣＭＰ（化学的機械研磨）時の研磨ストッパ膜および銅バリア膜をＳｉＣ膜で形成することによって、クロストークを防止する技術が開示されている。
【０００８】
また、特開２００２−３５３３１０号公報（特許文献５）には、層間絶縁膜をＳｉＯＣ膜で形成し、銅バリア膜をＳｉＣ膜またはＳｉＮ膜で形成することによって、ビアのエッチングを改善する技術が開示されている。
【０００９】
また、特開２００３−１４２５９３号公報（特許文献６）には、層間絶縁膜をＳｉＯ膜、ＳｉＯＦ膜あるいはＳｉＯＣ膜で形成し、銅バリア膜をＳｉＣ膜またはＳｉＮ膜で形成することによって、ＭＩＭ(Metal Insulator Metal)キャパシタを形成する技術が開示されている。
【００１０】
また、特開２００３−１５２０７６号公報（特許文献７）には、層間絶縁膜をＳｉＯＣ膜、ＳｉＯＦ膜、ＢＮ膜あるいはＣＦ膜で形成し、ＣＭＰ時の研磨ストッパ膜をＳｉＣ膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ膜あるいはＳｉＯＮ膜、銅バリア膜をＳｉＯＣ膜あるいはＳｉＯＮ膜で形成することによって、配線の絶縁破壊耐性を向上する技術が開示されている。
【００１１】
また、特開２０００−２００８３２号公報（特許文献８）には、層間絶縁膜をＳｉＯ膜、ＳｉＯＦ膜あるいはＳｉＮ膜で形成し、銅バリア膜をＳｉＣ膜またはＳｉＮ膜で形成することによって、銅バリア膜の接着性を向上させる技術が開示されている。
【００１２】
また、特開２００２−９１５０号公報（特許文献９）には、銅ダマシン配線の銅拡散防止膜をＳｉＮ膜、ＳｉＣ膜あるいはＳｉＣＮ膜からなる第１絶縁膜と、ＳｉＮ膜からなる第２絶縁膜との積層構造にすることによって、銅配線の凝集を防止する技術が開示されている。
【００１３】
また、特開２００２−３７３９３６号公報（特許文献１０）には、銅ダマシン配線形成時のエッチングストッパ膜として、ＳｉＣ膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＣＮ膜あるいはＳｉＯＮ膜を用いる技術が開示されている。
【００１４】
また、特開２００２−１７０８８２号公報（特許文献１１）および特開２００２−２７０６９１号公報（特許文献１２）には、銅ダマシン配線の形成において、絶縁膜の溝内に銅を埋め込むＣＭＰの実施後、銅の表面をアンモニア（ＮＨ3）またはヘリウム（Ｈｅ）プラズマに曝して表面処理を行ってから、ＳｉＣ膜、ＳｉＮ膜あるいはＳｉＣＮ膜などの銅拡散防止膜を形成する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３２６２７９号公報
【特許文献２】特開２００１−１１０７８９号公報
【特許文献３】特開２００２−２０３８９９号公報
【特許文献４】特開２００２−１３４４９４号公報
【特許文献５】特開２００２−３５３３１０号公報
【特許文献６】特開２００３−１４２５９３号公報
【特許文献７】特開２００３−１５２０７６号公報
【特許文献８】特開２０００−２００８３２号公報
【特許文献９】特開２００２−００９１５０号公報
【特許文献１０】特開２００２−３７３９３６号公報
【特許文献１１】特開２００２−１７０８８２号公報
【特許文献１２】特開２００２−２７０６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明者は、ダマシン配線の製造方法について検討した。以下は、本発明者によって検討された技術であり、その概要は次のとおりである。
【００１６】
まず、基板上にストッパ絶縁膜および配線形成用の絶縁膜（以下、単に配線層間膜と略す）を順次堆積する。配線層間膜はプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法で成膜されるＳｉＯＣ膜で構成され、ストッパ絶縁膜は、たとえばプラズマＣＶＤ法で成膜されるシリコン酸化（以下、ＳｉＯと記す）膜、シリコン窒化（以下、ＳｉＮと記す）膜またはシリコン炭化窒化（以下、ＳｉＣＮと記す）膜で構成される。ストッパ絶縁膜は、配線層間膜をエッチングする際のエッチングストッパ層として機能する。
【００１７】
次に、パターニングされたフォトレジスト膜をマスクとしたエッチングによって配線層間膜およびストッパ絶縁膜の所定の領域に配線溝を形成する。続いて配線溝の内部を含む基板全面にバリア層、たとえばチタン窒化膜を形成し、さらに配線溝を埋め込む銅膜を形成する。銅膜は主導体層として機能し、たとえばメッキ法で形成できる。その後、配線溝以外の領域の銅膜およびバリア層をＣＭＰ法により除去して配線溝の内部に銅配線を形成する。
【００１８】
次に、銅配線からの銅の拡散を防ぐため、銅配線上にバリア層として機能するキャップ絶縁膜を形成する。キャップ絶縁膜は、たとえばプラズマＣＶＤ法で成膜されるＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜またはＳｉＣＮ膜で構成される。このキャップ絶縁膜は、バリア層としての機能に加えて、銅配線上の絶縁膜に接続孔を形成する際のエッチングストッパ層としての役割を担うこともできる。
【００１９】
しかしながら、半導体装置の高集積化の要望に伴い、加工寸法が０.１μｍ以下におけるダマシン配線の微細化を検討したところ、銅膜をＣＭＰ法で研磨する際、ＳｉＯＣ膜からなる配線層間膜と、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜またはＳｉＣＮ膜からなるストッパ絶縁膜との界面において剥離が生じ、ダマシン配線を有する半導体装置の製造歩留まりが低下するという問題が明らかとなった。
【００２０】
本発明の目的は、配線溝が形成される絶縁膜または接続孔が形成される絶縁膜にＳｉＯＣ膜を用いたダマシン配線の信頼性を向上することのできる技術を提供することにある。
【００２１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述およ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】
【００２２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００２３】
本発明は、半導体基板上の層間絶縁膜に形成された溝の内部に金属配線が形成され、前記層間絶縁膜および前記金属配線のそれぞれの上部に、前記配線を構成する金属の拡散を防止するキャップ絶縁膜が形成された半導体装置において、前記層間絶縁膜が、ＳｉＯＣ膜と、前記ＳｉＯＣ膜上に形成されたＳｉＣ膜と、前記ＳｉＣ膜上に形成されたＳｉＯＮ膜とからなり、前記キャップ絶縁膜が、ＳｉＣＮ膜と、前記ＳｉＣＮ膜上に形成されたＳｉＣ膜とからなるものである。
【００２４】
本発明は、ダマシン配線を有する半導体装置の製造方法において、配線溝が形成される絶縁膜または接続孔が形成される絶縁膜をＳｉＯＣ膜で形成し、このＳｉＯＣ膜に接して５ｎｍ以上の厚さのＳｉＣ膜を積層するものである。
【発明の効果】
【００２５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２６】
配線溝が形成される絶縁膜または接続孔が形成される絶縁膜にＳｉＯＣ膜を用いたダマシン配線において、ストッパ絶縁膜またはキャップ絶縁膜をＳｉＣ膜で構成する、またはＳｉＣＮ膜およびＳｉＯＣ膜とＳｉＣＮ膜との間に介在するＳｉＣ膜からなる積層構造で構成することにより、ＳｉＯＣ膜の剥離を防ぐことができる。これにより、ダマシン配線の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１であるＣＭＯＳＦＥＴ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）の製造方法を図１〜図７に示した半導体基板の要部断面図を用いて工程順に説明する。
【００２９】
まず、図１に示すように、たとえばｐ-型の単結晶シリコンからなる半導体基板１を用意し、半導体基板１の主面に素子分離領域２を形成する。次に、パターニングされたフォトレジスト膜をマスクとして不純物をイオン注入し、ｐウェル３およびｎウェル４を形成する。ｐウェル３にはｐ型不純物、たとえばボロンをイオン注入し、ｎウェル４にはｎ型不純物、たとえばリンをイオン注入する。この後、各ウェル領域にＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor FET）のしきい値を制御するための不純物をイオン注入してもよい。
【００３０】
次に、ゲート絶縁膜５となるシリコン酸化膜、ゲート電極６となる多結晶シリコン膜およびキャップ絶縁膜７となるシリコン酸化膜を順次堆積して積層膜を形成し、パターニングされたフォトレジスト膜をマスクとして上記積層膜をエッチングする。これにより、ゲート絶縁膜５、ゲート電極６およびキャップ絶縁膜７を形成する。
【００３１】
次に、半導体基板１上に、たとえばＣＶＤ法でシリコン酸化膜を堆積した後、このシリコン酸化膜を異方性エッチングすることにより、ゲート電極６の側壁にサイドウォールスペーサ８を形成する。その後、フォトレジスト膜をマスクとして、ｐウェル３にｎ型不純物、たとえばリンまたはヒ素をイオン注入し、ｐウェル３のゲート電極６の両側にｎ型半導体領域９を形成する。ｎ型半導体領域９は、ゲート電極６およびサイドウォールスペーサ８に対して自己整合的に形成され、ｎチャネルＭＩＳＦＥＴのソース・ドレインとして機能する。同様に、フォトレジスト膜をマスクとして、ｎウェル４にｐ型不純物、たとえばフッ化ボロンをイオン注入し、ｎウェル４のゲート電極６の両側にｐ型半導体領域１０を形成する。ｐ型半導体領域１０は、ゲート電極６およびサイドウォールスペーサ８に対して自己整合的に形成され、ｐチャネルＭＩＳＦＥＴのソース・ドレインとして機能する。
【００３２】
次に、図２に示すように、半導体基板１上にスパッタ法またはＣＶＤ法でシリコン酸化膜を堆積した後、そのシリコン酸化膜を、たとえばＣＭＰ法で研磨することにより、表面が平坦化された層間絶縁膜１１を形成する。次いで、パターニングされたフォトレジスト膜をマスクとしたエッチングによって層間絶縁膜１１に接続孔１２を形成する。この接続孔は、ｎ型半導体領域９またはｐ型半導体領域１０上などの必要部分に形成する。
【００３３】
次に、接続孔１２の内部を含む半導体基板１の全面にチタン窒化膜を、たとえばＣＶＤ法で形成し、さらに接続孔１２を埋め込むタングステン膜を、たとえばＣＶＤ法で形成する。その後、接続孔１２以外の領域のタングステン膜およびチタン窒化膜を、たとえばＣＭＰ法により除去して接続孔１２の内部にプラグ１３を形成する。
【００３４】
続いて、シングルダマシン法により第１配線層を形成する。まず、プラグ１３上にストッパ絶縁膜１４を形成し、さらに配線層間膜１５を形成する。ストッパ絶縁膜１４と配線層間膜１５とには次に説明する第１配線層が形成されるため、その合計膜厚は第１配線層に必要な設計膜厚で決められる。
【００３５】
ストッパ絶縁膜１４は、配線層間膜１５への配線溝加工の際にエッチングストッパとなる膜であり、配線層間膜１５に対してエッチング選択比を有する材料で構成される。ストッパ絶縁膜１４は、窒素の含有量が１％以下のシリコン炭化（以下、ＳｉＣと記す）膜とし、その厚さは、たとえば約５ｎｍ以上とすることができる。ＳｉＣ膜は、たとえばプラズマＣＶＤ法で形成され、その成膜条件は、たとえばｒｆパワーが２００〜１０００Ｗ、圧力が２〜１０Ｔｏｒｒ、温度が３００〜４００℃，ガス種がＣ含有ガス（たとえばアルキルシラン）とＨｅ、ガス流量が１００〜２０００ｓｃｃｍである。配線層間膜１５は、ＳｉＯＣ膜からなり、比誘電率は３程度である。ＳｉＯＣ膜は、たとえばプラズマＣＶＤ法で形成され、その成膜条件は、たとえばｒｆパワーが２００〜１０００Ｗ、圧力が２〜１０Ｔｏｒｒ、温度が３００〜４００℃、ガス種がＣ含有ガス（たとえばアルキルシラン）とＨｅとＯ2、ガス流量が１００〜２０００ｓｃｃｍである。
【００３６】
なお、ストッパ絶縁膜１４を構成するＳｉＣ膜および配線層間膜１５を構成するＳｉＯＣ膜は、一台のプラズマＣＶＤ装置によって形成することができる。たとえばプラズマＣＶＤ装置に備わる２つのチャンバを用いて、それぞれのチャンバでＳｉＣ膜とＳｉＯＣ膜とを成膜する方法、または１つのチャンバを用いて、ガス等の成膜条件を変えることによってＳｉＣ膜とＳｉＯＣ膜とを連続成膜する方法を例示することができる。
【００３７】
次いで、パターニングされたフォトレジスト膜をマスクとしたエッチングによってストッパ絶縁膜１４および配線層間膜１５の所定の領域に配線溝１６を形成する。
【００３８】
次に、配線溝１６の内部を含む半導体基板１の全面にバリアメタル層１７を形成する。バリアメタル層１７は、たとえばタンタル膜からなり、その厚さは、たとえば基板平面上で５０ｎｍ程度とすることができる。上記タンタル膜は、たとえばスパッタ法で形成される。バリアメタル層１７は、チタン窒化、タンタル窒化等で構成してもよい。
【００３９】
続いて、バリアメタル層１７上に銅のシード層（図示せず）を、たとえばＣＶＤ法またはスパッタ法で形成し、さらにシード層上に銅膜１８を、たとえば電界メッキ法で形成する。
【００４０】
次に、図３に示すように、ＣＭＰ法を用いて銅膜１８およびシード層を研磨する。さらに研磨を継続し、配線層間膜１５上のバリアメタル層１７を除去する。これにより、配線溝１６以外の領域の銅膜１８（シード層を含む）およびバリアメタル層１７が除去されて、第１配線層の配線１９が形成される。
【００４１】
ところで、ストッパ絶縁膜をＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜またはＳｉＣＮ膜で構成し、配線層間膜をＳｉＯＣ膜で構成する本発明者によって検討された技術では、銅膜およびバリア層のＣＭＰ工程においてストッパ絶縁膜と配線層間膜との界面で剥離が生じた。しかし、ストッパ絶縁膜１４をＳｉＣ膜で構成し、配線層間膜１５をＳｉＯＣ膜で構成した本実施の形態１では、銅膜１８（シード層を含む）およびバリアメタル層１７のＣＭＰ工程においてストッパ絶縁膜（ＳｉＣ膜）１４と絶縁膜（ＳｉＯＣ膜）１５との界面で剥離は生じなかった。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
表１に、各種絶縁膜のヤング率、ストレス、窒素含有量をまとめる。ＳｉＯＣ膜と各種絶縁膜との接着性はＳｉＮ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＯ膜、ＳｉＣ膜の順に小さく、これは窒素含有量に依存する傾向にある。また、ヤング率はＳｉＮ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＯ膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＯＣ膜の順に小さい。また、ＳｉＯＣ膜およびＳｉＣ膜は引っ張り応力を示すのに対し、ＳｉＮ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＯ膜は圧縮応力を示す。
【００４４】
これらのことから、ＳｉＯＣ膜の界面では、Ｏ、Ｃで終端した分子構造が界面における原子間の結合を強めて接着性を向上させると考えられる。さらに、ＳｉＯＣ膜と同じ引っ張り応力を有し、ＳｉＯＣ膜とのヤング率の差が５０ＧＰａ以下、応力の差が５０ＭＰａ以下であるＳｉＣ膜をＳｉＯＣ膜に接して設けることにより、ＳｉＣ膜が銅膜のＣＭＰ処理時に発生する縦横方向の荷重を緩和して、ＳｉＯＣ膜とＳｉＣ膜との界面における剥離を抑制すると考えられる。
【００４５】
なお、ここではストッパ絶縁膜１４としてＳｉＣ膜を例示したが、ＳｉＯＣ膜とのヤング率の差が５０ＧＰａ以下または応力の差が５０ＭＰａ以下である絶縁膜によって、ストッパ絶縁膜１４を構成してもよい。また、ストッパ絶縁膜１４を構成するＳｉＣ膜をプラズマＣＶＤ法で形成し、その成膜条件を例示したが、製法または成膜条件は、これに限定されるものでない。
【００４６】
次に、デュアルダマシン法により第２配線層を形成する。まず、図４に示すように、第１配線層の配線１９上にキャップ絶縁膜２０、接続孔が形成される絶縁膜（以下、単にビア層間膜と略す）２１および配線形成用のストッパ絶縁膜２２を順次形成する。
【００４７】
キャップ絶縁膜２０は、窒素の含有量が１％以下のＳｉＣ膜とし、その厚さは、たとえば約５ｎｍ以上とすることができる。また、キャップ絶縁膜２０は、銅の拡散を防ぐ機能を有するが、ビア層間膜２１に対してエッチング選択比を有する材料で構成され、ビア層間膜２１への接続孔加工の際のエッチングストッパとしても用いられる。ＳｉＣ膜は、たとえばプラズマＣＶＤ法で形成され、その成膜条件は、たとえば前記ストッパ絶縁膜１４を構成するＳｉＣ膜とほぼ同じ条件を用いることができる。
【００４８】
ビア層間膜２１は、ＳｉＯＣ膜からなり、ＳｉＯＣ膜は、たとえばプラズマＣＶＤ法で形成され、その成膜条件は、たとえば前記配線層間膜１５を構成するＳｉＯＣ膜とほぼ同じ条件を用いることができる。
【００４９】
ストッパ絶縁膜２２は、ビア層間膜２１および後にストッパ絶縁膜２２の上層に堆積される配線層間膜に対してエッチング選択比を有する絶縁材料で構成され、窒素の含有量が１％以下のＳｉＣ膜とし、その厚さは、たとえば約５ｎｍ以上とすることができる。ＳｉＣ膜は、たとえばプラズマＣＶＤ法で形成され、その成膜条件は、たとえば前記ストッパ絶縁膜１４を構成するＳｉＣ膜とほぼ同じ条件を用いることができる。
【００５０】
次に、孔パターンにパターニングされたフォトレジスト膜をストッパ絶縁膜２２上に形成し、このフォトレジスト膜をマスクとしてストッパ絶縁膜２２をエッチングする。
【００５１】
次いで、ストッパ絶縁膜２２上に配線層間膜２３を形成する。配線層間膜２３はＳｉＯＣ膜からなり、ＳｉＯＣ膜は、たとえばプラズマＣＶＤ法で形成され、その成膜条件は、たとえば前記配線層間膜１５を構成するＳｉＯＣ膜とほぼ同じ条件を用いることができる。なお、ストッパ絶縁膜２２および配線層間膜２３には次に説明する第２配線層が埋め込まれる配線溝が形成されるため、その合計厚さは第２配線層に必要な設計膜厚で決められる。
【００５２】
その後、図５に示すように、溝パターンにパターニングされたフォトレジスト膜を配線層間膜２３上に形成し、このフォトレジスト膜をマスクとして配線層間膜２３をエッチングする。この際、キャップ絶縁膜２２がエッチングストッパ層として機能する。
【００５３】
続いて、上記フォトレジスト膜およびストッパ絶縁膜２２をマスクとしてビア層間膜２１をエッチングする。この際、キャップ絶縁膜２０がエッチングストッパ層として機能する。
【００５４】
次いで、露出したキャップ絶縁膜２０を、たとえばドライエッチング法で除去する。キャップ絶縁膜２０を除去すると同時にストッパ絶縁膜２２が除去されて、キャップ絶縁膜２０およびビア層間膜２１に接続孔２４が形成され、ストッパ絶縁膜２２および配線層間膜２３に配線溝２５が形成される。
【００５５】
次に、図６に示すように、接続孔２４および配線溝２５の内部を含む半導体基板１の全面にバリアメタル層２６を形成する。バリアメタル層２６は、たとえばタンタル膜からなり、その厚さは、たとえば基板平面上で５０ｎｍ程度とすることができる。上記タンタル膜は、たとえばスパッタ法で形成される。バリアメタル層２６は、チタン窒化、タンタル窒化等で構成してもよい。
【００５６】
続いて、バリアメタル層２６上に銅のシード層（図示せず）を、たとえばＣＶＤ法またはスパッタ法で形成し、さらにシード層上に銅膜２７を、たとえば電界メッキ法で形成する。
【００５７】
次に、図７に示すように、ＣＭＰ法を用いて銅膜２７およびシード層を研磨する。さらに研磨を継続し、配線層間膜２３上のバリアメタル層２６を除去する。これにより、配線溝２５以外の領域の銅膜２７（シード層を含む）およびバリアメタル層２６が除去されて、接続部材と一体に形成された第２配線層の配線２８が形成される。
【００５８】
この銅膜２７（シード層を含む）およびバリアメタル層２６のＣＭＰ工程においても、前述した銅膜１８（シード層を含む）およびバリアメタル層１７のＣＭＰ工程の場合と同様に、キャップ絶縁膜（ＳｉＣ膜）２０とビア層間膜（ＳｉＯＣ膜）２１との界面、ビア層間膜（ＳｉＯＣ膜）２１とストッパ絶縁膜（ＳｉＣ膜）２２との界面、ストッパ絶縁膜（ＳｉＣ膜）２２と配線層間膜２３（ＳｉＯＣ膜）との界面において剥離は生じなかった。
【００５９】
続いて、図示はしないが、第２配線層の配線２８上にキャップ絶縁膜２９を形成し、さらに上層の配線を形成した後、パッシベーション膜で半導体基板１の全面を覆うことにより、ＣＭＯＳＦＥＴが略完成する。
【００６０】
なお、本実施の形態１では、半導体基板１の主面上に形成される半導体素子としてＣＭＯＳＦＥＴを例示したが、これに限定されるものではない。
【００６１】
また、本実施の形態１では、デュアルダマシン法により第２配線層の配線２８を形成する場合、ストッパ絶縁膜２２にあらかじめ孔パターンを加工した後、キャップ絶縁膜２０およびストッパ絶縁膜２２をエッチングストッパ層として機能させて、ビア層間膜２１に接続孔２４を、配線層間膜２３に配線溝２５を同時に形成したが、この形成方法に限定されるものではない。たとえば孔パターンにパターニングされたフォトレジスト膜をマスクとしたエッチングにより配線層間膜２３およびビア層間膜２１に接続孔２３を形成した後、溝パターンにパターニングされたフォトレジスト膜をマスクとしたエッチングにより配線層間膜２３に配線溝２４を形成する方法、あるいは溝パターンにパターニングされたフォトレジスト膜をマスクとしたエッチングにより配線層間膜２３に配線溝２４を形成した後、孔パターンにパターニングされたフォトレジスト膜をマスクとしたエッチングによりビア層間膜２１に接続孔２３を形成する方法などがある。
【００６２】
このように、本実施の形態１によれば、配線層間膜１５，２３およびビア層間膜２１を相対的に低い低誘電率材料であるＳｉＯＣ膜で構成した場合、配線層間膜１５，２３およびビア層間膜２１に接して設けられるストッパ絶縁膜１４，２２およびキャップ絶縁膜２０をＳｉＣ膜で構成することにより、第１配線層の配線１９を形成するＣＭＰ工程における配線層間膜１５とストッパ絶縁膜１４との界面での剥離、および第２配線層の配線２０を形成するＣＭＰ工程におけるキャップ絶縁膜２０とビア層間膜２１との界面、ビア層間膜２１とストッパ絶縁膜２２との界面、ストッパ絶縁膜２２と配線層間膜２３との界面での剥離を防ぐことができる。
【００６３】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２であるＣＭＯＳＦＥＴの製造方法を図８に示した半導体基板の要部断面図を用いて説明する。
【００６４】
前記実施の形態１では、ストッパ絶縁膜１４、２２およびキャップ絶縁膜２０をＳｉＣ膜で構成したが、本実施の形態２では、ストッパ絶縁膜１４、２２およびキャップ絶縁膜２０を、ＳｉＣ膜に比してリーク電流を小さく抑えることができるＳｉＣＮ膜Ａ、ならびに配線層間膜１５，２３およびビア層間膜２１を構成するＳｉＯＣ膜と上記ＳｉＣＮ膜Ａとの間に介在するＳｉＣ膜Ｂにより構成するものである。ＳｉＣＮ膜Ａの厚さは、たとえば４０ｎｍ程度、ＳｉＣ膜Ｂの厚さは、たとえば１０ｎｍ程度であり、ＳｉＣＮ膜Ａの窒素含有量は１％以上とする。
【００６５】
また、ＳｉＣＮ膜Ａは、たとえばプラズマＣＶＤ法で形成され、その成膜条件は、たとえばｒｆパワーが２００〜１０００Ｗ、圧力が２〜１０Ｔｏｒｒ、温度が３００〜４００℃、ガス種がＣ含有ガス（たとえばアルキルシラン）とＮＨ３とＨｅ、ガス流量が１００〜２０００ｓｃｃｍであり、ＳｉＣ膜Ｂは、たとえばプラズマＣＶＤ法で形成され、その成膜条件は、たとえばｒｆパワーが２００〜１０００Ｗ、圧力が２〜１０Ｔｏｒｒ、温度が３００〜４００℃、ガス種がＣ含有ガス（たとえばアルキルシラン）とＨｅ、ガス流量が１００〜２０００ｓｃｃｍである。
【００６６】
図９は、３種類の絶縁膜（ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＮ膜）のリーク電流特性を測定したグラフであり、横軸は電界強度（単位：ＭＶ／ｃｍ）、縦軸は膜のリーク電流（単位：Ａ／ｃｍ2）を示している。グラフから明らかなように、例えば電界強度＝３ＭＶ／ｃｍにおけるリーク電流は、ＳｉＣＮ膜が最も少なく、ＳｉＣ膜が最も多い。
【００６７】
このように、本実施の形態２によれば、ストッパ絶縁膜１４、２２およびキャップ絶縁膜２０を主として相対的にリーク電流の小さいＳｉＣＮ膜Ａで構成し、配線層間膜１５，２３およびビア層間膜２１を構成するＳｉＯＣ膜と上記ＳｉＣＮ膜Ａとの間にＳｉＣ膜Ｂを介在させることにより、配線間のリーク電流を低減できると同時にＳｉＯＣ膜の剥離を防ぐことができる。
【００６８】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、窒素を含有したＳｉＯＣ膜で配線層間膜１５、２３およびビア層間膜２１を構成し、相対的にリーク電流の小さいＳｉＣＮ膜でストッパ絶縁膜１４，２２およびキャップ絶縁膜２０を構成するものである。窒素を含有したＳｉＯＣ膜は、たとえばプラズマＣＶＤ法で形成され、その成膜条件は、たとえばｒｆパワーが２００〜１０００Ｗ、圧力が２〜１０Ｔｏｒｒ、温度が３００〜４００℃、ガス種がＣ含有ガス（たとえばアルキルシラン）とＯ2とＮ2、またはＣ含有ガス（たとえばアルキルシラン）とＮ2Ｏ、ガス流量が１００〜２０００ｓｃｃｍであり、ＳｉＣＮ膜は、たとえばプラズマＣＶＤ法で形成され、その成膜条件は、たとえばｒｆパワーが２００〜１０００Ｗ、圧力が２〜１０Ｔｏｒｒ、温度が３００〜４００℃、ガス種がＣ含有ガス（たとえばアルキルシラン）とＮＨ3とＨｅ、ガス流量が１００〜２０００ｓｃｃｍである。ＳｉＣＮ膜の厚さは、たとえば５０ｎｍ程度である。
【００６９】
このように、本実施の形態３によれば、ＳｉＯＣ膜に窒素を含有することで、両者の接着性を向上させる。これにより、配線間のリーク電流を低減できると同時にＳｉＯＣ膜の剥離を防ぐことができる。
【００７０】
（実施の形態４）
図１０に示すように、本実施の形態４では、ストッパ絶縁膜１４、２２およびキャップ絶縁膜２０のそれぞれを、ＳｉＣＮ膜ＡとＳｉＣ膜Ｂの積層膜で構成する。
【００７１】
図１１は、３種類の絶縁膜（ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＮ膜）のＴＤＤＢ（Time-dependent dielectric breakdown；経時絶縁破壊）特性を測定したグラフであり、横軸は電界強度（単位：ＭＶ／ｃｍ）、縦軸はＴＤＤＢ寿命（単位：秒）を示している。グラフから明らかなように、ＳｉＣＮ膜はＳｉＣ膜に比べＴＤＤＢ寿命が長い。
【００７２】
一方、図１２は、銅配線（ビア部分）のストレスマイグレーション特性とＳｉＣＮ膜およびＳｉＣ膜の関係を評価したグラフであり、横軸は銅配線の幅（単位：μｍ）、縦軸はストレスマイグレーションによる配線の不良率（単位：％）を示している。グラフから明らかなように、銅配線幅がある値以上になると、ＳｉＣＮ膜は銅配線のストレスマイグレーション特性を著しく劣化させるのに対し、ＳｉＣ膜は銅配線幅の大小に関わりなく、ストレスマイグレーション特性を殆ど劣化させない。また、ＳｉＣＮ膜とＳｉＣ膜の積層膜は、それらの中間的な特性を示す。
【００７３】
以上のことから、ストッパ絶縁膜１４、２２およびキャップ絶縁膜２０のそれぞれを、ＳｉＣＮ膜ＡとＳｉＣ膜Ｂの積層膜で構成することにより、ストッパ絶縁膜１４、２２およびキャップ絶縁膜２０のＴＤＤＢ特性の劣化を防ぐと共に、リーク電流の低減を図ることができ、かつ銅配線のストレスマイグレーション特性の劣化を防ぐことが可能となる。
【００７４】
なお、ストッパ絶縁膜１４、２２およびキャップ絶縁膜２０のそれぞれを、ＳｉＣＮ膜ＡとＳｉＣ膜Ｂの積層膜で構成した場合は、配線層間膜１５、２３およびビア層間膜２１を構成するＳｉＯＣ膜とＳｉＣＮ膜Ａとの界面の接着力が低下する。そこで、本実施の形態では、配線層間膜１５、２３およびビア層間膜２１のそれぞれを、ＳｉＯＣ膜Ｃ、ＳｉＣ膜ＢおよびＳｉＯＮ膜Ｄの３層構造で構成し、ＳｉＯＣ膜ＣとＳｉＣＮ膜Ａとが直接接しないようにする。ここで、ＳｉＯＣ膜ＣとＳｉＯＮ膜Ｄとの間の薄いＳｉＣ膜Ｂは、ＳｉＯＣ膜ＣとＳｉＯＮ膜Ｄの接着性を高めるための接着層である。また、配線層間膜１５、２３およびビア層間膜２１の誘電率をできるだけ低くするために、ＳｉＯＣ膜Ｃよりも誘電率が高いＳｉＯＮ膜Ｄの膜厚は、ＳｉＯＣ膜Ｃよりも薄くすると共に、窒素含有量も５atoms％以下にすることが望ましい。ＳｉＯＮ膜Ｄは、例えばモノシラン（ＳｉＨ4）と亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）とをソースガスに用いたプラズマＣＶＤ法（成膜温度＝３５０〜４００℃）で堆積する。
【００７５】
（実施の形態５）
前記実施の形態４のように、配線層間膜１５、２３およびビア層間膜２１のそれぞれを、ＳｉＯＣ膜Ｃ、ＳｉＣ膜ＢおよびＳｉＯＮ膜Ｄの３層構造で構成した場合は、接着層であるＳｉＣ膜Ｂのエッチング選択比とＳｉＯＣ膜ＣおよびＳｉＯＮ膜Ｄのエッチング選択比が異なるために、配線溝１６、２５や接続孔２４を形成するためのエッチング工程でＳｉＣ膜Ｂがエッチングストッパ膜となり、スループットが低下する問題がある。
【００７６】
そこで、本実施の形態では、図１３に示すように、配線層間膜１５、２３およびビア層間膜２１のそれぞれを、ＳｉＯＣ膜ＣおよびＳｉＯＮ膜Ｄの２層構造で構成し、配線溝１６、２５や接続孔２４を形成する際にエッチングのスループットが低下するのを防止する。
【００７７】
一方、接着層であるＳｉＣ膜Ｂを省略した場合は、ＳｉＯＣ膜ＣとＳｉＯＮ膜Ｄの界面の接着力が低下し、膜の剥がれが発生し易くなるという問題が生じる。
【００７８】
膜の剥がれの原因の一つとして、ＳｉＯＣ膜Ｃの成膜後における室温でのストレスが４５ＭＰａ(引っ張り応力)であるのに対して、４５０℃におけるストレスは−１６ＭＰａ（圧縮応力）となり、膜ストレス変化は引っ張り応力から圧縮応力に変化すること、またその変化量が６１ＭＰａ（４５ＭＰａ−（−１６ＭＰａ））と大きいことが考られる。
【００７９】
その対策としては、ＳｉＯＣ膜Ｃを高温（例えば成膜温度＝３７５℃）で堆積することにより、ＳｉＯＣ膜Ｃの成膜後の室温でのストレスが５３ＭＰａ(引っ張り応力)から４５０℃におけるストレスは７８ＭＰａ(引っ張り応力)となり、その変化量が２５ＭＰａ（７８ＭＰａ−５３ＭＰａ）と温度変化によるストレス変動量の小さい膜となりＳｉＯＮ膜Ｄとの接着性を向上させることができると考えられる。また、ＳｉＯＣ膜Ｃを成膜した後、その表面をヘリウム（Ｈｅ）プラズマ処理または酸素プラズマ処理し、続いてＳｉＯＮ膜Ｄを堆積すると両者の接着力を向上させることができる。なお、ＳｉＯＣ膜Ｃの堆積温度が高すぎたり、プラズマ処理が過剰であったりすると、ＳｉＯＣ膜Ｃの誘電率が低下するので、成膜温度は４００℃以下、プラズマ処理時間は２０秒以下（例えば１５秒程度）とするのがよい。
【００８０】
また、ＳｉＯＣ膜Ｃの上部にＳｉＯＮ膜Ｄを堆積する際、ソースガスであるモノシランと亜酸化窒素の割合を変え、屈折率を１．４８５以下の膜または膜中の窒素含有量を３〜４％にした膜にすると、ＳｉＯＣ膜Ｃとの接着性が向上する。
【００８１】
（実施の形態６）
前記実施の形態５では、配線層間膜１５、２３およびビア層間膜２１のそれぞれを、ＳｉＯＣ膜ＣおよびＳｉＯＮ膜Ｄの２層構造で構成し、かつ両者の接着性を向上させるための各種処理を行ったが、本実施の形態では、図１４に示すように、配線層間膜１５、２３およびビア層間膜２１のそれぞれを、ＳｉＯＣ膜ＣおよびＳｉＯＣＮ膜Ｅの２層構造で構成する。この場合、ＳｉＯＣＮ膜Ｅの組成は、ＳｉＯＮ膜Ｄに比べてＳｉＯＣ膜Ｃに近いので接着性がよいことから、前記実施の形態５で行ったような膜の接着性を向上させるための各種処理が不要となる。
【００８２】
ＳｉＯＮ膜Ｄの上部にＳｉＯＣＮ膜Ｅを堆積するには、ＳｉＯＮ膜Ｄを堆積する途中でソースガス中に窒素を含むガスを添加し、さらに成膜を続ければよい。なお、誘電率が高くなるのを防ぐため、ＳｉＯＣＮ膜Ｅ中の窒素濃度は、１０atoms％以下にとどめることが望ましい。
【００８３】
また、図示は省略するが、配線層間膜１５、２３およびビア層間膜２１のそれぞれを、ＳｉＯＣＮ膜ＥおよびＳｉＯＮ膜Ｄの２層構造で構成してもよい。ＳｉＯＣＮ膜Ｅの組成は、ＳｉＯＣ膜Ｃに比べてＳｉＯＮ膜Ｄに近いので接着性がよく、前記実施の形態５で行ったような膜の接着性を向上させるための各種処理が不要となる。
【００８４】
（実施の形態７）
本実施の形態では、図１５に示すように、配線層間膜１５、２３およびビア層間膜２１のそれぞれを、ＳｉＯＣＮ膜Ｅで構成する。この場合は、配線層間膜１５、２３およびビア層間膜２１のそれぞれをＳｉＯＣ膜Ｃで構成する前記実施の形態１、２に比べて誘電率が高くなるが、配線層間膜１５、２３およびビア層間膜２１のそれぞれを複数の膜で構成する前記実施の形態４〜６に比べて工程が大幅に短縮できる。また、ＳｉＯＣＮ膜Ｅの組成は、ＳｉＯＣ膜Ｃに比べてＳｉＣＮ膜Ａに近いので、ストッパ絶縁膜１４、２２およびキャップ絶縁膜２０のそれぞれの一部を構成するＳｉＣＮ膜Ａとの界面における接着性の低下も生じ難くなる。なお、誘電率が高くなるのを防ぐため、ＳｉＯＣＮ膜Ｅ中の窒素濃度は、１０atoms％以下にとどめることが望ましい。
【００８５】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の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言うまでもない。
【００８６】
例えば、前記実施の形態５〜７では、ストッパ絶縁膜１４、２２およびキャップ絶縁膜２０のそれぞれをＳｉＣＮ膜のみで、またはＳｉＣ膜のみで構成することも可能である。
【００８７】
また、前記実施の形態１〜７では、ダマシン銅配線の配線層間膜またはビア層間膜に低誘電率膜を用いる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えばリソグラフィ技術とドライエッチング技術を用いて形成されたアルミニウム合金またはタングステン等の高融点金属膜からなる配線の上に、低誘電率の層間絶縁膜を形成する場合にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、ダマシン法を用いて形成される銅配線と低誘電率の層間絶縁膜とを含む半導体装置に適用して有効な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態１であるＣＭＯＳＦＥＴの製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１であるＣＭＯＳＦＥＴの製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１であるＣＭＯＳＦＥＴの製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１であるＣＭＯＳＦＥＴの製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１であるＣＭＯＳＦＥＴの製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１であるＣＭＯＳＦＥＴの製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１であるＣＭＯＳＦＥＴの製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２であるＣＭＯＳＦＥＴの製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図９】絶縁膜（ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＮ膜）のリーク電流特性を測定したグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態４であるＣＭＯＳＦＥＴを示す半導体基板の要部断面図である。
【図１１】絶縁膜（ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＮ膜）のＴＤＤＢ特性を測定したグラフである。
【図１２】銅配線のストレスマイグレーション特性とＳｉＣＮ膜およびＳｉＣ膜の関係を評価したグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態５であるＣＭＯＳＦＥＴを示す半導体基板の要部断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態６であるＣＭＯＳＦＥＴを示す半導体基板の要部断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態７であるＣＭＯＳＦＥＴを示す半導体基板の要部断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１  半導体基板
２  素子分離領域
３  ｐウェル
４  ｎウェル
５  ゲート絶縁膜
６  ゲート電極
７  キャップ絶縁膜
８  サイドウォールスペーサ
９  ｎ型半導体領域
１０  ｐ型半導体領域
１１  層間絶縁膜
１２  接続孔
１３  プラグ
１４  ストッパ絶縁膜
１５  配線層間膜
１６  配線溝
１７  バリアメタル層
１８  銅膜
１９  配線
２０  キャップ絶縁膜
２１  ビア層間膜
２２  ストッパ絶縁膜
２３  配線層間膜
２４  接続孔
２５  配線溝
２６  バリアメタル層
２７  銅膜
２８  配線
Ａ  ＳｉＣＮ膜
Ｂ  ＳｉＣ膜
Ｃ  ＳｉＯＣ膜
Ｄ  ＳｉＯＮ膜
Ｅ  ＳｉＯＣＮ膜
【図１】
2004158832.tif 000004
【図２】
2004158832.tif 000005
【図３】
2004158832.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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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