(57)【要約】【課題】時間が経過するに伴って多孔質絶縁膜の誘電率が上昇することを抑制する。【解決手段】まず、炭化水素基を含む有機シリカ原料を用いて多孔質絶縁膜１２０を形成する。炭化水素基は、例えば不飽和炭素化合物を含むが、飽和炭素化合物を含んでいてもよい。有機シリカの骨格は、例えば環状有機シリカである。次いで、多孔質絶縁膜１２０の表面を、不活性ガス及び還元性ガスを含む処理ガスを用いてプラズマ処理する。次いで、多孔質絶縁膜１２０に配線溝１２３を形成し、配線溝１２３に配線１２４を埋め込む。【選択図】図１
2013143392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素基を含む有機シリカ原料を用いて多孔質絶縁膜を形成する工程において、多孔質絶縁膜の成膜後の表面を不活性ガス及び還元性ガスを含む処理ガスを用いて、プラズマ処理する工程を含む、多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
前記不活性ガスはＨｅまたはＡｒを含むガスである多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
前記還元性ガスは、Ｈ２、Ｃｏ、又はＮＨ３の少なくとも一つを含む多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
前記プラズマ処理する工程の前に、前記多孔質絶縁膜は大気に暴露されない多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
前記多孔質絶縁膜は、炭素の含有量が２０原子数％以上である多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
前記多孔質絶縁膜の平均空孔径は１ｎｍ以下である多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
前記多孔質絶縁膜を形成する工程において、不飽和炭素水素基を有する有機材料を用いて前記多孔質絶縁膜を形成する多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
前記多孔質絶縁膜表面層の炭化水素原子存在比が膜内部と同等以下である多孔質絶縁膜の製造方法。
【請求項９】
請求項１に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
前記有機シリカ原料は、以下の式（１）に示される環状有機シリカ骨格を有する多孔質絶縁膜の製造方法。
2013143392.tif 000004
・・・（１）
（化学式（１）において、ｎは２〜５であり、Ｒｘ及びＲｙはそれぞれ水素、不飽和炭化水素基及び飽和炭化水素基の何れかであり、前記不飽和炭化水素基および前記飽和炭化水素基の各々は、ビニル基、アリル基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、およびターシャリーブチル基の何れかである。）
【請求項１０】
請求項９に記載の多孔質絶縁膜の製造方法において、
ｎが互いに異なる２種類以上の前記有機シリカ原料を用いて前記多孔質絶縁膜を形成する半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
炭化水素基を含む有機シリカ原料を用いて多孔質絶縁膜を形成する工程と、
前記多孔質絶縁膜の表面を、不活性ガス及び還元性ガスを含む処理ガスを用いてプラズマ処理する工程と、
前記多孔質絶縁膜に溝を形成し、前記溝に配線を埋め込む工程と、
を備え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、多孔質膜の製造方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化が進むに伴って、層間絶縁膜を低誘電率化する必要が出てきている。層間絶縁膜を低誘電率化する技術の一つに、層間絶縁膜を多孔質絶縁膜で形成することがある。
【０００３】
なお、特許文献１には、炭素を含有する低誘電率絶縁膜上にＮ２で希釈されたＨ２ガス、ＣＯ、ＣＯ２、およびＮＨ３から選択される、少なくとも１種の還元性ガスを有するプラズマによって処理することが記載されている。特許文献２、３には、真空アニールやプラズマアニールによって絶縁膜を多孔質にした後、Ｈ２プラズマで表面処理を行うことが記載されている。
【０００４】
特許文献４には、層間絶縁膜に配線を埋め込むための溝を形成した後、Ｈｅ／Ｈ２ガスまたはＨｅガスを用いてプラズマ処理を行なうことが記載されている。特許文献５には、層間絶縁膜に配線を埋め込むための溝を形成した後、水素またはアンモニアを含むガスを用いてプラズマ処理を行い、その後フルオロカーボンを含むガスを用いてプラズマ処理を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１６０２７７号
【特許文献２】特開２０００−３３２０１０号公報
【特許文献３】特開２０００−２７７５０７号公報
【特許文献４】特許第３７６８４８０号
【特許文献５】特開２００９−００４４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体装置の製造プロセスでは、多孔質絶縁膜を形成した後、その表面が覆われる工程処理が施されるまでに、時間が空くことがある。しかし、本発明者が検討した結果、多孔質絶縁膜を形成した後、このような状態で長時間保持すると多孔質絶縁膜の誘電率が上昇するケースが存在することが判明した。このため、半導体装置の信頼性を向上させるためには、長時間保管中の多孔質絶縁膜の誘電率の上昇を抑制する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施の形態によれば、多孔質絶縁膜は、炭化水素基を含む有機シリカ（シロキサンとも呼ばれる）原料を用い形成される。多孔質絶縁膜の表面は、配線が埋め込まれる前に、不活性ガス及び還元性ガスを含む処理ガスを用いてプラズマ処理される。
【発明の効果】
【０００８】
上記一実施の形態によれば、時間が経過するに伴って多孔質絶縁膜の誘電率が上昇することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】本実施形態の作用及び効果を説明するための図である。
【図６】本実施形態の作用及び効果を説明するための図である。
【図７】プラズマ発生用の高周波電力が多孔質絶縁膜１２０の比誘電率の初期値及びその後の増加率に与える影響を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図９】本実施形態の作用及び効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１〜図４は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。この半導体装置の製造方法は、以下の工程を有している。まず、炭化水素基を含む有機シリカ原料を用いて多孔質絶縁膜１２０を形成する。次いで、多孔質絶縁膜１２０の表面を、不活性ガス及び還元性ガスを含む処理ガスを用いてプラズマ処理する。次いで、多孔質絶縁膜１２０に配線溝１２３を形成し、配線溝１２３に配線１２４を埋め込む。以下、詳細に説明する。
【００１２】
まず図１（ａ）に示すように、基板上に多孔質絶縁層１００を形成する。次いで、多孔質絶縁層１００に配線溝を形成し、この配線溝の側面及び底面をバリアメタル膜１０２で被覆する。次いで、この配線溝に配線１０４を埋め込む。配線１０４は、例えば銅を主成分とする金属からなる。バリアメタル膜１０２は、配線１０４を構成する金属元素が層間絶縁膜や下層へ拡散することを防止するための膜である。配線１０４が銅を主成分とする金属からなる場合、バリアメタル膜１０２は、例えばＴａ、ＴａＮ、ＴｉＮ、ＷＣＮなどの高融点金属、その窒化物、またはそれらの積層膜である。配線１０４の表面には、メタルキャップ層（図示せず）、例えばＣｏＷＰ、ＣｏＷＢ、ＣｏＳｎＰ、ＣｏＳｎＢ、ＮｉＢ、又はＮｉＭｏＢが形成されていてもよい。
【００１３】
次いで、多孔質絶縁層１００上及び配線１０４上に、絶縁膜１０６を形成する。絶縁膜１０６は、配線１０４を構成する金属元素が多孔質絶縁膜１２０に拡散することを抑制すると共に、多孔質絶縁膜１２０にビアホールを形成するときのエッチングストッパーとしても機能する。絶縁膜１０６は、例えば、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＮ膜、ＢＮ膜、ＢＣＮ膜である。
【００１４】
次いで図１（ｂ）に示すように、絶縁膜１０６上に多孔質絶縁膜１２０を形成する。多孔質絶縁膜１２０は、炭化水素基を含む有機シリカ原料を用いたプラズマＣＶＤ法により形成される。有機シリカ原料は、キャリアガスを用いて導入される。このキャリアガスは、後述する不活性ガスと同一であるのが好ましい。この場合、多孔質絶縁膜１２０を製造するための装置の配管が複雑になることを抑制できる。
【００１５】
炭化水素基は、例えば不飽和炭素化合物を含むが、飽和炭素化合物を含んでいてもよい。具体的には、炭化水素基は、ビニル基、アリル基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、又はターシャリーブチル基であるが、これらに限定されない。
【００１６】
有機シリカ原料の骨格は、例えば環状有機シリカ原料であるが、これに限定されない。有機シリカ原料の骨格が環状有機シリカである場合、有機シリカ原料は、以下の化学式（１）で示される。
【００１７】
2013143392.tif 000003
・・・（１）
上記式（１）において、ｎは２〜５であり、Ｒｘ及びＲｙはそれぞれ水素、不飽和炭化水素基、及び飽和炭化水素基の何れかである。不飽和炭化水素基および飽和炭化水素基の各々は、例えばビニル基、アリル基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、およびターシャリーブチル基の何れかである。
【００１８】
なお、上記式（１）において、ｎを３又は４として、Ｒｘをビニル基として、Ｒｙをイソプロピル基としてもよい。
【００１９】
ここで形成された多孔質絶縁膜１２０は、炭素の含有量が２０原子数％以上、好ましくは４０原子数％以上である。また多孔質絶縁膜１２０において、平均空孔径は１ｎｍ以下である。多孔質絶縁膜１２０の平均空孔径は１ｎｍ以下にすると、多孔質絶縁膜１２０が吸湿することを抑制できる。
【００２０】
ここで、多孔質絶縁膜１２０の空孔径は、例えばSAXS（Small Angle X-ray Scattering）法を用いて測定することができる。具体的には、多孔質絶縁膜１２０にＸ線を照射すると、Ｘ線は多孔質絶縁膜１２０内の空孔によって散漫散乱される。この散乱プロファイルは、多孔質絶縁膜１２０内の空孔径の密度や分布によって定まる。このため、SAXSのプロファイルに基づいて、多孔質絶縁膜１２０内の平均空孔径を測定することができる。
【００２１】
なお、多孔質絶縁膜１２０は、環状有機シリカ骨格を有さない有機シリカ材料により形成されても良い。この場合、多孔質絶縁膜１２０は、例えばポロジェンを用いて多孔質化される。
【００２２】
次いで、図２（ａ）に示すように、多孔質絶縁膜１２０の表面を、不活性ガス及び還元性ガスを含む処理ガスを用いてプラズマ処理する。この処理は、多孔質絶縁膜１２０を形成した後、多孔質絶縁膜１２０を大気に晒すことなく行われるのが好ましい。例えばこのプラズマ処理は、多孔質絶縁膜１２０と同一の処理容器内で、多孔質絶縁膜１２０の成膜処理から高真空状態に保たれた状態で連続して行われる。プラズマ処理は多孔質絶縁膜の成長温度と同一、すなわち１００℃以上４００℃であることが望ましい。この処理の時間は、例えば１秒以上３０秒以下である。なお、処理時間とは、プラズマ発生用の電力の供給が開始されてから、全ての電力の供給が終了するまでの時間である。またプラズマ発生用の電力は、単一の高周波（例えば１３．５６ＭＨｚ）であってもよいし、高周波と低周波（例えば４００〜５００ｋＨｚ）を組み合わせたものであってもよい。
【００２３】
この処理は、多孔質絶縁膜１２０の表面を、還元性ガスから生成したイオンやラジカルを用いて化学的に処理することを主目的とする。このため、多孔質絶縁膜１２０の表面層近傍は、なるべく物理的なダメージを受けない（すなわちイオンによる衝撃を受けない）のが好ましい。このためには、不活性ガスは、なるべく軽いもの、例えばＨｅであることが好ましい。ただし、Ｈｅ以外の不活性ガス、例えばＡｒ等を用いても、プラズマの生成条件（圧力、電力、電極間距離など）を調整することにより、多孔質絶縁膜１２０がダメージを受けることを抑制できる。この結果、絶縁膜表層付近の炭化水素成分は保持されることになり、その後の工程で受けるプロセスストレス（エッチング、アッシングなど）に対しても高い耐久性を持つ。
【００２４】
また還元性ガスとしては、Ｈ２、ＣＯ、及びＮＨ３の少なくとも一つを用いることができる。ただし還元性ガスは、これ以外のガスであっても良い。また、プラズマ処理時において、処理容器内に導入されるガスに含まれる還元性ガスの割合は、５％以上７５％以下である。
【００２５】
次いで図２（ｂ）に示すように、多孔質絶縁膜１２０上に絶縁膜１２１を形成する。絶縁膜１２１は、多孔質絶縁膜１２０に配線１２４を埋め込むときに、多孔質絶縁膜１２０を保護する。絶縁膜１２１は、例えばＳｉＯ２、ＴＥＯＳ、又は比較的硬質な（Ｍｏｄｕｌｕｓ１０ＧＰa以上）のＳｉＯＣもしくはＳｉＯＣＨ膜である。
【００２６】
次いで図３（ａ）に示すように、多孔質絶縁膜１２０を選択的に除去する。これにより、多孔質絶縁膜１２０には、配線溝１２３及びビアホール１２５が形成される。この工程は、ビアファースト法及びトレンチファースト法のいずれであってもよい。
【００２７】
次いで図３（ｂ）に示すように、配線溝１２３及びビアホール１２５の底面及び側面に、バリアメタル膜１２７を形成する。バリアメタル膜１２７の材料は、バリアメタル膜１０２の材料と同様である。このとき、絶縁膜１２１上にもバリアメタル膜１２７が形成される。
【００２８】
次いで配線溝１２３内及びビアホール１２５内を、導電膜１２８で埋め込む。導電膜１２８は、例えばＣｕを主成分とする金属膜であり、例えばめっき法により形成される。このとき、絶縁膜１２１上に位置するバリアメタル膜１２７上にも、導電膜１２８が形成される。その後、導電膜１２８を熱処理する。このときの熱処理条件は、温度が２００℃〜４００℃、時間が３０秒〜３０分である。これにより、導電膜１２８の結晶粒が大きくなる。
【００２９】
次いで、図４（ａ）に示すように、絶縁膜１２１上に位置する導電膜１２８及びバリアメタル膜１２７、ならびに絶縁膜１２１を、ＣＭＰ法を用いて除去する。このとき、多孔質絶縁膜１２０の最表層も除去される。なお、配線１２４及びビア１２６はデュアルダマシン法により形成されているが、シングルダマシン法により形成されても良い。
【００３０】
次いで、図４（ｂ）に示すように、多孔質絶縁膜１２０上、及び配線１２４上に、絶縁膜１２９を形成する。絶縁膜１２９は、絶縁膜１０６と同様の膜である。その後、多孔質絶縁膜１２０、配線１２４、配線溝１２３、及び絶縁膜１２９を、必要な層数積層する。
【００３１】
なお、多孔質絶縁膜１２０を成膜するとき、複数種類の有機シリカ原料を用いても良い。上記した（１）式に示した構造において、ｎを３あるいは４とした有機材料は、製造がしやすく、また化学的に安定なものが多く、環状骨格構造も比較的小さいため、これらを複数混合した原料を用いるとより良い結果が得られる。
【００３２】
例えば第１の有機材料として、上記した（１）式に示した構造において、ｎを３として、Ｒｘをビニル基として、Ｒｙをメチル基としたもの（２，４，６−トリメチル−２，４，６−トリビニルシクロトリシロキサン）やＲｘをビニル基として、Ｒｙをイソプロピル基としたもの（２，４，６−トリイソプロピル−２，４，６−トリビニルシクロトリシロキサン）を使用し、さらに第２の有機材料として、上記した（１）式に示した構造であり、ｎを４として、Ｒｘをビニル基として、Ｒｙをイソプロピル基としたもの（２，４，６，８−テトライソプロピル−２，４，６，８−テトラビニルシクロトリシロキサン）やＲｘをビニル基として、Ｒｙをメチル基としたもの（２，４，６，８−テトラメチル−２，４，６，８−テトラビニルシクロトリシロキサン）を使用してもよい。この場合、第１の有機シリカ材料と第２の有機シリカ材料の比率は、１：９〜９：１の間とするのが好ましい。例えば、Ｒｘをビニル基として、Ｒｙをイソプロピル基としたもの（２，４，６，８−テトライソプロピル−２，４，６，８−テトラビニルシクロトリシロキサン）を側鎖にもつｎ＝３の環状有機シリカとｎ＝４の環状有機シリカを４：３に混合したものである。ｎ＝３の環状有機シリカには３個のビニル基が結合されており、ｎ＝４のものには４個のビニル基が結合されている。両者の混合比を４：３とすることで、ビニル基の数（１２＝４x３＝３x４）を揃えた化学量論組成とさせることができる。
【００３３】
また、上記した工程において、多孔質絶縁膜１２０を形成するとき、Ｏ２、ＣＯ２、ＣＯ、Ｎ２Ｏ、又はＮＯ２などの酸化性ガスを添加してもよい。これらのガスは有機シリカ原料及びキャリアガスと同一の配管から処理容器内へ導入されてもよいし、別の配管で処理容器内に導入されても良い。またこれら酸化ガスの量は、キャリアガス流量の１／２以下、特に１／３以下であることが好ましい。
【００３４】
また、多孔質絶縁膜１２０の表面をプラズマで処理した後、絶縁膜１２１を形成する前に、多孔質絶縁膜１２０に対して、熱、電子線、又は紫外光などを使ったキュア処理を行なってもよい。熱によるキュアでは、基板温度を３５０℃以上とすることが好ましい。また、電子線によるキュアでは、電子線の加速エネルギーを１〜３０keVとして、ドーズ量を０．０５〜１．０ｍＣ／ｃｍ２とすることが好ましい。また紫外光を使ったキュア処理では、照射時間を１０秒〜５分とすることが好ましい。なお、紫外光は任意の１波長、あるいはブロードバンドの光源、あるいはこれらを組み合わせたもの（単波長＋単波長、単波長＋ブロードバンド、ブロードバンド＋ブロードバンド）を使用することができる。また熱によるキュアを、電子線によるキュア又は紫外線によるキュアと同時に行っても良い。ここでのキュア処理は、多孔質絶縁膜に対するものであることが特徴である。
【００３５】
次に、本実施形態の作用及び効果について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、図２（ａ）の状態で多孔質絶縁膜１２０を保管した場合の、多孔質絶縁膜１２０の比誘電率の変化（実施形態）を示している。比較例１は、図１（ｂ）の状態で多孔質絶縁膜１２０を保管した場合の、多孔質絶縁膜１２０の比誘電率の変化を示している。また比較例２は、図１（ｂ）の状態における多孔質絶縁膜１２０の表層をスパッタリングで除去した場合の、多孔質絶縁膜１２０の比誘電率の変化を示している。
【００３６】
比較例１では、保管期間が長くなるにつれて、多孔質絶縁膜１２０の比誘電率が上昇している。本発明者は、この理由を以下のように考えている。多孔質絶縁膜１２０の比誘電率を下げるためには、多孔質絶縁膜１２０に含まれる炭素の原子数を増やすことが好ましい。このためには、多孔質絶縁膜１２０を成膜するための有機シリカ原料に、多くの炭素を含める必要がある。その結果、有機シリカ原料に含まれる炭化水素基は、炭素数が多くなる。
【００３７】
一方、多孔質絶縁膜１２０の成膜を終了するとき、多孔質絶縁膜１２０の表面は、分解の程度が小さい有機シリカ原料に晒される。その結果、多孔質絶縁膜１２０の表面は、多くの未分解の炭化水素基に晒される。この炭化水素基の一部は、図６に示すように、多孔質絶縁膜１２０に堆積（吸着）する。多孔質絶縁膜１２０に堆積した炭化水素基は、時間が経過すると共に多孔質絶縁膜１２０の内部に拡散する。また多孔質絶縁膜１２０を大気中で保管した場合、多孔質絶縁膜１２０中の炭化水素基は、大気中の化学種（例えばＯＨ基）と反応する。この反応生成物は、多孔質絶縁膜１２０の比誘電率を上昇させる。
【００３８】
これに対して本実施形態では、多孔質絶縁膜１２０の表面を、還元性ガスを用いたプラズマにより処理している。このため、多孔質絶縁膜１２０の表面に堆積した炭化水素基は除去される。従って、図５に示すように、保管期間が長くなっても、多孔質絶縁膜１２０の比誘電率が上昇することを抑制できる。
【００３９】
一方、多孔質絶縁膜１２０の表面処理においてスパッタリングが過剰に起こることは好ましくない。比較例２では、多孔質絶縁膜１２０の表面はスパッタリングにより除去されている。このため、多孔質絶縁膜１２０の表面に堆積した炭化水素基も、除去されている。しかし、多孔質絶縁膜１２０の表面は、スパッタリングにより炭素の一部が抜けてしまい、比誘電率が高い膜に改質されてしまう。このため、多孔質絶縁膜１２０の比誘電率は、初期値が高くなってしまう。
【００４０】
これに対して本実施形態では、多孔質絶縁膜１２０の表面をプラズマ処理する際に、例えば不活性ガスとしてＨｅを使うなどして、なるべくスパッタリングが行われないようにしている。このため、図５に示すように、多孔質絶縁膜１２０の表面が改質され、その比誘電率が上昇することを抑制できる。
【００４１】
図７は、多孔質絶縁膜１２０の表面をプラズマ処理する際の、高周波電力が多孔質絶縁膜１２０の比誘電率の初期値及びその後の増加率に与える影響を示している。プラズマ発生のための高周波電力が低すぎると、還元性ガスから還元性のラジカルやイオンが生成しない。この場合、多孔質絶縁膜１２０の比誘電率は、保管時間が長くなるにつれて大きく上昇してしまう。一方、多孔質絶縁膜１２０の比誘電率の初期値が高くなってしまう。このため、プラズマ発生のための高周波電力は、適切な値に設定される必要がある。
【００４２】
なお、多孔質絶縁膜１２０に対して本実施形態に係るプラズマ処理が行われたか否かは、例えば以下の方法により検出することができる。
【００４３】
まず、多孔質絶縁膜１２０の断面をＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）により観察する。この方法によれば、多孔質絶縁膜１２０の表面の堆積物の有無を、直接的に観察できる。
【００４４】
また、ＴＥＭ−ＥＥＬＳ（Electron Energy-Loss Spectroscopy）法によって、多孔質絶縁膜１２０の表面近傍の元素分析及び化学結合状態の分析を行っても、多孔質絶縁膜１２０の表面の堆積物の有無を観察できる。
【００４５】
また、ＴＤＳ（Thermal Desorption Spectroscopy）法によって、多孔質絶縁膜１２０から脱利した物質（例えばカルボニル基の有無）を質量分析しても、多孔質絶縁膜１２０の表面の堆積物の有無を観察できる。
【００４６】
また、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ（Time of fright Secondary Ion Mass Spectroscopy）、ＡＴＲ−ＦＴＩＲ（Attenuated total reflection Fourier Transform Infrared)、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy）、ＡＥＳ（Auger Electron Spectroscopy）、又はＸＲＲ（X-ray  Reflection）によっても、多孔質絶縁膜１２０の表面の堆積物の有無を観察できる。これらのうちＡＴＲ−ＦＴＩＲでは、分析部に屈折率の高いプリズムを接触させ、このプリズムに赤外光を入射する。このようにすると、プリズムと試料界面に発生するエバネッセント波が試料に吸収される。このため、出てきた光を分析することで、表面吸着物の有無を検出することができる。図９に、本実施形態に係る処理を行わなかった場合の膜（比較例）と、本実施形態に係る処理を行なった膜のXPSによる深さ方向分析結果をしめす。比較例に係る膜では表面側でプラズマのスパッタリングダメージにより炭素成分の離脱が認められるが、本実施形態に係る膜では表面側での炭素の離脱は認められない。
【００４７】
（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本実施形態に係る半導体装置は、以下を有している。基板１０には、素子分離膜２０及びトランジスタ１２が形成されている。さらに、素子分離膜２０上には、受動素子（例えば抵抗素子）１４が形成されている。受動素子１４は、トランジスタ１２のゲート電極と同一工程で形成されている。基板１０は、例えばシリコン基板であるが、これに限定されない。
【００４８】
基板１０上には、多層配線層３００が形成されている。多層配線層３００は、ローカル配線層３０２及びグローバル配線層３０４を有している。ローカル配線層３０２は、回路を形成するための配線層であり、グローバル配線層３０４は、電源配線及び接地配線を引き回すための配線層である。グローバル配線層３０４の最上層は、Ａｌ配線層となっている。この配線層は、電極パッドを含んでいる。ローカル配線層３０２を形成する配線層、及びグローバル配線層３０４の一部の層は、ダマシン法により形成されている。
【００４９】
本実施形態において、ローカル配線層３０２の少なくとも一つの層間絶縁膜、例えば２層目より上の配線層を構成する層間絶縁膜は、第１の実施形態における多孔質絶縁膜１２０となっている。ただし、ローカル配線層３０２を構成する全ての層間絶縁膜が、多孔質絶縁膜１２０となっていても良い。また、グローバル配線層３０４を形成する層間絶縁膜のいずれかが、多孔質絶縁膜１２０となっていても良い。
【００５０】
次に、この半導体装置の製造方法を説明する。まず、基板１０に素子分離膜２０を形成する。これにより、素子形成領域が分離される。素子分離膜２０は、例えばＳＴＩ法を用いて形成されるが、ＬＯＣＯＳ法を用いて形成されても良い。次いで、素子形成領域に位置する基板１０に、ゲート絶縁膜及びゲート電極を形成する。ゲート絶縁膜は酸化シリコン膜であってもよいし、酸化シリコン膜よりも誘電率が高い高誘電率膜（例えばハフニウムシリケート膜）であってもよい。ゲート絶縁膜が酸化シリコン膜である場合、ゲート電極はポリシリコン膜により形成される。またゲート絶縁膜が高誘電率膜である場合、ゲート電極は、金属膜（例えばＴｉＮ）とポリシリコン膜の積層膜により形成される。また、ゲート電極がポリシリコンにより形成される場合、ゲート電極を形成する工程において、受動素子１４が形成される。
【００５１】
次いで、素子形成領域に位置する基板１０に、ソース及びドレインのエクステンション領域を形成する。次いで、ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成する。次いで、素子形成領域に位置する基板１０に、ソース及びドレインとなる不純物領域を形成する。このようにして、基板１０上にトランジスタ１２が形成される。
【００５２】
次いで、素子分離膜２０上及びトランジスタ１２上に、多層配線層３００を形成する。このとき、いずれかの配線層を形成する工程において、第１の実施形態に示した方法が使用される。
【００５３】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。特に、第１の実施形態において、ある配線層において、層間絶縁膜を形成してから、その層間絶縁膜に配線を埋め込むまでに、タイムラグが生じることがある。このタイムラグの長さは、生産ラインの状況によって変化しうる。本実施形態によれば、上記したタイムラグが長くなっても、図５に示したように、層間絶縁膜の比誘電率が上昇することを抑制できる。従って、半導体装置の特性にばらつきが生じることを抑制できる。
【００５４】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 基板
１２ トランジスタ
１４ 受動素子
２０ 素子分離膜
１００ 多孔質絶縁層
１０２ バリアメタル膜
１０４ 配線
１０６ 絶縁膜
１２０ 多孔質絶縁膜
１２１ 絶縁膜
１２３ 配線溝
１２４ 配線
１２５ ビアホール
１２６ ビア
１２７ バリアメタル膜
１２８ 導電膜
１２９ 絶縁膜
３００ 多層配線層
３０２ ローカル配線層
３０４ グローバル配線層
【図１】
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【図２】
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【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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