JP7065741B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本開示の種々の側面および実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。

従来、多層化された半導体装置において、層間絶縁膜の比誘電率を小さくする手法として、かかる層間絶縁膜で基板上の凹部を埋め込む際に、埋め込み不良として形成される空隙を利用する手法が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２０１２－５４３０７号公報

ところで、埋め込み不良として形成される空隙の形状および大きさは、凹部の幅や深さ等に依存する。例えば、凹部の幅が狭い場合、凹部の下部に大きな空隙が形成されるが、凹部の幅が広い場合、凹部の下部には空隙がほとんど形成されないことがある。また、凹部に形成される空隙の形状および大きさは、基板上での凹部の位置や半導体製造装置内での凹部の位置によってばらつくことがある。そのため、任意の形状の凹部に対して、所望の形状および大きさの空隙を形成することが難しい。

本開示の一側面は、半導体装置の製造方法であって、第１の積層工程と、調整工程と、第２の積層工程と、加熱工程とを含む。第１の積層工程では、基板上に設けられ、第１の材料を含む複数の構造物の周囲に、複数種類のモノマーの重合により生成された尿素結合を有する重合体の膜である重合体膜が積層される。調整工程では、重合体膜の形状が調整される。第２の積層工程では、重合体膜を覆うように重合体膜の上に仮封止膜が積層される。加熱工程では、重合体膜が加熱されることにより重合体が複数種類のモノマーに解重合し、解重合した複数種類のモノマーが、仮封止膜を介して脱離する。

本開示の種々の側面および実施形態によれば、半導体装置内に所望の形状および大きさの空隙を形成することができる。

図１は、本開示の第１の実施形態における半導体装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図２は、被処理体の一例を示す断面図である。 図３は、エッチング後の被処理体の一例を示す断面図である。 図４は、下地膜が積層された被処理体の一例を示す断面図である。 図５は、配線材料が埋め込まれた被処理体の一例を示す断面図である。 図６は、絶縁膜が除去された被処理体の一例を示す断面図である。 図７は、被処理体上に重合体膜を積層するための成膜装置の一例を示す概略断面図である。 図８は、重合体膜が積層された被処理体の一例を示す断面図である。 図９は、重合体膜の形状が調整された被処理体の一例を示す断面図である。 図１０は、酸化膜が積層された被処理体の一例を示す断面図である。 図１１は、アニール装置の一例を示す概略断面図である。 図１２は、重合体膜が除去された被処理体の一例を示す断面図である。 図１３は、保護膜が積層された被処理体の一例を示す断面図である。 図１４は、層間絶縁膜が積層された被処理体の一例を示す断面図である。 図１５は、比較例における被処理体の一例を示す断面図である。 図１６は、本開示の第２の実施形態における半導体装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図１７は、重合体膜が積層された被処理体の一例を示す断面図である。 図１８は、重合体膜の形状が調整された被処理体の一例を示す断面図である。 図１９は、酸化膜が積層された被処理体の一例を示す断面図である。 図２０は、重合体膜が除去された被処理体の一例を示す断面図である。 図２１は、下地膜が積層された被処理体の一例を示す断面図である。 図２２は、配線材料が埋め込まれた被処理体の一例を示す断面図である。 図２３は、層間絶縁膜が積層された被処理体の一例を示す断面図である。 図２４は、重合体膜が積層された被処理体の一例を示す断面図である。 図２５は、レジスト膜が形成された被処理体の一例を示す断面図である。 図２６は、重合体膜の形状が調整された被処理体の一例を示す断面図である。 図２７は、レジスト膜が除去された被処理体の一例を示す断面図である。 図２８は、酸化膜が積層された被処理体の一例を示す断面図である。 図２９は、重合体膜が除去された被処理体の一例を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して、本願が開示する半導体装置の製造方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本開示の技術が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（第１の実施形態）
［半導体装置の製造方法］
図１は、本開示の第１の実施形態における半導体装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。また、図２～図６、図８～図１０、および図１２～図１４は、それぞれの工程における被処理体Ｗの状態の一例を示す断面図である。

まず、例えば図２に示された被処理体Ｗが準備される（Ｓ１００）。被処理体Ｗは、例えば図２に示されるように、ベース基板１０上に、絶縁膜１１、ハードマスク膜１２、反射防止膜１３、およびレジスト膜１４がこの順番で積層された構造を有する。本実施形態において、ベース基板１０は、例えば窒素添加シリコンカーバイド（ＳｉＣＮ）で構成され、絶縁膜１１は、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）で構成され、ハードマスク膜１２は、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）で構成される。ベース基板１０は、基板の一例である。レジスト膜１４は、配線材料が埋め込まれる領域に対応する所定のパターンに成形されている。

次に、図２に示された被処理体Ｗがエッチング装置内に搬入され、レジスト膜１４の形状に沿って、反射防止膜１３、ハードマスク膜１２、および絶縁膜１１が、例えばプラズマを用いてエッチングされる（Ｓ１０１）。これにより、例えば図３に示されるように、反射防止膜１３、ハードマスク膜１２、および絶縁膜１１において、レジスト膜１４に覆われていない部分がエッチングされ、凹部１５が形成される。そして、アッシングにより、レジスト膜１４が除去される。

次に、エッチングされた後の被処理体Ｗが、成膜装置内に搬入され、例えば図４に示されるように、被処理体Ｗの表面に、バリア膜およびシード膜を含む下地膜１６が積層される（Ｓ１０２）。下地膜１６は、例えばスパッタリング等により被処理体Ｗ上に積層される。バリア膜は、例えばチタン（Ｔｉ）や窒化チタン（ＴｉＮ）等で構成され、シード膜は、例えば銅（Ｃｕ）等によって構成される。

次に、下地膜１６が積層された被処理体Ｗが、埋め込み装置内に搬入され、被処理体Ｗの凹部１５に、配線材料１７が埋め込まれる（Ｓ１０３）。配線材料１７は、導電性を有する第１の材料の一例である。本実施形態において、配線材料１７は、例えばＣｕである。配線材料１７は、例えばめっきにより凹部１５に埋め込まれる。そして、配線材料１７が埋め込まれた被処理体Ｗの上面が、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により研磨される。配線材料１７が埋め込まれて表面が研磨された後の被処理体Ｗの断面は、例えば図５のようになる。

次に、被処理体Ｗがエッチング装置内に搬入され、エッチングにより絶縁膜１１が除去される（Ｓ１０４）。被処理体Ｗの絶縁膜１１は、例えばフッ酸（ＨＦ）を用いたウエットエッチングにより除去される。絶縁膜１１が除去された後の被処理体Ｗの断面は、例えば図６のようになる。これにより、配線材料１７を含む複数の構造物がベース基板１０上に形成される。下地膜１６で囲まれた配線材料１７は、構造物の一例である。

次に、絶縁膜１１が除去された被処理体Ｗが成膜装置４内に搬入され、被処理体Ｗ上に重合体膜１８が積層される（Ｓ１０５）。ステップＳ１０５は、第１の積層工程の一例である。図７は、被処理体Ｗ上に重合体膜１８を積層するための成膜装置４の一例を示す概略断面図である。本実施形態において、成膜装置４は、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置である。

成膜装置４は、容器４０と、排気装置４１とを有する。排気装置４１は、容器４０内のガスを排気する。容器４０内は、排気装置４１によって所定の真空雰囲気にされる。

容器４０には、原料モノマーであるイソシアネートを液体で収容する原料供給源４２ａが、供給管４３ａを介して接続されている。また、容器４０には、原料モノマーであるアミンを液体で収容する原料供給源４２ｂが、供給管４３ｂを介して接続されている。イソシアネートは、第１のモノマーの一例であり、アミンは、第２のモノマーの一例である。

原料供給源４２ａから供給されたイソシアネートの液体は、供給管４３ａに介在する気化器４４ａにより気化される。そして、イソシアネートの蒸気が、供給管４３ａを介して、ガス吐出部であるシャワーヘッド４５に導入される。また、原料供給源４２ｂから供給されたアミンの液体は、供給管４３ｂに介在する気化器４４ｂにより気化される。そして、アミンの蒸気が、シャワーヘッド４５に導入される。

シャワーヘッド４５は、例えば容器４０の上部に設けられ、下面に多数の吐出孔が形成されている。シャワーヘッド４５は、供給管４３ａおよび供給管４３ｂを介して導入されたイソシアネートの蒸気およびアミンの蒸気を、別々の吐出孔から容器４０内にシャワー状に吐出する。

容器４０内には、図示しない温度調節機構を有する載置台４６が設けられている。載置台４６には被処理体Ｗが載置される。載置台４６は、温度調節機構により被処理体Ｗの温度が所定温度となるように制御する。被処理体Ｗ上に重合体膜１８が成膜される場合、載置台４６は、原料供給源４２ａおよび原料供給源４２ｂからそれぞれ供給された原料モノマーの蒸着重合に適した温度となるように、被処理体Ｗの温度を制御する。蒸着重合に適した温度は、原料モノマーの種類に応じて定めることができ、例えば、４０℃～１５０℃とすることができる。

このような成膜装置４を用いて、被処理体Ｗの表面において２種類の原料モノマーの蒸着重合反応を起こすことにより、例えば図８に示されるように、被処理体Ｗの表面に重合体膜１８を積層することができる。２種類の原料モノマーがイソシアネートおよびアミンである場合、被処理体Ｗの表面には、ポリ尿素の重合体膜１８が積層される。

次に、重合体膜１８が積層された被処理体Ｗがエッチング装置内に搬入され、重合体膜１８の形状が調整される（Ｓ１０６）。ステップＳ１０６では、例えば配線材料１７の側方に積層された重合体膜１８を残すように、プラズマを用いた異方性エッチング等により重合体膜１８がエッチングされる。ステップＳ１０６は、調整工程の一例である。これにより、被処理体Ｗは、例えば図９のようになる。エッチングの条件を調整することにより、配線材料１７の側方に残る重合体膜１８の厚さを制御することができる。

次に、重合体膜１８の形状が調整された被処理体Ｗが成膜装置内に搬入され、例えば図１０に示されるように、被処理体Ｗ上に酸化膜１９が積層される（Ｓ１０７）。ステップＳ１０７は、第２の積層工程の一例である。酸化膜１９は、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）により被処理体Ｗ上に積層される。本実施形態において、酸化膜１９は、ＳｉＯ₂で構成された低温酸化膜（ＬＴＯ：Low Temperature Oxide）であり、高温で形成される熱酸化膜に比べて疎な膜である。酸化膜１９は、仮封止膜の一例である。

次に、酸化膜１９が積層された被処理体Ｗがアニール装置５内に搬入され、アニールされる（Ｓ１０８）。ステップＳ１０８は、加熱工程の一例である。図１１は、アニール装置５の一例を示す概略断面図である。アニール装置５は、容器５１と、排気管５２とを有する。容器５１内には、供給管５３を介して不活性ガスが供給される。本実施形態において、不活性ガスは、例えば窒素（Ｎ₂）ガスである。容器５１内のガスは、排気管５２から排気される。本実施形態において、容器５１内は常圧雰囲気であるが、他の形態として、容器５１内は真空雰囲気であってもよい。

容器５１内には、被処理体Ｗが載置される載置台５４が設けられている。被処理体Ｗが載置される載置台５４の面と対向する位置には、ランプハウス５５が設けられている。ランプハウス５５内には、赤外線ランプ５６が配置されている。

載置台５４上に被処理体Ｗが載置された状態で、容器５１内に不活性ガスが供給される。そして、赤外線ランプ５６を点灯させることにより、被処理体Ｗが加熱される。被処理体Ｗに形成された重合体膜１８が、解重合反応を起こす温度になると、重合体膜１８が２種類の原料モノマーに解重合する。本実施形態において、重合体膜１８はポリ尿素であるため、被処理体Ｗが３００℃以上、例えば３５０℃に加熱されることにより、重合体膜１８が原料モノマーであるイソシアネートとアミンとに解重合する。そして、解重合によって発生したイソシアネートおよびアミンが、疎な膜である酸化膜１９を通過することにより、酸化膜１９と下地膜１６との間から脱離する。これにより、例えば図１２に示されるように、配線材料１７の側方であって、下地膜１６と酸化膜１９との間に空隙１８’が形成される。

次に、アニール後の被処理体Ｗが成膜装置内に搬入され、例えば図１３に示されるように、被処理体Ｗ上に保護膜２０が積層される（Ｓ１０９）。ステップＳ１０９は、第３の積層工程の一例である。保護膜２０は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜等のパッシベーション膜である。

次に、保護膜２０が積層された被処理体Ｗ上に、例えば図１４に示されるように、層間絶縁膜２１が積層される（Ｓ１１０）。ステップＳ１１０は、埋め込み工程の一例である。層間絶縁膜２１は、例えばＳｉＯ₂で構成される。層間絶縁膜２１は、絶縁性を有する第２の材料により構成された部材の一例である。例えば図１４に示された被処理体Ｗの一部が、半導体装置の一部を構成する。

図１４から明らかなように、本実施形態の被処理体Ｗでは、配線材料１７の側方に、重合体膜１８の形状に対応した空隙１８’が形成されている。これにより、配線材料１７の周囲の部材の比誘電率を所望の値に低減させることができる。これにより、配線材料１７によって構成される配線の寄生容量を低減することができる。

ここで、例えば図６に示された、絶縁膜１１が除去された後の被処理体Ｗ上に、意図的にステップカバレッジが悪くなる条件で層間絶縁膜２１を積層することで、例えば図１５に示されるように、配線材料１７の側方に空隙２２を形成することも可能である。図１５は、比較例における被処理体Ｗ’の一例を示す断面図である。

しかし、ステップカバレッジが悪くなる条件で積層された層間絶縁膜２１によって形成された空隙２２の形状および大きさは、空隙２２が形成される凹部の幅や深さに依存する。例えば、凹部の幅が狭く深い場合、凹部には大きな空隙２２が形成されるが、凹部の幅が広く浅い場合、凹部の下部には小さな空隙２２が形成されるか、空隙２２が形成されないことがある。

また、凹部に形成される空隙２２の形状および大きさは、例えば図１５に示されるように、被処理体Ｗ’上での凹部の位置や、層間絶縁膜２１を成膜する成膜装置内での凹部の位置によってばらつくことがある。また、被処理体Ｗ’上での凹部の位置や成膜装置内での凹部の位置が同じであっても、凹部に形成される空隙２２の形状および大きさは、被処理体Ｗ’の間でばらつくことがある。そのため、任意の形状の凹部に対して、所望の形状および大きさの空隙２２を安定的に形成することは難しい。

これに対し、本実施形態では、所望の空隙１８’の形状に対応する形状となるように、重合体膜１８の形状が調整される（図９参照）。そして、酸化膜１９が積層された後に重合体膜１８が除去される（図１２参照）。これにより、重合体膜１８の形状を調整することにより、凹部の幅や深さに依存することなく、凹部に任意の形状の空隙１８’を形成することができる。そのため、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、電気的な特性および機械的な強度を考慮した任意の形状の空隙１８’を被処理体Ｗの凹部に形成することができる。

以上、第１の実施形態における半導体装置の製造方法について説明した。本実施形態における製造方法は、第１の積層工程（Ｓ１０５）と、調整工程（Ｓ１０６）と、第２の積層工程（Ｓ１０７）と、加熱工程（Ｓ１０８）とを含む。第１の積層工程では、基板（１０）上に設けられ、第１の材料を含む複数の構造物（１６、１７）の周囲に、複数種類のモノマー（イソシアネートおよびアミン）の重合により生成された尿素結合を有する重合体の膜である重合体膜（１８）が積層される。調整工程では、重合体膜の形状が調整される。第２の積層工程では、重合体膜を覆うように重合体膜の上に仮封止膜（１９）が積層される。加熱工程では、重合体膜が加熱されることにより重合体が複数種類のモノマーに解重合し、解重合した複数種類のモノマーが、仮封止膜を介して脱離する。これにより、構造物の周辺に任意の形状の空隙を形成することができる。

また、上記した実施形態における調整工程では、エッチングにより、それぞれの構造物（１６、１７）の側方に重合体膜が配置されるように、重合体膜の形状が調整される。これにより、重合体膜の形状を容易に調整することができる。

また、上記した実施形態における製造方法には、加熱工程の後に行われる第３の積層工程（Ｓ１０９）と、埋め込み工程（Ｓ１１０）とがさらに含まれる。第３の積層工程では、仮封止膜を覆うように仮封止膜の上に保護膜（２０）が積層される。埋め込み工程では、保護膜上であって、隣接する構造物の間に、第２の材料により構成された部材（２１）が埋め込まれる。これにより、複数の構造物の間に第２の材料により構成された部材が配置された半導体装置を製造することができる。

また、上記した実施形態では、第１の材料が導電性を有する材料であり、第２の材料が絶縁性を有する材料である。これにより、半導体装置の配線として機能する導電性の材料を含む構造物の側方に、任意の形状の空隙を形成することができる。これにより、電気的な特性および機械的な強度を考慮した任意の形状の空隙を構造物の側方に形成することができる。

また、上記した実施形態における第１の積層工程では、第１のモノマー（イソシアネート）を含むガスと、第２のモノマー（アミン）を含むガスとが基板が収容された容器（４０）内に供給される。そして、第１のモノマーと第２のモノマーとの蒸着重合により生成された重合体膜（ポリ尿素）が複数の構造物の周囲に積層される。これにより、複数の構造物の周囲に重合体膜を容易に積層させることができる。

また、上記した実施形態において、第１の積層工程は、加熱工程より低い温度で行われる。これにより、複数の構造物の周囲に重合体膜を形成することができ、加熱工程において重合体膜を解重合させることで、複数の構造物の周囲から重合体膜を除去することができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、配線材料１７を含む複数の構造物が形成された後に、それぞれの構造物の側方に空隙１８’が形成され、それぞれの構造物の間に層間絶縁膜２１が埋め込まれた。これに対し、本実施形態では、絶縁性を有する部材により構成された複数の構造物が形成された後に、それぞれの構造物の側方に空隙が形成され、それぞれの構造物の間に配線材料１７が埋め込まれる点が第１の実施形態とは異なる。

［半導体装置の製造方法］
図１６は、本開示の第２の実施形態における半導体装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。また、図１７～図２４は、本実施形態の製造方法に含まれるそれぞれの工程における被処理体Ｗの状態の一例を示す断面図である。なお、以下の説明では、図２および図３も参照される。また、以下の説明において、第１の実施形態と同様の内容については、重複する説明を省略する。

まず、例えば図２に示された被処理体Ｗが準備される（Ｓ２００）。そして、図２に示された被処理体Ｗがエッチング装置内に搬入され、例えば図３に示されたように、レジスト膜１４の形状に沿って、反射防止膜１３、ハードマスク膜１２、および絶縁膜１１がエッチングされる（Ｓ２０１）。そして、アッシングにより、レジスト膜１４が除去される。これにより、絶縁膜１１、ハードマスク膜１２、および反射防止膜１３を含む複数の構造物がベース基板１０上に形成される。本実施形態において、絶縁膜１１は、絶縁性を有する第１の材料の一例である。

次に、レジスト膜１４の形状に沿ってエッチングされた被処理体Ｗが、例えば図７に示された成膜装置４の容器４０内に搬入され、被処理体Ｗ上に重合体膜１８が積層される（Ｓ２０２）。これにより、例えば図１７に示されるように、絶縁膜１１、ハードマスク膜１２、および反射防止膜１３を含む複数の構造物上に重合体膜１８が積層される。

次に、重合体膜１８が積層された被処理体Ｗがエッチング装置内に搬入され、重合体膜１８の形状が調整される（Ｓ２０３）。例えば図１８に示されるように、絶縁膜１１、ハードマスク膜１２、および反射防止膜１３を含むそれぞれの構造物の側方に積層された重合体膜１８が残るように、異方性エッチングにより重合体膜１８がエッチングされる。エッチングの条件を調整することにより、絶縁膜１１、ハードマスク膜１２、および反射防止膜１３を含むそれぞれの構造物の側方に残る重合体膜１８の厚さを制御することができる。

次に、重合体膜１８の形状が調整された被処理体Ｗが成膜装置内に搬入され、例えば図１９に示されるように、被処理体Ｗ上に酸化膜１９が積層される（Ｓ２０４）。

次に、酸化膜１９が積層された被処理体Ｗが、例えば図１１に示されたアニール装置５内に搬入され、アニールされる（Ｓ２０５）。これにより、重合体膜１８が原料モノマーに解重合し、原料モノマーが酸化膜１９を介して離脱する。これにより、例えば図２０に示されるように、絶縁膜１１、ハードマスク膜１２、および反射防止膜１３を含む構造物の側方に、重合体膜１８の形状に対応する空隙１８’が形成される。

次に、アニール後の被処理体Ｗが成膜装置内に搬入され、例えば図２１に示されるように、被処理体Ｗ上にバリア膜およびシード膜を含む下地膜１６が積層される（Ｓ２０６）。

次に、下地膜１６が積層された被処理体Ｗが埋め込み装置内に搬入され、被処理体Ｗの凹部１５に、配線材料１７が埋め込まれる（Ｓ２０７）。本実施形態において、配線材料１７は、導電性を有する第２の材料の一例である。そして、配線材料１７が埋め込まれた被処理体Ｗの上面が、ＣＭＰにより研磨される。配線材料１７が埋め込まれて表面が研磨された後の被処理体Ｗの断面は、例えば図２２のようになる。

次に、配線材料１７が埋め込まれた被処理体Ｗが成膜装置内に搬入され、例えば図２３に示されるように、被処理体Ｗ上に層間絶縁膜２１が積層される（Ｓ２０８）。例えば図２３に示された被処理体Ｗの一部が、半導体装置の一部を構成する。

以上、第２の実施形態における半導体装置の製造方法について説明した。本実施形態の製造方法においても、重合体膜１８の形状を調整することにより、配線材料１７の側方に任意の形状の空隙１８’を形成することができる。そのため、本実施形態の製造方法によれば、電気的な特性および機械的な強度を考慮した任意の形状の空隙１８’を配線材料１７の側方に形成することができる。

また、本実施形態では、配線材料１７の周囲に配置される構造物が先に形成され、形成された構造物の間に配線材料１７が埋め込まれる。これにより、絶縁膜１１を除去する工程（図１のステップＳ１０４）を省くことができる。これにより、半導体装置をより迅速に製造することができる。

（第３の実施形態）
上記した各実施形態では、配線材料１７の側方に重合体膜１８の形状に応じた空隙１８’が形成される。これに対し、本実施形態では、ソース、ドレイン、およびゲートを有する構造体において、ゲートの上方に重合体膜１８の形状に応じた空隙１８’が形成される。以下、本実施形態における半導体装置の製造方法の一例について、図２４～図２９を参照しながら説明する。

まず、被処理体Ｗにおいて、ソース領域１０ｓおよびドレイン領域１０ｄが形成されたベース基板１０上に、所定の材料がドーピングされたゲートシリコン膜２３が積層され、ゲートシリコン膜２３上に絶縁膜１１が積層される。ゲートシリコン膜２３は、半導電性を有する材料により構成された構造物の一例である。そして、異方性エッチングにより、絶縁膜１１およびゲートシリコン膜２３が所定の形状に成形される。そして、被処理体Ｗが、例えば図７に示された成膜装置４の容器４０内に搬入される。そして、例えば図２４に示されるように、被処理体Ｗ上に重合体膜１８が積層される。

次に、重合体膜１８が積層された被処理体Ｗにおいて、例えば図２５に示されるように、重合体膜１８上にレジスト膜１４が積層され、ゲートシリコン膜２３の上方の重合体膜１８が残るように、レジスト膜１４の形状が調整される。そして、異方性エッチングにより、レジスト膜１４をマスクとして重合体膜１８をエッチングすることにより、例えば図２６に示されるように、重合体膜１８の形状が調整される。そして、例えば図２７に示されるように、重合体膜１８上のレジスト膜１４が除去される。

次に、重合体膜１８の形状が調整された被処理体Ｗが成膜装置内に搬入され、例えば図２８に示されるように、被処理体Ｗ上に酸化膜１９が積層される。

次に、酸化膜１９が積層された被処理体Ｗが、例えば図１１に示されたアニール装置５内に搬入され、アニールされる。これにより、重合体膜１８が原料モノマーに解重合し、原料モノマーが酸化膜１９を介して離脱する。これにより、例えば図２９に示されるように、絶縁膜１１の上方に、重合体膜１８の形状に対応する空隙１８’が形成される。

以上、第３の実施形態における半導体装置の製造方法について説明した。本実施形態の製造方法によれば、重合体膜１８の形状を調整することにより、ゲートシリコン膜２３の上方に任意の形状の空隙１８’を形成することができる。

［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記した各実施形態において、重合体膜１８は、２種類の原料モノマーの蒸気を用いた蒸着重合により積層されたが、開示の技術はこれに限られない。例えば、重合体膜１８は、液体の重合体が被処理体Ｗ上に塗布されることにより、被処理体Ｗ上に積層されてもよい。

また、上記した各実施形態では、重合体膜１８を構成する重合体の一例としてポリ尿素を用いるが、ポリ尿素以外の重合体が用いられてもよい。ポリ尿素以外の重合体としては、ウレタン結合を有するポリウレタン等が挙げられる。ポリウレタンは、例えば、アルコール基を有するモノマーとイソシアネート基を有するモノマーとを共重合させることにより合成することができる。また、ポリウレタンは、所定の温度に加熱されることにより、アルコール基を有するモノマーとイソシアネート基を有するモノマーとに解重合する。

また、上記した各実施形態では、重合体膜１８を封止する仮封止膜として、ＳｉＯ_２で構成された低温酸化膜である酸化膜１９を例に説明したが、仮封止膜としては、シリコンの低温酸化膜の他、シリコンの低温窒化膜が用いられてもよい。低温窒化膜は、例えばプラズマＣＶＤ等により低温（例えば１００℃程度）で成膜され、高温（数百℃）で成膜されたシリコン窒化膜よりも疎な膜である。低温窒化膜としては、低温酸化膜に近いストイキオメトリの値を有し、機械的強度が低温酸化膜と同等かそれ以上のシリコン窒化膜が好ましい。また、仮封止膜は、解重合したモノマーが通過可能な膜であれば、炭素添加シリコン酸化膜（ＳｉＯＣ）やポリイミド膜のような多孔質膜であってもよい。

なお、今回開示された実施形態は全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。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

Ｗ 被処理体
１０ ベース基板
１０ｓ ソース領域
１０ｄ ドレイン領域
１１ 絶縁膜
１２ ハードマスク膜
１３ 反射防止膜
１４ レジスト膜
１５ 凹部
１６ 下地膜
１７ 配線材料
１８ 重合体膜
１８’ 空隙
１９ 酸化膜
２０ 保護膜
２１ 層間絶縁膜
２２ 空隙
２３ ゲートシリコン膜
４ 成膜装置
５ アニール装置

Claims (7)

1. 基板上に設けられ、第１の材料を含む複数の構造物の周囲に、複数種類のモノマーの重合により生成された尿素結合を有する重合体の膜である重合体膜を積層する第１の積層工程と、
   前記重合体膜の形状を調整する調整工程と、
   前記重合体膜を覆うように前記重合体膜の上に仮封止膜を積層する第２の積層工程と、
   前記重合体膜を加熱することにより前記重合体を前記複数種類のモノマーに解重合させ、解重合された前記複数種類のモノマーを、前記仮封止膜を介して脱離させる加熱工程と、
   前記加熱工程の後に、前記仮封止膜を覆うように前記仮封止膜の上に保護膜を積層する第３の積層工程と、
   前記保護膜上であって、隣接する前記構造物の間に、第２の材料により構成された部材を埋め込む埋め込み工程と
   を含む半導体装置の製造方法。
2. 前記調整工程では、
   エッチングにより、それぞれの前記構造物の側方に前記重合体膜が配置されるように、前記重合体膜の形状が調整される請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記第１の材料は、導電性または半導電性を有する材料であり、
   前記第２の材料は、絶縁性を有する材料である請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記第１の材料は、絶縁性を有する材料であり、
   前記第２の材料は、導電性または半導電性を有する材料である請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記第１の積層工程では、
   第１のモノマーを含むガスと、第２のモノマーを含むガスとが前記基板が収容された容器内に供給され、前記第１のモノマーと前記第２のモノマーとの蒸着重合により生成された前記重合体膜が前記複数の構造物の周囲に積層される請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記第１の積層工程は、前記加熱工程より低い温度で行われる請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記仮封止膜は、酸化膜または窒化膜である請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

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