JP3998609B2 - 絶縁構造体、半導体装置、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

絶縁構造体、半導体装置、及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置に係り、特に低誘電率絶縁膜を用いた絶縁構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の微細化に伴い、配線技術においては、伝送遅延や隣接する配線間のクロストークによる信号妨害が検討課題となっている。金属配線は、アルミニウム（Ａｌ）からより抵抗の低い銅（Ｃｕ）が採用され、配線抵抗を３０％低く抑える手法がとられている。層間絶縁膜は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）からより比誘電率の小さい低誘電率絶縁膜（low-k膜）が採用され、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】
比誘電率の小さい絶縁膜を実現するためには、絶縁膜にミクロな細孔を含ませ、見かけ上の比誘電率を低下させた多孔質絶縁膜（porous-low-k膜）がある（例えば特許文献１参照。）。特に近年は、多孔質絶縁膜の細孔のサイズを大きくする、あるいは分布を均一にするといった成膜方法が試行錯誤されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−１５６９２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、多孔質絶縁膜の多孔質度を上げると絶縁膜の機械的強度が弱くなるので、プラズマ、アッシング、化学的機械研磨（ＣＭＰ）工程等で加わる応力により絶縁膜が破壊される。多孔質絶縁膜に多くの細孔を含むことで絶縁膜の強度が弱くなると、隣接する配線との剥離が生じることもある。また、多孔質絶縁膜は吸湿性が高いので、比誘電率の経時変動が起こり、配線容量を制御できない可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、誘電率が低く、機械的強度が高く、配線容量を制御することができる絶縁構造体、この絶縁構造体を用いた半導体装置、及び半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によれば、底部絶縁膜と、マクロ空洞部を内側に挟んで互いに対向し、底部絶縁膜の上に配置された互いに等しい高さの第１側壁絶縁膜及び第２側壁絶縁膜と、第１側壁絶縁膜の上部から第２側壁絶縁膜の上部へ架設された上部絶縁膜とを含み、第１側壁絶縁膜及び第２側壁絶縁膜のそれぞれは、底部絶縁膜と接触している底部の平坦部の幅及び上部絶縁膜と接触している頭部の平坦部の幅が、底部及び頭部から離間した腹部の幅より狭い絶縁構造体が提供される。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、基板と、基板の上に配置された層間絶縁膜と、層間絶縁膜の上に配置された底部絶縁膜と、特定方向に伸延するマクロ空洞部を内側に挟んで互いに対向し、底部絶縁膜の上に配置された互いに等しい高さの第１側壁絶縁膜及び第２側壁絶縁膜と、第１側壁絶縁膜の上部から第２側壁絶縁膜の上部へ架設された上部絶縁膜と、第１及び第２側壁絶縁膜の周囲に配置された第１及び第２側壁絶縁膜を挟んで、特定方向にそれぞれ伸延する一対の配線とを備え、第１側壁絶縁膜及び第２側壁絶縁膜のそれぞれは、底部絶縁膜と接触している底部の平坦部の幅及び上部絶縁膜と接触している頭部の平坦部の幅が、底部及び頭部から離間した腹部の幅より狭い半導体装置が提供される。
【０００９】
本発明の第３の特徴は、（イ）層間絶縁膜の上に底部絶縁膜を堆積する工程と、
底部絶縁膜の上に多孔質絶縁膜を堆積する工程と、（ロ）多孔質絶縁膜の上に低誘電率絶縁膜を堆積する工程と、（ハ）低誘電率絶縁膜、多孔質絶縁膜の一部順に底部絶縁膜から露出するまで選択的に除去して溝部を形成し、溝部を形成する際の反応により、前記溝部の側壁に露出した多孔質絶縁膜の化学的組成を変化させ第２及び第２側壁絶縁膜を同時に形成し、更に反応により溝部の側壁に露出した前記低誘電率絶縁膜の化学的組成を変化させ第１及び第２副梁部をそれぞれ形成する工程と、（ニ）第１側壁絶縁膜と第２側壁絶縁膜との間の多孔質絶縁膜を選択的に除去してマクロ空洞部を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法であることを要旨とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、厚みと平均寸法の関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。以下に示す第１及び第２の実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において種々の変更を加えることができる。
【００１１】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る絶縁構造体は、図１に示すように、底部絶縁膜２と、マクロ空洞部５を内側に挟んで互いに対向して底部絶縁膜２の上に配置された第１側壁絶縁膜３ａ及び第２側壁絶縁膜３ｂと、第１側壁絶縁膜３ａの上部から第２側壁絶縁膜３ｂの上部へ架設された上部絶縁膜４とを備える。上部絶縁膜４は、マクロ空洞部５の上部を封止するように、第１側壁絶縁膜３ａと第２側壁絶縁膜３ｂとの間に渡された主梁部４ｃ、主梁部４ｃを挟むように第１側壁絶縁膜３ａと第２側壁絶縁膜３ｂの上にそれぞれ配置された第１副梁部４ａ及び第２副梁部４ｂを備える。ここで「マクロ空洞部５」とは多孔質絶縁膜を構成する０．０１ｎｍ〜０．１ｎｍのミクロな細孔に比べて十分大きな１０ｎｍ〜５０ｎｍの空洞部を意味する。底部絶縁膜２は、層間絶縁膜１の上に配置されている。層間絶縁膜１の上部と、ブリッジ構造体を構成する底部絶縁膜２、第１側壁絶縁膜３ａ、第２側壁絶縁膜３ｂ、第１副梁部４ａ、第２副梁部４ｂの側壁部には、長さ方向（紙面に向かって前後方向）に伸延する一対の第１及び第２配線１５ａ，１５ｂが、ブリッジ構造体を挟むように配置されている。第１配線１５ａは、層間絶縁膜１の上部、及び底部絶縁膜、第１側壁絶縁膜３ａ、及び第１副梁部４ａのそれぞれの側壁部に接して配置された第１バリアメタル１１ａと、第１バリアメタル１１ａの上に配置された第１配線コア部１４ａとからなる。第２配線１５ｂは、底部絶縁膜２、第２側壁絶縁膜３ｂ、及び第２梁部４ｂの側壁部に接して配置された第２バリアメタル１１ｂ、第２バリアメタル１１ｂの上に配置された第２金属配線コア部１４ａからなる。
【００１２】
層間絶縁膜１は、例えばＳｉＯ2系の酸化膜等が採用可能である。層間絶縁膜１は、底部絶縁膜２と接する側に溝６を有し、この溝６にバリアメタル８を介して配線コア部１０が埋め込まれている。配線コア部１０は、バリアメタル８の上に約５０〜１００ｎｍに堆積されたＣｕシード膜（図示せず）を介して配置されている。バリアメタル８の膜厚は２０ｎｍ〜７０ｎｍ程度であり、窒化チタン（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）等が使用可能である。なお、バリアメタル８は、薄く堆積するほど配線抵抗を低減できるので、膜厚２０ｎｍ〜５０ｎｍが好ましい。更に好ましくは、バリアメタル８は膜厚２０ｎｍ〜４０ｎｍが良い。
【００１３】
底部絶縁膜２は、膜厚１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度のシリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4膜）等が採用できる。底部絶縁膜２として用いられるＳｉ3Ｎ4膜は一般的に比誘電率が７程度と高く、配線全体の誘電率を増加させるので、膜厚１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度に薄く堆積するのが好ましい。更に好ましくは、底部絶縁膜２は膜厚１０ｎｍ〜５０ｎｍが良い。
【００１４】
第１側壁絶縁膜３ａ及び第２側壁絶縁膜３ｂは、互いに対向し堤防状に底部絶縁膜２の外周に沿ってそれぞれ長さ方向に腹部の膜厚Ｌ３が８０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度で伸延するストライプである。第１側壁絶縁膜３ａ及び第２側壁絶縁膜３ｂは、図１に示すように、それぞれ幅Ｌ３よりも高さＨの方が大きく、そのアスペクト比は１．２〜２程度である。ここで「高さＨ」とは、膜の堆積方向に沿って測った長さを指す。また、「幅Ｌ３」とは、「高さＨ」の方向に対して垂直、且つストライプの長さ方向（図１の紙面に垂直方向）に対して垂直な方向の長さを指す。そして、第１側壁絶縁膜３ａと第２側壁絶縁膜３ｂとの間が、長さ方向に伸延するマクロ空洞部５となっている。マクロ空洞部５は、図１に示すように、長さ方向に垂直な断面が略四角形状を有している。「略四角形状」とは、マクロ空洞部５の図１に示す４つの角Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄがそれぞれ鋭角となるように、第１及び第２側壁絶縁膜３ａ，３ｂと底部絶縁膜２との接触部分、及び第１側及び第２側壁絶縁膜３ａ，３ｂと上部絶縁膜４との接点部分を、第１側及び第２側壁絶縁膜３ａ，３ｂ側に浸食した形状を指している。このため、第１及び第２側壁絶縁膜３ａ，３ｂは、底部絶縁膜２と接触部分する底部の幅Ｌ１、及び上部絶縁膜４と接触する頭部の幅Ｌ２のそれぞれが、接触部分から離間した腹部の幅Ｌ３に比べて狭くなっている。図１に示す絶縁構造体においては、底部の幅Ｌ１が４５ｎｍ程度、頭部の幅Ｌ２が６５ｎｍ程度、腹部の幅Ｌ３が５０ｎｍ程度である。好ましくは、底部の幅Ｌ１は４５〜６５ｎｍ程度、頭部の幅Ｌ２は５０〜９０ｎｍ程度、腹部の幅Ｌ３は４５〜６０ｎｍ程度が良い。なお、第１及び第２側壁絶縁膜３ａ，３ｂは、膜の化学的組成が底部絶縁膜２の上に堆積した直後の多孔質絶縁膜に比べて変化し、硬化した多孔質絶縁膜の改質層である。第１及び第２側壁絶縁膜３ａ，３ｂは、底部絶縁膜２の上に堆積した直後の多孔質絶縁膜に比べて比誘電率が高くなっている。
【００１５】
上部絶縁膜４は、第１及び第２側壁絶縁膜３ａ，３ｂに比べて比誘電率が高い緻密質の絶縁膜である。図１においては，上部絶縁膜４は膜厚１００ｎｍ〜２５０ｎｍ程度のＳｉＯ系、有機系の絶縁膜等が用いられている。上部絶縁膜４は，膜厚１０〜１００ｎｍ程度，或いは膜厚１０〜５０ｎｍ程度に薄く堆積されるのが好ましい。上部絶縁膜４を構成する第１副梁部４ａ及び第２副梁部４ｂは、第１側壁絶縁膜３ａ及び第２側壁絶縁膜３ｂの上にそれぞれ形成されたストライプである。第１副梁部４ａと第２副梁部４ｂとの間には、長さ方向に伸延する主梁部４ｃが配置されている。この主梁部４ｃは、マクロ空洞部５の上に渡って配置されており、マクロ空洞部５の上部を封止している。第１副梁部４ａ、第２副梁部４ｂ、及び主梁部４ｃは、第１及び第２側壁絶縁膜３ａ，３ｂと同様に、幅よりも高さの方が大きい。例えば、第１副梁部４ａ及び第２副梁部４ｂの幅に対する高さのアスペクト比はそれぞれ４〜６程度である。また、主梁部４ｃの幅に対する高さのアスペクト比は、１．２〜２．５程度である。なお、第１副梁部４ａ及び第２副梁部４ｂは、膜の化学的組成が変化して硬化した改質層である。第１副梁部４ａ及び第２副梁部４ｂの幅Ｌ４は、第１側壁絶縁膜３ａ及び第２側壁絶縁膜３ｂの幅Ｌ１〜Ｌ３に比べて薄くなっている。図１においては、第１副梁部４ａ及び第２副梁部４ｂは、２０ｎｍ程度の幅Ｌ４を有して形成されている。好ましくは、第１副梁部４ａ及び第２副梁部４ｂの幅Ｌ４は、２０〜４５ｎｍ程度に形成されるのが良い。一方、主梁部４ｃの幅は、１００ｎｍ〜１６０ｎｍ程度である。
【００１６】
図２に示すように、第１副梁部４ａ，第２副梁部４ｂ，及び主梁部４ｃから構成される上部絶縁膜４の両側面には、第１及び第２バリアメタル１１ａ，１１ｂを介して第１及び第２配線コア部１４ａ，１４ｃがそれぞれ長さ方向（紙面に向かって上下方向）に沿って配置されている。図２の点線で示すように、長さ方向に伸延する主梁部４ｂの下に沿ってマクロ空洞部５が平行に伸延している。
【００１７】
図１に示す絶縁構造体においては、第１側壁絶縁膜３ａと第２側壁絶縁膜３ｂとの間に形成されるマクロ空洞部５の比誘電率は空気の非誘電率、すなわち１程度となる。このため、図１に示す絶縁構造体は、マクロ空洞部５を有さない多孔質絶縁膜を用いた場合に比べて実効比誘電率を低くでき、装置全体の配線間の電気容量を低減することができる。また、マクロ空洞部５の周囲に配置された第１及び第２側壁絶縁膜３ａ，３ｂは、絶縁膜を構成する原子の結合が変化し、硬化した改質層であるので、底部絶縁膜２の上に堆積した直後の多孔質絶縁膜に比べて膜の機械的強度が高い。このため、第１及び第２側壁絶縁膜３ａ，３ｂは、底部絶縁膜２と上部絶縁膜４との間を支えるための「側壁」として機能させることができ、ＣＭＰ等の半導体装置製造工程における多孔質絶縁膜の破損を生じにくくすることが可能である。
【００１８】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る絶縁構造体を用いた半導体装置の製造方法を説明する。なお、以下に述べる半導体装置の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。
【００１９】
（イ）先ず、図３（ａ）に示すように、膜厚５０ｎｍ〜１５０ｎｍのＳｉＯ2膜からなる層間絶縁膜１を基板（図示せず）上に形成する。層間絶縁膜１としては、ＳｉＯ2膜の他にＰＳＧ膜、ＢＰＳＧ膜、Ｓｉ3Ｎ4膜、あるいはポリイミド膜等を使用しても良い。そして、層間絶縁膜１の表面にフォトレジスト膜をスピン塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。引き続き反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等で、このパターニングされたフォトレジスト膜をエッチングマスクとして層間絶縁膜１の一部を選択的に除去して溝６を形成する。次に、プラズマＣＶＤ法等により溝６の表面にバリアメタル８を膜厚３０ｎｍ〜５０ｎｍ程度堆積する。バリアメタル８の膜厚は、後述する配線コア部１０の金属の拡散を抑制できる程度の膜厚であれば、特に限定されない。なお、図３（ａ）においては、バリアメタル８としてＴａ、あるいはＴａと窒素（Ｎ）とを含む材料を使用したが、バリアメタル８の材料がＣｕ等の配線を構成する金属に対して十分なバリア性を確保できるものであれば、特に限定されない。次に、バリアメタル８の上に、例えば、図示を省略したＣｕシード層をスパッタ法により堆積する。さらに、Ｃｕシード層の上にＣｕ等の配線コア部１０をメッキ法により堆積する。さらに、ＣＭＰ法等により配線コア部１０、バリアメタル８、及び層間絶縁膜１の表面を平坦化する。そして、平坦化した層間絶縁膜１の表面に、底部絶縁膜２をＣＶＤ法等により全面に堆積する。
【００２０】
（ロ）次に、図３（ｂ）に示すように、底部絶縁膜２の上に多孔質絶縁膜３をＣＶＤ法等により膜厚１０ｎｍ〜２５０ｎｍ程度堆積する。多孔質絶縁膜３としては、ＳｉＯ2系の多孔質構造を有する低誘電率の層間膜で、比誘電率が３程度のものが使用される。次に、多孔質絶縁膜３の上に、多孔質絶縁膜３より高い比誘電率を有する低誘電率絶縁膜４を膜厚１０ｎｍ〜２５０ｎｍに堆積する。低誘電率絶縁膜４には、ＳｉＯ系、有機系の緻密質の絶縁膜が用いられる。そして、低誘電率絶縁膜４の上にフォトレジスト膜１２を塗布し、図３（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜１２をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜１２をエッチングマスクとして、フッ素ガス等を用いたＲＩＥを行う。この結果、図３（ｄ）に示すように、多孔質絶縁膜３及び低誘電率絶縁膜４の一部が除去され、溝部１６ａ，１６ｂが形成される。層間絶縁膜１上に残存した多孔質絶縁膜３及び低誘電率絶縁膜４の表面は、ＲＩＥで使用されたフッ素ガス等の浸食により膜の化学的組成が変化し、硬化する。例えば、図３（ｂ）に示す多孔質絶縁膜３に、有機物（メチル基）を含むＳｉＯ2系の絶縁膜を使用した場合は、図３（ｄ）に示す第１側壁絶縁膜３ａ、及び第２側壁絶縁膜３ｂのＳｉ−ＣＨ３結合が、Ｓｉ−ＯＨ結合、あるいはＳｉ−Ｏ結合に置換される。この結果、多孔質絶縁膜３の側壁部には第１側壁絶縁膜３ａ及び第２側壁絶縁膜３ｂが、形成され、中央部には多孔質絶縁膜３が低圧ガスの吸着層３Ｃとして残る。さらに、低誘電率絶縁膜４の側壁部には第１副梁部４ａ及び第２副梁部４ｂがそれぞれ形成される。また、図３（ｄ）に示すように、層間絶縁膜１、底部絶縁膜２、多孔質絶縁膜３、及び低誘電率絶縁膜４の上には、エッチングによる残さ（副反応生成物）１３が残る。その後、アッシングを行うことにより、図４（ａ）に示すように、残さ１３の大部分を除去する。なお、このアッシング工程により、ＲＩＥで用いられたフッ素ガスは、更に第１側壁絶縁膜３ａ及び第２側壁絶縁膜３ｂの表面から内側に形成された低圧ガス吸着層３ｃ中の０．０１ｎｍ〜０．１ｎｍのミクロな細孔の中へと浸透する。一方、低誘電率絶縁膜４は、ミクロな細孔を有さないので、低圧ガスの浸透速度は多孔質絶縁膜３に比べて遅い。このため、第１副梁部４ａ及び第２副梁部４ｂの層の幅は、第１側壁絶縁膜３ａ及び第２側壁絶縁膜３ｂの幅に比べて薄くなる。
【００２１】
（ハ）次に、層間絶縁膜１、多孔質絶縁膜３、及び低誘電率絶縁膜４の上に残った微量の残さ（副反応生成物）１３ａを、薬液を用いてエッチングし、除去する。薬液には、フッ化水素酸（希ＨＦ）、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）等のフッ酸系、あるいは有機フッ酸系の薬液が用いられる。そして、図４（ａ）に示す絶縁構造体を大気圧、２５℃程度で４５％以上の湿度の雰囲気中に６０分〜６００分程度置く。好ましくは、図４（ａ）に示す絶縁構造体を大気圧、２５℃程度で４５％〜６０％の湿度の雰囲気中に置くのが良い。この結果、多孔質絶縁膜からなる低圧ガス吸着層３ｃは、大気中の水蒸気を含んで吸湿する。低圧ガス吸着層３ｃには、ミクロな細孔にフッ素ガスが浸透しているため、大気中の水分と反応し、エッチングが進む。この結果、図４（ｂ）に示すように、第１側壁絶縁膜３ａと第２側壁絶縁膜３ｂの間に、断面が略四角形のマクロ空洞部５が形成される。
【００２２】
（ニ）次に、図４（ｂ）に示す絶縁構造体を、Ｈ2雰囲気、２５０〜３５０℃で２０〜３０秒アニール処理する。アニール処理することにより、多孔質絶縁膜３及び低誘電率絶縁膜４中に残留する水分が加熱され、蒸発する。そして、図４（ｃ）に示すように、層間絶縁膜１、第１側壁絶縁膜３ａ、第２側壁絶縁膜３ｂ、第１副梁部４ａ，第２副梁部４ｂ、及び主梁部４ｃの表面に、プラズマＣＶＤ法等によりバリアメタル１１を膜厚３０ｎｍ〜５０ｎｍに堆積する。そして、バリアメタル１１の上に、図示を省略したＣｕシード層をスパッタ法により５０〜１００ｎｍ堆積し、Ｃｕシード層の上に第１配線コア部１４ａ，第２配線コア部１４ｂをメッキ法により堆積する。その後、ＣＭＰ法等により第１及び第２配線コア部１４ａ、１４ｂ、バリアメタル１１の一部を除去して平坦化する。
【００２３】
以上の工程により、図１に示す絶縁構造体を用いた半導体装置が製造可能となる。第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、ＲＩＥ工程等で使用されたフッ素ガス、あるいは薬液によるエッチングで使用したフッ酸系、有機フッ酸系の薬液等が大気中の水分と反応し、多孔質絶縁膜３中にマクロ空洞部５を形成する。マクロ空洞部５の比誘電率は１程度となるので、図１に示す絶縁構造体全体の比誘電率を低く抑えることができる。また、図１に示す絶縁構造体は、多孔質絶縁膜３及び低誘電率絶縁膜４を一定条件の雰囲気中において吸湿させ、その後一定条件でアニール処理することにより、マクロ空洞部５を一定の大きさに制御することができる。したがって、図１に示す絶縁構造体の製造方法によれば、マクロ空洞部５が形成された多孔質絶縁膜３の比誘電率、配線容量を一定に制御することができる。さらに、第１側壁絶縁膜３ａ，第２側壁絶縁膜３ｂ及び第１副梁部４ａ，第２副梁部４ｂは、ＲＩＥ加工時におけるフッ素ガスとの接触により膜の化学的組成が変化し、硬化する。したがって、第１側壁絶縁膜３ａ，第２側壁絶縁膜３ｂ及び第１副梁部４ａ，第２副梁部４ｂの周囲に第１及び第２配線コア部１４ａ，１４ｂを埋め込んでＣＭＰ研磨等を行っても、マクロ空洞部５の外側に配置された第１側壁絶縁膜３ａ及び第２側壁絶縁膜３ｂの破壊が生じにくい。
【００２４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置は、図５に示すように、基板２０と、基板２０の上に配置された第１層間絶縁膜１と、第１層間絶縁膜１の上に配置された底部絶縁膜２ａ，２ｂと、底部絶縁膜２ａ，２ｂの上にそれぞれ配置され、内側に長さ方向に伸延するマクロ空洞部５ａ，５ｂを挟んで互いに対向した第１及び第２側壁絶縁膜３ａ，３ｂ，３ｄ，３ｅと、第１及び第２側壁絶縁膜３ａ，３ｂ，３ｄ，３ｅの上に配置された上部絶縁膜４Ａ，４Ｂとを備える。図５においては、底部絶縁膜２ａ，２ｂ、第１及び第２側壁絶縁膜３ａ，３ｂ，３ｄ，３ｅ、マクロ空洞部５ａ，５ｂ、及び上部絶縁膜４Ａ，４Ｂで図１に示す絶縁構造体を構成している。上部絶縁膜４Ａ，４Ｂの上には、第２層間絶縁膜４３が配置されている。第１層間絶縁膜１の上部及びブリッジ構造体を構成する底部絶縁膜２ａ，２ｂ、第１及び第２側壁絶縁膜３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、上部絶縁膜４Ａ，４Ｂを構成する第１及び第２副梁部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｅの側壁部には、バリアメタル１１ａ，１１ｂ，１１ｃが形成されている。このバリアメタル１１ａ，１１ｂ，１１ｃを介して、第１，第２，第３配線コア部１４ａ，１４ｂ，１４ｃがそれぞれブリッジ構造体を挟むように配置されている。図５においては、第１配線コア部１４ａは、第１層間絶縁膜１の溝６に埋め込まれた配線コア部１０と第２層間絶縁膜４３の溝７に埋め込まれた配線コア部４２とに接続されて、多層配線を構成している。
【００２５】
第１層間絶縁膜１は、基板２０の上に堆積された第１絶縁膜２１、第１絶縁膜２１の上に堆積された低誘電率絶縁膜２２、及び低誘電率絶縁膜２２の上に堆積された第２絶縁膜２３を有する。第１絶縁膜２１、低誘電率絶縁膜２２、及び第２絶縁膜２３には、ＳｉＯ2系の膜等が使用される。そして、第１絶縁膜２１及び低誘電率絶縁膜２２を貫通するように溝６が配置され、この溝６に配線コア部１０がバリアメタル８を介して埋め込まれている。バリアメタル８は、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＮ、ＷＮ等が膜厚２０ｎｍ〜７０ｎｍに堆積されている。配線コア部１０には、Ｃｕ等が用いられ、バリアメタル８の上に５０〜１００ｎｍ程度堆積されたＣｕシード膜（図示せず）を介して埋め込まれている。
【００２６】
第２絶縁膜２３の上に配置された底部絶縁膜２ａ，２ｂは、第２絶縁膜２３の上にそれぞれ離間して配置されている。底部絶縁膜２ａ，２ｂは、例えば膜厚５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度のＳｉ3Ｎ4膜等が利用可能である。
【００２７】
第１側壁側壁絶縁膜３ａ及び第２側壁絶縁膜３ｂは、堤防状に互いに対向し、底部絶縁膜２ａの外周に沿ってそれぞれ長さ方向に伸延するストライプである。底部絶縁膜２ｂの上には、堤防状に形成された第１側壁側壁絶縁膜３ｄ及び第２側壁絶縁膜３ｅがそれぞれ堤防状にストライプ形状を有して配置されている。第１側壁絶縁膜３ａ，３ｄ及び第２側壁絶縁膜３ｂ，３ｅは、幅Ｌ３よりも高さＨの方が大きく、そのアスペクト比はそれぞれ１．２〜２程度である。そして、第１側壁絶縁膜３ａと第２側壁絶縁膜３ｂとの間がマクロ空洞部５ａ、第１側壁絶縁膜３ｄと第２側壁絶縁膜３ｅとの間がマクロ空洞部５ｂとなっている。マクロ空洞部５ａ，５ｂは、図５に示すように、伸延する長さ方向に垂直な断面が略四角形状を有している。第１側壁絶縁膜３ａ，３ｄ及び第２側壁絶縁膜３ｂ，３ｅは、図５に示す底部絶縁膜２と接触部分する底部の幅Ｌ１及び上部絶縁膜４と接触する頭部の幅Ｌ２が、接触部分の幅Ｌ１，Ｌ２から離間した腹部の幅Ｌ３に比べて１０〜３０ｎｍ狭くなっている。図５に示す絶縁構造体においては、底部の幅Ｌ１は４５〜６５ｎｍ程度、頭部の幅Ｌ２は５０〜９０ｎｍ程度、腹部の幅Ｌ３は４５〜６０ｎｍ程度が好ましい。また、第１側壁絶縁膜３ａ，３ｄ及び第２側壁絶縁膜３ｂ，３ｅは、膜の化学的組成が変化し、硬化した多孔質絶縁膜の改質層である。第１側壁絶縁膜３ａ，３ｄ及び第２側壁絶縁膜３ｂ，３ｅは、底部絶縁膜２ａ，２ｂの上に堆積した直後の多孔質絶縁膜に比べて比誘電率が高い。
【００２８】
上部絶縁膜４Ａ，４Ｂは、膜厚１０ｎｍ〜２５０ｎｍ程度のＳｉＯ系、有機系の絶縁膜が用いられる。上部絶縁膜４Ａ，４Ｂは、薄く堆積するほど配線抵抗を低減できるので、膜厚１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度が好ましい。上部絶縁膜４Ａは、第１副梁部４ａ、第２副梁部４ｂ、及び主梁部４ｃからなる。上部絶縁膜４Ｂは、第１副梁部４ｄ、第２副梁部４ｅ、及び主梁部４ｆからなる。絶縁膜４Ａを構成する第１副梁部４ａ及び第２副梁部４ｂは、第１側壁絶縁膜３ａ及び第２側壁絶縁膜３ｂの上にそれぞれ対向して配置されている。そして第１副梁部４ａ及び第２副梁部４ｂが主梁部４ｃとなっている。主梁部４ｃは、マクロ空洞部５ａの上部を封止するように、第１側壁絶縁膜３ａと第２側壁絶縁膜３ｂとに渡って配置されている。絶縁膜４Ｂを構成する第１副梁部４ｄ及び第２副梁部４ｅは、第１側壁絶縁膜３ｄ及び第２側壁絶縁膜３ｅの上にそれぞれ対向して配置されている。そして第１副梁部４ｄ及び第２副梁部４ｅの間が長さ方向に伸延する主梁部４ｆとなっている。主梁部４ｆは、マクロ空洞部５ｂを封止するように、第１側壁絶縁膜３ｄと第２側壁絶縁膜３ｅとに渡って配置されている。第１副梁部４ａ，４ｄ、第２副梁部４ｂ，４ｅ、及び主梁部４ｃ，４ｆは、幅よりも高さの方が大きい。例えば、第１副梁部４ａ，４ｄ及び第２副梁部４ｂ，４ｅの幅に対する高さのアスペクト比は４〜６程度である。主梁部４ｃ，４ｆの幅に対する高さのアスペクト比は、１．２〜２．５程度である。また、第１副梁部４ａ，４ｄ及び第２副梁部４ｂ，４ｅは、膜の化学的組成が変化し、硬化した改質層である。第１副梁部４ａ，４ｄ、第２副梁部４ｂ，４ｅは、第１副梁部４ａ，４ｄ、第２副梁部４ｂ，４ｅを形成する前の低誘電率絶縁膜に比べて比誘電率が高い。さらに、第１副梁部４ａ，４ｄ及び第２副梁部４ｂ，４ｅの幅Ｌ４は、第１側壁絶縁膜３ａ，３ｄ及び第２側壁絶縁膜３ｂ，３ｅの幅Ｌ１〜Ｌ３に比べて狭くなっている。図５においては、第１副梁部４ａ，４ｄ及び第２副梁部４ｂ，４ｅの幅Ｌ４は、２０〜４５ｎｍ程度に形成されている。一方、主梁部４ｃ，４ｆは、膜の原子結合が改質されていない低誘電率絶縁膜である。主梁部４ｃ，４ｆの幅は、１００ｎｍ〜１６０ｎｍ程度が好ましい。
【００２９】
第２層間絶縁膜４３は、エッチングストップ膜３５、エッチングストップ膜３５の上に配置された絶縁膜３６、絶縁膜３６の上に配置された低誘電率絶縁膜３７を有する。エッチングストップ膜３５には、膜厚５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度のＳｉ3Ｎ4膜が利用可能である。絶縁膜３６及び低誘電率絶縁膜３７には、ＳｉＯ2系の膜が使用可能である。そして、エッチングストップ膜３５、絶縁膜３６及び低誘電率絶縁膜３７を貫通して溝７が配置され、この溝７にバリアメタル３９を介して配線コア部４２が配置されている。配線コア部４２は、ブリッジ構造体となる底部絶縁膜２ａ，２ｂ、第１側壁絶縁膜３ａ、第１副梁部４ａ，第２側壁絶縁膜３ｅ、及び第２副梁部４ｅの側壁部にバリアメタル１１ａを介して配置された第１配線コア部１４ａに接続されている。
【００３０】
図５に示す半導体装置によれば、第１側壁絶縁膜３ａと第２側壁絶縁膜３ｂとの間、若しくは第１側壁絶縁膜３ｄと第２側壁絶縁膜３ｅとの間に、それぞれ略四角形状のマクロ空洞部５ａ，５ｂが形成される。マクロ空洞部５ａ，５ｂの比誘電率は、空気の比誘電率すなわち１程度となるため、マクロ空洞部５ａ，５ｂを有さない多孔質絶縁膜を用いた場合に比べて実効比誘電率を低くでき、装置全体の配線間の電気容量を低減することができる。さらに、マクロ空洞部５ａ，５ｂの周囲に堤防状に配置された第１側壁絶縁膜３ａ，３ｄ及び第２側壁絶縁膜３ｂ，３ｅは、膜の化学的組成が変化し硬化しているので、機械的強度が高い。第１側壁絶縁膜３ａ，３ｄ及び第２側壁絶縁膜３ｂ，３ｅは、底部絶縁膜２ａ，２ｂと上部絶縁膜４との間を支える「側壁」として機能するので、ＣＭＰ等の半導体装置製造プロセス時の応力による膜の破損を生じにくくすることができる。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。なお、以下に述べる半導体装置の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。
【００３２】
（イ）先ず、図６（ａ）に示すように、厚さ６００μｍ〜９００μｍのＳｉからなる基板２０を用意する。基板２０としては、Ｓｉのほか、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、又はセラミックス基板、炭化珪素基板等を使用することも可能である。そして、この基板２０の上にＣＶＤ法等によりＳｉＯ2膜等からなる第１絶縁膜２１を全面に堆積する。第１絶縁膜２１には、ＳｉＯ2膜の他にＰＳＧ膜、ＢＰＳＧ膜、Ｓｉ3Ｎ4膜、あるいはポリイミド膜等を使用しても良い。
【００３３】
（ロ）次に、図６（ｂ）に示すように、第１絶縁膜２１の上に低誘電率絶縁膜２２及び第２絶縁膜２３をＣＶＤ法等によりそれぞれ堆積する。そして、第２絶縁膜２３の上にフォトレジスト膜４５を塗布し、図６（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜４５をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜４５をエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等により低誘電率絶縁膜２２及び第２絶縁膜２３の一部を選択的に除去する。そして、図７（ａ）に示すように、膜厚２０ｎｍ〜５０ｎｍのバリアメタル８をプラズマＣＶＤ法等により堆積する。
【００３４】
（ハ）次に、バリアメタル８の上に、図示を省略したＣｕシード層をスパッタ法により５０〜１００ｎｍ堆積し、Ｃｕシード層の上に配線コア部１０をメッキ法等により堆積する。次に、ＣＭＰ法等により第２絶縁膜２３の表面を平坦化した後、図７（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法等により底部絶縁膜２を全面に膜厚１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度に堆積する。そして、図７（ｃ）に示すように、底部絶縁膜２の上に多孔質絶縁膜３をＣＶＤ法等により膜厚５０ｎｍ〜１５０ｎｍに堆積する。さらに、多孔質絶縁膜３の上に、多孔質絶縁膜３より高い比誘電率の低誘電率絶縁膜４をＣＶＤ法等により膜厚１０ｎｍ〜１００ｎｍに堆積する。
【００３５】
（ニ）次に、低誘電率絶縁膜４の上にフォトレジスト膜４５を塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いて、図８（ａ）に示すように、フォトレジスト膜４５をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜４５をエッチングマスクとして、フッ素ガス等を用いたＲＩＥを行い、図８（ｂ）に示すように、多孔質絶縁膜３及び低誘電率絶縁膜４の一部を選択的に除去して、溝部１６ａ，１６ｂ，１６ｃを形成する。第２絶縁膜２３上に残った多孔質絶縁膜３及び第２低誘電率絶縁膜４の側壁部には、ＲＩＥで用いられたフッ素ガス等の浸食により変質し、第１側壁絶縁膜３ａ，３ｄ、第２側壁絶縁膜３ｂ，３ｅ、第１副梁部４ａ，４ｄ、第２副梁部４ｂ，４ｅが形成され、中央部は低圧ガス吸着層３ｃ，３ｆとして残る。
【００３６】
（ホ）次に、ＲＩＥに加えてアッシングを行うことにより、底部絶縁膜３２、多孔質絶縁膜３、及び低誘電率絶縁膜４の周囲の残さ４４を除去する。この結果、図８（ｂ）に示す残さ４４は除去され、ＲＩＥで用いられたフッ素ガスが、第１側壁絶縁膜３ａと第２側壁絶縁膜３ｂとの間の低圧ガス吸着層３ｃ及び第１側壁絶縁膜３ｄと第２側壁絶縁膜３ｅとの間の低圧ガス吸着層３ｆの微細な孔の中へ浸透する。さらに、微量の残さ４４を薬液を用いて選択的に除去する。薬液には、希ＨＦ、ＢＨＦ等のフッ酸系、あるいは有機フッ酸系の薬液が用いられる。そして、図８（ｂ）に示す半導体装置を大気圧、２５℃程度で５０％以上の湿度の雰囲気中に６０分〜１００分程度置く。大気中の水分は、多孔質絶縁膜からなる低圧ガス吸着層３ｃ，３ｆへと浸透する。低圧ガス吸着層３ｃ，３ｆには、ミクロな細孔にＲＩＥ加工時のフッ素ガスが残存しているため、大気中の水分とフッ素とが反応する。この結果、低圧ガス吸着層３ｃ，３ｆが除去され、図９（ａ）に示すような、断面が略四角形を有するマクロ空洞部５ａ，５ｂができる。
【００３７】
（ヘ）次に、図９（ａ）に示す半導体装置をＨ2雰囲気、２５０〜３５０℃で２０〜３０秒アニール処理する。アニール処理することにより多孔質絶縁膜３及び低誘電率絶縁膜４中に残留する水分は加熱され、蒸発する。そして、図９（ｂ）に示すように、溝部１６ａ，１６ｂ，１６ｃにプラズマＣＶＤ法等によりバリアメタル１１を膜厚３０ｎｍ〜５０ｎｍに堆積する。そして、バリアメタル１１の上に、図示を省略したＣｕシード層をスパッタ法により５０〜１００ｎｍ堆積し、Ｃｕシード層の上に第１，第２，第３コア部１４ａ，１４ｂ，１４ｃをメッキ法等により膜厚５０ｎｍ〜２００ｎｍに堆積し、ＣＭＰ法等により低誘電率絶縁膜４の表面を研磨した後にエッチングストップ膜３５を堆積する。
【００３８】
（ト）さらに、図１０（ｂ）に示すようにエッチングストップ膜３５の全面に絶縁膜３６をＣＶＤ法等により膜厚５０ｎｍ〜１５０ｎｍに堆積する。さらに、絶縁膜３６の上に低誘電率絶縁膜３７を膜厚１０ｎｍ〜１００ｎｍに堆積する。そして、低誘電率絶縁膜３７の上にフォトレジスト膜４５を塗布し、図１１（ａ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜４５をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜４５をエッチングマスクとして、フッ素ガスを用いたＲＩＥによりエッチングストップ膜３５，第３絶縁膜，及び低誘電率絶縁膜３７の一部を除去し、溝部７を形成する。引き続き、ＲＩＥに加えてアッシング、アニール処理を行い、図１１（ｂ）に示すように、溝６及び低誘電率絶縁膜の上にバリアメタル３９をＣＶＤ法等により成膜する。バリアメタル３９の上に図示を省略したＣｕシード層を介して、メッキ法により配線コア部４２を形成する。配線コア部４２及びバリアメタル３９をＣＭＰにより研磨し、エッチングストップ膜３８を形成する。
【００３９】
以上の工程により、図５に示す半導体装置が製造可能となる。第２の実施の形態に係る半導体装置によれば、ＲＩＥ工程で使用されたフッ素ガス、あるいは薬液によるエッチングで使用したフッ酸系、有機フッ酸系の薬液と、大気中の水分とが反応し、多孔質絶縁膜３中にマクロ空洞部５ａ，５ｂを形成する。マクロ空洞部５ａ，５ｂの比誘電率は空気の比誘電率、すなわち１程度となるので、マクロ空洞部５ａ，５ｂを有さない多孔質絶縁膜に比べて、装置全体の実効比誘電率、配線容量を低く抑えることができる。また、マクロ空洞部５ａ，５ｂは、多孔質絶縁膜３及び低誘電率絶縁膜４を一定条件の雰囲気中において吸湿させ、その後一定条件でアニール処理することにより一定形状に制御することができる。このため、図５に示す半導体装置の実効比誘電率を一定値に制御することができる。さらに、第１側壁絶縁膜３ａ，３ｄ、第２側壁絶縁膜３ｂ，３ｅ、及び第１副梁部４ａ，４ｄ、第２副梁部４ｂ，４ｅは、図６〜図１２に示す半導体装置の製造方法により膜の化学的組成が変化し、硬化する。このため、第１及び第２絶縁膜３ａ，３ｂ，３ｄ，３ｅは、底部絶縁膜３２と上部絶縁膜４との間を支える「側壁」として利用できる。したがって、図５に示す半導体装置によれば、ＣＭＰ研磨等の機械的応力を加えても膜の破壊が生じにくい。
【００４０】
上記のように、本発明は第１及び第２の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。例えば、第１及び第２に示す半導体装置の製造方法においては、多孔質絶縁膜３及び低誘電率絶縁膜４を１〜５ｐｐｍ程度のフッ化水素水溶液に浸して吸湿させ、マクロ空洞部５ａ，５ｂを形成することもできる。また、図５に示した半導体装置の第１及び第２層間絶縁膜１、４３の膜の種類等は、適宜変更可能である。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、誘電率が低く、膜強度が高く、配線容量を制御することができる絶縁構造体、この絶縁構造体を用いた半導体装置、及び半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る絶縁構造体の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す絶縁構造体をＡ方向から見た平面図の一例である。
【図３】第１の実施の形態に係る絶縁構造体を用いた半導体装置の製造方法を説明する工程断面図（その１）である。
【図４】第１の実施の形態に係る絶縁構造体を用いた半導体装置の製造方法を説明する工程断面図（その２）である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す断面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する工程断面図（その１）である。
【図７】第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する工程断面図（その２）である。
【図８】第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する工程断面図（その３）である。
【図９】第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する工程断面図（その４）である。
【図１０】第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する工程断面図（その５）である。
【図１１】第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する工程断面図（その６）である。
【図１２】第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する工程断面図（その７）である。
【符号の説明】
１…層間絶縁膜（第１層間絶縁膜）
２，２ａ，２ｂ…底部絶縁膜
３…多孔質絶縁膜
３ａ，３ｄ…第１側壁絶縁膜
３ｂ，３ｅ…第２側壁絶縁膜
３ｃ，３ｆ…低圧ガス吸着層
４…上部絶縁膜（低誘電率絶縁膜）
４ａ，４ｄ…第１副梁部
４ｂ，４ｅ…主梁部
４ｃ，４ｆ…第２副梁部
５，５ａ，５ｂ…マクロ空洞部
６…溝
８…バリアメタル
１０…配線コア部
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…バリアメタル
１２…フォトレジスト膜
１４ａ…第１配線コア部
１４ｂ…第２配線コア部
１４ｃ…第３配線コア部
１６…溝
２０…基板
２１…第１絶縁膜
２２…低誘電率絶縁膜
２３…第２絶縁膜
３５…底部絶縁膜
３６…絶縁膜
３７…低誘電率絶縁膜
３８…底部絶縁膜
３９…バリアメタル
４０…配線コア部
４２…配線コア部
４３…第２層間絶縁膜
４４…残さ
４５…フォトレジスト膜

Claims (23)

  1. 底部絶縁膜と、
    マクロ空洞部を内側に挟んで互いに対向し、前記底部絶縁膜の上に配置された互いに等しい高さの第１側壁絶縁膜及び第２側壁絶縁膜と、
    前記第１側壁絶縁膜の上部から前記第２側壁絶縁膜の上部へ架設された上部絶縁膜
    とを含み、
    前記第１側壁絶縁膜及び前記第２側壁絶縁膜のそれぞれは、前記底部絶縁膜と接触している底部の平坦部の幅及び前記上部絶縁膜と接触している頭部の平坦部の幅が、前記底部及び頭部から離間した腹部の幅より狭いことを特徴とする絶縁構造体。
  2. 前記底部の平坦部の幅は、前記腹部の幅より１０〜３０ｎｍ狭いことを特徴とする請求項１に記載の絶縁構造体。
  3. 前記頭部の平坦部の幅は、前記腹部の幅より１０〜３０ｎｍ狭いことを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁構造体。
  4. 前記上部絶縁膜は、前記マクロ空洞部の上部を封止するように前記第１側壁絶縁膜と前記第２側壁絶縁膜との間に架設された主梁部と、
    前記高さ方向に測った厚さが前記主梁部と等しく、前記主梁部を挟むように前記第１側壁絶縁膜及び前記第２側壁絶縁膜の上にそれぞれ配置された第１副梁部及び第２副梁部
    とを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の絶縁構造体。
  5. 前記高さ方向に垂直に測った前記第１及び第２副梁部の幅のそれぞれは、前記第１及び第２側壁絶縁膜の前記頭部の平坦部の幅のそれぞれより狭いことを特徴とする請求項４に記載の絶縁構造体。
  6. 前記第１側壁絶縁膜及び前記第２側壁絶縁膜は、フッ素ガスを含む低圧ガスにより化学的組成が変化した改質層であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の絶縁構造体。
  7. 前記第１側壁絶縁膜及び前記第２側壁絶縁膜は、０．０１〜０．１ｎｍの細孔を有する多孔質絶縁膜であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の絶縁構造体。
  8. 前記第１側壁絶縁膜及び前記第２側壁絶縁膜は、平面パターン上、前記底部絶縁膜の両側に沿って堤防状に配置され、前記第１側壁絶縁膜及び前記第２側壁絶縁膜の側面と前記底部絶縁膜及び前記上部絶縁膜とが接触する角度は、鋭角をなすことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の絶縁構造体。
  9. 前記マクロ空洞部の断面形状が、前記底部の平坦部に垂直な側面を前記腹部に有する臼型形状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の絶縁構造体。
  10. 基板と、
    前記基板の上に配置された層間絶縁膜と、
    前記層間絶縁膜の上に配置された底部絶縁膜と、
    特定方向に伸延するマクロ空洞部を内側に挟んで互いに対向し、前記底部絶縁膜の上に配置された互いに等しい高さの第１側壁絶縁膜及び第２側壁絶縁膜と、
    前記第１側壁絶縁膜の上部から前記第２側壁絶縁膜の上部へ架設された上部絶縁膜と、
    前記第１及び第２側壁絶縁膜の周囲に配置された前記第１及び第２側壁絶縁膜を挟んで、前記特定方向にそれぞれ伸延する一対の配線
    とを備え、
    前記第１側壁絶縁膜及び前記第２側壁絶縁膜のそれぞれは、前記底部絶縁膜と接触している底部の平坦部の幅及び前記上部絶縁膜と接触している頭部の平坦部の幅が、前記底部及び頭部から離間した腹部の幅より狭いことを特徴とする半導体装置。
  11. 前記一対の配線のそれぞれは、バリアメタルと該バリアメタルの上部の配線コア部からなることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置。
  12. 前記一対の配線は、前記第１側壁絶縁膜及び前記第２側壁絶縁膜、前記上部絶縁膜の外側面と接して配置されていることを特徴とする請求項１０又は１１に 記載の半導体装置。
  13. 層間絶縁膜の上に底部絶縁膜を堆積する工程と、
    前記底部絶縁膜の上に多孔質絶縁膜を堆積する工程と、
    前記多孔質絶縁膜の上に低誘電率絶縁膜を堆積する工程と、
    前記低誘電率絶縁膜、前記多孔質絶縁膜の一部順に前記底部絶縁膜から露出するまで選択的に除去して溝部を形成し、該溝部を形成する際の反応により前記溝部の側壁に露出した前記多孔質絶縁膜の化学的組成を変化させ、第１及び第２側壁絶縁膜を同時に形成し、更に、前記反応により前記溝部の側壁に露出した前記低誘電率絶縁膜の化学的組成を変化させ第１及び第２副梁部をそれぞれ形成する工程と、
    前記第１側壁絶縁膜と前記第２側壁絶縁膜との間の前記多孔質絶縁膜を選択的に除去してマクロ空洞部を形成する工程
    とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  14. 前記多孔質絶縁膜を選択的に除去して前記マクロ空洞部を形成する工程は、薬液を用いることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
  15. 前記多孔質絶縁膜及び前記低誘電率絶縁膜に含まれる水分を蒸発させる工程を更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
  16. 前記溝部に、前記第１及び第２側壁絶縁膜を挟んで特定方向にそれぞれ伸延する一対の配線を埋め込む工程を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
  17. 前記配線を埋め込む工程は、
    前記溝部の表面にバリアメタル形成する段階と、
    前記バリアメタルの上部に配線コア部を埋め込む段階
    とを含むことを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
  18. 前記配線の上に第２層間絶縁膜を堆積する工程と、
    前記第２層間絶縁膜を貫通するように溝部を形成し、該溝部に配線コア部を埋め込む工程
    とを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
  19. 前記溝部の形成は、フッ素ガスを含む低圧ガスを用いることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
  20. 前記薬液はフッ化水素溶液であることを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
  21. 前記薬液はバッファードフッ酸溶液であることを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
  22. 前記マクロ空洞部を形成する工程は、前記多孔質絶縁膜に水蒸気を与えて吸湿させることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
  23. 前記マクロ空洞部を形成する工程は、前記多孔質絶縁膜にフッ化水素溶液を与えて吸湿させることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
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