(57)【要約】【課題】現在、一般的に検討されているＳｉＣやＳｉＣＮは比誘電率が４．５から５程度、ＳｉＯＣは２．８から３．０程度である。デバイスの縮小化により、配線サイズと配線間隔の微細化が更に進むと、比誘電率の更なる低減が求められている。また、ＳｉＯＣとＳｉＣＮ及び、ＳｉＣとのエッチング選択比がちいさいために、エッチングストッパ膜として、ＳｉＣＮ及びＳｉＣを用いた場合、金属配線層の表面が、フォトレジストを除去する際に酸化し、接続抵抗が高くなるという問題がある。【構成】少なくともＣ／Ｓｉ比が５以上で、且つ、分子量が１００以上の有機シランを原料として形成された、ＳｉＯＣＨ、ＳｉＣＮＨ及び、ＳｉＣＨからなる有機絶縁膜、及び、該有機絶縁膜を用いた半導体装置、特に、溝構造を有する半導体装置に関するものである。【選択図】  図２
2004221275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＣ／Ｓｉ比が５以上で、且つ、分子量が１００以上の有機シランを原料として形成されたことを特徴とする有機絶縁膜。
【請求項２】
前記有機シランは、トリメチルビニルシラン、トリエチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン、テトラビニルシラン、テトラエチルシラン及び、トリエチルシランからなる群から選択される１以上の有機シランである請求項１記載の有機絶縁膜。
【請求項３】
前記有機シランは少なくとも一部にビニル基を有する請求項１に記載の有機絶縁膜。
【請求項４】
少なくとも一部にビニル基を有する前記有機シランはトリメチルビニルシラン、トリエチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン及び、テトラビニルシランからなる群から選択される１以上の有機シランである請求項３記載の有機絶縁膜。
【請求項５】
Ｃ＝Ｃ結合を有していることを特徴とする請求項１に記載の有機絶縁膜。
【請求項６】
ビニル基を有していることを特徴とする請求項５に記載の有機絶縁膜。
【請求項７】
前記有機絶縁膜は、ＳｉＣＨ膜、ＳｉＣＨＮ膜又は、ＳｉＯＣＨ膜である請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記ＳｉＣＨ膜は、Ｓｉ、Ｃ及び、Ｈ元素からなり、Ｃ／Ｓｉ組成比が０．９以上であることを特徴とする請求項７に記載の有機絶縁膜。
【請求項９】
前記ＳｉＣＨ膜は、密度が１．４ｇ／ｃｍ３未満であることを特徴とする請求項７又は８に記載の有機絶縁膜。
【請求項１０】
前記ＳｉＣＨＮ膜は、Ｓｉ、Ｃ、Ｈ及び、Ｎ元素からなり、Ｃ／Ｓｉ組成比が１．０以上であることを特徴とする請求項７に記載の有機絶縁膜。
【請求項１１】
前記ＳｉＣＨＮ膜は、密度が１．６ｇ／ｃｍ３未満であることを特徴とする請求項７又は１０に記載の有機絶縁膜。
【請求項１２】
前記ＳｉＯＣＨ膜は、少なくともＳｉ、Ｃ、Ｏ及び、Ｈ元素からなり、Ｃ／Ｓｉ組成比が０．８以上であることを特徴とする請求項７に記載の有機絶縁膜。
【請求項１３】
前記ＳｉＯＣＨ膜は、密度が１．２ｇ／ｃｍ３未満であることを特徴とする請求項７又は１２に記載の有機絶縁膜。
【請求項１４】
プラズマＣＶＤ法による成膜方法であって、原料ガスが少なくともＣ／Ｓｉ比が５以上で、且つ、分子量が１００以上の有機シランと酸化剤と不活性ガスであることを特徴とする有機絶縁膜の製造方法。
【請求項１５】
前記不活性ガスはヘリウム、アルゴン、キセノンのいずれかであることを特徴とする請求項１４に記載の有機絶縁膜の製造方法。
【請求項１６】
前記酸化剤が、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２のいずれかである請求項１４に記載の有機絶縁膜の製造方法。
【請求項１７】
前記有機シランが、トリメチルビニルシラン、トリエチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン、テトラビニルシラン、テトラエチルシラン及び、トリエチルシランからなる群から選択される１以上の有機シランである請求項１４記載の有機絶縁膜。
【請求項１８】
前記有機シランは少なくとも一部にビニル基を有する請求項１４に記載の有機絶縁膜。
【請求項１９】
少なくとも一部にビニル基を有する前記有機シランはトリメチルビニルシラン、トリエチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン及び、テトラビニルシランからなる群から選択される１以上の有機シランである請求項１８に記載の有機絶縁膜。
【請求項２０】
前記有機絶縁膜が、少なくともＳｉ、Ｃ、Ｈ、Ｏ元素からなるＳｉＯＣＨ膜であることを特徴とする請求項１４に記載の有機絶縁膜の製造方法。
【請求項２１】
プラズマＣＶＤ法による成膜方法であって、原料ガスがＣ／Ｓｉ比が５以上で、且つ、分子量が１００以上の有機シランとヘリウム、アルゴン、キセノンのいずれかである不活性ガスであることを特徴とする有機絶縁膜の製造方法。
【請求項２２】
前記有機シランが、トリメチルビニルシラン、トリエチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン、テトラビニルシラン、テトラエチルシラン及び、トリエチルシランからなる群から選択される１以上の有機シランである請求項２１記載の有機絶縁膜。
【請求項２３】
前記有機シランは少なくとも一部にビニル基を有する請求項２１に記載の有機絶縁膜。
【請求項２４】
少なくとも一部にビニル基を有する前記オルガノシランはトリメチルビニルシラン、トリエチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン及び、テトラビニルシランからなる群から選択される１以上の有機シランである請求項２４記載の有機絶縁膜。
【請求項２５】
前記有機絶縁膜が、Ｓｉ、Ｃ、Ｈ元素からなるＳｉＣＨ膜であることを特徴とする請求項２１に記載の有機絶縁膜の製造方法。
【請求項２６】
プラズマＣＶＤ法による成膜方法であって、原料ガスがＣ／Ｓｉ比が５以上で、且つ、分子量が１００以上の有機シランと窒素含有ガスとヘリウム、アルゴン、キセノンのいずれかである不活性ガスであることを特徴とする有機絶縁膜の製造方法。
【請求項２７】
前記窒素含有ガスが、アンモニア、Ｎ２、ヒドラジンのいずれかである請求項２６に記載の有機絶縁膜の製造方法。
【請求項２８】
前記有機シランが、トリメチルビニルシラン、トリエチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン、テトラビニルシラン、テトラエチルシラン及び、トリエチルシランからなる群から選択される１以上の有機シランである請求項２６記載の有機絶縁膜の製造方法。
【請求項２９】
前記オルガノシランは少なくとも一部にビニル基を有する請求項２６に記載の有機絶縁膜の製造方法。
【請求項３０】
少なくとも一部にビニル基を有する前記有機シランはトリメチルビニルシラン、トリエチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン及び、テトラビニルシランからなる群から選択される１以上の有機シランである請求項２９記載の有機絶縁膜の製造方法。
【請求項３１】
前記有機絶縁膜が、少なくともＳｉ、Ｃ、Ｈ、Ｎ元素からなるＳｉＣＨＮ膜であることを特徴とする請求項２６に記載の有機絶縁膜の製造方法。
【請求項３２】
少なくとも層間絶縁膜、エッチングストッパ膜又は、金属のバリア絶縁膜のいずれか１の絶縁膜を有する半導体装置において、
前記絶縁膜、エッチングストッパ膜又は、金属のバリア絶縁膜が請求項１から５のいずれか１項に記載の有機絶縁膜であることを特徴とする半導体装置。
【請求項３３】
前記半導体装置が溝配線構造を有することを特徴とする請求項３２に記載の半導体装置。
【請求項３４】
半導体基板上に形成された絶縁膜上に形成された第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜内に形成された第１の溝配線と、第２の絶縁膜と、第３の絶縁膜と、前記第３の絶縁膜内に形成された第２の溝配線と、前記第２の絶縁膜内に形成され、前記第１の溝配線と前記第２の溝配線とを接続する接続プラグとを有する溝配線構造を有する半導体装置において、
前記第１の絶縁膜、第２の絶縁膜及び、第３の絶縁膜は少なくとも請求項７に記載のＳｉＯＣＨ膜からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項３５】
前記第１の絶縁膜は前記ＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜からなる積層膜である請求項３４に記載の半導体装置。
【請求項３６】
前記第１の絶縁膜はエッチングストッパ膜と前記ＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜からなる積層膜で、
前記エッチングストッパ膜は、請求項７に記載のＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜である請求項３４に記載の半導体装置。
【請求項３７】
前記第２の絶縁膜はバリア絶縁膜と請求項７に記載のＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜とからなる積層膜で、
前記バリア絶縁膜は、請求項７に記載のＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜である請求項３４に記載の半導体装置。
【請求項３８】
前記第２の絶縁膜はバリア絶縁膜と前記ＳｉＯＣＨ膜とからなる積層膜で、
前記バリア絶縁膜は、請求項７に記載のＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜である請求項３４に記載の半導体装置。
【請求項３９】
前記第２の絶縁膜はバリア絶縁膜と前記ＳｉＯＣＨ膜とエッチングストッパ膜とからなる積層膜で、
前記バリア絶縁膜及びエッチングストッパ膜は、請求項７に記載のＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜である請求項３４に記載の半導体装置。
【請求項４０】
前記第３の絶縁膜は前記ＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜とからなる積層膜である請求項３４に記載の半導体装置。
【請求項４１】
前記第３の絶縁膜はエッチングストッパ膜と前記ＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜とからなる積層膜で、
前記エッチングストッパ膜は、請求項７に記載のＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜である請求項３４に記載の半導体装置。
【請求項４２】
前記第２の溝配線はその上部がバリア絶縁膜で覆われており、
前記バリア絶縁膜は請求項７に記載のＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜である請求項３４に記載の半導体装置。
【請求項４３】
前記エッチングストッパ膜が、請求項７に記載のＳｉＣＨ膜とＳｉＣＨＮ膜との積層膜である請求項３６、３９及び、４１のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項４４】
前記バリア絶縁膜は、請求項７に記載のＳｉＣＨ膜とＳｉＣＨＮ膜との積層膜である請求項３７、３８、３９及び、４２のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項４５】
少なくとも前記溝配線又は、前記接続プラグの一方は、銅または、銅含有金属からなることを特徴とする請求項３４に記載の半導体装置。
【請求項４６】
前記銅含有金属は、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｗ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｐｔ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｎｉ、およびＦｅからなる群から選択された１以上の金属を含有することを特徴とする請求項４５に項記載の半導体装置。
【請求項４７】
前記溝配線及び、前記接続プラグは、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉＮ、Ｔａ、ＴａＮ、およびＴａＳｉＮからなる群の１以上のバリアメタル層を有することを特徴とする請求項３４に記載の半導体装置。
【請求項４８】
少なくとも層間絶縁膜、エッチングストッパ膜又は、金属のバリア絶縁膜のいずれか１の絶縁膜を有する半導体装置の製造法において、
前記絶縁膜、エッチングストッパ膜又は、金属のバリア絶縁膜が請求項７に記載の有機絶縁膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４９】
前記半導体装置が溝配線構造を有することを特徴とする請求項４８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５０】
溝配線構造を有する半導体装置の製造方法において、
半導体基板上に第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜を選択的にエッチングして第１の配線溝パターンを形成する工程と、
前記第１の配線溝パターンを金属により埋設し第１の溝配線を形成する工程と、
第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜を選択的にエッチングして前記第１の溝配線の上面に達する接続孔形成する工程と、
前記接続孔に金属を埋設し接続プラグを形成する工程と、
第３の絶縁膜を形成する工程と、
前記第３の絶縁膜を選択的にエッチングして少なくとも一部は前記接続プラグの上面に達する第２の溝パターを形成する工程と、
前記第２の配線溝パターンを金属により埋設し第２の溝配線を形成する工程と、
バリア絶縁膜を形成する工程と、を有する半導体装置の製造方法において、
前記第１、第２及び第３の絶縁膜の少なくとも１つの絶縁膜は、請求項７に記載のＳｉＯＣＨからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５１】
前記第１の絶縁膜は前記ＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜からなる積層膜である請求項５０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５２】
前記第１の絶縁膜はエッチングストッパ膜と前記ＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜からなる積層膜で、
前記エッチングストッパ膜は、請求項５に記載のＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜である請求項５０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５３】
前記第２の絶縁膜はバリア絶縁膜と前記ＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜とからなる積層膜で、
前記バリア絶縁膜は、請求項７に記載のＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜である請求項４５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５４】
前記第３の絶縁膜は前記ＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜とからなる積層膜である請求項５０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５５】
前記第３の絶縁膜はエッチングストッパ膜と前記ＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜とからなる積層膜で、
前記エッチングストッパ膜は、請求項７に記載のＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜である請求項５０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５６】
溝配線構造を有する半導体装置の製造方法において、
半導体基板上に第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜を選択的にエッチングして第１の配線溝パターンを形成する工程と、
前記第１の配線溝パターンを金属により埋設し第１の溝配線を形成する工程と、
第２の絶縁膜と第３の絶縁膜を形成する工程と、
前記第２絶縁膜と第３の絶縁膜とを選択的にエッチングして前記第１絶縁膜の上面に達する接続孔を形成する工程と、
前記第３の絶縁膜を選択的にエッチングして前記第２の絶縁膜の上面に達する第２の配線溝を形成工程と、
前記接続孔と前記第２の配線溝を金属で埋設する工程と、
第４の絶縁膜を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法において、
前記第１、第２及び第３の絶縁膜が少なくとも１つの絶縁膜は、請求項７に記載のＳｉＯＣＨからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５７】
溝配線構造を有する半導体装置の製造方法において、
半導体基板上に第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜を選択的にエッチングして第１の配線溝パターンを形成する工程と、
前記第１の配線溝パターンを金属により埋設し第１の溝配線を形成する工程と、
第２の絶縁膜と第３の絶縁膜を形成する工程と、
前記第３の絶縁膜を選択的にエッチングして前記第２の絶縁膜の上面に達する第２の配線溝を形成する工程と、
前記第２の配線溝の底部の一部を選択的にエッチングして、第１の絶縁膜上部に達する接続孔を形成する工程と、
前記接続孔と前記第２の配線溝を金属で埋設する工程と、
第４の絶縁膜を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法において、
前記第１、第２及び第３の絶縁膜の少なくとも１つの絶縁膜は、請求項７に記載のＳｉＯＣＨからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５８】
前記第１の絶縁膜は前記ＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜からなる積層膜である請求項５６又は５７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５９】
前記第１の絶縁膜はエッチングストッパ膜と前記ＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜からなる積層膜で、
前記エッチングストッパ膜は、請求項７に記載のＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜である請求項請求項５６又は５７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６０】
前記第２の絶縁膜はバリア絶縁膜と前記ＳｉＯＣＨ膜とからなる積層膜で、
前記バリア絶縁膜は、請求項７に記載のＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜である請求項請求項５６又は５７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６１】
前記第２の絶縁膜はバリア絶縁膜と前記ＳｉＯＣＨ膜とエッチングストッパ膜とからなる積層膜で、
前記バリア絶縁膜及びエッチングストッパ膜は、請求項７に記載のＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜である請求項請求項５６又は５７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６２】
前記第３の絶縁膜は前記ＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜とからなる積層膜である請求項請求項５６又は５７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６３】
前記第３の絶縁膜はエッチングストッパ膜と前記ＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜とからなる積層膜で、
前記エッチングストッパ膜は、請求項７に記載のＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜である請求項請求項５６又は５７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６４】
溝配線構造を有する半導体装置の製造方法において、
半導体基板上に第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜を選択的にエッチングして第１の配線溝パターンを形成する工程と、
前記第１の配線溝パターンを金属により埋設し第１の溝配線を形成する工程と、
第２の絶縁膜を形成する工程と、
エッチングストッパ膜を形成する工程と、
前記エッチングストッパ膜に選択的に孔を開口する工程と、
第３の絶縁膜を形成する工程と、
前記第３の絶縁膜を選択的にエッチングして前記第２の絶縁膜の上面に達する第２の配線溝を形成するとともに、前記開口を介して前記第１の配線の上部に達する接続孔を形成する工程と、
前記接続孔と前記第２の配線溝を金属で埋設する工程と、
第４の絶縁膜を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法において、
前記第１、第２及び第３の絶縁膜の少なくともいずれか１の絶縁膜は、請求項７に記載のＳｉＯＣＨからなり、前記エッチングストッパ膜が、請求項７に記載のＳｉＣＨ又は、ＳｉＣＨＮからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６５】
前記第１の絶縁膜は前記ＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜からなる積層膜である請求項６４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６６】
前記第１の絶縁膜はエッチングストッパ膜と前記ＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜からなる積層膜で、
前記エッチングストッパ膜は、請求項７に記載のＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜である請求項６４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６７】
前記第２の絶縁膜はバリア絶縁膜と前記ＳｉＯＣＨ膜とからなる積層膜で、
前記バリア絶縁膜は、請求項７に記載のＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜である請求項６４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６８】
前記第３の絶縁膜は前記ＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜とからなる積層膜である請求項６４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６９】
前記第３の絶縁膜はエッチングストッパ膜と前記ＳｉＯＣＨ膜とハードマスク膜とからなる積層膜で、
前記エッチングストッパ膜は、請求項７に記載のＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜である請求項６４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７０】
前記バリア絶縁膜は請求項７に記載のＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜である請求項６４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７１】
少なくとも前記溝配線又は、前記接続プラグの一方は、銅含有金属からなることを特徴とする請求項６４に記載の半導体装置。
【請求項７２】
前記銅含有金属は、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｗ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｐｔ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｎｉ、およびＦｅからなる群から選択された１以上の金属を含有することを特徴とする請求項５６、５７及び、６４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７３】
前記溝配線または、接続プラグは、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉＮ、Ｔａ、ＴａＮ、およびＴａＳｉＮからなる群の１以上のバリアメタルを有することを特徴とする請求項５６、５７及び、６４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機絶縁膜及びそれを用いた半導体装置に関し、特に、低誘電率有機絶縁膜及びその製造方法、ならびに、低誘電率有機絶縁膜を層間絶縁膜に用いた多層配線構造の半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣの製造分野では、デバイスの高速化、高集積化にともない、デバイス設計ルールの縮小化が進んできている。デバイスの縮小化により、配線サイズと配線間隔の微細化が進むと、それに反比例して配線抵抗や配線間容量が増加していく傾向にある。配線抵抗や配線間容量が増加するとＲＣ時定数が大きくなるため、信号の伝播速度の低下を招き、デバイスの高速化をおこなう上で問題となっている。
【０００３】
このため、配線抵抗と配線間容量の低減がデバイスの高速化を進めていく上で重要となってきている。配線抵抗を低減する方法としては、配線材料として広く用いられてきていたＡｌよりも比抵抗の低いＣｕを配線材料として用いた技術、製品が普及してきている。
【０００４】
また、配線間容量は、配線の面積、配線間の絶縁膜の比誘電率に比例し、配線間隔に反比例して増加するため、デバイスのデザインを変更せずに配線間容量を減少する方法としては、例えば、従来の酸化膜（ＳｉＯ２）や窒化膜（ＳｉＮ）よりも比誘電率の低い絶縁膜が検討されている。
【０００５】
Ｃｕを配線材料して用いる場合、ドライエッチング技術によるＣｕの微細加工が困難なことから、通常、図１に示すようなダマシン配線構造が一般的に広く使われている。
【０００６】
ダマシン配線の形成方法は、まず、ＳｉＯ２下地層間絶縁膜０００１上に、その後に形成されるＳｉＯ２配線溝層間膜０００２とのエッチング選択性に優れたエッチングストッパＳｉＮ絶縁膜０００３をＳｉＨ４とＮＨ３とＮ２を用いた平行平板型プラズマＣＶＤ方法により５０〜１５０ｎｍの厚さで成膜し、次いでＳｉＯ２配線層間絶縁膜０００２を４００〜１０００ｎｍ程度の厚さで成膜する。それから、フォトリソグラフィーとドライエッチング技術により溝パターンを形成し、Ｏ２ドライアッシング技術とウェット剥離技術によりレジストパターンを除去する。それから溝パターンを、スパッタリング技術とメッキ技術を用いてＴａやＴａＮといったＣｕの拡散を防止するためのバリアメタルとＣｕで埋め込み、ＣＭＰによりＳｉＯ２配線層間絶縁膜０００２上の余分なＣｕとバリアメタルを除去してＣｕ配線０００７を形成する。
【０００７】
ダマシン配線形成後、層間絶縁膜を形成する場合、ＣｕがＳｉＯ２と容易に反応して拡散してしまうため、通常は拡散防止絶縁膜（バリア絶縁膜）としてＳｉＨ４とＮＨ３とＮ２を用いた平行平板型プラズマＣＶＤによるＳｉＮ膜００１２をＣｕ上に５０〜１００ｎｍ程度成膜してから、ＳｉＯ２ビア層間絶縁膜００１０を成膜している。
【０００８】
この場合、ＳｉＮはＣｕの拡散防止のためだけではなく、Ｃｕの溝エッチングを行なう際、また、Ｃｕのダマシン配線上にビアホールを開口する際、Ｃｕ表面がＳｉＯ２のエッチングやＯ２レジストアッシングの雰囲気に晒されるのを防止するため、ＳｉＯ２のエッチングストップ層としての役割も担うことになる。このようにＳｉＮは拡散防止とエッチングストップ層としての機能が求められている。
【０００９】
近年では、さらに配線間の寄生容量を低減するため、従来のＳｉＯ２の比誘電率４．１よりも比誘電率の低いＳｉＯＦやＳｉＯＣ等の有機絶縁膜が、また、ＳｉＮの比誘電率７よりも比誘電率が低い４ＭＳ（テトラメチルシラン）や３ＭＳ（トリメチルシラン）を原料とした平行平板型プラズマＣＶＤによるＳｉＣやＳｉＣＮといった比誘電率４．５から５程度の有機絶縁膜が広く検討されてきている。
【００１０】
図１５（ａ）〜図１６（ｃ）は、従来の３ＭＳを原料ガスとして用いて成膜したＳｉＣ膜やＳｉＣＮ膜を用いた従来例である。
【００１１】
第１のＣｕ配線８０５を形成後、上記のガスにより、第２のＳｉＣＮ膜８０６を成膜した。次に、第２のＳｉＯＣ膜８０７、同様に上記のガスにより形成した第３のＳｉＣＮ膜８０８、その上の第３のＳｉＯＣ膜８０９、第２のＳｉＯ２膜８１０が成膜されている。
【００１２】
図１５（ａ）のように、ビア用レジストパターンが形成されたフォトレジストをマスクに、第２のＳｉＯ２膜８１０、第３のＳｉＯＣ膜８０９、第３のＳｉＣＮ膜８０８、第２のＳｉＯＣ膜８０７、をエッチングし、第２のＳｉＣＮ膜８０６上でエッチングを停止させる。
【００１３】
しかしながら、ＳｉＯＣとＳｉＣＮとのエッチング選択比がちいさく、図１５（ｂ）に示すように下層の配線上に抜けてしまう場合がある。その後フォトレジストを剥離するため、酸素ガスにより、アッシングを行ったが、この場合、エッチングで抜けた場所のＣｕ配線は、銅の酸化層８３１が形成されてしまう。これは、ＳｉＯＣとＳｉＣの場合でも同様である。
【００１４】
次に図１５（ｃ）に示すように、反射防止膜を塗布した後、フォトレジスト８１８により、第２の溝配線用レジストパターン８１９を形成した。
【００１５】
図１５（ｄ）のように、フォトレジスト８１８をマスクに、第２のＳｉＯ２膜８１０、第３のＳｉＣ膜８０８、をエッチングした。その後、フォトレジスト８１８を酸素アッシングにより剥離したが、ここで前記のＣｕの酸化層８３１はさらに酸化され、その後有機剥離をおこなった。
【００１６】
図１６（ａ）のように、全面エッチバックを行い、第２のＳｉＣＮ膜８０６をエッチングした。次に図１６（ｂ）のように第２のＴａ／ＴａＮ膜を形成し、その後、第２のＣｕ膜を形成した。ＣＭＰにより、溝配線以外のメタルを除去し、第２のＣｕ配線を形成した。その上に、図１６（ｃ）のように第４のＳｉＣＨＮ膜を形成した。
【００１７】
【特許文献１】
特表２００２―５２６９１６号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
現在、一般的に検討されている４ＭＳ（テトラメチルシラン）や３ＭＳ（トリメチルシラン）を原料とした平行平板プラズマＣＶＤによるＳｉＣやＳｉＣＮは比誘電率が４．５から５程度、ＳｉＯＣは２．８から３．０程度である。
【００１９】
デバイスの縮小化により、配線サイズと配線間隔の微細化が更に進むと、比誘電率の更なる低減が求められている。
【００２０】
また、ＳｉＯＣとＳｉＣＮ及びＳｉＣとのエッチング選択比がちいさいために、エッチングストッパ膜として、ＳｉＣＮ及びＳｉＣを用いた場合、金属配線層の表面が、フォトレジストを除去する際に酸化し、接続抵抗が高くなるという問題がある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体装置に用いると効果的な誘電率の低い有機絶縁膜と該有機絶縁膜を用いた半導体装置にかかわるものである。
【００２２】
本発明の誘電率の低い有機絶縁膜は、少なくともＣ／Ｓｉ比が５以上で、且つ、分子量が１００以上の有機シランを原料として形成された有機絶縁膜である。この有機絶縁膜は、分子量が１００以上の有機シランを原料としてプラズマＣＶＤ法により成膜される。
【００２３】
有機シランは、トリエチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン、テトラビニルシラン、テトラエチルシラン及び、トリエチルシランからなる群から選択される１以上の有機シランであることが望ましい。
【００２４】
さらに、有機絶縁膜は、Ｃ＝Ｃ結合を有していることが望ましく、さらにビニル基を有しているほうが耐熱性に優れている。
【００２５】
この場合、原料となる有機シランは、少なくとも一部にビニル基を有しているほうが良い。この、少なくとも一部にビニル基を有する前記有機シランはトリメチルビニルシラン、トリエチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン及び、テトラビニルシランからなる群から選択される１以上の有機シランであることが望ましい。
【００２６】
特に、ＳｉＯＣＨ膜の場合、原料ガスは、少なくともＣ／Ｓｉ比が５以上で、且つ、分子量が１００以上の有機シランと酸化剤と不活性ガスが必要である。不活性ガスは、ヘリウム、アルゴン、キセノンのいずれかであればよく、酸化剤は、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２のいずれかであればよい。
【００２７】
酸化剤は窒素を含有する酸化ガスでもかまわないが、現在使われているノボラック系のフォトレジストには適さない。
【００２８】
原料となる、有機シランは、トリエチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン、テトラビニルシラン、テトラエチルシラン及び、トリエチルシランからなる群から選択される１以上の有機シランであればよいが、耐熱性を向上させる点では、ビニル基を有する方がよい。
【００２９】
ＳｉＣＨ膜の場合、原料ガスは、Ｃ／Ｓｉ比が５以上で、且つ、分子量が１００以上の有機シランとヘリウム、アルゴン、キセノンのいずれかである不活性ガスである。この場合も、有機シランは、トリエチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン、テトラビニルシラン、テトラエチルシラン及び、トリエチルシランからなる群から選択される１以上の有機シランであればよく、特に、ビニル基を有する方が耐熱性の向上が図れる。
【００３０】
ＳｉＣＨＮ膜は、原料ガスがＣ／Ｓｉ比が５以上で、且つ、分子量が１００以上の有機シランと窒素含有ガスとヘリウム、アルゴン、キセノンのいずれかである不活性ガスである。窒素含有ガスには、アンモニア、Ｎ２、ヒドラジンがある。有機シランは、トリエチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン、テトラビニルシラン、テトラエチルシラン及び、トリエチルシランからなる群から選択される１以上の有機シランであればよく、特に、一部にビニル基を有する方が耐熱性の向上が図れる。
【００３１】
従来の半導体装置で通常ＳｉＯ２膜の代替としてはＳｉＯＣＨ膜が、ＳｉＮ膜の代替としてはＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜が使用できる。
【００３２】
半導体装置としては、多層構造を有する半導体集積回路装置が適しており、特に、近年微細化にともない採用され始めた溝配線構造を有する半導体装置に適している。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の、実施の形態である有機絶縁膜の構造及び製造方法を説明する。
【００３４】
有機絶縁膜の比誘電率を低減していくためには、膜中のＣ／Ｓｉ組成比を従来のＳｉＣやＳｉＣＮ、ＳｉＯＣよりも大きくする必要があり、このためには、４ＭＳや３ＭＳよりもＣ／Ｓｉ組成比が大きい原料ガスを使用する必要がある。
【００３５】
一方、膜中のＣ／Ｓｉ比を大きくすると、膜中にＣ−Ｃ結合を形成されるが、Ｃ−Ｃ結合の結合エネルギーはＳｉ−ＯやＳｉ−Ｃ、Ｓｉ−Ｎといった結合エネルギーよりも小さく容易に分解しやすいため耐熱性の低い膜となる。耐熱性を向上するため、Ｃ−Ｃよりも結合エネルギーの大きいＣ＝Ｃ結合を有する膜を形成することが効果的である。
【００３６】
Ｃ＝Ｃ結合を有する有機絶縁膜は、プラズマＣＶＤの電力等を制御することでも可能であるが、原料ガス中にビニル基の結合を有する原料ガスを使用することも効果的である。
【００３７】
ＳｉＣＨ、ＳｉＣＨＮ、ＳｉＯＣＨの低誘電率化を行なう方法の１つとしては、膜密度を低減することが効果的である。膜密度を低減するためには、原料ガスとして４ＭＳ（テトラメチルシラン）や３ＭＳ（トリメチルシラン）よりも分子量が大きい原料を用い、かつ、原料ガスの気相での分解を抑制するため、プラズマ密度を低減して成膜する必要がある。
【００３８】
本発明は、以上の知見に基づいて従来得られているＳｉＣＨあるいはＳｉＣＨＮ、ＳｉＯＣＨ膜よりも低誘電率なＳｉＣＨあるいはＳｉＣＨＮ、ＳｉＯＣＨ膜を提供するものである。
【００３９】
さらに、低誘電率なＳｉＣＨあるいはＳｉＣＨＮ、ＳｉＯＣＨ膜をもちいた半導体装置、特に、溝構造を有する半導体層に関するものである。
【００４０】
尚、本発明で使用する、平行平板型プラズマＣＶＤ装置について図１７を用いて説明する。
【００４１】
装置は真空漕内に上部電極１と下部電極２があり、基板３は下部電極に設置され、高周波電源４から発生した高周波は上部電極に印加される。また下部電極はヒーターによる加熱が可能となっている。装置には原料気体を導入するための気体導入部５と、ガス排気部６が接続されている。原料導入部では、封止バルブとマスフローコントローラを介して原料ガスのシリンダーが接続されており、導入部配管は３００℃まで加熱できる構造になっている。なお原料に液体原料を用いる場合はマスフローコントローラのかわりに液体気化供給器による供給を行う。
【００４２】
なお、平行平板型プラズマＣＶＤ以外にも、ＥＣＲ励起プラズマＣＶＤ、ヘリコン波励起、及び誘導結合型プラズマＣＶＤを使用しても、同等の膜が得られる事を確認している。
【００４３】
本発明の第１の実施の形態となるＳｉＯＣＨ膜について詳細に説明する。
【００４４】
第１の実施の形態であるＳｉＯＣＨ膜は、平行平板プラズマＣＶＤ（以下、ＰＥＣＶＤと略す）装置中にＳｉウエハを配置し、１５０℃〜４００℃に加熱し、原料ガスとしてトリメチルビニルシラン（ＴＭＶＳ）、Ｏ２、Ｈｅをそれぞれ２００〜２０００ｓｃｃｍ、５０〜１０００ｓｃｃｍ、５０〜５００ｓｃｃｍの流量でＰＥＣＶＤ装置内に導入する。チャンバー内の圧力を１３３〜１３３０Ｐａとし、２００〜１０００ＷのＲＦパワーを印加する。
【００４５】
上記条件により成膜されたＳｉＯＣＨ膜は、Ｃ／Ｓｉ組成比が０．８〜１．３、膜密度が１．１〜１．２ｇ／ｃｍ３であった。この値は、従来配線層間絶縁膜として用いられているトリメチルシラン（３ＭＳ）を原料ガスとして用いたＳｉＯＣＨ膜（Ｃ／Ｓｉ組成比０．７、膜密度１．３ｇ／ｃｍ３）と比較して、Ｃ／Ｓｉ比が大きく膜密度小さい。このため比誘電率は２．２〜２．７となり、トリメチルシラン（３ＭＳ）を原料ガスとして用いたＳｉＯＣ膜の比誘電率（２．８〜３．０）と比べて低い値が得られる。また上記条件で屈折率は１．３―１．４５の間で変化する。
【００４６】
ＲＦパワー４００Ｗ以上で成膜されたＳｉＯＣＨ膜は、Ｃ／Ｓｉ組成比が０．８以上１．０未満で、この場合、膜中にＣ−Ｃ結合が形成されるため、熱的に不安定な膜となり４００℃、３０ｍｉｎの熱処理により膜厚が５％程度減少する。これに対して、ＲＦパワー２００Ｗ〜４００Ｗの範囲では膜中にＣ＝Ｃ結合が形成されるため、耐熱性が向上し４００℃、３０ｍｉｎの熱処理による膜厚減少は１％以下となる。
【００４７】
第１の実施形態では、原料ガスとして、トリメチルビニルシランを用いたが、たとえば、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン、テトラビニルシラン、テトラエチルシラン、トリエチルシランのいずれか１つまたは、その組み合わせであっても良い。
【００４８】
特にビニル基を持ったトリメチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン、テトラビニルシランのいずれかが好ましい。
【００４９】
Ｎ２ＯあるいはＮＯ２といったガスを酸化ガスとして用いた場合、ＳｉＯＣＨ膜中に微小量のＮが存在し、アミン基を形成する。膜中にアミン基が存在すると、ノボラック系のフォトレジストの場合、フォトレジストとアミン基が反応してしまい、露光不良が発生するため、これらのＮを含む酸化ガスは使用できない。
【００５０】
次に、本発明の第２の実施の形態であるＳｉＣＨ膜を説明する。
【００５１】
本実施の形態では、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いる。
【００５２】
マスフローコントローラにより流量を制御し、トリメチルビニルシラン３００ｓｃｃｍを流し、同時にＨｅを１０００ｓｃｃｍ流す。なお成膜時の圧力は１３３Ｐａ〜１３３０Ｐａ、高周波電力１００〜４００Ｗ、基板温度３５０℃とする。
【００５３】
上記条件で作成した膜の比誘電率を測定したところ値は成膜圧力により変化し、１３３Ｐａで成膜した膜の比誘電率３．３から１３３０Ｐａで成膜した膜の比誘電率４．２の間で連続的に変化した。
【００５４】
３ＭＳもしくは４ＭＳを用いて堆積した膜（それぞれ比誘電率は４．５）よりも低誘電率化出来ている。
【００５５】
また上記成膜条件で、膜中のＣ／Ｓｉ組成比は０．９−１．４で推移し、膜密度は０．９−１．４ｇ／ｃｍ３の範囲で推移した。すなわち３ＭＳで作成したＳｉＣＨ膜（Ｃ／Ｓｉ組成比０．８、密度１．５ｇ／ｃｍ３）よりも低密度化できている。従って、比誘電率に低下が見られたものと考えられる。
【００５６】
また上記条件で屈折率は１．７０−１．８５の間で変化した。ＦＴ―ＩＲ（フーリエ変換赤外線分光法）による測定の結果、膜中にはＳｉ−Ｃ，Ｓｉ−ＣＨ３、Ｓｉ−Ｈ結合が存在する。一方、膜中に水分によるＳｉ−ＯＨ結合は検出されなかった。
【００５７】
Ｃｕのバリア性に関しても良好であり、４５０℃加熱時にバイアス電圧印加によるＣｕの拡散加速試験を行っても、Ｃｕの拡散は見られなかった。すなわち従来の３ＭＳを用いて堆積したＳｉＣＨ膜と同等の性質を持つことが分かった。
【００５８】
以上の実施例はトリメチルビニルシランを原料に用いた場合の実施例であるが、その他にも分子量が１００以上の有機シランであり、かつ原料のＣ／Ｓｉ比が５以上の原料であるトリエチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン、テトラビニルシラン、テトラエチルシラン、トリエチルシランを用いた場合にも同等の膜が形成されることを確認した。上記原料を用いた場合の原料化合物の分子量と、堆積膜の密度およびＣ／Ｓｉ組成比との関係を図２０に示す。分子量が１００以上で、かつＣ／Ｓｉ比が５以上の原料を用いることにより、膜密度が１．０以上１．４ｇ／ｃｍ３以下でありＣ／Ｓｉ組成比が０．９以上１．３以下の膜が堆積できることを確認した。
【００５９】
なお、平行平板型プラズマＣＶＤ以外にも、ＥＣＲ励起プラズマＣＶＤ、ヘリコン波励起、及び誘導結合型プラズマＣＶＤを使用しても、同等の膜が得られる事を確認している。
【００６０】
続いて、第２の実施の形態の変形例であるＳｉＣＨ膜中にビニル基を含有したＳｉＣＨ膜について説明する。
【００６１】
膜中にビニル基を含有するには、プラズマによる原料の解離をできるだけ防止する必要がる。そこでトリメチルビニルシランの流量を３００ｓｃｃｍ以上に増大し、プラズマ電力を５０―１００Ｗと、より低電力にして堆積した。
【００６２】
膜中にビニル基が含有されているかどうかを確かめるために、赤外吸収スペクトルを測定したところ、高流量かつ高周波電力５０〜１００Ｗで堆積した試料からビニル基に起因する吸収が出現することが分かった。これは、弱いエネルギーのプラズマでは、原料の構造が破壊されずに膜中に取り込まれるためである。
【００６３】
以上の様に原料ガスにビニル基が結合している原料を用いて、しかも原料の分解を抑制することにより、ビニル基の含有したＳｉＣＨ膜を製造できることがわかった。また膜中へのビニル基取り込み量は、プラズマ電力を可変することにより制御可能であり、１００Ｗ以上に電力を増加するとビニル基の含有は見られなくなった。
【００６４】
膜中にビニル基が存在する構造について耐熱性試験を行った結果、窒素雰囲気中４５０℃、１時間の加熱後、膜収縮は０．１％以内であり、他の膜特性にもほとんど変化は見られなかった。すなわち膜中へのビニル基取り込みは、膜の耐熱性を著しく向上させることが明らかとなった。
【００６５】
比誘電率は、ビニル基を含まない場合と同様に成膜圧力により変化し、１３３Ｐａで成膜した膜の比誘電率３．２から１３３０Ｐａで成膜した膜の比誘電率４．２の間で連続的に変化することが分かった。すなわち膜中ビニル基の有無に対して、比誘電率は殆ど変化しなかった。また膜のＣ／Ｓｉ組成比は、０．９−１．４で推移し、一方膜密度は０．９−１．４ｇ／ｃｍ３、屈折率は１．７０−１．８５の間で推移した。すなわち膜中ビニル基の有無に対して変化はなかった。
【００６６】
ＣＵのバリア性に関しても良好であり、４５０℃加熱時にバイアス電圧印加によるＣｕの拡散加速試験を行っても、Ｃｕの拡散は見られなかった。すなわち従来の３ＭＳを用いて堆積したＳｉＣＨ膜と同等の性質を持つことが分かった。
【００６７】
以上の実施例はトリメチルビニルシランを原料に用いた場合の実施例であるが、その他にも分子量が１００以上の有機シランであり、かつ原料のＣ／Ｓｉ比が５以上の原料であるトリエチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン、テトラビニルシラン、テトラエチルシラン、トリエチルシランを用いた場合にも同等の膜が形成されることを確認した。
【００６８】
なお、平行平板型プラズマＣＶＤ以外にも、ＥＣＲ励起プラズマＣＶＤ、ヘリコン波励起、及び誘導結合型プラズマＣＶＤを使用しても、同等の膜が得られる事を確認している。
【００６９】
第３の実施形態であるＳｉＣＨＮ膜について説明する。
【００７０】
本実施の形態では、マスフローコントローラにより流量を制御し、トリメチルビニルシラン３００ｓｃｃｍ、アンモニア３００ｓｃｃｍを流し、同時にＨｅを１０００ｓｃｃｍ流す。なお成膜時の圧力は１３３Ｐａ〜１３３０Ｐａ、高周波電力１００〜４００Ｗ、基板温度３５０℃とする。
【００７１】
アンモニアを３００ｓｃｃｍ導入したところ、膜中に窒素が導入され、ＳｉＣＨＮ膜が形成される。
【００７２】
比誘電率は成膜圧力により変化し、１３３Ｐａで成膜した膜の比誘電率３．８から１３３０Ｐａで成膜した膜の比誘電率４．７の間で連続的に変化する。また上記成膜条件で、膜のＣ／Ｓｉ組成比は１．０−１．３と炭素含有量がシリコンよりも多い範囲で推移し、一方膜密度は１．４−１．６ｇ／ｃｍ３の範囲で推移し、３ＭＳで作成したＳｉＣＨＮ膜（密度１．７ｇ／ｃｍ３）よりも低密度化される。
【００７３】
また屈折率は１．７７−１．９０の間で推移する。ＦＴ−ＩＲ測定の結果、膜中にはＳｉ−Ｃ，Ｓｉ−ＣＨ３、Ｓｉ−Ｈ結合が存在し、一方膜中水分によるＳｉ−ＯＨ結合は検出されなかった。
【００７４】
Ｃｕのバリア性に関しても良好であり、４５０℃加熱時にバイアス電圧印加によるＣｕの拡散加速試験を行っても、Ｃｕの拡散は見られなかった。すなわち従来の３ＭＳを用いて堆積したＳｉＣＨＮ膜と同等の性質を持つことが分かった。
【００７５】
以上の実施例はトリメチルビニルシランを原料に用いた場合の実施例であるが、その他にも分子量が１００以上のオルガノシランであり、かつ原料のＣ／Ｓｉ比が５以上の原料であるトリエチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン、テトラビニルシラン、テトラエチルシラン、トリエチルシランを用いた場合、アンモニアの変わりにヒドラジン等の他の窒化源を用いても同等の膜が形成されることを確認した。
【００７６】
なお、平行平板型プラズマＣＶＤ以外にも、ＥＣＲ励起プラズマＣＶＤ、ヘリコン波励起、及び誘導結合型プラズマＣＶＤを使用しても、同等の膜が得られる事を確認している。
【００７７】
第３の実施の形態の変形例として、ビニル基を含有したＳｉＣＨＮ膜について説明する。
中にビニル基を含有した。第２の実施形態と同様に、トリメチルビニルシラン３００ｓｃｃｍを３００ｓｃｃｍ以上に増大し、しかもプラズマ電力を５０―１００Ｗと、より低電力にして堆積した。
【００７８】
膜中にビニル基が含有されているかどうかを確かめるために、赤外吸収スペクトルを測定したところ、高流量かつ高周波電力５０〜１００Ｗで堆積した試料からビニル基に起因する吸収が出現することが分かった。これは、ＳｉＣＨＮ膜においても、弱いエネルギーのプラズマでは、原料の構造が破壊されずに膜中に取り込まれるためである。
【００７９】
また、膜中には同時にＳｉ−Ｃ，Ｓｉ−ＣＨ３、Ｓｉ−Ｈ結合も存在することが分かった。一方膜中水分によるＳｉ−ＯＨ結合は検出されなかった。
【００８０】
一方１００Ｗ以上に電力を上昇すると、ビニル基に起因する吸収は消滅し、膜中からはＳｉ−Ｃ，Ｓｉ−ＣＨ３、Ｓｉ−Ｈ結合のみが検出された。
【００８１】
以上の様に原料ガスにビニル基が結合している原料を用いて、しかも原料の分解を抑制することにより、ビニル基の含有したＳｉＣＨＮ膜を製造できることがわかった。また膜中へのビニル基取り込み量は、プラズマ電力を可変することにより制御可能であることがわかった。
【００８２】
さらに膜中にビニル基が存在する構造について耐熱性試験を行った結果、窒素雰囲気中４５０℃、１時間の加熱後も膜特性は変化しなかった。すなわち膜中へのビニル基取り込みは、膜の耐熱性を著しく向上させることが明らかとなった。また比誘電率は、１３３Ｐａで成膜した膜の比誘電率３．８から１３３０Ｐａで成膜した膜の比誘電率４．７の間で連続的に変化した。
【００８３】
また膜のＣ／Ｓｉ組成比は、１．０−１．３と炭素含有量がシリコンよりも多い範囲で推移し、一方膜密度は１．４−１．６ｇ／ｃｍ３の範囲、屈折率は１．７７−１．９０の間で推移した。すなわち膜中ビニル基の有無に対して変化はなかった。すなわち膜中ビニル基は、比誘電率の顕著な上昇をもたらすことなく、バリア膜の耐熱性を向上するという効果を持つことが分かった。Ｃｕのバリア性に関しても良好であり、４５０℃加熱時にバイアス電圧印加によるＣｕの拡散加速試験を行っても、Ｃｕの拡散は見られなかった。すなわち従来の３ＭＳを用いて堆積したＳｉＣＨ膜と同等の性質を持つことが分かった。
【００８４】
本実施の形態では、トリメチルビニルシランを原料に用いた場合であるが、その他にも分子量が１００以上の有機シランであり、かつ原料のＣ／Ｓｉ比が５以上の原料であるトリエチルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、メチルトリビニルシラン、エチルトリビニルシラン、テトラビニルシラン、テトラエチルシラン、トリエチルシランを用いた場合にも同等の膜が形成されることを確認した。
【００８５】
なお、平行平板型プラズマＣＶＤ以外にも、ＥＣＲ励起プラズマＣＶＤ、ヘリコン波励起、及び誘導結合型プラズマＣＶＤを使用しても、同等の膜が得られる事を確認している。
【００８６】
図１８、１９は、３ＭＳ、４Ｍを用いて成膜したＳｉＯＣ膜、ＳｉＣ膜及び、ソースの分子量が１００以上で、かつＣ／Ｓｉ比が５以上であるＴＭＶＳまたはＤＭＶＳを用いて成膜したＳｉＯＣＨ膜、ＳｉＣＨ膜の比誘電率を示したものである。３ＭＳおよび、４ＭＳを用いて成膜されたＳｉＯＣ膜は、比誘電率が２．９であるが、ＴＭＶＳでは２．６またＤＭＶＳでは、２．４を示した。分子量が大きなソースを用いることにより、比誘電率が低い膜ができることが検証できた。
【００８７】
以下、本発明の実施の形態にかかる有機絶縁膜を半導体装置に適用した実施例を、図面を参照して説明する。
（実施例１）
図２は、第１の実施例であるシングルダマシン構成を有する半導体装置の部分断面図である。
【００８８】
図２に示す半導体装置は、Ｓｉ基板上に形成されたＭＯＳトランジスタ等の素子を覆う下地絶縁膜２０１上に、第１のエッチングストッパ膜２０２、第１のＳｉＯＣＨ膜２０３、第１のハードマスク膜２０４、第１のバリア絶縁膜２１１、第２のＳｉＯＣＨ膜２１２、第２のハードマスク膜２１３、第２のエッチングストッパ膜２１４、第３のＳｉＯＣ２１７、第３のハードマスク膜２１８及び、第２のバアリア絶縁膜２２３が順次積層されている。
【００８９】
第１の銅配線２１０、第２の銅配線２２４及び、第１の銅配線２１０と第２の銅配線２２４とを接続する銅プラグ２２８が積層された絶縁膜中に形成されている。
【００９０】
第１の銅配線２１０は、下地絶縁膜２０１上に順次積層された、第１のエッチングストッパ２０２、第１のＳｉＯＣＨ膜２０３、第１のハードマスク膜２０４からなる積層絶縁膜中に形成される。
【００９１】
第２の銅配線２２４は、第２のエッチングストッパ２１４、第３のＳｉＯＣＨ膜２１７、第３のハードマスク膜２１８からなる積層絶縁膜中に形成される。
【００９２】
上層配線となる第２の銅配線２２４と下層配線となる第１の銅配線２１０とを接続する銅プラグ２２８は、上層配線と下層配線とを分離する異層間絶縁膜となる、第１のバリア絶縁膜２１１、第２のＳｉＯＣＨ膜２１２、第２のハードマスク膜２１３からなる積層膜中に形成されている。
【００９３】
第１の銅配線２１０は一部が下地絶縁膜２０１中に食い込んでいてもかまわない。
【００９４】
以上構成されている層間膜のうち、第１および第２のバリア絶縁膜、第１および第１のエッチングストッパは、ＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜のいずれか、又は、ＳｉＣＨ膜と、ＳｉＣＨＮ膜の積層膜であってもよい。
【００９５】
次に上述した半導体装置の製造方法を図３（ａ）〜図６（ｄ）の工程断面図を用いて説明する。
【００９６】
まず、図３（ａ）に示すように、下地絶縁膜３０１上に第１のエッチングストッパ膜３０２、第１のＳｉＯＣＨ膜３０３、第１のハードマスク膜３０４を順次成膜した。
【００９７】
第１のエッチングストッパ膜３０２はＳｉＣＨ膜又は、ＳｉＣＨＮ膜であり、平行平板プラズマＣＶＤ法で３０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚さで成膜した。第１のＳｉＯＣＨ膜３０３は２００〜１０００ｎｍ程度の厚さで成膜する。第１のハードマスク膜３０４はＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮのいずれかであり、５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の厚さで成膜した。
【００９８】
それらの上に第１のフォトレジスト３０５を第１のハードマスク膜３０４上に形成し、フォトリソグラフィー技術により溝パターン３０６を形成した。
【００９９】
続いて、図３（ｂ）に示すように、溝パターン３０６がパターニングされた第１のフォトレジスト膜３０５をマスクとして、ドライエッチング技術により第１のハードマスク膜３０４、第１のＳｉＯＣＨ膜３０３をエッチングし、フォトレジスト３０５を剥離後、全面エッチバックにより、第１のエッチングストッパ３０２をエッチング除去し、第１の配線溝パターン３０７を形成した。
【０１００】
ここで、第１のエッチングストッパ３０２をエッチング除去する際に、下地絶縁膜が一部エッチング除去されるが問題はない。
【０１０１】
第１のエッチングストッパ膜３０２を省略しても良い。この場合、第１のフォトレジストをマスクに第１のハードマスク３０４と第１のＳｉＯＣＨ膜３０３をエッチング除去すればよい。
【０１０２】
次に、図３（ｃ）に示すように、第１のバリアメタル膜３０８および第１の導体膜３０９を形成した。
【０１０３】
第１のバリアメタル膜３０８はＴａ、ＴａＮ、ＴｉＮ等から構成される膜であり、スパッタリング法またはＣＶＤ法により形成される。第１の導体膜３０９はＣｕ膜または、Ｃｕ合金膜であり、スパッタリング法、ＣＶＤ法又は、メッキ法により形成できる。
【０１０４】
その後、図３（ｄ）に示すようにＣＭＰによりハードマスク膜上のバリアメタル膜３０８、第１の導体膜３０９を除去し第１の配線３１０を形成した。
【０１０５】
次に、図４（ａ）に示すように、第１のバリア絶縁膜３１１、第２のＳｉＯＣＨ膜３１２、第２のハードマスク膜３１３を順次成膜した。
【０１０６】
次に、図４（ｂ）に示すようにそれらの上に前記と同様に、フォトリソグラフィー技術によりフォトレジスト３１５を用いたビア用レジストパターン３１６を形成した。
【０１０７】
次に、ドライエッチング技術により第２のハードマスク膜３１３、第２のＳｉＯＣＨ膜３１２をエッチングし、フォトレジスト３１６を剥離する（図４（ｃ））。
【０１０８】
その後、全面エッチバックにより、第１のバリア絶縁膜３１１を抜き、ビアパターンを形成する。
【０１０９】
次に、図４（ｄ）に示すように、第２のバリアメタル膜３２６および第２の導体膜３２７を形成した。
【０１１０】
第２のバリアメタル膜３２６はＴａ、ＴａＮ、ＴｉＮ等から構成される膜であり、スパッタリング法またはＣＶＤ法により形成される。第２の導体膜３２７はＣｕ膜または、Ｃｕ合金膜であり、スパッタリング法、ＣＶＤ法、メッキ法により形成される。
【０１１１】
その後、図５（ａ）に示すようにＣＭＰによりハードマスク膜上のバリアメタル膜３２６、第２の導体膜３２７を除去し第１の導体プラグ３２８を形成した。
【０１１２】
その後、図５（ｂ）のように、その上に第２のエッチングストッパ３１４を形成する。
【０１１３】
さらに図５（ｃ）のように、第３のＳｉＯＣＨ膜３１７を形成し、その上に第３のハードマスク膜３１８を形成した。その上に反射防止膜３２５を形成し、さらにその上から、第３のフォトレジスト３１９で第２の配線溝用レジストパターン３２０を形成した。
【０１１４】
図５（ｄ）のようにフォトレジストマスク３１９により、第３のハードマスク膜３１８、および第３のＳｉＯＣＨ膜３１７をエッチング加工し、第３のフォトレジスト３１９を剥離後、全面エッチバックにより、第２のエッチングストッパ３１４の配線パターンを抜いた。
【０１１５】
ここにおいても、第２のエッチングストッパ膜３１４は、省略できる。この場合も、第３のフォトレジスト３１９をマスクにエッチングすればよい。しかしながら、この場合は、フォトレジストの除去に酸素によるアッシングを使うと銅の表面が酸化するので有機溶剤を用いる必要がある。
【０１１６】
続いて、図６（ａ）のように、第３のバリアメタル３２１を形成し、第３の導体膜３２２を形成した。
図６（ｂ）のように、ＣＭＰによりハードマスク膜上のバリアメタル膜３２１、第３の導体膜３２２を除去し第２の配線３２４を形成した。
【０１１７】
図６（ｃ）のように、第２のバリア絶縁膜３２３を形成した。
【０１１８】
上記、図４（ａ）から図６（ｃ）を順次繰り返すことにより、多層化配線を形成することができる。
【０１１９】
本実施例では、上層配線、下層配線及び、上層配線と下層配線とを接続する接続プラグとは全てＣｕ膜または、Ｃｕ合金膜で形成されているが、必ずしもＣｕ又はＣｕ合金である必要はなく、銀または、銀含有合金であっても良い。さらに、少なくとも、上層配線、下層配線及び、上層配線と下層配線とを接続する接続プラグのいずれかが１つがＣｕ膜または、Ｃｕ合金膜で形成されていても良い。
【０１２０】
また、Ｃｕ含有合金は、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｗ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｐｔ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｎｉ、およびＦｅからなる群から選択された１以上の金属を含有しても良い。
【０１２１】
バリアメタル層は、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉＮ、Ｔａ、ＴａＮ、およびＴａＳｉＮからなる群の１以上のバリアメタルからなっている。
【０１２２】
以上は、これから説明するデュアルダマシン構造においても同様である。
（実施例２）
次に実施例２として、デュアルダマシン構造を図７の部分断面図を用いて説明する。
【０１２３】
この半導体装置は、Ｓｉ基板上に形成されたＭＯＳトランジスタ等の素子を覆う下地絶縁膜４０１上に第１のエッチングストッパ４０２を３０ｎｍ〜１５０ｎｍ、その上に、第１のＳｉＯＣＨ膜４０３を２００〜５００ｎｍ、その上に第１のハードマスク膜４０４を５０〜２００ｎｍその積層絶縁層に第１の銅配線４１０が形成されており、その銅配線の上部を覆うように、第２のバリア絶縁膜４１１が３０ｎｍ〜１５０ｎｍ形成されている。その上に第２のＳｉＯＣＨ膜４１２が２００〜５００ｎｍ異層間絶縁膜として、形成されている。さらにその上層には、第２のエッチングストッパ４１３を３０ｎｍ〜１５０ｎｍ、その上に第３のＳｉＯＣＨ膜４１４を２００〜５００ｎｍ、第２のハードマスク膜４１７が５０〜２００ｎｍ形成されている。その積層絶縁膜には第２の銅配線４２２が形成されており、その上に第２のバリア絶縁膜４２３が３０ｎｍ〜１５０ｎｍ形成されている。
【０１２４】
その上層はこの繰り返しが行われ、デユアルダマシン構造の多層化配線が形成される。
【０１２５】
デュアルダマシン構造においても、シングルダマシン構造と同様に、エッチングストッパ膜は省略できる。
【０１２６】
次に、図７のデュアルダマシン構造の製造方法を、図面を用いて説明する。
【０１２７】
図８（ａ）〜図９（ｃ）はビアファースト法による製造方法を示す工程断面図である。
【０１２８】
図１０（ａ）〜図１１（ｄ）は、ミドルファースト法による製造方法を示す工程断面図である。
【０１２９】
図１２（ａ）から図１４（ａ）はトレンチファースト法による製造方法を示す工程断面図である。
【０１３０】
ビアファースト法によるデュアルダマシン構造の製造方法を図８（ａ）〜図９（ｃ）を参照して説明する。
【０１３１】
図３（ａ）から図３（ｄ）と同様に、第１のＣｕ配線５１０を形成した。次に、図８（ａ）に示すように第２のＳｉＣＨＮ膜５１１を形成し、その上に第２のＳｉＯＣＨ膜５１２、第３のＳｉＣＨＮ膜５１３、第３のＳｉＯＣＨ膜５１４、第２のＳｉＯ２膜５１５を形成し、その上に反射防止膜５１６を形成した。フォトレジスト５１７を、露光・現像を行ない、ビア用レジストパターン５１８を形成した。
【０１３２】
次に、フォトレジスト５１７をマスクにして、第２のＳｉＯ２膜５１５、第３のＳｉＯＣＨ膜５１４、第３のＳｉＣＨＮ膜５１３、第２のＳｉＯＣＨ膜５１２をエッチング除去し、第２のＳｉＣＨＮ膜５１１でエッチストップさせた。その後、フォトレジスト５１７を剥離した（図８（ｂ））。
【０１３３】
図８（ｃ）に示すように、反射防止膜５１９を塗布し、次に、フォトレジスト５２０に塗布・露光・現像を行ない、第２の溝配線用レジストパターン５２１を形成した。
【０１３４】
図８（ｄ）のように、フォトレジスト５２０をマスクにして、第２のＳｉＯ２膜５１５、第３のＳｉＯＣＨ膜５１４をエッチングした。そして第３のＳｉＣＨＮ膜５１３でエッチストップさせた。その後、フォトレジスト５２０除去し、再度エッチバックし、第２のＳｉＣＨＮ膜５１１および第３のＳｉＣＨＮ膜５１３をエッチングした。この際のエッチングは若干オーバー目にエッチングするので、第２のＳｉＯＣＨも一部エッチング除去される。
【０１３５】
そして、図９（ａ）のように、第２のＴａ／ＴａＮ膜５２２を成膜し、その後、第２のＣｕ膜５２３を成膜した。
図９（ｂ）に示すように、ＣＭＰを行い、溝配線以外のメタルを、除去し、第２のＣｕ配線５２３を形成した。
【０１３６】
次に、図９（ｃ）のように、第４のＳｉＣＨＮ膜５２５を成膜した。
【０１３７】
次にミドルファースト法によるデュアルダマシン構造の製造方法を図１０（ａ）〜図１１（ｄ）に記載する。
【０１３８】
図３（ａ）から図３（ｄ）と同様に、第１のＣｕ配線６１０を、形成した。次にその上に第２のＳｉＣＨ膜６１１を形成し、さらに、第２のＳｉＯＣＨ膜６１２を形成した。そのうえに第３のＳｉＣＨ膜６１３を形成した（図１０（ａ））。
【０１３９】
図１０（ｂ）に示すように、第３のＳｉＣＨ膜６１３上にビア用レジストパターン６１５のフォトレジスト６１４を形成した。
【０１４０】
図１０（ｃ）のように、フォトレジスト６１４をマスクに第３のＳｉＣＨ膜６１３をエッチングし、その後アッシングおよび有機剥離を行った。それらの上に第３のＳｉＯＣＨ膜６１６、第３のＳｉＯ２膜６１７を形成した。
【０１４１】
次に、図１０（ｄ）のように、第２の溝配線用レジストパターン６１９にフォトレジスト６１８を形成した。
【０１４２】
図１１（ａ）のように、フォトレジスト６１８をマスクに、第３のＳｉＯ２膜６１７、第３のＳｉＯＣＨ膜６１６そして第３のＳｉＣＨ膜６１３をマスクにして、第２のＳｉＯＣＨ膜６１２を加工した。その後エッチバックにより、第２のＳｉＣＨ膜６１１をエッチングした。
【０１４３】
図１１（ｂ）のように、第２のＴａ／ＴａＮ膜６２０を成膜した。さらに、第２のＣｕ膜６２１を成膜した。その後、図１１（ｃ）のように、ＣＭＰにより、溝配線以外のメタルを除去し、第２のＣｕ配線６２３を形成し、その後図１１（ｄ）のように、第４のＳｉＣＨ膜６２２を形成した。
【０１４４】
次にトレンチファースト法によるデュアルダマシン構造の製造方法を図１２（ａ）〜図１４（ａ）に記載する。
【０１４５】
図３（ａ）から図３（ｄ）と同様に、第１層目のＣｕ配線７１０を、形成した。
【０１４６】
次に、図１２（ａ）のように、第２のＳｉＣＨ膜７１１、第２のＳｉＯＣＨ膜７１２、第３のＳｉＣＨＮ膜７１３、第３のＳｉＯＣＨ膜７１６、第１のＳｉＯ２膜７１７、を形成した。その上に反射防止膜７２５、を形成し、その上に、第２溝配線用レジストパターン７１９にフォトレジスト７１８を形成した。
図１２（ｂ）のように、フォトレジストマスクにより、第１のＳｉＯ２膜７１７、第３のＳｉＯＣＨ膜７１６をエッチングし、第３のＳｉＣＨ膜７１３でエッチストップし、続いて、フォトレジストをアッシングし、有機剥離にて、除去した。
【０１４７】
図１２（ｃ）のように、全面をエッチバックし、第３のＳｉＣＨ膜７１３をエッチングした。
【０１４８】
次に図１２（ｄ）のようにビア用レジストパターン７１５にフォトレジスト７１４を形成した。
【０１４９】
図１３（ａ）のように、フォトレジスト７１４をマスクに、第２のＳｉＯＣＨ膜７１６をエッチングし、第２のＳｉＣＨ膜７１３でエッチストップした後、フォトレジストをアッシングし、有機剥離した。その後、図１３（ｂ）のように、全面をエッチバックし、第２のＳｉＣＨ膜７１１を抜いた。
【０１５０】
図１３（ｃ）のように、第２のＴａ／ＴａＮ膜７２０を成膜、その後、第２のＣｕ膜７２１を成膜した。その後、図１３（ｄ）のように、ＣＭＰにより、第２の銅配線７２３以外のメタルを除去した後、図１４（ａ）のように、その上にＳｉＣＨ膜７２２を成膜した。
【０１５１】
尚、前述の実施例１及び２において、ＳｉＣＨとＳｉＣＨＮは等価であり置きかえても何ら問題は起こらない。
（実施例３）
ＳｉＣＨおよびＳｉＣＨＮ絶縁膜を半導体装置のバリア絶縁膜として適用した場合の実施例３について示す。
【０１５２】
図２に記載の半導体装置の絶縁膜２０２、２１１、２１４、２２３としてＳｉＣＨを適用した。
【０１５３】
ＳｉＣＨ膜としては、膜中にビニル基を含有した比誘電率３．８のものを用いた。得られた積層構造において、４５０℃までの耐熱性を調べたところ、４５０℃加熱時もビア歩留まりの劣化なくきわめて良好な特性を示した。また実効比誘電率は、３ＭＳを用いて堆積した比誘電率４．５のＳｉＣＨを用いた半導体装置に比べて１０％の低減が見られた。
【０１５４】
図２に記載の半導体装置のの絶縁膜２０２、２１１、２１４、２２３として第３の実施の形態であるＳｉＣＨＮを適用した。
【０１５５】
ＳｉＣＨＮ膜として膜中にビニル基を含有した比誘電率４．２のものを用いた。得られた積層構造において、４５０℃までの耐熱性を調べたところ、４５０℃加熱後もビア歩留まりの劣化なくきわめて良好な特性を示した。また実効比誘電率は、３ＭＳを用いて堆積した比誘電率５のＳｉＣＨを用いた半導体装置に比べて１０％の低減が見られた。
【０１５６】
【発明の効果】
本発明は、低誘電率かつ高品質のＳｉＯＣＨ膜の製造方法を提供する。また上記ＳｉＯＣＨ膜を半導体装置の多層配線の低誘電率絶縁膜に適用することにより、配線の信頼性を保ったまま、実効比誘電率が小さくなる構造を提供できる。
【０１５７】
本発明の、低誘電率かつ高品質のＳｉＣＨおよびＳｉＣＨＮバリア絶縁膜の製造方法を提供する。また上記ＳｉＣＨおよびＳｉＣＨＮ膜を半導体装置の多層配線のバリア絶縁膜に適用することにより、配線の信頼性を保ったまま、実効比誘電率が小さくなる構造を提供できる。
【０１５８】
更に、出来上がった膜質が従来のＳｉＣ膜およびＳｉＣＮ膜よりも膜中に含まれる炭素含有量が多いため、図２１に示すように、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＯＣＨ膜に対し高いエッチング選択比が得られる。
【０１５９】
従来と本発明のＳｉＯＣＨ／ＳｉＣＨＮ膜のエッチング選択比のそれぞれのデータを、図２１に示す。エッチングガスはＣＦ系のガスを用いた。３ＭＳとＮＨ３と、Ｈｅで成膜したＳｉＣＮ膜は、膜中の炭素含有量が少なく、ＳｉＯＣ膜とのエッチング選択比が８と十分に得られなかった。それに対し、ＴＭＶＳを用いたＳｉＣＨＮ膜は、約１５と十分なエッチング選択比が得られた。そのときの０．２ｕｍビア径の５００Ｋ個チェーンの歩留まりを図２２に示す。
【０１６０】
図２２は、ビアファースト法で形成したデュアルダマシン配線のビア歩留まりである。従来の３ＭＳで形成したＳｉＣＮ膜では、ビア歩留まりが約８０％であったのに対し、ＴＭＶＳで形成した、ＳｉＣＨＮでは。約９８％の歩留まりが得られた。
【０１６１】
ここでは、ビアファースト法によるＤＤのビア歩留まりのデータを示したが、ミドルファーストによる、ＤＤでも、本発明のＴＭＶＳによるＳｉＣＨ膜のほうが、高歩留まりが得られた。
【０１６２】
更に、トレンチファーストによるＤＤ配線での配線抵抗を図２３に示す。
【０１６３】
本発明のＴＭＶＳを用いたＳｉＣＨＮの膜構造での層抵抗のばらつきで効果が確認された。層抵抗のばらつきの低減もエッチングストッパ膜のエッチング選択比が改善したことによるもので、図２３に示すように、従来の３ＭＳを用いたＳｉＣＨＮ膜のエッチングストッパは、７５から９０Ω間でばらつきがあったが本願のＴＭＶＳを用いたＳｉＣＨＮ膜ではその約半分のばらつきに抑えられた。
【図面の簡単な説明】
【図１】ダマシン構造の説明図。
【図２】本発明の第１の実施の形態図。
【図３】本発明のシングルダマシンのプロセスフローの説明図（１）。
【図４】本発明のシングルダマシンのプロセスフローの説明図（２）。
【図５】本発明のシングルダマシンのプロセスフローの説明図（３）。
【図６】本発明のシングルダマシンのプロセスフローの説明図（４）。
【図７】本発明の第２の実施の形態図。
【図８】本発明のデュアルダマシンのビアファーストプロセスフローの説明図（１）。
【図９】本発明のデュアルダマシンのビアファーストプロセスフローの説明図（２）。
【図１０】本発明のデュアルダマシンのミドルファーストプロセスフローの説明図（１）。
【図１１】本発明のデュアルダマシンのミドルファーストプロセスフローの説明図（２）。
【図１２】本発明のデュアルダマシンのトレンチファーストプロセスフローの説明図（１）。
【図１３】本発明のデュアルダマシンのトレンチファーストプロセスフローの説明図（２）。
【図１４】本発明のデュアルダマシンのトレンチファーストプロセスフローの説明図（３）。
【図１５】従来のデュアルダマシンのビアファーストプロセスフローの説明図（１）。
【図１６】従来のデュアルダマシンのビアファーストプロセスフローの説明図（２）。
【図１７】本発明で用いた、平行平板型プラズマＣＶＤの構成図。
【図１８】各種ガスによるＳｉＯＣＨ膜の比誘電率。
【図１９】各種ガスによるＳｉＣＨ膜の比誘電率。
【図２０】原料ガス分子量と、ＳｉＣＨ膜の密度および組成の関係を示す図。
【図２１】ＳｉＯＣＨとＳｉＣＨＮ膜のエッチング選択比。
【図２２】本発明と従来技術のビアチェーン歩留まり比較。
【図２３】本発明と従来技術の配線抵抗ばらつき比較。
【符号の説明】
０００１  ＳｉＯに下地層間絶縁膜
０００２  ＳｉＯ２配線溝層間膜
０００３  エッチングストッパＳｉＮ絶縁膜
０００７  Ｃｕ配線
００１２  ＳｉＮ膜（拡散防止絶縁膜）
００１０  絶縁膜
１  上部電極
２  下部電極
４  高周波電源
５  気体導入部
６  ガス排気部
２０１  下地絶縁膜
２０２  第１のエッチングストッパ膜
２０３  第１のＳｉＯＣＨ膜
２０４  第１のハードマスク膜
２１０  第１の銅配線
２１１  第１のバリア絶縁膜
２１２  第２のＳｉＯＣ膜
２１３  第２のハードマスク膜
２１４  第２のエッチングストッパ膜
２１７  第３のＳｉＯＣ
２１８  第３のハードマスク膜
２２３  第２のバアリア絶縁膜
２２４  第２の銅配線
２２８  銅プラグ
３０１  下地絶縁膜
３０２  第１のエッチングストッパ膜
３０３  第１のＳｉＯＣＨ膜
３０４  第１のハードマスク膜
３０５  第１のフォトレジスト
３０６  溝パターン
３０７  第１の配線溝パターン
３０８  第１のバリアメタル膜
３０９  第１の導体膜
３１０  第１の銅配線
３１１  第１のバリア絶縁膜
３１２  第２のＳｉＯＣＨ膜
３１３  第２のハードマスク膜
３１４  第２のエッチングストッパ
３１５  フォトレジスト
３１６  ビア用レジストパターンク膜
３１７  第３のＳｉＯＣＨ膜
３１８  第３のハードマス
３１９  第３のフォトレジスト
３２０  第２の配線溝用レジストパターン
３２１  第３のバリアメタル
３２２  第３の導体膜
３２３  第２のバリア絶縁膜
３２４  第２の配線
３２５  反射防止膜
３２６  第２のバリアメタル膜
３２７  第２の導体膜
３２８  第１の導体プラグ
４０１  下地絶縁膜
４０２  第１のエッチングストッパ
４０３  第１のＳｉＯＣＨ膜
４０４  第１のハードマスク膜
４１０  第１の銅配線
４１１  第２のバリア絶縁膜
４１２  第２のＳｉＯＣＨ膜
４１３  第２のエッチングストッパ
４１４  第３のＳｉＯＣＨ膜
４１７  第２のハードマスク膜
４２２  第２の銅配線
４２３  第２のバリア絶縁膜
５１０  第１のＣｕ配線
５１１  第２のＳｉＣＨＮ膜
５１２  第２のＳｉＯＣＨ膜
５１３  第３のＳｉＣＨＮ膜
５１４  第３のＳｉＯＣＨ膜
５１５  第２のＳｉＯ２膜
５１６  反射防止膜
５１７  フォトレジスト
５１８  ビア用レジストパターン
５１９  反射防止膜
５２０  フォトレジスト
５２１  の溝配線用レジストパターン
５２２  第２のＴａ／ＴａＮ膜
５２３  第２のＣｕ膜
５２４  第２のＣｕ配線
５２５  第４のＳｉＣＨＮ膜
６１０  第１のＣｕ配線
６１１  第２のＳｉＣＨ膜
６１２  第２のＳｉＯＣＨ膜
６１３  第３のＳｉＣＨ膜
６１４  フォトレジスト
６１５  ビア用レジストパターン
６１６  第３のＳｉＯＣＨ膜
６１７  第３のＳｉＯ２膜
６１８  フォトレジスト
６１９  第２の溝配線用レジストパターン
６２０  第２のＴａ／ＴａＮ膜
６２１  第２のＣｕ膜
６２２  第４のＳｉＣＨ膜
６２３  第２のＣｕ配線
７１０  第１の銅配線
７１１  第２のＳｉＣＨ膜
７１２  第２のＳｉＯＣＨ膜
７１３  第３のＳｉＣＨ膜
７１４  フォトレジスト
７１５  ビア用レジストパターン
７１６  第３のＳｉＯＣＨ膜
７１７  第１のＳｉＯ２膜
７１８  フォトレジスト
７１９  第２溝配線用レジストパターン
７２０  第２のＴａ／ＴａＮ膜
７２１  第２のＣｕ膜
７２３  第２の銅配線
７２５  反射防止膜
８０１  下層絶縁膜
８０２  第１のＳｉＣ膜
８０３  第２のＳｉＯＣＨ膜
８０４  第１のＳｉＯ２膜
８０５  第１の銅配線
８０６  第２のＳｉＣＮ膜
８０７  第２のＳｉＯＣ膜
８０８  第３のＳｉＣＮ膜
８０９  第３のＳｉＯＣ膜
８１０  第２のＳｉＯ２膜
８１１  反射防止膜
８１２  フォトレジスト
８１３  ビアパターン用レジスト
８１８  フォトレジスト
８１９  第２の溝配線用レジストパターン
８２５  反射防止膜
８３１  銅の酸化膜
【図１】
2004221275.tif 000003
【図２】
2004221275.tif 000004
【図３】
2004221275.tif 000005
【図４】
2004221275.tif 000006
【図５】
2004221275.tif 000007
【図６】
2004221275.tif 000008
【図７】
2004221275.tif 000009
【図８】
2004221275.tif 000010
【図９】
2004221275.tif 000011
【図１０】
2004221275.tif 000012
【図１１】
2004221275.tif 000013
【図１２】
2004221275.tif 000014
【図１３】
2004221275.tif 000015
【図１４】
2004221275.tif 000016
【図１５】
2004221275.tif 000017
【図１６】
2004221275.tif 000018
【図１７】
2004221275.tif 000019
【図１８】
2004221275.tif 000020
【図１９】
2004221275.tif 000021
【図２０】
2004221275.tif 000022
【図２１】
2004221275.tif 000023
【図２２】
2004221275.tif 000024
【図２３】
2004221275.tif 000025