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JP2001223267A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2001223267A
JP2001223267A JP2000029387A JP2000029387A JP2001223267A JP 2001223267 A JP2001223267 A JP 2001223267A JP 2000029387 A JP2000029387 A JP 2000029387A JP 2000029387 A JP2000029387 A JP 2000029387A JP 2001223267 A JP2001223267 A JP 2001223267A
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JP
Japan
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insulating film
opening
film
forming
gas
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JP2000029387A
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English (en)
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Tomomi Suzuki
智美 鈴木
Hiroshi Ikakura
博志 猪鹿倉
Kazuo Maeda
和夫 前田
Yoshimi Shiotani
喜美 塩谷
Koichi Ohira
浩一 大平
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Semiconductor Process Laboratory Co Ltd
Canon Marketing Japan Inc
Original Assignee
Semiconductor Process Laboratory Co Ltd
Canon Marketing Japan Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低誘電率を有する層間絶縁膜にビアホール或
いはコンタクトホールを形成する半導体装置の製造方法
を提供する。 【解決手段】 基板１上に窒素含有絶縁膜からなる下地
絶縁膜２を形成する工程と、下地絶縁膜２上に多孔質絶
縁膜３を形成する工程と、下地絶縁膜２と多孔質絶縁膜
３とを含む層間絶縁膜３ａに開口部７ａを形成する工程
と、層間絶縁膜３ａの表面及び開口部７ａの内面をアン
モニアガス、窒素ガス又は二窒化酸素ガスのうち何れか
一のガスのプラズマに接触させて、層間絶縁膜３ａの表
面及び開口部７ａの側壁に窒素含有絶縁膜４ａを形成す
る工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、より詳しくは、低誘電率を有する層間絶縁
膜にビアホール或いはコンタクトホールを形成する半導
体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路装置の高集積度
化、高密度化とともに、データ転送速度の高速化が要求
されている。このため、配線材料に関して、従来のアル
ミニウム（Ａｌ）からより低抵抗の銅（Ｃｕ）に変わり
つつある。さらに、この配線を取り巻く層間絶縁膜に関
しては、従来のＳｉＯ2膜（比誘電率４．０）から比誘
電率の低いものが要求されるようになってきた。例え
ば、多孔質のＳｉＯ2膜は比誘電率が２．０以下のもの
まで形成することができるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
成膜方法により作成された多孔質のＳｉＯ2膜は多孔質
のため、空気中に放置した場合に水分を吸収し、又は成
膜後に水洗処理した場合に水分を吸収し、誘電率が増加
するという問題がある。特に、コンタクトホールやビア
ホールを形成した場合、コンタクトホール等の開口部の
側壁からも水分が吸収されることがある。
【０００４】また、水分が層間絶縁膜中を透過して下部
配線層を腐食させるという問題がある。本発明は、上記
の従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、低誘
電率を有する層間絶縁膜を形成するとともに、層間絶縁
膜にビアホールやコンタクトホールを形成したときでも
層間絶縁膜の水分の吸収を抑制して層間絶縁膜の誘電率
の増大を防止することができる半導体装置の製造方法を
提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明は、半導体装置の製造方法に係り、導電性
の基板上に窒素含有絶縁膜からなる下地絶縁膜、又はＳ
ｉＯＣ含有絶縁膜、ＳｉＯＣＨ含有絶縁膜、ＳｉＯＣＨ
Ｎ含有絶縁膜のうち何れか一からなる下地絶縁膜を形成
する工程と、前記下地絶縁膜上に多孔質絶縁膜を形成す
る工程と、前記下地絶縁膜と多孔質絶縁膜とを含む層間
絶縁膜に開口部を形成する工程とを有することを特徴と
している。
【０００６】さらに、層間絶縁膜に開口部を形成した
後、露出面をアンモニアガス、窒素ガス又は二窒化酸素
ガスのうち何れか一のガスのプラズマに接触させて、前
記層間絶縁膜の表面及び前記開口部の側壁に窒素含有絶
縁膜を形成することを特徴とし、また、前記開口部を形
成する工程の後、前記開口部をＣxＨyのガスのプラズマ
に曝すことを特徴とし、さらに、層間絶縁膜に開口部を
形成した後、前記層間絶縁膜の表面及び前記開口部の側
壁に窒素含有絶縁膜を形成する前に、又は前記開口部を
ＣxＨyのガスのプラズマに曝す前に露出面を酸素ガスの
プラズマに接触させることを特徴とし、また、前記多孔
質絶縁膜を含む層間絶縁膜は、前記下地絶縁膜と、前記
多孔質絶縁膜と、該多孔質絶縁膜上に形成された窒素含
有絶縁膜とで構成されていることを特徴としている。
【０００７】以下に、上記本発明の構成により奏される
作用を説明する。この発明の半導体装置の製造方法にお
いては、窒素含有絶縁膜からなる下地絶縁膜、或いはＳ
ｉＯＣ含有絶縁膜、ＳｉＯＣＨ含有絶縁膜、ＳｉＯＣＨ
Ｎ含有絶縁膜のうち何れか一からなる下地絶縁膜の上に
多孔質絶縁膜を含む層間絶縁膜を形成し、その層間絶縁
膜に開口部を形成している。
【０００８】多孔質絶縁膜は低誘電率であるため層間絶
縁膜に最適であるが、反面水分の透過性が高いため、配
線等の上に直に形成した場合、配線の腐食が起こり易
い。本願発明では、多孔質絶縁膜の下に窒素含有絶縁膜
からなる下地絶縁膜、或いはＳｉＯＣ含有絶縁膜、Ｓｉ
ＯＣＨ含有絶縁膜、ＳｉＯＣＨＮ含有絶縁膜のうち何れ
か一からなる下地絶縁膜を敷いている。従って、この下
地絶縁膜によって水分の透過が抑制されるので、配線等
の腐食を防止することができる。
【０００９】さらに、層間絶縁膜に開口部を形成する工
程の後、露出面をアンモニアガス、窒素ガス又は二窒化
酸素ガスのうち何れか一のガスのプラズマに接触させ
て、層間絶縁膜の表面及び開口部の側壁に窒素含有絶縁
膜を形成している。これにより、層間絶縁膜の表面全体
が窒素含有絶縁膜により覆われるようになるため、層間
絶縁膜への水分の透過をより一層抑制することができ
る。
【００１０】また、多孔質層間絶縁膜に開口部を形成す
る工程の後、開口部をＣxＨyのガスのプラズマに曝して
いる。これにより、開口部内壁を含む多孔質層間絶縁膜
の表面にはＣxＨy、例えばＣＨ3を含んだハイドロカー
ボン層からなるカバー絶縁膜を形成することができるた
め、耐湿性の向上を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。 （第１の実施の形態）図１及び図２は本発明の第１の実
施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図であ
る。
【００１２】まず、減圧可能なチャンバ内にシリコン基
板１を搬入し、平行平板型電極のうちの下部電極を兼ね
ている基板保持台上にシリコン基板１を載せて３００℃
に加熱する。この温度を保持した状態で、流量約５０SC
CMのＳｉＨ4と、流量約２５０SCCMのＮＨ3との混合ガス
を導入し、チャンバ内のガス圧力を０．５Ｔｏｒｒにす
る。
【００１３】次いで、シリコン基板１が保持されている
下部電極に周波数４００ｋＨｚの電力１００Ｗを印加す
るとともに、下部電極に対向する上部電極に周波数１
３．５６ＭＨｚの電力５０Ｗを印加する。これにより、
ＳｉＨ4とＮＨ3との混合ガスはプラズマ化する。この状
態を保持して、図１（ａ）に示すように、プラズマＣＶ
Ｄ法によりシリコン基板１の上にＳｉＮ膜（窒素含有絶
縁膜）２を形成する。ＳｉＮ膜２とはシリコン（Ｓｉ）
と窒素（Ｎ）とのみを含む絶縁膜のことをいう。
【００１４】なお、ＳｉＮ膜２の代わりにＳｉＯＮ膜を
用いることができるが、ＳｉＯＮ膜を形成する場合、Ｓ
ｉＨ4とＮＨ3の混合ガスにさらにＮ2Ｏガスを加える。
Ｎ2Ｏガスの流量は、例えば、ＳｉＨ4の流量約５０SCC
M、かつＮＨ3の流量約２５０SCCMの場合、２０SCCMとす
る。次いで、シリコン基板１を３００℃に加熱した状態
で、流量約５０SCCMの(CH3)3SiOSi(CH3)3と、流量約２
５SCCMのＯ2との混合ガスを導入し、ガス圧力を２Ｔｏｒ
ｒとする。続いて、下部電極に周波数４００ｋＨｚの電
力１００Ｗを印加するとともに、上部電極に周波数１
３．５６ＭＨｚの電力５０Ｗを印加する。これにより、
(CH3)3SiOSi(CH3)3 とＯ2との混合ガスはプラズマ化す
る。この状態を保持して、図１（ｂ）に示すように、プ
ラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ膜２の上に膜厚約４００ｎ
ｍのＳｉＯＣＨ膜３を形成する。ＳｉＯＣＨ膜３とはシ
リコン（Ｓｉ）と、酸素（Ｏ）と、炭素（Ｃ）と、水素
（Ｈ）とのみを含む絶縁膜のことをいう。
【００１５】次に、シリコン基板１を４００℃に加熱し
た状態で、流量約２５SCCMのＯ2を導入し、ガス圧力を
０．４Ｔｏｒｒとする。続いて、下部電極に周波数４０
０ｋＨｚの電力４００Ｗを印加する。これにより、Ｏ2
はプラズマ化する。この状態を保持すると、ＳｉＯＣＨ
膜３中の炭素と外来の酸素とが反応してＳｉＯＣＨ膜３
中に空孔が形成され、多数の空孔を有するＳｉＯＣＨ膜
３が形成される。以降、多数の空孔を有するＳｉＯＣＨ
膜を多孔質ＳｉＯＣＨ膜という場合がある。
【００１６】次いで、シリコン基板１を４００℃に加熱
した状態で、流量約２５SCCMのＮＨ３を導入し、ガス圧
力を０．４Ｔｏｒｒとする。続いて、下部電極に周波数
４００ｋＨｚの電力４００Ｗを印加する。これにより、
ＮＨ3はプラズマ化する。この状態を保持してＳｉＯＣ
Ｈ膜３の表層に窒素含有絶縁膜（カバー絶縁膜）４を形
成する。ＳｉＮ膜２とＳｉＯＣＨ膜３と窒素含有絶縁膜
４とは全体として層間絶縁膜３ａを形成する。以降、多
孔質ＳｉＯＣＨ膜を含む層間絶縁膜を多孔質層間絶縁膜
という場合がある。
【００１７】次に、多孔質層間絶縁膜３ａ上にフォトレ
ジスト膜５を形成した後、パターニングして層間絶縁膜
３ａのコンタクトホールを形成すべき領域にフォトレジ
スト膜５の開口部６を形成する。続いて、ＣＦ4とＣＨ
Ｆ3とＯ2の混合ガスを用いたプラズマエッチング法によ
り、フォトレジスト膜５の開口部６を通して多孔質層間
絶縁膜３ａのうち窒素含有絶縁膜４と多孔質ＳｉＯＣＨ
膜３に開口部７ａを形成する。
【００１８】次いで、図２（ａ）に示すように、Ｏ2を
用いてアッシングしてフォトレジスト膜５を除去し、さ
らに薬液処理によりフォトレジスト膜５の残さを除去す
る。次に、図２（ｂ）に示すように、流量約４００SCCM
のＮＨ3を導入し、ガス圧力を０．２Ｔｏｒｒとする。続
いて、下部電極に周波数４００ｋＨｚの電力３００Ｗを
印加する。これにより、ＮＨ3はプラズマ化する。この
状態を保持して、図２（ｂ）に示すように、開口部７ａ
の内壁を含む層間絶縁膜３ａの表層に窒素含有絶縁膜
（カバー絶縁膜）４ａを形成する。なお、ＮＨ3の代わ
りにＮ2を用い、同じ条件で窒素含有絶縁膜４ａを形成
することもできる。
【００１９】次いで、図２（ｃ）に示すように、Ｃｌ2
とＯ2とＣＦ4との混合ガスを用いた異方性エッチングに
より、開口部７ａの底部に露出するＳｉＮ膜２をエッチ
ングして除去し、開口部７ｂを形成する。これにより、
新たな開口部７の底部にシリコン基板１が露出する。そ
の後、図示しない配線用金属膜を形成してパターニング
し、上部の配線層を形成する。
【００２０】以上のように、本発明の第１の実施の形態
によれば、多孔質ＳｉＯＣＨ膜３の上下をそれぞれ窒素
含有絶縁膜４とＳｉＮ膜からなる下地絶縁膜２ｄで挟ん
だ多孔質層間絶縁膜３ａを形成し、その多孔質層間絶縁
膜３ａに開口部７を形成している。即ち、多孔質ＳｉＯ
ＣＨ膜３の下にＳｉＮ膜からなる下地絶縁膜２を敷いて
いる。従って、この下地絶縁膜２によって水分の透過が
抑制されるので、多孔質層間絶縁膜３ａの下方への水分
の侵入を防止し、例えば下部の配線等の腐食を防止する
ことができる。
【００２１】さらに、図２（ａ）に示すように、多孔質
層間絶縁膜３ａに開口部７ａを形成する工程の後、露出
面をアンモニアガスのプラズマに接触させて、多孔質層
間絶縁膜３ａの表面及び開口部７ａの側壁にそれぞれＳ
ｉＮ膜４、４ａを形成している。これにより、開口部７
ａを含む多孔質層間絶縁膜３ａの表面全体がＳｉＮ膜
４、４ａにより覆われるようになるため、多孔質層間絶
縁膜３ａ及びその下方への水分の侵入をより一層抑制す
ることができる。
【００２２】以上のように、多孔質層間絶縁膜３ａの耐
湿性の向上を図ることができるので、低誘電率特性を損
なうことなく、上下の配線−電極等の間の良好なコンタ
クト抵抗を得ることができる。従って、高速ロジック半
導体集積回路において多孔質層間絶縁膜３ａへのコンタ
クトホールの形成方法として有効であり、層間絶縁膜の
低誘電率化による高速化に対する効果は著しい。 （第２の実施の形態）図３及び図４は本発明の第２の実
施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図であ
る。
【００２３】第１の実施の形態と異なるところは、下地
絶縁膜１２としてＳｉＮ膜の代わりにＳｉＯＣＨ膜を用
いていること、及び開口部１６ａの内壁を含む多孔質層
間絶縁膜１３の表層にＣxＨy、例えばＣＨ3を含んだハ
イドロカーボン層（カバー絶縁膜）１７を形成している
ことである。以下に、その製造方法について説明する。
【００２４】まず、減圧可能なチャンバ内にウエハ１１
を搬入し、平行平板型電極のうちの下部電極を兼ねてい
る基板保持台上にウエハ１１を載せて３００℃に加熱す
る。ウエハ１１表面にはシリコン基板が露出していると
する。この基板加熱温度を保持した状態で、流量約５０
SCCMの(CH3)3SiOSi(CH3)3 と、流量約２５SCCMのＯ2と
の混合ガスを導入し、ガス圧力を２Ｔｏｒｒとする。
【００２５】次に、下部電極に周波数４００ｋＨｚの電
力１００Ｗを印加するとともに、下部電極に対向する上
部電極に周波数１３．５６ＭＨｚの電力５０Ｗを印加す
る。これにより、(CH3)3SiOSi(CH3)3 とＯ2はプラズマ
化する。この状態を保持して、図３（ａ）に示すよう
に、プラズマＣＶＤ法によりウエハ１１表面のシリコン
基板上に膜厚約２０ｎｍのＳｉＯＣＨ膜１２を形成す
る。なお、ＳｉＯＣＨ膜１２とはシリコン（Ｓｉ）と、
酸素（Ｏ）と、炭素（Ｃ）と、水素（Ｈ）とのみを含む
絶縁膜のことをいう。
【００２６】次いで、ウエハ１１を温度３００℃に加熱
した状態で、流量約５０SCCMの(CH3)3SiOSi(CH3)3 と、
流量約２５SCCMのＯ2との混合ガスを導入し、ガス圧力を
２Ｔｏｒｒとする。続いて、下部電極に周波数４００ｋ
Ｈｚの電力１００Ｗを印加するとともに、下部電極に対
向する上部電極に周波数１３．５６ＭＨｚの電力５０Ｗ
を印加する。これにより、(CH3)3SiOSi(CH3)3 とＯ2と
の混合ガスはプラズマ化する。この状態を保持して、図
３（ｂ）に示すように、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ
ＣＨ膜１２の上に膜厚約４００ｎｍのＳｉＯＣＨ膜１３
を形成する。
【００２７】次に、ＳｉＯＣＨ膜１３上にフォトレジス
ト膜１４を形成した後、フォトレジスト膜１４をパター
ニングしてＳｉＯＣＨ膜１３のコンタクトホールを形成
すべき領域にフォトレジスト膜１４の開口部１５を形成
する。続いて、図３（ｃ）に示すように、ＣＦ4とＣＨ
Ｆ3とＯ2の混合ガスを用いたプラズマエッチング法によ
り、フォトレジスト膜１４の開口部１５を通してＳｉＯ
ＣＨ膜１３に開口部１６ａを形成する。
【００２８】次いで、Ｏ2を用いてアッシングしてフォ
トレジスト膜１４を除去し、さらに薬液処理によりフォ
トレジスト膜１４の残さを除去する。次に、ウエハ１１
を４００℃に加熱した状態で、流量約２５SCCMのＯ2を
導入し、ガス圧力を０．４Ｔｏｒｒとする。続いて、下
部電極に周波数４００ｋＨｚの電力４００Ｗを印加す
る。これにより、Ｏ2はプラズマ化する。図３（ｄ）に
示すように、この状態を保持すると、ＳｉＯＣＨ膜１３
中の炭素と外来の酸素とが反応して炭素が除去され、膜
中に空孔が形成される。これにより、多孔質ＳｉＯＣＨ
膜１３が形成される。
【００２９】次いで、図４（ａ）に示すように、ウエハ
１１を４００℃に加熱した状態で、流量約１００SCCMの
ＣｘＨｙを導入し、ガス圧力を約０．４Ｔｏｒｒとす
る。続いて、下部電極に周波数４００ｋＨｚの電力４０
０Ｗを印加してＣｘＨｙをプラズマ化する。この状態を
保持して、図４（ａ）に示すように、開口部１６ａの内
壁を含む多孔質ＳｉＯＣＨ膜１３の表層にＣxＨyを含有
するハイドロカーボン層（カバー絶縁膜）１７を形成す
る。ＳｉＯＣＨ膜１２と多孔質ＳｉＯＣＨ膜１３とハイ
ドロカーボン層１７とは全体として多孔質層間絶縁膜１
３ａを形成する。
【００３０】次いで、図４（ｂ）に示すように、ＣＦ4
とＣＨＦ3とＯ2との混合ガスを用いた異方性エッチング
により、開口部１６ａの底部に露出するＳｉＯＣＨ膜１
２をエッチングして除去し、開口部１６ｂを形成する。
これにより、新たな開口部１６の底部にシリコン基板１
１が露出する。その後、図示しない配線用金属膜を形成
してパターニングし、上部の配線層を形成する。
【００３１】以上のように、この発明の半導体装置の製
造方法においては、ＳｉＯＣＨ膜からなる下地絶縁膜１
２上に多孔質ＳｉＯＣＨ膜１３を形成し、その多孔質Ｓ
ｉＯＣＨ膜１３に開口部１６ａを形成している。従っ
て、この下地絶縁膜１２によって下の層への水分の浸透
が抑制されるので、シリコン基板への汚染物の付着やシ
リコン基板表面の電極等の腐食を防止することができ
る。
【００３２】また、多孔質ＳｉＯＣＨ膜１３に開口部１
６ａを形成する工程の後、開口部１６ａをＣｘＨｙのガ
スのプラズマに曝している。これにより、開口部１６ａ
内壁を含む多孔質ＳｉＯＣＨ膜１３の表面にＣxＨyを含
んだハイドロカーボン層１７を形成することができるた
め、耐湿性の向上を図ることができる。この場合も、第
１の実施の形態と同様に、多孔質層間絶縁膜１３ａの耐
湿性の向上を図ることができるので、低誘電率特性を損
なうことなく、上下の配線−電極等の間の良好なコンタ
クト抵抗を得ることができる。従って、高速ロジック半
導体集積回路において多孔質層間絶縁膜１３ａへのコン
タクトホールの形成方法として有効であり、層間絶縁膜
１３ａの低誘電率化による高速化に対する効果は著し
い。
【００３３】（第３の実施の形態）図５は、本発明の第
３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面
図である。第１及び第２の実施の形態と異なるところ
は、ウエハはシリコン基板上に形成された下部絶縁膜２
１の上にＡｌ膜２２ａとその上のＴｉ膜２２ｂとからな
る下部配線２２が形成されていることである。
【００３４】図５は、このウエハに本発明を適用して多
孔質層間絶縁膜２４ａと、下部配線２２上の開口部２６
とを形成した後の断面図である。図５中、２３は第１又
は第２の実施の形態で用いたものと同じ材料からなる下
地絶縁膜、２４は第１又は第２の実施の形態で用いたも
のと同じ材料からなる多孔質絶縁膜、２５は第１又は第
２の実施の形態で用いたものと同じ材料からなるカバー
絶縁膜である。
【００３５】第３の実施の形態の場合、この下地絶縁膜
２３やカバー絶縁膜２５によって多孔質層間絶縁膜２４
ａ及びその下方への水分の侵入が抑制されるので、下部
配線２２の腐食を防止することができる。この場合も、
第１の実施の形態と同様に、多孔質層間絶縁膜２４ａの
耐湿性の向上を図ることができるので、低誘電率特性を
損なうことなく、上下部の配線層同士の良好なコンタク
ト抵抗を得ることができる。従って、高速ロジック半導
体集積回路において層間絶縁膜２４ａへのコンタクトホ
ールの形成方法として有効であり、層間絶縁膜２４ａの
低誘電率化による高速化に対する効果は著しい。
【００３６】以上、実施の形態によりこの発明を詳細に
説明したが、この発明の範囲は上記実施の形態に具体的
に示した例に限られるものではなく、この発明の要旨を
逸脱しない範囲の上記実施の形態の変更はこの発明の範
囲に含まれる。例えば、第１の実施の形態において多孔
質ＳｉＯＣＨ膜３の下にＳｉＮ膜２を敷いているが、他
の絶縁膜、例えばＳｉＯＮ膜やＳｉＯＣＨ膜を敷いても
よい。第２の実施の形態において多孔質ＳｉＯＣＨ膜１
３の下にＳｉＯＣＨ膜を敷いているが、他の絶縁膜、例
えばＳｉＮ膜やＳｉＯＮ膜を敷いてもよい。また、第１
及び第２の実施の形態においてこれらの下地絶縁膜の代
わりにＳｉＯＣ膜、又はＳｉＯＣＨＮ膜のうち何れか一
からなる下地絶縁膜を敷いてもよい。なお、ＳｉＯＣ膜
とはＳｉ、Ｏ、Ｃ、Ｈのみを含む絶縁膜のことをいい、
ＳｉＯＣＨＮ膜とはＳｉ、Ｏ、Ｃ、Ｈ、Ｎのみを含む絶
縁膜のことをいう。この場合、ＳｉＯＣ膜は、例えば流
量５０SCCMの(CH3)3SiOSi(CH3)3を用いたプラズマＣＶ
Ｄ法により、ガス圧１Ｔｏｒｒに調整し、下部電極に周
波数４００ｋＨｚの電力２００Ｗを印加して形成し、Ｓ
ｉＯＣＨＮ膜は、ＳｉＯＣＨ膜の成膜ガス即ち(CH3)3Si
OSi(CH 3)3 とＯ2の混合ガスに、微量のＮ2Ｏを加えたガ
スを用いたプラズマＣＶＤ法により形成することができ
る。
【００３７】さらに、第１の実施の形態において、多孔
質層間絶縁膜３ａに開口部７ａを形成する工程の後、露
出面をアンモニアガスと接触させて開口部７ａの内壁を
含む多孔質層間絶縁膜３ａの表面に窒素含有絶縁膜４、
４ａを形成しているが、窒素ガス又は二窒化酸素ガスの
うち何れか一のガスのプラズマに接触させてもよい。ま
た、図２（ａ）に示すように、レジスト膜５を除去した
後に開口部７ａの内壁をアンモニアガス等の窒素含有ガ
スに接触させているが、レジスト膜５を残したまま開口
部７ａの内壁をアンモニアガス等の窒素含有ガスに接触
させてもよい。処理条件はレジスト膜を除去した場合と
同じとすることができる。
【００３８】また、上記実施の形態において、多孔質絶
縁膜３、１３、２４として、多孔質ＳｉＯＣＨ膜を用い
ているが、その代わりに多孔質ＳｉＯＣ膜、又は多孔質
ＳｉＯＣＨＮ膜のうち何れか一を用いてもよい。
【００３９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、窒素含
有絶縁膜、ＳｉＯＣ含有絶縁膜、ＳｉＯＣＨ含有絶縁
膜、又はＳｉＯＣＨＮ含有絶縁膜のうち何れか一からな
る下地絶縁膜上に多孔質絶縁膜を含む多孔質層間絶縁膜
を形成し、その多孔質層間絶縁膜に開口部を形成してい
る。
【００４０】従って、この下地絶縁膜によって水分の透
過が抑制されるので、配線等の腐食を防止することがで
きる。さらに、多孔質層間絶縁膜に開口部を形成する工
程の後、露出面をアンモニアガス、窒素ガス又は二窒化
酸素ガスのうち何れか一のガスのプラズマに接触させ
て、層間絶縁膜の表面及び開口部の側壁に窒素含有絶縁
膜を形成している。
【００４１】これにより、多孔質層間絶縁膜の表面全体
が窒素含有絶縁膜により覆われるようになるため、多孔
質層間絶縁膜への水分の透過をより一層抑制することが
できる。また、多孔質層間絶縁膜に開口部を形成する工
程の後、開口部をＣxＨyのガスのプラズマに曝してい
る。これにより、開口部内壁を含む多孔質層間絶縁膜の
表面はＣxＨyを含んだハイドロカーボン層を形成するこ
とができるため、耐湿性の向上を図ることができる。
【００４２】以上のように、多孔質層間絶縁膜の耐湿性
の向上を図ることができるので、低誘電率特性を損なう
ことなく、上下部の配線層同士の良好なコンタクト抵抗
を得ることができる。従って、高速ロジック半導体集積
回路において多孔質層間絶縁膜へのコンタクトホールの
形成方法として有効であり、低誘電率の層間絶縁膜によ
る高速化に対する効果は著しい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である半導体装置の
製造方法を示す断面図（その１）である。
【図２】本発明の第１の実施の形態である半導体装置の
製造方法を示す断面図（その２）である。
【図３】本発明の第２の実施の形態である半導体装置の
製造方法を示す断面図（その１）である。
【図４】本発明の第２の実施の形態である半導体装置の
製造方法を示す断面図（その２）である。
【図５】本発明の第３の実施の形態である半導体装置の
製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１１ シリコン基板 ２，１２，２３ 下地絶縁膜 ３，１３，２４ 多孔質ＳｉＯＣＨ膜 ３ａ，１３ａ，２４ａ 多孔質層間絶縁膜 ４，１７，２５ カバー絶縁膜（窒素含有絶縁膜又はハ
イドロカーボン層） ５，１４ フォトレジスト膜 ６，７，７ａ，７ｂ 開口部 ２１ 下部絶縁膜 ２２ 下部配線 ２２ａ Ａｌ膜 ２２ｂ Ｔｉ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猪鹿倉 博志 東京都港区三田３−11−28 キヤノン販売 株式会社内 (72)発明者 前田 和夫 東京都港区港南２−13−29 株式会社半導 体プロセス研究所内 (72)発明者 塩谷 喜美 東京都港区港南２−13−29 株式会社半導 体プロセス研究所内 (72)発明者 大平 浩一 東京都港区港南２−13−29 株式会社半導 体プロセス研究所内 Ｆターム(参考） 5F033 KK01 KK08 KK18 MM05 QQ09 QQ10 QQ12 QQ15 QQ16 QQ37 QQ60 QQ63 QQ64 QQ90 QQ92 RR06 RR08 RR21 RR23 RR29 SS02 SS03 SS15 TT04 TT07 XX18

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導電性の基板上に窒素含有絶縁膜からな
    る下地絶縁膜を形成する工程と、 前記下地絶縁膜上に多孔質絶縁膜を形成する工程と、 前記下地絶縁膜と前記多孔質絶縁膜とを含む層間絶縁膜
    に開口部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。
  2. 【請求項２】 前記多孔質絶縁膜を含む層間絶縁膜は、
    前記多孔質絶縁膜と、該多孔質絶縁膜上に形成された窒
    素含有絶縁膜とで構成されていることを特徴とする請求
    項１記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記開口部を形成する工程の後、 前記層間絶縁膜の表面及び前記開口部の内面をアンモニ
    アガス、窒素ガス又は二窒化酸素ガスのうち何れか一の
    ガスのプラズマに接触させて、前記層間絶縁膜の表面及
    び前記開口部の側壁に窒素含有絶縁膜を形成する工程を
    有することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装
    置の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記開口部を形成する工程の後、 前記層間絶縁膜の表面及び前記開口部の内面を酸素ガス
    のプラズマに接触させる工程と、 前記層間絶縁膜の表面及び前記開口部の内面をアンモニ
    アガス、窒素ガス又は二窒化酸素ガスのうち何れか一の
    ガスのプラズマに接触させて、前記層間絶縁膜の表面及
    び前記開口部の側壁に窒素含有絶縁膜を形成する工程と
    を有することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体
    装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記開口部を形成する工程の後、 前記開口部をＣｘＨｙのガスのプラズマに曝す工程を有
    することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置
    の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記開口部を形成する工程の後、 前記層間絶縁膜の表面及び前記開口部の内面を酸素ガス
    のプラズマに接触させる工程と、 前記開口部をＣｘＨｙのガスのプラズマに曝す工程とを
    有することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装
    置の製造方法。
  7. 【請求項７】 前記開口部をＣｘＨｙのガスのプラズマ
    に曝す工程の後、 Ｏ2プラズマ、或いはＯ2＋ＣＦ4ガスのプラズマを用い
    て前記開口部内に残留するＣｘＨｙを除去する工程を有
    することを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造
    方法。
  8. 【請求項８】 請求項３又は４記載の開口部の側壁に窒
    素含有絶縁膜を形成する工程の後、又は請求項７記載の
    ＣｘＨｙを除去する工程の後、 前記下地絶縁膜に開口部を形成して前記基板を露出する
    工程を有することを特徴とする請求項３、４又は７記載
    の半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記導電性の基板は金属配線であること
    を特徴とする請求項１乃至８記載の半導体装置の製造方
    法。
  10. 【請求項１０】 導電性の基板上にＳｉＯＣ含有絶縁
    膜、ＳｉＯＣＨ含有絶縁膜、ＳｉＯＣＨＮ含有絶縁膜の
    うち何れか一からなる下地絶縁膜を形成する工程と、 前記下地絶縁膜上に多孔質絶縁膜を形成する工程と、 前記下地絶縁膜と前記多孔質絶縁膜とを含む層間絶縁膜
    に開口部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。
  11. 【請求項１１】 前記層間絶縁膜は、前記下地絶縁膜と
    前記多孔質絶縁膜との他に、該多孔質絶縁膜上に形成さ
    れた窒素含有絶縁膜とで構成されていることを特徴とす
    る請求項１０記載の半導体装置の製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記開口部を形成する工程の後、 前記層間絶縁膜の表面及び開口部の内面をアンモニアガ
    ス、窒素ガス又は二窒化酸素ガスのうち何れか一のガス
    のプラズマに接触させて、前記層間絶縁膜の表面及び前
    記開口部の側壁に窒素含有絶縁膜を形成する工程を有す
    ることを特徴とする請求項１０又は１１記載の半導体装
    置の製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記開口部を形成する工程の後、 前記層間絶縁膜の表面及び前記開口部の内面をＣxＨyの
    ガスのプラズマに接触させる工程を有することを特徴と
    する請求項１０又は１１記載の半導体装置の製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記開口部をＣxＨyのガスのプラズマ
    に曝す工程の後、 Ｏ2プラズマ、或いはＯ2＋ＣＦ4ガスのプラズマを用い
    て前記開口部内に残留するＣｘＨｙを除去する工程を有
    することを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製
    造方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１２記載の層間絶縁膜の表面及
    び開口部の側壁に窒素含有絶縁膜を形成する工程の後、
    又は請求項１４記載のＣxＨyを除去する工程の後、 前記下地絶縁膜に開口部を形成して前記基板を露出する
    工程を有することを特徴とする請求項１２又は１４記載
    の半導体装置の製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記導電性の基板は金属配線であるこ
    とを特徴とする請求項１０乃至１５記載の半導体装置の
    製造方法。
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