(57)【要約】【課題】配線層間容量の増大が抑制されるとともに、配線の信頼性や拡散防止絶縁膜の耐圧性も向上でき、配線抵抗を低い状態で維持可能な半導体装置を提供する。【解決手段】基板１１上に設けられた層間絶縁膜１２と、層間絶縁膜１２に形成された溝パターン１３内に設けられた配線１４と、この配線１４上を含む層間絶縁膜１２上に設けられるとともに配線１４からの金属の拡散を防ぐ拡散防止絶縁膜１５とを備えた半導体装置であって、拡散防止絶縁膜１５は、配線１４上を含む層間絶縁膜１２上に接する状態で設けられる最下層１５ａと拡散防止絶縁膜１５の表面層を構成する最上層１５ｃとの間に、最下層１５ａおよび最上層１５ｃよりも比誘電率の低い中間層１５ｂを挟持してなることを特徴とする半導体装置である。【選択図】図１
2005332843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた絶縁膜と、当該絶縁膜に形成された溝パターン内に設けられた導電層と、当該導電層上を含む前記絶縁膜上に設けられるとともに前記導電層からの金属の拡散を防ぐ拡散防止絶縁膜とを備えた半導体装置であって、
前記拡散防止絶縁膜は、前記導電層上を含む前記絶縁膜上に接する状態で設けられる最下層と前記拡散防止絶縁膜の表面層を構成する最上層との間に、前記最下層および前記最上層よりも比誘電率の低い中間層を挟持してなる
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記最下層および前記最上層の比誘電率は、４．０以上６．０未満であり、前記中間層の比誘電率は４．０未満である
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記最下層が窒素を含む材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記最下層と前記中間層との間および前記中間層と前記最上層との間の少なくとも一方には、前記中間層と前記最下層または前記最上層との密着性を高める密着層が設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、さらに詳しくは、Ｃｕ配線を用いた多層配線構造を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路装置（ＬＳＩ）の高集積化に伴い、ＬＳＩの高速動作に関して配線プロセス技術が益々重要視されてきている。これは半導体素子の微細化により、信号伝播遅延の問題が顕著になってきたためである。この信号伝播遅延の増大を抑制するためには、配線の低抵抗化および配線間容量ならびに配線層間容量の低減が必要である。
【０００３】
配線の低抵抗化については、従来用いられてきたアルミニウム合金配線と比較して、低抵抗である銅（Ｃｕ）配線を用いた半導体装置が実用化されている。また、配線間容量および配線層間容量の低減については、層間絶縁膜として従来用いられてきた酸化シリコンと比較して、比誘電率の低い絶縁膜（低誘電率膜）が検討されており、Ｃｕ配線と低誘電率膜を用いた多層配線技術の導入が検討されている。
【０００４】
ここで、Ｃｕは拡散係数が非常に高い材料であることから、Ｃｕ配線からＣｕ配線上の層間絶縁膜へのＣｕの拡散を防ぐために、Ｃｕ配線を覆う状態で、Ｃｕ配線が設けられた層間絶縁膜上に、拡散防止絶縁膜を設ける必要がある。
【０００５】
この拡散防止絶縁膜としては、Ｃｕの拡散防止機能を有する比誘電率が７程度の窒化シリコン（ＳｉＮ）や、比誘電率が５程度の炭窒化シリコン（ＳｉＣＮ）が用いられている。例えば、Ｃｕ配線が設けられた層間絶縁膜上に、拡散防止絶縁膜として、Ｃｕ配線との密着性の高いＳｉリッチな下層窒化シリコン系絶縁膜と、化学量論組成の上層窒化シリコン系材料膜とを積層した半導体装置の例が報告されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１８３０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述したような半導体装置は、拡散防止絶縁膜の比誘電率が高く、半導体装置の微細化にともない、配線層間容量を低減するためには、層間絶縁膜だけでなく、拡散防止絶縁膜の誘電率を低くする必要がある。しかし、拡散防止絶縁膜の誘電率を低くすると、拡散防止絶縁膜の膜密度が低くなるため、Ｃｕ配線との表面反応が弱くなり、拡散防止絶縁膜とＣｕ配線との密着性が低下してしまう。その結果、Ｃｕが動き易くなることでボイドが発生し、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）耐性、ストレスマイグレーション（ＳＭ）耐性が低下する等、配線信頼性が悪化するという問題が生じていた。
【０００８】
また、拡散防止絶縁膜の膜密度が低下することで、大気中または拡散防止絶縁膜の上層に設けられる層間絶縁膜からの酸素や水分が拡散防止絶縁膜を透過し、下層のＣｕ配線が酸化されて、配線抵抗が増大するという問題もある。さらに、膜密度が低下することで、拡散防止絶縁膜自体の強度が低下し、ＴＤＤＢ（Time Dependence on Dielectric Breakdown）等の耐圧性が低下する傾向があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、基板上に設けられた絶縁膜と、この絶縁膜に形成された溝パターン内に設けられた導電層と、導電層上を含む絶縁膜上に設けられるとともに導電層からの金属の拡散を防ぐ拡散防止絶縁膜とを備えた半導体装置である。そして、特に、拡散防止絶縁膜は、導電層上を含む絶縁膜上に接する状態で設けられる最下層と拡散防止絶縁膜の表面層を構成する最上層との間に、最下層と最上層よりも比誘電率の低い中間層を挟持してなることを特徴としている。
【００１０】
このような構成の半導体装置によれば、拡散防止絶縁膜は、最下層と最上層との間に、最下層および最上層よりも比誘電率の低い中間層を挟持してなることから、拡散防止絶縁膜の低誘電率化が可能となり、半導体装置の微細化にともない、拡散防止絶縁膜が薄膜化された場合であっても、拡散防止絶縁膜の容量が低減される。また、拡散防止絶縁膜の最下層と最上層は、中間層よりも高い比誘電率を有することで、中間層よりも膜密度が高い状態となる。これにより、導電層上を含む絶縁膜上に接する状態で設けられる最下層については、膜密度が高くなることで、拡散防止絶縁膜と導電層との密着性が高くなる。また、拡散防止絶縁膜の表面層を構成する最上層については、膜密度が高くなることで、大気中や上層の層間絶縁膜からの水分や酸素が透過され難くなるため、導電層の酸化が防止される。さらに、最下層と最上層の膜密度が高く構成されることで、拡散防止絶縁膜自体の強度も維持される。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明の半導体装置によれば、拡散防止絶縁膜が薄膜化された場合であっても、拡散防止絶縁膜の容量が低減されることから、配線層間容量を低減することができる。また、拡散防止絶縁膜と導電層との密着性が高くなることで、導電層中の金属元素が動き易くなることによるボイドの発生が防止されるため、導電層のＥＭ耐性およびＳＭ耐性を向上させることができ、配線信頼性を向上させることができる。さらに、導電層の酸化が防止されるため、配線抵抗を低い状態で維持できる。また、拡散防止絶縁膜自体の強度が維持されることから、ＴＤＤＢ等の耐圧性も向上させることができる。
【００１２】
これにより、配線層間容量を低減することができるとともに、配線信頼性や拡散防止絶縁膜の耐圧性も向上でき、配線抵抗も低い状態で維持できることから、高密度、高速度ＣＭＯＳデバイスが実現可能となる。したがって、コンピュータ、ゲーム機およびモバイル製品の性能を著しく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】
【００１３】
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。
【００１４】
本発明の半導体装置に係わる実施の形態の一例を、図１の断面図によって説明する。図１に示すように、半導体素子等が形成された基板１１上に、層間絶縁膜１２が形成されている。
【００１５】
また、層間絶縁膜１２には、溝パターン１３が設けられており、この溝パターン１３の内壁を覆う状態で、バリア層（図示省略）が設けられている。また、溝パターン１３内には、このバリア層を介して、例えばＣｕからなる導電層（配線１４）が設けられている。ここで、バリア層は、配線１４から層間絶縁膜１２へのＣｕの拡散を防止するものである。
【００１６】
そして、配線１４上を含む層間絶縁膜１２上には、拡散防止絶縁膜１５が設けられている。この拡散防止絶縁膜１５は、この上層に設けられる層間絶縁膜（図示省略）への配線１４からのＣｕの拡散を防止するものである。拡散防止絶縁膜１５は６５ｎｍルールの場合には、設計上３５ｎｍ以下の膜厚で設けられており、ここでは、例えば３５ｎｍの膜厚で設けられることとする。
【００１７】
ここで、本発明の半導体装置における拡散防止絶縁膜１５は、配線１４上を含む層間絶縁膜１２上に接する状態で設けられる最下層１５ａと、拡散防止絶縁膜１５の表面層を構成する最上層１５ｃとの間に、中間層１５ｂを挟持した状態で構成されている。そして、中間層１５ｂは、最下層１５ａおよび最上層１５ｃよりも低い比誘電率を有している。このため、半導体装置の微細化により拡散防止絶縁膜１５が薄膜化された場合であっても、拡散防止絶縁膜１５の低誘電率化が可能となる。また、最下層１５ａおよび最上層１５ｃは、中間層１５ｂよりも高い誘電率を有することから、中間層１５ｂよりも高い膜密度で形成される。
【００１８】
具体的には、最上層１５ｃと最下層１５ａは、例えば比誘電率が４．０以上６．０未満となるように構成されており、中間層１５ｂは、例えば比誘電率が４．０未満となるように構成されることとする。
【００１９】
ここで、拡散防止絶縁膜１５の積層構造の一例について説明する。拡散防止絶縁膜１５において、配線１４上を含む層間絶縁膜１２上に接する状態で設けられる最下層１５ａは、例えばＳｉＣＮ膜からなり、比誘電率は４．７以上５．２以下となるように構成されている。この比誘電率は、後述するように、最下層１５ａ上に設けられる中間層１５ｂの比誘電率よりも高く、最下層１５ａは中間層１５ｂと比較して高い膜密度で形成される。このため、拡散防止絶縁膜１５と下層の配線１４との表面反応が強化され、密着性を向上させることが可能となる。
【００２０】
この最下層１５ａの膜厚は１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることがさらに好ましい。１ｎｍ以上とすることで、この最下層１５ａにより拡散防止絶縁膜１５と配線１４との密着性を確実に向上させることが可能となる。また１０ｎｍ以下、さらに好ましくは５ｎｍ以下とすることで、拡散防止絶縁膜１５の膜厚は３５ｎｍであることから、最下層１５ａの膜厚が薄くなる分、最下層１５ａよりも比誘電率の低い中間層１５ｂの膜厚を厚くできるため、拡散防止絶縁膜１５の低誘電率化が図れる。
【００２１】
なお、ここでは、最下層１５ａをＳｉＣＮ膜で構成することとしたが、本発明はこれに限定されず、例えばＳｉＣ膜で比誘電率４．５以上５．０以下となるように構成してもよい。ただし、最下層１５ａは窒素（Ｎ）を含む膜で形成した方が、配線１４からのＣｕの拡散を確実に防止できるため、好ましい。
【００２２】
また、最下層１５ａ上に設けられる中間層１５ｂは、例えばＳｉＣ膜からなり、比誘電率は３．２以上４．０未満となるように構成されている。この中間層１５ｂの膜厚は、拡散防止絶縁膜１５の低誘電率化を図るため、厚いほど好ましく、拡散防止絶縁膜１５の全体の膜厚から最下層１５ａと後述する最上層１５ｃの膜厚を差し引いて決定される。
【００２３】
さらに、中間層１５ｂ上に設けられ、拡散防止絶縁膜１５の表面層を構成する最上層１５ｃは、例えばＳｉＣＮ膜からなり、比誘電率は４．７以上５．２以下となるように構成されている。これにより、最上層１５ｃは、上述した中間層１５ｂと比較して高い膜密度で形成されるため、大気中または上層の層間絶縁膜（図示省略）からの水分や酸素の透過を防止することが可能となる。
【００２４】
この最上層１５ｃの膜厚は５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であることが好ましい。５ｎｍ以上とすることにより、この最上層１５ｃで大気中または上層の層間絶縁膜からの水分や酸素の透過が確実に防止され、拡散防止絶縁膜１５の下層の配線１４の酸化が防止される。また、１５ｎｍ以下とすることで、拡散防止絶縁膜１５の膜厚は３５ｎｍであることから、最上層１５ｃの膜厚が薄くなる分、最上層１５ｃよりも比誘電率の低い中間層１５ｂの膜厚を厚くできるため、拡散防止絶縁膜１５の低誘電率化が図れる。
【００２５】
なお、ここでは、最上層１５ｃをＳｉＣＮ膜で構成することとしたが、本発明はこれに限定されず、例えばＳｉＣ膜で比誘電率４．５以上５．０以下となるように最上層１５ｃを構成してもよい。
【００２６】
このような構成の半導体装置は、例えば、ダマシン法等の溝配線法により製造される。ここで、この半導体装置の製造方法について、図２の製造工程断面図を用いて説明する。まず、図２（ａ）に示すように、基板１１上に層間絶縁膜１２を形成する。そして、通常のフォトリソグラフィー技術とレジストパターンをマスクに用いた反応性エッチング技術により、層間絶縁膜１２に配線溝となる溝パターン１３を形成する。その後、この溝パターン１３の内壁を覆う状態で、層間絶縁膜１２上にバリア層（図示省略）を形成し、溝パターン１３内を埋め込む状態で、バリア層上に導電膜を形成する。その後、ＣＭＰ法により、層間絶縁膜１２の表面が露出するまで、導電膜を除去することで、溝パターン１３内にバリア層を介して、Ｃｕからなる配線１４を形成する。
【００２７】
次に、例えば、アンモニア（ＮＨ3）または水素（Ｈ2）等の還元性ガスによってプラズマ処理を行うことにより、配線１４の表面処理を行う。これにより、配線１４の表面に生じるＣｕの酸化物を除去することで、後工程で成膜する拡散防止絶縁膜の最下層との密着性を向上させる。また、このプラズマ処理を安定して行うために、上記の還元性ガスとともに、反応性の低い窒素（Ｎ2）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）またはキセノン（Ｘｅ）等の不活性ガスを用いてもよい。
【００２８】
次に、図２（ｂ）に示すように、配線１４上を含む層間絶縁膜１２上に、拡散防止絶縁膜１５（前記図１参照）を形成する。この場合には、まず、配線１４上を含む層間絶縁膜１２上に、例えばＳｉＣＮ膜からなる最下層１５ａを形成する。この成膜は、例えば化学的気相成長（Chemical Vapor Deposition（ＣＶＤ））法により、プラズマＣＶＤ装置を用いて行うこととする。成膜条件の一例としては、成膜ガスにトリメチルシラン〔流量：２００ｃｍ3／ｍｉｎ〕とアンモニア（ＮＨ3）〔流量：４００ｃｍ3／ｍｉｎ〕とヘリウム（Ｈｅ）〔流量：３００ｃｍ3／ｍｉｎ〕を用い、成膜雰囲気の圧力を４００Ｐａ、ＣＶＤ装置のＲＦ（Radio Frequency）電力を３００Ｗに設定する。尚、ガス流量は標準状態における体積流量を示すものとする。ここで、拡散防止絶縁膜１５を構成する各層の比誘電率は、各層の材質だけでなく、成膜条件を調整することで決定される。上記の条件で成膜することで、比誘電率４．７以上５．２以下のＳｉＣＮ膜が得られる。
【００２９】
なお、最下層１５ａとして、ＳｉＣ膜を形成する場合の成膜条件の一例としては、成膜ガスにトリメチルシラン〔流量：３００ｃｍ3／ｍｉｎ〕とＨｅ〔流量：８００ｃｍ3／ｍｉｎ〕とを用い、成膜雰囲気の圧力を１２００Ｐａ、ＲＦ電力を４５０Ｗに設定する。これにより比誘電率４．５以上５．０以下のＳｉＣ膜が得られる。
【００３０】
次に、図２（ｃ）に示すように、最下層１５ａ上に、例えばＳｉＣからなる中間層１５ｂを成膜する。この成膜は、例えばＣＶＤ法により、プラズマＣＶＤ装置を用いて行うこととする。成膜条件の一例としては、成膜ガスにトリメチルシラン〔流量：３００ｃｍ3／ｍｉｎ〕とＨｅ〔流量：１０００ｃｍ3／ｍｉｎ〕とを用い、成膜雰囲気の圧力を８００Ｐａ、ＲＦ電力を２００Ｗに設定する。これにより比誘電率３．２以上４．０未満のＳｉＣ膜が得られる。
【００３１】
続いて、図２（ｄ）に示すように、中間層１５ｂ上に、例えばＳｉＣＮからなる最上層１５ｃを成膜する。この成膜は、例えばＣＶＤ法により、プラズマＣＶＤ装置を用いて行うこととする。成膜条件の一例としては、成膜ガスにトリメチルシラン〔流量：２００ｃｍ3／ｍｉｎ〕とＮＨ3〔流量：４００ｃｍ3／ｍｉｎ〕とＨｅ〔流量：３００ｃｍ3／ｍｉｎ〕を用い、成膜雰囲気の圧力を４００Ｐａ、ＣＶＤ装置のＲＦ電力を３００Ｗに設定する。これにより、比誘電率４．７以上５．２以下のＳｉＣＮ膜が得られる。
【００３２】
なお、最上層１５ｃとして、ＳｉＣ膜を形成する場合の成膜条件の一例としては、成膜ガスにトリメチルシラン〔流量：３００ｃｍ3／ｍｉｎ〕とＨｅ〔流量：８００ｃｍ3／ｍｉｎ〕とを用い、成膜雰囲気の圧力を１２００Ｐａ、ＲＦ電力を４５０Ｗに設定する。これにより比誘電率４．５以上５．０以下のＳｉＣ膜が得られる。
【００３３】
この後の工程は、例えば、拡散防止絶縁膜１５上に層間絶縁膜を成膜した後、この層間絶縁膜に配線溝を形成し、配線溝の底部に配線１４に達する接続孔を形成する。その後、配線溝と接続孔を導電膜で埋め込むことで、配線溝と接続孔に配線およびヴィアをそれぞれ形成する。その後、配線上に再び拡散防止絶縁膜を形成し、上述したプロセスを繰り返すことにより、多層配線構造を形成する。
【００３４】
なお、ここでは、トリメチルシランを含有する成膜ガスを用いて、ガス流量や成膜雰囲気の圧力、ＲＦ電力等を調整することで、拡散防止絶縁膜１５を構成する比誘電率の異なる各層を形成する例について説明したが、成膜条件は上記例に限らず、ＳｉmＣnＨlの組成式からなる化合物を含有する成膜ガスを用い、この組成比を変化させることによっても、比誘電率の異なる各層を形成することが可能である。
【００３５】
以上説明したように、このような構成の半導体装置によれば、拡散防止絶縁膜１５は、配線１４上を含む層間絶縁膜１２上に接する状態で設けられる最下層１５ａと、拡散防止絶縁膜１５の表面層を構成する最上層１５ｃとの間に、最下層１５ａおよび最上層１５ｃよりも比誘電率の低い中間層１５ｂを挟持した状態で構成されている。これにより、半導体装置の微細化により拡散防止絶縁膜１５が薄膜化された場合であっても、拡散防止絶縁膜１５の低誘電率化が可能となるため、配線層間容量を低減することができる。
【００３６】
また、配線１４上を含む層間絶縁膜１２上に接する状態で設けられる最下層１５ａについては、膜密度が高くなることで、拡散防止絶縁膜１５と配線１４との密着性が高くなることから、配線１４中のＣｕが動き易くなることによるボイドの発生が防止されるため、配線１４のＥＭ耐性およびＳＭ耐性を向上させることができ、配線信頼性を向上させることができる。さらに、拡散防止絶縁膜１５の表面層を構成する最上層１５ｃについては、膜密度が高くなることで、大気中または上層の層間絶縁膜からの水分や酸素が透過され難くなるため、配線１４の酸化が防止され、配線抵抗を低い状態で維持できる。また、最下層１５ａと最上層１５ｃの膜密度が高くなることで、拡散防止絶縁膜１５自体の強度も維持されることから、ＴＤＤＢ等の耐圧性も向上させることができる。
【００３７】
これにより、配線層間容量を低減することができるとともに、配線信頼性や拡散防止絶縁膜１５の耐圧性も向上でき、配線抵抗を低い状態で維持できることから、高密度、高速度ＣＭＯＳデバイスが実現可能となる。したがって、コンピュータ、ゲーム機およびモバイル製品の性能を著しく向上させることができる。
【００３８】
なお、ここでは、拡散防止絶縁膜１５が最下層１５ａと最上層１５ｃ、そしてこれらの層で挟持された中間層１５ｂの３層構造で形成された例について説明するが、拡散防止絶縁膜１５は３層以上の積層構造で構成されていてもよい。例えば最下層１５ａと中間層１５ｂとの間および中間層１５ｂと最上層１５ｃとの間の少なくとも一方に、中間層１５ｂと最下層１５ａまたは最上層１５ｃとの密着性を高める密着層が設けられていてもよい。
この場合には、例えば中間層１５ｂと最下層１５ａの中間の比誘電率となるように密着層を構成することで、密着層は、中間層１５ｂと最下層１５ａの中間の膜密度を有するように構成される。これにより、中間層１５ｂと最下層１５ａとの膜密度の差が大きい場合であっても、その差が緩和され、密着性を高めることが可能となる。この密着層は、中間層１５ｂと最上層１５ｃとの間にも同様に設けることができる。
【００３９】
また、本実施形態では、配線１４にＣｕを用いた場合の例について説明したが、配線１４にＣｕ以外のアルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、またはＣｕ合金等これら金属の合金を用いた場合についても、本発明は適用可能である。
【実施例】
【００４０】
（実施例１）
本実施例では、図１に示す実施形態で説明した半導体装置の拡散防止絶縁膜１５における最上層１５ｃの水分の透過防止効果について検証した。
【００４１】
まず、シリコン（Ｓｉ）基板上に吸湿し易いテトラエトキシシラン（tetraethoxy shilane（ＴＥＯＳ））膜を形成した後、このＴＥＯＳ膜上に、比誘電率３．５の膜密度の低いＳｉＣ膜を形成した。このＳｉＣ膜は本実施形態の拡散防止絶縁膜１５における中間層１５ｂに相当する。その後、ＳｉＣ膜上に、比誘電率４．９の膜密度の高いＳｉＣＮ膜を５ｎｍの膜厚で形成した。このＳｉＣＮ膜は、本実施形態の拡散防止絶縁膜１５における最上層１５ｃに相当する。これを試料１とした。また、Ｓｉ基板上にＴＥＯＳ膜を形成した後、ＴＥＯＳ膜上に、中間層１５ｂに相当する比誘電率３．５のＳｉＣ膜を形成したものを試料２とした。さらに、Ｓｉ基板上に、中間層１５ｂに相当する比誘電率３．５のＳｉＣ膜を形成したものを試料３とした。
【００４２】
これらの試料１〜３について加熱した場合の水分の放出量について測定した結果を図３のグラフに示す。このグラフは横軸に温度、縦軸に水分の放出量の指標となるイオン電流（Ion current）の値をとり、各試料を加熱した場合の水分の放出量を測定した結果を示している。このグラフに示すように、試料１については、吸湿し易いＴＥＯＳ膜を下層に配置したにも関わらず、加熱しても水分の放出を示すピークがほとんど認められなかった。
【００４３】
これに対し、試料２は、約３００℃に水分の放出を示す大きなピークが確認され、本実施形態の中間層１５ｂに相当する比誘電率３．５の膜密度の低いＳｉＣ膜は、水分透過防止効果を有さないことが確認された。また、試料３については、約２００℃に水分の放出を示す小さなピークが確認された。
【００４４】
以上の結果から、５ｎｍの膜厚で形成された拡散防止絶縁膜１５の最上層１５ｃに相当する比誘電率４．９のＳｉＣＮ膜が、下層に配置されるＴＥＯＳ膜およびＳｉＣ膜からの水分の透過を防止することが確認された。
【００４５】
（実施例２）
本実施例では、実施形態で説明した半導体装置における拡散防止絶縁膜１５のＥＭ耐性について検証した。
【００４６】
まず、図１に示すように、実施形態と同様の配線構造において、実施形態と同様の構成の拡散防止絶縁膜１５を形成した。具体的には、拡散防止絶縁膜１５において、最下層１５ａと最上層１５ｃを、比誘電率４．９で膜密度の高い５ｎｍの膜厚のＳｉＣＮ膜とし、中間層１５ｂを比誘電率３．５の膜密度の低いＳｉＣ膜とした。これを試料ａとする。また、拡散防止絶縁膜１５に、本実施形態の中間層１５ｂに相当する比誘電率３．５のＳｉＣ膜を用いたものを試料ｂ、同様に、本実施形態の中間層１５ｂに相当する比誘電率３．８のＳｉＣ膜を用いたものを試料ｃとする。さらに、拡散防止絶縁膜１５に比誘電率４．９のＳｉＣＮ膜を用いたものを試料ｄとする。ここで、この試料ｄの構成は、背景技術で説明した従来例の構成となる。
【００４７】
これらの試料ａ〜ｄについて、ＥＭ耐性を測定した結果を図４のグラフに示す。このグラフは横軸に時間、縦軸に配線１４の累積故障率（Cumulative failure）を示しており、この時間が大きくなるほど高いＥＭ耐性を示す。このグラフに示すように、本実施形態の構成の拡散防止絶縁膜１５を有する試料ａは、中間層１５ｂに膜密度の低いＳｉＣ膜を有しているが、最下層１５ａの膜密度は高く構成されていることから、配線１４との密着性が向上し、従来例の構成の拡散防止絶縁膜１５を有する試料ｄと同等のＥＭ耐性を示すことが確認された。
【００４８】
また、本実施形態の中間層１５ｂに相当する比誘電率３．５または３．８の膜密度の低いＳｉＣ膜からなる拡散防止絶縁膜１５を有する試料ｂ、ｃは、拡散防止絶縁膜１５と配線１４との密着性が低下し、ＥＭ耐性の悪化が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の半導体装置に係る実施形態を説明するための断面図である。
【図２】本発明の半導体装置に係る実施形態を説明するための製造工程断面図である。
【図３】本発明の半導体装置に係る実施例における水分放出量を示すグラフである。
【図４】本発明の半導体装置に係る実施例におけるＥＭ耐性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１１…基板、１２…層間絶縁膜、１３…溝パターン、１４…配線、１５…拡散防止絶縁膜、１５ａ…最下層、１５ｂ…中間層、１５ｃ…最上層
【図１】
2005332843.tif 000003
【図２】
2005332843.tif 000004
【図３】
2005332843.tif 000005
【図４】
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