JP2000269203A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＨＳＱ膜を層間絶縁膜に使用した場合、ライ
ナー膜としてのPETEOS膜から水分が発生し、焼成後には
ＨＳＱ膜が比誘電率が上昇してしまう。 【解決手段】 絶縁層間膜の少なくとも一部にＨＳＱ膜
を含む半導体装置において、ＨＳＱ膜に直接接する下層
絶縁膜が疎水化処理された絶縁層であることを特徴とす
る。
ナー膜としてのPETEOS膜から水分が発生し、焼成後には
ＨＳＱ膜が比誘電率が上昇してしまう。 【解決手段】 絶縁層間膜の少なくとも一部にＨＳＱ膜
を含む半導体装置において、ＨＳＱ膜に直接接する下層
絶縁膜が疎水化処理された絶縁層であることを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に多層配線構造の層間絶縁層間膜を備えた半導体
装置、及びその製造方法に関する。
し、特に多層配線構造の層間絶縁層間膜を備えた半導体
装置、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の動作速度は、配線抵抗
（Ｒ）と配線間の寄生容量（Ｒ）との積RCの増加に従っ
て低くなり、配線間の寄生容量（Ｃ）は配線間隔に反比
例して向上する。従って、半導体装置の動作速度を向上
させるためには、配線間の寄生容量を減少することが重
要である。このような観点から、微細配線間に、低い比
誘電率を有する絶縁膜を形成する手法が広く用いられて
いる。
（Ｒ）と配線間の寄生容量（Ｒ）との積RCの増加に従っ
て低くなり、配線間の寄生容量（Ｃ）は配線間隔に反比
例して向上する。従って、半導体装置の動作速度を向上
させるためには、配線間の寄生容量を減少することが重
要である。このような観点から、微細配線間に、低い比
誘電率を有する絶縁膜を形成する手法が広く用いられて
いる。
【０００３】このような低い比誘電率を有する絶縁膜の
１候補として、ＨＳＱ（水素シルセスキオキサン)膜が
挙げられる。
１候補として、ＨＳＱ（水素シルセスキオキサン)膜が
挙げられる。
【０００４】以下に、従来の製造方法を図３を参照にし
て説明する。
て説明する。
【０００５】トランジスタなどを含む半導体基板上に層
間絶縁膜として、第０のプラズマSiO2膜301を形成し、
次に第１のメタル配線302をリソグラフィー技術により
加工形成する（図３−Ａ）。その上にライナー膜303と
して、PETEOS（プラズマ促進テトラエチルオキシシラ
ン）膜を約100nm形成する（図３−Ｂ）。その上からＨ
ＳＱ膜を約400nm形成する（図３−Ｃ）。
間絶縁膜として、第０のプラズマSiO2膜301を形成し、
次に第１のメタル配線302をリソグラフィー技術により
加工形成する（図３−Ａ）。その上にライナー膜303と
して、PETEOS（プラズマ促進テトラエチルオキシシラ
ン）膜を約100nm形成する（図３−Ｂ）。その上からＨ
ＳＱ膜を約400nm形成する（図３−Ｃ）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術において、PETEOSは内部に水分を含んだ
膜であり、このためＨＳＱ膜の焼成時にPETEOSから水分
が発生し、焼成後には、ＨＳＱ膜が比誘電率が４以上の
高誘電率膜になってしまう。
うな従来の技術において、PETEOSは内部に水分を含んだ
膜であり、このためＨＳＱ膜の焼成時にPETEOSから水分
が発生し、焼成後には、ＨＳＱ膜が比誘電率が４以上の
高誘電率膜になってしまう。
【０００７】本発明の目的は、上記工程でＨＳＱ膜の誘
電率を上昇させることなく、ＨＳＱを形成することであ
る。
電率を上昇させることなく、ＨＳＱを形成することであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、絶縁層
間膜の少なくとも一部にＨＳＱ膜を含む半導体装置にお
いて、水素シルセスキオキサンに直接接する下層絶縁膜
が疎水化処理された絶縁層であることを特徴とする半導
体装置が提供される。
間膜の少なくとも一部にＨＳＱ膜を含む半導体装置にお
いて、水素シルセスキオキサンに直接接する下層絶縁膜
が疎水化処理された絶縁層であることを特徴とする半導
体装置が提供される。
【０００９】本発明の半導体装置は、半導体基板上に第
０の層間絶縁膜としての例えばプラズマSiO2膜が形成さ
れており、その上に第１のメタル配線が形成されてお
り、その上に疎水化されたライナー膜が形成され、その
上にＨＳＱ膜が形成されている構造を持っている。
０の層間絶縁膜としての例えばプラズマSiO2膜が形成さ
れており、その上に第１のメタル配線が形成されてお
り、その上に疎水化されたライナー膜が形成され、その
上にＨＳＱ膜が形成されている構造を持っている。
【００１０】好ましくは、ライナー膜はプラズマSiO2膜
で形成され、疎水化により、Si-H結合またはSi-CH3結合
の疎水基を持っている膜となっている。また別の好まし
い構造として、半導体基板上に第０のプラズマSiO2膜が
形成されており、その上に第１メタル配線が形成されて
おり、メタル配線のない第０のプラズマSiO2膜の表面部
分は疎水化されており、その上にＨＳＱ膜が形成されて
いる構造を持っていてもよい。前記と同様に第０のプラ
ズマSiO2膜の疎水化された部分は、Si-H結合、Si-CH3結
合の疎水基を持っている膜となっていることが好まし
い。
で形成され、疎水化により、Si-H結合またはSi-CH3結合
の疎水基を持っている膜となっている。また別の好まし
い構造として、半導体基板上に第０のプラズマSiO2膜が
形成されており、その上に第１メタル配線が形成されて
おり、メタル配線のない第０のプラズマSiO2膜の表面部
分は疎水化されており、その上にＨＳＱ膜が形成されて
いる構造を持っていてもよい。前記と同様に第０のプラ
ズマSiO2膜の疎水化された部分は、Si-H結合、Si-CH3結
合の疎水基を持っている膜となっていることが好まし
い。
【００１１】本発明によれば、ライナー膜または下地絶
縁膜が疎水化処理を行われているため、ＨＳＱ焼成時に
は水分が発生しないためＨＳＱ膜の誘電率が上昇せず、
配線間容量が酸化膜層間に比較し低減できる。
縁膜が疎水化処理を行われているため、ＨＳＱ焼成時に
は水分が発生しないためＨＳＱ膜の誘電率が上昇せず、
配線間容量が酸化膜層間に比較し低減できる。
【００１２】本発明はまた、半導体基板上の少なくとも
一部の下層絶縁膜に疎水化処理を施す工程と、疎水化処
理された前記下層絶縁膜上に水素シルセスキオキサン膜
を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法が提供される。
一部の下層絶縁膜に疎水化処理を施す工程と、疎水化処
理された前記下層絶縁膜上に水素シルセスキオキサン膜
を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法が提供される。
【００１３】さらに本発明によれば、半導体基板上に設
けられた第１の層間絶縁膜上に金属配線を形成する工程
と、その上に第２の層間絶縁膜を形成する工程と、前記
第２の層間絶縁膜に疎水化処理を行う工程と、疎水化処
理された前記第２の層間絶縁膜上に水素シルセスキオキ
サン膜を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法が提供される。
けられた第１の層間絶縁膜上に金属配線を形成する工程
と、その上に第２の層間絶縁膜を形成する工程と、前記
第２の層間絶縁膜に疎水化処理を行う工程と、疎水化処
理された前記第２の層間絶縁膜上に水素シルセスキオキ
サン膜を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に本発明の第１の実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。
ついて図面を参照して説明する。
【００１５】トランジスタなどを含む半導体基板上に、
層間絶縁膜として第０のプラズマSiO2膜101を形成し、
次に第１のメタル配線102をリソグラフィー技術により
加工形成する（図１−Ａ）。その上にライナー膜103と
してPETEOS膜を約100nm形成する（図１−Ｂ）。ここで
平行平板の13.56MHzの周波数を使ったプラズマ装置によ
り水素プラズマを行う。
層間絶縁膜として第０のプラズマSiO2膜101を形成し、
次に第１のメタル配線102をリソグラフィー技術により
加工形成する（図１−Ａ）。その上にライナー膜103と
してPETEOS膜を約100nm形成する（図１−Ｂ）。ここで
平行平板の13.56MHzの周波数を使ったプラズマ装置によ
り水素プラズマを行う。
【００１６】この処理により、PETEOS膜の表面にはSi-H
結合をもつ疎水基ができ、膜中水分が減少し、疎水化さ
れたライナー104が形成される（図１−Ｃ）。この形成
された疎水基により、吸湿しにくくなる。その上からＨ
ＳＱ膜を約400nm形成する（図１−Ｄ）。
結合をもつ疎水基ができ、膜中水分が減少し、疎水化さ
れたライナー104が形成される（図１−Ｃ）。この形成
された疎水基により、吸湿しにくくなる。その上からＨ
ＳＱ膜を約400nm形成する（図１−Ｄ）。
【００１７】ここで、疎水化されたライナー膜104であ
るPETEOSは、疎水化されているので膜が吸湿せず、かつ
膜中水分がかなり少ないため、ＨＳＱ膜105の焼成時に
ライナーから水分が発生せず、ＨＳＱ膜105は比誘電率
３の低誘電率の状態が保たれる。
るPETEOSは、疎水化されているので膜が吸湿せず、かつ
膜中水分がかなり少ないため、ＨＳＱ膜105の焼成時に
ライナーから水分が発生せず、ＨＳＱ膜105は比誘電率
３の低誘電率の状態が保たれる。
【００１８】水素プラズマの使用ガスはここでは水素の
みを使用したが、プラズマ放電を安定させるため、アル
ゴンなどの不活性ガスやアンモニアなどを添加してもよ
い。またここでは平行平板によるプラズマ装置を用いた
が、ECR, ICPヘリコン波プラズマなどの高密度プラズマ
装置を用いればより短時間で処理が可能になる。
みを使用したが、プラズマ放電を安定させるため、アル
ゴンなどの不活性ガスやアンモニアなどを添加してもよ
い。またここでは平行平板によるプラズマ装置を用いた
が、ECR, ICPヘリコン波プラズマなどの高密度プラズマ
装置を用いればより短時間で処理が可能になる。
【００１９】次に第２の実施の形態を示す。第１の実施
例と異なる部分は、メタル配線上にライナー膜を形成し
ないこと、及び疎水化処理としてヘキサメチルジシラザ
ン（ＨＭＤＳ）処理を用いたことである。
例と異なる部分は、メタル配線上にライナー膜を形成し
ないこと、及び疎水化処理としてヘキサメチルジシラザ
ン（ＨＭＤＳ）処理を用いたことである。
【００２０】トランジスタなどを含む半導体基板上に層
間絶縁膜として第０のプラズマSiO2膜201を形成し、次
に第１のメタル配線202をリソグラフィー技術により加
工形成する（図２−Ａ）。
間絶縁膜として第０のプラズマSiO2膜201を形成し、次
に第１のメタル配線202をリソグラフィー技術により加
工形成する（図２−Ａ）。
【００２１】ここでＨＭＤＳ処理を行う。この処理によ
りメタル配線202のない表面部分の第０のプラズマSiO2
膜がSi-CH3結合をもつ疎水基ができ、膜中水分が減少し
疎水化層203が50nmの表面に形成される（図２−Ｂ）。
ここでＨＭＤＳ処理とは、吸湿したSiO2膜の表面を、(C
H3)3Si-NH-Si(CH3)3で表されるヘキサメチルジシラザン
（ＨＭＤＳ）の蒸気に曝すことにより、その表面を疎水
化する処理である。
りメタル配線202のない表面部分の第０のプラズマSiO2
膜がSi-CH3結合をもつ疎水基ができ、膜中水分が減少し
疎水化層203が50nmの表面に形成される（図２−Ｂ）。
ここでＨＭＤＳ処理とは、吸湿したSiO2膜の表面を、(C
H3)3Si-NH-Si(CH3)3で表されるヘキサメチルジシラザン
（ＨＭＤＳ）の蒸気に曝すことにより、その表面を疎水
化する処理である。
【００２２】疎水化された表面の化学反応は、下記のよ
うな反応であると推測される。
うな反応であると推測される。
【００２３】2Si-OH+(CH3)3-Si-NH-Si-(CH3)3 →2Si-O-
Si-(CH3)3+NH3その上からＨＳＱ膜を約400nm形成する
（図２−Ｃ）。ここで疎水化された疎水化層203である
プラズマSiO2膜が吸湿せず、かつ膜中水分がかなり少な
いため、ＨＳＱ膜204の焼成時にライナーから水分が発
生せず、ＨＳＱ膜204は低誘電率の状態が保たれる。
Si-(CH3)3+NH3その上からＨＳＱ膜を約400nm形成する
（図２−Ｃ）。ここで疎水化された疎水化層203である
プラズマSiO2膜が吸湿せず、かつ膜中水分がかなり少な
いため、ＨＳＱ膜204の焼成時にライナーから水分が発
生せず、ＨＳＱ膜204は低誘電率の状態が保たれる。
【００２４】このＨＭＤＳ処理を、第１の実施の形態に
示した工程で用いてもよく、また水素プラズマ処理を本
実施の形態の工程で用いてもよいことはいうまでもな
い。
示した工程で用いてもよく、また水素プラズマ処理を本
実施の形態の工程で用いてもよいことはいうまでもな
い。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｈ
ＳＱ膜の下地層間絶縁膜を疎水化しているため、下地膜
中の水分の脱離がＨＳＱ膜焼成時に発生せず、ＨＳＱの
誘電率の上昇がおこらないという効果が得られる。
ＳＱ膜の下地層間絶縁膜を疎水化しているため、下地膜
中の水分の脱離がＨＳＱ膜焼成時に発生せず、ＨＳＱの
誘電率の上昇がおこらないという効果が得られる。
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体装置の
製造方法の工程断面図。
製造方法の工程断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態による半導体装置の
製造方法の工程断面図。
製造方法の工程断面図。
【図３】従来の製造方法を示す工程断面図。
101 第０のプラズマSiO2膜 102 第１のメタル膜 103 ライナー膜 104 疎水化したライナー膜 105 ＨＳＱ膜 201 第０のプラズマSiO2膜 202 第１のメタル膜 203 疎水化層 204 ＨＳＱ膜 301 第０のプラズマSiO2膜 302 第１のメタル膜 303 ライナー膜 304 ＨＳＱ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F033 QQ00 RR04 SS04 SS15 TT02 XX24 5F058 AA10 AC03 AC10 AD05 AD10 AE02 AH01 AH02
Claims (5)
- 【請求項１】 絶縁層間膜の少なくとも一部に水素シル
セスキオキサン膜を含む半導体装置において、前記水素
シルセスキオキサン膜に直接接する下層絶縁膜が疎水化
処理された絶縁層であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 半導体基板上の少なくとも一部の下層絶
縁膜に疎水化処理を施す工程と、疎水化処理された前記
下層絶縁膜上に水素シルセスキオキサン膜を形成する工
程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 半導体基板上に設けられた層間絶縁膜上
に金属配線を形成する工程と、前記層間絶縁膜に疎水化
処理を行う工程と、疎水化処理された層間絶縁膜上に水
素シルセスキオキサン膜を形成する工程とを含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 半導体基板上に設けられた第１の層間絶
縁膜上に金属配線を形成する工程と、その上に第２の層
間絶縁膜を形成する工程と、前記第２の層間絶縁膜に疎
水化処理を行う工程と、疎水化処理された前記第２の層
間絶縁膜上に水素シルセスキオキサン膜を形成する工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記疎水化処理が、水素プラズマ処理ま
たはヘキサメチルジシラザン処理である請求項２〜４の
いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07043599A JP3289275B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 半導体装置及びその製造方法 |
| KR1020000013076A KR100337036B1 (ko) | 1999-03-16 | 2000-03-15 | 개선된 층간절연막을 구비한 다층 배선구조의 반도체 장치및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07043599A JP3289275B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000269203A true JP2000269203A (ja) | 2000-09-29 |
| JP3289275B2 JP3289275B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=13431412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07043599A Expired - Fee Related JP3289275B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3289275B2 (ja) |
| KR (1) | KR100337036B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005150151A (ja) * | 2003-11-11 | 2005-06-09 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の絶縁膜形成方法及び半導体装置 |
-
1999
- 1999-03-16 JP JP07043599A patent/JP3289275B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-03-15 KR KR1020000013076A patent/KR100337036B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005150151A (ja) * | 2003-11-11 | 2005-06-09 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の絶縁膜形成方法及び半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20000062896A (ko) | 2000-10-25 |
| KR100337036B1 (ko) | 2002-05-16 |
| JP3289275B2 (ja) | 2002-06-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |