(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成したハイドロジェンシルセスキオキサンを有する絶縁層を熱処理するに際し、熱処理後の前記絶縁層の赤外吸収スペクトルの波数２２５０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｈによるピーク値ａと波数１０７０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｏによるピーク値ｂとの比ｒ＝ａ／ｂを制御変数として用い、前記ｒが０．２０〜０．３９の範囲となるように、前記熱処理時の温度及び雰囲気を制御することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記赤外吸収スペクトルを、フーリエ変換赤外分光法で測定する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記熱処理を、酸素濃度が２０ｐｐｍ以下の雰囲気中で且つ４２５℃以下の温度で行う、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体基板上の素子構造又は配線層の上に形成する層間絶縁膜の少なくとも一部として、溶剤に溶かした前記ハイドロジェンシルセスキオキサンを塗布形成し、しかる後、前記熱処理を行う、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記溶剤として、メチルイソブチルケトンを用いる、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記層間絶縁膜より下に、少なくともアルミニウムからなる配線が形成されている時、前記熱処理を４００℃以下の温度で行う、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記熱処理を常圧下で行う、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記素子構造又は配線層と、ハイドロジェンシルセスキオキサンを有する前記絶縁層との間に、化学的気相成長法により形成した絶縁層を介在させる、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記層間絶縁膜の少なくとも最上層に、ハイドロジェンシルセスキオキサンを有する前記絶縁層を形成し、前記層間絶縁膜にコンタクト用の開孔を形成した後、その開孔内を含む前記層間絶縁膜上に、前記素子構造又は配線層に接続する上層配線層を形成する、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
半導体基板上に、ハイドロジェンシルセスキオキサンを有する絶縁層が形成された半導体装置であって、前記絶縁層の赤外吸収スペクトルの波数２２５０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｈによるピーク値ａと波数１０７０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｏによるピーク値ｂとの比ｒ＝ａ／ｂが０．２０〜０．３９の範囲であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
前記赤外吸収スペクトルが、フーリエ変換赤外分光法で測定されたものである、請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記絶縁層が、前記半導体基板上の素子構造又は配線層の上の層間絶縁膜の少なくとも一部として、溶剤に溶かした前記ハイドロジェンシルセスキオキサンを塗布して形成された塗布膜である、請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記溶剤がメチルイソブチルケトンである、請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記素子構造又は配線層と前記塗布膜との間に、化学的気相成長法により形成された絶縁層が設けられている、請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記層間絶縁膜の少なくとも最上層に前記塗布膜が形成され、前記層間絶縁膜に形成されたコンタクト用の開孔内を含む前記層間絶縁膜上に、前記素子構造又は配線層に接続する上層配線層が形成されている、請求項１２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、例えば、層間絶縁膜にハイドロジェンシルセスキオキサン（hydrogen silsesquioxane : 以下、「ＨＳＱ」と称する。）からなる無機ＳＯＧ（spin on glass)を用いた半導体装置及びその製造方法に適用して特に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＳＩの微細化により層間絶縁膜工程は益々複雑且つ高コスト化の道を辿っている。これは、従来の平行平板型のプラズマＣＶＤ（化学的気相成長）装置による絶縁膜では充分な段差被覆性を得られなかったり、ＳＯＧの埋め込み特性が充分でなかったりすることが原因である。
【０００３】
この問題を解消するために、フッ素添加のプラズマＴＥＯＳ（tetraethoxysilane)膜を導入したり、高密度型のプラズマＣＶＤ装置を導入したりといった高コストな技術変更が必要となってきている。
【０００４】
また、平坦化技術の１つであるＳＯＧエッチバック法では、特に有機ＳＯＧのカーボンによるポイズンドビア（ビア抵抗が増大する現象）を避けるために、ＳＯＧの層をビアコンタクトの側壁に残さぬようメタル配線上のＳＯＧは総てエッチオフしてしまわなければならない。このため、充分な平坦性が得られなくなり、近年のリソグラフィーの短波長化に伴う焦点深度の縮小化についていけないという問題が有った。
【０００５】
技術的側面だけで言えば、これらの問題は、高密度プラズマＣＶＤ装置やＣＭＰ（化学的機械研磨）法等の技術を使えば乗り越えることができる。しかし、そのためには、コストが非常に嵩むという問題が有った。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、ＬＳＩ等の層間絶縁膜に、ハイドロジェンシルセスキオキサン（ＨＳＱ）という無機ＳＯＧを用いることが検討されている。このＨＳＱは、図１に示すように、梯子型（ラダー）構造を持つ無機ＳＯＧで、有機成分を含まないことからカーボンポイズニングに強く、エッチバックを必要としないＳＯＧと言われている。
【０００７】
また、ラダー構造は、グラファイト構造との類似性から、耐熱性、剛性等の向上が期待されている構造で、ＨＳＱのようなシリコンのラダー構造はＳｉ−Ｏ−Ｓｉの結合距離及び結合角が共にカーボン系より大きいために、比較的容易に形成される。
【０００８】
更に、ＨＳＱは、熱処理によりリフローするため、従来のＳＯＧには無かった優れた埋め込み特性と平坦性を持つ。
【０００９】
しかし、このＨＳＱを実際のデバイスに適用するに当たり、従来、その熱処理によるクラック耐性や吸湿性等の複数の特性変化を総括的に制御する方法が無かったために、最適な熱処理条件を設定することができなかった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、例えば、ＬＳＩ等の層間絶縁膜にＨＳＱを用いた時に、そのクラック耐性や吸湿性等の特性を簡便且つ好適に制御することができる半導体装置及びその製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法では、半導体基板上に形成したハイドロジェンシルセスキオキサンを有する絶縁層を熱処理するに際し、熱処理後の前記絶縁層の赤外吸収スペクトルの波数２２５０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｈによるピーク値ａと波数１０７０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｏによるピーク値ｂとの比ｒ＝ａ／ｂを制御変数として用い、前記ｒが０．２０〜０．３９の範囲となるように、前記熱処理時の温度及び雰囲気を制御する。
【００１２】
この時、赤外吸収スペクトルは、例えば、フーリエ変換赤外分光法で測定する。また、熱処理は、例えば、酸素濃度が２０ｐｐｍ以下の雰囲気中で且つ４２５℃以下の温度で行う。
【００１３】
また、本発明の半導体装置は、半導体基板上に、ハイドロジェンシルセスキオキサンを有する絶縁層が形成された半導体装置であって、前記絶縁層の赤外吸収スペクトルの波数２２５０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｈによるピーク値ａと波数１０７０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｏによるピーク値ｂとの比ｒ＝ａ／ｂが０．２０〜０．３９の範囲である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する前に、ハイドロジェンシルセスキオキサン（ＨＳＱ）の各特性について考察する。
【００１５】
従来のＳＯＧは基本的にリフロー効果を持たないために、塗布した直後の形状がＳＯＧによる埋め込み特性そのものになる場合が殆どである。しかし、ＨＳＱは、従来のＳＯＧと異なる梯子型（ラダー）構造であるため、リフロー作用を示す。
【００１６】
図２（ａ）に、ベーク（焼成）温度によるＨＳＱのフローイング効果を、メタル配線間のスペースを変化させた時のアスペクト比に対するＨＳＱの平坦化率（埋め込み特性）で表した結果を示す。この時、ＳＯＧコーターは、多段式ホットプレートオーブンを備えたものを用い、３つのホットプレートの温度設定を、１００℃、１８０℃、可変というように最後の高温プレートの温度のみを変化させた。
【００１７】
また、メタル配線は、図２（ｂ）に示すように、約３０００ÅのＴｉＷと約４６００ÅのＡｌからなるメタルパターン１０１を用い、その上に、プラズマＴＥＯＳ膜１０２を約２０００Åの厚さに成膜した後、ＨＳＱ１０３を約４０００Åの厚さに塗布形成した。
【００１８】
また、平坦化率（埋め込み特性）は、図２（ｂ）中に示したｈとｄから、（ｈ−ｄ）／ｈ〔％〕と定義され、ＳＥＭによる断面観察像から求めた。
【００１９】
図２（ａ）から分かるように、ベークしない場合には、アスペクト比の高い最も狭いパターンでも約７０％強の平坦化率しか示さないが、最終ホットプレートのベーク温度の上昇に伴って平坦化率は向上する。そして、ベーク温度を３５０℃まで上げると、最狭部での平坦化率は、約８７．５％にまで達し、良好な平坦化率（埋め込み特性）を示す。
【００２０】
図３に、ＨＳＱのベーク温度〔℃〕とストレス〔ＭPa〕及び屈折率の関係を示す。
【００２１】
ストレスはベーク温度の上昇とともに引っ張り応力側へシフトするが、３５０℃までベーク温度が上がっても１００ＭPaまでは達しない。おおよそ３５０℃のベークで５０ＭPaほどの引っ張り応力で安定するものと予想される。この結果から、ＨＳＱも従来のＳＯＧ同様引っ張り応力であるため、クラックに対しては充分な注意が必要であることが分かる。
【００２２】
屈折率は、２５０℃でベークすると、しない場合より高くなるが、その後、ベーク温度の上昇とともに低くなって行く。
【００２３】
図４に、ＨＳＱを同一回転数（約１６００ｒｐｍ）で塗布した時の膜厚〔Å〕及びその面内均一性〔％〕とベーク温度〔℃〕との関係を示す。なお、膜厚は屈折率から求めた。
【００２４】
膜厚は、２５０℃でベークすることで一旦減少するが、その後はベーク温度の上昇とともに増加し、３５０℃のベークでは、ベークしない場合より厚くなる。
【００２５】
膜厚の面内均一性は、ベークしない場合とベークした場合で大きく異なり、ベークすることでかなり改善される。これは、ＨＳＱの特徴であるフローイング効果が関係しているものと判断される。
【００２６】
次に、図５〜図８を参照して、本発明の特徴の１つであるＨＳＱの赤外吸収特性について説明する。
【００２７】
図５に、各温度で熱処理したＨＳＱのフーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）による赤外吸収スペクトルを示す。図中、横軸が波数〔ｃｍ-1〕、縦軸が吸光度である。なお、吸光度は、各処理温度毎に相対値で示し、各処理温度でのデータを、比較し易いように並列的に示した。
【００２８】
図５から分かるように、ＨＳＱはラダー構造であるため、通常の網目構造のシリコン酸化膜に特有の１０７０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｏ（以下、「Ｓｉ−Ｏ（ｎ）」と称する。）の非対称伸縮運動ピークだけでなく、１１３０ｃｍ-1近傍にもラダー構造に基づくＳｉ−Ｏ（以下、「Ｓｉ−Ｏ（ｌ）」と称する。）の非対称伸縮運動ピークが有り、ダブルピークを形成している。水素は、図１に示した構造からも分かる通り、ＨＳＱ中でＳｉ−Ｈとして存在するため、２２５０ｃｍ-1近傍にＳｉ−Ｈの伸縮運動ピークが観察される。また、８３０ｃｍ-1近傍と８７０ｃｍ-1近傍にも通常のシリコン酸化膜とは異なる強いピークが観察されるが、これら２つのピークはＳｉ−Ｈの変角運動のピークで、特に、８３０ｃｍ-1近傍のピークはレジン構造の場合に観察される。その他、シルセスキオキサンの骨格変形によるピークが５６５ｃｍ-1近傍と４００ｃｍ-1近傍に夫々観察される。
【００２９】
図５から分かるように、Ｓｉ−Ｏの非対称伸縮のダブルピークは熱処理温度により変化する。塗布のみでベークをしない場合、１１３０ｃｍ-1近傍のラダー構造に基づくＳｉ−Ｏ（ｌ）のピークが、網目構造に基づく１０７０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｏ（ｎ）のピークよりも強い。しかし、ベーク温度を上げると、１０７０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｏ（ｎ）のピークが増大し、一方、１１３０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｏ（ｌ）のピークは小さくなっていく。
【００３０】
図６に、このＳｉ−Ｏのダブルピークの夫々のピーク高を単位膜厚（１μｍ）で補正した値〔μｍ-1〕とベーク温度〔℃〕との関係を示す。
【００３１】
これら２つのピーク強度の関係は、この構造のレジン度合いを示していると考えられる。即ち、図６から、ＨＳＱは、熱処理により本来のシルセスキオキサンから通常のシロキサンへと変化し、レジン構造が失われていくことが分かる。
【００３２】
図７に、２２５０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｈのピーク高を単位膜厚（１μｍ）で補正した値〔μｍ-1〕とベーク温度〔℃〕との関係を示す。
【００３３】
この図７から分かるように、Ｓｉ−Ｈのピーク高もベーク温度の上昇に伴い減少する。また、このＳｉ−Ｈのピーク高、及び、図６に示した２つのＳｉ−Ｏのピーク高は、いずれも、２５０℃以上のベーク温度で大きく変化している。
【００３４】
図８に、２２５０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｈのピーク高と１１３０ｃｍ-1近傍のラダー構造に基づくＳｉ−Ｏ（ｌ）のピーク高を、夫々、１０７０ｃｍ-1近傍の網目構造のＳｉ−Ｏ（ｎ）のピーク高で規格化し、それらの値を総てのベーク温度でプロットした結果を示す。
【００３５】
この図８から、Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比とＳｉ−Ｏ（ｌ）／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比とは互いに直線状の比例関係にあり、ほぼ１対１に対応することが分かる。即ち、ベークによるＨＳＱ内のＳｉ−Ｈの解離は、ラダーから網目への構造変化に強く関係していることが分かる。
【００３６】
そこで、本発明においては、ＨＳＱのラダー構造から網目構造への構造変化の度合いを示す指標として、このＳｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比を用いる。即ち、構造変化の度合いを示す指標としては、Ｓｉ−Ｏ（ｌ）／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比を用いるのがより直接的であるが、図５から分かるように、熱処理温度が上がって構造変化が進むと、Ｓｉ−Ｏ（ｌ）のピークがＳｉ−Ｏ（ｎ）のピークの肩に隠れてしまうので、このＳｉ−Ｏ（ｌ）／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比と１対１の対応がとれているＳｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比を用いるのがより実用的で簡便なのである。
【００３７】
図９は、既に技術情報として公表されている、大気中でベークした場合と窒素中でベークした場合のＨＳＱの粘性変化の温度依存性を示すデータである。図中、横軸はベーク温度〔℃〕、縦軸は粘性係数〔Ｐ〕である。
【００３８】
この図９から分かるように、粘性は或る温度で極小値をとり、その極小となる温度は熱処理雰囲気で異なる。大気中ベークで粘性の極小値が大きく、極小値をとる温度が低いのは、大気中の酸素がＨＳＱの構造変化を促進しているためである。
【００３９】
このＨＳＱの粘性変化がフローイング性と密接な関係が有るとすると、ＨＳＱを塗布後のベークで充分にフローイングさせるためには、酸素を含まない状態でベークし、且つ、最終ホットプレートでのベーク温度を少なくとも３１０℃付近まで上げれば良い。そうすれば、ＨＳＱの粘性係数が最も低くなるため、最良のフローイングが得られることになる。なお、多段式ベークオーブンの場合には、ホットプレートからホットプレートまでの移動の際、必然的に大気と接触するため、充分なフローイングが得られない可能性が有る。しかし、図９から分かるように、大気中でベークした場合、その粘性変化は、２３０℃位までは窒素雰囲気中でのベークと大差無い。そこで、最終ホットプレートに入る１つ手前のホットプレートの温度を２３０℃以下に設定しておけば、酸素による影響を殆ど受けること無く充分なフローイングが得られることになる。
【００４０】
図１０に、ＨＳＱを約３５０℃でベークした後、更に、減圧下の窒素雰囲気中と酸素を導入しない常圧下の窒素雰囲気中で約４００℃で熱処理した時の赤外吸光特性を夫々示す。なお、比較のため、約３５０℃でベークしただけのものも示す。図中、横軸が波数〔ｃｍ-1〕、縦軸が吸光度である。吸光度は、各データ毎に相対値で示し、各データを、比較し易いように並列的に示した。
【００４１】
この図１０の各データからＳｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比を求めると、約３５０℃でベークしただけのものが約０．５１１、減圧下で約４００℃で熱処理したものが約０．４００、常圧下で約４００℃で熱処理したものが約０．２３６であった。即ち、減圧下では、実質的に炉内に酸素が存在しないため、ラダーから網目への構造変化は小さい。これに対し、常圧下では、酸素導入無しとはいえ、昇温時にまだ１ｐｐｍ程度の酸素が炉内に存在するため、全くの無酸素状態ではない。その結果、ラダーから網目への構造変化が大きくなる。
【００４２】
図１１に、酸素濃度に対する２２５０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｈの伸縮運動のピークの吸光度を、約３５０℃でのベーク後の各熱処理温度毎にプロットした結果を示す。図中、縦軸が、２２５０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｈのピーク高を単位膜厚（１μｍ）で補正した値〔μｍ-1〕、横軸が酸素濃度〔ｐｐｍ〕である。
【００４３】
この図１１から分かるように、熱処理温度の上昇とともに２２５０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｈのピーク高は減少する。即ち、ＨＳＱ中のＳｉ−Ｈ結合が減少する。また、炉内の酸素濃度が高くなっても２２５０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｈのピーク高は減少する。即ち、膜中の水素が解離する。
【００４４】
図１２に、図１１の各熱処理温度のデータをＳｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比に対しプロットした結果を示す。図中、縦軸がＳｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比、横軸が酸素濃度〔ｐｐｍ〕である。
【００４５】
この図１２から分かるように、ＨＳＱは、熱処理温度の上昇及び炉内酸素濃度の増加に従いラダー構造から網目構造へより大きく変化する。また、その構造変化は、いずれの温度においても、酸素濃度が１０００ｐｐｍ程度までは比較的急であるが、１０００ｐｐｍを越えると緩やかになる傾向が有る。
【００４６】
図１３（ａ）に、約３５０℃でのベーク後の各熱処理温度での炉内酸素濃度と膜収縮率の関係を示す。図中、横軸が酸素濃度〔ｐｐｍ〕、縦軸が収縮率〔％〕である。また、図１３（ｂ）に、図１３（ａ）の炉内酸素濃度２０ｐｐｍでの膜収縮率を熱処理温度でプロットした結果を示す。図中、横軸が熱処理温度〔℃〕、縦軸が収縮率〔％〕である。
【００４７】
これらの図１３（ａ）及び（ｂ）から分かるように、膜収縮率も熱処理温度及び炉内酸素濃度の上昇に従い増加する。
【００４８】
なお、この図１３の実験は、常圧下での熱処理であるが、減圧下で熱処理すると、膜厚の減少ではなく、増加が観察された。一方、図１３の常圧下の熱処理では、約３７５℃で熱処理した１枚のサンプルに僅かな膜厚の増加が観察されただけで、その他は総て膜厚が減少した。この熱処理による膜厚の増加は、図４に示したように、塗布後の３５０℃以下でのベーク処理によっても観察されている。これらから、ＨＳＱは、その構造がラダーから網目へ変化する初期の段階では膜厚が増加する傾向に有るが、通常の網目構造が支配的になってくると、従来のＳＯＧと同様、熱処理により膜厚は減少するようになると判断される。
【００４９】
次に、図１４〜図１７を参照して、本発明において制御変数として用いるＨＳＱの赤外吸収スペクトルのＳｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比（以下、「コンバージョンファクター」と称する。）と各種膜特性との関係を説明する。なお、各図中に記載した温度は、塗布直後の約３５０℃でのベーク後に施した熱処理温度である。
【００５０】
図１４に、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）と屈折率の関係を示す。図中、横軸がコンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）、縦軸が屈折率である。
【００５１】
この図１４から分かるように、屈折率はコンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）とほぼ１対１の関係を持ち、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）が小さくなるほど、即ち、構造変化が進むほど屈折率は上昇し、通常のシリコン酸化膜の値である１．４５に近づいていく。
【００５２】
図１５に、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）と膜収縮率の関係を示す。図中、横軸がコンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）、縦軸が収縮率〔％〕である。
【００５３】
この図１５から分かるように、膜収縮率もコンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）とほぼ１対１の関係を持ち、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）が小さくなるほど、即ち、構造変化が進むほど収縮率は大きくなる。
【００５４】
図１６に、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）とストレスの関係を示す。図中、横軸がコンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）、縦軸がストレス〔ＭPa〕である。
【００５５】
この図１６の結果では、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）とストレスの間に特に相関は見られないようであるが、よく見ると、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）が約０．２以上では右下がりの関係が有り、膜の構造変化が進むほど引っ張り応力側へシフトしていく様子が見られる。コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）が約０．２を越えて小さくなると、ストレスのばらつきは徐々に大きくなっていき、そのばらつきは、本来のラインより圧縮応力側へシフトする。
【００５６】
一般に、ＴＥＯＳ系等のポーラスな（多孔質の）ＣＶＤシリコン酸化膜は、吸湿してストレスが圧縮応力側へシフトすることが知られている。膜中に有る水分は、赤外吸収特性の波数３５００ｃｍ-1付近にブロードなピークとして検出されるので、膜中の水分吸収量をＨ−ＯＨの吸光度として求め、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）との関係を調べた。結果を図１７に示す。
【００５７】
この図１７において、横軸はコンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）、縦軸は、３５００ｃｍ-1近傍のＨ−ＯＨのピーク高を単位膜厚（１μｍ）で補正した値〔μｍ-1〕である。
【００５８】
この図１７から分かるように、膜中の水分は、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）が約０．２以下になると急激に上昇していく。よって、図１６におけるストレスのばらつきは、このポーラスなＨＳＱ膜中への水分吸着が原因であると予想される。
【００５９】
ＨＳＱの構造が常圧の熱処理によりラダー構造から網目構造へ変化していく時、膜厚は薄くなるので、ＨＳＱも、他のＳＯＧ同様、元来非常にポーラスな膜であると推測される。一般にポーラスなシリコン酸化膜は吸湿性が高いはずであるが、このＨＳＱは、塗布直後等の水素を多量に膜中に含有している時は、赤外吸収特性から判断して、殆ど水分を含んでいない。これは、プラズマシリコン窒化膜やシラン系シリコン酸化膜が、膜中に含まれるＳｉ−Ｈが多いほど高いはっ水効果を持っているのと同じ現象ではないかと考えられる。ラダー構造から網目構造へとＨＳＱの構造変化が進み、Ｓｉ−Ｈが解離すると、次第にマイクロポア内へ水分が侵入し始め、吸湿が観察されるようになる。
【００６０】
図１７から分かるように、ＨＳＱの吸湿性を抑えるためには、Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比（コンバージョンファクター）が約０．２以上になるような条件で熱処理するのが好ましい。Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比（コンバージョンファクター）が約０．２よりも小さいと、急激に吸湿が発生するため、ビアコンタクト等のポイズニングや信頼性不良といった問題が発生する虞が生じる。
【００６１】
次に、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）とクラックの関係について説明する。
【００６２】
下記〔表１〕に、熱処理条件（圧力、温度及び炉内酸素濃度）を種々に変更した時のコンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）とノッチ及びクラックの発生状況との関係を示す。
【００６３】
実験に用いたサンプルは、図２（ｂ）に示したと同様なメタルパターンを約３０００ÅのＴｉＷと約６０００ÅのＡｌＳｉＣｕで構成し、その上に、プラズマＴＥＯＳ膜を約２０００Åの厚さに成膜した後、ＨＳＱを約６０００Åの厚さに回転塗布して作成した。メタルパターンは、通常の回路構成を模して、素子部の細いラインパターンと周辺部の太いラインパターンを夫々形成した。但し、各パターンの高さは、実際の装置の場合より高く形成し、また、ＨＳＱも実際に使用する場合よりも厚く形成して、夫々、クラック発生の加速要因となるようにした。ＨＳＱの塗布後は、縦型常圧炉又は縦型減圧炉を用いて熱処理し、常圧炉では、熱処理温度と炉内酸素濃度を種々に変更した。この熱処理後、再びプラズマＴＥＯＳ膜を約６０００Åの厚さに成膜し、金属顕微鏡によりノッチ及びクラックを観察した。ノッチ観察には、米国ＫＬＡ社製のチップ比較によるウェハ内の欠陥検査装置を用いた。この後、更に、約４５０℃でシンター（焼結）を行い、ノッチ及びクラックの変化を観察した。
【００６４】
下記〔表１〕は、各熱処理条件に対するＨＳＱのノッチ及びクラックの発生状況をコンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）の大きい順に並べた結果である。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
この〔表１〕から分かるように、クラックは、熱処理温度又は炉内酸素濃度に直接的に依存するのではなく、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）が低くなることで発生する。即ち、ＨＳＱが、ラダー構造から網目構造へ変化するほど発生し易い。
【００６７】
クラックは、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）が約０．１２８では殆ど発生せず、約０．１０２では僅かに発生することから、このコンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）が約０．１２以上となる条件で熱処理するのが好ましく、実用的には、約０．１３以上となる条件がより好ましい。
【００６８】
一方、詳細なデータは省略するが、例えば、塗布後２５０℃程度の低温でベークしたＨＳＱには、セラミックを成形する際の初期段階に発生するグリーンフェーズ破壊に相当すると考えられるクラックが発生する。このグリーンフェーズ破壊に相当するクラックは、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）が約０．４００では発生し、約０．３８４では発生しなかった。そこで、このグリーンフェーズ破壊に相当するクラックを防止するためには、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）が約０．３９以下となるようにするのが好ましく、実用的には、約０．３８以下となるようにするのがより好ましい。
【００６９】
即ち、ＨＳＱのクラック発生に関してのみ言えば、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）が約０．１２〜約０．３９の範囲となるような熱処理条件が好ましく、実用的には、約０．１３〜０．３８の範囲となる熱処理条件がより好ましい。
【００７０】
上記〔表１〕から分かるように、ノッチに関しては、膜構造との相関も有るが、熱処理温度に比較的強く依存し、熱処理温度が高いほど発生し易い。発生の少ない条件では、周辺部の太いメタルライン上にのみ発生し（表中、「太」で示す。）、素子部の細いメタルライン上では発生しなかった。しかし、発生量の多い条件では、細いメタルライン上でも発生した（表中、「細」又は「全」（全てのライン上に発生）で示す。）。なお、約４５０℃の焼結により、殆どの条件で周辺部の太いメタルライン上にノッチが発生したが、クラックが新たに発生することは無かった。
【００７１】
この結果から、ノッチに関しては、熱処理温度を４００℃程度以下とするのが好ましいことが分かる。但し、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）が０．１０２程度以下となるように炉内酸素濃度を制御すれば、４２５℃程度で熱処理することも可能である。
【００７２】
ＨＳＱの熱反応に関しては、幾つかの文献が有る（例えば、V. Belot, “Thermal Reactivity of Hydrogen-silsesquioxane Gels", American Chem. Soc., p127, 1991 、及び、M. D. Nyman, “T8-Hydridespherosiloxanes : Novel Precursors for SiO2 Thin Films. 1. Precursor Characterization and Preliminary CVD", American Chem. Soc., p1636, 1993）。このV. Belotらの報告からＨＳＱの反応をまとめると、以下のようになる。
【００７３】
まず、不活性ガス（Ａｒ）下で熱処理した場合、２８０℃から４１０℃では、以下の反応によりシランが発生し、ＨＳＱの重量は減少する。
４ＨＳｉＯ3/2 →  ３ＳｉＯ2 ＋ＳｉＨ4 ↑                  …（１）
このシランが発生する反応は、Ｈ2 ＳｉＯ2 の形成を介したＳｉ−ＨとＳｉ−Ｏの再分布反応によって発生し、幾つかのステップを介して起こる。このＨ2 ＳｉＯ2 の形成による再分布反応の形跡は、図１０に示した実験でも赤外吸収特性の９３０ｃｍ-1付近と９８０ｃｍ-1付近に観察されており、特に、減圧下で熱処理した場合に顕著であった。
【００７４】
ＨＳＱの反応は、４５０℃以上になると、発生したシランが熱分解するため水素が発生する。
ＳｉＨ4 →  Ｓｉ＋２Ｈ2 ↑                                …（２）
【００７５】
これに対し、酸素が含まれている空気中で熱処理した場合、（１）で発生したシランが酸素により酸化されるため、３００℃から３５０℃あたりではＳｉＯ2 が形成され、ＨＳＱの質量増加が観察される。
ＳｉＨ4 ＋Ｏ2 →  ＳｉＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ                      …（３）
【００７６】
更に、３５０℃から５５０℃の間では、残留しているＳｉ−Ｈが酸化反応によりシラノールを形成し、最終的には縮合してＳｉＯ2 となる。
２≡Ｓｉ−Ｈ＋Ｏ2 →  ２≡Ｓｉ−ＯＨ                      …（４）
２≡Ｓｉ−ＯＨ  →  ≡Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ≡＋Ｈ2 Ｏ            …（５）
【００７７】
以上の内容から考察すると、熱による効果は、構造の再分布反応によるシルセスキオキサンからシロキサンへの変化であり、酸素による効果は、酸化反応によるシロキサンの形成であるため、本来であれば、ＨＳＱが熱により構造変化した膜と酸素によるそれとは別のものである。
【００７８】
しかし、既述したように、この熱と酸素濃度の２つの要因で得られた膜を赤外吸収特性のＳｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比（コンバージョンファクター）で規格化し、代表的な膜特性との相関を調べた結果、２つの反応系の違いに関係無く、殆どの膜特性が、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）に対し１対１の関係を持つことが分かった。これは、ＨＳＱの熱処理による膜特性の変化のベースが、網目構造のシロキサンへどの程度変化したかということに最も大きく影響されるためである。
【００７９】
従って、ＨＳＱを、例えば、ＩＣの層間膜に使用するに当たり、赤外吸収特性のＳｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比（コンバージョンファクター）を熱処理条件の制御変数として簡便に用いることができる。
【００８０】
次に、ＨＳＱの好適な熱処理条件の範囲について説明する。
【００８１】
まず、ＨＳＱは、塗布後のベーク温度が低いと、グリーンフェーズクラックが発生するため、塗布直後のベーク温度はなるべく高く設定するのが好ましい。図９に示すように、窒素雰囲気中でＨＳＱの粘度が最も低くなるのは３１０℃近辺であるので、良好なリフロー性を得るためには、ベーク温度を約３１０℃以上に設定するのが好ましい。
【００８２】
ベーク後の熱処理条件は、ＨＳＱの赤外吸収特性のＳｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比（コンバージョンファクター）を用いて制御するのが簡便である。
【００８３】
まず、吸湿性で判断すると、図１７に示すように、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）が約０．２を越えて小さくなると膜の吸湿性が発生し始めるため、これを越える膜の構造変化は、吸湿によるデバイスへの影響が懸念され好ましくない。従って、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）は、約０．２以上であるのが好ましい。
【００８４】
次に、クラックで判断すると、〔表１〕に関連して説明したように、グリーンフェーズクラックが、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）が約０．４００では発生し、約０．３８４では発生しなかったことから、このグリーンフェーズクラックを防止するために、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）は、約０．３９以下であるのが好ましく、実用的には、約０．３８以下であるのがより好ましい。
【００８５】
以上のことから、クラックレスで耐湿性の有るＨＳＱ膜を形成するには、コンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）が約０．２〜約０．３９であるような熱処理条件が好ましく、実用的には、約０．２〜約０．３８であるような熱処理条件がより好ましい。
【００８６】
この条件を、図１２と照らし合わせると、熱処理温度を約４００℃以下、炉内酸素濃度を約２０ｐｐｍ以下とすれば良いことが分かる。なお、例えば、熱処理温度を約３７５℃とすれば、炉内酸素濃度は２００ｐｐｍ程度まで上げることができ、一方、炉内酸素濃度を約１ｐｐｍ以下に設定できれば、４２５℃程度での熱処理も可能である。但し、層間膜の下にアルミ系の配線が存在する場合、熱処理温度が高いとそのアルミ系の配線にノッチが発生するため、その場合には、熱処理温度を約４００℃以下にする必要が有る。また、グリーンフェーズクラックを抑制するために、ＨＳＱの或る程度の構造変化は必要であり、従って、微量酸素の導入は行うのが望ましい。
【００８７】
なお、以上の説明では、赤外吸収スペクトルを、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）で測定したが、ＡＴＲ法（全反射減衰分光法）等の他の方法で測定しても良い。
【００８８】
次に、図１８〜図２３を参照して、ＤＲＡＭの層間絶縁膜にＨＳＱを用いた本発明の実施の形態を説明する。
【００８９】
まず、図１８（ａ）に示すように、図外のフィールド酸化膜により素子分離がなされたｐ型単結晶シリコン半導体基板１の素子形成領域の表面に、熱酸化法又はＣＶＤ法によりゲート酸化膜２を形成する。
【００９０】
次に、図１８（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法により、全面に多結晶シリコン膜及びその上に酸化シリコン膜を順次形成した後、それらをワードラインの形状にパターニングして、図示の如く、多結晶シリコン膜からなるゲート電極３及びその上の酸化シリコン膜からなるキャップ絶縁膜４を夫々形成する。
【００９１】
次に、図１８（ｃ）に示すように、ゲート電極３及びキャップ絶縁膜４からなるパターン並びに図外のフィールド酸化膜をイオン注入マスクとして用いて、全面にヒ素（Ａｓ）等のｎ型不純物５を比較的低濃度にイオン注入し、ゲート電極３の両側のシリコン基板１の表面領域にｎ- 拡散層６を形成する。
【００９２】
次に、図１９（ａ）に示すように、全面に形成した酸化シリコン膜を異方性エッチングして、ゲート電極３及びキャップ絶縁膜４からなるパターンの側面に酸化シリコン膜からなる側壁絶縁膜７を形成する。この異方性エッチング時、図示の如く、ゲート電極３及び側壁絶縁膜７で覆われた部分以外の部分のゲート酸化膜２も除去され、その部分でシリコン基板１が露出する。
【００９３】
次に、図１９（ｂ）に示すように、ゲート電極３、キャップ絶縁膜４及び側壁絶縁膜７からなるパターン並びに図外のフィールド酸化膜をイオン注入マスクとして用いて、全面にリン（Ｐ）等のｎ型不純物８を比較的高濃度にイオン注入し、各ゲート電極３から見てｎ- 拡散層６の外側にｎ+ 拡散層９を形成する。これにより、ｎ- 拡散層６とｎ+ 拡散層９からなるソース／ドレインを備えたＬＤＤ（Lightly Doped Drain)構造のトランジスタが夫々形成される。
【００９４】
次に、図１９（ｃ）に示すように、ＣＶＤ法により全面に酸化シリコン膜１０を形成する。
【００９５】
次に、図２０（ａ）に示すように、フォトリソグラフィー及びドライエッチングにより、酸化シリコン膜１０の所定位置にストレージコンタクトとなる開孔１１を形成する。
【００９６】
次に、図２０（ｂ）に示すように、開孔１１内を含む全面にＣＶＤ法により多結晶シリコン膜を形成した後、フォトリソグラフィー及びドライエッチングにより、この多結晶シリコン膜をパターニングして、図示の如く、開孔１１内で各トランジスタの一方のｎ+ 拡散層９に電気的に接続するキャパシタの下部電極（ストレージノード）１２を形成する。
【００９７】
次に、図２１（ａ）に示すように、例えば、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜であるＮＯ複合膜（例えば、ＯＮＯ膜）を全面に形成した後、その上に多結晶シリコン膜を形成し、しかる後、これらをフォトリソグラフィー及びドライエッチングによりパターニングして、図示の如く、キャパシタ下部電極１２の上に、ＮＯ複合膜からなるキャパシタ誘電体膜１３及び多結晶シリコン膜からなるキャパシタ上部電極（セルプレート）１４を夫々形成する。
【００９８】
以上の工程により、トランスファーゲートであるｎチャネルトランジスタとその一方の拡散層に接続したメモリキャパシタとからなるＤＲＡＭメモリセルの基本構造が形成される。なお、図示の例は、１つの素子形成領域に２つのメモリセルが、夫々のトランスファーゲートであるｎチャネルトランジスタの他方の拡散層を共有して設けられた構造を示している。
【００９９】
次に、図２１（ｂ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により全面にＴＥＯＳ膜１５を形成する。
【０１００】
次に、図２２（ａ）に示すように、全面にＨＳＱ膜１６を回転塗布法により形成する。ＨＳＱ膜１６としては、例えば、ＨＳＱをメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ：methyl isobutyl ketone) に溶かし込んだもの（例えば、米国ダウコーニング社製の商品名ＦＯx (flowable oxide)）を用いることができる。
【０１０１】
次に、図２２（ｂ）に示すように、既述した本発明の知見に基づき、ＨＳＱ膜１６を熱処理する。即ち、ＨＳＱ膜１６の赤外吸収特性のＳｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比（コンバージョンファクター）が約０．２〜約０．３９であるような熱処理条件（圧力、温度及び炉内酸素濃度）で熱処理を行う。具体的には、例えば、常圧下で、約３１０〜約４００℃の温度、約２０ｐｐｍ以下の炉内酸素濃度で熱処理を行う。この時、炉内酸素濃度を約１ｐｐｍ以下にできれば、処理温度は約４２５℃まで上げることが可能である。
【０１０２】
この熱処理によりＨＳＱ膜１６はリフローし、図示の如く、ＨＳＱ膜１６表面の段差が緩和される。
【０１０３】
次に、図２３（ａ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により全面にＴＥＯＳ膜２０を形成した後、フォトリソグラフィー及びドライエッチングにより、ＴＥＯＳ膜２０及びＨＳＱ膜１６の所定位置にビットコンタクトとなる開孔１７を形成する。
【０１０４】
次に、図２３（ｂ）に示すように、例えば、開孔１７内に、多結晶シリコンやタングステン（Ｗ）等からなるコンタクトプラグ１８を埋め込み形成した後、その上に、例えば、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とするアルミ合金からなるビット線１９をパターン形成する。
【０１０５】
以上に説明した製造工程においては、リフロー性の有るＨＳＱ膜１６を層間絶縁膜に用いているので、そのＨＳＱ膜１６をリフロー処理することにより、層間絶縁膜表面の段差を軽減することができる。特に、図示はしていないが、ＤＲＡＭのメモリセル領域と周辺回路領域との間の段差が緩和されるので、それらの間に形成される、例えば、アルミ配線等のフォトリソグラフィーを好適に行うことができ、アルミ配線等のエッチ残りを防止することができる。その結果、それらのエッチ残りに起因する配線間の短絡等を防止することができて、信頼性の高い装置を提供することができる。
【０１０６】
また、ＨＳＱ膜１６は無機ＳＯＧであるため、従来の有機ＳＯＧで問題となるコンタクト部でのカーボンポイズニングを生じない。従って、ＨＳＱ膜１６は、例えば、図２３（ｂ）に示すように、コンタクトホールやビアコンタクト等のコンタクト部の開孔側面に露出していても良く、有機ＳＯＧの場合のようにコンタクト部の開孔側面に露出させないためのエッチバック工程は特に必要無い。
【０１０７】
更に、ＨＳＱ膜１６がコンタクト部の開孔側面に露出していても良いため、従来の有機ＳＯＧの場合のように、このＨＳＱ膜１６を、例えば、プラズマＣＶＤ法により形成したＴＥＯＳ膜１５、２０のような膜質の緻密なＣＶＤ膜で上下からサンドイッチする必要は必ずしも無く、例えば、ＨＳＱ膜１６の上に直接金属配線層を形成することも可能である。但し、ビアコンタクト等の形状安定性やＨＳＱ膜の保護という観点からは、上述の例のように、ＨＳＱ膜を膜質の緻密なＣＶＤ膜で上下からサンドイッチするのが好ましい。
【０１０８】
更に、本発明においては、ＨＳＱ膜１６を特定の条件で熱処理するため、クラック耐性及び耐湿性に優れたＨＳＱ膜１６を形成することができ、装置の信頼性が向上する。
【０１０９】
なお、上述の製造工程では、ＤＲＡＭメモリセルの基本構造とＨＳＱ膜１６との間にプラズマＴＥＯＳ膜１５を介在させて、素子構造を保護するようにしているが、本発明の熱処理によりＨＳＱ膜１６に充分な耐湿性が得られる場合には、プラズマＴＥＯＳ膜１５等のＣＶＤ膜を介さず、素子構造の上に直接ＨＳＱ膜１６を形成することも可能である。
【０１１０】
また、本発明を適用するＨＳＱ膜は、上述の例のような素子構造の上に形成する層間絶縁膜に限らず、上下配線層間に形成する層間絶縁膜にも、上述の例と殆ど同様にして用いることができる。更に、本発明は、上述の例のＤＲＡＭに限らず、各種半導体装置の絶縁膜にＨＳＱ膜を用いる場合に適用が可能である。
【０１１１】
【発明の効果】
本発明においては、半導体基板上に形成したハイドロジェンシルセスキオキサンを有する絶縁層を、その絶縁層の熱処理後の赤外吸収スペクトルの波数２２５０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｈによるピーク値ａと波数１０７０ｃｍ-1近傍のＳｉ−Ｏによるピーク値ｂとの比ｒ＝ａ／ｂを制御変数として用い、前記ｒが０．２０〜０．３９の範囲となるように制御する。これにより、クラック耐性及び耐湿性に優れたＨＳＱ膜を得ることができ、半導体装置の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＨＳＱの分子構造を示す概念図である。
【図２】ＨＳＱを層間膜として用いた時のアスペクト比と平坦化率の関係を示すグラフ及び断面図である。
【図３】ＨＳＱのベーク温度とストレス及び屈折率の関係を示すグラフである。
【図４】ＨＳＱのベーク温度と膜厚及び膜厚の面内均一性との関係を示すグラフである。
【図５】ＨＳＱの熱処理温度による赤外吸収スペクトルの変化を示すグラフである。
【図６】ＨＳＱのベーク温度と赤外吸収スペクトルの網目構造のＳｉ−Ｏ（ｎ）及びラダー構造のＳｉ−Ｏ（ｌ）による吸光度との関係を示すグラフである。
【図７】ＨＳＱのベーク温度と赤外吸収スペクトルのＳｉ−Ｈによる吸光度との関係を示すグラフである。
【図８】図６及び図７の関係をＳｉ−Ｏ（ｌ）／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比とＳｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比との関係に直したグラフである。
【図９】ＨＳＱのベーク温度と粘性係数の関係をベーク雰囲気により比較したグラフである。
【図１０】ＨＳＱの赤外吸収スペクトルを熱処理時の圧力により比較したグラフである。
【図１１】熱処理時の炉内酸素濃度とＨＳＱの赤外吸収スペクトルのＳｉ−Ｈによる吸光度との関係を熱処理温度により比較したグラフである。
【図１２】熱処理時の炉内酸素濃度とＨＳＱの赤外吸収スペクトルのＳｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比との関係を熱処理温度により比較したグラフである。
【図１３】ＨＳＱの熱処理時の炉内酸素濃度と収縮率の関係を熱処理温度により比較したグラフ及び炉内酸素濃度２０ｐｐｍの時の熱処理温度と収縮率の関係を示すグラフである。
【図１４】各熱処理温度におけるＨＳＱのコンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）と屈折率の関係を示すグラフである。
【図１５】各熱処理温度におけるＨＳＱのコンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）と収縮率の関係を示すグラフである。
【図１６】各熱処理温度におけるＨＳＱのコンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）とストレスの関係を示すグラフである。
【図１７】各熱処理温度におけるＨＳＱのコンバージョンファクター（Ｓｉ−Ｈ／Ｓｉ−Ｏ（ｎ）比）とＨ−ＯＨの吸光度で表した吸湿性との関係を示すグラフである。
【図１８】本発明の一実施の形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図１９】本発明の一実施の形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図２０】本発明の一実施の形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図２１】本発明の一実施の形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図２２】本発明の一実施の形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図２３】本発明の一実施の形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【符号の説明】
１…シリコン半導体基板、２…ゲート酸化膜、３…ゲート電極、４…キャップ絶縁膜、６…ｎ- 拡散層、７…側壁絶縁膜、９…ｎ+ 拡散層、１０…酸化シリコン膜、１２…キャパシタ下部電極、１３…キャパシタ誘電体膜、１４…キャパシタ上部電極、１５…プラズマＴＥＯＳ膜、１６…ＨＳＱ膜、１８…コンタクトプラグ、１９…ビット線、１０１…メタルパターン、１０２…プラズマＴＥＯＳ膜、１０３…ＨＳＱ
【図１】
0004028032.tif 000003
【図２】
0004028032.tif 000004
【図３】
0004028032.tif 000005
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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