JP3236576B2 - 層間絶縁膜の形成方法、化学的気相成長装置、及び半導体装置 - Google Patents
層間絶縁膜の形成方法、化学的気相成長装置、及び半導体装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は層間絶縁膜の形成方
法に関し、より詳しくは、高密度化された半導体装置に
必要な低誘電率層間絶縁膜の形成方法に関する。近年、
半導体装置の高密度化が進んでおり、それに伴い配線間
の間隔が狭くなっている。このため、配線間の電気容量
が増加するので、低誘電率の層間絶縁膜が要望されてい
る。
法に関し、より詳しくは、高密度化された半導体装置に
必要な低誘電率層間絶縁膜の形成方法に関する。近年、
半導体装置の高密度化が進んでおり、それに伴い配線間
の間隔が狭くなっている。このため、配線間の電気容量
が増加するので、低誘電率の層間絶縁膜が要望されてい
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＳＩデバイスの高密度化、高集
積化が進むに従い、配線が微細化、多層化している。そ
れに伴ない配線間の配線容量も増大している。そして、
この配線容量の増加に起因する動作速度の低下が著しい
ので、その改善要求が高まっている。その改善策とし
て、現在層間絶縁膜として用いられているＳｉＯ2 より
も誘電率の小さい低誘電率層間絶縁膜を用いて配線間の
電気容量を小さくする方法が検討されている。
積化が進むに従い、配線が微細化、多層化している。そ
れに伴ない配線間の配線容量も増大している。そして、
この配線容量の増加に起因する動作速度の低下が著しい
ので、その改善要求が高まっている。その改善策とし
て、現在層間絶縁膜として用いられているＳｉＯ2 より
も誘電率の小さい低誘電率層間絶縁膜を用いて配線間の
電気容量を小さくする方法が検討されている。
【０００３】現在研究されている低誘電率層間絶縁膜の
代表的なものとして、ＳｉＯＦ膜、有機系低誘電率
絶縁膜、がある。これらの膜について、以下に簡単に説
明する。 ＳｉＯＦ膜 ＳｉＯＦ膜は、Ｆを含んだ反応ガスを用いて、ＳｉＯ2
中のＳｉ−Ｏ結合の一部をＳｉ−Ｆ結合に置換すること
により形成され、その比誘電率は、膜中のＦの濃度が増
加するにつれて単調に減少する。
代表的なものとして、ＳｉＯＦ膜、有機系低誘電率
絶縁膜、がある。これらの膜について、以下に簡単に説
明する。 ＳｉＯＦ膜 ＳｉＯＦ膜は、Ｆを含んだ反応ガスを用いて、ＳｉＯ2
中のＳｉ−Ｏ結合の一部をＳｉ−Ｆ結合に置換すること
により形成され、その比誘電率は、膜中のＦの濃度が増
加するにつれて単調に減少する。
【０００４】ＳｉＯＦ膜を形成する方法として、いくつ
かの方法が報告されている（月刊Ｓｅｍｉｃｏｎｄｏｃ
ｔｏｒ Ｗｏｒｄ １９９６年２月号、ｐ８２参照）。
その中で現在最も有望視されているものの１つに、原料
ガスとして、ＳｉＨ4 、Ｏ2、Ａｒ、ＳｉＦ4 、を用い
て、高密度プラズマＣＶＤ法（ＨＤＰＣＶＤ法）によ
り、ＳｉＯＦ膜を形成する方法がある。この方法で形成
されたＳｉＯＦ膜の比誘電率は、３．１〜４．０（膜中
のＦ濃度により異なる）であり、従来層間絶縁膜として
用いられているＳｉＯ2 の比誘電率４．０よりも小さな
値となっている。
かの方法が報告されている（月刊Ｓｅｍｉｃｏｎｄｏｃ
ｔｏｒ Ｗｏｒｄ １９９６年２月号、ｐ８２参照）。
その中で現在最も有望視されているものの１つに、原料
ガスとして、ＳｉＨ4 、Ｏ2、Ａｒ、ＳｉＦ4 、を用い
て、高密度プラズマＣＶＤ法（ＨＤＰＣＶＤ法）によ
り、ＳｉＯＦ膜を形成する方法がある。この方法で形成
されたＳｉＯＦ膜の比誘電率は、３．１〜４．０（膜中
のＦ濃度により異なる）であり、従来層間絶縁膜として
用いられているＳｉＯ2 の比誘電率４．０よりも小さな
値となっている。
【０００５】有機系低誘電率絶縁膜 ＳｉＯＦ膜に比べて小さい誘電率（３．０以下）を示す
絶縁膜として、有機系低誘電率絶縁膜が注目されてい
る。現在までに報告されている有機系低誘電率絶縁膜の
いくつかと、その比誘電率、及び、その熱分解温度を表
１に示す。
絶縁膜として、有機系低誘電率絶縁膜が注目されてい
る。現在までに報告されている有機系低誘電率絶縁膜の
いくつかと、その比誘電率、及び、その熱分解温度を表
１に示す。
【０００６】
【表１】
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のＳｉＯ
Ｆ膜では、膜中のＦ濃度が増加するにつれて、耐吸湿性
が低下するという欠点がある。耐吸湿性の低下は、トラ
ンジスター特性や上部バリヤーメタル層の密着性に影響
を及ぼすため、深刻な問題となる。また、上記の有機系
低誘電率絶縁膜は、Ｓｉ膜と、ＳｉＯ2 膜との密着性が
悪く剥がれやすい。更に、熱分解温度が４００℃前後
で、耐熱性が悪いという欠点がある。耐熱性が悪いとい
う欠点は、ウェハーを高温でアニールする際に問題とな
る。
Ｆ膜では、膜中のＦ濃度が増加するにつれて、耐吸湿性
が低下するという欠点がある。耐吸湿性の低下は、トラ
ンジスター特性や上部バリヤーメタル層の密着性に影響
を及ぼすため、深刻な問題となる。また、上記の有機系
低誘電率絶縁膜は、Ｓｉ膜と、ＳｉＯ2 膜との密着性が
悪く剥がれやすい。更に、熱分解温度が４００℃前後
で、耐熱性が悪いという欠点がある。耐熱性が悪いとい
う欠点は、ウェハーを高温でアニールする際に問題とな
る。
【０００８】本発明は、係る従来例の課題に鑑みて創作
されたものであり、耐吸湿性、及び、耐熱性が良い低誘
電率層間絶縁膜の形成方法、及び、それを用いた半導体
装置の提供を目的とする。
されたものであり、耐吸湿性、及び、耐熱性が良い低誘
電率層間絶縁膜の形成方法、及び、それを用いた半導体
装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、第１の
発明である、ＳｉＨ4 と酸化性ガスとを含む反応ガスを
用い、減圧下において、断続的に、又は周期的にプラズ
マを発生させると共に、該プラズマが発生している状態
での前記反応ガスの圧力が前記プラズマが発生していな
い状態での前記反応ガスの圧力よりも高くなるように、
平行平板型プラズマ化学的気相成長法により、被形成体
上に多孔性を有するＳｉＯ2 膜を形成する層間絶縁膜の
形成方法によって解決する。または、第２の発明であ
る、前記酸化性ガスは、Ｏ2 又はＯ3 であることを特徴
とする第１の発明に記載の層間絶縁膜の形成方法によっ
て解決する。
発明である、ＳｉＨ4 と酸化性ガスとを含む反応ガスを
用い、減圧下において、断続的に、又は周期的にプラズ
マを発生させると共に、該プラズマが発生している状態
での前記反応ガスの圧力が前記プラズマが発生していな
い状態での前記反応ガスの圧力よりも高くなるように、
平行平板型プラズマ化学的気相成長法により、被形成体
上に多孔性を有するＳｉＯ2 膜を形成する層間絶縁膜の
形成方法によって解決する。または、第２の発明であ
る、前記酸化性ガスは、Ｏ2 又はＯ3 であることを特徴
とする第１の発明に記載の層間絶縁膜の形成方法によっ
て解決する。
【００１０】または、第３の発明である、前記層間絶縁
膜を形成した後、該層間絶縁膜をＨ（水素）プラズマ処
理することを特徴とする第１の発明又は第２の発明に記
載の層間絶縁膜の形成方法によって解決する。または、
第４の発明である、前記層間絶縁膜を形成した後、該層
間絶縁膜上にカバー絶縁膜を形成することを特徴とする
第１の発明から第３の発明のいずれか一の発明に記載の
層間絶縁膜の形成方法によって解決する。
膜を形成した後、該層間絶縁膜をＨ（水素）プラズマ処
理することを特徴とする第１の発明又は第２の発明に記
載の層間絶縁膜の形成方法によって解決する。または、
第４の発明である、前記層間絶縁膜を形成した後、該層
間絶縁膜上にカバー絶縁膜を形成することを特徴とする
第１の発明から第３の発明のいずれか一の発明に記載の
層間絶縁膜の形成方法によって解決する。
【００１１】または、第５の発明である、前記被形成体
上に前記層間絶縁膜を形成した後、該層間絶縁膜にダマ
シン溝を形成し、前記ダマシン溝の側部にサイドウォー
ル絶縁膜を形成し、前記ダマシン溝の内部に金属膜を埋
め込み、前記金属膜上にバリヤメタル層を形成すること
を特徴とする第１の発明から第４の発明のいずれか一の
発明に記載の層間絶縁膜の形成方法によって解決する。
または、第６の発明である、Ｓｉ2 Ｈ6 又はＳｉ3 Ｈ8
のいずれか一と、酸化性ガスとを反応ガス中に含む化学
的気相成長法により、被形成体上に多孔性を有するＳｉ
Ｏ2 膜を形成し、前記ＳｉＯ2 膜にダマシン溝を形成
し、前記ダマシン溝の側部にサイドウォール絶縁膜を形
成し、前記ダマシン溝の内部に金属膜を埋め込み、前記
金属膜上にバリヤメタル層を形成することを特徴とする
層間絶縁膜の形成方法によって解決する。
上に前記層間絶縁膜を形成した後、該層間絶縁膜にダマ
シン溝を形成し、前記ダマシン溝の側部にサイドウォー
ル絶縁膜を形成し、前記ダマシン溝の内部に金属膜を埋
め込み、前記金属膜上にバリヤメタル層を形成すること
を特徴とする第１の発明から第４の発明のいずれか一の
発明に記載の層間絶縁膜の形成方法によって解決する。
または、第６の発明である、Ｓｉ2 Ｈ6 又はＳｉ3 Ｈ8
のいずれか一と、酸化性ガスとを反応ガス中に含む化学
的気相成長法により、被形成体上に多孔性を有するＳｉ
Ｏ2 膜を形成し、前記ＳｉＯ2 膜にダマシン溝を形成
し、前記ダマシン溝の側部にサイドウォール絶縁膜を形
成し、前記ダマシン溝の内部に金属膜を埋め込み、前記
金属膜上にバリヤメタル層を形成することを特徴とする
層間絶縁膜の形成方法によって解決する。
【００１２】または、第７の発明である、前記反応ガス
に、Ｆ（フッ素）を含む化合物が添加されることを特徴
とする第６の発明に記載の層間絶縁膜の形成方法によっ
て解決する。または、第８の発明である、前記反応ガス
に、Ｂ（ホウ素）を含む化合物が添加されることを特徴
とする第６の発明に記載の層間絶縁膜の形成方法によっ
て解決する。
に、Ｆ（フッ素）を含む化合物が添加されることを特徴
とする第６の発明に記載の層間絶縁膜の形成方法によっ
て解決する。または、第８の発明である、前記反応ガス
に、Ｂ（ホウ素）を含む化合物が添加されることを特徴
とする第６の発明に記載の層間絶縁膜の形成方法によっ
て解決する。
【００１３】または、第９の発明である、前記サイドウ
ォール絶縁膜は、前記ダマシン溝を形成後、前記層間絶
縁膜の上部、該ダマシン溝の側部、及び、該ダマシン溝
の底部に第１の絶縁膜を形成し、前記第１の絶縁膜を、
前記ダマシン溝の側部に形成された該第１の絶縁膜が残
り、かつ、該ダマシン溝の底部に形成された該第１の絶
縁膜が除去される程度に異方的にエッチングすることに
より形成することを特徴とする第５の発明から第８のい
ずれか一の発明に記載の層間絶縁膜の形成方法によって
解決する。または、第１０の発明である、被形成体を、
ＣＨ化合物を含む反応ガスの雰囲気中、及びＳｉＨ化合
物とＯ2 とを含む反応ガスの雰囲気中に交互に繰り返し
て曝すプラズマ化学的気相成長法により、該被形成体上
に有機膜とＳｉＯ2 膜とを積層し、前記有機膜を選択的
にアッシングすることにより、前記被形成体上に多孔性
を有するＳｉＯ2 膜を形成する層間絶縁膜の形成方法に
よって解決する。
ォール絶縁膜は、前記ダマシン溝を形成後、前記層間絶
縁膜の上部、該ダマシン溝の側部、及び、該ダマシン溝
の底部に第１の絶縁膜を形成し、前記第１の絶縁膜を、
前記ダマシン溝の側部に形成された該第１の絶縁膜が残
り、かつ、該ダマシン溝の底部に形成された該第１の絶
縁膜が除去される程度に異方的にエッチングすることに
より形成することを特徴とする第５の発明から第８のい
ずれか一の発明に記載の層間絶縁膜の形成方法によって
解決する。または、第１０の発明である、被形成体を、
ＣＨ化合物を含む反応ガスの雰囲気中、及びＳｉＨ化合
物とＯ2 とを含む反応ガスの雰囲気中に交互に繰り返し
て曝すプラズマ化学的気相成長法により、該被形成体上
に有機膜とＳｉＯ2 膜とを積層し、前記有機膜を選択的
にアッシングすることにより、前記被形成体上に多孔性
を有するＳｉＯ2 膜を形成する層間絶縁膜の形成方法に
よって解決する。
【００１４】または、第１１の発明である、被形成体
を、ＣＨ化合物を含む反応ガスの雰囲気中、及びＳｉＨ
化合物とＣＦ化合物とＯ2 とを含む反応ガスの雰囲気中
に交互に繰り返して曝すプラズマ化学的気相成長法によ
り、該被形成体上に有機膜とＦ（フッ素）含有のＳｉＯ
2 膜とを積層し、前記有機膜を選択的にアッシングする
ことにより、前記被形成体上に多孔性を有するＦ（フッ
素）含有のＳｉＯ2 膜を形成する層間絶縁膜の形成方法
によって解決する。
を、ＣＨ化合物を含む反応ガスの雰囲気中、及びＳｉＨ
化合物とＣＦ化合物とＯ2 とを含む反応ガスの雰囲気中
に交互に繰り返して曝すプラズマ化学的気相成長法によ
り、該被形成体上に有機膜とＦ（フッ素）含有のＳｉＯ
2 膜とを積層し、前記有機膜を選択的にアッシングする
ことにより、前記被形成体上に多孔性を有するＦ（フッ
素）含有のＳｉＯ2 膜を形成する層間絶縁膜の形成方法
によって解決する。
【００１５】または、第１２の発明である、前記アッシ
ングは、Ｏ（酸素）プラズマにより行われることを特徴
とする第１０の発明又は第１１の発明に記載の層間絶縁
膜の形成方法によって解決する。
ングは、Ｏ（酸素）プラズマにより行われることを特徴
とする第１０の発明又は第１１の発明に記載の層間絶縁
膜の形成方法によって解決する。
【００１６】または、第１３の発明である、前記層間絶
縁膜を形成した後、該層間絶縁膜をＨ（水素）プラズマ
処理することを特徴とする第１０の発明から第１２の発
明のいずれか一の発明に記載の層間絶縁膜の形成方法に
よって解決する。
縁膜を形成した後、該層間絶縁膜をＨ（水素）プラズマ
処理することを特徴とする第１０の発明から第１２の発
明のいずれか一の発明に記載の層間絶縁膜の形成方法に
よって解決する。
【００１７】または、第１４の発明である、被形成体上
に下地絶縁膜を形成し、前記下地絶縁膜上に前記層間絶
縁膜を形成することを特徴とする第１の発明から第１３
の発明のいずれか一の発明に記載の層間絶縁膜の形成方
法によって解決する。
に下地絶縁膜を形成し、前記下地絶縁膜上に前記層間絶
縁膜を形成することを特徴とする第１の発明から第１３
の発明のいずれか一の発明に記載の層間絶縁膜の形成方
法によって解決する。
【００１８】または、第１５の発明である、成膜を行な
うチャンバと、前記チャンバにＳｉＨ4 を供給するＳｉ
Ｈ4 供給用配管と、前記チャンバに酸化性ガスを供給す
る酸化性ガス供給用配管と、前記チャンバ内に設けられ
た下部電極と、前記下部電極と対向するように前記チャ
ンバ内に設けられた上部電極とを備え、前記下部電極及
び前記上部電極のそれぞれに高周波電力が断続的又は周
期的に印加されることを特徴とする平行平板型プラズマ
化学的気相成長装置によって解決する。または、第１６
の発明である、成膜を行なうチャンバと、前記チャンバ
にＣＨ化合物を供給するＣＨ化合物供給用配管と、前記
チャンバにＳｉＨ化合物を供給するＳｉＨ化合物供給用
配管と、前記チャンバに酸化性ガスを供給する酸化性ガ
ス供給用配管と、前記ＣＨ化合物供給用配管に設けら
れ、前記ＣＨ化合物の流量を周期的又は断続的に変化さ
せるＣＨ化合物用流量調整手段と、前記ＳｉＨ化合物供
給用配管に設けられ、前記ＳｉＨ化合物の流量を周期的
又は断続的に変化させるＳｉＨ化合物用流量調整手段
と、前記酸化性ガス供給用配管に設けられ、前記酸化性
ガスの流量を周期的又は断続的に変化させる酸化性ガス
用流量調整手段とを備えた化学的気相成長装置によって
解決する。
うチャンバと、前記チャンバにＳｉＨ4 を供給するＳｉ
Ｈ4 供給用配管と、前記チャンバに酸化性ガスを供給す
る酸化性ガス供給用配管と、前記チャンバ内に設けられ
た下部電極と、前記下部電極と対向するように前記チャ
ンバ内に設けられた上部電極とを備え、前記下部電極及
び前記上部電極のそれぞれに高周波電力が断続的又は周
期的に印加されることを特徴とする平行平板型プラズマ
化学的気相成長装置によって解決する。または、第１６
の発明である、成膜を行なうチャンバと、前記チャンバ
にＣＨ化合物を供給するＣＨ化合物供給用配管と、前記
チャンバにＳｉＨ化合物を供給するＳｉＨ化合物供給用
配管と、前記チャンバに酸化性ガスを供給する酸化性ガ
ス供給用配管と、前記ＣＨ化合物供給用配管に設けら
れ、前記ＣＨ化合物の流量を周期的又は断続的に変化さ
せるＣＨ化合物用流量調整手段と、前記ＳｉＨ化合物供
給用配管に設けられ、前記ＳｉＨ化合物の流量を周期的
又は断続的に変化させるＳｉＨ化合物用流量調整手段
と、前記酸化性ガス供給用配管に設けられ、前記酸化性
ガスの流量を周期的又は断続的に変化させる酸化性ガス
用流量調整手段とを備えた化学的気相成長装置によって
解決する。
【００１９】または、第１７の発明である、前記ＣＨ化
合物は、ＴＥＯＳ又はＳｉ（ＣＨ3）Ｈ3 であることを
特徴とする第１６の発明に記載の化学的気相成長装置に
よって解決する。または、第１８の発明である、前記Ｓ
ｉＨ化合物はＳｉＨ4 であることを特徴とする第１６の
発明又は第１７の発明に記載の化学的気相成長装置によ
って解決する。
合物は、ＴＥＯＳ又はＳｉ（ＣＨ3）Ｈ3 であることを
特徴とする第１６の発明に記載の化学的気相成長装置に
よって解決する。または、第１８の発明である、前記Ｓ
ｉＨ化合物はＳｉＨ4 であることを特徴とする第１６の
発明又は第１７の発明に記載の化学的気相成長装置によ
って解決する。
【００２０】または、第１９の発明である、前記酸化性
ガスは、Ｏ2 又はＯ3 であることを特徴とする第１５の
発明から第１８の発明のいずれか一の発明に記載の化学
的気相成長装置によって解決する。または、第２０の発
明である、第１の発明から第１４の発明のいずれか一の
発明に記載の層間絶縁膜の形成方法により形成された層
間絶縁膜を備えた半導体装置によって解決する。
ガスは、Ｏ2 又はＯ3 であることを特徴とする第１５の
発明から第１８の発明のいずれか一の発明に記載の化学
的気相成長装置によって解決する。または、第２０の発
明である、第１の発明から第１４の発明のいずれか一の
発明に記載の層間絶縁膜の形成方法により形成された層
間絶縁膜を備えた半導体装置によって解決する。
【００２１】または、第２１の発明である、第１５の発
明から第１９の発明のいずれか一の発明に記載の化学的
気相成長装置を用いて形成された層間絶縁膜を備えた半
導体装置によって解決する。
明から第１９の発明のいずれか一の発明に記載の化学的
気相成長装置を用いて形成された層間絶縁膜を備えた半
導体装置によって解決する。
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【作用】本発明に係る層間絶縁膜の形成方法によれば、
被形成体上に下地絶縁膜を形成し、その上に多孔性を有
するＳｉＯ2 膜を形成する。この多孔性を有するＳｉＯ
2 膜を形成するには以下の３つの方法がある。 （１） 図１（ｃ）に例示するように、Ｓｉ2 Ｈ6 とＯ
2 、又はＳｉ3 Ｈ8 とＯ2 を反応ガスとする化学的気相
成長法を用いる方法。
被形成体上に下地絶縁膜を形成し、その上に多孔性を有
するＳｉＯ2 膜を形成する。この多孔性を有するＳｉＯ
2 膜を形成するには以下の３つの方法がある。 （１） 図１（ｃ）に例示するように、Ｓｉ2 Ｈ6 とＯ
2 、又はＳｉ3 Ｈ8 とＯ2 を反応ガスとする化学的気相
成長法を用いる方法。
【００２５】本願発明者は、この方法を用いることによ
り、Ｓｉ2 Ｈ6 とＯ2 、又はＳｉ3Ｈ8 とＯ2 とが気相
中で反応し、気相中に粒子状のＳｉＯ2 が形成されるこ
とを見いだした。そして、この粒子状のＳｉＯ2 が、下
地絶縁膜上に堆積する。この粒子状のＳｉＯ2 は、その
形状から、下地絶縁膜上を、密に埋め尽くすことができ
ない。そのため、下地絶縁膜１０５上には、空隙を多数
有するＳｉＯ2 膜１０６が形成される。
り、Ｓｉ2 Ｈ6 とＯ2 、又はＳｉ3Ｈ8 とＯ2 とが気相
中で反応し、気相中に粒子状のＳｉＯ2 が形成されるこ
とを見いだした。そして、この粒子状のＳｉＯ2 が、下
地絶縁膜上に堆積する。この粒子状のＳｉＯ2 は、その
形状から、下地絶縁膜上を、密に埋め尽くすことができ
ない。そのため、下地絶縁膜１０５上には、空隙を多数
有するＳｉＯ2 膜１０６が形成される。
【００２６】（２） 図７（ｃ）、及び図１０に例示す
るように、減圧下におけるＳｉＨ4とＯ2 の雰囲気中に
おいて、プラズマを断続的、又は周期的にに発生させる
方法。 本願発明者は、減圧下におけるＳｉＨ4 とＯ2 の雰囲気
中においてプラズマを発生させると、気相中に粒子状の
ＳｉＯ2 が形成されることを見いだした。この粒子状の
ＳｉＯ2 は、その形状から、被形成体上を密に埋め尽く
すことができない。そのため、被形成体上にこの粒子状
のＳｉＯ2 が堆積すると、被形成体上には多孔性を有す
るＳｉＯ2 膜が形成されることになる。
るように、減圧下におけるＳｉＨ4とＯ2 の雰囲気中に
おいて、プラズマを断続的、又は周期的にに発生させる
方法。 本願発明者は、減圧下におけるＳｉＨ4 とＯ2 の雰囲気
中においてプラズマを発生させると、気相中に粒子状の
ＳｉＯ2 が形成されることを見いだした。この粒子状の
ＳｉＯ2 は、その形状から、被形成体上を密に埋め尽く
すことができない。そのため、被形成体上にこの粒子状
のＳｉＯ2 が堆積すると、被形成体上には多孔性を有す
るＳｉＯ2 膜が形成されることになる。
【００２７】本願発明者は更に、この多孔性を有するＳ
ｉＯ2 膜と、通常の減圧化学的気相成長法により形成さ
れたＳｉＯ2 膜とを積層することにより、膜質の安定し
た多孔性を有するＳｉＯ2 膜が形成されることを見いだ
した。そして、これらの膜を積層する方法として、減圧
下におけるＳｉＨ4 とＯ2 の雰囲気中において、プラズ
マを断続的、又は周期的にに発生させる方法を発明し
た。図１０はプラズマを周期的に発生させるために用い
るＲＦ電力（高周波電力）の例である。同図において、
時刻５秒から１０秒の間には減圧下においてプラズマ化
学的気相成長法が行われ、時刻１０秒から１５秒の間に
は減圧化学的気相成長法が行われる。
ｉＯ2 膜と、通常の減圧化学的気相成長法により形成さ
れたＳｉＯ2 膜とを積層することにより、膜質の安定し
た多孔性を有するＳｉＯ2 膜が形成されることを見いだ
した。そして、これらの膜を積層する方法として、減圧
下におけるＳｉＨ4 とＯ2 の雰囲気中において、プラズ
マを断続的、又は周期的にに発生させる方法を発明し
た。図１０はプラズマを周期的に発生させるために用い
るＲＦ電力（高周波電力）の例である。同図において、
時刻５秒から１０秒の間には減圧下においてプラズマ化
学的気相成長法が行われ、時刻１０秒から１５秒の間に
は減圧化学的気相成長法が行われる。
【００２８】（３） 図１５（ｃ）、及び図１５（ｄ）
に例示するように、有機膜と、ＳｉＯ2 膜とを交互に積
層し、Ｏ（酸素）プラズマ処理を行う方法。 この方法によると、まず、有機膜とＳｉＯ2 膜とを交互
に積層した膜５０６を形成する。その後、この膜５０６
に対しＯ（酸素）プラズマ処理を行う。このようにＯ
（酸素）プラズマ処理を行うと、先に形成された有機膜
が選択的に除去され、膜中で有機膜が形成されていた部
分に空隙が形成される。これにより、膜中にはＳｉＯ2
のみが残るとともに、空隙が多数形成される。すなわ
ち、多孔性を有するＳｉＯ2 膜５０７が形成される。
に例示するように、有機膜と、ＳｉＯ2 膜とを交互に積
層し、Ｏ（酸素）プラズマ処理を行う方法。 この方法によると、まず、有機膜とＳｉＯ2 膜とを交互
に積層した膜５０６を形成する。その後、この膜５０６
に対しＯ（酸素）プラズマ処理を行う。このようにＯ
（酸素）プラズマ処理を行うと、先に形成された有機膜
が選択的に除去され、膜中で有機膜が形成されていた部
分に空隙が形成される。これにより、膜中にはＳｉＯ2
のみが残るとともに、空隙が多数形成される。すなわ
ち、多孔性を有するＳｉＯ2 膜５０７が形成される。
【００２９】（４） 多孔性を有するＳｉＯ2 膜に対す
るＨ（水素）プラズマ処理。 ところで、以上のように形成された多孔性を有するＳｉ
Ｏ2 膜は、膜中に空隙が多数形成されている。そのた
め、空隙が無い場合よりも表面積が大きくなり、大気中
の水分を吸着し易くなる。そこで、図１（ｄ）、図７
（ｄ）、及び図１６（ａ）に例示するように、これらの
多孔性を有するＳｉＯ2 膜に対し、Ｈ（水素）プラズマ
処理を行う。これにより空隙表面のＳｉ−Ｏ結合中のダ
ングリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置換されるため、空
隙の表面に水分が吸着するのを防ぐことができる。
るＨ（水素）プラズマ処理。 ところで、以上のように形成された多孔性を有するＳｉ
Ｏ2 膜は、膜中に空隙が多数形成されている。そのた
め、空隙が無い場合よりも表面積が大きくなり、大気中
の水分を吸着し易くなる。そこで、図１（ｄ）、図７
（ｄ）、及び図１６（ａ）に例示するように、これらの
多孔性を有するＳｉＯ2 膜に対し、Ｈ（水素）プラズマ
処理を行う。これにより空隙表面のＳｉ−Ｏ結合中のダ
ングリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置換されるため、空
隙の表面に水分が吸着するのを防ぐことができる。
【００３０】（５） カバー絶縁膜の形成。 図２（ｄ）に例示するように、この多孔性を有するＳｉ
Ｏ2 膜に対し、Ｈ（水素）プラズマ処理を行った後、そ
の上部をカバー絶縁膜１０９で覆う。これにより、多孔
性を有するＳｉＯ2 膜１０６の表面に水分が吸着するの
を更に防ぐことができる。
Ｏ2 膜に対し、Ｈ（水素）プラズマ処理を行った後、そ
の上部をカバー絶縁膜１０９で覆う。これにより、多孔
性を有するＳｉＯ2 膜１０６の表面に水分が吸着するの
を更に防ぐことができる。
【００３１】また、本発明に係る化学的気相成長装置に
よれば、図１９に例示するように、それは平行平板型プ
ラズマ化学的気相成長装置である。そして、この平行平
板型プラズマ化学的気相成長装置は、反応ガスの流量調
整手段と、チャンバに印加する高周波電圧をスイッチン
グするスイッチング手段とを制御する制御手段を有して
いる。この制御手段により、図１０に例示するように、
減圧された１つのチャンバにおいて、減圧下におけるプ
ラズマ化学的気相成長法と、減圧化学的気相成長法とを
交互に繰り返し行うことができる。即ち、図１０におい
て、時刻５秒から１０秒の間には反応ガス（ＳｉＨ4 、
Ｏ2 、Ａｒ）がチャンバに導入されるとともにＲＦ電力
（高周波電力）が印加され、減圧下におけるプラズマ化
学的気相成長法が行われる。そして、時刻１０秒から１
５秒の間には、ＲＦ電力（高周波電力）が印加されてい
ないチャンバに反応ガス（ＳｉＨ4 、Ｏ2 ）が導入さ
れ、減圧化学的気相成長法が行われる。
よれば、図１９に例示するように、それは平行平板型プ
ラズマ化学的気相成長装置である。そして、この平行平
板型プラズマ化学的気相成長装置は、反応ガスの流量調
整手段と、チャンバに印加する高周波電圧をスイッチン
グするスイッチング手段とを制御する制御手段を有して
いる。この制御手段により、図１０に例示するように、
減圧された１つのチャンバにおいて、減圧下におけるプ
ラズマ化学的気相成長法と、減圧化学的気相成長法とを
交互に繰り返し行うことができる。即ち、図１０におい
て、時刻５秒から１０秒の間には反応ガス（ＳｉＨ4 、
Ｏ2 、Ａｒ）がチャンバに導入されるとともにＲＦ電力
（高周波電力）が印加され、減圧下におけるプラズマ化
学的気相成長法が行われる。そして、時刻１０秒から１
５秒の間には、ＲＦ電力（高周波電力）が印加されてい
ないチャンバに反応ガス（ＳｉＨ4 、Ｏ2 ）が導入さ
れ、減圧化学的気相成長法が行われる。
【００３２】更に、図１８に例示するように、この制御
手段により、高周波電圧が印加された１つのチャンバに
おいて、プラズマ化学的気相成長法を用いて有機膜を形
成するプロセスと、プラズマ化学的気相成長法を用いて
ＳｉＯ2 膜を形成するプロセスとを交互に繰り返し行う
ことができる。即ち、図１８において、時刻５秒から１
０秒の間には、有機膜を形成するための反応ガス（ＣＨ
化合物）が、高周波電圧の印加されたチャンバに導入さ
れ、有機膜が形成される。そして、時刻１０秒から１５
秒の間には、ＳｉＯ2 膜を形成するための反応ガス（Ｓ
ｉＨ4 ）が、高周波電圧の印加されたチャンバに導入さ
れ、ＳｉＯ2 膜が形成される。
手段により、高周波電圧が印加された１つのチャンバに
おいて、プラズマ化学的気相成長法を用いて有機膜を形
成するプロセスと、プラズマ化学的気相成長法を用いて
ＳｉＯ2 膜を形成するプロセスとを交互に繰り返し行う
ことができる。即ち、図１８において、時刻５秒から１
０秒の間には、有機膜を形成するための反応ガス（ＣＨ
化合物）が、高周波電圧の印加されたチャンバに導入さ
れ、有機膜が形成される。そして、時刻１０秒から１５
秒の間には、ＳｉＯ2 膜を形成するための反応ガス（Ｓ
ｉＨ4 ）が、高周波電圧の印加されたチャンバに導入さ
れ、ＳｉＯ2 膜が形成される。
【００３３】
【発明の実施の形態】次ぎに、図面を参照しながら、本
発明の実施の形態について説明する。 （１）本発明の実施の形態に係る層間絶縁膜の形成方法
についての説明。 （ａ）第１の実施の形態 図１の（ａ）〜（ｄ）、及び、図２の（ａ）〜（ｄ）
は、第１の実施の形態を説明するための断面図である。
発明の実施の形態について説明する。 （１）本発明の実施の形態に係る層間絶縁膜の形成方法
についての説明。 （ａ）第１の実施の形態 図１の（ａ）〜（ｄ）、及び、図２の（ａ）〜（ｄ）
は、第１の実施の形態を説明するための断面図である。
【００３４】まず、図１（ａ）に示すように、シリコン
基板１０１上にＢＰＳＧ（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉ
ｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）膜１０２を形成する。そし
て、熱酸化膜１０２上にアルミニウム膜を形成後、それ
をパターニングしてアルミニウム配線層１０３を形成す
る。このように形成されたシリコン基板１０１、ＢＰＳ
Ｇ膜１０２、及び、アルミニウム配線層１０３により、
被形成体１０４が構成される。
基板１０１上にＢＰＳＧ（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉ
ｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）膜１０２を形成する。そし
て、熱酸化膜１０２上にアルミニウム膜を形成後、それ
をパターニングしてアルミニウム配線層１０３を形成す
る。このように形成されたシリコン基板１０１、ＢＰＳ
Ｇ膜１０２、及び、アルミニウム配線層１０３により、
被形成体１０４が構成される。
【００３５】次ぎに、図１（ｂ）に示すように、被形成
体１０４の上にＳｉＯ2 膜１０５（下地絶縁膜）を形成
する。このＳｉＯ2 膜１０５は、プラズマＣＶＤ法によ
り形成され、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＮ2 Ｏを用い
る。このＳｉＯ2 膜１０５の膜厚は１０００Åである。
続いて、図１（ｃ）に示すように、ＳｉＯ2 膜１０５の
上に、ＳｉＯ2 膜１０６を形成する。このＳｉＯ2 膜１
０６は、反応ガスとしてＳｉ2 Ｈ6 と、Ｏ3 を用いて、
ＣＶＤ法（化学的気相成長法）により形成される。これ
らの反応ガスを用いると、気相中に粒子の大きいＳｉＯ
2 が形成され、この粒子の大きいＳｉＯ 2 がＳｉＯ2 膜
１０５の上に堆積する。そのため、ＳｉＯ2 膜１０６
は、膜中に多くの空隙を有し、多孔性を有するＳｉＯ2
膜となる。この多孔性を有するＳｉＯ2 膜１０６の膜厚
は５０００Åである。
体１０４の上にＳｉＯ2 膜１０５（下地絶縁膜）を形成
する。このＳｉＯ2 膜１０５は、プラズマＣＶＤ法によ
り形成され、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＮ2 Ｏを用い
る。このＳｉＯ2 膜１０５の膜厚は１０００Åである。
続いて、図１（ｃ）に示すように、ＳｉＯ2 膜１０５の
上に、ＳｉＯ2 膜１０６を形成する。このＳｉＯ2 膜１
０６は、反応ガスとしてＳｉ2 Ｈ6 と、Ｏ3 を用いて、
ＣＶＤ法（化学的気相成長法）により形成される。これ
らの反応ガスを用いると、気相中に粒子の大きいＳｉＯ
2 が形成され、この粒子の大きいＳｉＯ 2 がＳｉＯ2 膜
１０５の上に堆積する。そのため、ＳｉＯ2 膜１０６
は、膜中に多くの空隙を有し、多孔性を有するＳｉＯ2
膜となる。この多孔性を有するＳｉＯ2 膜１０６の膜厚
は５０００Åである。
【００３６】次ぎに、図１（ｄ）に示すように、多孔性
を有するＳｉＯ2 膜１０６に対し、Ｈ（水素）プラズマ
処理を行う。これにより、空隙の表面のＳｉ−Ｏ結合中
のダングリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置き換えられ、
膜の耐吸湿性が良くなる。続いて、図２（ａ）に示すよ
うに、Ｈ（水素）プラズマ処理された、多孔性を有する
ＳｉＯ2 膜１０６の上に、ＳｉＯ2 膜１０７を形成す
る。このＳｉＯ2 膜１０７は、プラズマＣＶＤ法により
形成され、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＮ2 Ｏを用いる。
を有するＳｉＯ2 膜１０６に対し、Ｈ（水素）プラズマ
処理を行う。これにより、空隙の表面のＳｉ−Ｏ結合中
のダングリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置き換えられ、
膜の耐吸湿性が良くなる。続いて、図２（ａ）に示すよ
うに、Ｈ（水素）プラズマ処理された、多孔性を有する
ＳｉＯ2 膜１０６の上に、ＳｉＯ2 膜１０７を形成す
る。このＳｉＯ2 膜１０７は、プラズマＣＶＤ法により
形成され、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＮ2 Ｏを用いる。
【００３７】次ぎに、図２（ｂ）に示すように、このＳ
ｉＯ2 膜１０７の上に、ＳｉＯ2 膜１０８を形成する。
このＳｉＯ2 膜１０８は、表面を平坦化するために形成
され、反応ガスとして、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈ
ｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）とＯ3 を用いるＣ
ＶＤ法により形成される。このとき用いられるＯ３の濃
度はＴＥＯＳを酸化するのに十分な濃度である。そのた
め、ＳｉＯ2 膜１０８は、流動性を有するＳｉＯ2 膜と
なる。また、このＳｉＯ2 膜１０８の膜厚は２０００Å
である。
ｉＯ2 膜１０７の上に、ＳｉＯ2 膜１０８を形成する。
このＳｉＯ2 膜１０８は、表面を平坦化するために形成
され、反応ガスとして、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈ
ｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）とＯ3 を用いるＣ
ＶＤ法により形成される。このとき用いられるＯ３の濃
度はＴＥＯＳを酸化するのに十分な濃度である。そのた
め、ＳｉＯ2 膜１０８は、流動性を有するＳｉＯ2 膜と
なる。また、このＳｉＯ2 膜１０８の膜厚は２０００Å
である。
【００３８】続いて、図２（ｃ）に示すように、ＳｉＯ
2 膜１０８をエッチング、又はＣＭＰ法（化学機械研磨
法）により、表面を平坦化する。このとき、先に形成さ
れたＳｉＯ2 膜１０５の一部、ＳｉＯ2 膜１０６の一
部、及びＳｉＯ2 膜１０７の一部がエッチングにより除
去される。エッチングによる平坦化は、アルミニウム配
線層の凸部１０３ａ上に形成されたＳｉＯ2 膜１０５
が、完全に除去されてしまわない程度に行う。
2 膜１０８をエッチング、又はＣＭＰ法（化学機械研磨
法）により、表面を平坦化する。このとき、先に形成さ
れたＳｉＯ2 膜１０５の一部、ＳｉＯ2 膜１０６の一
部、及びＳｉＯ2 膜１０７の一部がエッチングにより除
去される。エッチングによる平坦化は、アルミニウム配
線層の凸部１０３ａ上に形成されたＳｉＯ2 膜１０５
が、完全に除去されてしまわない程度に行う。
【００３９】続いて、図２（ｄ）に示すように、平坦化
された表面上に、ＳｉＯ2 膜１０９（カバー絶縁膜）を
形成する。このＳｉＯ2 膜１０９は、プラズマＣＶＤ法
により形成され、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＮ2 Ｏを用
いる。このＳｉＯ2 膜１０９の膜厚は１０００Åであ
る。以上のように形成されたＳｉＯ2 膜１０５（下地絶
縁膜）、１０６、１０７、及び１０９（カバー絶縁膜）
により、被形成体１０４上に耐熱性、及び、耐吸湿性の
良い低誘電率の層間絶縁膜が形成されたことになる。す
なわち、ＳｉＯ2 膜１０６が多孔性を有しており、その
比誘電率は２．０〜３．０となり、これは通常のＳｉＯ
2 膜の比誘電率４．０よりも小さい。また、多孔性を有
するＳｉＯ2膜１０６の上部に通常のＳｉＯ2 膜１０９
が形成されているため、ＳｉＯ2 膜１０６の内部に水分
が侵入するのを防ぐことができる。更に、ＳｉＯ2 膜１
０５、１０６、１０７、及び１０９は有機絶縁膜に比べ
て耐熱性が良い。
された表面上に、ＳｉＯ2 膜１０９（カバー絶縁膜）を
形成する。このＳｉＯ2 膜１０９は、プラズマＣＶＤ法
により形成され、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＮ2 Ｏを用
いる。このＳｉＯ2 膜１０９の膜厚は１０００Åであ
る。以上のように形成されたＳｉＯ2 膜１０５（下地絶
縁膜）、１０６、１０７、及び１０９（カバー絶縁膜）
により、被形成体１０４上に耐熱性、及び、耐吸湿性の
良い低誘電率の層間絶縁膜が形成されたことになる。す
なわち、ＳｉＯ2 膜１０６が多孔性を有しており、その
比誘電率は２．０〜３．０となり、これは通常のＳｉＯ
2 膜の比誘電率４．０よりも小さい。また、多孔性を有
するＳｉＯ2膜１０６の上部に通常のＳｉＯ2 膜１０９
が形成されているため、ＳｉＯ2 膜１０６の内部に水分
が侵入するのを防ぐことができる。更に、ＳｉＯ2 膜１
０５、１０６、１０７、及び１０９は有機絶縁膜に比べ
て耐熱性が良い。
【００４０】なお、多孔性を有するＳｉＯ2 膜１０６を
形成するために上記の例では反応ガスとして、Ｓｉ2 Ｈ
6 と、Ｏ3 を用いたが、他の反応ガスを用いても上記の
例と同様な多孔性を有するＳｉＯ2 膜を形成することが
できる。そのような反応ガスとして、次ぎのようなもの
がある。 Ｓｉ2 Ｈ6 ＋Ｏ2 、 Ｓｉ3 Ｈ8 ＋Ｏ3 、 Ｓｉ3 Ｈ8 ＋Ｏ2 。
形成するために上記の例では反応ガスとして、Ｓｉ2 Ｈ
6 と、Ｏ3 を用いたが、他の反応ガスを用いても上記の
例と同様な多孔性を有するＳｉＯ2 膜を形成することが
できる。そのような反応ガスとして、次ぎのようなもの
がある。 Ｓｉ2 Ｈ6 ＋Ｏ2 、 Ｓｉ3 Ｈ8 ＋Ｏ3 、 Ｓｉ3 Ｈ8 ＋Ｏ2 。
【００４１】更に上記の反応ガスに加えて、Ｂ含有の反
応ガス、Ｆ含有の反応ガスを用いることにより、多孔性
を有するＢ含有のＳｉＯ2 膜、多孔性を有するＦ含有の
ＳｉＯ2 膜を形成することができる。 （ｂ）第２の実施の形態 第２の実施の形態は、第１の実施の形態をダマシンプロ
セスに適用したものである。
応ガス、Ｆ含有の反応ガスを用いることにより、多孔性
を有するＢ含有のＳｉＯ2 膜、多孔性を有するＦ含有の
ＳｉＯ2 膜を形成することができる。 （ｂ）第２の実施の形態 第２の実施の形態は、第１の実施の形態をダマシンプロ
セスに適用したものである。
【００４２】図３の（ａ）〜（ｄ）、図４の（ａ）〜
（ｄ）、図５の（ａ）〜（ｄ）、及び、図６は第２の実
施の形態を説明するための断面図である。まず、図３
（ａ）に示すように、シリコン基板２０１上にＢＰＳＧ
（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓ
ｓ）膜２０２を形成し、その上にアルミニウム層を形成
した後パターニングすることにより、アルミニウム配線
層２０３を形成する。これらが被形成体２０４となる。
（ｄ）、図５の（ａ）〜（ｄ）、及び、図６は第２の実
施の形態を説明するための断面図である。まず、図３
（ａ）に示すように、シリコン基板２０１上にＢＰＳＧ
（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓ
ｓ）膜２０２を形成し、その上にアルミニウム層を形成
した後パターニングすることにより、アルミニウム配線
層２０３を形成する。これらが被形成体２０４となる。
【００４３】続いて、図３（ｂ）に示すように、アルミ
ニウム配線層２０３の上に膜厚が１０００ÅのＳｉＯ2
膜２０５（下地絶縁膜）を形成する。このＳｉＯ2 膜２
０５はプラズマＣＶＤ法（化学的気相成長法）により形
成され、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＮ2 Ｏを用いる。続
いて、図３（ｃ）に示すように、ＳｉＯ2 膜２０５（下
地絶縁膜）の上に、ＳｉＯ2 膜２０６を形成する。この
ＳｉＯ2 膜２０６は、反応ガスとしてＳｉ2Ｈ6 と、Ｏ
3 を用いて、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）により形成
される。これらの反応ガスを用いると、気相中に粒子状
のＳｉＯ2 が形成され、この粒子状のＳｉＯ2 がＳｉＯ
2 膜２０５の上に堆積する。そのため、ＳｉＯ2 膜２０
６は、膜中に多くの空隙を有し、多孔性を有するＳｉＯ
2 膜となる。なお、この多孔性を有するＳｉＯ2 膜２０
６の膜厚は５０００Åである。
ニウム配線層２０３の上に膜厚が１０００ÅのＳｉＯ2
膜２０５（下地絶縁膜）を形成する。このＳｉＯ2 膜２
０５はプラズマＣＶＤ法（化学的気相成長法）により形
成され、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＮ2 Ｏを用いる。続
いて、図３（ｃ）に示すように、ＳｉＯ2 膜２０５（下
地絶縁膜）の上に、ＳｉＯ2 膜２０６を形成する。この
ＳｉＯ2 膜２０６は、反応ガスとしてＳｉ2Ｈ6 と、Ｏ
3 を用いて、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）により形成
される。これらの反応ガスを用いると、気相中に粒子状
のＳｉＯ2 が形成され、この粒子状のＳｉＯ2 がＳｉＯ
2 膜２０５の上に堆積する。そのため、ＳｉＯ2 膜２０
６は、膜中に多くの空隙を有し、多孔性を有するＳｉＯ
2 膜となる。なお、この多孔性を有するＳｉＯ2 膜２０
６の膜厚は５０００Åである。
【００４４】次ぎに、図３（ｄ）に示すように、多孔性
を有するＳｉＯ2 膜２０６に対し、Ｈ（水素）プラズマ
処理を行う。これにより、空隙の表面のＳｉ−Ｏ結合中
のダングリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置き換えられ、
膜の耐吸湿性が良くなる。次ぎに、図４（ａ）に示すよ
うに、多孔性を有するＳｉＯ2 膜２０６の上部に、Ｓｉ
Ｏ2 膜２０７を形成する。このＳｉＯ2 膜２０７は、プ
ラズマＣＶＤ法（化学的気相成長法）により形成され、
反応ガスとしてＳｉＨ4 とＮ2 Ｏを用いる。このＳｉＯ
2 膜２０７により、後でＳｉＯ2 膜２０７の上部に形成
されるＣｕメッキ膜のＣｕが、多孔性を有するＳｉＯ2
膜２０６の内部に拡散するのを防ぐことができる。
を有するＳｉＯ2 膜２０６に対し、Ｈ（水素）プラズマ
処理を行う。これにより、空隙の表面のＳｉ−Ｏ結合中
のダングリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置き換えられ、
膜の耐吸湿性が良くなる。次ぎに、図４（ａ）に示すよ
うに、多孔性を有するＳｉＯ2 膜２０６の上部に、Ｓｉ
Ｏ2 膜２０７を形成する。このＳｉＯ2 膜２０７は、プ
ラズマＣＶＤ法（化学的気相成長法）により形成され、
反応ガスとしてＳｉＨ4 とＮ2 Ｏを用いる。このＳｉＯ
2 膜２０７により、後でＳｉＯ2 膜２０７の上部に形成
されるＣｕメッキ膜のＣｕが、多孔性を有するＳｉＯ2
膜２０６の内部に拡散するのを防ぐことができる。
【００４５】続いて、図４（ｂ）に示すように、ＳｉＯ
2 膜２０５（下地絶縁膜）、２０６、及び、２０７をパ
ターニングにより開孔し、ダマシン溝２０８を形成す
る。このダマシン溝２０８は、ＳｉＯ2 膜２０５の下部
に形成されているアルミニウム配線層２０３まで通じて
いる。次ぎに、図４（ｃ）に示すように、ＳｉＯ2 膜２
０７の上部、及び、ダマシン溝２０８の側部と底部にＳ
ｉＯ2 膜２０９（第１の絶縁膜）を形成する。このＳｉ
Ｏ2 膜２０９は、プラズマＣＶＤ法（化学的気相成長
法）により形成される。ダマシン溝２０８の側部に形成
されるＳｉＯ2 膜２０９により、後でダマシン溝２０８
の内部に埋め込まれるＣｕが、多孔性を有するＳｉＯ2
膜２０６の内部に拡散するのを防ぐことができる。
2 膜２０５（下地絶縁膜）、２０６、及び、２０７をパ
ターニングにより開孔し、ダマシン溝２０８を形成す
る。このダマシン溝２０８は、ＳｉＯ2 膜２０５の下部
に形成されているアルミニウム配線層２０３まで通じて
いる。次ぎに、図４（ｃ）に示すように、ＳｉＯ2 膜２
０７の上部、及び、ダマシン溝２０８の側部と底部にＳ
ｉＯ2 膜２０９（第１の絶縁膜）を形成する。このＳｉ
Ｏ2 膜２０９は、プラズマＣＶＤ法（化学的気相成長
法）により形成される。ダマシン溝２０８の側部に形成
されるＳｉＯ2 膜２０９により、後でダマシン溝２０８
の内部に埋め込まれるＣｕが、多孔性を有するＳｉＯ2
膜２０６の内部に拡散するのを防ぐことができる。
【００４６】次ぎに、図４（ｄ）に示すように、ＳｉＯ
2 膜２０９（第１の絶縁膜）を異方的にエッチングす
る。これにより、ＳｉＯ2 膜２０９は、ダマシン溝２０
８の側部に形成されたものを残して除去され、ダマシン
溝２０８の底部に、アルミニウム配線層２０３に通じる
コンタクトホールが形成される。また、ＳｉＯ2 膜２０
７は、このエッチングにより除去されずに、多孔性を有
するＳｉＯ2 膜２０６の上部に残る。
2 膜２０９（第１の絶縁膜）を異方的にエッチングす
る。これにより、ＳｉＯ2 膜２０９は、ダマシン溝２０
８の側部に形成されたものを残して除去され、ダマシン
溝２０８の底部に、アルミニウム配線層２０３に通じる
コンタクトホールが形成される。また、ＳｉＯ2 膜２０
７は、このエッチングにより除去されずに、多孔性を有
するＳｉＯ2 膜２０６の上部に残る。
【００４７】続いて、図５（ａ）に示すように、ダマシ
ン溝２０８の内部、及び、ＳｉＯ2膜２０７の上部にＣ
ｕメッキ膜２１０を形成する。ダマシン溝２０８の内部
に形成されるＣｕメッキ膜２１０は、Ｃｕ配線として用
いられるものである。次ぎに、図５（ｂ）に示すよう
に、ＳｉＯ2 膜２０７の上部に形成されたＣｕメッキ膜
２１０を、ＣＭＰ法により研磨し、除去する。これによ
り、ダマシン溝２０８の内部にのみＣｕメッキ膜が残る
ことになる。
ン溝２０８の内部、及び、ＳｉＯ2膜２０７の上部にＣ
ｕメッキ膜２１０を形成する。ダマシン溝２０８の内部
に形成されるＣｕメッキ膜２１０は、Ｃｕ配線として用
いられるものである。次ぎに、図５（ｂ）に示すよう
に、ＳｉＯ2 膜２０７の上部に形成されたＣｕメッキ膜
２１０を、ＣＭＰ法により研磨し、除去する。これによ
り、ダマシン溝２０８の内部にのみＣｕメッキ膜が残る
ことになる。
【００４８】続いて、図５（ｃ）に示すように、ダマシ
ン溝２０８上部にバリヤメタル用のＴｉＮ膜２１１を形
成する。これにより、ダマシン溝２０８の内部のＣｕ
が、後でダマシン溝２０８の上部に形成されるＳｉＯ2
膜の膜中に拡散するのを防ぐことができる。次ぎに、図
５（ｄ）に示すように、パターニングにより、ダマシン
溝２０８の上部に形成されたＴｉＮ膜２１１ａを残し
て、他の部分に形成されたＴｉＮ膜２１１をエッチング
して除去する。
ン溝２０８上部にバリヤメタル用のＴｉＮ膜２１１を形
成する。これにより、ダマシン溝２０８の内部のＣｕ
が、後でダマシン溝２０８の上部に形成されるＳｉＯ2
膜の膜中に拡散するのを防ぐことができる。次ぎに、図
５（ｄ）に示すように、パターニングにより、ダマシン
溝２０８の上部に形成されたＴｉＮ膜２１１ａを残し
て、他の部分に形成されたＴｉＮ膜２１１をエッチング
して除去する。
【００４９】続いて、図６に示すように、ＳｉＯ2 膜２
０７及びＴｉＮ膜２１１ａの上部に、ＳｉＯ2 膜２１２
（カバー絶縁膜）を形成する。このＳｉＯ2 膜２１２は
プラズマＣＶＤ法により形成され、反応ガスとしてＳｉ
Ｈ4 とＮ2 Ｏを用いる。以上により、被形成体２０４の
上に耐熱性、及び、耐吸湿性の良い低誘電率の層間絶縁
膜が形成されたことになる。すなわち、ＳｉＯ2 膜２０
６が多孔性を有しており、その比誘電率は２．０〜３．
０となり、これは通常の多孔性を有さないＳｉＯ2 膜の
比誘電率４．０よりも小さい値である。また、多孔性を
有するＳｉＯ2 膜２０６の上部に通常のＳｉＯ2 膜２０
７、及び、２１２（カバー絶縁膜）が形成されているた
め、多孔性を有するＳｉＯ2 膜２０６の内部に水分が侵
入するのを防ぐことができる。更に、ＳｉＯ2 膜２０
６、２０７、及び、２１２は有機絶縁膜に比べて耐熱性
が良い。
０７及びＴｉＮ膜２１１ａの上部に、ＳｉＯ2 膜２１２
（カバー絶縁膜）を形成する。このＳｉＯ2 膜２１２は
プラズマＣＶＤ法により形成され、反応ガスとしてＳｉ
Ｈ4 とＮ2 Ｏを用いる。以上により、被形成体２０４の
上に耐熱性、及び、耐吸湿性の良い低誘電率の層間絶縁
膜が形成されたことになる。すなわち、ＳｉＯ2 膜２０
６が多孔性を有しており、その比誘電率は２．０〜３．
０となり、これは通常の多孔性を有さないＳｉＯ2 膜の
比誘電率４．０よりも小さい値である。また、多孔性を
有するＳｉＯ2 膜２０６の上部に通常のＳｉＯ2 膜２０
７、及び、２１２（カバー絶縁膜）が形成されているた
め、多孔性を有するＳｉＯ2 膜２０６の内部に水分が侵
入するのを防ぐことができる。更に、ＳｉＯ2 膜２０
６、２０７、及び、２１２は有機絶縁膜に比べて耐熱性
が良い。
【００５０】なお、多孔性を有するＳｉＯ2 膜２０６を
形成するために上記の例では反応ガスとして、Ｓｉ2 Ｈ
6 と、Ｏ3 を用いたが、他の反応ガスを用いても上記の
例と同様な多孔性を有するＳｉＯ2 膜を形成することが
できる。そのような反応ガスとして、次ぎのようなもの
がある。 Ｓｉ2 Ｈ6 ＋Ｏ2 、 Ｓｉ3 Ｈ8 ＋Ｏ3 、 Ｓｉ3 Ｈ8 ＋Ｏ2 。
形成するために上記の例では反応ガスとして、Ｓｉ2 Ｈ
6 と、Ｏ3 を用いたが、他の反応ガスを用いても上記の
例と同様な多孔性を有するＳｉＯ2 膜を形成することが
できる。そのような反応ガスとして、次ぎのようなもの
がある。 Ｓｉ2 Ｈ6 ＋Ｏ2 、 Ｓｉ3 Ｈ8 ＋Ｏ3 、 Ｓｉ3 Ｈ8 ＋Ｏ2 。
【００５１】更に上記の反応ガスに加えて、Ｂ含有の反
応ガス、Ｆ含有の反応ガスを用いることにより、多孔性
を有するＢ含有のＳｉＯ2 膜、多孔性を有するＦ含有の
ＳｉＯ2 膜を形成することができる。 （ｃ）第３の実施の形態 図７の（ａ）〜（ｄ）、図８の（ａ）〜（ｄ）、及び図
９は第３の実施の形態を説明するための断面図である。
また、図１０は、第３の実施の形態におけるＳｉＨ4 流
量、Ｏ2 流量、Ａｒ流量、及びチャンバに印加するＲＦ
電圧の時間依存性を示すグラフである。
応ガス、Ｆ含有の反応ガスを用いることにより、多孔性
を有するＢ含有のＳｉＯ2 膜、多孔性を有するＦ含有の
ＳｉＯ2 膜を形成することができる。 （ｃ）第３の実施の形態 図７の（ａ）〜（ｄ）、図８の（ａ）〜（ｄ）、及び図
９は第３の実施の形態を説明するための断面図である。
また、図１０は、第３の実施の形態におけるＳｉＨ4 流
量、Ｏ2 流量、Ａｒ流量、及びチャンバに印加するＲＦ
電圧の時間依存性を示すグラフである。
【００５２】まず、図７（ａ）に示すように、シリコン
基板３０１上にＢＰＳＧ（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉ
ｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）膜３０２を形成し、その上
にアルミニウム層を形成した後パターニングすることに
より、アルミニウム配線層３０３を形成する。これらが
被形成体３０４となる。次ぎに、図７（ｂ）に示すよう
に、アルミニウム配線層３０３の上に膜厚が１０００Å
のＳｉＯ2 膜３０５（下地絶縁膜）を形成する。このＳ
ｉＯ2 膜３０５はシリコン基板３０１を４００℃に保持
しながら、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＯ 2 を用て、圧力
が１Ｔｏｒｒの下で、減圧ＣＶＤ法（化学的気相成長
法）により形成される。
基板３０１上にＢＰＳＧ（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉ
ｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）膜３０２を形成し、その上
にアルミニウム層を形成した後パターニングすることに
より、アルミニウム配線層３０３を形成する。これらが
被形成体３０４となる。次ぎに、図７（ｂ）に示すよう
に、アルミニウム配線層３０３の上に膜厚が１０００Å
のＳｉＯ2 膜３０５（下地絶縁膜）を形成する。このＳ
ｉＯ2 膜３０５はシリコン基板３０１を４００℃に保持
しながら、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＯ 2 を用て、圧力
が１Ｔｏｒｒの下で、減圧ＣＶＤ法（化学的気相成長
法）により形成される。
【００５３】続いて、図７（ｃ）に示すように、ＳｉＯ
2 膜３０５（下地絶縁膜）の上に、多孔性を有するＳｉ
Ｏ2 膜３０６を形成する。このＳｉＯ2 膜３０６は、シ
リコン基板３０１を４００℃に保持しながら、反応ガス
としてＳｉＨ4 とＯ2 を用い、図１０のようなＲＦ電圧
をチャンバに印加することにより形成される。図１０か
ら明らかなように、成膜中においては、ＳｉＨ4 流量、
及びＯ2 流量が一定であるのに対し、ＲＦ電圧は１０秒
の周期でチャンバに印加される。これにともない、プラ
ズマが１０秒の周期で発生、消滅する。そして、プラズ
マが発生している間は、チャンバ内の圧力を調節するた
めに、チャンバ内にＡｒが導入される。このように時間
変化するプラズマを用いることにより、１つのチャンバ
内で、減圧ＣＶＤを用いるプロセスと、減圧下における
プラズマＣＶＤを用いるプロセスとを繰り返し行うこと
ができる。例えば、図１０において、時刻０秒から５秒
の間はプラズマが生じないため、減圧ＣＶＤのプロセス
が行われる。そして時刻５秒から１０秒の間はプラズマ
が生じ、減圧下におけるプラズマＣＶＤのプロセスが行
われる。本実施の形態においては、減圧ＣＶＤが行われ
ている間のチャンバ内の圧力は１．０Ｔｏｒｒであり、
減圧下におけるプラズマＣＶＤが行われている間のチャ
ンバの圧力（２．０Ｔｏｒｒ）よりも低い。また、プラ
ズマを発生させるために、周波数が１３．５６ＭＨｚの
ＲＦ電圧と、周波数が４００ＫＨｚのＲＦ電圧を用い
る。このように、減圧ＣＶＤと減圧下におけるプラズマ
ＣＶＤとを繰り返し行うことにより、膜中に多数の空隙
を有するＳｉＯ2 膜が形成される。すなわち、ＳｉＯ2
膜３０６は多孔性を有することになる。
2 膜３０５（下地絶縁膜）の上に、多孔性を有するＳｉ
Ｏ2 膜３０６を形成する。このＳｉＯ2 膜３０６は、シ
リコン基板３０１を４００℃に保持しながら、反応ガス
としてＳｉＨ4 とＯ2 を用い、図１０のようなＲＦ電圧
をチャンバに印加することにより形成される。図１０か
ら明らかなように、成膜中においては、ＳｉＨ4 流量、
及びＯ2 流量が一定であるのに対し、ＲＦ電圧は１０秒
の周期でチャンバに印加される。これにともない、プラ
ズマが１０秒の周期で発生、消滅する。そして、プラズ
マが発生している間は、チャンバ内の圧力を調節するた
めに、チャンバ内にＡｒが導入される。このように時間
変化するプラズマを用いることにより、１つのチャンバ
内で、減圧ＣＶＤを用いるプロセスと、減圧下における
プラズマＣＶＤを用いるプロセスとを繰り返し行うこと
ができる。例えば、図１０において、時刻０秒から５秒
の間はプラズマが生じないため、減圧ＣＶＤのプロセス
が行われる。そして時刻５秒から１０秒の間はプラズマ
が生じ、減圧下におけるプラズマＣＶＤのプロセスが行
われる。本実施の形態においては、減圧ＣＶＤが行われ
ている間のチャンバ内の圧力は１．０Ｔｏｒｒであり、
減圧下におけるプラズマＣＶＤが行われている間のチャ
ンバの圧力（２．０Ｔｏｒｒ）よりも低い。また、プラ
ズマを発生させるために、周波数が１３．５６ＭＨｚの
ＲＦ電圧と、周波数が４００ＫＨｚのＲＦ電圧を用い
る。このように、減圧ＣＶＤと減圧下におけるプラズマ
ＣＶＤとを繰り返し行うことにより、膜中に多数の空隙
を有するＳｉＯ2 膜が形成される。すなわち、ＳｉＯ2
膜３０６は多孔性を有することになる。
【００５４】続いて、図７（ｄ）に示すように、多孔性
を有するＳｉＯ2 膜３０６に対してＨ（水素）プラズマ
処理を行う。これにより、空隙の表面のＳｉ−Ｏ結合中
のダングリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置き換えられ、
膜の耐吸湿性が良くなる。続いて、図８（ａ）に示すよ
うに、Ｈ（水素）プラズマ処理された、多孔性を有する
ＳｉＯ2 膜３０６の上に、ＳｉＯ2 膜３０７を形成す
る。このＳｉＯ2 膜３０７は、減圧ＣＶＤ法により形成
され、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＯ2 を用いる。
を有するＳｉＯ2 膜３０６に対してＨ（水素）プラズマ
処理を行う。これにより、空隙の表面のＳｉ−Ｏ結合中
のダングリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置き換えられ、
膜の耐吸湿性が良くなる。続いて、図８（ａ）に示すよ
うに、Ｈ（水素）プラズマ処理された、多孔性を有する
ＳｉＯ2 膜３０６の上に、ＳｉＯ2 膜３０７を形成す
る。このＳｉＯ2 膜３０７は、減圧ＣＶＤ法により形成
され、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＯ2 を用いる。
【００５５】次ぎに、図８（ｂ）に示すように、このＳ
ｉＯ2 膜３０７の上に、ＳｉＯ2 膜３０８を形成する。
このＳｉＯ2 膜３０８は、表面を平坦化するために形成
され、反応ガスとして、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈ
ｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）とＯ3 を用いるＣ
ＶＤ法により形成される。このとき用いられるＯ3 の濃
度はＴＥＯＳを酸化するのに十分な濃度である。そのた
め、ＳｉＯ2 膜３０８は、流動性を有するＳｉＯ2 膜と
なる。
ｉＯ2 膜３０７の上に、ＳｉＯ2 膜３０８を形成する。
このＳｉＯ2 膜３０８は、表面を平坦化するために形成
され、反応ガスとして、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈ
ｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）とＯ3 を用いるＣ
ＶＤ法により形成される。このとき用いられるＯ3 の濃
度はＴＥＯＳを酸化するのに十分な濃度である。そのた
め、ＳｉＯ2 膜３０８は、流動性を有するＳｉＯ2 膜と
なる。
【００５６】続いて、図８（ｃ）に示すように、ＳｉＯ
2 膜３０８をＣＭＰ法により研磨し、表面を平坦化す
る。このとき、先に形成されたＳｉＯ2 膜３０５の一
部、ＳｉＯ2 膜３０６の一部、及びＳｉＯ2 膜３０７の
一部が研磨され、除去される。ＣＭＰ法による平坦化
は、アルミニウム配線層の凸部３０３ａ上に形成された
ＳｉＯ2 膜３０５が、完全に除去されてしまわない程度
に行う。
2 膜３０８をＣＭＰ法により研磨し、表面を平坦化す
る。このとき、先に形成されたＳｉＯ2 膜３０５の一
部、ＳｉＯ2 膜３０６の一部、及びＳｉＯ2 膜３０７の
一部が研磨され、除去される。ＣＭＰ法による平坦化
は、アルミニウム配線層の凸部３０３ａ上に形成された
ＳｉＯ2 膜３０５が、完全に除去されてしまわない程度
に行う。
【００５７】次ぎに、図８（ｄ）に示すように、平坦化
された表面上に多孔性を有するＳｉＯ2 膜３０９を形成
する。このＳｉＯ2 膜３０９は、先に形成した多孔性を
有するＳｉＯ2 膜３０６と同様に、減圧ＣＶＤとプラズ
マＣＶＤを繰り返し行うことにより形成される。すなわ
ち、シリコン基板３０１を４００℃に保持しながら、反
応ガスとしてＳｉＨ4 とＯ2 を用い、Ａｒの雰囲気中
で、図１０のようなパルスプラズマを用いることにより
形成される。そして、減圧ＣＶＤが行われている間のチ
ャンバー内の圧力は１Ｔｏｒｒであり、減圧下における
プラズマＣＶＤが行われている間のチャンバーの圧力
（２．０Ｔｏｒｒ）よりも低い。
された表面上に多孔性を有するＳｉＯ2 膜３０９を形成
する。このＳｉＯ2 膜３０９は、先に形成した多孔性を
有するＳｉＯ2 膜３０６と同様に、減圧ＣＶＤとプラズ
マＣＶＤを繰り返し行うことにより形成される。すなわ
ち、シリコン基板３０１を４００℃に保持しながら、反
応ガスとしてＳｉＨ4 とＯ2 を用い、Ａｒの雰囲気中
で、図１０のようなパルスプラズマを用いることにより
形成される。そして、減圧ＣＶＤが行われている間のチ
ャンバー内の圧力は１Ｔｏｒｒであり、減圧下における
プラズマＣＶＤが行われている間のチャンバーの圧力
（２．０Ｔｏｒｒ）よりも低い。
【００５８】次ぎに、図９に示すように、多孔性を有す
るＳｉＯ2 膜３０９に対してＨ（水素）プラズマ処理を
行う。これにより、空隙の表面のＳｉ−Ｏ結合中のダン
グリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置き換えられ、膜の耐
吸湿性が良くなる。以上のように形成されたＳｉＯ2 膜
３０５（下地絶縁膜）、３０６、３０７、及び３０９に
より、被形成体３０４上に耐熱性、及び、耐吸湿性の良
い低誘電率の層間絶縁膜が形成されたことになる。すな
わち、ＳｉＯ2 膜３０６、及び３０９が多孔性を有して
おり、その比誘電率は２．０〜３．０となり、これは多
孔性を有さない通常のＳｉＯ2 膜の比誘電率４．０より
も小さい値である。また、多孔性を有するＳｉＯ2 膜３
０６、及び３０９をＨ（水素）プラズマ処理することに
より、膜の耐吸湿性が良くなる。更に、ＳｉＯ2 膜３０
５、３０６、３０７、及び３０９は有機絶縁膜に比べて
耐熱性が良い。
るＳｉＯ2 膜３０９に対してＨ（水素）プラズマ処理を
行う。これにより、空隙の表面のＳｉ−Ｏ結合中のダン
グリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置き換えられ、膜の耐
吸湿性が良くなる。以上のように形成されたＳｉＯ2 膜
３０５（下地絶縁膜）、３０６、３０７、及び３０９に
より、被形成体３０４上に耐熱性、及び、耐吸湿性の良
い低誘電率の層間絶縁膜が形成されたことになる。すな
わち、ＳｉＯ2 膜３０６、及び３０９が多孔性を有して
おり、その比誘電率は２．０〜３．０となり、これは多
孔性を有さない通常のＳｉＯ2 膜の比誘電率４．０より
も小さい値である。また、多孔性を有するＳｉＯ2 膜３
０６、及び３０９をＨ（水素）プラズマ処理することに
より、膜の耐吸湿性が良くなる。更に、ＳｉＯ2 膜３０
５、３０６、３０７、及び３０９は有機絶縁膜に比べて
耐熱性が良い。
【００５９】なお、上記の例では、多孔性を有するＳｉ
Ｏ2 膜３０６、及び３０９を形成するための反応ガスと
して、ＳｉＨ4 とＯ2 を用いたが、他の反応ガスを用い
ても、同様な膜を形成することが可能である。そのよう
な反応ガスとして、次ぎのようなものがある。 ＳｉＨ化合物＋Ｏ2 、 ＳｉＨ化合物＋Ｏ3 ＋Ｏ2 、 Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｈ化合物＋Ｏ2 、 Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｈ化合物＋Ｏ3 ＋Ｏ2 。
Ｏ2 膜３０６、及び３０９を形成するための反応ガスと
して、ＳｉＨ4 とＯ2 を用いたが、他の反応ガスを用い
ても、同様な膜を形成することが可能である。そのよう
な反応ガスとして、次ぎのようなものがある。 ＳｉＨ化合物＋Ｏ2 、 ＳｉＨ化合物＋Ｏ3 ＋Ｏ2 、 Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｈ化合物＋Ｏ2 、 Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｈ化合物＋Ｏ3 ＋Ｏ2 。
【００６０】（ｄ）第４の実施の形態 第４の実施の形態は、第３の実施の形態をダマシンプロ
セスに適用したものである。図１１の（ａ）〜（ｄ）、
図１２の（ａ）〜（ｄ）、図１３の（ａ）〜（ｄ）、及
び、図１４は第４の実施の形態を説明するための断面図
である。また、図１０は、第４の実施の形態におけるＳ
ｉＨ4 流量、Ｏ2 流量、Ａｒ流量、及びチャンバに印加
するＲＦ電圧の時間依存性を示すグラフであるまず、図
１１（ａ）に示すように、シリコン基板４０１上にＢＰ
ＳＧ（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌ
ａｓｓ）膜４０２を形成し、その上にアルミニウム層を
形成した後パターニングすることにより、アルミニウム
配線層４０３を形成する。これらが被形成体４０４とな
る。
セスに適用したものである。図１１の（ａ）〜（ｄ）、
図１２の（ａ）〜（ｄ）、図１３の（ａ）〜（ｄ）、及
び、図１４は第４の実施の形態を説明するための断面図
である。また、図１０は、第４の実施の形態におけるＳ
ｉＨ4 流量、Ｏ2 流量、Ａｒ流量、及びチャンバに印加
するＲＦ電圧の時間依存性を示すグラフであるまず、図
１１（ａ）に示すように、シリコン基板４０１上にＢＰ
ＳＧ（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌ
ａｓｓ）膜４０２を形成し、その上にアルミニウム層を
形成した後パターニングすることにより、アルミニウム
配線層４０３を形成する。これらが被形成体４０４とな
る。
【００６１】次ぎに、図１１（ｂ）に示すように、アル
ミニウム配線層４０３の上に膜厚が１０００ÅのＳｉＯ
2 膜４０５（下地絶縁膜）を形成する。このＳｉＯ2 膜
４０５はシリコン基板４０１を４００℃に保持しなが
ら、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＯ2 を用て、圧力が１Ｔ
ｏｒｒの下で、減圧ＣＶＤ法（化学的気相成長法）によ
り形成される。
ミニウム配線層４０３の上に膜厚が１０００ÅのＳｉＯ
2 膜４０５（下地絶縁膜）を形成する。このＳｉＯ2 膜
４０５はシリコン基板４０１を４００℃に保持しなが
ら、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＯ2 を用て、圧力が１Ｔ
ｏｒｒの下で、減圧ＣＶＤ法（化学的気相成長法）によ
り形成される。
【００６２】続いて、図１１（ｃ）に示すように、Ｓｉ
Ｏ2 膜４０５（下地絶縁膜）の上に、多孔性を有するＳ
ｉＯ2 膜４０６を形成する。このＳｉＯ2 膜４０６は、
シリコン基板４０１を４００℃に保持しながら、反応ガ
スとしてＳｉＨ4 とＯ2 を用い、図１０のようなＲＦ電
圧をチャンバに印加することにより形成される。図１０
から明らかなように、成膜中においては、ＳｉＨ4 流
量、及びＯ2 流量が一定であるのに対し、ＲＦ電圧は１
０秒の周期でチャンバに印加される。これにともない、
プラズマが１０秒の周期で発生、消滅する。そして、プ
ラズマが発生している間は、チャンバ内の圧力を調節す
るために、チャンバ内にＡｒが導入される。このように
時間変化するプラズマを用いることにより、１つのチャ
ンバー内で、減圧ＣＶＤを用いるプロセスと、減圧下に
おけるプラズマＣＶＤを用いるプロセスとを繰り返し行
うことができる。例えば、図１０において、時刻０秒か
ら５秒の間はプラズマが生じないため、減圧ＣＶＤのプ
ロセスが行われる。そして時刻５秒から１０秒の間はプ
ラズマが生じ、減圧下におけるプラズマＣＶＤのプロセ
スが行われる。本実施の形態においては、減圧ＣＶＤが
行われている間のチャンバー内の圧力は１Ｔｏｒｒであ
り、減圧下におけるプラズマＣＶＤが行われている間の
チャンバー内の圧力よりも低い。また、プラズマを発生
させるために、周波数が１３．５６ＭＨｚのＲＦ電圧
と、周波数が４００ＫＨｚのＲＦ電圧を用いる。このよ
うに、減圧ＣＶＤと減圧下におけるプラズマＣＶＤとを
繰り返し行うことにより、膜中に多数の空隙を有するＳ
ｉＯ2 膜が形成される。すなわち、ＳｉＯ2 膜４０６は
多孔性を有することになる。なお、このＳｉＯ2 膜４０
６の膜厚は３０００Åである。
Ｏ2 膜４０５（下地絶縁膜）の上に、多孔性を有するＳ
ｉＯ2 膜４０６を形成する。このＳｉＯ2 膜４０６は、
シリコン基板４０１を４００℃に保持しながら、反応ガ
スとしてＳｉＨ4 とＯ2 を用い、図１０のようなＲＦ電
圧をチャンバに印加することにより形成される。図１０
から明らかなように、成膜中においては、ＳｉＨ4 流
量、及びＯ2 流量が一定であるのに対し、ＲＦ電圧は１
０秒の周期でチャンバに印加される。これにともない、
プラズマが１０秒の周期で発生、消滅する。そして、プ
ラズマが発生している間は、チャンバ内の圧力を調節す
るために、チャンバ内にＡｒが導入される。このように
時間変化するプラズマを用いることにより、１つのチャ
ンバー内で、減圧ＣＶＤを用いるプロセスと、減圧下に
おけるプラズマＣＶＤを用いるプロセスとを繰り返し行
うことができる。例えば、図１０において、時刻０秒か
ら５秒の間はプラズマが生じないため、減圧ＣＶＤのプ
ロセスが行われる。そして時刻５秒から１０秒の間はプ
ラズマが生じ、減圧下におけるプラズマＣＶＤのプロセ
スが行われる。本実施の形態においては、減圧ＣＶＤが
行われている間のチャンバー内の圧力は１Ｔｏｒｒであ
り、減圧下におけるプラズマＣＶＤが行われている間の
チャンバー内の圧力よりも低い。また、プラズマを発生
させるために、周波数が１３．５６ＭＨｚのＲＦ電圧
と、周波数が４００ＫＨｚのＲＦ電圧を用いる。このよ
うに、減圧ＣＶＤと減圧下におけるプラズマＣＶＤとを
繰り返し行うことにより、膜中に多数の空隙を有するＳ
ｉＯ2 膜が形成される。すなわち、ＳｉＯ2 膜４０６は
多孔性を有することになる。なお、このＳｉＯ2 膜４０
６の膜厚は３０００Åである。
【００６３】次ぎに、図１１（ｄ）に示すように、多孔
性を有するＳｉＯ2 膜４０６に対し、Ｈ（水素）プラズ
マ処理を行う。これにより、空隙の表面のＳｉ−Ｏ結合
中のダングリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置き換えら
れ、膜の耐吸湿性が良くなる。続いて、図１２（ａ）に
示すように、ＳｉＯ2 膜４０６をパターニングにより開
孔し、ダマシン溝４０７を形成する。
性を有するＳｉＯ2 膜４０６に対し、Ｈ（水素）プラズ
マ処理を行う。これにより、空隙の表面のＳｉ−Ｏ結合
中のダングリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置き換えら
れ、膜の耐吸湿性が良くなる。続いて、図１２（ａ）に
示すように、ＳｉＯ2 膜４０６をパターニングにより開
孔し、ダマシン溝４０７を形成する。
【００６４】次ぎに、図１２（ｂ）に示すように、Ｓｉ
Ｏ2 膜４０６の上部、及び、ダマシン溝４０７の側部と
底部にＳｉＯ2 膜４０８（第１の絶縁膜）を形成する。
このＳｉＯ2 膜４０８は、プラズマＣＶＤ法（化学的気
相成長法）により形成される。ダマシン溝４０７の側部
に形成されるＳｉＯ2 膜４０８により、後でダマシン溝
４０７の内部に埋め込まれるＣｕが、多孔性を有するＳ
ｉＯ2 膜４０６の内部に拡散するのを防ぐことができ
る。なお、このＳｉＯ2 膜４０８の膜厚は１０００Åで
ある。
Ｏ2 膜４０６の上部、及び、ダマシン溝４０７の側部と
底部にＳｉＯ2 膜４０８（第１の絶縁膜）を形成する。
このＳｉＯ2 膜４０８は、プラズマＣＶＤ法（化学的気
相成長法）により形成される。ダマシン溝４０７の側部
に形成されるＳｉＯ2 膜４０８により、後でダマシン溝
４０７の内部に埋め込まれるＣｕが、多孔性を有するＳ
ｉＯ2 膜４０６の内部に拡散するのを防ぐことができ
る。なお、このＳｉＯ2 膜４０８の膜厚は１０００Åで
ある。
【００６５】次ぎに、図１２（ｃ）に示すように、Ｓｉ
Ｏ2 膜４０８（第１の絶縁膜）を異方的にエッチングす
る。これにより、ＳｉＯ2 膜４０８は、ダマシン溝４０
７の側部に形成されたものを残して除去され、ダマシン
溝４０７の底部に、アルミニウム配線層４０３に通じる
コンタクトホールが形成される。続いて、図１２（ｄ）
に示すように、ダマシン溝４０７の内部、及び、ＳｉＯ
2 膜４０６の上部にＣｕメッキ膜４０９を形成する。ダ
マシン溝４０７の内部に形成されるＣｕメッキ膜４０９
は、Ｃｕ配線として用いられるものである。
Ｏ2 膜４０８（第１の絶縁膜）を異方的にエッチングす
る。これにより、ＳｉＯ2 膜４０８は、ダマシン溝４０
７の側部に形成されたものを残して除去され、ダマシン
溝４０７の底部に、アルミニウム配線層４０３に通じる
コンタクトホールが形成される。続いて、図１２（ｄ）
に示すように、ダマシン溝４０７の内部、及び、ＳｉＯ
2 膜４０６の上部にＣｕメッキ膜４０９を形成する。ダ
マシン溝４０７の内部に形成されるＣｕメッキ膜４０９
は、Ｃｕ配線として用いられるものである。
【００６６】次ぎに、図１３（ａ）に示すように、Ｓｉ
Ｏ2 膜４０６の上部に形成されたＣｕメッキ膜４０９
を、ＣＭＰ法により研磨し、除去する。これにより、ダ
マシン溝４０７の内部にのみＣｕメッキ膜が残ることに
なる。続いて、図１３（ｂ）に示すように、ダマシン溝
４０７上部にバリヤメタル用のＴｉＮ膜４１０を形成す
る。これにより、ダマシン溝４０７の内部のＣｕが、後
でダマシン溝４０７の上部に形成されるＳｉＯ2 膜の膜
中に拡散するのを防ぐことができる。
Ｏ2 膜４０６の上部に形成されたＣｕメッキ膜４０９
を、ＣＭＰ法により研磨し、除去する。これにより、ダ
マシン溝４０７の内部にのみＣｕメッキ膜が残ることに
なる。続いて、図１３（ｂ）に示すように、ダマシン溝
４０７上部にバリヤメタル用のＴｉＮ膜４１０を形成す
る。これにより、ダマシン溝４０７の内部のＣｕが、後
でダマシン溝４０７の上部に形成されるＳｉＯ2 膜の膜
中に拡散するのを防ぐことができる。
【００６７】次ぎに、図１３（ｃ）に示すように、パタ
ーニングにより、ダマシン溝４０７の上部に形成された
ＴｉＮ膜４１０ａを残して、他の部分に形成されたＴｉ
Ｎ膜４１０をエッチングして除去する。続いて、図１３
（ｄ）に示すように、ＳｉＯ2 膜４０６、及びＴｉＮ膜
４１０ａの上部に、多孔性を有するＳｉＯ2 膜４１１を
形成する。このＳｉＯ2 膜４１１は、先に形成した多孔
性を有するＳｉＯ2 膜４０６と同様に、減圧ＣＶＤとプ
ラズマＣＶＤを繰り返し行うことにより形成される。す
なわち、シリコン基板４０１を４００℃に保持しなが
ら、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＯ2 を用い、Ａｒの雰囲
気中で、図１０のようなパルスプラズマ（周期的に発
生、消滅するプラズマ）を印加することにより形成され
る。このとき、プラズマを発生させるために印加するＲ
Ｆ電圧の周波数は１３．５６ＭＨｚである。そして、減
圧ＣＶＤが行われている間のチャンバー内の圧力は１Ｔ
ｏｒｒであり、減圧下におけるプラズマＣＶＤが行われ
ている間のチャンバー内の圧力よりも低い。なお、この
ＳｉＯ2膜４１１の膜厚は５０００Åである。
ーニングにより、ダマシン溝４０７の上部に形成された
ＴｉＮ膜４１０ａを残して、他の部分に形成されたＴｉ
Ｎ膜４１０をエッチングして除去する。続いて、図１３
（ｄ）に示すように、ＳｉＯ2 膜４０６、及びＴｉＮ膜
４１０ａの上部に、多孔性を有するＳｉＯ2 膜４１１を
形成する。このＳｉＯ2 膜４１１は、先に形成した多孔
性を有するＳｉＯ2 膜４０６と同様に、減圧ＣＶＤとプ
ラズマＣＶＤを繰り返し行うことにより形成される。す
なわち、シリコン基板４０１を４００℃に保持しなが
ら、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＯ2 を用い、Ａｒの雰囲
気中で、図１０のようなパルスプラズマ（周期的に発
生、消滅するプラズマ）を印加することにより形成され
る。このとき、プラズマを発生させるために印加するＲ
Ｆ電圧の周波数は１３．５６ＭＨｚである。そして、減
圧ＣＶＤが行われている間のチャンバー内の圧力は１Ｔ
ｏｒｒであり、減圧下におけるプラズマＣＶＤが行われ
ている間のチャンバー内の圧力よりも低い。なお、この
ＳｉＯ2膜４１１の膜厚は５０００Åである。
【００６８】次ぎに、図１４に示すように、多孔性を有
するＳｉＯ2 膜４１１に対してＨ（水素）プラズマ処理
を行う。これにより、空隙の表面のＳｉ−Ｏ結合のダン
グリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置き換えられ、膜の耐
吸湿性が良くなる。以上により、被形成体４０４の上に
耐熱性、及び、耐吸湿性の良い低誘電率の層間絶縁膜が
形成されたことになる。すなわち、ＳｉＯ2 膜４０６、
及び４１１が多孔性を有しており、これらの膜の比誘電
率は２．０〜３．０となり、これは多孔性を有さない通
常のＳｉＯ2 膜の比誘電率４．０よりも小さい値であ
る。また、多孔性を有するＳｉＯ2 膜４０６、及び４１
１をＨ（水素）プラズマ処理することにより、膜の耐吸
湿性が良くなる。更に、ＳｉＯ2 膜４０６、４１１は有
機絶縁膜に比べて耐熱性が良い。
するＳｉＯ2 膜４１１に対してＨ（水素）プラズマ処理
を行う。これにより、空隙の表面のＳｉ−Ｏ結合のダン
グリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置き換えられ、膜の耐
吸湿性が良くなる。以上により、被形成体４０４の上に
耐熱性、及び、耐吸湿性の良い低誘電率の層間絶縁膜が
形成されたことになる。すなわち、ＳｉＯ2 膜４０６、
及び４１１が多孔性を有しており、これらの膜の比誘電
率は２．０〜３．０となり、これは多孔性を有さない通
常のＳｉＯ2 膜の比誘電率４．０よりも小さい値であ
る。また、多孔性を有するＳｉＯ2 膜４０６、及び４１
１をＨ（水素）プラズマ処理することにより、膜の耐吸
湿性が良くなる。更に、ＳｉＯ2 膜４０６、４１１は有
機絶縁膜に比べて耐熱性が良い。
【００６９】なお、上記の例では、多孔性を有するＳｉ
Ｏ2 膜４０６、及び４１１を形成するための反応ガスと
して、ＳｉＨ4 とＯ2 を用いたが、他の反応ガスを用い
ても、同様な膜を形成することが可能である。そのよう
な反応ガスとして、次ぎのようなものがある。 ＳｉＨ化合物＋Ｏ2 、 ＳｉＨ化合物＋Ｏ3 、 Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｈ化合物＋Ｏ2 、 Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｈ化合物＋Ｏ3 。
Ｏ2 膜４０６、及び４１１を形成するための反応ガスと
して、ＳｉＨ4 とＯ2 を用いたが、他の反応ガスを用い
ても、同様な膜を形成することが可能である。そのよう
な反応ガスとして、次ぎのようなものがある。 ＳｉＨ化合物＋Ｏ2 、 ＳｉＨ化合物＋Ｏ3 、 Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｈ化合物＋Ｏ2 、 Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｈ化合物＋Ｏ3 。
【００７０】（ｅ）第５の実施の形態 図１５の（ａ）〜（ｄ）、図１６の（ａ）〜（ｄ）、及
び図１７の（ａ）〜（ｃ）は第５の実施の形態を説明す
るための断面図である。また、図１８は、第５の実施の
形態における有機膜を形成するための反応ガス（ＣＨ化
合物）流量、ＳｉＯ2 膜を形成するための反応ガス（Ｓ
ｉＨ4 ）流量、Ｏ2 流量、及び圧力調整用ガス（Ａｒ）
の時間依存性を示すグラフである。
び図１７の（ａ）〜（ｃ）は第５の実施の形態を説明す
るための断面図である。また、図１８は、第５の実施の
形態における有機膜を形成するための反応ガス（ＣＨ化
合物）流量、ＳｉＯ2 膜を形成するための反応ガス（Ｓ
ｉＨ4 ）流量、Ｏ2 流量、及び圧力調整用ガス（Ａｒ）
の時間依存性を示すグラフである。
【００７１】まず、図１５（ａ）に示すように、シリコ
ン基板５０１上にＢＰＳＧ（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓ
ｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）膜５０２を形成する。そ
して、ＢＰＳＧ膜５０２上にアルミニウム膜を形成後、
それをパターニングしてアルミニウム配線層５０３を形
成する。このように形成されたシリコン基板５０１、Ｂ
ＰＳＧ膜５０２、及び、アルミニウム配線層５０３によ
り、被形成体５０４が構成される。
ン基板５０１上にＢＰＳＧ（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓ
ｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）膜５０２を形成する。そ
して、ＢＰＳＧ膜５０２上にアルミニウム膜を形成後、
それをパターニングしてアルミニウム配線層５０３を形
成する。このように形成されたシリコン基板５０１、Ｂ
ＰＳＧ膜５０２、及び、アルミニウム配線層５０３によ
り、被形成体５０４が構成される。
【００７２】次ぎに、図１５（ｂ）に示すように、アル
ミニウム配線層５０３の上に膜厚が１０００ÅのＳｉＯ
2 膜５０５（下地絶縁膜）を形成する。このＳｉＯ2 膜
５０５はシリコン基板５０１を４００℃に保持しなが
ら、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＯ2 を用いて、圧力が１
Ｔｏｒｒの下で、減圧ＣＶＤ法により形成される。続い
て、図１５（ｃ）に示すようにＳｉＯ2 膜５０５の上
に、有機膜とＳｉＯ2 膜を交互に堆積させた膜５０６を
形成する。この有機膜とＳｉＯ2 膜を交互に堆積させた
膜５０６は、周波数が１３．５６ＭＨｚのＲＦ電圧と、
周波数が４００ｋＨｚのＲＦ電圧とが印加されたチャン
バー内に、有機膜を形成するための反応ガスと、ＳｉＯ
2 膜を形成するための反応ガスを交互に導入することに
より形成され、膜の最上部にはＳｉＯ2 膜が形成され
る。例えば、図１８において、時刻０秒から５秒の間に
はＳｉＯ2 膜が形成され、時刻５秒から１０秒の間には
有機膜が形成される。なお、本実施の形態では、有機膜
を形成するための反応ガスとしてＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ
−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）、又は
Ｓｉ（ＣＨ3 ）Ｈ3 を用い、ＳｉＯ2 膜を形成するため
の反応ガスとして、ＳｉＨ4 を用いる。
ミニウム配線層５０３の上に膜厚が１０００ÅのＳｉＯ
2 膜５０５（下地絶縁膜）を形成する。このＳｉＯ2 膜
５０５はシリコン基板５０１を４００℃に保持しなが
ら、反応ガスとしてＳｉＨ4 とＯ2 を用いて、圧力が１
Ｔｏｒｒの下で、減圧ＣＶＤ法により形成される。続い
て、図１５（ｃ）に示すようにＳｉＯ2 膜５０５の上
に、有機膜とＳｉＯ2 膜を交互に堆積させた膜５０６を
形成する。この有機膜とＳｉＯ2 膜を交互に堆積させた
膜５０６は、周波数が１３．５６ＭＨｚのＲＦ電圧と、
周波数が４００ｋＨｚのＲＦ電圧とが印加されたチャン
バー内に、有機膜を形成するための反応ガスと、ＳｉＯ
2 膜を形成するための反応ガスを交互に導入することに
より形成され、膜の最上部にはＳｉＯ2 膜が形成され
る。例えば、図１８において、時刻０秒から５秒の間に
はＳｉＯ2 膜が形成され、時刻５秒から１０秒の間には
有機膜が形成される。なお、本実施の形態では、有機膜
を形成するための反応ガスとしてＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ
−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）、又は
Ｓｉ（ＣＨ3 ）Ｈ3 を用い、ＳｉＯ2 膜を形成するため
の反応ガスとして、ＳｉＨ4 を用いる。
【００７３】次ぎに、図１５（ｄ）に示すように、有機
膜とＳｉＯ2 膜を交互に堆積させた膜５０６を、Ｏ（酸
素）プラズマによりアッシングする。これにより有機膜
が灰化され、有機膜が形成されている部分に空隙が生じ
る。そのため、有機膜とＳｉＯ2 膜を交互に堆積させた
膜５０６は、多孔性を有するＳｉＯ2 膜５０７となる。
膜とＳｉＯ2 膜を交互に堆積させた膜５０６を、Ｏ（酸
素）プラズマによりアッシングする。これにより有機膜
が灰化され、有機膜が形成されている部分に空隙が生じ
る。そのため、有機膜とＳｉＯ2 膜を交互に堆積させた
膜５０６は、多孔性を有するＳｉＯ2 膜５０７となる。
【００７４】続いて、図１６（ａ）に示すように、多孔
性を有するＳｉＯ2 膜５０７に対してＨ（水素）プラズ
マ処理を行う。これにより、空隙の表面のＳｉ−Ｏ結合
中のダングリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置き換えら
れ、膜の耐吸湿性が良くなる。続いて、図１６（ｂ）に
示すように、Ｈ（水素）プラズマ処理された、多孔性を
有するＳｉＯ2 膜５０７の上に、ＳｉＯ2 膜５０８を形
成する。このＳｉＯ2膜５０８は、減圧ＣＶＤ法（化学
的気相成長法）により形成され、反応ガスとしてＳｉＨ
4 とＯ2 を用いる。
性を有するＳｉＯ2 膜５０７に対してＨ（水素）プラズ
マ処理を行う。これにより、空隙の表面のＳｉ−Ｏ結合
中のダングリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置き換えら
れ、膜の耐吸湿性が良くなる。続いて、図１６（ｂ）に
示すように、Ｈ（水素）プラズマ処理された、多孔性を
有するＳｉＯ2 膜５０７の上に、ＳｉＯ2 膜５０８を形
成する。このＳｉＯ2膜５０８は、減圧ＣＶＤ法（化学
的気相成長法）により形成され、反応ガスとしてＳｉＨ
4 とＯ2 を用いる。
【００７５】次ぎに、図１６（ｃ）に示すように、この
ＳｉＯ2 膜５０８の上に、ＳｉＯ2膜５０９を形成す
る。このＳｉＯ2 膜５０９は、表面を平坦化するために
形成され、反応ガスとして、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅ
ｔｈｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）とＯ3 を用い
るＣＶＤ法（化学的気相成長法）により形成される。こ
のとき用いられるＯ3 の濃度はＴＥＯＳを酸化するのに
十分な濃度である。そのため、ＳｉＯ2 膜５０９は、流
動性を有するＳｉＯ2 膜となる。
ＳｉＯ2 膜５０８の上に、ＳｉＯ2膜５０９を形成す
る。このＳｉＯ2 膜５０９は、表面を平坦化するために
形成され、反応ガスとして、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅ
ｔｈｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）とＯ3 を用い
るＣＶＤ法（化学的気相成長法）により形成される。こ
のとき用いられるＯ3 の濃度はＴＥＯＳを酸化するのに
十分な濃度である。そのため、ＳｉＯ2 膜５０９は、流
動性を有するＳｉＯ2 膜となる。
【００７６】続いて、図１６（ｄ）に示すように、Ｓｉ
Ｏ2 膜５０９をＣＭＰ法により研磨し、表面を平坦化す
る。このとき、先に形成されたＳｉＯ2 膜５０５（下地
絶縁膜）の一部、多孔性を有するＳｉＯ2 膜５０７の一
部、及びＳｉＯ2 膜５０８の一部が研磨され、除去され
る。ＣＭＰ法による平坦化は、アルミニウム配線層の凸
部５０３ａ上に形成されたＳｉＯ2 膜５０５が、完全に
除去されてしまわない程度に行う。
Ｏ2 膜５０９をＣＭＰ法により研磨し、表面を平坦化す
る。このとき、先に形成されたＳｉＯ2 膜５０５（下地
絶縁膜）の一部、多孔性を有するＳｉＯ2 膜５０７の一
部、及びＳｉＯ2 膜５０８の一部が研磨され、除去され
る。ＣＭＰ法による平坦化は、アルミニウム配線層の凸
部５０３ａ上に形成されたＳｉＯ2 膜５０５が、完全に
除去されてしまわない程度に行う。
【００７７】次ぎに、図１７（ａ）に示すように、平坦
化された表面上に多孔性を有するＳｉＯ2 膜５１０を形
成する。このＳｉＯ2 膜５１０は、先に形成した多孔性
を有するＳｉＯ2 膜５０７と同様の方法で形成される。
すなわち、周波数が１３．５６ＭＨｚのＲＦ電圧と、周
波数が４００ＫＨｚのＲＦ電圧とが印加されたチャンバ
ー内に、有機膜を形成するための反応ガスと、ＳｉＯ2
膜を形成するための反応ガスを交互に導入し、有機膜と
ＳｉＯ2 膜を交互に堆積させる。そして、これにより得
られた膜をＯ（酸素）プラズマによりアッシングする。
これにより有機膜が灰化され、有機膜が形成されている
部分に空隙が生じ、多孔性を有するＳｉＯ2 膜５１０が
形成される。なお、本実施の形態では、有機膜を形成す
るための反応ガスとしてＣＨ化合物を用い、ＳｉＯ2 膜
を形成するための反応ガスとして、ＳｉＨ4 とＯ2 を用
いる。
化された表面上に多孔性を有するＳｉＯ2 膜５１０を形
成する。このＳｉＯ2 膜５１０は、先に形成した多孔性
を有するＳｉＯ2 膜５０７と同様の方法で形成される。
すなわち、周波数が１３．５６ＭＨｚのＲＦ電圧と、周
波数が４００ＫＨｚのＲＦ電圧とが印加されたチャンバ
ー内に、有機膜を形成するための反応ガスと、ＳｉＯ2
膜を形成するための反応ガスを交互に導入し、有機膜と
ＳｉＯ2 膜を交互に堆積させる。そして、これにより得
られた膜をＯ（酸素）プラズマによりアッシングする。
これにより有機膜が灰化され、有機膜が形成されている
部分に空隙が生じ、多孔性を有するＳｉＯ2 膜５１０が
形成される。なお、本実施の形態では、有機膜を形成す
るための反応ガスとしてＣＨ化合物を用い、ＳｉＯ2 膜
を形成するための反応ガスとして、ＳｉＨ4 とＯ2 を用
いる。
【００７８】続いて、図１７（ｂ）に示すように、多孔
性を有するＳｉＯ2 膜５１０に対してＨ（水素）プラズ
マ処理を行う。これにより、空隙の表面のＳｉ−Ｏ結合
中のダングリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置き換えら
れ、膜の耐吸湿性が良くなる。以上のように形成された
ＳｉＯ2 膜５０５（下地絶縁膜）、５０７、５０８、及
び５１０により、被形成体５０４上に耐熱性、及び、耐
吸湿性の良い低誘電率の層間絶縁膜が形成されたことに
なる。すなわち、ＳｉＯ2 膜５０７、及び５１０が多孔
性を有しており、その比誘電率は２．０〜３．０とな
り、これは多孔性を有さない通常のＳｉＯ2 膜の比誘電
率４．０よりも小さい値である。また、多孔性を有する
ＳｉＯ2 膜５０７、及び５１０をＨ（水素）プラズマ処
理することにより、膜の耐吸湿性が良くなる。更に、Ｓ
ｉＯ2 膜５０５、５０７、５０８、及び５１０は有機絶
縁膜に比べて耐熱性が良い。
性を有するＳｉＯ2 膜５１０に対してＨ（水素）プラズ
マ処理を行う。これにより、空隙の表面のＳｉ−Ｏ結合
中のダングリングボンドがＳｉ−Ｈ結合に置き換えら
れ、膜の耐吸湿性が良くなる。以上のように形成された
ＳｉＯ2 膜５０５（下地絶縁膜）、５０７、５０８、及
び５１０により、被形成体５０４上に耐熱性、及び、耐
吸湿性の良い低誘電率の層間絶縁膜が形成されたことに
なる。すなわち、ＳｉＯ2 膜５０７、及び５１０が多孔
性を有しており、その比誘電率は２．０〜３．０とな
り、これは多孔性を有さない通常のＳｉＯ2 膜の比誘電
率４．０よりも小さい値である。また、多孔性を有する
ＳｉＯ2 膜５０７、及び５１０をＨ（水素）プラズマ処
理することにより、膜の耐吸湿性が良くなる。更に、Ｓ
ｉＯ2 膜５０５、５０７、５０８、及び５１０は有機絶
縁膜に比べて耐熱性が良い。
【００７９】なお、上記の例では、多孔性を有するＳｉ
Ｏ2 膜５０７、及び５１０を形成するためにチャンバー
内に交互に導入する反応ガスとして、ＣＨ化合物と、Ｓ
ｉＨ 4 、及びＯ2 を用いた。しかし、多孔性を有するＳ
ｉＯ2 膜を形成するための反応ガスはこれに限られるこ
とはない。例えば、上記の反応ガス中のＳｉＨ4 に代え
てＣＦ化合物を用いることにより、Ｆ含有の多孔性を有
するＳｉＯ2 膜を形成することができる。
Ｏ2 膜５０７、及び５１０を形成するためにチャンバー
内に交互に導入する反応ガスとして、ＣＨ化合物と、Ｓ
ｉＨ 4 、及びＯ2 を用いた。しかし、多孔性を有するＳ
ｉＯ2 膜を形成するための反応ガスはこれに限られるこ
とはない。例えば、上記の反応ガス中のＳｉＨ4 に代え
てＣＦ化合物を用いることにより、Ｆ含有の多孔性を有
するＳｉＯ2 膜を形成することができる。
【００８０】（２）本発明の第６の実施の形態に係る半
導体製造装置についての説明。 第６の実施の形態に係る半導体製造装置について、図１
０、図１８、及び図１９を参照しながら説明する。図１
９は第６の実施の形態に係る半導体製造装置の構成図で
ある。同図において、６１３は成膜を行うためのチャン
バ、６１１はチャンバ内に反応ガスを導入するためのガ
ス導入口、６１５はウェハ、６１２は反応ガスをウェハ
６１５上に均一に分散させるためのガス放出具、６１３
はヒータが内蔵されたウエハ載置台、６１６は反応ガス
をチャンバの外に排出するためのガス排出口である。
導体製造装置についての説明。 第６の実施の形態に係る半導体製造装置について、図１
０、図１８、及び図１９を参照しながら説明する。図１
９は第６の実施の形態に係る半導体製造装置の構成図で
ある。同図において、６１３は成膜を行うためのチャン
バ、６１１はチャンバ内に反応ガスを導入するためのガ
ス導入口、６１５はウェハ、６１２は反応ガスをウェハ
６１５上に均一に分散させるためのガス放出具、６１３
はヒータが内蔵されたウエハ載置台、６１６は反応ガス
をチャンバの外に排出するためのガス排出口である。
【００８１】また、６１０はガス導入口６１１につなが
る配管であり、その上流側には分岐配管６０６、６０
７、６０８、及び６０９が接続されている。分岐配管６
０６はＡｒ（アルゴン）を供給するためのものであり、
分岐配管６０７はＣＨ化合物を供給するためのものであ
る。また、分岐配管６０８はＯ2 を供給するためのもの
であり、分岐配管６０９はＳｉＨ4 を供給するためのも
のである。更に、これらの分岐配管のにはＭＦＣ（流量
調整手段）が介在しており、それぞれのＭＦＣには制御
手段６０１より制御信号６１９、６２０、６２１、及び
６２２が入力される。これにより、反応ガスが所望の流
量に制御される。
る配管であり、その上流側には分岐配管６０６、６０
７、６０８、及び６０９が接続されている。分岐配管６
０６はＡｒ（アルゴン）を供給するためのものであり、
分岐配管６０７はＣＨ化合物を供給するためのものであ
る。また、分岐配管６０８はＯ2 を供給するためのもの
であり、分岐配管６０９はＳｉＨ4 を供給するためのも
のである。更に、これらの分岐配管のにはＭＦＣ（流量
調整手段）が介在しており、それぞれのＭＦＣには制御
手段６０１より制御信号６１９、６２０、６２１、及び
６２２が入力される。これにより、反応ガスが所望の流
量に制御される。
【００８２】また、６１８は、ガス放出具６１２とチャ
ンバ６１３の間に周波数が１３．５６ＭＨｚであるＲＦ
電圧を印加するための高周波電圧発生装置である。そし
て、６１７は高周波電圧発生装置６１８で発生したＲＦ
電圧をチャンバに供給するためのスイッチング手段であ
る。一方、６２４は、基板載置台６１４とチャンバ６１
３の間に周波数が４００ＫＨｚであるＲＦ電圧を印加す
るための高周波電圧発生装置である。そして、６２５は
高周波電圧発生装置６１８で発生したＲＦ電圧をチャン
バに供給するためのスイッチング手段である。
ンバ６１３の間に周波数が１３．５６ＭＨｚであるＲＦ
電圧を印加するための高周波電圧発生装置である。そし
て、６１７は高周波電圧発生装置６１８で発生したＲＦ
電圧をチャンバに供給するためのスイッチング手段であ
る。一方、６２４は、基板載置台６１４とチャンバ６１
３の間に周波数が４００ＫＨｚであるＲＦ電圧を印加す
るための高周波電圧発生装置である。そして、６２５は
高周波電圧発生装置６１８で発生したＲＦ電圧をチャン
バに供給するためのスイッチング手段である。
【００８３】スイッチング手段６１７、及び６２５には
制御手段６０１より制御信号６２３、及び６２６がそれ
ぞれ入力され、ＲＦ電圧を印加する時間が制御される。
図１０、及び図１８は、制御手段６０１により制御され
る反応ガス流量、及びＲＦ電圧の印加時間を示す。図１
０に示すように、成膜中においては、制御信号６１９、
６２１、及び６２２により、ＭＦＣ６０２（Ａｒ供給
用）、ＭＦＣ６０４（Ｏ2 供給用）、及びＭＦＣ６０５
（ＳｉＨ4 供給用）が開いたままであり、Ａｒ、Ｏ2 、
及びＳｉＨ4が常にチャンバに導入されている。また、
ガス排出口６１６を通じて、反応ガスが常に排出されて
いるため、チャンバ６１３は減圧された状態に保たれて
いる。そして、時刻５秒から１０秒の間では、制御信号
６２３と制御信号６２６によりスイッチング手段６１７
と６２５とがそれぞれオンし、周波数が１３．５６ＭＨ
ｚと４００ＫＨｚのＲＦ電圧がチャンバ６１３に印加さ
れる。これにより、時刻５秒から１０秒の間では、Ａ
ｒ、Ｏ2 、及びＳｉＨ4 の雰囲気中において、減圧下に
おけるプラズマＣＶＤ法が行われることになる。
制御手段６０１より制御信号６２３、及び６２６がそれ
ぞれ入力され、ＲＦ電圧を印加する時間が制御される。
図１０、及び図１８は、制御手段６０１により制御され
る反応ガス流量、及びＲＦ電圧の印加時間を示す。図１
０に示すように、成膜中においては、制御信号６１９、
６２１、及び６２２により、ＭＦＣ６０２（Ａｒ供給
用）、ＭＦＣ６０４（Ｏ2 供給用）、及びＭＦＣ６０５
（ＳｉＨ4 供給用）が開いたままであり、Ａｒ、Ｏ2 、
及びＳｉＨ4が常にチャンバに導入されている。また、
ガス排出口６１６を通じて、反応ガスが常に排出されて
いるため、チャンバ６１３は減圧された状態に保たれて
いる。そして、時刻５秒から１０秒の間では、制御信号
６２３と制御信号６２６によりスイッチング手段６１７
と６２５とがそれぞれオンし、周波数が１３．５６ＭＨ
ｚと４００ＫＨｚのＲＦ電圧がチャンバ６１３に印加さ
れる。これにより、時刻５秒から１０秒の間では、Ａ
ｒ、Ｏ2 、及びＳｉＨ4 の雰囲気中において、減圧下に
おけるプラズマＣＶＤ法が行われることになる。
【００８４】一方、同図において、時刻１０秒から１５
秒の間では、スイッチング手段６１７と６２５とがオフ
し、ＲＦ電圧がチャンバ６１３に印加されない状態とな
る。このため、Ｏ2 、及びＳｉＨ4 の雰囲気中におい
て、減圧ＣＶＤ法がおこなわれることになる。そして、
時刻１５秒以降は、上のような減圧下におけるプラズマ
ＣＶＤ法と、減圧ＣＶＤ法とが、交互に繰り返して行わ
れる。
秒の間では、スイッチング手段６１７と６２５とがオフ
し、ＲＦ電圧がチャンバ６１３に印加されない状態とな
る。このため、Ｏ2 、及びＳｉＨ4 の雰囲気中におい
て、減圧ＣＶＤ法がおこなわれることになる。そして、
時刻１５秒以降は、上のような減圧下におけるプラズマ
ＣＶＤ法と、減圧ＣＶＤ法とが、交互に繰り返して行わ
れる。
【００８５】第３の実施の形態、及び第４の実施の形態
で説明したように、このようにＡｒ、Ｏ2 、及びＳｉＨ
4 の雰囲気中において、減圧下におけるプラズマＣＶＤ
法と、減圧ＣＶＤ法とを繰り返して行うことにより、被
形成体上に多孔性を有するＳｉＯ2 膜を形成することが
できる。図１８は、制御手段６０１により制御される反
応ガス流量の他の例を示す。
で説明したように、このようにＡｒ、Ｏ2 、及びＳｉＨ
4 の雰囲気中において、減圧下におけるプラズマＣＶＤ
法と、減圧ＣＶＤ法とを繰り返して行うことにより、被
形成体上に多孔性を有するＳｉＯ2 膜を形成することが
できる。図１８は、制御手段６０１により制御される反
応ガス流量の他の例を示す。
【００８６】同図においては、反応ガスの流量のみが変
化しており、チャンバに印加されるるＲＦの強さ（図示
していない）は変化しない。これは、制御信号６２３と
制御信号６２６により、スイッチング手段６１７と６２
５が成膜中、常にオンしているためである。なお、Ｏ2
とＡｒの流量が同図のように時間変化しているが、これ
は制御信号６１９と６２１により、ＭＦＣ６０４（Ｏ2
供給用）とＭＦＣ６０２（Ａｒ供給用）とが制御されて
いるためである。
化しており、チャンバに印加されるるＲＦの強さ（図示
していない）は変化しない。これは、制御信号６２３と
制御信号６２６により、スイッチング手段６１７と６２
５が成膜中、常にオンしているためである。なお、Ｏ2
とＡｒの流量が同図のように時間変化しているが、これ
は制御信号６１９と６２１により、ＭＦＣ６０４（Ｏ2
供給用）とＭＦＣ６０２（Ａｒ供給用）とが制御されて
いるためである。
【００８７】同図の時刻５秒から１０秒の間では、制御
信号６２０によりＭＦＣ６０３（ＣＨ化合物供給用）が
開き、ＲＦが印加されているチャンバ６１３に、ＣＨ化
合物が導入される。それとともに制御信号６２２により
ＭＦＣ６０５（ＳｉＨ4 供給用）が閉まる。そのため、
チャンバの内部はＣＨ化合物とＯ2 の雰囲気となり、プ
ラズマＣＶＤ法により、ウエハ６１５上に有機膜が形成
される。
信号６２０によりＭＦＣ６０３（ＣＨ化合物供給用）が
開き、ＲＦが印加されているチャンバ６１３に、ＣＨ化
合物が導入される。それとともに制御信号６２２により
ＭＦＣ６０５（ＳｉＨ4 供給用）が閉まる。そのため、
チャンバの内部はＣＨ化合物とＯ2 の雰囲気となり、プ
ラズマＣＶＤ法により、ウエハ６１５上に有機膜が形成
される。
【００８８】一方、同図の時刻１０秒から１５秒の間で
は、制御信号６２０によりＭＦＣ６０３（ＣＨ化合物供
給用）が閉まり、チャンバにＣＨ化合物が導入されるの
が停止される。それとともに、制御信号６２２によりＭ
ＦＣ６０５（ＳｉＨ4 供給用）が開く。これにより、Ｒ
Ｆが印加されているチャンバ６１３にＳｉＨ4 が導入さ
れる。そして、Ｏ2 とＳｉＨ4 の雰囲気中におけるプラ
ズマＣＶＤ法により、ウエハ６１５上に、ＳｉＯ2 膜が
形成される。そして、時刻１５秒以降は、上の様な有機
膜を形成するプロセスと、ＳｉＯ2 膜を形成するプロセ
スとが、交互に繰り返して行われ、ウエハ６１５上に有
機膜とＳｉＯ2 膜とが交互に積層される。
は、制御信号６２０によりＭＦＣ６０３（ＣＨ化合物供
給用）が閉まり、チャンバにＣＨ化合物が導入されるの
が停止される。それとともに、制御信号６２２によりＭ
ＦＣ６０５（ＳｉＨ4 供給用）が開く。これにより、Ｒ
Ｆが印加されているチャンバ６１３にＳｉＨ4 が導入さ
れる。そして、Ｏ2 とＳｉＨ4 の雰囲気中におけるプラ
ズマＣＶＤ法により、ウエハ６１５上に、ＳｉＯ2 膜が
形成される。そして、時刻１５秒以降は、上の様な有機
膜を形成するプロセスと、ＳｉＯ2 膜を形成するプロセ
スとが、交互に繰り返して行われ、ウエハ６１５上に有
機膜とＳｉＯ2 膜とが交互に積層される。
【００８９】第５の実施の形態において説明したよう
に、この有機膜とＳｉＯ2 膜とが交互に積層された膜
を、Ｏ（酸素）プラズマでアッシングし、有機膜を選択
的に除去することにより、被形成体上に多孔性を有する
ＳｉＯ2 膜を形成することができる。
に、この有機膜とＳｉＯ2 膜とが交互に積層された膜
を、Ｏ（酸素）プラズマでアッシングし、有機膜を選択
的に除去することにより、被形成体上に多孔性を有する
ＳｉＯ2 膜を形成することができる。
【００９０】
【発明の効果】以上、本発明にかかる層間絶縁膜の形成
方法によれば、被形成体上に多孔性を有するＳｉＯ2 膜
を形成する。この多孔性を有するＳｉＯ2 膜を形成する
方法には、Ｓｉ2 Ｈ6 と酸化性ガス、又はＳｉ3 Ｈ6 と
酸化性ガスとを反応ガスとする化学的気相成長法を用い
て形成する方法と、酸化性ガスと、ＳｉＨ化合物、又は
Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｈ化合物の減圧下における雰囲気中にお
いて、断続的に、又は周期的にプラズマを発生させて形
成する方法と、被形成体上に有機膜とＳｉＯ2 膜を交互
に積層し、アッシングにより、有機膜を選択的に除去
し、有機膜の形成されている部分を空洞化して形成する
方法がある。
方法によれば、被形成体上に多孔性を有するＳｉＯ2 膜
を形成する。この多孔性を有するＳｉＯ2 膜を形成する
方法には、Ｓｉ2 Ｈ6 と酸化性ガス、又はＳｉ3 Ｈ6 と
酸化性ガスとを反応ガスとする化学的気相成長法を用い
て形成する方法と、酸化性ガスと、ＳｉＨ化合物、又は
Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｈ化合物の減圧下における雰囲気中にお
いて、断続的に、又は周期的にプラズマを発生させて形
成する方法と、被形成体上に有機膜とＳｉＯ2 膜を交互
に積層し、アッシングにより、有機膜を選択的に除去
し、有機膜の形成されている部分を空洞化して形成する
方法がある。
【００９１】これらの方法を用いて形成された多孔性を
有するＳｉＯ2 膜の比誘電率は、膜中に多数の空隙を有
しているため、通常のＳｉＯ2 膜の比誘電率よりも低く
なる。そして、これらの多孔性を有するＳｉＯ2 膜は、
有機絶縁膜に比べて、耐熱性が良い。更に、これらの多
孔性を有するＳｉＯ2 膜に対し、Ｈ（水素）プラズマ処
理を行うため、膜の耐吸湿性が向上する。
有するＳｉＯ2 膜の比誘電率は、膜中に多数の空隙を有
しているため、通常のＳｉＯ2 膜の比誘電率よりも低く
なる。そして、これらの多孔性を有するＳｉＯ2 膜は、
有機絶縁膜に比べて、耐熱性が良い。更に、これらの多
孔性を有するＳｉＯ2 膜に対し、Ｈ（水素）プラズマ処
理を行うため、膜の耐吸湿性が向上する。
【００９２】また、これらの多孔性を有するＳｉＯ2 膜
を、ダマシンプロセスに適用することができる。ダマシ
ンプロセスでは、電気抵抗の少ないＣｕ配線層を形成す
ることができる。そのため、この多孔性を有するＳｉＯ
2 膜とＣｕ配線層を併用することにより、配線容量の少
ない、データ処理速度の速い半導体装置を作ることがで
きる。
を、ダマシンプロセスに適用することができる。ダマシ
ンプロセスでは、電気抵抗の少ないＣｕ配線層を形成す
ることができる。そのため、この多孔性を有するＳｉＯ
2 膜とＣｕ配線層を併用することにより、配線容量の少
ない、データ処理速度の速い半導体装置を作ることがで
きる。
【００９３】これにより、ＬＳＩ等の半導体装置に、本
発明に係る多孔性を有するＳｉＯ2膜を用いれば、デー
タ処理速度を従来に比べて高速化することが可能とな
る。即ち、本発明における多孔性を有するＳｉＯ2 膜
は、従来用いられているＳｉＯ2膜に比べて比誘電率が
低いので、配線間の電気容量を減らすことが可能とな
る。また、本発明に係る半導体製造装置によれば、チャ
ンバに印加する高周波電圧をスイッチングするスイッチ
ング手段と、反応ガスの流量調整手段とを制御する制御
手段とを有している。この制御手段を用いてスイッチン
グ手段を制御することにより、１つの減圧されたチャン
バにおいて、減圧下におけるプラズマＣＶＤを行うプロ
セスと、減圧ＣＶＤを行うプロセスとを交互に繰り返し
行うことができる。また、この制御手段を用いて反応ガ
スの流量調整手段を制御することにより、プラズマが印
加された１つのチャンバにおいて、有機膜を形成するプ
ロセスと、ＳｉＯ2 膜を形成するプロセスとを交互に繰
り返し行うことができる。
発明に係る多孔性を有するＳｉＯ2膜を用いれば、デー
タ処理速度を従来に比べて高速化することが可能とな
る。即ち、本発明における多孔性を有するＳｉＯ2 膜
は、従来用いられているＳｉＯ2膜に比べて比誘電率が
低いので、配線間の電気容量を減らすことが可能とな
る。また、本発明に係る半導体製造装置によれば、チャ
ンバに印加する高周波電圧をスイッチングするスイッチ
ング手段と、反応ガスの流量調整手段とを制御する制御
手段とを有している。この制御手段を用いてスイッチン
グ手段を制御することにより、１つの減圧されたチャン
バにおいて、減圧下におけるプラズマＣＶＤを行うプロ
セスと、減圧ＣＶＤを行うプロセスとを交互に繰り返し
行うことができる。また、この制御手段を用いて反応ガ
スの流量調整手段を制御することにより、プラズマが印
加された１つのチャンバにおいて、有機膜を形成するプ
ロセスと、ＳｉＯ2 膜を形成するプロセスとを交互に繰
り返し行うことができる。
【００９４】すなわち、ウエハを、上のようなプロセス
を行うチャンバに、その都度搬送する必要が無いため、
装置のスループットを向上させることができる。
を行うチャンバに、その都度搬送する必要が無いため、
装置のスループットを向上させることができる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る層間絶縁膜
の形成方法について示す断面図（その１）である。
の形成方法について示す断面図（その１）である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態に係る層間絶縁膜
の形成方法について示す断面図（その２）である。
の形成方法について示す断面図（その２）である。
【図３】 本発明の第２の実施の形態に係る層間絶縁膜
の形成方法について示す断面図（その１）である。
の形成方法について示す断面図（その１）である。
【図４】 本発明の第２の実施の形態に係る層間絶縁膜
の形成方法について示す断面図（その２）である。
の形成方法について示す断面図（その２）である。
【図５】 本発明の第２の実施の形態に係る層間絶縁膜
の形成方法について示す断面図（その３）である。
の形成方法について示す断面図（その３）である。
【図６】 本発明の第２の実施の形態に係る層間絶縁膜
の形成方法について示す断面図（その４）である。
の形成方法について示す断面図（その４）である。
【図７】 本発明の第３の実施の形態に係る層間絶縁膜
の形成方法について示す断面図（その１）である。
の形成方法について示す断面図（その１）である。
【図８】 本発明の第３の実施の形態に係る層間絶縁膜
の形成方法について示す断面図（その２）である。
の形成方法について示す断面図（その２）である。
【図９】 本発明の第３の実施の形態に係る層間絶縁膜
の形成方法について示す断面図（その３）である。
の形成方法について示す断面図（その３）である。
【図１０】 本発明の第３の実施の形態、及び第４の実
施の形態に係る層間絶縁膜の形成方法、及び本発明の第
６の実施の形態に係る半導体製造装置におけるＳｉＨ4
流量、Ｏ2 流量、Ａｒ流量、及びチャンバに印加するＲ
Ｆ電圧の時間依存性について示す特性図である。
施の形態に係る層間絶縁膜の形成方法、及び本発明の第
６の実施の形態に係る半導体製造装置におけるＳｉＨ4
流量、Ｏ2 流量、Ａｒ流量、及びチャンバに印加するＲ
Ｆ電圧の時間依存性について示す特性図である。
【図１１】 本発明の第４の実施の形態に係る層間絶縁
膜の形成方法について示す断面図（その１）である。
膜の形成方法について示す断面図（その１）である。
【図１２】 本発明の第４の実施の形態に係る層間絶縁
膜の形成方法について示す断面図（その２）である。
膜の形成方法について示す断面図（その２）である。
【図１３】 本発明の第４の実施の形態に係る層間絶縁
膜の形成方法について示す断面図（その３）である。
膜の形成方法について示す断面図（その３）である。
【図１４】 本発明の第４の実施の形態に係る層間絶縁
膜の形成方法について示す断面図（その４）である。
膜の形成方法について示す断面図（その４）である。
【図１５】 本発明の第５の実施の形態に係る層間絶縁
膜の形成方法について示す断面図（その１）である。
膜の形成方法について示す断面図（その１）である。
【図１６】 本発明の第５の実施の形態に係る層間絶縁
膜の形成方法について示す断面図（その２）である。
膜の形成方法について示す断面図（その２）である。
【図１７】 本発明の第５の実施の形態に係る層間絶縁
膜の形成方法について示す断面図（その３）である。
膜の形成方法について示す断面図（その３）である。
【図１８】 本発明の第５の実施の形態に係る層間絶縁
膜の形成方法、及び本発明の第６の実施の形態に係る半
導体製造装置における有機膜を形成するための反応ガス
（ＣＨ化合物）流量、及びＳｉＯ2 膜を形成するための
反応ガス（ＳｉＨ4 ＋Ｏ2 ）流量の時間依存性について
示す特性図である。
膜の形成方法、及び本発明の第６の実施の形態に係る半
導体製造装置における有機膜を形成するための反応ガス
（ＣＨ化合物）流量、及びＳｉＯ2 膜を形成するための
反応ガス（ＳｉＨ4 ＋Ｏ2 ）流量の時間依存性について
示す特性図である。
【図１９】 本発明の第６の実施の形態に係る半導体製
造装置の構成図である。
造装置の構成図である。
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ シリコン基
板、 １０２、２０２、３０２、４０２，５０２ ＢＰＳＧ
（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓ
ｓ）膜、 １０３、２０３、３０３、４０３、５０３ アルミニウ
ム配線層、 １０４、２０４、３０４、４０４、５０４ 被形成体、 １０５、２０５、３０５、４０５、５０５ プラズマＳ
ｉＯ2 膜（下地絶縁膜）、 １０６、２０６、３０６、３０９、４０６、４１１、５
０７、５１０ 多孔性を有するＳｉＯ2 膜、 １０３ａ、３０３ａ、５０３ａ アルミニウム配線層の
凸部、 １０７、２０７ プラズマＳｉＯ2 膜、 １０８、３０８、５０９ （ＴＥＯＳ＋Ｏ3 ）ＳｉＯ2
膜、 １０９、２１２ プラズマＳｉＯ2 膜（カバー絶縁
膜）、 ２０８、４０７ ダマシン溝、 ２０９ プラズマＳｉＯ2 膜（第１の絶縁膜）、 ２１０、４０９ Ｃｕメッキ膜、 ２１１、４１０ ＴｉＮ膜（バリヤメタル層）、 ２１１ａ、４１０ａ ダマシン溝上部のＴｉＮ膜（バリ
ヤメタル層）、 ３０７、５０８ 減圧ＣＶＤＳｉＯ2 膜、 ４０８ 減圧ＣＶＤＳｉＯ2 膜（第１の絶縁膜）、 ５０６ 有機膜とＳｉＯ2 膜を交互に積層させた膜。 ６０１ 制御手段、 ６０２ 流量調整手段（Ａｒ流量調整用）、 ６０３ 流量調整手段（ＣＨ化合物流量調整用）、 ６０４ 流量調整手段（Ｏ2 流量調整用）、 ６０５ 流量調整手段（ＳｉＨ4 流量調整用）、 ６０６、６０７、６０８、６０９ 分岐配管、 ６１０ 配管、 ６１１ ガス導入口、 ６１２ ガス放出具、 ６１３ チャンバ、 ６１４ 基板載置台、 ６１５ ウエハ、 ６１６ ガス排出口、 ６１７、６２５ スイッチング手段、 ６１８、６２４ 高周波電圧発生装置、 ６１９、６２０、６２１、６２２、６２３、６２６ 制
御信号。
板、 １０２、２０２、３０２、４０２，５０２ ＢＰＳＧ
（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓ
ｓ）膜、 １０３、２０３、３０３、４０３、５０３ アルミニウ
ム配線層、 １０４、２０４、３０４、４０４、５０４ 被形成体、 １０５、２０５、３０５、４０５、５０５ プラズマＳ
ｉＯ2 膜（下地絶縁膜）、 １０６、２０６、３０６、３０９、４０６、４１１、５
０７、５１０ 多孔性を有するＳｉＯ2 膜、 １０３ａ、３０３ａ、５０３ａ アルミニウム配線層の
凸部、 １０７、２０７ プラズマＳｉＯ2 膜、 １０８、３０８、５０９ （ＴＥＯＳ＋Ｏ3 ）ＳｉＯ2
膜、 １０９、２１２ プラズマＳｉＯ2 膜（カバー絶縁
膜）、 ２０８、４０７ ダマシン溝、 ２０９ プラズマＳｉＯ2 膜（第１の絶縁膜）、 ２１０、４０９ Ｃｕメッキ膜、 ２１１、４１０ ＴｉＮ膜（バリヤメタル層）、 ２１１ａ、４１０ａ ダマシン溝上部のＴｉＮ膜（バリ
ヤメタル層）、 ３０７、５０８ 減圧ＣＶＤＳｉＯ2 膜、 ４０８ 減圧ＣＶＤＳｉＯ2 膜（第１の絶縁膜）、 ５０６ 有機膜とＳｉＯ2 膜を交互に積層させた膜。 ６０１ 制御手段、 ６０２ 流量調整手段（Ａｒ流量調整用）、 ６０３ 流量調整手段（ＣＨ化合物流量調整用）、 ６０４ 流量調整手段（Ｏ2 流量調整用）、 ６０５ 流量調整手段（ＳｉＨ4 流量調整用）、 ６０６、６０７、６０８、６０９ 分岐配管、 ６１０ 配管、 ６１１ ガス導入口、 ６１２ ガス放出具、 ６１３ チャンバ、 ６１４ 基板載置台、 ６１５ ウエハ、 ６１６ ガス排出口、 ６１７、６２５ スイッチング手段、 ６１８、６２４ 高周波電圧発生装置、 ６１９、６２０、６２１、６２２、６２３、６２６ 制
御信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/768 Ｈ０１Ｌ 21/90 Ｋ Ｐ (56)参考文献 特開 平８−20874（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−279505（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−135623（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−97208（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−168930（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−349831（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−97533（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−4973（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−90247（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−139825（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−8239（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/312 - 21/318 H01L 21/31 H01L 21/768
Claims (21)
- 【請求項１】 ＳｉＨ4 と酸化性ガスとを含む反応ガス
を用い、減圧下において、断続的に、又は周期的にプラ
ズマを発生させると共に、該プラズマが発生している状
態での前記反応ガスの圧力が前記プラズマが発生してい
ない状態での前記反応ガスの圧力よりも高くなるよう
に、平行平板型プラズマ化学的気相成長法により、被形
成体上に多孔性を有するＳｉＯ2 膜を形成する層間絶縁
膜の形成方法。 - 【請求項２】 前記酸化性ガスは、Ｏ2 又はＯ3 である
ことを特徴とする請求項１に記載の層間絶縁膜の形成方
法。 - 【請求項３】 前記層間絶縁膜を形成した後、該層間絶
縁膜をＨ（水素）プラズマ処理することを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載の層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項４】 前記層間絶縁膜を形成した後、該層間絶
縁膜上にカバー絶縁膜を形成することを特徴とする請求
項１から請求項３のいずれか一項に記載の層間絶縁膜の
形成方法。 - 【請求項５】 前記被形成体上に前記層間絶縁膜を形成
した後、該層間絶縁膜にダマシン溝を形成し、 前記ダマシン溝の側部にサイドウォール絶縁膜を形成
し、 前記ダマシン溝の内部に金属膜を埋め込み、 前記金属膜上にバリヤメタル層を形成することを特徴と
する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の層間
絶縁膜の形成方法。 - 【請求項６】 Ｓｉ2 Ｈ6 又はＳｉ3 Ｈ8 のいずれか一
と、酸化性ガスとを反応ガス中に含む化学的気相成長法
により、被形成体上に多孔性を有するＳｉＯ2 膜を形成
し、 前記ＳｉＯ2 膜にダマシン溝を形成し、 前記ダマシン溝の側部にサイドウォール絶縁膜を形成
し、 前記ダマシン溝の内部に金属膜を埋め込み、 前記金属膜上にバリヤメタル層を形成することを特徴と
する層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項７】 前記反応ガスに、Ｆ（フッ素）を含む化
合物が添加されることを特徴とする請求項６に記載の層
間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項８】 前記反応ガスに、Ｂ（ホウ素）を含む化
合物が添加されることを特徴とする請求項６に記載の層
間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項９】 前記サイドウォール絶縁膜は、前記ダマ
シン溝を形成後、前記層間絶縁膜の上部、該ダマシン溝
の側部、及び、該ダマシン溝の底部に第１の絶縁膜を形
成し、 前記第１の絶縁膜を、前記ダマシン溝の側部に形成され
た該第１の絶縁膜が残り、かつ、該ダマシン溝の底部に
形成された該第１の絶縁膜が除去される程度に異方的に
エッチングすることにより形成することを特徴とする請
求項５から請求項８のいずれか一項に記載の層間絶縁膜
の形成方法。 - 【請求項１０】 被形成体を、ＣＨ化合物を含む反応ガ
スの雰囲気中、及びＳｉＨ化合物とＯ2 とを含む反応ガ
スの雰囲気中に交互に繰り返して曝すプラズマ化学的気
相成長法により、該被形成体上に有機膜とＳｉＯ2 膜と
を積層し、前記有機膜を選択的にアッシングすることに
より、前記被形成体上に多孔性を有するＳｉＯ2 膜を形
成する層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項１１】 被形成体を、ＣＨ化合物を含む反応ガ
スの雰囲気中、及びＳｉＨ化合物とＣＦ化合物とＯ2 と
を含む反応ガスの雰囲気中に交互に繰り返して曝すプラ
ズマ化学的気相成長法により、該被形成体上に有機膜と
Ｆ（フッ素）含有のＳｉＯ2 膜とを積層し、 前記有機膜を選択的にアッシングすることにより、前記
被形成体上に多孔性を有するＦ（フッ素）含有のＳｉＯ
2 膜を形成する層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項１２】 前記アッシングは、Ｏ（酸素）プラズ
マにより行われることを特徴とする請求項１０又は請求
項１１に記載の層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項１３】 前記層間絶縁膜を形成した後、該層間
絶縁膜をＨ（水素）プラズマ処理することを特徴とする
請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載の層間
絶縁膜の形成方法。 - 【請求項１４】 被形成体上に下地絶縁膜を形成し、 前記下地絶縁膜上に前記層間絶縁膜を形成することを特
徴とする請求項１から請求項１３のいずれか一に記載の
層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項１５】 成膜を行なうチャンバと、 前記チャンバにＳｉＨ4 を供給するＳｉＨ4 供給用配管
と、 前記チャンバに酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給用
配管と、 前記チャンバ内に設けられた下部電極と、 前記下部電極と対向するように前記チャンバ内に設けら
れた上部電極とを備え、 前記下部電極及び前記上部電極のそれぞれに高周波電力
が断続的又は周期的に印加されることを特徴とする平行
平板型プラズマ化学的気相成長装置。 - 【請求項１６】 成膜を行なうチャンバと、 前記チャンバにＣＨ化合物を供給するＣＨ化合物供給用
配管と、 前記チャンバにＳｉＨ化合物を供給するＳｉＨ化合物供
給用配管と、 前記チャンバに酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給用
配管と、 前記ＣＨ化合物供給用配管に設けられ、前記ＣＨ化合物
の流量を周期的又は断続的に変化させるＣＨ化合物用流
量調整手段と、 前記ＳｉＨ化合物供給用配管に設けられ、前記ＳｉＨ化
合物の流量を周期的又は断続的に変化させるＳｉＨ化合
物用流量調整手段と、 前記酸化性ガス供給用配管に設けられ、前記酸化性ガス
の流量を周期的又は断続的に変化させる酸化性ガス用流
量調整手段とを備えた化学的気相成長装置。 - 【請求項１７】 前記ＣＨ化合物は、ＴＥＯＳ又はＳｉ
（ＣＨ3 ）Ｈ3 であることを特徴とする請求項１６に記
載の化学的気相成長装置。 - 【請求項１８】 前記ＳｉＨ化合物はＳｉＨ4 であるこ
とを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の化学
的気相成長装置。 - 【請求項１９】 前記酸化性ガスは、Ｏ2 又はＯ3 であ
ることを特徴とする請求項１５から請求項１８のいずれ
か一項に記載の化学的気相成長装置。 - 【請求項２０】 請求項１から請求項１４のいずれか一
項に記載の層間絶縁膜の形成方法により形成された層間
絶縁膜を備えた半導体装置。 - 【請求項２１】 請求項１５から請求項１９のいずれか
一項に記載の化学的気相成長装置を用いて形成された層
間絶縁膜を備えた半導体装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07982899A JP3236576B2 (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 層間絶縁膜の形成方法、化学的気相成長装置、及び半導体装置 |
| US09/477,352 US6372670B1 (en) | 1999-03-24 | 2000-01-04 | Method and apparatus for forming an interlayer insulating film, and semiconductor device |
| TW089100038A TW543115B (en) | 1999-03-24 | 2000-01-04 | Method and apparatus for forming an interlayer insulating film, and semiconductor device |
| EP00100120A EP1039523A3 (en) | 1999-03-24 | 2000-01-05 | Method and apparatus for forming an interlayer insulating film, and semiconductor device |
| KR10-2000-0003030A KR100412275B1 (ko) | 1999-03-24 | 2000-01-22 | 층간 절연막 형성의 방법과 장치, 및 반도체 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07982899A JP3236576B2 (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 層間絶縁膜の形成方法、化学的気相成長装置、及び半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000277515A JP2000277515A (ja) | 2000-10-06 |
| JP3236576B2 true JP3236576B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=13701081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07982899A Expired - Fee Related JP3236576B2 (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 層間絶縁膜の形成方法、化学的気相成長装置、及び半導体装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6372670B1 (ja) |
| EP (1) | EP1039523A3 (ja) |
| JP (1) | JP3236576B2 (ja) |
| KR (1) | KR100412275B1 (ja) |
| TW (1) | TW543115B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10241246B2 (en) | 2016-03-22 | 2019-03-26 | Samsung Display Co., Ltd. | Color filter array panel and a display device including the same |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR100796751B1 (ko) * | 2001-06-07 | 2008-01-22 | 삼성전자주식회사 | 광소자용 절연막 및 그 제조 방법, 이를 이용한 액정 표시장치 및 그 제조 방법 |
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