(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線間に層間絶縁膜の表面が表出するように半導体基板上に形成された第１の金属配線と、
前記層間絶縁膜上に設けられ、前記第１の金属配線を構成する金属の拡散を防止する拡散防止膜と、
前記拡散防止膜上に設けられた窒素添加酸化珪素膜と、
前記窒素添加酸化珪素膜上に設けられた弗素添加酸化珪素膜と、
線間に前記弗素添加酸化珪素膜の表面が表出するように半導体基板上に形成され、前記第１の金属配線と電気的に接続された第２の金属配線と
を具備してなることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
線間に層間絶縁膜の表面が露出するように半導体基板上に形成された第１の金属配線と、
前記層間絶縁膜上に設けられ、前記第１の金属配線を構成する金属の拡散を防止する拡散防止膜と、
前記拡散防止膜上に設けられた第１の窒素添加酸化珪素膜と、
前記第１の窒素添加酸化珪素膜上に設けられた弗素添加酸化珪素膜と、
前記弗素添加酸化珪素膜上に設けられた第２の窒素添加酸化珪素膜と、
前記第２の窒素添加酸化珪素膜を貫通して、前記弗素添加酸化珪素膜に埋め込まれ、かつ前記第１の金属配線と電気的に接続された第２の金属配線と
を具備してなることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記窒素添加酸化珪素膜の屈折率は、１．５０以上１．５５以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記窒素添加酸化珪素膜の窒素濃度は、６atomic％以上１０．５atomic％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１および第２の金属配線を構成する金属は、銅またはアルミニウムであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２の金属配線は、デュアルダマシン配線であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記層間絶縁膜は、弗素添加酸化珪素膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項８】
表面に配線溝を有し、前記配線溝に第１の金属配線が埋め込まれた層間絶縁膜上に、前記第１の金属配線を構成する金属の拡散を防止する拡散防止膜を形成する工程と、
前記拡散防止膜上に窒素添加酸化珪素膜を形成する工程と、
前記窒素添加酸化珪素膜上に弗素添加酸化珪素膜を形成する工程と、
前記弗素添加酸化珪素膜に配線溝を形成するとともに、前記配線溝の底から前記第１の金属配線の表面に繋がる接続孔を前記弗素添加酸化珪素膜に開孔する工程と、
前記配線溝内に金属膜からなる第２の金属配線を形成するとともに、前記接続孔内に前記第２の金属配線と前記第１の金属配線とを電気的に接続する前記金属膜からなるプラグを形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
表面に配線溝を有し、前記配線溝に第１の金属配線が埋め込まれた層間絶縁膜上に、前記第１の金属配線を構成する金属の拡散を防止する拡散防止膜を形成する工程と、
前記拡散防止膜上に第１の窒素添加酸化珪素膜を形成する工程と、
前記第１の窒素添加酸化珪素膜上に弗素添加酸化珪素膜を形成する工程と、
前記弗素添加酸化珪素膜上に第２の窒素添加酸化珪素膜を形成する工程と、
前記第２の窒素添加酸化珪素膜と前記弗素添加酸化珪素膜に対し、前記第２の窒素添加酸化珪素膜を貫通する配線溝を形成するとともに、前記配線溝の底から前記第１の金属配線の表面に繋がる接続孔を前記第２の弗素添加酸化珪素膜に開孔する工程と、
前記配線溝および前記接続孔の内部を埋め込める厚さ以上の金属膜を、前記第２の窒素添加酸化珪素膜、前記配線溝および前記接続孔を含む領域上に形成する工程と、
前記配線溝および前記接続孔の外部の前記金属膜を除去し、前記配線溝内に前記金属膜からなる第２の金属配線を形成するとともに、前記接続孔内に前記第２の金属配線と前記第１の金属配線とを電気的に接続する前記金属膜からなるプラグを形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第２の金属配線を形成するとともに、前記プラグを形成する工程では、前記配線溝および前記接続孔の外部の前記金属膜の除去に引き続いて、前記第２の窒素添加酸化珪素膜を除去することを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に係わり、特に配線間の絶縁膜として弗素添加酸化珪素膜を用いた半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より半導体装置においては、配線間を電気的に隔離するための絶縁膜としてＳｉＯ2 膜が用いられる。この種のＳｉＯ2 膜としては、シラン（ＳｉＨ4 ）やテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）等のガスを原料として減圧または常圧の化学気相成長法（ＣＶＤ）によって形成されたものが主に用いられている。特に、ＴＥＯＳとＯ2 を用いたプラズマ化学気相成長法によるＳｉＯ2 膜は、４００℃程度の低温で形成できることから多用されている。さらに、ＣＶＤ法は他の薄膜形成法に比べ、反応ソースとして高純度のガスを用いることが多く、高品質膜を得ることができる。
【０００３】
ところで、近年素子の微細化に伴い信号伝達の遅延が懸念されるようになってきた。これは、素子の微細化に伴い配線の間隔が狭くなることによって、配線−配線問の容量が増大し、信号の伝達が遅延するという問題である。この信号伝達の遅延は、半導体装置の性能向上を妨げる要因の一つになる。このため、配線間にある絶縁膜の誘電率をできるだけ低下させることが必要である。
【０００４】
そこで、誘電率を低減するために、近年、弗素添加酸化珪素膜（ＦＳＧ膜）の開発が、平行平板型ＣＶＤ法や高密度プラズマＣＶＤ法（ＨＤＰ−ＣＶＤ）により行われている。高密度プラズマの生成法としては、例えばＥＣＲ、ＩＣＰコイルまたはヘリコン波を用いた方法が報告されている。
【０００５】
図８に、従来のＦＳＧ膜を用いたＣｕ多層配線の断面図を示す。図において、８１はＦＳＧ膜、８２はバリアメタル膜、８３は下層のＣｕ配線、８４はシリコン窒化膜、８５はＦＳＧ膜、８６はバリアメタル膜、８７は上層のＣｕ配線、８８はシリコン窒化膜をそれぞれ示している。Ｃｕ配線８３，８７はデュアルダマシン配線である。
【０００６】
ＦＳＧ膜は、従来からの報告のように弗素（Ｆ）の濃度が高くなるほど低誘電率化が進むが、同時に吸湿性が高くなる。ＦＳＧ膜８１，８５の吸湿性が高くなり、ＦＳＧ膜８１，８５中に水分（Ｈ2 Ｏ）が取り込まれる。そして、水分起因のＨとＦＳＧ膜８１，８５中のＦとが反応し、ＦＳＧ膜８１，８５からＨＦが遊離する。
【０００７】
水分が取り込まれなくても、ＦＳＧ膜８１自身に存在するＨによってもＨＦは生じ、さらにシリコン窒化膜８４，８８中の水素（Ｈ）や水分（Ｈ2 Ｏ）とＦＳＧ膜８１，８５中の過剰なＦとが反応することでも生じる。ＦＳＧ膜８１，８５、シリコン窒化膜８４，８８中にＨが存在するのは、原料ガスとしてシランやアンモニア等のＨを含むものを使用し、そのＨがＦＳＧ膜８１，８５、シリコン窒化膜８４，８８中に混入するからである。
【０００８】
上記ＨＦは、Ｃｕ配線８３，８７あるいはバリアメタル膜８２，８６の腐食や、Ｃｕ配線８３，８７，１１と絶縁膜８１，８４，８５，８８との密着性の劣化を引き起こす。そして、これらの腐食や、密着性の劣化は、膜の剥がれやボンディング耐性の劣化、信頼性の低下というより大きな問題を引き起こす原因となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く、信号遅延を防止するために、配線間の低誘電率の絶縁膜としてＦＳＧ膜を用いることが提案されている。しかし、ＦＳＧ膜は吸湿性が高く、配線あるいはバリアメタル膜の腐食や膜剥がれを引き起こすＨＦが発生するという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、ＨＦの影響を軽減できる、配線間の絶縁膜として弗素添加酸化珪素膜を用いた多層配線を備えた半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【００１２】
すなわち、上記目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、線間に層間絶縁膜の表面が表出するように半導体基板上に形成された第１の金属配線と、前記層間絶縁膜上に設けられ、前記第１の金属配線を構成する金属の拡散を防止する拡散防止膜と、前記拡散防止膜上に設けられた窒素添加酸化珪素膜と、前記窒素添加酸化珪素膜上に設けられた弗素添加酸化珪素膜と、線間に前記弗素添加酸化珪素膜の表面が表出するように半導体基板上に形成され、前記第１の金属配線と電気的に接続された第２の金属配線とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
このような構成であれば、弗素添加酸化珪素膜から遊離した弗素（Ｆ）を窒素添加酸化珪素膜中に吸収でき、ＦとＨとが反応して生成されるＨＦの量を少なくできるので、ＨＦの影響を軽減できるようになる。
【００１４】
本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記載および添付図面によって明らかになるであろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態（以下、実施形態という）を説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＣｕ多層配線の製造工程を示す断面図である。
【００１７】
図１（ａ）は、周知のダマシンプロセスを用いて形成した第１のＣｕ配線層を示している。この第１のＣｕ配線層は、表面に配線溝を有する層間絶縁膜１と、配線溝の底面および側面を覆う第１のバリアメタル膜２と、配線溝内に埋め込まれた第１のＣｕ配線３と、第１の層間絶縁膜１上に設けられたＣｕ拡散防止膜としての第１のシリコン窒化膜４とから構成されている。
【００１８】
上記第１のＣｕ配線層は図示しないＳｉウェハ上に形成されている。層間絶縁膜１は例えばＦＳＧ膜である。この場合、層間絶縁膜１の下に後述する窒素添加酸化珪素膜を予め形成しておく。
【００１９】
次に、図１（ｂ）に示すように、第１の層間絶縁膜１上に第１の窒素添加酸化珪素膜（以下、ＳｉＯＮ膜と表記する。）５を形成する。
【００２０】
ＳｉＯＮ膜５は、例えば図２に示す平行平板型ＣＶＤ装置を用いて形成する。図において、２０はＡｌ等の金属からなる反応容器を示しており、反応容器２０の上部には、ＳｉＨ4 ，ＳｉＦ4 ，Ｎ2 ０，Ｎ2 ，ＮＨ3 などの原料ガスを導入するための原料ガス導入部２１が設けられている。上記原料ガスは図示しないマスフローコントローラ（ＭＦＣ）にて流量を制御され、その後ガス分散板２２を通して均一に分散し、反応容器２０内に供給される。
【００２１】
ガス分散板２２は同時にＲＦ電極となっており、ＲＦ電源２３の一端に接続されている。ＲＦ電源２３の他端は接地されている。このＲＦ電源２３に電力を印加することにより、容量結合で反応容器２０内の空間に電力が供給され、プラズマが発生する。
【００２２】
基板接地電極２４はサセプタとしてＳｉウェハ２５を保持することが可能となっており、リフト機構が付随していることにより上部電極であるガス分散板２２とＳｉウェハ２５との間の距離を制御できるようになっている。さらに、基板接地電極２４は、ヒーター２６を備えており、４５０℃程度までＳｉウェハ２５の温度を制御できるようになっている。
【００２３】
また、反応容器２０にはドライポンプ２７が接続されており、反応容器２０内を真空にすることができ、またスロットルバルブ２８により反応容器２０内の圧力を制御できるようになっている。
【００２４】
次に、図２に示した平行平板型ＣＶＤ装置を用いたＳｉＯＮ膜５の形成方法について説明する。
【００２５】
まず、Ｓｉウェハ２５を反応容器２０内に導入し、基板接地電極２４上に保持し、次に原料ガスとして例えばＳｉＨ4 ガスを５０ＳＣＣＭ、Ｎ2 Ｏを５００ＳＣＣＭ，Ｎ2 を３０００ＳＣＣＭの条件で反応容器２０内に導入し、反応容器２０内の圧力を４００Ｐａ（＝３ｔｏｒｒ）程度に制御する。そして、圧力とガス流量が安定したところで、ＲＦ電源２３に３５０Ｗの電力を印加し、１０〜１００ｎｍ程度の厚さのＳｉＯＮ膜５を形成する。
【００２６】
次に、図１（ｂ）に示すように、ＳｉＯＮ膜５上にＦＳＧ膜６を形成する。ＦＳＧ膜６の具体的な形成方法は以下の通りである。
【００２７】
まず、図２に示した平行平板型ＣＶＤ装置の反応容器２０内にＳｉウェハ２５を導入し、基板接地電極２４上に保持する。次に、原料ガスとして例えばＳｉＨ4 を１００ＳＣＣＭ、Ｎ2 Ｏを２５００ＳＣＣＭ、ＳｉＦ4 を２００ＳＣＣＭの条件で反応容器２０内に導入し、反応容器２０内の圧力を６６７Ｐａ（＝５ｔｏｒｒ）程度に制御する。そして、圧力とガス流量が安定したところで、ＲＦ電源２３に１５００Ｗの電力を印加し、弗素濃度が４〜１２ａｔｏｍｉｃ％のＦＳＧ膜６を所望の層間膜厚に合わせて１００〜１５００ｎｍ程度成膜を行う。
【００２８】
次に、図１（ｂ）に示すように、ＦＳＧ膜６上に第２のＳｉＯＮ膜７を形成する。ＳｉＯＮ膜７の具体的な形成方法は以下の通りである。
【００２９】
まず、図２に示した平行平板型ＣＶＤ装置の反応容器２０内にＳｉウェハ２５を導入し、基板接地電極２４上に保持する。次に、原料ガスとして例えばＳｉＨ4 を５０ＳＣＣＭ、Ｎ2 Ｏを５００ＳＣＣＭ，Ｎ2 を３０００ＳＣＣＭの条件で反応容器２０内に導入し、反応容器２０内の圧力を４００Ｐａ（＝３ｔｏｒｒ）程度に制御する。そして、圧力とガス流量が安定したところで、ＲＦ電源２３に３５０Ｗの電力を印加し、２００〜３００ｎｍ程度の厚さのＳｉＯＮ膜７を形成する。
【００３０】
次に、図１（ｃ）に示すように、シリコン窒化膜４、ＳｉＯＮ膜５、ＦＳＧ膜６およびＳｉＯＮ膜７の積層絶縁膜を周知のフォトリソグラフィおよびＲＩＥ（Reactive Ion Etching）を用いて加工し、積層絶縁膜４〜７の表面に配線溝８を形成するとともに、配線溝８の底からＣｕ配線３の表面に達する接続孔９を形成する。配線溝８はＳｉＯＮ膜７を貫通し、配線溝８の底はＦＳＧ膜６内にある。
【００３１】
配線溝８と接続孔９を形成する順序はどちらが先でも良い。接続孔９を先に形成する場合、まず、ＳｉＯＮ膜７上に接続孔９に対応した窓を有するフォトレジストパターンを形成し、これをマスクにして積層絶縁膜４〜７をＲＩＥ法にてエッチングし、接続孔９を形成する。次に、上記フォトレジストパターンを剥離した後、ＳｉＯＮ膜７上に配線溝８に対応した窓を有するレジストパターンを形成し、これをマスクにしてＦＳＧ膜６およびＳｉＯＮ膜７をＲＩＥ法にてエッチングし、配線溝８を形成する。
【００３２】
次に、図１（ｃ）、図１（ｄ）に示すように、配線溝８および接続孔９の表面を被覆するように、第２のバリアメタル膜１０を全面に堆積し、続いて配線溝８および接続孔９の内部を埋め込むように、接続プラグおよび第２のＣｕ配線としてのＣｕ膜１１を全面に堆積する。
【００３３】
第２のバリアメタル膜１０は、例えばスパッタリング法またはＭＯＣＶＤ法により形成する。一方、Ｃｕ膜１１の形成方法は、例えば以下の通りである。すなわち、スパッタリング法によりメッキシードとしてのＣｕ薄膜を堆積し、その後メッキ法により所望の厚さになるまで配線本体としてのＣｕ膜をＣｕ薄膜上に堆積する。
【００３４】
次に、図１（ｅ）に示すように、配線溝８および接続孔９の外部のＣｕ膜１１およびバリアメタル膜１０をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法により除去するとともに、表面を平坦化する。Ｃｕ膜１１の残膜厚は２００〜１０００ｎｍ程度である。このようにして、第１のＣｕ配線３と電気的に接続する線間の接続プラグおよび第２のＣｕ配線１１が完成する。ここでは、Ｃｕ配線１１はデュアルダマシン配線であるが、いわゆるシングルダマシン配線としても良い。同様に、Ｃｕ配線３もデュアルダマシン配線またはシングルダマシン配線でも良い。また、配線溝８および接続孔９の外部のＣｕ膜１１およびバリアメタル膜１０をＣＭＰ法により除去する際に、ウェハ面内でのポリッシングマージン等を考慮して、ＳｉＯＮ膜７の一部を除去しても構わない。
【００３５】
この後、図１（ｆ）に示すように、Ｃｕ拡散防止膜としての第２のシリコン窒化膜１２を、ＳｉＯＮ膜７、バリアメタル膜１０およびＣｕ配線１１上に形成する。
【００３６】
図３および図４は、それぞれ、本実施形態のＳｉＯＮ膜を含まない試料と含む試料とをファーネスアニール炉によりＮ２ガス大気圧雰囲気にて４５０℃、２時間加熱したときのＳｉ、Ｈ、ＦおよびＯの拡散プロファイルを示している。このとき、ＳｉＯＮ膜５，７の６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザにて測定した屈折率は、１．５２である。なお、図３、図４の拡散プロファイルの上には試料の断面図も示してある。図１と対応する部分には図１と同一符号を付してある。
【００３７】
図３から分かるように、ＳｉＯＮ膜５，７を含まない場合、シリコン窒化膜４，１２／ＦＳＧ膜６の界面にＦの高濃度パイルアップが見られる。その理由は、ＦＳＧ膜６中に含まれる遊離Ｆが熱工程により上記界面に移動したからだと考えられる。
【００３８】
一方、図４から、ＳｉＯＮ膜５，７を含む場合、シリコン窒化膜４，１２／ＳｉＯＮ膜５，７の界面、およびＳｉＯＮ膜５，７／ＦＳＧ膜６の界面にＦの高濃度パイルアップは見られない。その理由は、ＦＳＧ膜６中に含まれる遊離Ｆが上下層のＳｉＯＮ膜５，７中に拡散し、そこに溜まるからである。
【００３９】
したがって、本実施形態によれば、ＦＳＧ膜６中に含まれる遊離ＦをＳｉＯＮ膜５，７中に十分に吸収でき、ＦとＨとが反応して生成されるＨＦの量を十分に減らすことができる。これにより、ＦＳＧ膜６中に形成されたＣｕ配線３，１１やバリアメタル膜２，１０の腐食を防止できるようになる。また、Ｃｕ配線１１やバリアメタル膜１０と絶縁膜４，５，６，７，１２の密着性の低下を防止でき、図１（ｅ）のＣＭＰ工程時や、加熱を伴う工程における膜剥がれを防止できる。加熱を伴う工程は、例えばＣｕ配線３，１１のグレインサイズを大きくするためのアニール、Ｃｕ配線１１の後に形成する絶縁膜の成膜に伴う加熱、ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を揃えるためのアニールがあげられる。
【００４０】
図５は、ＳｉＯＮ膜５，７の６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザにて測定した屈折率とファーネスアニール炉によりＮ2 ガス大気圧雰囲気にて４５０℃、０〜２０分加熱したときの弗素の拡散膜厚を示す。
【００４１】
図５から、ＳｉＯＮ膜５，７の屈折率が１．４７の場合、すなわち屈折率が低い場合、Ｆの拡散膜厚が厚くなることが分かる。その理由は、余剰遊離Ｆを吸収しきれないからだと考えられる。Ｆの拡散膜厚が厚くなると、密着性が低下する。一方、屈折率が１．５０以上の場合、Ｆの拡散膜厚は十分に薄くなることが分かる。したがって、ＳｉＯＮ膜５，７の屈折率は１．５０以上であることが望ましい。
【００４２】
また、ＳｉＯＮ膜５，７の屈折率が高い場合、ＳｉＯＮ膜５，７の比誘電率は高くなる。これは、配線間・配線層間の容量の増加を招き、半導体装置の動作速度を低下させる。したがって、ＳｉＯＮ膜５，７の屈折率は１．５５以下であることが望ましい。
【００４３】
図６は、ＳｉＯＮ膜の屈折率（Refractive Index）とＮ組成（composition）との関係を示す図である。これは、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy：Ｘ線電子分光法 ）にて求めたものである。図６から、屈折率１．５０はＮ組成６に対応し、屈折率１．５５はＮ組成１０．５（atomic％）に対応することが分かる。したがって、屈折率１．５０〜１．５５のＳｉＯＮ膜を得るためには、窒素原料等を制御し、窒素濃度が６〜１０．５（atomic％）のＳｉＯＮ膜を形成すれば良い。
【００４４】
以降、本実施形態の積層絶縁膜５〜１２の形成とバリアメタル膜１０およびＣｕ配線１１の形成を繰り返し行い、４〜８層からなる多層Ｃｕ配線を形成することにより、Ｃｕ配線１１やバリアメタル膜１０と積層絶縁膜５〜１２の密着性が向上し、熱的安定性・機械的強度を確保できる半導体装置を実現できるようになる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に係るＣｕ多層配線の製造工程を示す断面図である。なお、図１と対応する部分には図１と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、第２のＳｉＯＮ膜７は製造途中では存在するが最終構造では無いことである。
【００４６】
まず、図７（ａ）に示すように、第１のシリコン窒化膜４上に、第１の実施形態と同様に、ＳｉＯＮ膜５、ＦＳＧ膜６、ＳｉＯＮ膜７を形成する。これらの膜５〜７の成膜方法、成膜装置、成膜条件は第１の実施形態と同じである。ただし、第１の実施形態ではＳｉＯＮ膜７の膜厚を２００〜３００ｎｍ程度としたが、ここでは５０〜１００ｎｍ程度とする。
【００４７】
次に、図７（ｂ）に示すように、第１の実施形態と同様に、配線溝８、接続孔９、バリアメタル膜１０、Ｃｕ膜１１を形成する。ＳｉＯＮ膜７は５０〜１００ｎｍ程度の厚さなので、第１の実施形態に比べて、配線溝８、接続孔９を形成するための絶縁膜の加工が容易になり、かつ配線溝８、接続孔９の内部へのＣｕ膜１１の埋込みも容易になる。
【００４８】
次に、図７（ｃ）に示すように、配線溝８および接続孔９の外部のＣｕ膜１１およびバリアメタル膜１０、ならびにＳｉＯＮ膜７をＣＭＰ法により除去するとともに、表面を平坦化する。ＳｉＯＮ膜７は５０〜１００ｎｍ程度の厚さなので、ＳｉＯＮ膜７は容易に除去できる。
【００４９】
次に、図７（ｄ）に示すように、ＦＳＧ膜６、バリアメタル膜１０およびＣｕ配線１１上にシリコン窒化膜１２を形成する。その後、第１の実施形態と同様に、積層絶縁膜５〜１２の形成とバリアメタル膜１０およびＣｕ配線１１の形成を繰り返し行い、４〜８層からなる多層Ｃｕ配線を形成する。
【００５０】
本実施形態によれば、図７（ｃ）の工程でＳｉＯＮ膜７を全て除去することにより、配線間や配線層間の容量の増加をより効果的に抑制する。その他、第１の実施形態と同様の効果が得られる。なお、ＳｉＯＮ膜７は放置による吸湿などにより剥がれなどが生じなければ、成膜を省略しても良い。
【００５１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、Ｃｕ配線の場合について説明したが、Ａｌ配線等の他の金属配線でも良く、これらの金属配線はＲＩＥを用いて加工されたものであっても良い。あるいは拡散防止膜として、シリコン窒化膜に代えてシリコン炭化膜を用いても構わない。
【００５２】
また、Ｓｉウェハの代わりにＳＯＩウェハ、ＳｉＧｅウェハ等の他の半導体ウェハであっても良い。
【００５３】
さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決できる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００５４】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳説したように本発明によれば、ＨＦの影響を軽減できる、配線間の絶縁膜として弗素添加酸化珪素膜を用いた多層配線を備えた半導体装置およびその製造方法を実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＣｕ多層配線の製造工程を示す断面図
【図２】同Ｃｕ多層配線の製造に使用する平行平板型ＣＶＤ装置を示す模式図
【図３】同実施形態のＳｉＯＮ膜を含まない試料およびそれをファーネスアニール炉によりＮ２ガス大気圧雰囲気にて加熱したときのＳｉ、Ｈ、ＦおよびＯの拡散プロファイルを示す図
【図４】同実施形態のＳｉＯＮ膜を含む試料およびそれをファーネスアニール炉によりＮ２ガス大気圧雰囲気にて加熱したときのＳｉ、Ｈ、ＦおよびＯの拡散プロファイルを示す図
【図５】ＳｉＯＮ膜の６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザにて測定した屈折率とファーネスアニール炉によりＮ2 ガス大気圧雰囲気にて加熱したときの弗素の拡散膜厚との関係を示す図
【図６】ＳｉＯＮ膜の屈折率とＮ組成との関係を示す図
【図７】本発明の第２の実施形態に係るＣｕ多層配線の製造工程を示す断面図
【図８】従来のＦＳＧ膜を用いたＣｕ多層配線の断面図
【符号の説明】
１…層間絶縁膜
２…バリアメタル膜
３…Ｃｕ配線（第１の金属配線）
４…シリコン窒化膜（拡散防止膜）
５…ＳｉＯＮ膜（第１の窒素添加酸化珪素膜）
６…ＦＳＧ膜（弗素添加酸化珪素膜）
７…ＳｉＯＮ膜（第２の窒素添加酸化珪素膜）
８…配線溝
９…接続孔
１０…バリアメタル膜
１１…Ｃｕ配線（第２の金属配線）
１２…シリコン窒化膜
２０…反応容器
２１…原料ガス導入部
２２…ガス分散板
２３…ＲＦ電源
２４…基板接地電極
２５…Ｓｉウェハ
２６…ヒーター
２７…ドライポンプ
２８…スロットルバルブ
【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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