(57)【要約】【課題】多層配線構造に用いる絶縁膜間の密着性を高めることで、絶縁膜間の膜剥がれを防止し、歩留りの向上、信頼性の向上を可能とする。【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であって、前記多層配線構造の配線層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を積層したものからなり、前記第１絶縁膜２１と前記第２絶縁膜２２との間で前記第１絶縁膜２１の周辺部上に前記第１絶縁膜２１と前記第２絶縁膜２２との密着性を高める薬液が塗布されているものである。【選択図】図１
2005235978.tif 000002
【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であって、
前記多層配線構造の配線層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、
前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との間で前記第１絶縁膜の周辺部上に前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との密着性を高める薬液が塗布されている薬液処理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】
前記薬液は酸化剤からなる
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
基板上に多層配線構造を有する半導体装置であって、
前記多層配線構造の配線層間を電気的に絶縁する絶縁膜は第１絶縁膜と第２絶縁膜と第３絶縁膜とを積層したものからなり、
前記第２絶縁膜のエッジは前記第３絶縁膜のエッジより内側になるように形成され、
前記第１絶縁膜と前記第３絶縁膜との間および前記第２絶縁膜と前記第３絶縁膜との間で前記第１絶縁膜の周辺部上および前記第２絶縁膜の周辺部上に前記第１絶縁膜と前記第３絶縁膜および前記第２絶縁膜と前記第３絶縁膜との密着性を高める薬液が塗布されている薬液処理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４】
前記薬液は酸化剤からなる
ことを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
基板上に多層配線構造を有する半導体装置の製造方法であって、
前記多層配線構造の配線層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、
前記第１絶縁膜を形成した後で前記第２絶縁膜を形成する前に、前記第１絶縁膜の周辺部上に前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との密着性を高める薬液を塗布する工程
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】
前記第２絶縁膜上に第３絶縁膜を形成する工程を備え、
前記第３絶縁膜を形成する前に前記第２絶縁膜のエッジが前記第３絶縁膜のエッジより内側になるように前記第２絶縁膜の周辺部を除去しておく
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】
前記薬液は酸化剤からなる
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８】
前記第１絶縁膜の周辺部を前記第１絶縁膜の外周部から内側に５ｍｍ以内の範囲である
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である
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。
【請求項１１】
前記第２絶縁膜は有機膜である
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１２】
前記多層配線構造の配線は、前記配線層間を電気的に絶縁する絶縁膜に形成された凹部に銅を含む配線材料を埋め込むように形成した後、前記絶縁膜上の余剰な前記配線材料を化学的機械研磨により除去することにより形成される
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１３】
基板上に多層配線構造を有する半導体装置の製造方法であって、
前記多層配線構造の配線層間を電気的に絶縁する絶縁膜は第１絶縁膜と第２絶縁膜と第３絶縁膜とを積層したものからなり、
前記第２絶縁膜のエッジを前記第３絶縁膜のエッジより内側になるように形成し、
前記第２絶縁膜を形成した後で前記第３絶縁膜を形成する前に、前記第１絶縁膜の周辺部上および前記第２絶縁膜の周辺部上に前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜と前記第３絶縁膜との密着性を高める薬液を塗布する工程
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１４】
前記薬液は酸化剤からなる
ことを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第１絶縁膜の周辺部および前記第２絶縁膜の周辺部は前記第１絶縁膜の外周部から内側に５ｍｍ以内の範囲である
ことを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
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である
ことを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第１絶縁膜はシリコンと炭素とを含む材料からなる
ことを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第２絶縁膜は有機膜である
ことを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記多層配線構造の配線は、前記配線層間を電気的に絶縁する絶縁膜に形成された凹部に銅を含む配線材料を埋め込むように形成した後、前記絶縁膜上の余剰な前記配線材料を化学的機械研磨により除去することにより形成される
ことを特徴とする請求項１３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】
【特許文献１】特許第３０５７０５４号公報
【特許文献２】特開２００１−４４１８９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】
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１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であって、前記多層配線構造の配線層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、前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との間で前記第１絶縁膜の周辺部上に前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との密着性を高める薬液が塗布されている薬液処理領域が形成されていることを最も主要な特徴とする。
【００１０】
本発明の第２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であって、前記多層配線構造の配線層間を電気的に絶縁する絶縁膜は第１絶縁膜と第２絶縁膜と第３絶縁膜とを積層したものからなり、前記第２絶縁膜のエッジは前記第３絶縁膜のエッジより内側になるように形成され、前記第１絶縁膜と前記第３絶縁膜との間および前記第２絶縁膜と前記第３絶縁膜との間で前記第１絶縁膜の周辺部上および前記第２絶縁膜の周辺部上に前記第１絶縁膜と前記第３絶縁膜および前記第２絶縁膜と前記第３絶縁膜との密着性を高める薬液が塗布されている薬液処理領域が形成されていることを最も主要な特徴とする。
【００１１】
本発明の半導体装置の第１製造方法は、基板上に多層配線構造を有する半導体装置の製造方法であって、前記多層配線構造の配線層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、前記第１絶縁膜を形成した後で前記第２絶縁膜を形成する前に、前記第１絶縁膜の周辺部上に前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との密着性を高める薬液を塗布する工程を備えたことを最も主要な特徴とする。
【００１２】
本発明の半導体装置の第２製造方法は、基板上に多層配線構造を有する半導体装置の製造方法であって、前記多層配線構造の配線層間を電気的に絶縁する絶縁膜は第１絶縁膜と第２絶縁膜と第３絶縁膜とを積層したものからなり、前記第２絶縁膜のエッジを前記第３絶縁膜のエッジより内側になるように形成し、前記第２絶縁膜を形成した後で前記第３絶縁膜を形成する前に、前記第１絶縁膜の周辺部上および前記第２絶縁膜の周辺部上に前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜と前記第３絶縁膜との密着性を高める薬液を塗布する工程を備えたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１半導体装置は、配線層間の絶縁膜を構成する第１絶縁膜と第２絶縁膜との間で第１絶縁膜の周辺部上に前記第１絶縁膜と第２絶縁膜との密着性を高める薬液が塗布されているため、第１絶縁膜に対して第２絶縁膜の密着性が高められている。このため、第２絶縁膜が剥がれなくなるので、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という利点がある。
【００１４】
本発明の第２半導体装置は、配線層間の絶縁膜を構成する第１絶縁膜と第３絶縁膜との間および第２絶縁膜と第３絶縁膜との間で、第１絶縁膜の周辺部上および第２絶縁膜の周辺部上に第１絶縁膜と第３絶縁膜および第２絶縁膜と第３絶縁膜との密着性を高める薬液が塗布されていることから、第１、第２絶縁膜に対して第３絶縁膜の密着性が高められる。このため、第３絶縁膜が剥がれなくなるので、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という利点がある。
【００１５】
本発明の半導体装置の第１製造方法は、配線層間の絶縁膜を構成する第１絶縁膜を形成した後で第２絶縁膜を形成する前に、第１絶縁膜の周辺部上に第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との密着性を高める薬液を塗布する工程を備えたことから、第１絶縁膜に対する第２絶縁膜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絶縁膜を形成した後に、例えばＣＭＰ工程を行って、第１、第２絶縁膜間に第１絶縁膜表面と略平行な方向の荷重がかかったとしても、第１絶縁膜より第２絶縁膜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。
【００１６】
本発明の半導体装置の第２製造方法は、配線層間の絶縁膜を構成する第２絶縁膜を形成した後で第３絶縁膜を形成する前に、第１絶縁膜の周辺部上および第２絶縁膜の周辺部上に第１絶縁膜および第２絶縁膜と第３絶縁膜との密着性を高める薬液が塗布されていることから、第１絶縁膜および第２絶縁膜に対する第３絶縁膜の密着性を周辺部において高めることができるので、第３絶縁膜を形成した後に、例えばＣＭＰ工程を行って、第１、第２絶縁膜と第２絶縁膜との間に第１絶縁膜表面と略平行な方向の荷重がかかったとしても、第１、第２絶縁膜より第３絶縁膜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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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という目的を、絶縁膜の周辺部に密着性を高める薬液を塗布することで、絶縁膜の密着性を改善して、ＣＭＰ工程での膜はがれの防止を実現した。
【実施例１】
【００１８】
本発明の半導体装置に係る一実施例を、図１の概略構成断面図によって説明する。
【００１９】
図１に示すように、図示はしないトランジスタ、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上には配線層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である。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。
【００２０】
上記第１絶縁膜２１の周辺部（例えばウエハ外周から４ｍｍ以内の範囲）上は薬液処理が施されている。この薬液処理は、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処理であって、上記第１絶縁膜２１の周辺部上に密着性を高める薬液を塗布する処理である。上記薬液は、第１絶縁膜２１表面を酸化させる作用、言い換えれば、第１絶縁膜２１表面の酸化をさらに促進させる作用を有する薬液であればよい。そのような薬液としては酸化剤があり、例えば過酸化水素水を用いることができる。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表面より酸化されている薬液処理領域３３が環状に形成されている。
【００２１】
さらに、第１絶縁膜２１上には配線層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、例えば有機膜が用いられている。この有機膜としては、ポリアリールエーテル膜を用いることができる。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、ダウケミカル社製のｐ−ＳｉＬＫ、アライドシグナル社製のＦＬＡＲＥ、シューマッカー社製のＶＥ等を用いることができ、その他のポリアリールエーテル膜であってもよい。上記有機膜の膜厚は、例えば１００ｎｍとした。
【００２２】
上記第２絶縁膜２２のエッジ部分は、図示されているように、除去されていてもよい。この第２絶縁膜２２のエッジ除去は、基板１１の外周についた第２絶縁膜２２を除去するために成されたものである。また、上記第２絶縁膜２２を被覆するように第３絶縁膜２３が形成されていてもよい。この第３絶縁膜２３は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜で形成されている。上記第３絶縁膜２３は、第３絶縁膜２３も含めて上記第１、第２絶縁膜２１、２２に、溝配線や配線層間を接続する接続部（例えばビア）を形成する場合、有機膜のポリアリールエーテルで形成されている第２絶縁膜２２を直接的に化学的機械研磨（ＣＭＰ）することを避けるために成膜される。
【００２３】
さらに、上記第１〜第３絶縁膜２１〜２３のエッジは、上記第１絶縁膜２１の周辺部上に上記薬液処理部分が残るようにして除去されている。また、上記第１〜第３絶縁膜２１〜２３に溝配線および下層の導体部分（例えば、図示しない電極、配線、素子等）に接続される接続部（例えばビア）が形成されていてもよい。
【００２４】
上記半導体装置１は、配線層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の周辺部上に第１絶縁膜２１と第２絶縁膜２２との密着性を高める薬液が塗布されることから、ＳｉＣ系の膜では膜表面の水素のダングリングボンドをＯＨ基に置換してシリコンに酸素を結合させることができるので、第１絶縁膜２１表面の酸化が促進されることになる。このことから、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。
【実施例２】
【００２５】
本発明の半導体装置の第１製造方法に係る一実施例を、図２〜図６の製造工程図によって説明する。各図２〜図６では、（１）に概略構成斜視図を示し、（２）に基板直径方向の概略構成断面図を示した。なお、概略構成断面図は分かり易くするため、厚さ方向に拡大されている。また、図中の基板上に描かれている矢印は基板の回転方向の一例を示すもので、この回転方向は逆方向であってもよい。
【００２６】
図２に示すように、基板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である。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。以下、各種絶縁膜形成した基板１１をウエハという。
【００２７】
次に、上記第１絶縁膜２１の周辺部（例えばウエハ外周から４ｍｍ以内の範囲）上に薬液処理を施す（斜視図の斜線領域が薬液処理領域となる。）。この薬液処理方法は、上記基板１１を図面矢印ア方向に回転させながら、上記第１絶縁膜２１の周辺部上に、後の工程で形成される第２絶縁膜との密着性を高める薬液３１を供給するとともに、所望の幅ｗの薬液処理領域を確保するために、上記薬液３１を供給するノズル４１を、例えば図面矢印イ方向にスキャニングする。この時、図示しない純水を基板１１の中心部上より第１絶縁膜２１表面に滴下することにより、第１絶縁膜２１の周辺部以外の第１絶縁膜２１表面に薬液３１がかからないように保護する。ここでは、薬液３１として５wt％の過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）を用い、薬液処理時間を６０秒とした。上記薬液処理を終了させるには、上記薬液３１の供給を停止するとともに、第１絶縁膜２１表面上に残存する薬液３１を除去するために純水にて洗浄してもよい。この結果、上記第１絶縁膜２１の周辺部には他の第１絶縁膜２１表面より酸化されている薬液処理部３３が環状に形成される。
【００２８】
次に、図３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、有機膜を用いた。例えば有機膜として、ポリアリールエーテル膜を、例えば１００ｎｍ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。
【００２９】
次に、図４に示すように、上記第２絶縁膜２２のエッジ部分を除去する。このエッジ部分の除去方法は、基板１１を図面矢印ウ方向に回転させながら、ノズル４３より第２絶縁膜２２の溶剤３５を第２絶縁膜２２の除去領域上に供給するとともに、上記ノズル４３をエッジ除去範囲（例えば図面矢印エ方向）内でスキャニングンすることによる。この時、図示しない純水を基板１１中心部上方より第２絶縁膜２２上に供給することにより、第２絶縁膜２２の周辺部以外の第２絶縁膜２２表面に薬液３５がかからないように保護する。上記第２絶縁膜２２がポリアリールエーテル膜である場合には、上記溶剤にはシクロヘキサノンを使用することができる。上記第２絶縁膜２２の周辺部の除去幅ｗは、ノズル４３のスキャニング幅を変更することにより容易に変更できる。今回、第２絶縁膜２２のエッジ除去幅ｗ２は２ｍｍに設定した。第２絶縁膜２２のエッジ除去は、基板１１の外周についた第２絶縁膜２２を除去するために行ったものである。
【００３０】
次に、図５に示すように、第２絶縁膜２２を被覆するように第３絶縁膜２３を形成する。この第３絶縁膜２３は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜で形成され、その成膜方法としては、プラズマＣＶＤ法を採用することができる。本実施例では、有機膜のポリアリールエーテルで形成されている第２絶縁膜２２を直接的に後の工程で化学的機械研磨（ＣＭＰ）する必要が無いように、上記第３絶縁膜２３が成膜されている。
【００３１】
次に塗布法によって、上記第３絶縁膜２３上にフォトレジスト膜５１を形成する。そして、フォトレジスト膜５１のエッジ部分を除去する。フォトレジスト膜５１のエッジ部分の除去方法は、上記フォトレジスト５１にポジ型レジストを用いた場合には、基板１１を図面矢印オ方向に回転させながら除去したいエッジ部分のみ光Ｌを照射してフォトレジスト膜５１を感光させる（斜視図の斜線領域が感光領域となる。）。その後現像処理、リンス処理、ベーキング工程を経て、エッジ部分を除去したフォトレジスト膜５１が得られる。上記フォトレジスト膜５１をネガレジストで形成した場合には、除去しない領域のみ感光処理を行い、その後、現像、リンス処理、ベーキング工程を経れば、エッジ部分が除去されたフォトレジスト膜５１が得られる。上記エッジ除去幅ｗ３は、例えば３ｍｍとした。
【００３２】
次に、図６に示すように、上記第３絶縁膜２３、第２絶縁膜２２、第１絶縁膜２１の順でエッチングを行い、各第３〜第１絶縁膜２３〜２１のエッジ部分を除去した。その後、上記フォトレジスト膜５１〔前記図５参照〕をアッシング処理もしくは剥離処理等により除去した。図面では、フォトレジスト膜５１を除去した状態を示した。
【００３３】
上記第１〜第３絶縁膜２１〜２３に溝配線およびビアを形成する場合には、上記第１〜第３絶縁膜２１〜２３のエッジ部分の除去を行う露光工程を行った後で現像工程前に、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）が形成され、第２、第３絶縁膜２２、２３に溝配線が形成される。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の周辺部に対する薬液処理を実施して、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。
【００３４】
次に、本発明の効果を確認した。その方法は、前記図６に示したように、基板１１上に上記第１〜第３絶縁膜２１〜２３を形成した発明サンプルを用意し、発明サンプルの第３絶縁膜２３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に薬液処理を施さないで第１絶縁膜２１上に第２、第３絶縁膜２２、２３を形成した比較サンプルを用意した。
【００３５】
次に、上記発明サンプルおよび比較サンプルのそれぞれの第３絶縁膜２３をＣＭＰした。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３絶縁膜２３のＳｉＯ2膜の表層およそ７０ｎｍの厚さが除去された。
【００３６】
上記研磨は、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絶縁膜の剥がれ状態を観察した。その結果、発明サンプルでは、全く膜剥がれを起こしていなかった。一方、比較サンプルでは、周辺部のほぼすべての領域（２０％以上の領域）で膜剥がれを起こしていた。また、比較サンプルに関しては、ウエハ周辺部から４ｍｍよりもさらに内側に剥がれが及んでいた。一方、発明サンプルでは、薬液処理を実施していないウエハ周辺部以外の領域においても膜剥がれは起こっていなかった。
【００３７】
よって、上記実施例１、２では、密着性を改善したウエハ周辺部（例えば薬液処理を施した範囲）だけでなく、密着性改善の薬液処理を行っていないウエハ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。これは、密着性が弱い第２絶縁膜２２のポリアリールエーテル膜と第１絶縁膜２１のＳｉＣ系の膜との界面において、ウエハ周辺部の第１絶縁膜２１表面に対する密着性を高める薬液処理により、ウエハ周辺部の第１絶縁膜２１表面の酸化が促進されたことによる。よって、ＣＭＰ時に圧力が集中するウエハ周辺部が剥がれにくくなり、それによって、ウエハ面内が保護されたものといえる。
【実施例３】
【００３８】
次に、本発明の第２半導体装置に係る一実施例を、図７の概略構成断面図によって説明する。
【００３９】
図７に示すように、図示はしないトランジスタ、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上には配線層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である。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。この第１絶縁膜２１は周辺部（例えばウエハエッジより２ｍｍの幅）が除去されている。
【００４０】
さらに、第１絶縁膜２１上には配線層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、例えば有機膜が用いられている。この有機膜としては、ポリアリールエーテル膜を用いることができる。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、例えばアライドシグナル社製のＦＬＡＲＥ、シューマッカー社製のＶＥ等を用いることができる。上記有機膜の膜厚は、例えば１００ｎｍとした。この第２絶縁膜２２は周辺部（例えばウエハエッジより４ｍｍの幅）が除去されている。この第２絶縁膜２２のエッジ除去は、基板１１の外周についた第２絶縁膜２２を除去するために成されたものである。
【００４１】
上記第１絶縁膜２１の周辺部および第２絶縁膜２２の周辺部（例えばウエハ外周から４ｍｍ以内の範囲）上は薬液処理が施されている。この薬液処理は、上記第１絶縁膜２１および第２絶縁膜２２上に形成される第３絶縁膜２３との密着性を高めるための処理であって、上記第１絶縁膜２１の周辺部および第２絶縁膜２２の周辺部上に密着性を高める薬液を塗布する処理である。上記薬液は、第１絶縁膜２１表面を酸化させる作用、言い換えれば、第１絶縁膜２１表面および第２絶縁膜２２表面の酸化をさらに促進させる作用を有する薬液であればよい。そのような薬液としては酸化剤があり、例えば過酸化水素水を用いることができる。したがって、上記第１絶縁膜２１の周辺部はその成膜直後より酸化され、第２絶縁膜２２の周辺部はその他の第２絶縁膜２２表面より酸化されている薬液処理部３３、３４が環状に形成される。
【００４２】
また、上記第２絶縁膜２２を被覆するように第３絶縁膜２３が形成されていてもよい。この第３絶縁膜２３は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜で形成されている。上記第３絶縁膜２３は、第３絶縁膜２３も含めて上記第１、第２絶縁膜２１、２２に、溝配線や配線層間を接続する接続部（例えばビア）を形成する場合、有機膜のポリアリールエーテルで形成されている第２絶縁膜２２を直接的に化学的機械研磨（ＣＭＰ）することを避けるために成膜される。
【００４３】
さらに、上記第１〜第３絶縁膜２１〜２３のエッジは、第１絶縁膜２１の周辺部上および第２絶縁膜２２の周辺部上に上記薬液処理部分が残るようにして除去されている。また、上記第１〜第３絶縁膜２１〜２３に溝配線および下層の導体部分（例えば、図示しない電極、配線、素子等）に接続される接続部（例えばビア）が形成されていてもよい。
【００４４】
上記実施例３の半導体装置は、配線層間の絶縁膜を構成する第１絶縁膜２１および第２絶縁膜２２を形成した後で第３絶縁膜２３を形成する前に、第１絶縁膜２１の周辺部および第２絶縁膜２２の周辺部上に第１絶縁膜２１および第２絶縁膜２２と第３絶縁膜２３との密着性を高める薬液が塗布されることから、膜表面の水素のダングリングボンドをＯＨ基に置換して酸素を結合させることができるので、第１絶縁膜２１の周辺部表面および第２絶縁膜２２の周辺部表面の酸化が促進されることになる。このことから、第１、第２絶縁膜２１、２２に対する第３絶縁膜２３の密着性を周辺部において高めることができるので、第３絶縁膜２３を形成した後に、例えばＣＭＰ工程を行って、第１、第３絶縁膜２１、２３間および第２、第３絶縁膜２２、２３間に、例えば第２絶縁膜２２表面と略平行な方向の荷重がかかったとしても、第１、第２絶縁膜２１、２２より第３絶縁膜２３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。
【実施例４】
【００４５】
本発明の半導体装置の第２製造方法に係る一実施例を、図８〜図１１の製造工程図によって説明する。各図８〜図１１では、（１）に概略構成斜視図を示し、（２）に基板直径方向の概略構成断面図を示した。なお、概略構成断面図は分かり易くするため、厚さ方向に拡大されている。また、図中の基板上に描かれている矢印は基板の回転方向の一例を示すもので、この回転方向は逆方向であってもよい。
【００４６】
図８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である。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。
【００４７】
次に、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、有機膜を用いた。例えば有機膜として、ポリアリールエーテル膜を、例えば１００ｎｍ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。
【００４８】
次に、上記第２絶縁膜２２のエッジ部分を除去する。このエッジ部分の除去方法は、基板１１を例えば矢印カ方向に回転させながら、ノズル４３より第２絶縁膜２２の溶剤３５を第２絶縁膜２２の除去領域（図面斜線で示す領域）上に供給するとともに、上記ノズル４３をエッジ除去範囲内で例えば矢印キ方向にスキャニングンすることによる。この時、図示しない純水を基板１１中心部上方より第２絶縁膜２２上に供給することにより、第２絶縁膜２２の周辺部以外の第２絶縁膜２２表面に溶剤３５がかからないように保護する。上記第２絶縁膜２２がポリアリールエーテル膜である場合には、上記溶剤にはシクロヘキサノンを使用することができる。上記第２絶縁膜２２の周辺部の除去幅ｗ４は、ノズル４３のスキャニング幅を変更することにより容易に変更できる。今回、第２絶縁膜２２のエッジ除去幅は３ｍｍに設定した。第２絶縁膜２２のエッジ除去は、基板１１の外周についた第２絶縁膜２２を除去するために行ったものである。
【００４９】
次に、図９に示すように、上記第１絶縁膜２１の周辺部および第２絶縁膜２２の周辺部上に薬液処理を施す。この薬液処理領域は例えばウエハ外周から４ｍｍ以内の範囲（図面斜線で示す領域）とした。この薬液処理方法は、上記基板１１を例えば矢印ク方向に回転させながら、上記第１絶縁膜２１の周辺部および第２絶縁膜２２の周辺部上に、後の工程で形成される第３絶縁膜との密着性を高める薬液３１を滴下するとともに、所望の幅ｗ５の薬液処理領域を確保するために、上記薬液を供給するノズル４１を、例えば図面矢印ケ方向にスキャニングする。この時、図示しない純水を基板１１の中心部上より第２絶縁膜２２表面に供給することにより、第２絶縁膜２２の周辺部以外の第２絶縁膜２２表面に薬液３１がかからないように保護する。ここでは、薬液３１として５wt％の過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）を用い、薬液処理時間を６０秒とした。上記薬液処理を終了させるには、上記薬液３１の供給を停止するとともに、第１絶縁膜２１および第２絶縁膜２２表面上に残存する薬液３１を除去するために純水にて洗浄してもよい。この結果、上記第１絶縁膜２１の周辺部には第１絶縁膜２１成膜時の表面より酸化されている薬液処理部３３が形成されるとともに、上記第２絶縁膜２２の周辺部には第２絶縁膜２２の周辺部以外の表面より酸化されている薬液処理部３４が形成される。
【００５０】
次に、図１０に示すように、第２絶縁膜２２を被覆するように第３絶縁膜２３を形成する。この第３絶縁膜２３は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜で形成され、その成膜方法としては、プラズマＣＶＤ法を採用することができる。本実施例では、有機膜のポリアリールエーテルで形成されている第２絶縁膜２２を直接的に後の工程で化学的機械研磨（ＣＭＰ）する必要が無いように、上記第３絶縁膜２３が成膜されている。
【００５１】
次に塗布法によって、上記第３絶縁膜２３上にフォトレジスト膜５１を形成する。そして、フォトレジスト膜５１のエッジ部分を除去する。フォトレジスト膜５１のエッジ部分の除去方法は、上記フォトレジスト５１にポジ型レジストを用いた場合には、除去したいエッジ部分のみ光Ｌを図面斜線で示す領域に照射してフォトレジスト膜５１を感光させる。その後現像処理、リンス処理、ベーキング工程を経て、エッジ部分を除去したフォトレジスト膜５１が得られる。上記フォトレジスト膜５１をネガレジストで形成した場合には、除去しない領域のみ感光処理を行い、その後、現像、リンス処理、ベーキング工程を経れば、エッジ部分が除去されたフォトレジスト膜５１が得られる。上記エッジ除去幅ｗ６は、例えば２ｍｍとした。
【００５２】
次に、図１１に示すように、上記第３絶縁膜２３、第２絶縁膜２２、第１絶縁膜２１の順でエッチングを行い、各第３〜第１絶縁膜２３〜２１のエッジ部分を除去した。その後、上記フォトレジスト膜５１〔前記図１０参照〕をアッシング処理もしくは剥離処理等により除去した。図面では、フォトレジスト膜５１を除去した状態を示した。
【００５３】
上記第１〜第３絶縁膜２１〜２３に溝配線およびビアを形成する場合には、上記第１〜第３絶縁膜２１〜２３のエッジ部分の除去を行う露光工程を行った後で現像工程前に、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。その後、図１２に示すように、バリアメタル層（図示せず）、銅膜６１を形成する。次いで、基板１１を例えば矢印サ方向にサ方向に回転させるとともにノズル４５より銅膜６１の溶剤３７を銅膜６１の除去領域（概略構成斜視図における斜線で示す領域）上に供給するとともに、上記ノズル４５をエッジ除去範囲内で例えば矢印シ方向にスキャニングンすることによる。この時、図示しない純水を基板１１中心部上方より第２絶縁膜２２上に供給することにより、銅膜６１の周辺部以外の銅膜６１表面に溶剤３７がかからないように保護する。上記銅膜６１の周辺部の除去幅ｗ７は、ノズル４３のスキャニング幅を変更することにより容易に変更できる。その後、図示はしないが、ＣＭＰによって、余剰な銅膜６１、バリアメタル層を除去して、溝配線とビアとを形成する。
【００５４】
本発明の製造方法においては、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、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）が形成され、第２、第３絶縁膜２２、２３に溝配線が形成される。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の周辺部に対する薬液処理を実施して、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。
【００５５】
次に、本発明の効果を確認した。その方法は、前記図１１に示したように、基板１１上に上記第１〜第３絶縁膜２１〜２３を形成した発明サンプルを用意し、発明サンプルの第３絶縁膜２３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、第２絶縁膜２１、２２に薬液処理を施さないで第１、第２絶縁膜２１、２２上に第３絶縁膜２３を形成した比較サンプルを用意した。
【００５６】
次に、上記発明サンプルおよび比較サンプルのそれぞれの第３絶縁膜２３をＣＭＰした。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３絶縁膜２３のＳｉＯ2膜の表層およそ７０ｎｍの厚さが除去された。
【００５７】
上記研磨は、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、膜剥がれ状態を観察した。その結果、発明サンプルでは、全く膜剥がれを起こしていなかった。一方、比較サンプルでは、周辺部のほぼすべての領域（２０％以上の領域）で膜剥がれを起こしていた。また、比較サンプルに関しては、ウエハ周辺部から４ｍｍよりもさらに内側に剥がれが及んでいた。一方、発明サンプルでは、薬液処理を実施していないウエハ周辺部以外の領域においても膜剥がれは起こっていなかった。
【００５８】
また、第２絶縁膜２２をＳｉＬＫ膜の他に、例えばｐ−ＳｉＬＫ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絶縁膜にポリアリールエーテル系の膜を用い、第３絶縁膜２３に酸化シリコン系の膜を用いた場合全てに有効であるといえる。
【００５９】
よって、上記実施例３、４では、密着性を改善したウエハ周辺部（例えば薬液処理を施した範囲）だけでなく、密着性改善の薬液処理を行っていないウエハ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。これは、密着性が弱い第２絶縁膜２２のポリアリールエーテル膜と第１絶縁膜２１のＳｉＯＣ系の膜との界面において、ウエハ周辺部の第１絶縁膜２１表面および第２絶縁膜２２表面に対する密着性を高める薬液処理により、ウエハ周辺部の第１絶縁膜２１表面および第２絶縁膜２２表面の酸化が促進されたことによる。よって、ＣＭＰ時に圧力が集中するウエハ周辺部が剥がれにくくなり、それによって、ウエハ面内が保護されたものといえる。
【００６０】
また、上記実施例３、４は、上記実施例１、２よりも効果があることが判った。例えば、第１絶縁膜２１にｐ−ＳｉＬＫ膜を用い、第２絶縁膜２２にＳｉＯＣ系の膜として、例えばＣＶＤ法により形成した誘電率ｋ＝３．０程度のＳｉＯＣ膜（例えばＡＭＡＴ社製のＢＤ（ブラックダイヤモンド））を形成した場合、第１絶縁膜２１にＳｉＬＫ膜を用い、第２絶縁膜２２にＳｉＯＣ系の膜として、例えばＣＶＤ法により形成した誘電率ｋ＝２．５程度のＳｉＯＣ膜（例えばＡＭＡＴ社製のＢＤ（ブラックダイヤモンド）２）を形成した場合は、上記実施例１、２では、２％以下の領域で剥がれが確認されたが、実施例３、４では剥がれは発生しなかった。一方、薬液処理を行わない従来の構成では、２０％を超える領域で剥がれが確認できた。また、第１絶縁膜２１にｐ−ＳｉＬＫ膜を用い、第２絶縁膜２２にＳｉＯＣ系のＢＤ２膜を形成した場合は、上記実施例１、２では、２％を超えて２０％以下の領域で剥がれが確認されたが、実施例３、４では剥がれは発生しなかった。一方、薬液処理を行わない従来の構成では、２０％を超える領域で剥がれが確認できた。したがって、実施例１、２でも従来のように本発明の薬液処理工程を行わない場合より膜剥がれを改善することができるが、実施例３、４では膜剥がれを無くすことができるという、大幅なる改善効果が得られる。
【００６１】
次に、各種絶縁膜の密着性を調査した。下層の膜としては、酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜、窒化炭化シリコン（ＳｉＣＮ）膜、炭化シリコン（ＳｉＣ）膜、ＳｉＯＣ膜（ＢＤ）、ＳｉＯＣ膜（Ｃｏｒａｌ：Ｎｏｖｅｌｌｕｓ社製のＳｉＯＣ膜でＣＶＤ法により形成したｋ＝３．０程度のＳｉＯＣ膜）、ＳｉＯＣ膜（ＢＤ２）、ポーラスシリカ（ＬＫＤ５１０９：エルケーディー（ＪＳＲ）社製のＭＳＱ膜でスピンコート法により形成したＭＳＱ膜）、ポーラスシリカ（例えば、ナノグラス社製のＮａｎｏｇｌａｓｓ）、ポーラスシリカ（例えば、ナノグラス社製のＮａｎｏｇｌａｓｓ−Ｅ）、ポリアリールエーテル（ＳｉＬＫ）、ポリアリールエーテル（ＦＬＡＲＥ）、ポリアリールエーテル（ｐ−ＳｉＬＫ）を用いた。また、上層の膜としては、酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜、窒化炭化シリコン（ＳｉＣＮ）膜、炭化シリコン（ＳｉＣ）膜、ＳｉＯＣ膜（ＢＤ）、ＳｉＯＣ膜（Ｃｏｒａｌ）、ＳｉＯＣ膜（ＢＤ２）、ポーラスシリカ（ＬＫＤ５１０９）、ポーラスシリカ（Ｎａｎｏｇｌａｓｓ）、ポーラスシリカ（Ｎａｎｏｇｌａｓｓ−Ｅ）、ポリアリールエーテル（ＳｉＬＫ）、ポリアリールエーテル（ＦＬＡＲＥ）、ポリアリールエーテル（ｐ−ＳｉＬＫ）を用いた。
【００６２】
そして、上記下層の膜の１種と上記上層の膜の１種とを選択して、積層膜を形成し、下層の膜に対する上層の膜の密着性を調べた。
【００６３】
膜剥がれの検査は顕微鏡による目視検査により実施した。検査の結果を表１〜表４に示す。
【００６４】
表１〜表４中、◎印は剥がれ無し、○印は２％以下の領域で剥がれあり、△印は２％を超え２０％以下の領域で剥がれあり、×印は２０％を超える領域で剥がれがあることを示している。上記評価において、２０％を境界にした理由は、経験的に２０％を超える領域での剥がれは、剥がれの再現性が良く、本質的なものであると考えられるためである。実際に剥がれ状態を観察すると、「剥がれ無し」、「ほぼ剥がれないが、１％程度の領域で剥がれる」、「５％〜１０％程度の領域で剥がれる」、「ほぼ全ての領域で剥がれる」の４段階にはっきりと分かれて観察され、◎，○，△，×の差は、はっきりした違いとして認められた。
【００６５】
【表１】
2005235978.tif 000003
【００６６】
【表２】
2005235978.tif 000004
【００６７】
【表３】
2005235978.tif 000005
【００６８】
【表４】
2005235978.tif 000006
【００６９】
表１〜表４に示すように、下層の絶縁膜が誘電率ｋ≦３．０の絶縁膜の場合に、密着性が悪化することが解る。また、特に第１の絶縁膜が炭素（Ｃ）を含む絶縁膜である場合、密着性が悪化することが解る。誘電率ｋ≦３．０の絶縁膜や炭素（Ｃ）を含む絶縁膜では、酸化シリコン（ＳｉＯ2）などの通常の絶縁膜に比べて、表面におけるＯＨ基が少ないので、上層の絶縁膜との密着性が悪化している。
【００７０】
そこで、本発明のように、密着性を高めるために過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）水などの酸化剤により処理することで、表面を酸化してＯＨ基を増やすことで、下層の膜と上層の膜との密着性が改善される。上記説明では、酸化剤として過酸化水素水を用いたが、例えばオゾン水、その他の酸化性を有する薬液（例えば、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ4）、二酸化マンガン（ＭｎＯ2）、二クロム酸カリウム（Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7）、濃硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、硝酸（ＨＮＯ3）など）を用いることができる。
【００７１】
また、表１に示すように、有機絶縁膜と他の絶縁膜との密着性が特に弱いことが判った。すなわち、上記下層の絶縁膜として有機絶縁膜を用いた時に特に剥がれやすいと言える。したがって、本発明は、有機絶縁膜に対して薬液処理を施し、その上層の絶縁膜との密着性を高めるということに、特に効果的である。
【実施例５】
【００７２】
次に、本発明の構成および製造方法を適用して、多層配線構造を形成した一例を、図１３の概略構成断面図によって説明する。
【００７３】
図１３に示すように、第１絶縁膜２１となるビア層の絶縁膜としてＳｉＯＣ膜（厚さが例えば２００ｎｍ）／ＳｉＣＮ膜（厚さが例えば３５ｎｍ）を用い、第２絶縁膜２２として有機膜を用い、第３絶縁膜２３として酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜（成膜時の厚さが例えば２００ｎｍ、ＣＭＰ後の厚さが約１５０ｎｍ）を用いる。上記有機膜としては、ポリアリールエーテル膜を用い、ポリアリールエーテル膜としてはここではＳｉＬＫ膜（厚さが例えば１００ｎｍ）を用いた。上記第２絶縁膜２２（ＳｉＬＫ膜）のエッジ部分の除去幅は３ｍｍに設定し、第３絶縁膜２３（ＳｉＯ2膜）および第１絶縁膜２１のエッジ部分の除去幅は２ｍｍに設定した。そして上記実施例４によって説明した製造方法を用いて、図示したような５層の溝配線７１および接続部（ビア）７２を有する半導体装置の形成を行った。この結果、エッジ剥がれを起こすこと無く半導体装置を製造することができた。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の半導体装置の製造方法および半導体装置は、各種半導体装置の多層配線という用途に適用することが好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１半導体装置に係る一実施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の第１製造方法に係る一実施例を示した概略構成斜視図および概略構成断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の第１製造方法に係る一実施例を示した概略構成斜視図および概略構成断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の第１製造方法に係る一実施例を示した概略構成斜視図および概略構成断面図である。
【図５】本発明の半導体装置の第１製造方法に係る一実施例を示した概略構成斜視図および概略構成断面図である。
【図６】本発明の半導体装置の第１製造方法に係る一実施例を示した概略構成斜視図および概略構成断面図である。
【図７】本発明の第２半導体装置に係る一実施例を示した概略構成断面図である。
【図８】本発明の半導体装置の第２製造方法に係る一実施例を示した概略構成斜視図および概略構成断面図である。
【図９】本発明の半導体装置の第２製造方法に係る一実施例を示した概略構成斜視図および概略構成断面図である。
【図１０】本発明の半導体装置の第２製造方法に係る一実施例を示した概略構成斜視図および概略構成断面図である。
【図１１】本発明の半導体装置の第２製造方法に係る一実施例を示した概略構成斜視図および概略構成断面図である。
【図１２】本発明の半導体装置の第２製造方法に係る一実施例を示した概略構成斜視図および概略構成断面図である。
【図１３】本発明の半導体装置に係る一実施例を示した概略構成断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１…半導体装置、１１…基板、２１…第１絶縁膜、２２…第２絶縁膜、３３…薬液処理領域
【図１】
2005235978.tif 000007
【図２】
2005235978.tif 000008
【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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【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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