JPH1187342A - 層間絶縁膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比誘電率が１．５〜２．５程度の低誘電率有
機膜上に、通常のＣＶＤ法によって酸化シリコン膜を形
成したのでは、その酸化シリコン膜が剥がれを起こす。 【解決手段】 基体１０上に形成した低誘電率有機膜１
５上に、化学的気相成長によってシリコン系絶縁膜（酸
化シリコン膜１６）を形成する層間絶縁膜の形成方法で
あって、この化学的気相成長の雰囲気を還元性雰囲気に
して、その時の成膜表面の温度を酸化シリコン膜１６が
成長する温度以上３５０℃以下に設定し、その際に化学
的気相成長の雰囲気に供給される原料ガスにはシラン系
ガスを用い、シラン系ガスを酸化するためのガスには一
酸化二窒素を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置におけ
る層間絶縁膜の形成方法に関し、詳しくは酸化シリコン
膜よりも比誘電率が低い低誘電率有機膜上にシリコン系
絶縁膜を形成する層間絶縁膜の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の微細化，低消費電力化およ
び高速化等の要求に伴い、それらを実現するための手段
の一つとして層間絶縁膜の低誘電率化が検討されてい
る。そして低誘電率有機膜の比誘電率の低減に対する要
望は、ＵＬＳＩの微細化が進むにつれ、ますます強くな
ってきている。現在、実用化が可能な膜としては、比誘
電率が３．５程度の無機のＳｉＯＦ膜がある。次々世代
の低誘電率膜として有望視されているものの一つには、
比誘電率が２．０前後の有機膜であるフルオロカーボン
膜がある。これらの低誘電率膜は、炭素原子やフッ素原
子を含有することで比誘電率を下げている。現在のとこ
ろ、比誘電率が１．５〜２．５程度のものが開発されて
いる。

【０００３】炭素原子を含む低誘電率膜材料としては、
有機ＳＯＧ（Spin on glass)、フルオロカーボンポリマ
ー、ポリイミド、ポリパラキシリレン等が良く知られて
いる。これらの材料は、炭素原子、いわゆるアルキル基
を含むことで材料の密度が低下すること、および分子自
身の分極率が低いことで低誘電率になっていると言われ
ている。またこれらの材料は、単に比誘電率が低いだけ
でなく、半導体装置の材料として不可欠の耐熱性をも有
している。有機ＳＯＧはシロキサン構造を持つことで、
ポリイミドはイミド結合を持つことで、ポリパラキシリ
レンはベンゼン環のポリマーとなることで、それぞれあ
る程度の耐熱性を確保している。

【０００４】一方、フッ素原子を含む低誘電率の層間絶
縁膜材料としては、フッ素を含むシリコン系酸化物（Ｓ
ｉＯＦ）が良く知られている。この材料は、シリコン−
酸素−シリコン（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）結合をフッ素原子に
より終端することで材料の密度を下げること、およびフ
ッ素原子自身の分極率が低いこと等が原因となって比誘
電率を下げている。当然のことながら、このＳｉＯＦは
耐熱性にも優れている。

【０００５】ところが、上記の炭素原子を含む低誘電率
材料を用いて形成される低誘電率有機膜は、この膜だけ
で層間絶縁膜に使えるほど膜質がよいものではない。例
えばフルオロカーボン膜は、耐酸化性、耐熱性、耐圧、
耐ストレス性等が低く、そのままの状態で半導体装置に
適用するのは困難である。このため、通常は、従来から
使われている酸化シリコン膜か、あるいはＳｉＯＦ膜を
併せて用いることが検討されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フルオ
ロカーボン膜上に酸化シリコン膜を形成する場合、フル
オロカーボン膜の耐熱性および耐酸化性が悪いため、一
般に用いられているプラズマを用いた化学的気相成長法
（以下、ＣＶＤ法と記す）による酸化シリコン膜の成膜
技術を使うことが難しい。

【０００７】すなわち、フルオロカーボン膜のような低
誘電率有機膜はフォトレジストと同様な構造であるた
め、酸素プラズマに対する耐性が非常に弱い。したがっ
て、プラズマＣＶＤ法によって低誘電率有機膜上に酸化
シリコン膜の成膜を行うと、成膜時におけるプラズマ中
の酸素ラジカル等によって低誘電率有機膜の炭素成分だ
けが引き抜かれ、その引き抜かれた部分の引っ張り応力
が強くなる。その結果、低誘電率有機膜にクラックが入
るため、層間絶縁膜としての絶縁機能を十分に果たさな
くなる。

【０００８】また低誘電率有機膜は一般に耐熱性が低
い。例えば半導体プロセス用に開発されている低誘電率
有機膜の一つであるフッ素樹脂の分解温度は通常４２０
℃〜４５０℃程度である。しかしながら、一般にフルオ
ロカーボン膜のような低誘電率有機膜を形成した後にそ
の膜の温度が３５０℃を越えるプロセスを行う場合、低
誘電率有機膜から微量のガスが発生し、低誘電率有機膜
上に形成した酸化シリコン膜の剥離という問題を引き起
こす。この微量のガスは低誘電率有機膜が分解して発生
しているものではなく、その低誘電率有機膜の熱硬化工
程で耐熱性の構造を形成できなかった部分が徐々にガス
化して放出されているものである。

【０００９】このような微量ガスの放出の原因となる部
分は、低誘電率有機膜の形成時にキュア処理（例えば４
００℃で３０分程度の熱処理）を行うことで、ほとんど
を除去することができる。しかしながら、微量ガスの放
出の原因を完全に除去することは困難である。それを完
全に除去するには、キュア温度をさらに上げるか、キュ
ア時間をさらに長くする必要がある。しかしながら、キ
ュア温度を上げると低誘電率有機膜が熱分解を起こす。
そのため、キュア温度をさらに上げることはできない。
一方、キュア時間をさらに長くする方法では、スループ
ットが著しく低下して生産性が低下する。したがって、
フルオロカーボン膜のような低誘電率有機膜上にＣＶＤ
膜を形成する場合には、ガスが放出されない３５０℃以
下の温度に低誘電率有機膜が成膜されている領域を保っ
てＣＶＤを行わなければならない。

【００１０】一方、フルオロカーボン膜のような低誘電
率有機膜表面の酸素プラズマに対する耐性を高めるため
に、低誘電率有機膜上に窒化シリコン膜あるいは通常の
酸化シリコン膜よりもシリコン原子を多く含む膜を形成
する方法が提案されている。しかしながら、前者の窒化
シリコン膜は比誘電率が７程度と高いこと、後者のシリ
コン原子を多く含む酸化シリコン膜も比誘電率が５程度
と高く、しかも水素を多く含むために膜質が経時変化す
ること等の課題があった。

【００１１】さらに、フルオロカーボン（有機）膜上に
酸化シリコン膜を形成する場合、フルオロカーボン（有
機）膜の機械的強度が従来の酸化シリコン膜よりも非常
に弱いので、酸化シリコン膜のストレス、吸湿性を制御
する必要がある。すなわち、酸化シリコン膜のストレス
が大きいと、フルオロカーボン（有機）膜が裂ける等の
問題を起こす。ストレスの発生原因としては、上層の膜
自体のストレスもあるが、吸湿等により上層の酸化シリ
コン膜中に含まれていた水分が、後の工程で加熱されて
気化し、その結果、体積膨張によりストレスを生じて膜
が剥がれることになる。これは、上層の膜である酸化シ
リコン膜にストレスが発生した際に、機械的強度の弱い
部分に応力集中が起こるためである。一方、低誘電率膜
を用いない膜では、その膜が吸湿した後に加熱されてガ
スが発生したことにより生じるストレスの程度では、そ
の膜が剥がれるということはない。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた層間絶縁膜の形成方法である。す
なわち、基体上に形成した低誘電率有機膜上に化学的気
相成長によってシリコン系（例えば酸化シリコン、フッ
化酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、フ
ッ化酸化窒化シリコン等）の絶縁膜を形成する層間絶縁
膜の形成方法であって、この化学的気相成長は還元性雰
囲気で行う。その際、成膜表面の温度はシリコン系絶縁
膜が成長する温度以上３５０℃以下にする。また化学的
気相成長雰囲気に供給される原料ガスにはシラン系ガス
を用い、そのシラン系ガスを酸化するためのガスには少
なくとも一酸化二窒素を用いる。

【００１３】上記層間絶縁膜の形成方法では、シリコン
系絶縁膜を成膜するための原料ガスに還元力の強いシラ
ン系ガスを用いることから、成膜雰囲気は還元性雰囲気
になる。そのため、シリコン系絶縁膜を形成する下地が
炭素を主成分とする低誘電率有機膜であってもその低誘
電率有機膜の表面は酸化され難い。

【００１４】さらに、酸化力が弱くてもシラン系ガスを
酸化させることが可能な一酸化二窒素を少なくとも用い
ることから、一酸化二窒素によってシラン系ガスは酸化
されて、シリコン系絶縁膜（この場合は酸化シリコン系
絶縁膜）が生成される。その際、一酸化二窒素の酸化力
が弱いために成膜雰囲気は還元性雰囲気に保たれるの
で、下地の低誘電率有機膜は酸化され難く、その成膜表
面が面荒れを起こすこともない。その結果、低誘電率有
機膜上に成膜されたシリコン系絶縁膜は剥がれ難くいも
のになる。

【００１５】さらに成膜表面の温度はシリコン系絶縁膜
が成長する温度以上３５０℃以下にすることから、低誘
電率有機膜から上記シリコン系絶縁膜が剥がれる原因と
なる微量のガス（低誘電率有機膜の熱硬化工程で耐熱性
の構造を形成できなかった部分が徐々にガスとなって放
出されるもの）が発生することが抑制される。また、シ
リコン系絶縁膜の成膜時に下地の低誘電率有機膜が熱に
よって分解されることもない。

【００１６】上記シリコン系絶縁膜が成長する最低温度
としては１００℃であるが、好ましくは２５０℃以上の
温度が必要となる。一方、１００℃よりも低い温度では
当然のことながらシリコン系絶縁膜を成膜することはで
きない。他方、３５０℃よりも高い温度では、成膜され
たシリコン系絶縁膜が剥がれる原因となるガスが放出さ
れることが多くの低誘電率有機膜で見られる。そのた
め、成膜されたシリコン系絶縁膜は剥がれ易くなる。し
たがって、上記の如くに成膜表面の温度はシリコン系絶
縁膜が成長する温度以上３５０℃以下にすることが望ま
しい。

【００１７】上記層間絶縁膜の形成方法において、低誘
電率有機膜を形成した後にシリコン系絶縁膜の下層を酸
化窒化シリコン膜またはフッ化酸化窒化シリコン膜で形
成する層間絶縁膜の形成方法である。上記酸化窒化シリ
コン膜は、原料ガスに少なくとも窒素原子を有しかつ還
元力を有するガスを用いた化学的気相成長によって形成
する。また上記フッ化酸化窒化シリコン膜は、原料ガス
に少なくとも窒素原子を有しかつ還元力を有するガスと
少なくともフッ素原子を有するガスとを用いた化学的気
相成長によって形成する。その窒素原子を有しかつ還元
力を有するガスにはアンモニアおよびヒドラジンのうち
の少なくとも１種を用いる。

【００１８】上記層間絶縁膜の形成方法では、低誘電率
有機膜を形成した後にシリコン系絶縁膜の下層を酸化窒
化シリコン膜またはフッ化酸化窒化シリコン膜で形成す
ることから、その上層に酸素プラズマを有する成膜方法
によって酸化シリコン膜を形成しても、酸化窒化シリコ
ン膜またはフッ化酸化窒化シリコン膜によって低誘電率
有機膜表面は酸素プラズマより保護される。また上記酸
化窒化シリコン膜、フッ化酸化窒化シリコン膜ともに、
原料ガスに少なくとも窒素原子を有しかつ還元力を有す
るガスを用いた化学的気相成長によって形成することか
ら、低誘電率有機膜にダメージを与えることなく、また
その低誘電率有機膜の酸化を防ぎながら酸化窒化シリコ
ン膜またはフッ化酸化窒化シリコン膜が成膜される。そ
の窒素原子を有しかつ還元力を有するガスにはアンモニ
アおよびヒドラジンのうちの少なくとも１種を用いるこ
とから、還元力の強い成膜雰囲気での成膜となる。

【００１９】上記層間絶縁膜の形成方法において、シリ
コン系絶縁膜上に形成される配線との界面に、Ｓｉ−Ｏ
Ｈ結合よりＳｉ−Ｈ結合の数の多い膜を形成する。その
膜はバイアス印加による高密度プラズマを用いた化学的
気相成長法により形成する。また、バイアス印加による
高密度プラズマを用いた化学的気相成長法で成膜される
膜の下地膜として還元性雰囲気での化学的気相成長法に
より酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成す
る。

【００２０】上記Ｓｉ−ＯＨ結合よりＳｉ−Ｈ結合の数
の多い膜を形成する層間絶縁膜の形成方法では、Ｓｉ−
ＯＨ結合よりＳｉ−Ｈ結合の数の多い膜によって外方向
からの湿気の侵入を防ぐ。また、Ｓｉ−ＯＨ結合よりＳ
ｉ−Ｈ結合の数の多い膜をバイアス印加による高密度プ
ラズマを用いた化学的気相成長法により形成することか
ら、吸湿性の少ない膜を成膜することが可能になる。そ
の際、下地には、還元性雰囲気で成膜したシリコン系絶
縁膜である酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜が
成膜されていることから、酸化力の強いバイアス印加に
よる高密度プラズマを用いた化学的気相成長法による成
膜時に、上記酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜
が低誘電率有機膜を保護するいわゆるバッファー層とな
る。そのため、上記バイアス印加による高密度プラズマ
を用いて成膜を行っても低誘電率有機膜は酸化されるこ
となく、また損傷も受けない。

【００２１】上記層間絶縁膜の形成方法において、シリ
コン系絶縁膜とこのシリコン系絶縁膜上に形成される配
線との界面にＳｉ−Ｎ結合を有するシリコン系の膜を、
例えば窒化シリコン膜で形成する。

【００２２】上記シリコン系絶縁膜上に形成される配線
との界面にＳｉ−Ｎ結合を有するシリコン系の膜を成膜
する方法では、Ｓｉ−Ｎ結合を有するシリコン系の膜に
よって外方向からの湿気の侵入が防がれる。また、Ｓｉ
−Ｎ結合を有するシリコン系の膜を窒化シリコン膜で形
成することから、吸湿性のない膜になる。

【００２３】また上記層間絶縁膜の形成方法において、
シリコン系絶縁膜にビアホールを形成する前に、上記シ
リコン系絶縁膜とこのシリコン系絶縁膜上に形成される
配線との界面に、その配線のバリアメタル膜を、例えば
金属膜もしくは金属窒化膜、または金属膜と金属窒化膜
との積層膜で形成する。

【００２４】上記のようにバリアメタル膜を形成する方
法では、このバリアメタル膜によって外方向からの湿気
の侵入が防がれる。また上層配線のエレクトロマイグレ
ーション耐性の向上が図れ、さらにビアホール内に形成
されるタングステンプラグとなるブランケットタングス
テン膜の形成時の密着性の向上が図れる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の層間絶縁膜の形成方法に
係わる実施形態の第１例を、図１の断面図によって説明
する。

【００２６】図１に示すように、一般的なモノシラン
（ＳｉＨ₄ ）と酸素（Ｏ₂ ）とを原料ガスに用いたＣＶ
Ｄ法によって、シリコン基板１１上に酸化シリコン膜１
２を例えば５００ｎｍ程度の厚さに成膜する。この酸化
シリコン膜１２は、原料ガスにテトラエトキシシラン
（ＴＥＯＳ）と酸素とを用いたプラズマＣＶＤ法によっ
て形成することも可能である。

【００２７】次いでスパッタリング法によって、上記酸
化シリコン膜１２上に例えばアルミニウム−シリコン合
金膜を成膜した後、一般的なレジスト塗布によりレジス
ト膜を形成し、リソグラフィー技術によりレジスト膜で
エッチングマスクを形成し、それを用いたエッチングに
より上記合金膜をパターニングして金属配線１３を形成
する。

【００２８】次いで、上記シリコン基板１１と酸化シリ
コン膜１２と金属配線１３とからなる基体１０の表面
に、この金属配線１３を被覆する酸化シリコン膜１４を
例えば１００ｎｍの厚さに形成する。この膜厚は、金属
配線１３が形成されていない領域のシリコン基板１１上
の膜厚であり、上記金属配線１３間では通常上記膜厚よ
りも薄く形成される。なお上記酸化シリコン膜１４の成
膜では、例えばモノシランと一酸化二窒素を用いたＣＶ
Ｄ（例えばプラズマＣＶＤ）によって行う。

【００２９】次にポリパラキシリレンからなる低誘電率
有機膜１５を形成する。この成膜には、例えば一般的な
減圧ＣＶＤ装置を用い、原料にはジパラキシリレンを用
いる。ＣＶＤ時には、原料を２００℃で昇華させ、その
途中の６５０℃でキシリレンモノマーに分解する。そし
て１５０℃に加熱した状態で基体１０の表面に導入す
る。その結果、約５００ｎｍの厚さのポリパラキシリレ
ン膜からなる上記低誘電率有機膜１５が形成される。

【００３０】次いで、原料ガスにモノシランと一酸化二
窒素（Ｎ₂ Ｏ）とを用いた還元性雰囲気でのプラズマエ
ンハンスメントＣＶＤ（以下、ＰＥＣＶＤという）によ
って、上記低誘電率有機膜１５上にシリコン系絶縁膜と
して酸化シリコン膜１６を例えば５００ｎｍの厚さに形
成する。上記成膜条件は、モノシラン（ＳｉＨ₄ ）の流
量を１００ｓｃｃｍ、一酸化二窒素の流量を１５００ｓ
ｃｃｍ、また搬送ガスとして窒素を用い、その流量を１
０００ｓｃｃｍとした。さらに成膜雰囲気の圧力を１０
０Ｐａ、シリコン基板１１の設定温度を３５０℃（成膜
時における基体１０の成膜表面温度は３１０℃〜３３０
℃程度）、プラズマパワーを５００Ｗに設定した。な
お、上記ｓｃｃｍは標準状態における体積流量（ｃｍ³
／分）を表し、以下ガス流量はｓｃｃｍを用いて表す。

【００３１】上記酸化シリコン膜１６の成膜では、成膜
表面の温度は酸化シリコン膜１６が成長する温度以上３
５０℃以下にする。具体的には、上記酸化シリコン膜１
６の成長が可能な温度範囲は１００℃以上３５０℃以下
であるが、好ましくは２５０℃以上３５０℃以下の範囲
に設定する。

【００３２】上記実施形態の第１例では、酸化シリコン
膜１６を形成するための原料ガスに還元力の強いシラン
系ガスを用いることから、成膜雰囲気は還元性雰囲気に
なる。そのため、酸化シリコン膜１６を形成する下地が
炭素を主成分とする低誘電率有機膜１５（この場合はポ
リパラキシリレン）であっても、その低誘電率有機膜１
５の表面は酸化され難い。

【００３３】しかも酸化力が弱くてもシラン系ガスを酸
化させることが可能な一酸化二窒素を少なくとも用いる
ことから、一酸化二窒素によってシラン系ガスは酸化さ
れて、酸化シリコン膜１６が生成される。その際、一酸
化二窒素の酸化力が弱いために成膜雰囲気は還元性雰囲
気に保たれるので、下地の低誘電率有機膜１５は酸化さ
れ難く、その成膜表面が面荒れを起こすこともない。そ
の結果、低誘電率有機膜１５上に成膜された酸化シリコ
ン膜１６は剥がれ難くなる。

【００３４】さらに成膜表面の温度は酸化シリコン膜１
６が成長する温度以上３５０℃以下にすることから、成
膜される酸化シリコン膜が剥がれを起こすような微量の
ガス（ポリパラキシリレンの熱硬化工程で耐熱性の構造
を形成できなかった部分が徐々にガスとなって放出され
るもの）をポリパラキシリレンの低誘電率有機膜１５か
ら発生することはない。そのため、上記酸化シリコン膜
１６はより剥がれ難くなる。加えて上記酸化シリコン膜
１６の成膜時に、下地の低誘電率有機膜１５が酸化シリ
コン膜１６の成膜時に発生する熱によって分解されるこ
ともない。

【００３５】次にＣＶＤ時の温度範囲に関して以下に説
明する。上記酸化シリコン膜１６が気相成長する温度と
しては１００℃以上の温度が必要ではあるが、好ましく
は２５０℃以上の温度が必要となる。一方、１００℃よ
りも低い温度では当然のことながら酸化シリコン膜１６
を成膜することはできない。他方、３５０℃よりも高い
温度では、成膜された酸化シリコン膜１６が剥がれる原
因となるガスが低誘電率有機膜から放出される。そのた
め、成膜された酸化シリコン膜１６は剥がれ易くなる。
したがって、上記の如くに成膜表面の温度は酸化シリコ
ン膜１６が成長する温度以上３５０℃以下にすることが
必要になる。

【００３６】次に上記低誘電率有機膜１５と上記酸化シ
リコン膜１６との間に酸化窒化シリコン膜を成膜して層
間絶縁膜を形成する方法を、図２の断面図によって説明
する。図２では、前記図１によって説明した構成部品と
同様のものには同一符号を付す。

【００３７】図２に示すように、前記図１によって説明
したのと同様の方法によって、シリコン基板１１上に酸
化シリコン膜１２を例えば５００ｎｍ程度の厚さに成膜
する。次いで上記酸化シリコン膜１２上に例えばアルミ
ニウム−シリコン合金膜からなる金属配線１３を形成す
る。続いて、上記シリコン基板１１と酸化シリコン膜１
２と金属配線１３とからなる基体１０の表面に、この金
属配線１３を被覆する酸化シリコン膜１４を例えば１０
０ｎｍの厚さに形成する。次にポリパラキシリレンから
なる低誘電率有機膜１５を形成する。

【００３８】上記低誘電率有機膜１５を形成した後、こ
の低誘電率有機膜１５上に酸化窒化シリコン膜１７を、
例えば、原料ガスにモノシランと一酸化二窒素とアンモ
ニア（ＮＨ₃ ）とを用いた還元性雰囲気でのＰＥＣＶＤ
によって、５０ｎｍの厚さに形成する。上記成膜条件
は、モノシランの流量を１００ｓｃｃｍ、アンモニアの
流量を１００ｓｃｃｍ、一酸化二窒素の流量を１５００
ｓｃｃｍ、また搬送ガスとして窒素を用い、その流量を
１０００ｓｃｃｍとした。さらに成膜雰囲気の圧力を１
００Ｐａ、シリコン基板１１の設定温度を３５０℃、プ
ラズマパワーを５００Ｗに設定した。

【００３９】その後前記図１によって説明したのと同様
の方法によって、シリコン系絶縁膜の上層部分となる酸
化シリコン膜１６を例えば４５０ｎｍの厚さに形成す
る。このようにして、シリコン系絶縁膜を酸化窒化シリ
コン膜１７と酸化シリコン１６とによって形成する。

【００４０】上記酸化窒化シリコン膜１７の成膜では、
モノシランの代わりに高次シランとして、例えば、ジシ
ラン（Ｓｉ₂ Ｈ₆ ）、トリシラン（Ｓｉ₃ Ｈ₈ ）等を用
いることができる。また酸素源として一酸化二窒素の代
わりに水蒸気（Ｈ₂ Ｏ気体）を用いることも可能であ
る。また窒素源としてアンモニアの代わりに例えばヒド
ラジン（Ｎ₂ Ｈ₄ ）のような窒素原子を有しかつ還元力
の強いガスを用いることも可能である。

【００４１】上記説明したように、低誘電率有機膜１５
上にシリコン系絶縁膜の下層となる酸化窒化シリコン膜
１７を形成することから、その上層に酸素プラズマを有
する成膜方法によって酸化シリコン膜１６を形成して
も、酸化窒化シリコン膜１７によって低誘電率有機膜１
５の表面は保護される。また原料ガスに少なくとも窒素
原子を有しかつ還元力を有するガスとして、アンモニア
を用いた化学的気相成長（以下ＣＶＤという）によって
上記酸化窒化シリコン膜１７を形成することから、低誘
電率有機膜１５にダメージを与えることなくその低誘電
率有機膜１５の酸化を防ぎながら酸化窒化シリコン膜１
７が成膜される。その窒素原子を有しかつ還元力を有す
るガスにはヒドラジンを用いてもアンモニアと同様の作
用が得られる。

【００４２】次に上記低誘電率有機膜１５と上記酸化シ
リコン膜１６との間に酸化窒化シリコン膜を成膜して層
間絶縁膜を形成する方法を、図３の断面図によって説明
する。図３では、前記図１および図２によって説明した
構成部品と同様のものには同一符号を付す。

【００４３】図３に示すように、前記図１によって説明
したのと同様の方法によって、シリコン基板１１上に酸
化シリコン膜１２を例えば５００ｎｍ程度の厚さに成膜
する。次いで上記酸化シリコン膜１２上に例えばアルミ
ニウム−シリコン合金膜からなる金属配線１３を形成す
る。続いて、上記シリコン基板１１と酸化シリコン膜１
２と金属配線１３とからなる基体１０の表面に、この金
属配線１３を被覆する酸化シリコン膜１４を例えば１０
０ｎｍの厚さに形成する。次にポリパラキシリレンから
なる低誘電率有機膜１５を例えば５００ｎｍの厚さに形
成する。

【００４４】上記低誘電率有機膜１５を形成した後、こ
の低誘電率有機膜１５上に、例えば酸化窒化シリコン膜
１７を、例えば、原料ガスにモノシランと一酸化二窒素
とアンモニア（ＮＨ₃ ）とを用いた還元性雰囲気でのＰ
ＥＣＶＤによって、例えば５０ｎｍの厚さに形成する。
上記成膜条件は、一例として、モノシランの流量を１０
０ｓｃｃｍ、アンモニアの流量を１００ｓｃｃｍ、一酸
化二窒素の流量を１５００ｓｃｃｍ、また搬送ガスとし
て窒素を用い、その流量を１０００ｓｃｃｍとした。さ
らに成膜雰囲気の圧力を１００Ｐａ、シリコン基板１１
の設定温度を３５０℃、プラズマパワーを５００Ｗに設
定した。

【００４５】上記酸化窒化シリコン膜１７の成膜では、
モノシランの代わりに、例えばジシラン、トリシラン等
の高次シランを用いることも可能である。また、酸素源
として用いた一酸化二窒素の代わりに、水蒸気（Ｈ₂ Ｏ
気体）を用いるもとも可能である。さらに、窒素源とし
て用いたアンモニアの代わりに、ヒドラジンのような窒
素原子を有する還元性のガスを用いることが可能であ
る。なお、上記一酸化二窒素を用いないで、酸化窒化シ
リコン膜１７の代わりに窒化シリコン膜を形成すること
も可能ではあるが、窒化シリコン膜は誘電率が７．０程
度と高いために配線間の静電容量が増加することにな
る。そのため、窒化シリコン膜よりも誘電率が低い酸化
シリコン膜または上記のように酸化窒化シリコン膜を形
成することが好ましい。

【００４６】その後バイアス印加による高密度プラズマ
を用いたＣＶＤ法によって、シリコン系絶縁膜の上層
を、Ｓｉ−ＯＨ結合よりＳｉ−Ｈ結合の数の多い膜とな
る酸化シリコン膜１６を例えば４５０ｎｍの厚さに形成
する。このようにして、シリコン系絶縁膜を酸化窒化シ
リコン膜１７と酸化シリコン１６とによって形成する。
上記酸化シリコン膜１６の成膜条件は、モノシランの流
量を１００ｓｃｃｍ、酸素の流量を１２５ｓｃｃｍ、ま
た搬送ガスとしてアルゴンを用い、その流量を１０００
ｓｃｃｍとした。さらに成膜雰囲気の圧力を１．３Ｐ
ａ、シリコン基板１１の設定温度を３５０℃、プラズマ
パワー（マイクロ波パワー）を１．０ｋＷ、バイアス印
加パワーを３．０ｋＷに設定した。

【００４７】上記説明したように、シリコン系絶縁膜上
に形成される配線（図示省略）との界面に、バイアス印
加による高密度プラズマを用いたＣＶＤ法によりＳｉ−
ＯＨ結合よりＳｉ−Ｈ結合の数の多い膜である酸化シリ
コン膜１６を形成することから、この酸化シリコン膜１
６は吸湿性の少ない膜になる。そのため、上記酸化シリ
コン膜１６によって外方向からの湿気の侵入を防ぐこと
が可能になる。

【００４８】また、低誘電率有機膜１５上にシリコン系
絶縁膜の下層となる酸化窒化シリコン膜１７を形成する
ことから、その上層にバイアス印加による高密度プラズ
マを用いたＣＶＤ法によって上記酸化シリコン膜１６を
形成しても、酸化窒化シリコン膜１７によって低誘電率
有機膜１５の表面は保護される。そのため、上記バイア
ス印加による高密度プラズマを用いたＣＶＤ法によって
成膜を行っても低誘電率有機膜は酸化されることなく、
また損傷も受けることはない。

【００４９】さらに原料ガスに少なくとも窒素原子を有
しかつ還元力を有するガスとして、アンモニアを用いた
ＣＶＤ法によって上記酸化窒化シリコン膜１７を形成す
ることから、低誘電率有機膜１５にダメージを与えるこ
となくその低誘電率有機膜１５の酸化を防ぎながら酸化
窒化シリコン膜１７が成膜される。

【００５０】また、吸湿性の少ない酸化シリコン膜１６
を、上記低誘電率有機膜１５上に直接形成することも可
能である。その場合には、上記低誘電率有機膜１５を形
成した後、例えば３５０℃の窒素雰囲気のような不活性
な雰囲気でアニーリングを行う。そして、モノシランと
一酸化二窒素とを用いた還元性雰囲気でのＰＥＣＶＤ法
によって、酸化シリコン膜１６を、例えば以下の条件で
成膜する。その成膜条件は、一例として、モノシランの
流量を１００ｓｃｃｍ、一酸化二窒素の流量を５００ｓ
ｃｃｍ、また搬送ガスとして窒素を用い、そのの流量を
１０００ｓｃｃｍとした。さらに成膜雰囲気の圧力を１
００Ｐａ、シリコン基板１１の設定温度を３００℃〜３
５０℃、プラズマパワーを５００Ｗに設定した。

【００５１】この酸化シリコン膜１６の成膜では、モノ
シランの代わりに、例えばジシラン、トリシラン等の高
次シランを用いることも可能である。また、酸素源とし
て用いた一酸化二窒素の代わりに、水蒸気（Ｈ₂ Ｏ気
体）を用いるもとも可能である。上記条件で成膜するこ
とにより、この酸化シリコン膜１６はＳｉ−ＯＨ結合よ
りＳｉ−Ｈ結合を多く含む膜となるので、吸湿性が少な
い膜となる。なお、この酸化シリコン膜１６は、水素を
多く含むことになるので、成膜後、４００℃程度の不活
性なガス雰囲気中で脱水素アニーリングを行うことが好
ましい。

【００５２】次に上記低誘電率有機膜１５と上記酸化シ
リコン膜１６との間に酸化シリコン膜、酸化窒化シリコ
ン膜または窒化シリコン膜を成膜して層間絶縁膜を形成
する方法を、図４の断面図によって説明する。図４で
は、前記図１および図２によって説明した構成部品と同
様のものには同一符号を付す。

【００５３】図４に示すように、前記図１によって説明
したのと同様の方法によって、シリコン基板１１上に酸
化シリコン膜１２を例えば５００ｎｍ程度の厚さに成膜
する。次いで上記酸化シリコン膜１２上に例えばアルミ
ニウム−シリコン合金膜からなる金属配線１３を形成す
る。続いて、上記シリコン基板１１と酸化シリコン膜１
２と金属配線１３とからなる基体１０の表面に、この金
属配線１３を被覆する酸化シリコン膜１４を例えば１０
０ｎｍの厚さに形成する。次にポリパラキシリレンから
なる低誘電率有機膜１５を例えば５００ｎｍの厚さに形
成する。

【００５４】上記低誘電率有機膜１５を形成した後、こ
の低誘電率有機膜１５上に、例えば酸化シリコン膜、酸
化窒化シリコン膜もしくは窒化シリコン膜からなるシリ
コン系絶縁膜１８を、例えば、原料ガスにモノシランと
一酸化二窒素とアンモニア（ＮＨ₃ ）とを用いた還元性
雰囲気でのＰＥＣＶＤによって、例えば５００ｎｍの厚
さに形成する。上記成膜条件は、一例として、モノシラ
ンの流量を１００ｓｃｃｍ、アンモニアの流量を０〜１
００ｓｃｃｍ、一酸化二窒素の流量を１５００ｓｃｃ
ｍ、また搬送ガスとして窒素を用い、その流量を１００
０ｓｃｃｍとした。ここでは、アンモニアの流量を変え
ることによって、シリコン系絶縁膜１８は酸化シリコン
膜もしくは酸化窒化シリコン膜になり、例えばアンモニ
アの流量を０とすれば酸化シリコン膜となり、アンモニ
アを用いることにより酸化窒化シリコン膜となる。ま
た、一酸化二窒素を用いなければ窒化シリコン膜にな
る。さらに成膜雰囲気の圧力を１００Ｐａ、シリコン基
板１１の設定温度を３５０℃、プラズマパワーを５００
Ｗに設定した。

【００５５】上記シリコン系絶縁膜１８の成膜では、モ
ノシランの代わりに、例えばジシラン、トリシラン等の
高次シランを用いることも可能である。また、酸素源と
して用いた一酸化二窒素の代わりに、水蒸気（Ｈ₂ Ｏ気
体）を用いるもとも可能である。さらに、窒素源として
用いたアンモニアの代わりに、ヒドラジンのような窒素
原子を有する還元性のガスを用いることが可能である。
なお、上記シリコン系絶縁膜１８を窒化シリコン膜で形
成すると、窒化シリコン膜の誘電率が７．０程度と高い
ために配線間の静電容量が増加することになる。そのた
め、シリコン系絶縁膜１８は、窒化シリコン膜よりも誘
電率が低い酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を
形成することが好ましい。

【００５６】その後、ＣＶＤ装置内またはスパッタ装置
内で、水分の除去を行う。この処理条件の一例として
は、処理雰囲気の圧力を１０１ｋＰａ以下、温度を３５
０℃程度、処理時間を５分〜３０分に設定した。

【００５７】次に上記同一チャンバ内（もしくは、クラ
スターツールのような吸湿するような環境にさらされな
い状態での連続処理が可能な装置）で、窒化シリコン膜
１９を例えば５０ｎｍ厚さに形成する。この窒化シリコ
ン膜１９は吸湿防止膜となる。上記窒化シリコン膜１９
の成膜条件は、例えばプラズマＣＶＤ法の場合には、モ
ノシランの流量を１００ｓｃｃｍ、アンモニアの流量を
１００ｓｃｃｍ、一酸化二窒素の流量を０〜１５００ｓ
ｃｃｍ、また搬送ガスとして窒素を用い、その流量を１
０００ｓｃｃｍとした。さらに成膜雰囲気の圧力を１０
０Ｐａ、シリコン基板１１の設定温度を３５０℃、プラ
ズマパワーを５００ｋＷに設定した。

【００５８】上記吸湿防止膜は窒化シリコン膜１９で形
成したが、窒化シリコン膜の代わりに、バリアメタルと
なる、金属チタン、タングステンのような金属膜、もし
くは窒化チタン、窒化タングステンのような金属窒化
膜、または金属チタン、タングステンのような金属膜
と、窒化チタン、窒化タングステンのような金属窒化膜
との積層膜を、例えばスパッタリング法もしくはＣＶＤ
法によって形成してもよい。

【００５９】上記説明したように、シリコン系絶縁膜１
８上に形成される配線（図示省略）との界面に、吸湿防
止膜となる窒化シリコン膜１９またはバリアメタル膜を
形成することから、上記吸湿防止膜によって外方向から
の湿気の侵入を防ぐことが可能になる。また、吸湿防止
膜をチタン膜と窒化チタン膜との積層膜からなるバリア
メタル膜で形成することによって上層配線のエレクトロ
マイグレーション耐性の向上が図れ、さらにビアホール
を形成した後のタングステンプラグを形成するためのブ
ランケットタングステン膜の形成時の密着性の向上が図
れる。

【００６０】また、原料ガスに還元力を有するガスを用
いたＰＥＣＶＤ法によって、シリコン系絶縁膜１８を形
成することから、低誘電率有機膜１５にダメージを与え
ることなくその低誘電率有機膜１５の酸化を防ぎながら
シリコン系絶縁膜１８が成膜される。

【００６１】次に上記バリアメタル膜を形成した後のプ
ロセス例を、図５によって説明する。図５では、前記図
４によって説明した構成部品と同様のものには同一符号
を付す。

【００６２】図５の（１）に示すように、前記図１によ
って説明したのと同様の方法によって、シリコン基板１
１上に酸化シリコン膜１２を例えば５００ｎｍ程度の厚
さに成膜する。次いで上記酸化シリコン膜１２上にアル
ミニウム−シリコン合金膜からなる金属配線１３を形成
する。この金属配線１３の上層には例えばバリアメタル
膜（図示省略）を形成しておく。続いて、上記シリコン
基板１１と酸化シリコン膜１２と金属配線１３とからな
る基体１０の表面に、この金属配線１３を被覆する酸化
シリコン膜１４を例えば１００ｎｍの厚さに形成する。
次にポリパラキシリレンからなる低誘電率有機膜１５を
形成する。その後、前記図４によって説明した方法によ
ってシリコン系絶縁膜１８を成膜する。次いでスパッタ
リング法またはＣＶＤ法によって、バリアメタル膜２０
を形成する。このバリアメタル膜２０は、例えばチタン
膜と窒化チタン膜との積層膜で形成される。

【００６３】続いて図５の（２）に示すように、通常の
リソグラフィー技術によりレジストでビアホールを形成
するためのエッチングマスク（図示省略）を形成し、そ
のエッチングマスクを用いてエッチングを行うことによ
って上記バリアメタル膜２０からシリコン系絶縁膜１
８、低誘電率有機膜１５、酸化シリコン膜１４を通って
金属配線１３に通じるビアホール２１を形成する。その
後、上記エッチングで用いたエッチングマスクを除去す
る。

【００６４】次いでブランケットタングステンＣＶＤ法
により、上記ビアホール２１内を埋め込むとともに上記
バリアメタル膜２０上にタングステン膜を形成する、そ
してエッチバックを行って、ビアホール２１内にのみタ
ングステン膜を残して金属配線１３に接続するタングス
テンプラグ２２を形成する。このタングステン膜を成膜
するときには、４５０℃程度に加熱されるが、シリコン
系絶縁膜１８上にバリアメタル膜２０が形成されている
ため、このバリアメタル膜２０がシリコン系絶縁膜１８
の吸湿防止膜となるので、上記熱処理までの過程でシリ
コン系絶縁膜１８が水分を吸収することはない。そのた
め、シリコン系絶縁膜１８には大きなストレスが発生し
ないので、４５０℃程度に加熱されてもシリコン系絶縁
膜１８に発生するストレスによって低誘電率有機膜１５
が剥がれることはない。なお、ビアホール２１を形成し
てレジストを除去した後に、スパッタリング法によっ
て、窒化チタンを堆積してビアホール２１の内壁にも窒
化チタン膜（図示省略）を形成してもよい。

【００６５】次いでスパッタリング法によって、タング
ステンプラグ２２上およびバリアメタル膜２０上にアル
ミニウム系金属膜２３を形成する。その後、通常のリソ
グラフィー技術とエッチング技術とを用いて、上記アル
ミニウム系金属膜２３とバリアメタル膜２０とをパター
ニングして、上層配線を形成すればよい。通常、バリア
メタル膜２０をパターニングして上層配線を形成した後
は、上記低誘電率有機膜１５が剥がれを起こすような４
５０℃以上の温度での熱処理は行われない。したがっ
て、上記プロセスを行うことによって、低誘電率有機膜
１５が剥がれることなく、上層配線を形成することが可
能になる。

【００６６】次に実施形態の第２例として、上記低誘電
率有機膜１５をポリテトラフルオロエチレンで形成する
層間絶縁膜の形成方法を以下に説明する。

【００６７】この第２例では、第１例と同様にして基体
１０を形成した後、一酸化二窒素ガスを用いたプラズマ
を基体１０の表面に照射する。このプラズマを発生させ
る装置には例えば平行平板型プラズマ発生装置を用い、
ＲＦパワーを３００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）に設定し
て、上記プラズマ照射を行った。なお、プラズマ発生装
置は上記型式に限定されることはなく、例えばＥＣＲ
（Electron Cycrotron Resonance）プラズマ発生装置、
マイクロ波プラズマ発生装置等の各種プラズマ発生装置
を用いることが可能である。

【００６８】その後、回転塗布法によって、酸化シリコ
ン膜１３上に低誘電率有機膜１５を形成する。ここでは
低誘電率有機膜１５として、〔１〕式で表されるような
ポリテトラフルオロエチレン系樹脂を、例えば５００ｎ
ｍの厚さに成膜した。上記ポリテトラフルオロエチレン
系樹脂としては、〔１〕式で表される構造を有するもの
であればどのようなものであってもよく、例えばアモル
ファステフロン〔デュポン社製：テフロンＡＦ（商品
名）〕（ガラス転移温度＝１６０℃、熱分解温度＝４５
０℃）と呼ばれている物が知られている。

【００６９】

【化１】

【００７０】まずポリテトラフルオロエチレン系樹脂を
フルオロカーボン系の溶剤に溶かし、粘度を３０ｃｐに
調整した。それを回転塗布法により基体１０の酸化シリ
コン膜１４上に塗布して、厚さが５００ｎｍの上記低誘
電率有機膜１５を形成した。その時の回転数は例えば３
０００ｒｐｍとした。その後、不活性な雰囲気である窒
素ガスの雰囲気（１気圧）中で１００℃、２分間のベー
キングを行った。なお、上記フルオロカーボン系の溶剤
としては、例えばフロリナートと呼ばれている物が知ら
れている。

【００７１】続いて、不活性な雰囲気として例えば窒素
ガス雰囲気中で３５０℃のアニーリングを行った。

【００７２】その後、前記第１例と同様にして、原料ガ
スにモノシランと一酸化二窒素とを用いた還元性雰囲気
でのＰＥＣＶＤによって、上記低誘電率有機膜１５上に
酸化シリコン膜１６を例えば５００ｎｍの厚さに形成し
た。この成膜条件は前記第１例と同様である。

【００７３】上記実施形態の第２例では、前記第１例と
同様に、シラン系ガスを用いて酸化シリコン膜１６を形
成することから成膜雰囲気は還元性雰囲気になる。その
ため、低誘電率有機膜１５（この場合はアモルファステ
フロン）の表面は酸化され難い。さらにシラン系ガスを
酸化するガスとして一酸化二窒素を用いることから、シ
ラン系ガスは酸化されて酸化シリコン膜１６を形成する
が、成膜雰囲気は還元性雰囲気に保たれる。そのため、
低誘電率有機膜１５は酸化され難く、その成膜表面が面
荒れを起こすこともない。その結果、低誘電率有機膜１
５上に成膜された酸化シリコン膜１６は剥がれ難くな
る。

【００７４】さらに成膜表面の温度を酸化シリコン膜１
６が成長する温度以上３５０℃以下にすることから、酸
化シリコン膜が剥がれるような量の微量のガスがアモル
ファステフロンから発生することはない。また、上記酸
化シリコン膜１６の成膜時の熱によって低誘電率有機膜
１５が分解することもない。そして酸化シリコン膜１６
を形成する際のＣＶＤ時における成膜表面の温度は、第
１例で説明したのと同様に理由により、１００℃以上で
あればよいが、好ましくは２５０℃以上３５０℃以下の
範囲とする。

【００７５】また、上記低誘電率有機膜１５を形成し、
続いて不活性な雰囲気である窒素ガス雰囲気中で３５０
℃のアニーリングを行った後に、前記第１例で説明した
のと同様に、低誘電率有機膜１５上に酸化窒化シリコン
膜１７を例えば５０ｎｍの厚さに形成してもよい。その
形成方法は、前記第１例で説明した方法と同様の方法に
よる。その後酸化窒化シリコン膜１７上に上記酸化シリ
コン膜１６を例えば４５０ｎｍの厚さに形成する。

【００７６】上記のように酸化窒化シリコン膜１７を形
成することにより、酸化窒化シリコン膜１７によって低
誘電率有機膜１５の表面が酸素プラズマより保護され
る。したがって、酸素プラズマが発生するような雰囲気
で酸化シリコン膜１６を形成しても低誘電率有機膜１５
はダメージを受けない。またアンモニアを用いた還元性
雰囲気の化学的気相成長により酸化窒化シリコン膜１７
を形成することから、低誘電率有機膜１５にダメージを
与えることなく、しかも低誘電率有機膜１５の酸化が防
止される。アンモニアの代わりに還元力を有するヒドラ
ジンを用いてもアンモニアの場合と同様の作用が得られ
る。このように、前記第１例で説明した酸化窒化シリコ
ン膜１７と同様なる作用が得られる。

【００７７】また、上記ポリテトラフルオロエチレン系
樹脂の低誘電率有機膜１５を形成した後、前記第１例の
図３によって説明したのと同様に、還元性雰囲気でのＰ
ＥＣＶＤ法によって酸化窒化シリコン膜１７を例えば５
０ｎｍの厚さに形成した後、バイアス印加による高密度
プラズマを用いたＣＶＤ法によって、Ｓｉ−ＯＨ結合よ
りＳｉ−Ｈ結合の数の多い膜となる酸化シリコン膜１６
を例えば４５０ｎｍの厚さに形成してもよい。その形成
方法は、前記第１例で説明した方法と同様の方法によ
る。または、還元性雰囲気でのＰＥＣＶＤ法によって吸
湿性の少ない酸化シリコン膜１６を例えば５００ｎｍの
厚さに形成してもよい。これらの場合も、前記第１例の
図３によって説明したように、バイアス印加による高密
度プラズマを用いたＣＶＤを行う際に、上記酸化窒化シ
リコン膜１７が低誘電率有機膜１５を保護する。またバ
イアス印加による高密度プラズマを用いたＣＶＤ法によ
って形成した酸化シリコン膜１６は吸湿し難い膜となる
ので、その後の熱処理によるストレスの発生が抑えられ
る。そのため、そのストレスによる低誘電率有機膜１５
の剥がれは起きなくなる。

【００７８】また、上記ポリテトラフルオロエチレン系
樹脂の低誘電率有機膜１５を形成した後、前記第１例の
図４によって説明したのと同様に、還元性雰囲気でのＰ
ＥＣＶＤ法によってシリコン系絶縁膜１８を例えば５０
０ｎｍの厚さに形成した後、窒化シリコン膜１９または
バリアメタル膜２０を例えば５０ｎｍの厚さに形成して
もよい。その形成方法は、前記第１例で説明した方法と
同様の方法による。この場合も、前記第１例の図４によ
って説明したように、窒化シリコン膜１９またはバリア
メタル膜２０が吸湿を防止する膜となって、シリコン系
絶縁膜１８の吸湿を抑えるるので、その後の熱処理によ
るシリコン系絶縁膜１８でのストレスの発生が抑えられ
る。そのため、そのストレスによる低誘電率有機膜１５
の剥がれは起きなくなる。

【００７９】次に実施形態の第３例として、上記低誘電
率有機膜１５を環状フッ素樹脂・シロキサン共重合体で
形成する層間絶縁膜の形成方法を以下に説明する。

【００８０】この第３例では、第２例と同様にして基体
１０を形成した後、一酸化二窒素ガスを用いたプラズマ
を基体１０の表面に照射する。このプラズマ照射装置お
よび照射条件は前記第２例と同様である。

【００８１】その後、回転塗布法によって、酸化シリコ
ン膜１４上に低誘電率有機膜１５を形成する。ここでは
低誘電率有機膜１５として、〔２〕式で表されるような
環状フッ素樹脂・シロキサン共重合体を、例えば５００
ｎｍの厚さに成膜した。上記環状フッ素樹脂・シロキサ
ン共重合体としては、〔２〕式で表される構造を有する
ものであればどのようなものであってもよい。

【００８２】

【化２】

【００８３】まず環状フッ素樹脂・シロキサン共重合体
をフルオロカーボン系の溶剤に溶かし、粘度を３０ｃｐ
に調整した。それを回転塗布法により基体１０の酸化シ
リコン膜１４上に塗布して、厚さが５００ｎｍの上記低
誘電率有機膜１６を形成した。その時の回転数は例えば
３０００ｒｐｍとした。その後、不活性な雰囲気として
例えば窒素ガスの１気圧の雰囲気中で１００℃、２分間
のベーキングを行った。なお、上記フルオロカーボン系
の溶剤としては、例えばフロリナートと呼ばれている物
が知られている。

【００８４】続いて、不活性な雰囲気として例えば窒素
ガス雰囲気中で３５０℃のアニーリングを行った。

【００８５】その後、前記第１例と同様にして、原料ガ
スにモノシランと一酸化二窒素とを用いた還元性雰囲気
でのＰＥＣＶＤによって、上記低誘電率有機膜１５上に
酸化シリコン膜１６を例えば５００ｎｍの厚さに形成し
た。この成膜条件は前記第１例と同様である。

【００８６】上記実施形態の第３例では、前記第２例と
同様に、シラン系ガスを用いることから成膜雰囲気が還
元性雰囲気になるため、低誘電率有機膜１５（この場合
は環状フッ素樹脂・シロキサン共重合体）の表面は酸化
され難い。さらに一酸化二窒素を用いることから、シラ
ン系ガスが酸化されて酸化シリコン膜１６を生成する
が、成膜雰囲気は還元性雰囲気に保たれるため、低誘電
率有機膜１５は酸化され難く、その成膜表面が面荒れを
起こすこともない。その結果、低誘電率有機膜１５上に
成膜された酸化シリコン膜１６は剥がれ難くなる。

【００８７】また成膜表面の温度を酸化シリコン膜１６
が成長する温度以上３５０℃以下にすることから、環状
フッ素樹脂・シロキサン共重合体から微量のガスが発生
することがないので酸化シリコン膜１６が剥がれること
がない。また酸化シリコン膜１６の成膜時の熱によって
低誘電率有機膜１５が分解することもない。そして酸化
シリコン膜１６を形成する際のＣＶＤ時における成膜表
面の温度は、第１例で説明したのと同様に理由により、
１００℃以上であればよいが、好ましくは２５０℃以上
３５０℃以下の範囲とする。

【００８８】また、上記低誘電率有機膜１５を形成し、
続いて不活性な雰囲気である窒素ガス雰囲気中で３５０
℃のアニーリングを行った後に、前記第１例で説明した
のと同様に、低誘電率有機膜１５上に酸化窒化シリコン
膜１７を例えば５０ｎｍの厚さに形成してもよい。その
形成方法は、前記第１例で説明した方法と同様の方法に
よる。その後酸化窒化シリコン膜１７上に上記酸化シリ
コン膜１６を例えば４５０ｎｍの厚さに形成する。

【００８９】上記のように酸化窒化シリコン膜１７を形
成することにより、酸化窒化シリコン膜１７によって低
誘電率有機膜１５の表面が酸素プラズマより保護され
る。したがって、酸素プラズマが発生するような雰囲気
で酸化シリコン膜１６を形成しても低誘電率有機膜１５
はダメージを受けない。またアンモニアを用いた還元性
雰囲気の化学的気相成長により酸化窒化シリコン膜１７
を形成することから、低誘電率有機膜１５にダメージを
与えることなく、しかも低誘電率有機膜１５の酸化が防
止される。アンモニアの代わりに還元力を有するヒドラ
ジンを用いてもアンモニアの場合と同様の作用が得られ
る。このように、前記第１例で説明した酸化窒化シリコ
ン膜１７と同様なる作用が得られる。

【００９０】また、上記環状フッ素樹脂・シロキサン共
重合体の低誘電率有機膜１５を形成した後、前記第１例
の図３によって説明したのと同様に、還元性雰囲気での
ＰＥＣＶＤ法によって酸化窒化シリコン膜１７を例えば
５０ｎｍの厚さに形成した後、バイアス印加による高密
度プラズマを用いたＣＶＤ法によって、Ｓｉ−ＯＨ結合
よりＳｉ−Ｈ結合の数の多い膜となる酸化シリコン膜１
６を例えば４５０ｎｍの厚さに形成してもよい。その形
成方法は、前記第１例で説明した方法と同様の方法によ
る。または、還元性雰囲気でのＰＥＣＶＤ法によって吸
湿性の少ない酸化シリコン膜１６を例えば５００ｎｍの
厚さに形成してもよい。いずれの場合も、前記第１例の
図３によって説明したように、バイアス印加による高密
度プラズマを用いたＣＶＤを行う際には、上記酸化窒化
シリコン膜１７が低誘電率有機膜１５を保護する。また
バイアス印加による高密度プラズマを用いたＣＶＤ法に
よって形成した酸化シリコン膜１６は吸湿し難い膜とな
るので、その後の熱処理によるストレスの発生が抑えら
れる。そのため、そのストレスによる低誘電率有機膜１
５の剥がれは起きなくなる。

【００９１】また、上記ポリテトラフルオロエチレン系
樹脂の低誘電率有機膜１５を形成した後、前記第１例の
図４によって説明したのと同様に、還元性雰囲気でのＰ
ＥＣＶＤ法によってシリコン系絶縁膜１８を例えば５０
０ｎｍの厚さに形成した後、窒化シリコン膜１９または
バリアメタル膜２０を例えば５０ｎｍの厚さに形成して
もよい。その形成方法は、前記第１例で説明した方法と
同様の方法による。この場合も、前記第１例の図４によ
って説明したように、窒化シリコン膜１９またはバリア
メタル膜２０が吸湿を防止する膜となって、シリコン系
絶縁膜１８の吸湿を抑えるので、その後の熱処理による
シリコン系絶縁膜１８でのストレスの発生が抑えられ
る。そのため、そのストレスによる低誘電率有機膜１５
の剥がれは起きなくなる。

【００９２】次に実施形態の第４例として、上記低誘電
率有機膜１５をシクロポリマライズドフロリネーテッド
ポリマー系樹脂〔例えばサイトップ（商品名）〕（ガラ
ス転移温度＝１２０℃、熱分解温度＝４２０℃）で形成
する層間絶縁膜の形成方法を以下に説明する。

【００９３】この第４例では、第２例と同様にして基体
１０を形成した後、一酸化二窒素ガスを用いたプラズマ
を基体１０の表面に照射する。このプラズマ照射装置お
よび照射条件は前記第２例と同様である。

【００９４】その後、回転塗布法によって、酸化シリコ
ン膜１４上に低誘電率有機膜１５を形成する。ここでは
低誘電率有機膜１５として、〔３〕式で表されるような
シクロポリマライズドフロリネーテッドポリマー系樹脂
を、例えば５００ｎｍの厚さに成膜した。上記シクロポ
リマライズドフロリネーテッドポリマー系樹脂として
は、〔３〕式で表される構造を有するものであればどの
ようなものであってもよい。

【００９５】

【化３】

【００９６】まずシクロポリマライズドフロリネーテッ
ドポリマー系樹脂をフルオロカーボン系の溶剤に溶か
し、粘度を３０ｃｐに調整した。それを回転塗布法によ
り基板１１上に塗布して、厚さが５００ｎｍの上記低誘
電率有機膜１５を形成した。その時の回転数は３０００
ｒｐｍとした。その後、不活性な雰囲気として例えば窒
素ガスの１気圧の雰囲気中で１００℃、２分間のベーキ
ングを行った。なお、上記フルオロカーボン系の溶剤と
しては、例えばフロリナートと呼ばれている物が知られ
ている。

【００９７】続いて、不活性な雰囲気として例えば窒素
ガス雰囲気中で３５０℃のアニーリングを行った。

【００９８】その後、前記第１例と同様にして、原料ガ
スにモノシランと一酸化二窒素とを用いた還元性雰囲気
でのＰＥＣＶＤによって、上記低誘電率有機膜１５上に
酸化シリコン膜１６を例えば５００ｎｍの厚さに形成し
た。この成膜条件は前記第１例と同様である。

【００９９】上記実施形態の第４例では、前記第２例と
同様に、シラン系ガスを用いることから成膜雰囲気が還
元性雰囲気になるため、低誘電率有機膜１５（この場合
はシクロポリマライズドフロリネーテッドポリマー系樹
脂）の表面は酸化され難い。さらに一酸化二窒素を用い
ることから、シラン系ガスが酸化されて酸化シリコン膜
１６を生成するが、成膜雰囲気は還元性雰囲気に保たれ
るため、低誘電率有機膜１５は酸化され難く、その成膜
表面が面荒れを起こすこともない。その結果、低誘電率
有機膜１５上に成膜された酸化シリコン膜１６は剥がれ
難くなる。

【０１００】さらに成膜表面の温度を酸化シリコン膜１
６が成長する温度以上３５０℃以下にすることから、シ
クロポリマライズドフロリネーテッドポリマー系樹脂か
ら微量のガスが発生することがないので酸化シリコン膜
１６が剥がれることがない。また酸化シリコン膜１６の
成膜時の熱によって低誘電率有機膜１５が分解すること
もない。そして酸化シリコン膜１６を形成する際のＣＶ
Ｄ時における成膜表面の温度は、第１例で説明したのと
同様に理由により、１００℃以上であればよいが、好ま
しくは２５０℃以上３５０℃以下の範囲とする。

【０１０１】また、上記低誘電率有機膜１５を形成し、
続いて不活性な雰囲気である窒素ガス雰囲気中で３５０
℃のアニーリングを行った後に、前記第１例で説明した
のと同様に、低誘電率有機膜１５上に酸化窒化シリコン
膜１７を例えば５０ｎｍの厚さに形成してもよい。その
形成方法は、前記第１例で説明した方法と同様の方法に
よる。その後酸化窒化シリコン膜１７上に上記酸化シリ
コン膜１６を例えば４５０ｎｍの厚さに形成する。

【０１０２】上記のように酸化窒化シリコン膜１７を形
成することにより、酸化窒化シリコン膜１７によって低
誘電率有機膜１５の表面が酸素プラズマより保護され
る。したがって、酸素プラズマが発生するような雰囲気
で酸化シリコン膜１６を形成しても低誘電率有機膜１５
はダメージを受けない。またアンモニアを用いた還元性
雰囲気の化学的気相成長により酸化窒化シリコン膜１７
を形成することから、低誘電率有機膜１５にダメージを
与えることなく、しかも低誘電率有機膜１５の酸化が防
止される。アンモニアの代わりに還元力を有するヒドラ
ジンを用いてもアンモニアの場合と同様の作用が得られ
る。このように、前記第１例で説明した酸化窒化シリコ
ン膜１７と同様なる作用が得られる。

【０１０３】また、上記シクロポリマライズドフロリネ
ーテッドポリマー系樹脂の低誘電率有機膜１５を形成し
た後、前記第１例の図３によって説明したのと同様に、
還元性雰囲気でのＰＥＣＶＤ法によって酸化窒化シリコ
ン膜１７を例えば５０ｎｍの厚さに形成した後、バイア
ス印加による高密度プラズマを用いたＣＶＤ法によっ
て、Ｓｉ−ＯＨ結合よりＳｉ−Ｈ結合の数の多い膜とな
る酸化シリコン膜１６を例えば４５０ｎｍの厚さに形成
してもよい。その形成方法は、前記第１例で説明した方
法と同様の方法による。または、還元性雰囲気でのＰＥ
ＣＶＤ法によって吸湿性の少ない酸化シリコン膜１６を
例えば５００ｎｍの厚さに形成してもよい。これらの場
合も、前記第１例の図３によって説明したように、バイ
アス印加による高密度プラズマを用いたＣＶＤを行う際
に、上記酸化窒化シリコン膜１７が低誘電率有機膜１５
を保護する。またバイアス印加による高密度プラズマを
用いたＣＶＤ法によって形成した酸化シリコン膜１６は
吸湿し難い膜となるので、その後の熱処理によるストレ
スの発生が抑えられる。そのため、そのストレスによる
低誘電率有機膜１５の剥がれは起きなくなる。

【０１０４】また、上記ポリテトラフルオロエチレン系
樹脂の低誘電率有機膜１５を形成した後、前記第１例の
図４によって説明したのと同様に、還元性雰囲気でのＰ
ＥＣＶＤ法によってシリコン系絶縁膜１８を例えば５０
０ｎｍの厚さに形成した後、窒化シリコン膜１９または
バリアメタル膜２０を例えば５０ｎｍの厚さに形成して
もよい。その形成方法は、前記第１例で説明した方法と
同様の方法による。この場合も、前記第１例の図４によ
って説明したように、窒化シリコン膜１９またはバリア
メタル膜２０が吸湿を防止する膜となって、シリコン系
絶縁膜１８の吸湿を抑えるるので、その後の熱処理によ
るシリコン系絶縁膜１８でのストレスの発生が抑えられ
る。そのため、そのストレスによる低誘電率有機膜１５
の剥がれは起きなくなる。

【０１０５】次に実施形態の第５例として、上記低誘電
率有機膜１５をフッ化ポリアリルエーテル系樹脂〔例え
ばＦＬＡＲＥ（商品名）〕（ガラス転移温度＝２６０
℃、熱分解温度＝４６０℃）で形成する層間絶縁膜の形
成方法を以下に説明する。

【０１０６】この第５例では、第２例と同様にして基体
１０を形成した後、一酸化二窒素ガスを用いたプラズマ
を基体１０の表面に照射する。このプラズマ照射装置お
よび照射条件は前記第２例と同様である。

【０１０７】その後、回転塗布法によって、酸化シリコ
ン膜１４上に低誘電率有機膜１５を形成する。ここでは
低誘電率有機膜１５として、〔４〕式で表されるような
フッ化ポリアリルエーテル系樹脂を、例えば５００ｎｍ
の厚さに成膜した。上記フッ化ポリアリルエーテル樹脂
としては、〔４〕式で表される構造を有するものであれ
ばどのようなものであってもよい。

【０１０８】

【化４】

【０１０９】まずフッ化ポリアリルエーテル樹脂をフル
オロカーボン系の溶剤に溶かし、粘度を３０ｃｐに調整
した。それを回転塗布法により基板１１上に塗布して、
厚さが５００ｎｍの上記有機膜を形成した。その時の回
転数は３０００ｒｐｍとした。その後、不活性な雰囲気
として例えば窒素ガスの１気圧の雰囲気中で１００℃、
２分間のベーキングを行った。なお、上記フルオロカー
ボン系の溶剤としては、例えばフロリナートと呼ばれて
いる物が知られている。

【０１１０】続いて、不活性な雰囲気として例えば窒素
ガス雰囲気中で３５０℃のアニーリングを行った。

【０１１１】その後、前記第１例と同様にして、原料ガ
スにモノシランと一酸化二窒素とを用いた還元性雰囲気
でのＰＥＣＶＤによって、上記低誘電率有機膜１５上に
酸化シリコン膜１６を例えば５００ｎｍの厚さに形成し
た。この成膜条件は前記第１例と同様である。

【０１１２】上記酸化シリコン膜１６の成膜では、成膜
表面の温度は酸化シリコン膜１６が成長する温度以上３
５０℃以下にする。具体的には、上記酸化シリコン膜１
６の成長が可能な温度範囲は１００℃以上４００℃以下
であるが、好ましくは２５０℃以上４００℃以下の範囲
に設定する。ここで上限の温度を４００℃としたのは、
上記フッ化ポリアリルエーテル系樹脂の耐熱温度が４６
０℃と高く、ＣＶＤの温度が４００℃であっても酸化シ
リコン膜１６の膜剥がれを起こさせるようなガスの放出
が抑制されているためである。よって、酸化シリコン膜
１６を形成するときの温度の上限を４００℃にすること
が可能になっている。

【０１１３】上記実施形態の第５例では、前記第２例と
同様に、シラン系ガスを用いることから成膜雰囲気が還
元性雰囲気になるため、低誘電率有機膜１５（この場合
はフッ化ポリアリルエーテル系樹脂）の表面は酸化され
難い。さらに一酸化二窒素を用いることから、シラン系
ガスが酸化されて酸化シリコン膜１６を生成するが、成
膜雰囲気は還元性雰囲気に保たれるため、低誘電率有機
膜１５は酸化され難く、その成膜表面が面荒れを起こす
こともない。その結果、低誘電率有機膜１５上に成膜さ
れた酸化シリコン膜１６は剥がれ難くなる。

【０１１４】さらに成膜表面の温度は酸化シリコン膜１
６が成長する温度以上４００℃以下にすることから、成
膜される酸化シリコン膜が剥がれを起こすような微量の
ガス（フッ化ポリアリルエーテル系樹脂の熱硬化工程で
耐熱性の構造を形成できなかった部分が徐々にガスとな
って放出されるもの）をフッ化ポリアリルエーテル系樹
脂の低誘電率有機膜１５から発生することはない。ま
た、上記酸化シリコン膜１６の成膜時に下地の低誘電率
有機膜１５が酸化シリコン膜１６の成膜時の熱によって
分解されることもない。

【０１１５】上記酸化シリコン膜１６が成長する温度と
しては１００℃以上であるが、好ましくは２５０℃以上
の温度が必要となる。一方、１００℃よりも低い温度で
は当然のことながら酸化シリコン膜を成膜することはで
きない。他方、４００℃よりも高い温度では、成膜され
た酸化シリコン膜が剥がれる原因となるガスが低誘電率
有機膜１６から放出される。そのため、成膜された酸化
シリコン膜１６は剥がれ易くなる。したがって、フッ化
ポリアリルエーテル系樹脂からなる低誘電率有機膜１５
の場合には上記の如くに成膜表面の温度は酸化シリコン
膜１６が成長する温度以上４００℃以下にすることが必
要になる。

【０１１６】また、上記低誘電率有機膜１５を形成し、
続いて不活性な雰囲気である窒素ガス雰囲気中で３５０
℃のアニーリングを行った後に、前記第１例で説明した
のと同様に、低誘電率有機膜１５上に酸化窒化シリコン
膜１７を例えば５０ｎｍの厚さに形成してもよい。その
形成方法は、前記第１例で説明した方法と同様の方法に
よる。その後酸化窒化シリコン膜１７上に上記酸化シリ
コン膜１６を例えば４５０ｎｍの厚さに形成する。

【０１１７】上記のように酸化窒化シリコン膜１７を形
成することにより、酸化窒化シリコン膜１７によって低
誘電率有機膜１５の表面が酸素プラズマより保護され
る。したがって、酸素プラズマが発生するような雰囲気
で酸化シリコン膜１６を形成しても低誘電率有機膜１５
はダメージを受けない。またアンモニアを用いた還元性
雰囲気の化学的気相成長により酸化窒化シリコン膜１７
を形成することから、低誘電率有機膜１５にダメージを
与えることなく、しかも低誘電率有機膜１５の酸化が防
止される。アンモニアの代わりに還元力を有するヒドラ
ジンを用いてもアンモニアの場合と同様の作用が得られ
る。このように、前記第１例で説明した酸化窒化シリコ
ン膜１７と同様なる作用が得られる。

【０１１８】また、上記フッ化ポリアリルエーテル系樹
脂の低誘電率有機膜１５を形成した後、前記第１例の図
３によって説明したのと同様に、還元性雰囲気でのＰＥ
ＣＶＤ法によって酸化窒化シリコン膜１７を例えば５０
ｎｍの厚さに形成した後、バイアス印加による高密度プ
ラズマを用いたＣＶＤ法によって、Ｓｉ−ＯＨ結合より
Ｓｉ−Ｈ結合の数の多い膜となる酸化シリコン膜１６を
例えば４５０ｎｍの厚さに形成してもよい。その形成方
法は、前記第１例で説明した方法と同様の方法による。
または、還元性雰囲気でのＰＥＣＶＤ法によって吸湿性
の少ない酸化シリコン膜１６を例えば５００ｎｍの厚さ
に形成してもよい。これらの場合も、前記第１例の図３
によって説明したように、バイアス印加による高密度プ
ラズマを用いたＣＶＤを行う際に、上記酸化窒化シリコ
ン膜１７が低誘電率有機膜１５を保護する。またバイア
ス印加による高密度プラズマを用いたＣＶＤ法によって
形成した酸化シリコン膜１６は吸湿し難い膜となるの
で、その後の熱処理によるストレスの発生が抑えられ
る。そのため、そのストレスによる低誘電率有機膜１５
の剥がれは起きなくなる。

【０１１９】また、上記ポリテトラフルオロエチレン系
樹脂の低誘電率有機膜１５を形成した後、前記第１例の
図４によって説明したのと同様に、還元性雰囲気でのＰ
ＥＣＶＤ法によってシリコン系絶縁膜１８を例えば５０
０ｎｍの厚さに形成した後、窒化シリコン膜１９または
バリアメタル膜２０を例えば５０ｎｍの厚さに形成して
もよい。その形成方法は、前記第１例で説明した方法と
同様の方法による。この場合も、前記第１例の図４によ
って説明したように、窒化シリコン膜１９またはバリア
メタル膜２０が吸湿を防止する膜となって、シリコン系
絶縁膜１８の吸湿を抑えるるので、その後の熱処理によ
るシリコン系絶縁膜１８でのストレスの発生が抑えられ
る。そのため、そのストレスによる低誘電率有機膜１５
の剥がれは起きなくなる。

【０１２０】次に実施形態の第６例として、上記低誘電
率有機膜１５をフッ化ポリイミド樹脂で形成する層間絶
縁膜の形成方法を以下に説明する。

【０１２１】この第６例では、第２例と同様にして基体
１０を形成した後、一酸化二窒素ガスを用いたプラズマ
を基体１０の表面に照射する。このプラズマ照射装置お
よび照射条件は前記第２例と同様である。

【０１２２】その後、回転塗布法によって、酸化シリコ
ン膜１４上に低誘電率有機膜１５を形成する。ここでは
低誘電率有機膜１５としてフッ化ポリイミド樹脂を例え
ば５００ｎｍの厚さに成膜した。まずフッ化ポリイミド
樹脂をフルオロカーボン系の溶剤に溶かし、粘度を３０
ｃｐに調整した。それを回転塗布法により基板１１上に
塗布して、厚さが５００ｎｍの上記有機膜を形成した。
その時の回転数は３０００ｒｐｍとした。その後、不活
性な雰囲気として例えば窒素ガスの１気圧の雰囲気中で
１００℃、２分間のベーキングを行った。なお、上記フ
ルオロカーボン系の溶剤としては、例えばフロリナート
と呼ばれている物が知られている。

【０１２３】続いて、不活性な雰囲気として例えば窒素
ガス雰囲気中で３５０℃のアニーリングを行った。

【０１２４】その後、前記第１例と同様にして、原料ガ
スにモノシランと一酸化二窒素とを用いた還元性雰囲気
でのＰＥＣＶＤによって、上記低誘電率有機膜１５上に
酸化シリコン膜１６を例えば５００ｎｍの厚さに形成し
た。この成膜条件は前記第１例と同様である。

【０１２５】上記実施形態の第６例では、前記第２例と
同様に、シラン系ガスを用いることから成膜雰囲気が還
元性雰囲気になるため、低誘電率有機膜１５（この場合
はフッ化ポリイミド樹脂）の表面は酸化され難い。さら
に一酸化二窒素を用いることから、シラン系ガスが酸化
されて酸化シリコン膜１６を生成するが、成膜雰囲気は
還元性雰囲気に保たれるため、低誘電率有機膜１５は酸
化され難く、その成膜表面が面荒れを起こすこともな
い。その結果、低誘電率有機膜１５上に成膜された酸化
シリコン膜１６は剥がれ難くなる。

【０１２６】さらに成膜表面の温度を酸化シリコン膜１
６が成長する温度以上３５０℃以下にすることから、フ
ッ化ポリイミド樹脂から微量のガスが発生することが抑
制されるので酸化シリコン膜１６がより剥がれ難くな
る。また酸化シリコン膜１６の成膜時の熱によって低誘
電率有機膜１５が分解することもない。そして酸化シリ
コン膜１６を形成する際のＣＶＤ時における成膜表面の
温度は、第１例で説明したのと同様に理由により、１０
０℃以上であればよいが、好ましくは２５０℃以上３５
０℃以下の範囲とする。

【０１２７】また、上記低誘電率有機膜１５を形成し、
続いて不活性な雰囲気である窒素ガス雰囲気中で３５０
℃のアニーリングを行った後に、前記第１例で説明した
のと同様に、低誘電率有機膜１５上に酸化窒化シリコン
膜１７を例えば５０ｎｍの厚さに形成してもよい。その
形成方法は、前記第１例で説明した方法と同様の方法に
よる。その後酸化窒化シリコン膜１７上に上記酸化シリ
コン膜１６を例えば４５０ｎｍの厚さに形成する。

【０１２８】上記のように酸化窒化シリコン膜１７を形
成することにより、酸化窒化シリコン膜１７によって低
誘電率有機膜１５の表面が酸素プラズマより保護され
る。したがって、酸素プラズマが発生するような雰囲気
で酸化シリコン膜１６を形成しても低誘電率有機膜１５
はダメージを受けない。またアンモニアを用いた還元性
雰囲気の化学的気相成長により酸化窒化シリコン膜１７
を形成することから、低誘電率有機膜１５にダメージを
与えることなく、しかも低誘電率有機膜１５の酸化が防
止される。アンモニアの代わりに還元力を有するヒドラ
ジンを用いてもアンモニアの場合と同様の作用が得られ
る。このように、前記第１例で説明した酸化窒化シリコ
ン膜１７と同様なる作用が得られる。

【０１２９】また、上記フッ化ポリイミド樹脂の低誘電
率有機膜１５を形成した後、前記第１例の図３によって
説明したのと同様に、還元性雰囲気でのＰＥＣＶＤ法に
よって酸化窒化シリコン膜１７を例えば５０ｎｍの厚さ
に形成した後、バイアス印加による高密度プラズマを用
いたＣＶＤ法によって、Ｓｉ−ＯＨ結合よりＳｉ−Ｈ結
合の数の多い膜となる酸化シリコン膜１６を例えば４５
０ｎｍの厚さに形成してもよい。その形成方法は、前記
第１例で説明した方法と同様の方法による。または、還
元性雰囲気でのＰＥＣＶＤ法によって吸湿性の少ない酸
化シリコン膜１６を例えば５００ｎｍの厚さに形成して
もよい。これらの場合も、前記第１例の図３によって説
明したように、バイアス印加による高密度プラズマを用
いたＣＶＤを行う際に、上記酸化窒化シリコン膜１７が
低誘電率有機膜１５を保護する。またバイアス印加によ
る高密度プラズマを用いたＣＶＤ法によって形成した酸
化シリコン膜１６は吸湿し難い膜となるので、その後の
熱処理によるストレスの発生が抑えられる。そのため、
そのストレスによる低誘電率有機膜１５の剥がれは起き
なくなる。

【０１３０】また、上記ポリテトラフルオロエチレン系
樹脂の低誘電率有機膜１５を形成した後、前記第１例の
図４によって説明したのと同様に、還元性雰囲気でのＰ
ＥＣＶＤ法によってシリコン系絶縁膜１８を例えば５０
０ｎｍの厚さに形成した後、窒化シリコン膜１９または
バリアメタル膜２０を例えば５０ｎｍの厚さに形成して
もよい。その形成方法は、前記第１例で説明した方法と
同様の方法による。この場合も、前記第１例の図４によ
って説明したように、窒化シリコン膜１９またはバリア
メタル膜２０が吸湿を防止する膜となって、シリコン系
絶縁膜１８の吸湿を抑えるるので、その後の熱処理によ
るシリコン系絶縁膜１８でのストレスの発生が抑えられ
る。そのため、そのストレスによる低誘電率有機膜１５
の剥がれは起きなくなる。

【０１３１】なお、上記実施形態の第１例〜第６例で説
明した酸化窒化シリコン膜１７は、酸化シリコン膜より
は比誘電率が高くなるが窒化シリコン膜よりは低く、し
かも膜厚が酸化シリコン膜１６と比較して５０ｎｍと薄
いので層間絶縁膜の比誘電率の点ではほとんど無視でき
る。

【０１３２】上記説明した実施形態の第１例〜第６例で
は、シラン系ガスとしてモノシランを用いた成膜方法に
おいて、例えばジシラン（Ｓｉ₂ Ｈ₆ ）、トリシラン
（Ｓｉ ₃ Ｈ₈ ）等の高次シランを用いることも可能であ
る。またシラン系ガスを酸化させるガスとして一酸化二
窒素を用いた成膜方法において、Ｈ₂ Ｏ（気体）を用い
ることも可能である。

【０１３３】また、上記シラン系ガスを用いたＣＶＤに
よって生成される酸化シリコン膜１６は、段差部のカバ
リッジ性が良くない。しかしながら、下地の低誘電率有
機膜１５は第１例〜第６例のいずれも塗布法によって形
成されることから、各低誘電率誘起膜１５の表面はほぼ
平坦な面に形成される。そのため、上記層間絶縁膜の形
成方法では、酸化シリコン膜１６のカバリッジの悪さは
問題にはならない。

【０１３４】上記実施形態の第１例〜第６例ではシリコ
ン系絶縁膜として酸化シリコン膜１６を一例にして説明
したが、例えば、フッ化酸化シリコン、酸化窒化シリコ
ン、窒化シリコン、フッ化酸化窒化シリコン等の膜を成
膜する際にも、上記説明したように、還元性雰囲気を形
成するのにシラン系ガスを用いる形成方法は適用でき
る。

【０１３５】また、上記第１〜第６例における酸化窒化
シリコン膜１７はフッ化酸化窒化シリコン膜で形成する
ことも可能である。

【０１３６】上記フッ化酸化窒化シリコン膜の製造方法
は、例えば、原料ガスにモノシランとアンモニアとヘキ
サフルオロエタン（Ｃ₂ Ｆ₆ ）と一酸化二窒素とを用い
た還元性雰囲気でのＰＥＣＶＤによって５０ｎｍの厚さ
に形成する。上記成膜条件は、モノシランの流量を１０
０ｓｃｃｍ、アンモニアの流量を１００ｓｃｃｍ、ヘキ
サフルオロエタンの流量を２０ｓｃｃｍ、一酸化二窒素
の流量を１５００ｓｃｃｍ、また搬送ガスとして窒素を
用い、その流量を１０００ｓｃｃｍとした。さらに成膜
雰囲気の圧力を１００Ｐａ、シリコン基板１１の設定温
度を３５０℃、プラズマパワーを５００Ｗに設定した。

【０１３７】上記フッ化酸化窒化シリコン膜の製造方法
で用いたモノシランの代わりに例えば高次シラン（例え
ばジシラン、トリシラン等）を用いることも可能であ
る。また、酸素源として一酸化二窒素の代わりに例えば
水蒸気（Ｈ₂ Ｏ気体）を用いることも可能である。ま
た、フッ素源としてヘキサフルオロエタンの代わりに例
えばテトラフルオロメタン（ＣＦ₄ ）、パーフルオロプ
ロパン（Ｃ₃ Ｆ₈ ）等のフルオロカーボン系ガスを用い
ることも可能である。また窒素源としてアンモニアの代
わりに例えばヒドラジンのような窒素原子を有しかつ還
元力のあるものを用いることが可能である。

【０１３８】上記のように低誘電率誘起膜１５上にフッ
化酸化窒化シリコン膜を成膜すれば、上記第１例〜第６
例で説明した酸化窒化シリコン膜１７と同様なる作用が
得られるとともに、膜中のフッ素によってフッ化酸化窒
化シリコン膜は酸化窒化シリコン膜１７よりも比誘電率
が低くなる。

【０１３９】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
シリコン系絶縁膜を成膜するための原料ガスに還元力の
強いシラン系ガスを用いるので、成膜雰囲気を還元性雰
囲気にできる。さらに、酸化力が弱くてもシラン系ガス
を酸化させることが可能な一酸化二窒素を少なくとも用
いるので、還元性雰囲気でシリコン系絶縁膜を形成する
ことができる。その結果、低誘電率有機膜は酸化され難
くなるので、その成膜表面が面荒れを起こすこともな
い。さらに成膜表面の温度を酸化シリコン膜が成長する
温度以上３５０℃以下にする方法によれば、低誘電率有
機膜からシリコン系絶縁膜を剥がれ易くするようなガス
は放出されない。それとともに、低誘電率有機膜は熱分
解を起こさない。そのため、シリコン系絶縁膜は低誘電
率有機膜から剥がれ難くなるとともに、安定した成膜が
可能になる。

【０１４０】また、低誘電率有機膜上に酸化窒化シリコ
ン膜またはフッ化酸化窒化シリコン膜を形成する方法に
よれば、酸化窒化シリコン膜またはフッ化酸化窒化シリ
コン膜を介して低誘電率有機膜上に酸素プラズマを生じ
る成膜方法で低誘電率有機膜表面にダメージを生じるこ
となく膜形成を行うことが可能になる。またアンモニア
またはヒドラジンのような少なくとも窒素原子を有しか
つ還元力を有するガスを用いた化学的気相成長によっ
て、酸化窒化シリコン膜またはフッ化酸化窒化シリコン
膜の形成を行う方法によれば、低誘電率有機膜にダメー
ジを与えることなくかつ低誘電率有機膜の酸化を防ぎな
がら成膜することができる。

【０１４１】Ｓｉ−ＯＨ結合よりＳｉ−Ｈ結合の数の多
い膜を形成する方法によれば、吸湿性の少ないシリコン
系絶縁膜が成膜できる。その結果、熱処理を行ってもシ
リコン系絶縁膜からの水分の気化が少なくなるのでスト
レスの発生も低減できる。そのため、そのストレスによ
る低誘電率有機膜の剥がれを防止することができる。ま
た、下地に還元性雰囲気で成膜したシリコン系絶縁膜で
ある酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を成膜す
る方法によれば、Ｓｉ−ＯＨ結合よりＳｉ−Ｈ結合の数
の多い膜を酸化力の強いバイアス印加による高密度プラ
ズマを用いた化学的気相成長法によって成膜しても、酸
化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜によって低誘電
率有機膜を保護することができる。そのため、バイアス
印加による高密度プラズマを用いた化学的気相成長を行
っても低誘電率有機膜は酸化されることなく、また損傷
も受けない。

【０１４２】シリコン系絶縁膜上に形成される配線との
界面に窒化シリコン膜のようなＳｉ−Ｎ結合を有するシ
リコン系の膜を成膜する方法によれば、Ｓｉ−Ｎ結合を
有するシリコン系の膜によって外方向からの湿気の侵入
を防止することが可能になる。またシリコン系絶縁膜上
に形成される配線との界面にバリアメタル膜を形成する
方法によれば、バリアメタル膜によって外方向からの湿
気の侵入を防止することが可能になる。その結果、シリ
コン系絶縁膜は吸湿し難くなるので、熱処理を行っても
シリコン系絶縁膜からの水分の気化は少なくなる。その
ため、シリコン系絶縁膜でのストレスの発生も低減され
るので、そのストレスによる低誘電率有機膜の剥がれを
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の層間絶縁膜の形成方法に係わる実施形
態の第１例を説明する断面図である。

【図２】本発明に係わる窒化酸化シリコン膜を形成した
場合の実施形態の第１例を説明する断面図である。

【図３】本発明に係わる吸湿性を防止する膜を形成した
場合の実施形態の第１例を説明する断面図である。

【図４】本発明に係わる吸湿性を防止する膜を形成した
場合の実施形態の第１例を説明する断面図である。

【図５】本発明に係わるバリアメタル膜を形成した以降
のプロセスを説明する断面図である。

【符号の説明】

１０…基体、１５…低誘電率有機膜、１６…酸化シリコ
ン膜

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体上に形成した低誘電率有機膜上に化
   学的気相成長によってシリコン系絶縁膜を成膜する層間
   絶縁膜の形成方法において、 前記化学的気相成長の雰囲気は還元性雰囲気であること
   を特徴とする層間絶縁膜の形成方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の層間絶縁膜の形成方法に
   おいて、 前記化学的気相成長時の成膜表面の温度はシリコン系絶
   縁膜が成長する温度以上３５０℃以下であることを特徴
   とする層間絶縁膜の形成方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の層間絶縁膜の形成方法に
   おいて、 前記化学的気相成長の雰囲気に供給される原料ガスはシ
   ラン系ガスであることを特徴とする層間絶縁膜の形成方
   法。
4. 【請求項４】 請求項２記載の層間絶縁膜の形成方法に
   おいて、 前記化学的気相成長の雰囲気に供給される原料ガスはシ
   ラン系ガスであることを特徴とする層間絶縁膜の形成方
   法。
5. 【請求項５】 請求項３記載の層間絶縁膜の形成方法に
   おいて、 前記化学的気相成長の際に前記シラン系ガスを酸化する
   ためのガスは少なくとも一酸化二窒素であることを特徴
   とする層間絶縁膜の形成方法。
6. 【請求項６】 請求項４記載の層間絶縁膜の形成方法に
   おいて、 前記化学的気相成長の際に前記シラン系ガスを酸化する
   ためのガスは少なくとも一酸化二窒素であることを特徴
   とする層間絶縁膜の形成方法。
7. 【請求項７】 請求項１記載の層間絶縁膜の形成方法に
   おいて、 前記低誘電率有機膜を形成した後に前記シリコン系絶縁
   膜の下層を酸化窒化シリコン膜で形成することを特徴と
   する層間絶縁膜の形成方法。
8. 【請求項８】 請求項２記載の層間絶縁膜の形成方法に
   おいて、 前記低誘電率有機膜を形成した後に前記シリコン系絶縁
   膜の下層を酸化窒化シリコン膜で形成することを特徴と
   する層間絶縁膜の形成方法。
9. 【請求項９】 請求項７記載の層間絶縁膜の形成方法に
   おいて、 前記酸化窒化シリコン膜は原料ガスに少なくとも窒素原
   子を有しかつ還元力を有するガスを用いた化学的気相成
   長によって形成することを特徴とする層間絶縁膜の形成
   方法。
10. 【請求項１０】 請求項８記載の層間絶縁膜の形成方法
    において、 前記酸化窒化シリコン膜は原料ガスに少なくとも窒素原
    子を有しかつ還元力を有するガスを用いた化学的気相成
    長によって形成することを特徴とする層間絶縁膜の形成
    方法。
11. 【請求項１１】 請求項９記載の層間絶縁膜の形成方法
    において、 前記窒素原子を有しかつ還元力を有するガスにはアンモ
    ニアおよびヒドラジンのうちの少なくとも１種を用いる
    ことを特徴とする層間絶縁膜の形成方法。
12. 【請求項１２】 請求項１０記載の層間絶縁膜の形成方
    法において、 前記窒素原子を有しかつ還元力を有するガスにはアンモ
    ニアおよびヒドラジンのうちの少なくとも１種を用いる
    ことを特徴とする層間絶縁膜の形成方法。
13. 【請求項１３】 請求項１記載の層間絶縁膜の形成方法
    において、 前記低誘電率有機膜を形成した後に前記シリコン系絶縁
    膜の下層をフッ化酸化窒化シリコン膜で形成することを
    特徴とする層間絶縁膜の形成方法。
14. 【請求項１４】 請求項２記載の層間絶縁膜の形成方法
    において、 前記低誘電率有機膜を形成した後に前記シリコン系絶縁
    膜の下層をフッ化酸化窒化シリコン膜で形成することを
    特徴とする層間絶縁膜の形成方法。
15. 【請求項１５】 請求項１３記載の層間絶縁膜の形成方
    法において、 前記フッ化酸化窒化シリコン膜は原料ガスに少なくとも
    窒素原子を有しかつ還元力を有するガスと少なくともフ
    ッ素原子を有するガスとを用いた化学的気相成長によっ
    て形成することを特徴とする層間絶縁膜の形成方法。
16. 【請求項１６】 請求項１４記載の層間絶縁膜の形成方
    法において、 前記フッ化酸化窒化シリコン膜は原料ガスに少なくとも
    窒素原子を有しかつ還元力を有するガスと少なくともフ
    ッ素原子を有するガスとを用いた化学的気相成長によっ
    て形成することを特徴とする層間絶縁膜の形成方法。
17. 【請求項１７】 請求項１５記載の層間絶縁膜の形成方
    法において、 前記窒素原子を有しかつ還元力を有するガスにはアンモ
    ニアおよびヒドラジンのうちの少なくとも１種を用い、
    フッ素原子を有するガスにはフルオロカーボン系ガスお
    よびフッ化シラン系ガスのうちの少なくとも１種を用い
    ることを特徴とする層間絶縁膜の形成方法。
18. 【請求項１８】 請求項１６記載の層間絶縁膜の形成方
    法において、 前記窒素原子を有しかつ還元力を有するガスにはアンモ
    ニアおよびヒドラジンのうちの少なくとも１種を用い、
    フッ素原子を有するガスにはフルオロカーボン系ガスお
    よびフッ化シラン系ガスのうちの少なくとも１種を用い
    ることを特徴とする層間絶縁膜の形成方法。
19. 【請求項１９】 請求項１記載の層間絶縁膜の形成方法
    において、 前記シリコン系絶縁膜と該シリコン系絶縁膜上に形成さ
    れる配線との界面に、Ｓｉ−ＯＨ結合よりＳｉ−Ｈ結合
    の数の多い膜を形成することを特徴とする層間絶縁膜の
    形成方法。
20. 【請求項２０】 請求項２記載の層間絶縁膜の形成方法
    において、 前記シリコン系絶縁膜と該シリコン系絶縁膜上に形成さ
    れる配線との界面に、Ｓｉ−ＯＨ結合よりＳｉ−Ｈ結合
    の数の多い膜を形成することを特徴とする層間絶縁膜の
    形成方法。
21. 【請求項２１】 請求項１９記載の層間絶縁膜の形成方
    法において、 前記Ｓｉ−ＯＨ結合よりＳｉ−Ｈ結合の数の多い膜はバ
    イアス印加による高密度プラズマを用いた化学的気相成
    長法により形成することを特徴とする層間絶縁膜の形成
    方法。
22. 【請求項２２】 請求項２０記載の層間絶縁膜の形成方
    法において、 前記Ｓｉ−ＯＨ結合よりＳｉ−Ｈ結合の数の多い膜はバ
    イアス印加による高密度プラズマを用いた化学的気相成
    長法により形成することを特徴とする層間絶縁膜の形成
    方法。
23. 【請求項２３】 請求項２１記載の層間絶縁膜の形成方
    法において、 前記バイアス印加による高密度プラズマを用いた化学的
    気相成長法により前記Ｓｉ−ＯＨ結合よりＳｉ−Ｈ結合
    の数の多い膜を形成する前に、還元性雰囲気での化学的
    気相成長法により、前記低誘電率有機膜上に酸化シリコ
    ン膜または酸化窒化シリコン膜を成膜することを特徴と
    する層間絶縁膜の形成方法。
24. 【請求項２４】 請求項２２記載の層間絶縁膜の形成方
    法において、 前記バイアス印加による高密度プラズマを用いた化学的
    気相成長法により前記Ｓｉ−ＯＨ結合よりＳｉ−Ｈ結合
    の数の多い膜を形成する前に、還元性雰囲気での化学的
    気相成長法により、前記低誘電率有機膜上に酸化シリコ
    ン膜または酸化窒化シリコン膜を成膜することを特徴と
    する層間絶縁膜の形成方法。
25. 【請求項２５】 請求項１記載の層間絶縁膜の形成方法
    において、 前記シリコン系絶縁膜と該シリコン系絶縁膜上に形成さ
    れる配線との界面に、Ｓｉ−Ｎ結合を有するシリコン系
    の膜を形成することを特徴とする層間絶縁膜の形成方
    法。
26. 【請求項２６】 請求項２記載の層間絶縁膜の形成方法
    において、 前記シリコン系絶縁膜と該シリコン系絶縁膜上に形成さ
    れる配線との界面に、Ｓｉ−Ｎ結合を有するシリコン系
    の膜を形成することを特徴とする層間絶縁膜の形成方
    法。
27. 【請求項２７】 請求項２５記載の層間絶縁膜の形成方
    法において、 前記シリコン系の膜を窒化シリコン膜で形成することを
    特徴とする層間絶縁膜の形成方法。
28. 【請求項２８】 請求項２６記載の層間絶縁膜の形成方
    法において、 前記シリコン系の膜を窒化シリコン膜で形成することを
    特徴とする層間絶縁膜の形成方法。
29. 【請求項２９】 請求項１記載の層間絶縁膜の形成方法
    において、 前記シリコン系絶縁膜にビアホールを形成する前に、前
    記シリコン系絶縁膜と該シリコン系絶縁膜上に形成され
    る配線との界面に、該配線のバリアメタル膜を形成する
    ことを特徴とする層間絶縁膜の形成方法。
30. 【請求項３０】 請求項２記載の層間絶縁膜の形成方法
    において、 前記シリコン系絶縁膜にビアホールを形成する前に、前
    記シリコン系絶縁膜と該シリコン系絶縁膜上に形成され
    る配線との界面に、該配線のバリアメタル膜を形成する
    ことを特徴とする層間絶縁膜の形成方法。
31. 【請求項３１】 請求項２９記載の層間絶縁膜の形成方
    法において、 前記バリアメタル膜を、金属膜、または金属窒化膜、ま
    たは金属膜と金属窒化膜との積層膜で形成することを特
    徴とする層間絶縁膜の形成方法。
32. 【請求項３２】 請求項３０記載の層間絶縁膜の形成方
    法において、 前記バリアメタル膜を、金属膜、または金属窒化膜、ま
    たは金属膜と金属窒化膜との積層膜で形成することを特
    徴とする層間絶縁膜の形成方法。