(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜中にＳｉＯ2 粒子、ＳｉＮ粒子、或いはＡｌ2 Ｏ3 粒子のいずれかからなる無機物粒子を含有させ、前記無機物粒子間に生成される空隙を利用した多孔質絶縁膜からなる第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜の表面に設けられるとともに前記多孔質絶縁膜の空隙をシリコン系酸化物、シリコン系窒化物、シリコーン樹脂、或いは、炭化フッ素系樹脂のいずれかで埋め込んだ第２の絶縁膜とからなり、前記第２の絶縁膜上には前記シリコン系酸化膜、シリコン系窒化膜、或いは、炭化フッ素系樹脂膜のいずれも存在しないことを特徴とする絶縁膜。
【請求項２】
上記多孔質絶縁膜が、シリコン系酸化物からなることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜。
【請求項３】
絶縁膜中にＳｉＯ2 粒子、ＳｉＮ粒子、或いはＡｌ2 Ｏ3 粒子のいずれかからなる無機物粒子を含有させ、前記無機物粒子間に生成される空隙を利用した多孔質絶縁膜からなる第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上にシリコン系酸化膜、シリコン系窒化膜、シリコーン樹脂、或いは、炭化フッ素系樹脂膜のいずれかからなるキャップ層を成膜して、該成膜工程において前記キャップ層の構成物質で前記第１の絶縁膜の表面側の空隙の一部を埋め込んで第２の絶縁膜とする工程と、前記キャップ層を除去する工程とを有することを特徴とする絶縁膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は絶縁膜及びその形成方法装置に関するものであり、特に、半導体集積回路装置における層間絶縁膜として用いる多孔質化絶縁膜、即ち、ポーラス層を利用した低誘電率の絶縁膜及びその形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体集積回路装置の集積度の増加及び素子密度の向上に伴い、配線層の多層化への要求が一段と高まっている。
また、集積度の向上に伴って配線層間隔は狭くなり、隣接する配線層間の寄生容量の増大による配線遅延が問題となってきているが、この配線遅延Ｔは、配線層の抵抗Ｒと配線層間の容量Ｃの積に比例し、
Ｔ∝Ｃ・Ｒ
で表されるので、配線遅延Ｔを小さくするためには、配線層の低抵抗化と共に、配線層間の容量Ｃを小さくすることが必要となる。
【０００３】
この隣接する配線層間の容量Ｃは、配線層の間に設けられる配線層間絶縁膜の比誘電率ε、配線層の間隔ｄ、及び、配線層の側面積Ｓとの間に、
Ｃ＝（ε・Ｓ）／ｄ
の関係があり、配線層間の容量Ｃを低減するためには、配線層間絶縁膜の低誘電率化が必要となる。
【０００４】
従来の半導体集積回路装置においては、配線層間絶縁膜、即ち、同一層準の配線層を分離する絶縁膜、或いは、層間絶縁膜、即ち、層準の異なる配線層を分離する絶縁膜として、ＳｉＯ2 膜、Ｓｉ3 Ｎ4 膜、或いは、ＰＳＧ膜（燐珪酸ガラス）等の無機絶縁膜や、ポリイミド等の有機系高分子絶縁膜が用いられてきた。
【０００５】
この内、半導体集積回路装置における配線層間絶縁膜或いは層間絶縁膜として最も用いられているＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜の誘電率は約４程度であり、配線層幅のサブミクロン化に伴って配線層の間隔ｄも狭くなり、間隔ｄに反比例する配線遅延Ｔが問題となってきているので、この様なＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜に代わる低誘電率絶縁膜としてＣＶＤ−ＳｉＯＦ膜が検討されている。
しかし、このＣＶＤ−ＳｉＯＦ膜の誘電率は約３．３〜３．５とＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜に比べて低いものの、吸湿性が高く、大気中の水分を吸収することで誘電率が上昇するという問題がある。
【０００６】
一方、絶縁膜を低誘電率化する他の方法としては、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）膜の多孔質化による低誘電率化も提案（必要ならば、第５２回半導体・集積回路技術シンポジウム予稿集，ｐ．６２，１９９７参照）されており、この様な多孔質化絶縁膜においては、絶縁膜中に含まれる空隙を大きくすればするほど低誘電率化が可能になる。
【０００７】
しかし、上記の様な多孔質化絶縁膜のベース材料としては無機ＳＯＧを用いており、この無機ＳＯＧ膜はシロキサン結合を持ったモノマーを重合して形成するために、無機ＳＯＧ膜中には末端の原子配列が−Ｓｉ−ＯＨとなっている部分が多数存在し、この末端の基に大気中の水分が吸着して吸湿性が高くなり、ＣＶＤ−ＳｉＯＦ膜と同様に誘電率の上昇と経時変動が生ずるという問題がある。
【０００８】
また、多孔質化のための空隙の増大は同時に絶縁膜の表面積を通常のＳＯＧ膜より増大させ、この表面積の増大によっても吸湿性を高める結果となり、誘電率の変化が通常のＳＯＧ膜より大きくなるという問題がある。
【０００９】
この様な多孔質化絶縁膜を配線層間絶縁膜或いは層間絶縁膜として用いる場合に、多孔質化絶縁膜の表面にＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜やＳｉ3 Ｎ4 膜等のキャップ層を設けることも提案（必要ならば、特開平９−２１３７９７号公報、特開平８−６４６８０号公報、或いは、特開平８−４６０４７号公報参照）されており、この様なキャップ層を設けた場合には、キャップ層に耐水性があるので、大気中の水分の吸収による誘電率の上昇と変動の問題は解決される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の様に層間絶縁膜にキャップ層を設けた場合には、キャップ層の存在によるキャップ層自体の高比誘電率が層間絶縁膜全体の比誘電率の増加の原因となる。
【００１１】
また、上記の公知文献においては認識されていないものの、キャップ層を設ける工程において、多孔質化絶縁膜中にキャップ層の構成物、例えば、ＳｉＯ2 が浸透し、多孔質化絶縁膜中の空隙がキャップ層の構成物で埋め込まれてしまうため、多孔質化による低誘電率化の効果が低減するという問題があり、したがって、キャップ層を最低限の厚さに形成したとしても、空隙が埋め込まれた浸透層の存在により層間絶縁膜全体の比誘電率が増加するという問題がある。
【００１２】
したがって、本発明は、多孔質化に伴う低誘電率化の効果を保ちつつ、絶縁膜の耐湿性を向上することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成の説明図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
（１）本発明は、絶縁膜において、絶縁膜中にＳｉＯ2 粒子、ＳｉＮ粒子、或いはＡｌ2 Ｏ3 粒子のいずれかからなる無機物粒子を含有させ、前記無機物粒子間に生成される空隙５を利用した多孔質絶縁膜４からなる第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜の表面に設けられるとともに前記多孔質絶縁膜４の空隙５をシリコン系酸化物、シリコン系窒化物、シリコーン樹脂、或いは、炭化フッ素系樹脂のいずれかで埋め込んだ第２の絶縁膜６とからなり、前記第２の絶縁膜上には前記シリコン系酸化膜、シリコン系窒化膜、或いは、炭化フッ素系樹脂膜のいずれも存在しないことを特徴とする。
【００１４】
この様に、多孔質化絶縁膜４の上に空隙５が埋め込まれた絶縁膜６を設けることによって、キャップ層を設けた場合と同様に空気を遮断することができ、それによって、空隙５に起因する吸湿性を低下させ、比誘電率に経時変化のない絶縁膜を形成することができると共に、高比誘電率のキャップ層が存在しないので、絶縁膜全体を低誘電率化することができ、下地絶縁層２を介して基板上に設けた隣接する配線層３同士の間の寄生容量Ｃによる信号遅延Ｔを低減することができる。
なお、本発明において電子装置とは、主として半導体集積回路装置を意味する。
【００１５】
このように、絶縁膜中にＳｉＯ2 粒子等の無機物粒子を混入することによって、無機物粒子の立体配置により無機物粒子間に空隙５が生成されるため、空隙５を含む多孔質化絶縁膜４を簡単に形成することができる。
【００１６】
また、空隙５を埋め込む物質としては、耐水性に優れるＳｉＯ2 等のシリコン系酸化物、シリコーン樹脂、より耐水性に優れるＳｉ3 Ｎ4 等のシリコン系窒化物、或いは、低比誘電率性に優れるアモルファスＣＦ等の炭化フッ素系樹脂のいずれかが好適である。
【００１７】
（２）また、本発明は、上記（１）において、多孔質化絶縁膜４が、シリコン系酸化物からなることを特徴とする。
【００１８】
この様に、多孔質化絶縁膜４に用いる素材は、半導体集積回路装置における層間絶縁膜として用いられているＳｉＯ2 や、ＳＯＧに用いるシリコーン樹脂等のシリコン系酸化物が実用上好適である。
【００２１】
（３）また、本発明は、絶縁膜の形成方法において、絶縁膜中にＳｉＯ2 粒子、ＳｉＮ粒子、或いはＡｌ2 Ｏ3 粒子のいずれかからなる無機物粒子を含有させ、前記無機物粒子間に生成される空隙５を利用した多孔質絶縁膜４からなる第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上にシリコン系酸化膜、シリコン系窒化膜、シリコーン樹脂、或いは、炭化フッ素系樹脂膜のいずれかからなるキャップ層を成膜して、該成膜工程において前記キャップ層の構成物質で前記第１の絶縁膜の表面側の空隙５の一部を埋め込んで第２の絶縁膜とする工程と、前記キャップ層を除去する工程とを有することを特徴とする。
【００２２】
この様に、キャップ層を設けたのち、空隙５が埋め込まれた絶縁膜６の一部及びキャップ層を除去することにより、耐水性のために空隙５が埋め込まれた絶縁膜６を最小限残すことにより、耐水性を高め、それによって、空隙５に起因する低誘電率性の経時変動を低減することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
ここで、図２及び図３を参照して、本発明の第１の実施の形態の絶縁膜の形成方法を説明する。
なお、以下においては、説明を簡単にするために、シリコン基板上に直接絶縁膜を形成する場合を説明する。
図２（ａ）参照
まず、ボロン（Ｂ）をドープしたｐ型のシリコン基板１１上に平均粒径が５００ÅのＳｉＯ2 粒子を９０重量％混合したシリコーン樹脂ＨＰＳ（触媒化成工業株式会社製商品名）を用いて厚さが１μｍ（＝１００００Å）の多孔質化絶縁膜、即ち、ポーラス層１２をスピンコート法により形成する。
このポーラス層１２中には、ＳｉＯ2 粒子の混合によりＳｉＯ2 粒子間に空隙１３が形成され、その誘電率は約２．２５程度となる。
【００２４】
図２（ｂ）参照
次いで、ＣＶＤ法を用いて、シリコン基板を基板温度を３５０℃とし、ＳｉＨ4 を６０ｓｃｃｍ及びＮＯ2 を９００ｓｃｃｍ流して、成膜圧力を０．５Ｔｏｒｒとした条件において、周波数が１３．５６ＭＨｚで２５０Ｗ／（１８５ｃｍ2 ）のパワーの高周波電力を印加することによって、ポーラス層１２上に厚さが２０００ÅのＳｉＯ2 膜からなるキャップ層１４を堆積させる。
この堆積工程において、ポーラス層１２中にＳｉＯ2 が約２０００Å程度浸透し、空隙１３をＳｉＯ2 で埋め込むことによって浸透層１５が形成される。
なお、図において符号１６はＳｉＯ2 によって埋まった空隙を示している。
【００２５】
図２（ｃ）参照
次いで、ＣＦ4 とＯ2 を流量比で８０：２０の割合で混合したガスを用いたドライエッチングによって、表面から３５００Åだけエッチングすることによって、キャップ層１４全部と浸透層１５の一部を除去し、約８０００Åのポーラス層１２と約５００Åの空隙が埋め込まれた浸透層１５の２層構造の絶縁膜を形成する。
【００２６】
図３（ａ）及び（ｂ）参照
図３（ａ）は、上記の方法によって形成した絶縁膜の比誘電率、及び、この絶縁膜の大気中放置後の比誘電率変化を測定した結果を示す図であり、一方、図３（ｂ）は比較のためにポーラス層のみの場合の比誘電率、及び、ポーラス層の大気中放置後の比誘電率変化を測定した結果を示す図である。
図の比較から明らかなように、形成直後の比誘電率はポーラス層のみの方が若干低くなるものの、浸透層１５を設けた本発明の第１の実施の形態の絶縁膜は経時変化がほとんどなく、４８時間後に比誘電率の関係は逆転した。
【００２７】
この結果から、形成直後においては、薄く残存する浸透膜１５の誘電率によって比誘電率が若干高くなるものの、この浸透層１５の存在により大気中の水分が効果的に遮断されるため吸湿に伴う経時変化はほとんど無いものと考えられる。
なお、上述の従来例との比較においては、従来においてもキャップ層を設けることによって浸透層が形成されているものと考えられるが、従来例においてはキャップ層が最終的に残存しているので、キャップ層の存在により絶縁膜全体の比誘電率はかなり高くなっているものと考えられる。
【００２８】
次に、図４を参照して、この様な絶縁膜を層間絶縁膜として用いる場合の具体的応用例を説明する。
図４（ａ）参照
まず、ボロンをドープしたｐ型のシリコン基板１１に所定の能動素子を形成し、その表面に設けたＳｉＯ2 膜等の下地絶縁層１７を介して所定パターンの配線層１８を形成したのち、平均粒径が５００ÅのＳｉＯ2 粒子を７０〜９０重量％、例えば、９０重量％混合したシリコーン樹脂ＨＰＳ（触媒化成工業株式会社製商品名）をスピンコートすることによってポーラス層１２を形成する。
なお、このポーラス層１２の厚さは、キャップ層１４を構成する物質の浸透深さを考慮して、最終的に必要とする厚さより厚くなるように、例えば、配線層１８が存在しない領域における厚さが１μｍになるように堆積させる。
【００２９】
図４（ｂ）参照
次いで、ＣＶＤ法を用いて、シリコン基板を基板温度を３５０℃とし、ＳｉＨ4 を６０ｓｃｃｍ及びＮＯ2 を９００ｓｃｃｍ流して、成膜圧力を０．５Ｔｏｒｒとした条件において、周波数が１３．５６ＭＨｚで２５０Ｗ／（１８５ｃｍ2 ）のパワーの高周波電力を印加することによって、ポーラス層１２上に厚さが２０００ÅのＳｉＯ2 膜からなるキャップ層１４を堆積させることによって、ポーラス層１２中にＳｉＯ2 を約２０００Å程度の深さに浸透させて空隙１３をＳｉＯ2 で埋め込むことによって浸透層１５を形成する。
【００３０】
図４（ｃ）参照
次いで、ＣＦ4 とＯ2 を流量比で８０：２０の割合で混合したガスを用いたドライエッチングによって、表面から３５００Åだけエッチングすることによって、キャップ層１４全部と浸透層１５の一部を除去し、約８０００Åのポーラス層１２と約５００Åの空隙が埋め込まれた浸透層１５の２層構造の絶縁膜を形成して層間絶縁膜とする。
【００３１】
この様な層間絶縁膜の比誘電率は、図３（ａ）から明らかなように約２．３程度となるので、比誘電率が約４のＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜を用いた場合より寄生容量Ｃが約０．６倍（≒０．５７５＝２．３／４）となり、寄生容量Ｃに比例する配線遅延Ｔも約０．６倍となる。
【００３２】
次に、図５（ａ）及び図２を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。
なお、この第２の実施の形態においてはキャップ層の成膜条件が異なるだけで他の構成は上記の第１の実施の形態とほとんど同様であるので、形成方法の説明に際しては第１の実施の形態と同様に図２を参照する。
図２（ａ）参照
まず、ボロンをドープしたｐ型のシリコン基板１１上に平均粒径が５００ÅのＳｉＯ2 粒子を９０重量％混合したシリコーン樹脂ＨＰＳ（触媒化成工業株式会社製商品名）を用いて厚さが８０００Åの多孔質化絶縁膜、即ち、ポーラス層１２をスピンコート法により形成する。
【００３３】
図２（ｂ）参照
次いで、シリコーン樹脂（ＨＳＱ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｓｉｌｓｅｓ  Ｑｕｉｏｘａｎｅ）をスピンコーターを用いて、回転数３０００ｒｐｍで３０秒間回転させながらスピンコートし、次いで、３００℃でプリベークしたのち、４００℃でキュアすることによって厚さ２０００℃のキャップ層１４を形成する。
この形成工程において、ポーラス層１２中にＨＳＱが約１０００Å程度浸透し、空隙１３をＨＳＱで埋め込むことによって浸透層１５が形成される。
【００３４】
図２（ｃ）参照
次いで、ＨＦを用いたウェット・エッチングによって、表面から２５００Åだけエッチングすることによって、キャップ層１４全部と浸透層１５の一部を除去し、約７０００Åのポーラス層１２と約５００Åの空隙が埋め込まれた浸透層１５の２層構造の絶縁膜を形成する。
【００３５】
図５（ａ）参照
図５（ａ）は、上記の方法によって形成した絶縁膜の比誘電率、及び、この絶縁膜の大気中放置後の比誘電率変化を測定した結果を示す図であり、上述の図３（ｂ）との比較から明らかなように、形成直後の比誘電率はポーラス層のみの方が若干低くなるものの、本発明の第２の実施の形態の絶縁膜は上記の第１の実施の形態の絶縁膜と同様に経時変化がほとんどなく、４８時間後に比誘電率の関係は逆転した。
【００３６】
この第２の実施の形態の結果と、上記の第１の実施の形態の結果との比較からは、第１の実施の形態の様にキャップ層を気相から形成した場合の方が、浸透深さが深くなることが分かる。
【００３７】
次に、図５（ｂ）及び図２を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。この第３の実施の形態の場合も、キャップ層の成膜条件が異なるだけで、他の構成は上記の第１の実施の形態とほとんど同様であるので、形成方法の説明に際しては第１の実施の形態と同様に図２を参照する。
図２（ａ）参照
まず、ボロンをドープしたｐ型のシリコン基板１１上に平均粒径が５００ÅのＳｉＯ2 粒子を９０重量％混合したシリコーン樹脂ＨＰＳ（触媒化成工業株式会社製商品名）を用いて厚さが１００００Åの多孔質化絶縁膜、即ち、ポーラス層１２をスピンコート法により形成する。
【００３８】
図２（ｂ）参照
次いで、ＣＶＤ法を用いて、シリコン基板を基板温度を３００℃とし、ＳｉＨ4 を７３０ｓｃｃｍ、ＮＨ3 を２００ｓｃｃｍ、及び、Ｎ2 を２７０ｓｃｃｍ流して、成膜圧力を０．５Ｔｏｒｒとした条件において、周波数が１３．５６ＭＨｚで２５０Ｗ／（１８５ｃｍ2 ）のパワーの高周波電力を印加することによって、ポーラス層１２上に厚さが２０００ÅのＳｉ3 Ｎ4 膜からなるキャップ層１４を堆積させる。
この堆積工程において、ポーラス層１２中にＳｉ3 Ｎ4 が約１５００Å程度浸透し、空隙１３をＳｉ3 Ｎ4 で埋め込むことによって浸透層１５が形成される。
【００３９】
図２（ｃ）参照
次いで、ＣＦ4 とＯ2 を流量比で８０：２０の割合で混合したガスを用いたドライエッチングによって、表面から３０００Åだけエッチングすることによって、キャップ層１４全部と浸透層１５の一部を除去し、約９０００Åのポーラス層１２と約５００Åの空隙が埋め込まれた浸透層１５の２層構造の絶縁膜を形成する。
【００４０】
図５（ｂ）参照
図５（ｂ）は、上記の方法によって形成した絶縁膜の比誘電率、及び、この絶縁膜の大気中放置後の比誘電率変化を測定した結果を示す図であり、上述の図３（ｂ）との比較から明らかなように、形成直後の比誘電率はポーラス層のみの方が若干低くなるものの、本発明の第３の実施の形態の絶縁膜は上記の第１の実施の形態の絶縁膜と同様に経時変化がほとんどなく、４８時間後に比誘電率の関係は逆転した。
【００４１】
なお、キャップ層としてＳｉ3 Ｎ4 を用いた場合には、Ｓｉ3 Ｎ4 はＳｉＯ2 より比誘電率が高いので、空隙をＳｉ3 Ｎ4 で埋め込んだ浸透層１５の比誘電率も上記の第１の実施の形態に比べて若干高くなるが、耐湿性が向上する。
【００４２】
次に、図６及び図２を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。
この第４の実施の形態の場合も、キャップ層の成膜条件が異なるだけで、他の構成は上記の第１の実施の形態とほとんど同様であるので、形成方法の説明に際しては第１の実施の形態と同様に図２を参照する。
図２（ａ）参照
まず、ボロンをドープしたｐ型のシリコン基板１１上に平均粒径が５００ÅのＳｉＯ2 粒子を９０重量％混合したシリコーン樹脂ＨＰＳ（触媒化成工業株式会社製商品名）を用いて厚さが１００００Åの多孔質化絶縁膜、即ち、ポーラス層１２をスピンコート法により形成する。
【００４３】
図２（ｂ）参照
次いで、プラズマＣＶＤ法を用いて、シリコン基板を基板温度を３５０℃とし、ＣＦ4 を３００ｓｃｃｍ、Ｃ2 Ｈ2 を２０ｓｃｃｍ、及び、Ｏ2 を５０ｓｃｃｍ流して、成膜圧力を１．０Ｔｏｒｒとした条件において、周波数が１３．５６ＭＨｚで１００Ｗ／（１８５ｃｍ2 ）のパワーの高周波電力を印加することによって、ポーラス層１２上に厚さが２０００ÅのアモルファスＣＦ膜からなるキャップ層１４を堆積させる。
この堆積工程において、ポーラス層１２中にアモルファスＣＦが約１５００Å程度浸透し、空隙１３をアモルファスＣＦで埋め込むことによって浸透層１５が形成される。
【００４４】
図２（ｃ）参照
次いで、ＣＦ4 とＯ2 を流量比で８０：２０の割合で混合したガスを用いたドライエッチングによって、表面から３０００Åだけエッチングすることによって、キャップ層１４全部と浸透層１５の一部を除去し、約９０００Åのポーラス層１２と約５００Åの空隙が埋め込まれた浸透層１５の２層構造の絶縁膜を形成する。
【００４５】
図６参照
図６は、上記の方法によって形成した絶縁膜の比誘電率、及び、この絶縁膜の大気中放置後の比誘電率変化を測定した結果を示す図であり、上述の図３（ｂ）との比較から明らかなように、形成直後の比誘電率はポーラス層のみの方が若干低くなるものの、本発明の第４の実施の形態の絶縁膜は上記の第１の実施の形態の絶縁膜と同様に経時変化がほとんどなく、４８時間後に比誘電率の関係は逆転した。
【００４６】
なお、キャップ層としてアモルファスＣＦ膜を用いた場合には、アモルファスＣＦはＳｉＯ2 より比誘電率が低いので、空隙をアモルファスＣＦで埋め込んだ浸透層１５の比誘電率も上記の第１の実施の形態に比べて若干低くなる。
【００４７】
なお、上記の第２乃至第４の実施の形態の説明においては、説明を簡単にするために、シリコン基板上に直接ポーラス層、即ち、多孔質化絶縁膜を設けた場合を説明したが、一般的には、図４に示した具体的応用例の様に層間絶縁膜として用いるものである。
【００４８】
以上、本発明の各実施の形態を説明してきたが、本発明は実施の形態に記載した構成に限られるものではなく、各種の変更が可能であり、ポーラス層、即ち、多孔質化絶縁膜としては多孔質化できるものであれば何でも良く、例えば、ＳｉＯ2 、ＨＳＱ、或いは、有機樹脂等を用いても良いものである。
【００４９】
また、多孔質化する手段もＳｉＯ2 粒子の混合に限られるものではなく、ＳｉＮ粒子或いはＡｌ2 Ｏ3 粒子等の無機粒子を用いても良いものであり、用いる無機粒子の比誘電率によって多孔質化絶縁膜の比誘電率も変化する。
【００５０】
さらに、多孔質化する手段も無機粒子の混合に限られるものではなく、上記の従来例に記載されている様に、湿潤ゲル膜の超臨界乾燥法、ガラス壁で被覆された発泡剤を含有するゾルを用いる方法等を用いて絶縁膜中に空隙を形成して多孔質化しても良いものである。
【００５１】
また、キャップ層としては、上記の第１乃至第４の実施の形態において示した膜以外に、外部の水分を透過しない絶縁材料であれば何でも良く、例えば、ＳｉＯＮ膜を用いても良いし、或いは、アモルファスＣＦの代わりに、他の炭化フッ素系樹脂を用いても良いものであり、比誘電率が低く、多孔質化絶縁膜とエッチレートが近い材料が望ましく、また、多孔質化絶縁膜を上述の他の材料で構成する場合には、キャップ層として多孔質化絶縁膜と同じ材料を用いても良いものである。
【００５２】
また、キャップ層及び浸透層の一部の除去方法としては、ドライエッチング或いはウェット・エッチングを用いる以外に、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法を用いても良いものであり、ＣＭＰ法を用いた場合には、層間絶縁膜の平坦化が容易になる。
【００５３】
また、残存させる浸透層の厚さも５００Åに限られるものではなく、半導体集積回路装置の使用環境に応じて耐湿性が充分保てる程度の厚さにすれば良い。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、比誘電率を低減するための多孔質化絶縁膜を必要とする厚さ以上に堆積させておき、その表面にキャップ層を設けて多孔質化絶縁膜の表面に空隙が埋め込まれた浸透層を形成し、この浸透層を耐水性が保てる最低限の膜厚だけ残すことによって低比誘電率の増大と経時変化を低減することができ、それによって、寄生容量に起因する配線遅延を低減することができるので、半導体集積回路装置の高速化、高集積度化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の絶縁膜の形成方法の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による絶縁膜の比誘電率変化の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の具体的応用例の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態及び第３の実施の形態による絶縁膜の比誘電率変化の説明図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態による絶縁膜の比誘電率変化の説明図である。
【符号の説明】
１  基板
２  下地絶縁層
３  配線層
４  多孔質化絶縁膜
５  空隙
６  空隙が埋め込まれた絶縁膜
１１  シリコン基板
１２  ポーラス層
１３  空隙
１４  キャップ層
１５  浸透層
１６  埋まった空隙
１７  下地絶縁層
１８  配線層
【図１】
0004022790.tif 000002
【図２】
0004022790.tif 000003
【図３】
0004022790.tif 000004
【図４】
0004022790.tif 000005
【図５】
0004022790.tif 000006
【図６】
0004022790.tif 000007