JP2000323572A

JP2000323572A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2000323572A
Application number: JP11251316A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Shimada; 聡嶋田; Hiroyuki Watanabe; 裕之渡辺; Atsuhiro Nishida; 篤弘西田; Yasunori Inoue; 恭典井上; Hideki Mizuhara; 秀樹水原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】配線の腐食を防止し且つ比誘電率の増加も極
力防止された層間絶縁膜を得ることで、信頼性の高い半
導体装置を提供すること。【解決手段】有機ＳＯＧ膜３内に実質的にその上面ま
で埋め込まれた金属配線７と、その有機ＳＯＧ膜３にお
ける金属配線７との接触部のみに形成された改質ＳＯＧ
膜５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に係り、詳しくは、デバイス上に絶縁膜を形
成する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路の更なる高集積化
を実現するために、配線の微細化、多層化を進めること
が要求されている。配線を多層化するには、各配線間に
層間絶縁膜を設けるが、その層間絶縁膜の表面が平坦で
ないと、層間絶縁膜の上部に形成された配線に段差が生
じて断線などの故障が引き起こされる。

【０００３】従って、層間絶縁膜の表面（すなわち、デ
バイスの表面）は可能な限り平坦化されていなければな
らない。このように、デバイスの表面を平坦化する技術
は、平坦化技術と呼ばれ、配線の微細化、多層化に伴っ
てますます重要になっている。

【０００４】平坦化技術において、よく用いられる層間
絶縁膜としてＳＯＧ（Spin On Glass）膜があり、特に
層間絶縁膜材料のフロー特性を利用した平坦化技術にお
いて盛んな検討がなされている。

【０００５】ＳＯＧとは、シリコン化合物を有機溶剤に
溶解した溶液及びその溶液から形成される二酸化シリコ
ンを主成分とする膜の総称である。

【０００６】ＳＯＧ膜を形成するには、まず、シリコン
化合物を有機溶剤に溶解した溶液を基板上に滴下して基
板を回転させる。すると、その溶液の被膜は、配線によ
って形成される基板上の段差に対して、その凹部には厚
く、凸部には薄く、段差を緩和するように形成される。
その結果、その溶液の被膜の表面は平坦化される。

【０００７】次に熱処理が施されると、有機溶剤が蒸発
すると共に重合反応が進行して、表面が平坦なＳＯＧ膜
が形成される。

【０００８】ＳＯＧ膜には、一般式（１）で表されるよ
うに、シリコン化合物中に有機成分を含まない無機ＳＯ
Ｇ膜と、一般式（２）で表されるように、シリコン化合
物中に有機成分を含む有機ＳＯＧ膜とがある。

【０００９】［ＳｉＯ₂］_n ・・・（１）［Ｒ_XＳｉ_YＯ_Z］_n ・・・（２）（ｎ，Ｘ，Ｙ，Ｚ：整数、Ｒ：アルキル基又はアリール
基）無機ＳＯＧ膜や有機ＳＯＧ膜は、非常に優れた平坦性を
有するが、無機ＳＯＧ膜は、水分及び水酸基を多量に含
んでいるために、金属配線などに悪影響を与え、電気的
特性の劣化、腐食などの問題が生じる恐れがある。

【００１０】また、無機ＳＯＧ膜に比べれば少ないもの
の、有機ＳＯＧ膜にも水分及び水酸基が含まれているた
め、同様の問題を有する。

【００１１】そこで、通常は、ＳＯＧ膜を層間絶縁膜に
採用する場合において、水分及び水酸基を比較的遮断す
る性質に加えて絶縁性及び機械的強度が高い性質を持
つ、例えばプラズマＣＶＤ法によって形成されたシリコ
ン酸化膜などの絶縁膜をＳＯＧ膜と金属配線との間に介
在させることが行われている（例えば、特開平５−２２
６３３４号公報（Ｈ０１Ｌ２１／３２０５）参照）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来例にあっては、Ｓ
ＯＧ膜に形成されたコンタクトホールやトレンチ内に金
属配線を埋め込んだ場合、コンタクトホールやトレンチ
の内壁面には依然としてＳＯＧ膜が露出するため、ＳＯ
Ｇ膜中の水分及び水酸基の悪影響を防止することはでき
ない。

【００１３】本発明は、半導体装置及び半導体装置の製
造方法に関し、斯かる問題点を解消することをその目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１による半導体装
置は、第１配線と、第１不純物含有領域とを備えてい
る。第１配線は、第１絶縁膜内に実質的にその上面まで
埋め込まれている。第１不純物含有領域は、第１絶縁膜
における第１配線との接触部のみに形成されている。

【００１５】請求項１では、上記のように、第１絶縁膜
に第１不純物含有領域を設けることによって、その第１
不純物含有領域では、不純物の導入により、膜が改質さ
れて、膜に含まれる水分や水酸基が減少し且つ膜が吸水
しにくくなっている。これにより、第１絶縁膜中の水分
が第１配線に悪影響を与えない。この結果、第１配線の
腐食などの不都合を有効に防止することができる。ま
た、第１不純物含有領域を、第１配線との接触部のみに
形成することによって、不純物の導入によりこの部分の
比誘電率が若干増加した場合であっても、第１絶縁膜に
おけるその他の領域の比誘電率は増加しない。したがっ
て、請求項１による半導体装置では、第１配線の腐食な
どの不都合を有効に防止することができるとともに、配
線間容量も極力低い、信頼性の高い第１絶縁膜からなる
層間絶縁膜を得ることができる。

【００１６】請求項２による半導体装置は、請求項１の
構成において、第２絶縁膜と、埋込用開口部と、第２配
線とをさらに備えている。第２絶縁膜は、第１配線及び
第１絶縁膜の上に形成されている。埋込用開口部は、第
２絶縁膜に形成され且つ第１配線に通じる。第２配線
は、埋込用開口部内に埋め込まれている。また、第２絶
縁膜における第２配線との接触部のみに、第２不純物含
有領域が形成されている。

【００１７】請求項２では、上記のように、第２絶縁膜
に第２不純物含有領域を設けることによって、その第２
不純物含有領域では、不純物の導入により、膜が改質さ
れて、膜に含まれる水分や水酸基が減少し且つ膜が吸水
しにくくなっている。これにより、第２絶縁膜中の水分
が第２配線に悪影響を与えない。この結果、第２配線の
腐食などの不都合を有効に防止することができる。ま
た、第２不純物含有領域を、第２配線との接触部のみに
形成することによって、不純物導入によりこの部分の比
誘電率が若干増加した場合であっても、第２絶縁膜にお
けるその他の領域の比誘電率は増加しない。したがっ
て、請求項２による半導体装置では、第２配線の腐食な
どの不都合を有効に防止することができるとともに、配
線間容量も極力低い、信頼性の高い第２絶縁膜からなる
層間絶縁膜を得ることができる。

【００１８】請求項３による半導体装置は、請求項２の
構成において、埋込用開口部は、第１配線に通じるコン
タクトホールとこのコンタクトホールに通じるトレンチ
とからなる。

【００１９】請求項４による半導体装置は、請求項３の
構成において、第２絶縁膜は、コンタクトホールが形成
された第３絶縁膜とトレンチが形成された第４絶縁膜と
からなる。

【００２０】請求項５による半導体装置は、請求項４の
構成において、第３絶縁膜と第４絶縁膜との間に、コン
タクトホールのエッチング用マスクを有する。請求項５
では、このように、コンタクトホールのエッチング用マ
スクを介在させておくことにより、コンタクトホール
を、トレンチ形成用のエッチング工程に連続してエッチ
ング形成することができ、その結果、製造プロセスを簡
略化することができる。

【００２１】請求項６による半導体装置は、第１絶縁膜
と、第２絶縁膜と、第１配線と、第１不純物含有領域と
を備えている。第１絶縁膜は、配線層の上に形成されて
おり、配線層に通じるコンタクトホールを有する。第２
絶縁膜は、第１絶縁膜の上に形成されており、コンタク
トホールに通じるトレンチを有する。第１配線は、コン
タクトホールとトレンチとを埋め込むとともに、配線層
に接触するように形成されている。第１不純物含有領域
は、第１絶縁膜のうち第１配線との接触部のみに形成さ
れている。

【００２２】請求項６では、上記のように、第１絶縁膜
に第１不純物含有領域を設けることによって、その第１
不純物含有領域では、不純物の導入により、膜が改質さ
れて、膜に含まれる水分や水酸基が減少し且つ膜が吸水
しにくくなっている。これにより、第１絶縁膜中の水分
が第１配線に悪影響を与えない。この結果、第１配線の
腐食などの不都合を有効に防止することができる。ま
た、第１不純物含有領域を、第１絶縁膜のうち第１配線
との接触部のみに形成することによって、不純物導入に
よりこの部分の比誘電率が若干増加した場合であって
も、第１絶縁膜におけるその他の領域の比誘電率は増加
しない。したがって、請求項６による半導体装置では、
第１配線の腐食などの不都合を有効に防止することがで
きるとともに、配線間容量も極力低い、信頼性の高い第
１絶縁膜からなる層間絶縁膜を得ることができる。

【００２３】請求項７による半導体装置は、請求項６の
構成において、第２絶縁膜の誘電率は、３．５以下であ
る。このように、第２絶縁膜として誘電率が３．５以下
の低誘電率の絶縁膜を用いれば、第２絶縁膜からなる層
間絶縁膜の配線間容量を低減することができる。この結
果、請求項６の第１絶縁膜からなる層間絶縁膜と、請求
項７の第２絶縁膜からなる層間絶縁膜とを用いれば、配
線間容量をより低減しながら、第１配線の腐食などの不
都合を有効に防止することができる。

【００２４】請求項８による半導体装置は、請求項６又
は７の構成において、第１絶縁膜と第２絶縁膜との間
に、コンタクトホールのエッチング用マスクをさらに備
える。このように、コンタクトホールのエッチング用マ
スクを介在させておくことにより、コンタクトホール
を、トレンチ形成用のエッチング工程に連続してエッチ
ング形成することができ、その結果、製造プロセスを簡
略化することができる。

【００２５】請求項９による半導体装置は、請求項１、
２、６または７のいずれかの構成において、絶縁膜が、
炭素を１atomic％以上含有するシリコン酸化膜を含む。

【００２６】請求項１０による半導体装置は、請求項
１、２、６または７のいずれかの構成において、絶縁膜
は、無機ＳＯＧ膜を含む。

【００２７】請求項１１による半導体装置の製造方法
は、基板上に第１絶縁膜を形成する工程と、この第１絶
縁膜の一部に不純物を導入して第１不純物含有領域を形
成する工程と、前記第１絶縁膜における前記第１不純物
含有領域内に、第１埋込用開口部を形成する工程と、前
記第１埋込用開口部内に第１配線を埋め込む工程とを備
える。

【００２８】請求項１２による半導体装置の製造方法
は、基板上に第１絶縁膜を形成する工程と、この第１絶
縁膜の上に第１マスクパターンを形成する工程と、この
第１マスクパターンをマスクとして前記第１絶縁膜に不
純物を注入することにより、第１絶縁膜に、第１マスク
パターンの開口部よりも大きな第１不純物含有領域を形
成する工程と、第１マスクパターンをマスクとして、第
１不純物含有領域をエッチングすることにより、側壁に
第１不純物含有領域を有する第１埋込用開口部を形成す
る工程と、第１埋込用開口部内に第１配線を埋め込む工
程とを備える。

【００２９】請求項１２では、上記のように、第１絶縁
膜に第１不純物含有領域を形成することによって、その
第１不純物含有領域では、不純物の導入により、膜が改
質されて、膜に含まれる水分や水酸基が減少し且つ膜が
吸水しにくくなっている。これにより、第１絶縁膜中の
水分が第１配線に悪影響を与えない。その結果、第１配
線の腐食などの不都合を有効に防止することができる。
また、第１不純物含有領域を、第１配線との接触部のみ
に形成することによって、不純物導入によりこの部分の
比誘電率が若干増加した場合であっても、第１絶縁膜に
おけるその他の領域の比誘電率は増加しない。したがっ
て、請求項１２による半導体装置の製造方法では、第１
配線の腐食などの不都合を有効に防止することができる
とともに、配線間容量も極力低い、信頼性の高い第１絶
縁膜からなる層間絶縁膜を容易に製造することができ
る。

【００３０】また、請求項１２では、予め第１絶縁膜に
部分的に第１不純物含有領域を形成し、この第１不純物
含有領域内に第１埋込用開口部を形成することにより、
第１不純物含有領域を第１埋込用開口部の側壁（内壁）
にのみ簡単に形成することができる。

【００３１】請求項１３による半導体装置の製造方法
は、請求項１１または１２の構成において、第１配線及
び第１絶縁膜の上に、第２絶縁膜を形成する工程と、こ
の第２絶縁膜に、側壁に第２不純物含有領域を有し且つ
第１配線に通じる第２埋込用開口部を形成する工程と、
第２埋込用開口部内に第２配線を埋め込む工程とを備え
る。

【００３２】請求項１４による半導体装置の製造方法
は、請求項１１または１２の構成において、第１配線及
び第１絶縁膜の上に、第２絶縁膜を形成する工程と、こ
の第２絶縁膜の一部に不純物を導入して第２不純物含有
領域を形成する工程と、第２絶縁膜における第２不純物
含有領域内に、第１配線に通じる第２埋込用開口部を形
成する工程と、第２埋込用開口部内に第２配線を埋め込
む工程とを備える。

【００３３】請求項１４では、上記のように、第２絶縁
膜に第２不純物含有領域を設けることによって、その第
２不純物含有領域では、不純物の導入により、膜が改質
されて、膜に含まれる水分や水酸基が減少し且つ膜が吸
水しにくくなっている。これにより、第２絶縁膜中の水
分が第２配線に悪影響を与えない。その結果、第２配線
の腐食などの不都合を有効に防止することができる。ま
た、第２不純物含有領域を、第２配線との接触部のみに
形成することにより、不純物導入によりこの部分の比誘
電率が若干増加した場合であっても、第２絶縁膜におけ
るその他の領域の比誘電率は増加しない。したがって、
請求項１４による半導体装置の製造方法では、第２配線
の腐食などの不都合を有効に防止することができるとと
もに、配線間容量も極力低い、信頼性の高い第２絶縁膜
からなる層間絶縁膜を容易に製造することができる。

【００３４】また、請求項１４では、予め第２絶縁膜に
部分的に第２不純物含有領域を形成し、この第２不純物
含有領域内に第２埋込用開口部を形成することにより、
第２不純物含有領域を第２埋込用開口部の側壁（内壁）
にのみ簡単に形成することができる。

【００３５】請求項１５による半導体装置の製造方法
は、請求項１３または１４の構成において、第２埋込用
開口部は、第１配線に通じるコンタクトホールとこのコ
ンタクトホールに通じるトレンチとからなる。

【００３６】請求項１６による半導体装置の製造方法
は、請求項１１または１２の構成において、第１絶縁膜
及び第１配線の上に第３絶縁膜を形成する第１工程と、
第３絶縁膜の上に、第４絶縁膜を形成する第２工程と、
第４絶縁膜の上に第２マスクパターンを形成する第３工
程と、この第２マスクパターンをマスクとして第３絶縁
膜に不純物を注入することにより、第３絶縁膜に、第２
マスクパターンの開口部よりも大きく且つ第１配線上に
位置する第３不純物含有領域を形成する第４工程と、第
４工程の前又は後に、第２マスクパターンをマスクとし
て、第４絶縁膜をエッチングすることにより、第３絶縁
膜の上に、第４絶縁膜からなるエッチング用マスクを形
成する第５工程と、第２マスクパターンを除去した後、
第３絶縁膜及びエッチング用マスクの上に第５絶縁膜を
形成する工程と、第５絶縁膜の上に前記エッチング用マ
スクよりも大きい開口部を有する第３マスクパターンを
形成する工程と、この第３マスクパターンをマスクとし
て第５絶縁膜に不純物を注入することにより、第５絶縁
膜に、エッチング用マスクの開口部よりも大きく且つ第
３絶縁膜の第３不純物含有領域上に位置する第４不純物
含有領域を形成する工程と、第３マスクパターンに基づ
いて、第４不純物含有領域をエッチングすることによ
り、側壁に第４不純物含有領域を有するトレンチを形成
する工程と、エッチング用マスクに基づいて、第３不純
物含有領域をエッチングすることにより、側壁に第３不
純物含有領域を有するコンタクトホールを形成する工程
と、コンタクトホール及びトレンチ内に第２配線を埋め
込む工程とを備える。

【００３７】請求項１６では、上記のように、第３およ
び第５絶縁膜に第３および第４不純物含有領域を形成す
ることによって、その第３および第４不純物含有領域で
は、不純物の注入により、膜が改質されて、膜に含まれ
る水分や水酸基が減少し且つ膜が吸水しにくくなってい
る。これにより、第３及び第５絶縁膜中の水分が第２配
線に悪影響を与えない。その結果、第２配線の腐食など
の不都合を有効に防止することができる。また、第３及
び第４不純物含有領域を、第２配線との接触部のみに形
成することによって、不純物導入によりこの部分の比誘
電率が若干増加した場合であっても、第３及び第５絶縁
膜におけるその他の領域の比誘電率は増加しない。した
がって、請求項１６による半導体装置の製造方法では、
第２配線の腐食などの不都合を有効に防止することがで
きるとともに、配線間容量も極力低い、信頼性の高い第
３および第５絶縁膜からなる層間絶縁膜を容易に製造す
ることができる。

【００３８】また、請求項１６では、予め第３絶縁膜に
部分的に第３不純物含有領域を、第５絶縁膜に部分的に
第４不純物含有領域をそれぞれ形成し、この第３及び第
４不純物含有領域内にトレンチとコンタクトホールとを
形成するので、第３及び第４不純物含有領域をトレンチ
とコンタクトホールとの側壁（内壁）にのみ簡単に形成
することができる。

【００３９】更に、請求項１６では、第３絶縁膜と第５
絶縁膜との間に、第２マスクパターンを介在させておく
ことにより、コンタクトホールとトレンチとを一度のエ
ッチングで形成することができ、その結果、製造プロセ
スを簡略化することができる。

【００４０】請求項１７による半導体装置の製造方法
は、基板上に形成された配線層を覆うように第１絶縁膜
を形成する工程と、第１絶縁膜の上に第２絶縁膜を形成
する工程と、第２絶縁膜の上に第１マスクパターンを形
成する工程と、第１マスクパターンをマスクとして、第
１絶縁膜に不純物を注入することにより、第１マスクパ
ターンの開口部よりも大きく且つ配線層上に位置する第
１不純物含有領域を形成する工程と、第１マスクパター
ンをマスクとして、第２絶縁膜をエッチングすることに
より、第１絶縁膜の上に、第２絶縁膜からなるエッチン
グ用マスクを形成する工程と、第１マスクパターンを除
去した後、第１絶縁膜及びエッチング用マスクの上に、
誘電率が３．５以下の第３絶縁膜を形成する工程と、第
３絶縁膜の上にエッチング用マスクよりも大きい開口部
を有する第２マスクパターンを形成する工程と、第２マ
スクパターンをマスクとして、第３絶縁膜をエッチング
することにより、トレンチを形成する工程と、エッチン
グ用マスクをマスクとして、第１不純物含有領域をエッ
チングすることにより、側壁に第１不純物含有領域を有
するコンタクトホールを形成する工程と、コンタクトホ
ール及びトレンチ内に第１配線を埋め込む工程とを備え
ている。

【００４１】請求項１７では、上記のように、第１絶縁
膜に第１不純物含有領域を設けることによって、その第
１不純物含有領域では、不純物の注入により、膜が改質
されて、膜に含まれる水分や水酸基が減少し且つ膜が吸
水しにくくなっている。これにより、第１絶縁膜中の水
分が第１配線に悪影響を与えない。その結果、第１配線
の腐食などの不都合を有効に防止することができる。ま
た、第１不純物含有領域を、第１配線との接触部のみに
形成することによって、不純物導入によりこの部分の比
誘電率が若干増加した場合であっても、第１絶縁膜にお
けるその他の領域の比誘電率は増加しない。したがっ
て、請求項１７による半導体装置の製造方法では、第１
配線の腐食などの不都合を有効に防止することができる
とともに、配線間容量も極力低い、信頼性の高い第１絶
縁膜からなる層間絶縁膜を容易に製造することができ
る。

【００４２】また、請求項１７では、第３絶縁膜として
誘電率が３．５以下の低誘電率の絶縁膜を用いることに
より、第３絶縁膜からなる層間絶縁膜の配線間容量を低
減することができる。この結果、第１絶縁膜からなる層
間絶縁膜と、第３絶縁膜からなる層間絶縁膜とによっ
て、配線間容量をより低減しながら、第１配線の腐食な
どの不都合を有効に防止することができる。

【００４３】また、請求項１７では、予め第１絶縁膜に
部分的に第１不純物含有領域を形成し、この第１不純物
含有領域内にコンタクトホールを形成することにより、
第１不純物含有領域をコンタクトホールの側壁（内壁）
にのみ簡単に形成することができる。

【００４４】更に、請求項１７では、第１絶縁膜と第３
絶縁膜との間に、エッチング用マスクを介在させている
ので、コンタクトホールとトレンチとを一度のエッチン
グで形成することができ、その結果、製造プロセスを簡
略化することができる。

【００４５】請求項１８による半導体装置の製造方法
は、請求項１２、１６または１７の構成において、絶縁
膜への不純物の注入は、絶縁膜へ斜め方向から不純物を
イオン注入することにより行う。このように、絶縁膜へ
斜め方向から不純物をイオン注入することにより、容易
にマスクパターンの開口部よりも大きい不純物含有領域
を絶縁膜に形成することができる。

【００４６】請求項１９による半導体装置の製造方法
は、請求項１１〜１７のいずれかの構成において、絶縁
膜が、炭素を１atomic％以上含有するシリコン酸化膜を
含む。

【００４７】請求項２０による半導体装置の製造方法
は、請求項１１〜１７のいずれかの構成において、絶縁
膜が、無機ＳＯＧ膜を含む。

【００４８】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本発明を具体化
した第１実施形態を図面に基づいて説明する。

【００４９】図１は本第１実施形態における半導体装置
の断面図である。図１において、単結晶シリコン基板１
の上には、シリコン酸化膜２が形成されている。シリコ
ン酸化膜２の上には有機ＳＯＧ膜３が形成され、この有
機ＳＯＧ膜３内にはダマシン法を用いて金属配線７がそ
の上面まで埋め込まれている。金属配線７が埋め込まれ
たトレンチ６の内壁には改質ＳＯＧ膜５が形成されてい
る。

【００５０】有機ＳＯＧ膜３、改質ＳＯＧ膜５及び金属
配線７の上には、シリコン酸化膜８が形成され、このシ
リコン酸化膜８には、金属配線７に通じるコンタクトホ
ール９が形成され、このコンタクトホール９内には、接
続孔配線１０が埋め込み形成されている。シリコン酸化
膜８及び接続孔配線１０の上には、有機ＳＯＧ膜３、改
質ＳＯＧ膜５及び金属配線７と同様に、有機ＳＯＧ膜１
１、改質ＳＯＧ膜１２及び接続孔配線１０と電気的に接
続する上層金属配線１３が形成されている。

【００５１】次に、本実施形態の半導体装置の製造方法
を図１〜図８に従って説明する。

【００５２】工程１（図２参照）：（１００）ｐ型（又
はｎ型）単結晶シリコン基板１の上にシリコン酸化膜２
（膜厚：約２００ｎｍ）を形成し、その上に有機ＳＯＧ
膜３を形成する。有機ＳＯＧ膜３の組成は［（ＣＨ_３）
_２Ｓｉ_４Ｏ_７］_ｎで、その膜厚は約６００ｎｍである。

【００５３】シリコン酸化膜２は、プラズマＣＶＤ法に
より形成する。反応ガスとしては、モノシランと亜酸化
窒素（ＳｉＨ₄＋Ｎ₂Ｏ）、モノシランと酸素（ＳｉＨ₄
＋Ｏ₂）、ＴＥＯＳ（Tetra-ethoxy-silane）と酸素（Ｔ
ＥＯＳ＋Ｏ₂）などを用い、成膜温度は約３００〜９０
０℃である。

【００５４】また、シリコン酸化膜２は、プラズマＣＶ
Ｄ法以外の方法（常圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、ＥＣＲ
プラズマＣＶＤ法、光励起ＣＶＤ法、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ
法、ＰＶＤ法など）によって形成してもよい。例えば、
常圧ＣＶＤ法で用いられるガスはモノシランと酸素（Ｓ
ｉＨ₄＋Ｏ₂）であり、成膜温度は約４００℃以下であ
る。また、減圧ＣＶＤ法で用いられるガスはモノシラン
と亜酸化窒素（ＳｉＨ₄＋Ｎ₂Ｏ）であり、成膜温度は約
９００℃以下である。

【００５５】有機ＳＯＧ膜３の形成方法は、まず、前記
組成のシリコン化合物のアルコール系溶液（例えば、Ｉ
ＰＡ＋アセトン）を基板１の上に滴下して基板を回転速
度：約２３００rpmで約２０秒間回転させ、この溶液の
被膜を基板１の上に形成する。このとき、そのアルコー
ル系溶液の被膜は、基板１の上の段差に対して、その凹
部には厚く、その凸部には薄く、段差を緩和するように
形成される。その結果、アルコール系溶液の被膜の表面
は平坦化される。

【００５６】次に、窒素雰囲気中において、約１００℃
で１分間程度、約２００℃で１分間程度、約３００℃で
１分間程度、約２２℃で１分間程度、約４３０℃で３０
分間程度、順次熱処理を施すと、アルコール系溶媒が蒸
発すると共に重合反応が進行して、表面が平坦な膜厚約
３００ｎｍの有機ＳＯＧ膜が形成される。この被膜形成
〜熱処理作業をもう１回繰り返すことにより、膜厚約６
００ｎｍの有機ＳＯＧ膜３を得る。尚、この有機ＳＯＧ
膜３が本発明における「第１絶縁膜」に相当する。

【００５７】この有機ＳＯＧ膜３は、下地面が平坦なた
め、基板の全面にわたってほぼ均一な膜厚で塗布形成さ
れる。有機ＳＯＧ膜３は、炭素を１atomic％以上含有す
るシリコン酸化膜である。

【００５８】工程２（図３参照）：有機ＳＯＧ膜３の上
に、埋め込み孔形成のためのレジストパターン４を形成
する。尚、このレジストパターン４が本発明における
「第１マスクパターン」に相当する。

【００５９】工程３（図４参照）：レジストパターン４
をマスクとして、有機ＳＯＧ膜３に対し、斜め方向から
ホウ素（ボロン）イオン（Ｂ⁺）を加速エネルギー：約
１４０KeV、ドーズ量：約２×１０^１５atoms／cm²の条
件でドープする。このように、有機ＳＯＧ膜３にホウ素
イオンを導入することで、膜中の有機成分を分解させる
と共に、膜中に含まれる水分及び水酸基を減少させる。

【００６０】その結果、有機ＳＯＧ膜３は、有機成分が
含まれず、水分及び水酸基が僅かしか含まれないＳＯＧ
膜（以下、改質ＳＯＧ膜という）５に変えられる。この
時、ホウ素イオンは斜め方向から注入されるため、この
改質ＳＯＧ膜５は、レジストパターン４の開口部よりも
大きな径になる。尚、この改質ＳＯＧ膜５が、本発明に
おける「第１不純物含有領域」に相当する。

【００６１】またこの時、改質部分がレジストパターン
４の開口部に対し均等な割合で大きくなるようホウ素イ
オンを注入するためには、基板１が形成されたシリコン
ウェハ（図示略）全体を回転させながら、基板１の表面
に立つ法線から概ね１５°〜６０°程度の角度でホウ素
イオンを注入することが望ましい。このように、シリコ
ンウェハ全体を回転させながら、シリコンウェハに対し
て所定の角度でイオン注入を行う方法は、一般に回転斜
めイオン注入法と呼ばれる。

【００６２】工程４（図５参照）：引き続きレジストパ
ターン４をマスクとして、フロロカーボン系のガスをエ
ッチングガスとして用いる異方性エッチングを行い、改
質ＳＯＧ膜５に埋め込み孔としてのトレンチ６を形成す
る。この時、工程３において、改質ＳＯＧ膜５の径がレ
ジストパターン４の開口部の径よりも大きく形成されて
いるため、トレンチ６の内壁は改質ＳＯＧ膜５で構成さ
れる。従って、このトレンチ６内に後述するように配線
を埋め込んでも、有機ＳＯＧ膜３に含まれる水分や水酸
基が配線に悪影響を与えない。尚、このトレンチ６が本
発明における「埋込用開口部又は第１埋込用開口部」に
相当する。

【００６３】また、改質ＳＯＧ膜５の比誘電率は３．５
で、有機ＳＯＧ膜３の比誘電率（２．９）に対し、若干
高いが、本実施形態では、改質ＳＯＧ膜５は、トレンチ
６の内壁にのみ存在し、それ以外の個所は有機ＳＯＧ膜
３のままであるため、膜全体の比誘電率が大幅に増加
し、配線間容量が大きくなって信号遅延が発生すること
も極力防止できる。

【００６４】工程５（図６参照）：レジストパターンを
除去し、必要に応じて、不活性ガス（例えばＡｒ）を用
いたスパッタエッチングによって、トレンチ６内をクリ
ーニングした後、トレンチ６内、改質ＳＯＧ膜５及び有
機ＳＯＧ膜３の上に、マグネトロンスパッタ法やＣＶＤ
法を用いて、密着層及びバリヤ層としてのＴｉＮ膜を形
成し、更に、その上に、ＣＶＤ法又はメッキ法を用い
て、Ｃｕ膜を形成し、さらに、ＣＭＰ（Chemical Mecha
nical Polishing）法を用いて、Ｃｕ膜の表面を研磨
し、最終的にトレンチ６内にのみＴｉＮとＣｕからなる
金属配線７を埋め込み形成する。この金属配線の埋め込
み技術は、一般にはダマシン（damascene）法と呼ばれ
ている。尚、この金属配線７が本発明における「第１配
線」に相当する。

【００６５】工程６（図７参照）：有機ＳＯＧ膜３、改
質ＳＯＧ膜５及び金属配線７の上に、膜厚約６００ｎｍ
のシリコン酸化膜８を形成する。このシリコン酸化膜８
の形成方法は上記シリコン酸化膜２と同様である。

【００６６】工程７（図８参照）：図示しないレジスト
パターンをマスクとして、フロロカーボン系のガスをエ
ッチングガスとして用いる異方性エッチングを行い、シ
リコン酸化膜８に金属配線７に通じるコンタクトホール
９を形成する。

【００６７】次に、不活性ガス（例えばＡｒ）を用いた
スパッタエッチングによって、コンタクトホール９内を
クリーニングした後、コンタクトホール９内を含むシリ
コン酸化膜８の上に、マグネトロンスパッタ法やＣＶＤ
法を用いて、密着層及びバリヤ層としてのＴｉＮ膜を形
成し、その上に、ＣＶＤ法又はメッキ法を用いて、Ｃｕ
膜を形成し、更に、ＣＭＰ法を用いて、Ｃｕ膜の表面を
研磨し、最終的にコンタクトホール９内にＴｉＮとＣｕ
からなる接続孔配線１０を埋め込み形成する。

【００６８】尚、この工程６及び工程７においても、工
程１〜５と同様、シリコン酸化膜８に代えて有機ＳＯＧ
膜を用い、イオン注入により部分的に改質した後、この
改質部分にコンタクトホール９を形成し、このコンタク
トホール９内に接続孔配線１０を埋め込み形成するよう
にしても良い。

【００６９】工程８（図１参照）：工程１〜工程５と同
様の手法を用いて、有機ＳＯＧ膜１１、改質ＳＯＧ膜１
２を形成し、更に、接続孔配線１０と電気的に接続する
上層金属配線１３（ＴｉＮとＣｕとの積層）を形成す
る。

【００７０】ここで、図９は有機ＳＯＧ膜（未処理）及
び改質ＳＯＧ膜（Ａｒイオン注入処理）のそれぞれに窒
素雰囲気で３０分間の熱処理を施し、ＴＤＳ法(Thermal
Desorption Spectroscopy)を用いて評価した結果を示
している。尚、イオン注入条件は、加速エネルギー：１
４０KeV、ドーズ量：１×１０¹⁵atoms/cm²である。

【００７１】この図９は、Ｈ₂Ｏ（ｍ／ｅ＝１８）に関
する脱離量を表したものであり、図９から明らかなよう
に、改質ＳＯＧ膜はＨ₂Ｏ（ｍ／ｅ＝１８）に関する脱
離が少ないことが分かる。このことは、有機ＳＯＧ膜に
イオン注入を行って、改質ＳＯＧ膜とすることにより、
有機ＳＯＧ膜に含まれる水分及び水酸基が減少すること
を示している。

【００７２】図１０は有機ＳＯＧ膜及び改質ＳＯＧ膜の
吸湿性を調べる目的で、有機ＳＯＧ膜（未処理）、有機
ＳＯＧ膜を酸素プラズマに晒したもの（酸素プラズマ処
理）及び改質ＳＯＧ膜（Ａｒイオン注入）をクリーンル
ーム内で大気中に放置し、膜中の水分を評価した結果を
示している。膜中の水分量は、ＦＴ−ＩＲ法(FourierTr
ansform Infrared Spectroscopy)を用いて、赤外吸収ス
ペクトルのＯ−Ｈ基に関する吸収（３５００cm^-1付近）
の面積強度を指標とした。イオン注入条件は、加速エネ
ルギー：１４０KeV、ドーズ量：１×１０¹⁵atoms/cm²で
ある。

【００７３】図１０を参照して、酸素プラズマに晒した
場合、処理前後での水分増加だけでなく、１日後でも水
分が増加していることが分かる。一方、改質ＳＯＧ膜
は、イオン注入後に増加していないだけでなく、クリー
ンルーム内で大気に放置しても、有機ＳＯＧ膜に比べて
水分の増加は小さい。

【００７４】即ち、改質ＳＯＧ膜は、有機ＳＯＧ膜に比
べて吸湿性が低いことが分かる。

【００７５】図１１は改質ＳＯＧ膜及び有機ＳＯＧ膜の
水分の透過性を調べる目的で、プレッシャー・クッカー
試験（ＰＣＴ）（加湿試験のことで、本実施形態では、
条件として、１２０℃、２気圧の飽和水蒸気雰囲気で行
った）した結果を示している。ＦＴ−ＩＲ法を用いて、
有機ＳＯＧ膜中のＯ−Ｈに関する吸収ピーク（３５００
cm^-1付近）の面積強度を求め、ＰＣＴ時間との関係をプ
ロットした。

【００７６】イオン注入法を用いて表面だけを改質した
試料（Ａｒイオン注入：２０KeV）を作製し、膜全体を
改質したもの（Ａｒイオン注入：１４０KeV）や改質し
なかったもの（有機ＳＯＧ膜：未処理）と比較した結
果、以下のことが分かった。

【００７７】（イ）改質していない有機ＳＯＧ膜をＰＣ
Ｔした場合、３５００cm^-1付近（Ｏ−Ｈ基に関する吸
収）の吸収強度が劇的な増加を示す。

【００７８】（ロ）改質ＳＯＧ膜では、３５００cm^-1付
近（Ｏ−Ｈ基に関する吸収）の吸収強度の増加は小さ
い。膜表面だけを改質した試料でも、膜全体を改質した
ものと同程度である。

【００７９】以上の結果から、イオンを注入すること
で、水分の透過性を抑制する層を形成できることが分か
る。

【００８０】尚、上記図９〜図１１に示した実験におい
て、アルゴンイオンを上記第１実施形態と同様のホウ素
イオンに置き換えても同様の傾向を示す。

【００８１】上記図９〜図１１に関する記述を含め、有
機ＳＯＧ膜にホウ素等のイオンを導入することで、膜中
の有機成分を分解させると共に、膜中に含まれる水分及
び水酸基を減少させ、その結果、金属配線の腐食を防止
したり、エッチングにより形成したビアホールの側壁に
リセスが発生することを防止することは、本出願人にお
いて提案済みである（例えば、特開平９−３１２３３９
号公報参照）。

【００８２】以上、本第１実施形態にあっては、有機Ｓ
ＯＧ膜３において、トレンチ６の内壁にのみ耐水性の高
い改質ＳＯＧ膜５を形成することで、金属配線７の腐食
を防止し、且つ配線間容量も極力低い、信頼性の高い層
間絶縁膜を得ることができる。

【００８３】しかも、各金属配線７の間には、横方向に
有機ＳＯＧ膜３（改質ＳＯＧ膜５）のみが存在するた
め、更なる微細化にも対応できる。

【００８４】（第２実施形態）本発明を具体化した第２
実施形態を図面に基づいて説明する。尚、本第２実施形
態において、第１実施形態と同様の構成には同じ符号を
用い、その詳細な説明を省略する。

【００８５】図１２は本第２実施形態における半導体装
置の断面図であり、いわゆるデュアルダマシン（dual-d
amascene）法を用いて形成された多層配線構造を示して
いる。

【００８６】図１２において、有機ＳＯＧ膜３、改質Ｓ
ＯＧ膜５及び金属配線７の上には、有機ＳＯＧ膜２０が
形成されている。この有機ＳＯＧ膜２０には、金属配線
７に通じるコンタクトホール２１が形成されている。有
機ＳＯＧ膜２０の上にはコンタクトホール２１を形成す
るためのエッチングマスクとしてのシリコン窒化膜マス
ク２２ａが形成され、更にその上に有機ＳＯＧ膜２３が
形成され、この有機ＳＯＧ膜２３には、コンタクトホー
ル２１に通じるトレンチ２４が形成されている。有機Ｓ
ＯＧ膜２０におけるコンタクトホール２１の内壁には改
質ＳＯＧ膜２５が、有機ＳＯＧ膜２３におけるトレンチ
２４の内壁には改質ＳＯＧ膜２６が形成されている。

【００８７】そして、コンタクトホール２１内及びトレ
ンチ２４内には、金属配線７と電気的に接続する上層金
属配線２７が形成されている。なお、この上層金属配線
２７が本発明における「第２配線」に相当する。

【００８８】次に、本第２実施形態の半導体装置の製造
方法を図１２〜図２０に従って説明する。尚、第１実施
形態における工程１〜工程６（図１〜図６）について
は、本第２実施形態も同様であるので、説明を省略し、
ここでは、それ以降の工程につき説明する。

【００８９】工程１０（図１３参照）：有機ＳＯＧ膜
３、改質ＳＯＧ膜５及び金属配線７の上に、膜厚約６０
０ｎｍの有機ＳＯＧ膜２０を形成する。この有機ＳＯＧ
膜２０の組成及び形成方法は上記有機ＳＯＧ膜３と同様
である。尚、この有機ＳＯＧ膜２０が本発明における
「第２絶縁膜又は第３絶縁膜」に相当する。

【００９０】工程１１（図１４参照）：有機ＳＯＧ膜２
０の上にシリコン窒化膜２２を形成する。尚、このシリ
コン窒化膜２２が、本発明の「第４絶縁膜」に相当す
る。

【００９１】工程１２（図１５参照）：シリコン窒化膜
２２の上に、レジストパターン２８を形成する。尚、こ
のレジストパターン２８が、本発明の「第２マスクパタ
ーン」に相当する。

【００９２】工程１３（図１６参照）：レジストパター
ン２８をマスクとして、上記工程３と同様の回転斜めイ
オン注入法を用い、有機ＳＯＧ膜２０に対し、ホウ素
（ボロン）イオン（Ｂ⁺）を加速エネルギー：約１４０K
eV、ドーズ量：約２×１０^１５atoms／cm²の条件でドー
プする。このように、有機ＳＯＧ膜２０にホウ素イオン
を導入することで、膜中の有機成分を分解させると共
に、膜中に含まれる水分及び水酸基を減少させる。

【００９３】その結果、有機ＳＯＧ膜２０は、有機成分
が含まれず、水分及び水酸基が僅かしか含まれない改質
ＳＯＧ膜２５に変えられる。この時、ホウ素イオンは斜
め方向から注入されるため、この改質ＳＯＧ膜２５は、
レジストパターン２８の開口部よりも大きな径になる。
尚、この改質ＳＯＧ膜２５が、本発明における「第２不
純物含有領域又は第３不純物含有領域」に相当する。

【００９４】工程１４（図１７参照）：ＲＩＥ法によ
り、レジストパターン２８をマスクとしてシリコン窒化
膜２２をエッチングすることにより、シリコン窒化膜マ
スク２２ａを形成する。尚、このシリコン窒化膜マスク
２２ａが、本発明の「エッチング用マスク」に相当す
る。

【００９５】工程１５（図１８参照）：レジストパター
ン２８を除去した後、改質ＳＯＧ膜２５及びシリコン窒
化膜マスク２２ａの上に、膜厚約６００ｎｍの有機ＳＯ
Ｇ膜２３を形成する。この有機ＳＯＧ膜２３の組成及び
形成方法は上記有機ＳＯＧ膜３と同様である。尚、この
有機ＳＯＧ膜２３は、本発明における「第２絶縁膜又は
第５絶縁膜」に相当する。

【００９６】工程１６（図１９参照）：有機ＳＯＧ膜２
３の上に、ストライプ状のレジストパターン２９を形成
する。このレジストパターン２９の開口部は、シリコン
窒化膜マスク２２ａの開口部を含み、その面積も、シリ
コン窒化膜マスク２２ａのそれよりも大きい。尚、この
レジストパターン２９が、本発明における「第３マスク
パターン」に相当する。

【００９７】次に、レジストパターン２９をマスクとし
て、上記工程３と同様の回転斜めイオン注入法を用い、
有機ＳＯＧ膜２３に対し、ホウ素（ボロン）イオン（Ｂ
⁺）を加速エネルギー：約１４０KeV、ドーズ量：約２×
１０^１５atoms／cm²の条件でドープする。このように、
有機ＳＯＧ膜２３にホウ素イオンを導入することで、膜
中の有機成分を分解させると共に、膜中に含まれる水分
及び水酸基を減少させる。

【００９８】その結果、有機ＳＯＧ膜２３は、有機成分
が含まれず、水分及び水酸基が僅かしか含まれない改質
ＳＯＧ膜２６に変えられる。この時、ホウ素イオンは斜
め方向から注入されるため、この改質ＳＯＧ膜２６は、
レジストパターン２９の開口部よりも大きな幅になる。
尚、この改質ＳＯＧ膜２６が、本発明における「第２不
純物含有領域又は第４不純物含有領域」に相当する。

【００９９】工程１７（図２０参照）：レジストパター
ン２９及びシリコン窒化膜マスク２２ａをマスクとし
て、フロロカーボン系のガスをエッチングガスとして用
いる異方性エッチングを行い、改質ＳＯＧ膜２５及び改
質ＳＯＧ膜２６をエッチングする。この場合、まずレジ
ストパターン２９と同じ開口幅で改質ＳＯＧ膜２６がエ
ッチングされ、シリコン窒化膜マスク２２ａに到達した
時点で改質ＳＯＧ膜２６のエッチングが終了し、まず、
改質ＳＯＧ膜２６にトレンチ２４が形成される。続い
て、シリコン窒化膜マスク２２ａをマスクとして、この
マスクと同じ開口径で改質ＳＯＧ膜２５がエッチングさ
れ、改質ＳＯＧ膜２５に、金属配線７に通じるコンタク
トホール２１を形成する。

【０１００】このように、シリコン窒化膜マスク２２ａ
をエッチングストッパとして利用することにより、トレ
ンチ２４とコンタクトホール２１とを一度のエッチング
で形成することができる。

【０１０１】しかも、まず開口幅の広いトレンチ２４を
形成してから、その後にコンタクトホール２１を形成す
るので、コンタクトホール２１を先に形成する手法に比
べてアスペクト比が高くならず、エッチング制御が簡単
である。

【０１０２】この時、工程１３において、改質ＳＯＧ膜
２５の径がシリコン窒化膜マスク２２ａの開口部の径よ
りも大きく形成され、工程１６において、改質ＳＯＧ膜
２６の幅がレジストパターン２９の開口幅よりも大きく
形成されているため、コンタクトホール２１の内壁は改
質ＳＯＧ膜２５で構成され、トレンチ２４の内壁は改質
ＳＯＧ膜２６で構成される。従って、このコンタクトホ
ール２１及びトレンチ２４内に後述するように配線を埋
め込んでも、有機ＳＯＧ膜２０，２３に含まれる水分や
水酸基が配線に悪影響を与えない。

【０１０３】また、改質ＳＯＧ膜２５，２６の比誘電率
はそれぞれ３．５で、有機ＳＯＧ膜２０，２３の各比誘
電率（２．９）に対し、若干高いが、本第２実施形態で
は、改質ＳＯＧ膜２５はコンタクトホール２１の内壁に
のみ存在し、改質ＳＯＧ膜２６はトレンチ２１の内壁に
のみ存在し、それ以外の個所は有機ＳＯＧ膜２０又は有
機ＳＯＧ膜２３のままであるため、膜全体の比誘電率が
大幅に増加し、配線間容量が大きくなって信号遅延が発
生することも極力防止できる。

【０１０４】工程１８（図１２参照）：不活性ガス（例
えばＡｒ）を用いたスパッタエッチングによって、トレ
ンチ２４及びコンタクトホール２１内をクリーニングし
た後、トレンチ２４及びコンタクトホール２１内を含む
有機ＳＯＧ膜２３及び改質ＳＯＧ膜２６の上に、マグネ
トロンスパッタ法やＣＶＤ法を用いて、密着層及びバリ
ヤ層としてのＴｉＮ膜を形成し、その上に、ＣＶＤ法又
はメッキ法を用いて、Ｃｕ膜を形成し、更に、ＣＭＰ法
を用いて、Ｃｕ膜の表面を研磨し、最終的にトレンチ２
４及びコンタクトホール２１内にＴｉＮとＣｕからなる
上層金属配線２７を埋め込み形成する。尚、この上層金
属配線２７が、本発明における「第２配線」に相当す
る。

【０１０５】以上、本第２実施形態にあっては、いわゆ
るデュアルダマシン法を用いて形成された多層配線構造
においても第１実施形態と同様の作用効果を享受するこ
とができる。

【０１０６】（第３実施形態）本発明を具体化した第３
実施形態を図面に基づいて説明する。尚、本第３実施形
態において、第１実施形態又は第２実施形態と同様の構
成には同じ符号を用い、その詳細な説明を省略する。

【０１０７】図２１は本第３実施形態における半導体装
置の断面図であり、第２実施形態と同様、デュアルダマ
シン法を用いて形成された多層配線構造を示している。

【０１０８】図２１において、有機ＳＯＧ膜３、改質Ｓ
ＯＧ膜５及び金属配線７の上には、有機ＳＯＧ膜３０が
形成されている。この有機ＳＯＧ膜３０には、金属配線
７に通じるコンタクトホール２１及びこのコンタクトホ
ール２１に通じるトレンチ２４が形成されている。コン
タクトホール２１及びトレンチ２４の内壁には改質ＳＯ
Ｇ膜３１が形成されている。

【０１０９】そして、コンタクトホール２１内及びトレ
ンチ２４内には、金属配線７と電気的に接続する上層金
属配線２７が形成されている。

【０１１０】次に、本実施形態の半導体装置の製造方法
を図２１〜図２８に従って説明する。尚、第１実施形態
における工程１〜工程６（図１〜図６）については、本
第３実施形態も同様であるので、説明を省略し、ここで
は、それ以降の工程につき説明する。

【０１１１】工程２０（図２２参照）：有機ＳＯＧ膜
３、改質ＳＯＧ膜５及び金属配線７の上に、膜厚約９０
０ｎｍの有機ＳＯＧ膜３０を形成する。この有機ＳＯＧ
膜３０の組成及び形成方法は上記有機ＳＯＧ膜３と同様
であるが、ぞの膜厚は、上述の被膜形成〜熱処理作業を
合計３回繰り返して所定の値としている。尚、この有機
ＳＯＧ膜３０が、本発明における「第２絶縁膜」に相当
する。

【０１１２】工程２１（図２３参照）：有機ＳＯＧ膜３
０の上に、ストライプ状のレジストパターン２９を形成
する。

【０１１３】工程２２（図２４参照）：レジストパター
ン２９をマスクとして、上記工程３と同様の回転斜めイ
オン注入法を用い、有機ＳＯＧ膜３０に対し、ホウ素
（ボロン）イオン（Ｂ⁺）を加速エネルギー：約１６０K
eV、ドーズ量：約２×１０^１５atoms／cm²の条件でドー
プする。このように、有機ＳＯＧ膜３０にホウ素イオン
を導入することで、膜中の有機成分を分解させると共
に、膜中に含まれる水分及び水酸基を減少させる。

【０１１４】その結果、有機ＳＯＧ膜３０は、有機成分
が含まれず、水分及び水酸基が僅かしか含まれない改質
ＳＯＧ膜３１に変えられる。この時、ホウ素イオンは斜
め方向から注入されるため、この改質ＳＯＧ膜３１は、
レジストパターン２９の開口部よりも大きな幅になる。
尚、この改質ＳＯＧ膜３１が、本発明における「第２不
純物含有領域」に相当する。

【０１１５】工程２３（図２５参照）：レジストパター
ン２９をマスクとして、フロロカーボン系のガスをエッ
チングガスとして用いる異方性エッチングを行い、改質
ＳＯＧ膜３１を、その膜厚が約４５０ｎｍになるまでエ
ッチングし、この改質ＳＯＧ膜３１にトレンチ２４を形
成する。

【０１１６】工程２４（図２６参照）：レジストパター
ン２９を除去した後、再び改質ＳＯＧ膜３１の上に、レ
ジストパターン３２を形成する。このレジストパターン
３２の開口部３２ａは、トレンチ２４内に位置する。

【０１１７】工程２５（図２７参照）：レジストパター
ン３２をマスクとして、フロロカーボン系のガスをエッ
チングガスとして用いる異方性エッチングを行い、改質
ＳＯＧ膜３１をエッチングする。

【０１１８】工程２６（図２８参照）：レジストパター
ン３２を除去することにより、改質ＳＯＧ膜３１に、金
属配線７に通じるトレンチ２４及びコンタクトホール２
１を形成する。

【０１１９】この時、工程２２において、改質ＳＯＧ膜
３１の寸法がレジストパターン２９の開口幅よりも大き
く形成されているため、コンタクトホール２１及びトレ
ンチ２４の内壁は改質ＳＯＧ膜３１で構成される。従っ
て、このコンタクトホール２１及びトレンチ２４内に後
述するように配線を埋め込んでも、有機ＳＯＧ膜３０に
含まれる水分や水酸基が配線に悪影響を与えない。

【０１２０】また、改質ＳＯＧ膜３１の比誘電率は３．
５で、有機ＳＯＧ膜３０の比誘電率（２．９）に対し、
若干高いが、本第３実施形態では、改質ＳＯＧ膜３１は
コンタクトホール２１及びトレンチ２４の内壁にのみ存
在し、それ以外の個所は有機ＳＯＧ膜３０のままである
ため、膜全体の比誘電率が大幅に増加し、配線間容量が
大きくなって信号遅延が発生することも極力防止でき
る。

【０１２１】工程２７（図２１参照）：不活性ガス（例
えばＡｒ）を用いたスパッタエッチングによって、トレ
ンチ２４及びコンタクトホール２１内をクリーニングし
た後、トレンチ２４及びコンタクトホール２１内を含む
有機ＳＯＧ膜３０及び改質ＳＯＧ膜３１の上に、マグネ
トロンスパッタ法やＣＶＤ法を用いて、密着層及びバリ
ヤ層としてのＴｉＮ膜を形成し、その上に、ＣＶＤ法又
はメッキ法を用いて、Ｃｕ膜を形成し、更に、ＣＭＰ法
を用いて、Ｃｕ膜の表面を研磨し、最終的にコンタクト
ホール２１及びトレンチ２４内にＴｉＮとＣｕからなる
上層金属配線２７を埋め込み形成する。

【０１２２】本第３実施形態から把握できる技術的思想
について、以下にその効果と共に記載する。

【０１２３】：基板上に第１絶縁膜（有機ＳＯＧ膜３）
を形成する工程と、この第１絶縁膜の一部に不純物を導
入して不純物含有領域（改質ＳＯＧ膜５）を形成する工
程と、前記第１絶縁膜における前記不純物含有領域内
に、第１埋込用開口部（トレンチ６）を形成する工程
と、前記第１埋込用開口部内に第１配線（金属配線７）
を埋め込む工程と、前記第１絶縁膜及び第１配線の上に
第６絶縁膜（有機ＳＯＧ膜３０）を形成する工程と、前
記第６絶縁膜の上に第５マスクパターン（レジストパタ
ーン２９）を形成する工程と、この第５マスクパターン
をマスクとして前記第６絶縁膜に斜め方向から不純物を
注入することにより、前記第６絶縁膜に、前記第５マス
クパターンの開口部よりも大きく且つ前記第１配線上に
位置する第５不純物含有領域（改質ＳＯＧ膜３１）を形
成する工程と、前記第５マスクパターンに基づいて、第
５不純物含有領域を部分的に薄膜化する工程と、この薄
膜化した領域の上に第６マスクパターン（レジストパタ
ーン３２）を形成する工程と、この第６マスクパターン
に基づいて、前記第５不純物含有領域に、前記第１配線
に通じるコンタクトホールを形成する工程と、少なくと
も前記コンタクトホール内に、前記第１配線に電気的に
接続される第２配線を形成する工程と、を含むことを特
徴とした半導体装置の製造方法。

【０１２４】本第３実施形態にあっては、コンタクトホ
ール２１及びトレンチ２４の内壁にそれぞれ改質ＳＯＧ
膜３１を形成する工程を、上記第２実施形態のように２
度に分けて行う必要がない。しかも、シリコン窒化膜マ
スク２２を設ける必要がない。その結果、製造工程を第
２実施形態に比べて簡略化することができる。

【０１２５】また、まず開口幅の広いトレンチ２４を形
成してから、その後にコンタクトホール２１を形成する
ので、コンタクトホール２１を先に形成する手法に比べ
てアスペクト比が高くならず、エッチング制御が簡単で
ある。

【０１２６】（第４実施形態）本発明を具体化した第４
実施形態を図面に基づいて説明する。尚、第４実施形態
において、第１実施形態〜第３実施形態と同様の構成に
は同じ符号を用い、その詳細な説明を省略する。

【０１２７】図２９は、第４実施形態における半導体装
置の断面図である。この第４実施形態では、第２および
第３実施形態と同様、デュアルダマシン法を用いて形成
された多層配線構造を有している。ただし、この第４実
施形態では、第２および第３実施形態と異なり、改質Ｓ
ＯＧ膜は、コンタクトホール２１の内壁にのみ形成され
ており、トレンチ２４の内壁には形成されていない。以
下、第４実施形態の構造について詳細に説明する。

【０１２８】図２９を参照して、単結晶シリコン基板１
の上には、３００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の膜厚を有する
配線層４２が形成されている。配線層４２の上には、９
００ｎｍ〜１１００ｎｍ程度の膜厚を有する有機ＳＯＧ
膜４３が形成されている。この有機ＳＯＧ膜４３には、
配線層４２に通じるコンタクトホール（ビアホール）２
１が形成されている。有機ＳＯＧ膜４３の上にはコンタ
クトホール２１を形成するためのエッチングマスクとし
てのシリコン窒化膜マスク４４ａが２０ｎｍ〜４０ｎｍ
程度の膜厚で形成されている。このシリコン窒化膜マス
ク４４ａは、有機ＳＯＧ膜４３よりもエッチング速度が
遅い。また、シリコン窒化膜マスク４４ａ上には、誘電
率が３．５以下の低誘電率絶縁膜４８が３００ｎｍ〜５
００ｎｍ程度の膜厚で形成されている。

【０１２９】この低誘電率絶縁膜４８としては、たとえ
ば、有機ＳＯＧ膜（誘電率２．９）またはアモルファス
カーボン膜（誘電率２．０〜２．５）などが用いられ
る。また、この低誘電率絶縁膜４８としては、シリコン
窒化膜マスク４４ａよりもエッチング速度が速い材料を
用いる。なお、この低誘電率絶縁膜４８には、コンタク
トホール２１に通じるトレンチ２４が形成されている。
有機ＳＯＧ膜４３におけるコンタクトホール２１の内壁
には改質ＳＯＧ膜４５が形成されている。

【０１３０】また、コンタクトホール２１内及びトレン
チ２４内には、デュアルダマシン法を用いて、配線層４
２と電気的に接続する上層金属配線２７が埋め込まれて
いる。なお、この上層金属配線２７が本発明（請求項
６，１７）における「第１配線」に相当する。

【０１３１】ここで、第４実施形態では、上記のよう
に、有機ＳＯＧ膜４３に不純物が導入された改質ＳＯＧ
膜４５を設けることによって、その改質ＳＯＧ膜４５で
は、不純物の導入により、膜が改質されて、膜に含まれ
る水分や水酸基が減少し且つ膜が吸水しにくくなってい
る。これにより、有機ＳＯＧ膜４３中の水分が上層金属
配線２７に悪影響を与えない。この結果、上層金属配線
２７のコンタクトホール２１部分における腐食などの不
都合を有効に防止することができる。

【０１３２】また、改質ＳＯＧ膜４５を、有機ＳＯＧ膜
４３のうち上層金属配線２７との接触部のみに形成する
ことによって、不純物の導入によりこの部分の比誘電率
が若干増加した場合であっても、有機ＳＯＧ膜４３にお
けるその他の領域の比誘電率は増加しない。したがっ
て、第４実施形態では、上記した第２および第３実施形
態と同様、上層金属配線２７のコンタクトホール２１部
分における腐食などの不都合を有効に防止することがで
きるとともに、配線間容量も極力低い、信頼性の高い有
機ＳＯＧ膜４３（改質ＳＯＧ膜４５）からなる層間絶縁
膜を得ることができる。

【０１３３】さらに、この第４実施形態では、上層の絶
縁膜として誘電率が３．５以下の低誘電率絶縁膜４８を
用いることにより、低誘電率絶縁膜４８からなる層間絶
縁膜の配線間容量を低減することができる。この結果、
有機ＳＯＧ膜４３（改質ＳＯＧ膜４５）からなる層間絶
縁膜と、低誘電率絶縁膜４８からなる層間絶縁膜との組
み合わせにより、配線間容量をより低減しながら、コン
タクトホール２１部分における上層金属配線２７の腐食
などの不都合を有効に防止することができる。

【０１３４】なお、コンタクトホール（ビアホール）２
１のエッチング時に生じるリセスやポイズンドビアなど
の不都合は、主にコンタクトホール（ビアホール）２１
で発生する問題であるので、コンタクトホール（ビアホ
ール）２１の内壁に改質ＳＯＧ膜４５が形成されていれ
ば、これらの不都合は解消でき、有機ＳＯＧ膜などから
なる低誘電率絶縁膜４８のトレンチ２４の内壁に改質Ｓ
ＯＧ膜が形成されていなくても問題はないと考えられ
る。

【０１３５】次に、第４実施形態の半導体装置の製造方
法を図２９〜図３６に従って説明する。

【０１３６】工程３０（図３０参照）：（１００）ｐ型
（又はｎ型）単結晶シリコン基板１の上に配線層４２を
３００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の膜厚で形成する。その配
線層４２上に有機ＳＯＧ膜４３を９００ｎｍ〜１１００
ｎｍ程度の膜厚で形成する。この有機ＳＯＧ膜４３の組
成及び形成方法は、上記実施の形態１の有機ＳＯＧ膜３
と同様である。尚、この有機ＳＯＧ膜４３が本発明（請
求項６，１７）における「第１絶縁膜」に相当する。ま
た、有機ＳＯＧ膜４３の上にシリコン窒化膜４４を２０
ｎｍ〜４０ｎｍ程度の膜厚で形成する。尚、このシリコ
ン窒化膜４４が、本発明（請求項１７）の「第２絶縁
膜」に相当する。

【０１３７】工程３１（図３１参照）：シリコン窒化膜
４４の上に、レジストパターン４６を５００ｎｍ〜８０
０ｎｍ程度の膜厚で形成する。尚、このレジストパター
ン４６が、本発明（請求項１７）の「第１マスクパター
ン」に相当する。

【０１３８】工程３２（図３２参照）：レジストパター
ン４６をマスクとして、上記実施の形態１の工程３と同
様の回転斜めイオン注入法を用い、有機ＳＯＧ膜４３に
対し、ホウ素（ボロン）イオン（Ｂ⁺）を加速エネルギ
ー：約３００〜５００KeV、ドーズ量：１×１０^１５ato
ms／cm²程度以上の条件でドープする。このように、有
機ＳＯＧ膜４３にホウ素イオンを導入することで、膜中
の有機成分を分解させると共に、膜中に含まれる水分及
び水酸基を減少させる。

【０１３９】その結果、有機ＳＯＧ膜４３のイオン注入
された領域は、有機成分が含まれず、水分及び水酸基が
僅かしか含まれない改質ＳＯＧ膜４５に変えられる。こ
の時、ホウ素イオンは斜め方向から注入されるため、こ
の改質ＳＯＧ膜４５は、レジストパターン４６の開口部
よりも大きな径になる。尚、この改質ＳＯＧ膜４５が、
本発明（請求項６，１７）における「第１不純物含有領
域」に相当する。

【０１４０】工程３３（図３３参照）：ＲＩＥ法によ
り、レジストパターン４６をマスクとしてシリコン窒化
膜４４を異方性エッチングすることにより、開口部４７
を有するシリコン窒化膜マスク４４ａを形成する。尚、
このシリコン窒化膜マスク４４ａが、本発明（請求項
８，１７）の「エッチング用マスク」に相当する。

【０１４１】工程３４（図３４参照）：レジストパター
ン４６を除去した後、改質ＳＯＧ膜４５及びシリコン窒
化膜マスク４４ａの上に、３００ｎｍ〜５００ｎｍ程度
の膜厚を有する低誘電率絶縁膜４８を形成する。この低
誘電率絶縁膜４８として有機ＳＯＧ膜を用いる場合は、
上記有機ＳＯＧ膜３と同様の組成および形成方法により
形成する。また、低誘電率絶縁膜４８としてアモルファ
スカーボンを用いる場合は、ＣＶＤ法により堆積する。
尚、この低誘電率絶縁膜４８は、本発明における「第２
絶縁膜（請求項６，７）または第３絶縁膜（請求項１
７）」に相当する。

【０１４２】工程３５（図３５参照）：低誘電率絶縁膜
４８の上に、レジストパターン４９を形成する。このレ
ジストパターン４９の開口部は、シリコン窒化膜マスク
４４ａの開口部を含み、その面積も、シリコン窒化膜マ
スク４４ａのそれよりも大きい。尚、このレジストパタ
ーン４９が、本発明（請求項１７）における「第２マス
クパターン」に相当する。

【０１４３】工程３６（図３６参照）：レジストパター
ン４９及びシリコン窒化膜マスク４４ａをマスクとし
て、フロロカーボン系のガスをエッチングガスとして用
いる異方性エッチングを行い、低誘電率絶縁膜４８及び
改質ＳＯＧ膜４５をエッチングする。この場合、まずレ
ジストパターン４９と同じ開口幅で低誘電率絶縁膜４８
がエッチングされ、シリコン窒化膜マスク４４ａに到達
した時点で低誘電率絶縁膜４８のエッチングが終了す
る。これにより、低誘電率絶縁膜４８にトレンチ２４が
形成される。続いて、シリコン窒化膜マスク４４ａをマ
スクとして、このマスクと同じ開口径で改質ＳＯＧ膜４
５がエッチングされ、改質ＳＯＧ膜４５に、配線層４２
に通じるコンタクトホール２１を形成する。

【０１４４】このように、シリコン窒化膜マスク４４ａ
をエッチングストッパとして利用することにより、トレ
ンチ２４とコンタクトホール２１とを一度のエッチング
で形成することができ、その結果、製造工程を簡略化す
ることができる。

【０１４５】しかも、まず開口幅の広いトレンチ２４を
形成してから、その後にコンタクトホール２１を形成す
るので、コンタクトホール２１を先に形成する手法に比
べてアスペクト比が高くならず、エッチング制御が簡単
である。

【０１４６】ここで、工程３２において、改質ＳＯＧ膜
４５の径がシリコン窒化膜マスク４４ａの開口部の径よ
りも大きく形成されているため、工程３６において形成
されるコンタクトホール２１の内壁は改質ＳＯＧ膜４５
で構成される。従って、このコンタクトホール２１内に
後述するように配線を埋め込んでも、有機ＳＯＧ膜４３
に含まれる水分や水酸基が配線に悪影響を与えない。

【０１４７】また、改質ＳＯＧ膜４５の比誘電率は３．
５で、有機ＳＯＧ膜４３の比誘電率（２．９）に対し、
若干高いが、この第４実施形態では、改質ＳＯＧ膜４５
はコンタクトホール２１の内壁にのみ存在し、それ以外
の個所は有機ＳＯＧ膜４３のままであるため、膜全体の
比誘電率が大幅に増加することにより配線間容量が大き
くなって信号遅延が発生するのを有効に防止することが
できる。

【０１４８】工程３７（図２９参照）：不活性ガス（例
えばＡｒ）を用いたスパッタエッチングによって、トレ
ンチ２４及びコンタクトホール２１内をクリーニングし
た後、トレンチ２４及びコンタクトホール２１内を含む
低誘電率絶縁膜４８の上に、マグネトロンスパッタ法や
ＣＶＤ法を用いて、密着層及びバリヤ層としてのＴｉＮ
膜を形成し、その上に、ＣＶＤ法又はメッキ法を用い
て、Ｃｕ膜を形成し、更に、ＣＭＰ法を用いて、Ｃｕ膜
の表面を研磨し、最終的にトレンチ２４及びコンタクト
ホール２１内にＴｉＮとＣｕからなる上層金属配線２７
を埋め込み形成する。尚、この上層金属配線２７が、本
発明（請求項６，１７）における「第１配線」に相当す
る。

【０１４９】このように、第４実施形態では、いわゆる
デュアルダマシン法を用いて形成された多層配線構造に
おいて第１実施形態と同様の作用効果を得ることができ
る。

【０１５０】なお、今回開示された実施形態は、すべて
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明
ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請
求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が
含まれる。

【０１５１】たとえば、以下のように実施しても上記し
た実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【０１５２】（１）有機ＳＯＧ膜に代えて、フロロカー
ボン膜やポリイミドやシロキサン編成されたポリイミド
などを用いる。

【０１５３】（２）配線材料としてのＣｕに代えて、ア
ルミ、金、銀、シリサイド、高融点金属、ドープドポリ
シリコン、窒化チタン（ＴｉＮ）、タングステンチタン
（ＴｉＷ）又はそれらの積層構造で形成する。

【０１５４】（３）密着層及びバリヤ層としてのＴｉＮ
を、Ｔｉ，ＴａＮ，Ｔａ等との積層構造にする。又は、
ＴｉＮに代えて、Ｔｉ，ＴａＮ，Ｔａ等を用いる。

【０１５５】（４）改質ＳＯＧ膜に熱処理を施す。この
場合、改質ＳＯＧ膜中のダングリングボンドが少なくな
るため、吸湿性が更に小さくなり、水分の透過も更に少
なくなる。

【０１５６】（５）有機ＳＯＧ膜の組成を一般式（１）
で表される無機ＳＯＧ膜に置き代え、その無機ＳＯＧ膜
にイオン注入を行う。この場合には、無機ＳＯＧ膜に含
まれる水分及び水酸基を減少させることができる。

【０１５７】（６）上記実施形態では、有機ＳＯＧ膜に
注入するイオンとしてホウ素イオンを用いたが、結果と
して有機ＳＯＧ膜を改質するものであればどのようなイ
オンを用いてもよい。

【０１５８】具体的には、アルゴンイオン、ホウ素イオ
ン、窒素イオンなどの質量の比較的小さいイオンが適し
ており、中でもホウ素イオンがもっとも適しているが、
これら以外にも以下に示すイオンも十分に効果が期待で
きる。

【０１５９】アルゴン以外の不活性ガスイオン（ヘリウ
ムイオン、ネオンイオン、クリプトンイオン、キセノン
イオン、ラドンイオン）。不活性ガスは有機ＳＯＧ膜と
反応しないため、イオン注入によって悪影響が生じる恐
れが全くない。

【０１６０】ホウ素及び窒素以外のIII b,IV b,Ｖ b,VI
b,VII bの各族の元素単体イオン及びそれらの化合物イ
オン。特に、酸素、アルミ、イオウ、塩素、ガリウム、
ゲルマニウム、ヒ素、セレン、臭素、アンチモン、ヨウ
素、インジウム、スズ、テルル、鉛、ビスマスの元素単
体イオン及びそれらの化合物イオン。

【０１６１】IVa族,Ｖa族の元素単体イオン及びそれら
の化合物イオン。特に、チタン、バナジウム、ニオブ、
ハフニウム、タンタルの元素単体イオン及びそれらの化
合物イオン。

【０１６２】各イオンを複数種類組み合わせて用いる。
この場合、各イオンの相乗作用により更に優れた効果を
得ることができる。

【０１６３】（７）上記実施形態では、有機ＳＯＧ膜に
イオンを注入しているが、イオンに限らず、原子、分
子、粒子であればよい（本発明ではこれらを総称して不
純物とする）。

【０１６４】（８）スパッタリングの方法として、マグ
ネトロンスパッタリング以外に、ダイオードスパッタリ
ング、高周波スパッタリング、四極スパッタリング等の
ようなものであってもよい。

【０１６５】（９）スパッタエッチングの方法として、
不活性ガスを用いる以外に、反応性ガス（例えばＣＣｌ
₄、ＳＦ₆）を用いた反応性イオンビームエッチング（Ｒ
ＩＢＥ、反応性イオンミリングとも呼ばれる）を用いて
もよい。

【０１６６】（１０）上記第２実施形態において、工程
１４を工程１３の前に行う。

【０１６７】（１１）単結晶シリコン基板（半導体基
板）に代えて、導電性基板やガラス等の絶縁性基板を用
いる。すなわち、以上の実施形態にあっては、単結晶シ
リコン基板上に層間絶縁膜を形成する例を示している
が、例えばＬＣＤのように絶縁性基板上の半導体層の上
に層間絶縁膜を形成するデバイスに対しても十分に適用
が可能であり、このような絶縁性基板上に絶縁膜を形成
したものであっても本発明における「半導体装置」の概
念に属するものとする。

【０１６８】（１２）金属配線７又は上層金属配線２７
は、それぞれ分離していても、端部で接続されていても
良く、任意の場所に置いて、配線間に絶縁膜が介在する
ものであれば良い。

【０１６９】（１３）以上の実施形態にあっては、トレ
ンチ６，２４に金属配線７を埋め込む例を用いて説明し
たが、その他コンタクトホールやビアホールも「埋め込
み孔」の概念に属する。また、以上の実施形態におい
て、コンタクトホールとビアホールとは同義とする。

【０１７０】（１４）第４実施形態の低誘電率絶縁膜と
して、有機ＳＯＧ膜またはアモルファスカーボンを示し
たが、誘電率が３．５以下であれば他の絶縁膜であって
もよい。たとえば、ＨＳＱ（水素シルセスオキサン：誘
電率３．０）やアモルファスフッ素樹脂（誘電率２．
１）なども採用可能である。

【０１７１】

【発明の効果】以上のように、本発明にあっては、配線
の腐食を防止し且つ比誘電率の増加も極力防止された層
間絶縁膜を得ることで、信頼性の高い半導体装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した第１実施形態に係る半導体
装置の概略断面図である。

【図２】本発明を具体化した第１実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３】本発明を具体化した第１実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図４】本発明を具体化した第１実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図５】本発明を具体化した第１実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図６】本発明を具体化した第１実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図７】本発明を具体化した第１実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図８】本発明を具体化した第１実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図９】本発明の実施形態を説明するための特性図であ
る。

【図１０】本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。

【図１１】本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。

【図１２】本発明を具体化した第２実施形態に係る半導
体装置の概略断面図である。

【図１３】本発明を具体化した第２実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図１４】本発明を具体化した第２実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図１５】本発明を具体化した第２実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図１６】本発明を具体化した第２実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図１７】本発明を具体化した第２実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図１８】本発明を具体化した第２実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図１９】本発明を具体化した第２実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２０】本発明を具体化した第２実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２１】本発明を具体化した第３実施形態に係る半導
体装置の概略断面図である。

【図２２】本発明を具体化した第３実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２３】本発明を具体化した第３実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２４】本発明を具体化した第３実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２５】本発明を具体化した第３実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２６】本発明を具体化した第３実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２７】本発明を具体化した第３実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２８】本発明を具体化した第３実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図２９】本発明を具体化した第４実施形態に係る半導
体装置の概略断面図である。

【図３０】本発明を具体化した第４実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３１】本発明を具体化した第４実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３２】本発明を具体化した第４実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３３】本発明を具体化した第４実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３４】本発明を具体化した第４実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３５】本発明を具体化した第４実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【図３６】本発明を具体化した第４実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１シリコン基板３，２０，２３，３０，４３有機ＳＯＧ膜４，２８，２９，３２，４６，４９レジストパターン５，２５，２６，３１，４５改質ＳＯＧ膜６，２４トレンチ７金属配線２１コンタクトホール２２ａ，４４ａシリコン窒化膜マスク２７上層金属配線４２配線層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西田篤弘大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者井上恭典大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者水原秀樹大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 5F033 GG04 HH04 HH08 HH11 HH13 HH14 HH17 HH18 HH21 HH23 HH25 HH33 JJ04 JJ08 JJ11 JJ13 JJ14 JJ17 JJ18 JJ21 JJ23 JJ25 JJ33 KK04 KK08 KK11 KK13 KK14 KK17 KK18 KK21 KK25 KK33 MM01 MM02 MM12 MM13 NN06 NN07 PP06 PP15 PP27 PP28 QQ09 QQ13 QQ14 QQ16 QQ25 QQ28 QQ37 QQ48 QQ60 QQ61 QQ62 QQ63 QQ64 QQ65 QQ66 QQ91 QQ92 RR01 RR04 RR06 RR09 RR12 RR21 RR22 RR24 RR25 SS01 SS02 SS04 SS07 SS11 SS12 SS13 SS14 SS15 SS22 TT04 TT06 TT07 WW04 XX18 XX24 XX27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１絶縁膜内に実質的にその上面まで埋
め込まれた第１配線と、前記第１絶縁膜における前記第１配線との接触部のみに
形成された第１不純物含有領域とを備えた、半導体装
置。
【請求項２】前記第１配線及び前記第１絶縁膜の上に
形成された第２絶縁膜と、この第２絶縁膜に形成され且
つ前記第１配線に通じる埋込用開口部と、この埋込用開
口部内に埋め込まれた第２配線とを備え、前記第２絶縁
膜における前記第２配線との接触部のみに、第２不純物
含有領域を形成したことを特徴とする請求項１に記載の
半導体装置。
【請求項３】前記埋込用開口部は、前記第１配線に通
じるコンタクトホールとこのコンタクトホールに通じる
トレンチとからなることを特徴とした請求項２に記載の
半導体装置。
【請求項４】前記第２絶縁膜は、前記コンタクトホー
ルが形成された第３絶縁膜と前記トレンチが形成された
第４絶縁膜とからなることを特徴とした請求項３に記載
の半導体装置。
【請求項５】前記第３絶縁膜と第４絶縁膜との間に、
前記コンタクトホールのエッチング用マスクを有するこ
とを特徴とした請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】配線層の上に形成され、前記配線層に通
じるコンタクトホールを有する第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜の上に形成され、前記コンタクトホール
に通じるトレンチを有する第２絶縁膜と、前記コンタクトホールと前記トレンチとを埋め込むとと
もに、前記配線層に接触するように形成された第１配線
と、前記第１絶縁膜のうち前記第１配線との接触部のみに形
成された第１不純物含有領域とを備えた、半導体装置。
【請求項７】前記第２絶縁膜の誘電率は、３．５以下で
ある、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との間
に、前記コンタクトホールのエッチング用マスクをさら
に備える、請求項６又は７に記載の半導体装置。
【請求項９】前記絶縁膜が、炭素を１atomic％以上含
有するシリコン酸化膜を含むことを特徴とした請求項
１、２、４、６又は７に記載の半導体装置。
【請求項１０】前記絶縁膜が、無機ＳＯＧ膜を含むこ
とを特徴とした請求項１、２、４、６又は７に記載の半
導体装置。
【請求項１１】基板上に第１絶縁膜を形成する工程
と、この第１絶縁膜の一部に不純物を導入して第１不純物含
有領域を形成する工程と、前記第１絶縁膜における前記第１不純物含有領域内に、
第１埋込用開口部を形成する工程と、前記第１埋込用開口部内に第１配線を埋め込む工程と、
を含むことを特徴とした半導体装置の製造方法。
【請求項１２】基板上に第１絶縁膜を形成する工程
と、この第１絶縁膜の上に第１マスクパターンを形成する工
程と、この第１マスクパターンをマスクとして前記第１絶縁膜
に不純物を注入することにより、前記第１絶縁膜に、前
記第１マスクパターンの開口部よりも大きな第１不純物
含有領域を形成する工程と、前記第１マスクパターンをマスクとして、前記第１不純
物含有領域をエッチングすることにより、側壁に第１不
純物含有領域を有する第１埋込用開口部を形成する工程
と、前記第１埋込用開口部内に第１配線を埋め込む工程と、
を含むことを特徴とした半導体装置の製造方法。
【請求項１３】前記第１配線及び前記第１絶縁膜の上
に、第２絶縁膜を形成する工程と、この第２絶縁膜に、側壁に第２不純物含有領域を有し且
つ前記第１配線に通じる第２埋込用開口部を形成する工
程と、前記第２埋込用開口部内に第２配線を埋め込む工程と、
を含むことを特徴とした請求項１１又は１２に記載の半
導体装置の製造方法。
【請求項１４】前記第１配線及び前記第１絶縁膜の上
に、第２絶縁膜を形成する工程と、この第２絶縁膜の一部に不純物を導入して第２不純物含
有領域を形成する工程と、前記第２絶縁膜における前記第２不純物含有領域内に、
前記第１配線に通じる第２埋込用開口部を形成する工程
と、前記第２埋込用開口部内に第２配線を埋め込む工程と、
を含むことを特徴とした請求項１１又は１２に記載の半
導体装置の製造方法。
【請求項１５】前記第２埋込用開口部は、前記第１配
線に通じるコンタクトホールとこのコンタクトホールに
通じるトレンチとからなることを特徴とした請求項１３
又は１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】前記第１絶縁膜及び第１配線の上に第
３絶縁膜を形成する第１工程と、前記第３絶縁膜の上に、第４絶縁膜を形成する第２工程
と、前記第４絶縁膜の上に第２マスクパターンを形成する第
３工程と、この第２マスクパターンをマスクとして前記第３絶縁膜
に不純物を注入することにより、前記第３絶縁膜に、前
記第２マスクパターンの開口部よりも大きく且つ前記第
１配線上に位置する第３不純物含有領域を形成する第４
工程と、第４工程の前又は後に、前記第２マスクパターンをマス
クとして、前記第４絶縁膜をエッチングすることによ
り、前記第３絶縁膜の上に、前記第４絶縁膜からなるエ
ッチング用マスクを形成する第５工程と、前記第２マスクパターンを除去した後、前記第３絶縁膜
及びエッチング用マスクの上に第５絶縁膜を形成する工
程と、前記第５絶縁膜の上に前記エッチング用マスクよりも大
きい開口部を有する第３マスクパターンを形成する工程
と、この第３マスクパターンをマスクとして前記第５絶縁膜
に不純物を注入することにより、前記第５絶縁膜に、前
記エッチング用マスクの開口部よりも大きく且つ前記第
３絶縁膜の第３不純物含有領域上に位置する第４不純物
含有領域を形成する工程と、前記第３マスクパターンに基づいて、前記第４不純物含
有領域をエッチングすることにより、側壁に第４不純物
含有領域を有するトレンチを形成する工程と、前記エッチング用マスクに基づいて、前記第３不純物含
有領域をエッチングすることにより、側壁に第３不純物
含有領域を有するコンタクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホール及びトレンチ内に第２配線を埋め
込む工程と、を含むことを特徴とした請求項１１又は１
２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】基板上に形成された配線層を覆うように
第１絶縁膜を形成する工程と、前記第１絶縁膜の上に第２絶縁膜を形成する工程と、前記第２絶縁膜の上に第１マスクパターンを形成する工
程と、前記第１マスクパターンをマスクとして、前記第１絶縁
膜に不純物を注入することにより、前記第１マスクパタ
ーンの開口部よりも大きく且つ前記配線層上に位置する
第１不純物含有領域を形成する工程と、前記第１マスクパターンをマスクとして、前記第２絶縁
膜をエッチングすることにより、前記第１絶縁膜の上
に、前記第２絶縁膜からなるエッチング用マスクを形成
する工程と、前記第１マスクパターンを除去した後、前記第１絶縁膜
及び前記エッチング用マスクの上に、誘電率が３．５以
下の第３絶縁膜を形成する工程と、前記第３絶縁膜の上に前記エッチング用マスクよりも大
きい開口部を有する第２マスクパターンを形成する工程
と、前記第２マスクパターンをマスクとして、前記第３絶縁
膜をエッチングすることにより、トレンチを形成する工
程と、前記エッチング用マスクをマスクとして、前記第１不純
物含有領域をエッチングすることにより、側壁に第１不
純物含有領域を有するコンタクトホールを形成する工程
と、前記コンタクトホール及びトレンチ内に第１配線を埋め
込む工程とを備えた、半導体装置の製造方法。
【請求項１８】前記絶縁膜への不純物の注入は、前記絶
縁膜へ斜め方向から不純物をイオン注入することにより
行う、請求項１２、１６または１７に記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項１９】前記絶縁膜が、炭素を１atomic％以上
含有するシリコン酸化膜を含むことを特徴とした請求項
１１乃至１７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造
方法。
【請求項２０】前記絶縁膜が、無機ＳＯＧ膜を含むこ
とを特徴とした請求項１１乃至１７のいずれか１項に記
載の半導体装置の製造方法。