WO2008056748A1

WO2008056748A1 - Pellicule isolante intercouche, structure de circuit, dispositif électronique et procédé de fabrication de la pellicule isolante intercouche, de la structure de circuit et du dispositif électronique

Info

Publication number: WO2008056748A1
Application number: PCT/JP2007/071734
Authority: WO
Inventors: Tadahiro Ohmi; Seiji Yasuda; Atsutoshi Inokuchi; Takaaki Matsuoka; Kohei Kawamura
Original assignee: Tohoku University NUC; Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tohoku University NUC; Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2006-11-09
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2009-05-09
Also published as: JP5320570B2; JPWO2008056748A1; TWI449105B; US7923819B2; US20100032844A1; TW200839871A

Description

明細書

層間絶縁膜、配線構造および電子装置と、それらの製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、半導体素子、半導体チップ搭載基板、配線基板等の基板の多層配線構造、特に層間絶縁膜の構造に関し、また当該多層配線構造を有する半導体装置、配線基板、およびそれらを含む電子装置に関する。さらに本発明は当該多層配線構造の製造方法、ならびに当該多層配線構造を有する半導体装置、配線基板、およびそれらを含む電子装置の製造方法に関する。

背景技術

[0002] 従来、半導体基板上等の多層配線構造における配線層間の絶縁のために層間絶縁膜が形成されている。

[0003] このような多層配線構造にお!/、て、配線間の寄生容量および配線抵抗による信号遅延の問題が無視できなくなつてきており、低誘電率 (Low— k)を持つ層間絶縁膜を用いることが要求されてきて!/、る。

[0004] 関連技術による半導体装置において、多数の半導体素子を形成した半導体基板上に設けられた層間絶縁膜構造は、炭化珪素（SiC)等からなるバリアーキャップ層、ノリア一キャップ層の上に形成された炭素含有シリコンオキサイド（SiOC)膜、この Si OC膜に設けられたビア（VIA)ホール、 PAR (低誘電率シリコン（Si) )層、この PAR 層に設けられた溝、それらを覆うシリコンオキサイド（SiO )からなるハードマスクを備

2

えている。ヴィァホールには、銅（Cu)等の金属が埋め込まれ、電極または配線を形成し、またこれの上端に溝内に Cu等が埋め込まれて、配線を形成している。

[0005] このような層間絶縁膜用として、フルォロカーボン膜 (以下、 CFx膜と呼ぶ）は 2. 5 程度と極めて低!/、比誘電率 kを有して!/、るため配線間の寄生容量を低くできることが注目されている。しかし、 CFx膜は非常に水に弱ぐまた、密着性が悪い。従って、 C Fx膜は、シリコン炭窒化物（SiCN)層、シリコン窒化物（SiN)層、 SiO層、または、 S

2

iC層等の下地層上に形成される。

[0006] 従来、 CFx膜は、例えば、特許文献 1に示されているように、プラズマ発生用のガスとして、 He, Ne, Ar, Xe, Krガスを用い、フルォロカーボンガス（以下、 CFxガスと呼ぶ、この CFxガスは、例えば、 C Fガスなどがある）を用いてプラズマ処理装置を

5 8

用いて成膜されている。そして、特許文献 1においては、発生するプラズマの電子密度を調整するために、希ガスに、希釈用として N , H , NHを併用しており、これに

2 2 3

よって良好な密着性と成膜形状を得るとしている。

[0007] 特許文献 1：特開 2002— 220668号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 一方、半導体素子上の配線構造、特に、層間絶縁膜を含む配線構造では、誘電率をより一層低下させることが要求されている。し力もながら、層間絶縁膜としての CF X膜の誘電率を更に低下させることについて、これまで、何ら提案されていない。また、層間絶縁膜として CF膜を使用する場合、 CFx膜のその他の電気特性、とくに絶縁耐圧の向上とリーク電流の低下が望まれている。

[0009] そこで、本発明の一技術的課題は、低誘電率で再現性よく形成できる安定な半導体装置等の層間絶縁膜とそれを備えた配線構造を提供することにある。

[0010] また、本発明のもう一つの技術的課題は、前記層間絶縁膜と前記配線構造とを製造する方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0011] 本発明は、上述した課題を解決するために、例えば、層間絶縁膜において、半導体基板の下地層上に形成するフルォロカーボン膜に、窒素を含有させることで、比誘電率 kが下げられ、絶縁耐圧が向上しかつリーク電流を低下させることができると言う新規な知見に基づいたものである。

[0012] 即ち、本発明の一態様によれば、下地層上に形成されたフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜であって、前記フルォロカーボン膜は窒素を含有することを特徴とする層間絶縁膜が得られる。

[0013] また、本発明のもう一つの態様によれば、前記いずれか一つの層間絶縁膜を備えた多層配線構造であって、前記層間絶縁膜にビア及びトレンチの内の少なくとも一方と、前記ビア及びトレンチの内の少なくとも一方に埋設された導体層と、前記導体層の周囲に設けられたバリアー層とを備えていることを特徴とする多層配線構造が得られる。

[0014] また、本発明の更にもう一つの態様によれば、下地層上に形成されたフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜を成膜する方法であって、前記フルォロカーボン膜に窒素を含有させることを特徴とする層間絶縁膜の製造方法が得られる。

[0015] また、本発明の別の一つの態様によれば、下地層上に形成された複数のフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜に金属導体を埋め込み形成する多層配線構造の製造方法であって、前記フルォロカーボン膜に窒素を含有させることを特徴とする多層配線構造の製造方法が得られる。

[0016] また、本発明の別のもう一つの態様によれば、下地層上に形成されたフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜に埋め込み形成された導体を備えた配線構造であって、前記フルォロカーボン膜は窒素を含有することを特徴とする配線構造が得られる。

[0017] また、本発明の別の更にもう一つの態様によれば、下地層上に形成されたフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜に埋め込み形成された導体とを備えた配線構造を製造する方法であって、前記フルォロカーボン膜は窒素を含有することを特徴とする配線構造の製造方法が得られる。

[0018] また、本発明の他の一つの態様によれば、下地層上に形成されたフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜に埋め込み形成された配線構造を備えた電子装置であって、前記フルォロカーボン膜は窒素を含有することを特徴とする電子装置が得られる。

[0019] さらに、本発明の他のもう一つの態様によれば、下地層上に形成されたフルォロカ一ボン膜を備えた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜に埋め込み形成された導体とを備えた電子装置の製造方法であって、前記フルォロカーボン膜に窒素を含有させることを特徴とする電子装置の製造方法が得られる。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1]従来技術による半導体装置の層間絶縁膜構造を示す図である。

[図 2]本発明の実施例による配線構造の一例を示す断面図である。園 3]本発明の実施例による配線構造のもう一つの例を示す図である。

園 4]本発明の実施例によるプラズマ処理装置を示す概略断面図である。

園 5]本発明の実施例による層間絶縁膜の窒素添加による比誘電率 k値の変化を示す図である。

園 6]本発明の実施例による層間絶縁膜の窒素添加による絶縁破壊電界強度（MV /cm)の変化を示す図である。

園 7]本発明の実施例による層間絶縁膜の窒素添加によるリーク電流 (A)の変化を示す図である。

園 8]本発明の実施例による層間絶縁膜の窒素添加による堆積速度 (nm/min)の変化を示す図である。

園 9]本発明の実施例による層間絶縁膜の窒素添加による k値と絶縁破壊電界強度（ MV/cm)との関係を示す図である。

[図 10]本発明の実施例による窒素含有フルォロカーボン膜の他の例の特性および組成を示す図である。

[図 11]本発明の実施例による窒素含有フルォロカーボン膜の他の例の特性および組成を示す図である。

[図 12]本発明の実施例による窒素含有フルォロカーボン膜の他の例の特性および組成を示す図である。

[図 13]本発明の実施例による窒素含有フルォロカーボン膜の他の例の特性および組成を示す図である。

[図 14]本発明の実施例による窒素含有フルォロカーボン膜の他の例の特性および組成を示す図である。

[図 15A]図 10乃至図 14に示す条件のうち圧力を 200ミリトール（26· 6Pa)として、 N Fガスを流さな!/、場合（Occ)の Si上の CF膜の断面 SEM写真である。

3

[図 15B]図 10乃至図 14に示す条件のうち圧力を 400ミリトール（53· 2Pa)として、 N Fガスを流さな!/、場合（Occ)のそれぞれの Si上の CF膜の断面 SEM写真である。

3

[図 16A]図 10乃至図 14に示す条件のうち圧力を 200ミリトール（26· 6Pa)として、 N Fを 7cc流した場合の Si上の CF膜の断面 SEM写真である。 [図 16B]図 10乃至図 14に示す条件のうち圧力を 400ミリトール（53· 2Pa)として、 N Fを 7cc流した場合の Si上の CF膜の断面 SEM写真である。

3

[図 17雇 0乃至図 14の条件のうち圧力を 200ミリトール（26. 6Pa)および 400ミリトール（（53. 2Pa)として、 NFガスを 7cc流した場合と流さない場合での成膜後に温

3

度 (右縦軸）と脱ガスの程度を示す図である。

[図 18]図 10乃至 14と同じ条件で成膜した CF膜からの脱ガスを図 17と同様に示した図で、 NFガスの流量を変えた場合および Nガスを流した場合を示す。

3 2

[図 19]図 18の部分拡大図である。

発明を実施するための最良の形態

[0021] 本発明の実施例を説明する前に、本発明の理解を容易にするために、関連技術による半導体装置の層間絶縁膜構造について説明する。

[0022] 図 1は、関連技術に係る半導体装置の層間絶縁膜構造を示す図である。図 1を参照すると、関連技術による半導体装置において、多数の半導体素子を形成した半導体基板（図示せず）上に設けられた層間絶縁膜構造 (配線層間の接続部分 1箇所のみを示す） 100は、炭化珪素（SiC)等からなるバリアーキャップ層 71、ノリア一キヤップ層 71の上に形成された炭素含有シリコンオキサイド（SiOC)膜 72、この SiOC膜 7 2に設けられたビア（VIA)ホール 8、 PAR (低誘電率シリコン（Si) )層 73、この PAR 層 73に設けられた溝 9、それらを覆うシリコンオキサイド（SiO )からなるハードマスク

2

74を備えている。ヴィァホール 8には、銅（Cu)等の金属が埋め込まれ、電極または配線 8を形成し、またこれの上端に溝 9内に Cu等が埋め込まれて、配線 11を形成している。

[0023] 次に、本発明について更に詳しく説明する。

[0024] 本発明の層間絶縁膜は、下地層上に形成されたフルォロカーボン膜を備えている

。このフルォロカーボン膜は窒素を含有する。

[0025] 前記下地層は、基体上に形成された SiCN層、 SiN層、 SiCO層、 SiO層、 SiC層

2 及び CH層 [y=0. 8〜1 · 2]等のハイド口カーボン（CH)層の内の少なくとも一種か y

らなることが好ましい。

[0026] また、フルォロカーボン膜の厚さは、 50〜500nmであることが好ましい。 [0027] また、フルォロカーボン膜の窒素含有量は、 0. 5乃至 6原子％の範囲であることが好ましい。このフルォロカーボン膜は、原子比で F/Cが 0. 8乃至 1. 1好ましくは 0. 8〜0. 9範囲内で Fおよび Cを含有し、かつ窒素を 0. 1乃至 10原子％含有することが好ましい。

[0028] そして、このフルォロカーボン膜の比誘電率 kは、 1. 5〜2. 2であること力 S好ましく、

1. 5〜2. 0であることカより好ましい。

[0029] また、前記フルォロカーボン膜は、 Arガス、 Xeガスおよび Krガスの少なくとも一つを用いて発生させたプラズマ中で Cおよび Fを含む少なくとも一種のガスおよび Nを含むガスを用いて CVDによって形成することができる。

[0030] この Nを含むガスは、 Nガスおよび NFガスの一方または両方を含むことが好まし

2 3

い。

[0031] さらに、前記フルォロカーボン膜上に形成された SiCN、 SiN、 SiCO、 SiO、 SiC、

2 及び CH [y=0. 8〜； 1. 2]等のハイド口カーボン（CH)の一つ又は複数からなる層 y

を備えていることが好ましい。

[0032] また、本発明の多層配線構造は、前記した!/、ずれか一つの層間絶縁膜を備えて!/、る。前記層間絶縁膜にビア及びトレンチの内の少なくとも一方と、前記ビア及びトレンチの内の少なくとも一方に埋設された導体層と、前記導体層の周囲に設けられたノリァ一層とを備えて!/、ることが好ましレ、。

[0033] また、本発明の層間絶縁膜の製造方法は、下地層上に形成されたフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜を成膜する方法であって、前記フルォロカーボン膜に窒素を含有させることを含む。

[0034] この層間絶縁膜の製造方法において、前記フルォロカーボン膜は、原子比で F/ Cが 0. 8乃至 1. 1の範囲で Fおよび Cを含有しかつ窒素を 0. 1乃至 10原子％含有すること力 S好ましい。また、前記フルォロカーボン膜は窒素を 0. 5乃至 6原子％含有することが好ましい。

[0035] また、前記フルォロカーボン膜の厚さは、 50〜500nmであること力 S好ましい。

[0036] また、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、 1. 5〜2. 2であること力 S好ましく、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、 1. 5〜2. 0であることがより好ましい。 [0037] また、前記層間絶縁膜の製造方法において、基体上に SiCN層、 SiN層、 SiCO層、 SiO層、 SiC層、及び CH層 [y=0. 8〜； 1. 2]等のハイド口カーボン（CH)層の内

2 y

の少なくとも一種からなる前記下地層を形成することが好ましい。

[0038] さらに、前記層間絶縁膜の製造方法において、さらに、前記フルォロカーボン膜上に SiCN、 SiN、 SiCO, SiO 、 SiC、及び CH [y=0. 8〜； L 2]等のハイド口カーボ

2 y

ン（CH)の内の一つ又は複数からなる層を形成することが好ましい。

[0039] また、前記層間絶縁膜の製造方法にお!/、て、前記フルォロカーボン膜を Arガス、 X eガスおよび Krガスの少なくとも一つを用いて発生させたプラズマ中で Cおよび Fを含む少なくとも一種のガスおよび窒素を含むガスを用いて CVDによって形成することが好ましい。

[0040] また、前記 Nを含むガスは、 Nガスおよび NFガスの一方または両方を含むことが

2 3

好ましい。

[0041] また、本発明の多層配線構造の製造方法は、下地層上に形成された複数のフルォ口カーボン膜を備えた層間絶縁膜に金属導体を埋め込み形成する多層配線構造の製造方法であって、前記フルォロカーボン膜に窒素を含有させることを含む。

[0042] また、前記フルォロカーボン膜は、厚さが 50〜500nmであることが好ましぐ原子比で F/Cが 0. 8乃至 1. 1の範囲で Fおよび Cを含有しかつ窒素を 0. 1乃至 10原子 %含有することが好ましい。

[0043] また、前記フルォロカーボン膜は窒素を 0. 5乃至 6原子％含有することが好ましい

〇

[0044] また、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、 1. 5〜2. 2であること力 S好ましく、 1 . 5〜2. 0であることカより好ましい。

[0045] また、前記フルォロカーボン膜は、 Arガス、 Xeガスおよび Krガスの少なくとも一つを用いて発生させたプラズマ中で Cおよび Fを含む少なくとも一種のガスおよび Nを含むガスを用いて CVDによって形成することが好ましい。ここで、前記 Nを含むガスは、 Nガスおよび NFガスの一方または両方を含むことが好ましい。

2 3

[0046] また、本発明の多層配線構造の製造方法において、基体上に、 SiCN層、 SiN層、 SiCO層、 SiO層、 SiC層、及び CH層 [y=0. 8〜； 1. 2]等のハイド口カーボン（CH )層の内の少なくとも一種からなる前記下地層を形成しても良い。

[0047] また、前記多層配線構造の製造方法において、さらに、前記フルォロカーボン膜上に、 SiCN、 SiN、 SiCO、 SiO、 SiC、及び CH [y=0. 8〜； L 2]等のハイドロカ一

2 y

ボン（CH)の一つ又は複数からなる層を形成することが好まし!/、。

[0048] 本発明の配線構造は、下地層上に形成されたフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜に埋め込み形成された導体を備えている。この配線構造において、前記フルォロカーボン膜は窒素を含有する。

[0049] また、前記フルォロカーボン膜は、厚さが、 50〜500nmであること力 S好ましく、原子比で F/Cが 0. 8乃至 1. 1の範囲で Fおよび Cを含有しかつ Nを 0. 1乃至 10原子％含有することが好ましい。

[0050] また、前記フルォロカーボン膜は窒素を 0. 5乃至 6原子％含有することが好ましい

〇

[0051] また、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、 1. 5〜2. 2であること力 S好ましく、 1 . 5〜2. 0であることカより好ましい。

[0052] また、このフルォロカーボン膜は、 Arガス、 Xeガスおよび Krガスの少なくとも一つを用いて発生させたプラズマ中で Cおよび Fを含む少なくとも一種のガスおよび Nを含むガスを用いて CVDによって形成されたものであることが好ましぐ前記 Nを含むガスは、 Nガスおよび NFガスの一方または両方を含むことがより好ましい。

2 3

[0053] また、前記いずれか一つの配線構造において、前記下地層は、基体上に形成された SiCN層、 SiN層、 SiCO層、 SiO層、 SiC層、及び CH層 [y=0. 8〜； 1. 2]等の

2 y

ハイド口カーボン（CH)層の内の少なくとも一種からなることが好ましい。

[0054] また、さらに、前記絶縁膜上に形成された SiCN、 SiN、 SiCO, SiO、 SiC、及び C

2

H [y=0. 8〜； 1. 2]等のハイド口カーボン（CH)の内の一つ又は複数からなる層を y

備えていることが好ましい。

[0055] また、本発明の配線構造の製造方法は、下地層上に形成されたフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜に埋め込み形成された導体とを備えた配線構造を製造する方法であって、前記フルォロカーボン膜は窒素を含有する。

[0056] また、前記フルォロカーボン膜は、原子比で F/Cが 0. 8乃至 1. 1の範囲で Fおよび Cを含有しかつ Nを 0. 1乃至 10原子％含有することが好ましい。

[0057] また、前記フルォロカーボン膜は窒素を 0. 5乃至 6原子％含有することが好ましい

[0058] また、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、 1. 5 2. 2であること力 S好ましく、 1

. 5 2. 0であることカより好ましい。

[0059] また、前記フルォロカーボン膜の厚さは、 50 500nmであること力 S好ましい。

[0060] また、前記フルォロカーボン膜は、 Arガス、 Xeガスおよび Krガスの少なくとも一つを用いて発生させたプラズマ中で Cおよび Fを含む少なくとも一種のガスおよび Nを含むガスを用いて CVD形成されたものであることが好ましぐ前記 Nを含むガスは、 Nガスおよび NFガスの一方または両方を含むことがより好ましい。

2 3

[0061] また、前記配線構造の製造方法において、基体上に、 SiCN層、 SiN層、 SiCO層

SiO層、 SiC層、及び CH層 [y=0. 8〜； 1. 2]等のハイド口カーボン（CH)層の内

2 y

[0062] また、前記配線構造の製造方法にお!/、て、さらに、前記絶縁膜上に形成された SiC N SiN SiCO, SiO SiC、及び CH [y=0. 8〜； L 2]等のハイド口カーボン（CH

2 y

)の内の一つ又は複数からなる層を備えて!/、ることが好まし!/、。

[0063] また、本発明の電子装置は、下地層上に形成されたフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜に埋め込み形成された配線構造を備え、前記フルォロカーボン膜は窒素を含有する。

[0064] また、前記フルォロカーボン膜は、原子比で F/Cが 0. 8乃至 1. 1の範囲で Fおよび Cを含有しかつ Nを 0. 1乃至 10原子％含有することが好ましい。

[0065] また、前記フルォロカーボン膜は窒素を 0. 5乃至 6原子％含有することが好ましい

[0066] また、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、 1. 5 2. 2であること力 S好ましく、 1 . 5 2· 0であることが好ましい。

[0067] また、前記フルォロカーボン膜は、 Arガス、 Xeガスおよび Krガスの少なくとも一つを用いて発生させたプラズマ中で Cおよび Fを含む少なくとも一種のガスおよび Nを含むガスを用いて CVDによって形成されていることが好ましぐ前記 Nを含むガスは、 Nガスおよび NFガスの一方または両方を含むことが好ましい。

2 3

[0068] また、前記電子装置において、前記下地層は、基体上に形成された SiCN層、 SiN 層、 SiCO層、 SiO層、 SiC層、及び CH層 [y=0. 8〜； 1. 2]等のハイド口カーボン（

2 y

CH)層の内の少なくとも一種からなることが好ましい。

[0069] また、前記電子装置において、さらに、前記絶縁膜上に形成された SiCN、 SiN、 Si CO、 SiO、 SiC、及び CH [y=0. 8〜； L 2]等のハイド口カーボン（CH)の一つ又

2 y

は複数からなる層を備えてレ、ることが好ましレ、。

[0070] また、本発明によれば、前記!/、ずれか一つの電子装置にお!/、て、前記フルォロカ一ボン膜の厚さは、 50〜500nmであることを特徴とする電子装置が得られる。

[0071] また、本発明の電子装置の製造方法は、下地層上に形成されたフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜に埋め込み形成された導体とを備えた電子装置の製造方法であって、前記フルォロカーボン膜に窒素を含有させることを含む。

[0072] また、前記フルォロカーボン膜の厚さは、 50〜500nmであること力 S好ましい。

[0073] また、前記フルォロカーボン膜は、原子比で F/Cが 0. 8乃至 1. 1の割合で Fおよび Cを含有しかつ窒素を 0. 1乃至 10原子％含有することが好ましい。

[0074] また、前記フルォロカーボン膜は窒素を 0. 5乃至 6原子％含有することが好ましい

〇

[0075] また、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、 1. 5〜2. 2であること力 S好ましく、 1 . 5〜2. 0であることカより好ましい。

[0076] また、前記フルォロカーボン膜は、 Arガス、 Xeガスおよび Krガスの少なくとも一つを用いて発生させたプラズマ中で Cおよび Fを含む少なくとも一種のガスおよび Nを含むガスを用いて CVDによって形成されたものであることが好ましぐ前記 Nを含むガスは、 Nガスおよび NFガスの一方または両方を含むことがより好ましい。

2 3

[0077] また、前記電子装置の製造方法において、基体上に SiCN層、 SiN層、 SiCO層、 SiO層、 SiC層、及び CH層 [y=0. 8〜； 1. 2]等のハイド口カーボン（CH)層の内の

2 y

少なくとも一種からなる前記下地層を形成することが好ましい。

[0078] また、前記電子装置の製造方法において、さらに、前記絶縁膜上に形成された SiC N、 SiN、 SiO、 SiCO、 SiC、及び CH [y=0. 8〜； L 2]等のハイド口カーボン（CH

2 y

[0079] 以上説明した本発明によれば、比誘電率 kが 2. 0以下の低誘電率で安定な半導体装置の層間絶縁膜とその製造方法を提供することができる。

[0080] また、本発明によれば、絶縁耐圧が向上しリーク電流が低下した層間絶縁膜を備えた配線構造とそれを製造する方法を提供することができる。

実施例

[0081] それでは、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

[0082] 図 2は本発明の実施例の形態による配線構造を示す断面図である。図 2に示すように、半導体装置において、多数の半導体素子を形成した半導体基板（図示せず）上に設けられた多層配線構造 (配線層間の接続部分 1箇所のみを示す） 10は、炭窒化珪素（SiCN)からなるバリアーキャップ層 1の上に、フルォロカーボン膜（以下， CFx 膜と呼ぶ)からなる層間絶縁膜 2が形成されて!/、る。

[0083] 層間絶縁膜 2とバリアーキャップ層 1とを貫通してビアホール 7が設けられている。このビアホール 7には、 Cuからなる電極または配線 8が形成されている。さらに、層間絶縁膜 2の上に SiCNからなる第 1の接着層 3を介してフルォロカーボン膜からなる第 2の層間絶縁膜 4が形成されている。さらに第 2の層間絶縁膜 4の上に SiCNからなる第 2の接着層 5を介して、シリコンオキサイド（SiO )からなる硬質マスク 6が設けられ

2

ている。

[0084] また、硬質マスク 6から層間絶縁膜 2まで溝 9が設けられ、 Cuからなる配線導体 11 力 Sこの溝に埋め込まれてレ、る。

[0085] ここで、ノリア一キャップ層 1、及び第 1及び第 2の接着層 3, 5の SiCNは、比誘電率が 4. 0〜4. 5である力 S、これらバリアーキャップ層、接着層として、 kが 3. 0より小さぃノヽイド口カーボンや、接着層として、更に薄い k = 3. 0の SiCO膜を用いることも可能である。ここで、 k= 3. 0以下のハイド口カーボンとしては、ブチンと Arプラズマからアモルファスカーボン膜（CHy:y=0. 8〜； ί · 2)を 20〜30nmの厚みで成膜すること力 S挙げられる。なお、誘電率は上昇するが、バリアキャップ層、接着層として SiN, Si C及び SiO等を用いても良いことは勿論である。 [0086] また、層間絶縁膜は、 k= 2. 0のフルォロカーボン（CFx)膜からなる力さらに、 k = 1. 5程度のフルォロカーボン膜も形成することもできる。このようなフルォロカーボン膜は、窒素を含有させることによって得ること力 Sできる。更に、硬質マスク層 6として k=4. 0の SiO膜を用いたが、 kが 3. 0よりも小さい SiCO膜を作製することもでき

[0087] また、硬質マスク 6として、 k = 3. 0以下のハイド口カーボンによって形成することもできる。例えば、この種のハイド口カーボンとしては、上述のハイド口カーボン膜が挙げられる。

[0088] 図 3は本発明の他の実施例による簡素化された多層配線構造を示す断面図である。図 3に示すように、半導体装置において、多数の半導体素子を形成した半導体基板（図示せず）上に設けられた多層配線構造 (配線層間の接続部分 1箇所のみを示す） 20は、ハイド口カーボン CH層 [y = 0. 8〜； ί · 2]からなるバリアーキャップ層 21の上に、フルォロカーボン CFx膜 = 0· 8〜； ί · 1]からなる層間絶縁膜 22が形成されており、その上に他のバリアー層 25が形成されている。ノリア一層 25としてもハイド口カーボン CH層 [y=0. 8〜； ί · 2]が使用されている。これらのバリアーキャップ層 21と層間絶縁膜 22の下部とを貫通してビアホール 27が設けられている。このビアホーノレ 27には、 Cuからなる電極または配線 28が形成されている。層間絶縁膜 22の残部（上部）とバリアー層 25とを貫通して溝 29が設けられ、 Cuからなる配線導体 28 'がこの溝 29に埋め込まれている。ここで、ノリア一キャップ層 21及びバリアー層 25は k= 3 . 0またはそれ以下のハイド口カーボン CH層からなり、層間絶縁膜 22は、 k= 2. 0〜

1. 5のフルォロカーボン (CFx)膜からなるので、総合的な誘電率を従来構造より大幅に/ J、さくすることカできる。

[0089] 図 4は本発明の実施例によるプラズマ処理装置 30を示す概略断面図である。図 4 を参照すると、マイクロ波 41は、導波管 42を経て、プラズマ処理装置 30のチャンバ一壁 38の上部に絶縁体板 31を介して設置されたラジアルラインスロットアンテナ (RL SA) 32からその下の絶縁体板 31とシャワープレート 33とを透過して、プラズマ発生領域 34に放射される。プラズマを励起するプラズマ励起用ガスとして、ガス導入管 43 を介して、 Arガス（または、 Krガス、 Xeガス）等の希ガスを上段シャワープレート 33からプラズマ発生領域 34に均一に吹き出させ、そこに放射されるマイクロ波によってプラズマが励起される。

[0090] マイクロ波励起プラズマ処理装置 30の拡散プラズマ領域に下段シャワープレート 3 5が設置されている。

[0091] ここで、上段シャワープレート 33に導入管 43を介して Xe、 Kr又は Arガスを、下段シャワープレート 35に導入管 46から SiHガスを流せば、基板、例えば、シリコンゥェ

4

ハ 36の表面でシリコン（SiO )膜の形成ができる。また、上段シャワープレート 33から

2

Xe, Kr又は Arガスを、下段シャワープレート 35からトリメチルシランガスを流せば、 S iC膜が形成され、さらに、上段シャワープレート 33から、 Kr、 Xe、または Arガスを流し、下段シャワープレート 35から SiHガスと Nガスを流せば、 SiN膜が形成される。

4 2

[0092] また、上段シャワープレート 33から、 Kr、 Xe、または Arガスを流し、下段シャワープレート 35から CxFy (C F , C F等）ガスを流せば、フロロカーボン膜の形成ができる

5 8 4 8

。本発明では、 CxFyガスと同時に窒素を含むガス、例えば、 Nガス、 NFガス及び

2 3

NHガスの内の少なくとも一つを流す。

3

[0093] また、処理室 37内の排ガスは、図示しない排気ポートを介して、排気ダクト内を通り、ポンプへと夫々導かれる。なお、処理室 37内の基板、例えば、シリコンウェハ 36の支持台は、高周波 (RF)電源 39に接続されて!/、る。

[0094] 次に、本発明の実施例による CFx成膜プロセスについて詳細に説明する。

[0095] 図 2を参照すると、本発明の実施例による CFx成膜プロセスでは、まず下地層 1として、 SiCN又は SiCOを SiH /C H /N又は O等を用いたプラズマ処理によって

4 2 4 2 2

形成する。なお、シランガス（SiH ) /エチレンガス（C H )の代わりに、有機シランを

4 2 4

用いても良レ、ことは勿論である。

[0096] 次に、この下地層 1上に、反応ガスとしてフルォロカーボンガス（CFx)を用い、さらに、 Nガスを添加して、 Arプラズマによって膜厚 50〜500nmの CFx膜 2を成膜する

2

〇

[0097] ここで、反応ガスのフルォロカーボンガスとしては、一般式 C F (但し、 nは 2〜8の n 2n

整数)もしくは、 C F (nは 2〜8の整数)で示される不飽和脂肪族フッ化物を用い n 2n- 2

ること力 Sできる。例えば、 C Fの一般式で示されるォクタフルォロペンチン、オタタフ炭素が上げられる。

[0098] 次に、図 2に戻って、図示された配線構造の製造方法について説明する。

[0099] 図 2に示すように、ノリア一キャップ層 1を下地層として、第 1の層間絶縁膜 2を形成する。この第 1の層間絶縁膜 2にエッチングによって、ビアホール 7を形成する。次に、このビアホール 7の内壁に、電極金属の層間絶縁膜への拡散を防止するバリアー層 7' として、ニッケルのフッ化物、好ましくは 2フッ化ニッケル（NiFで示す）膜を、 P

2

VDでニッケルを成膜しそれをフッ化処理することにより、または MOCVDによって直接、形成する。

[0100] 次に、同様に、接着層からなる下地層 5として SiCN層又は炭素含有シリコンォキサイド（SiCO)層を形成し、その上に、層間絶縁膜 4を形成する。この層間絶縁層 4上に、更に接着用の下地層 5として、 SiCN層又は SiCO層を形成し、その下地層 5の上に、硬質マスク層 6として、 SiO又は SiCO層を形成する。ここで、 SiO層は、図 4

2 2

に示されるプラズマ処理装置 30の上段シャワープレート 33から Arと〇の混合ガスを

2

導入し、下段シャワープレート 35に、 SiHガスを導入すればよい。また、 SiC〇層は

4

前述した下地層と同様に形成できる。

[0101] 次に、エッチングによって、溝 9を形成し、溝 9の内壁面に、 NiFノリア一層 9'を形

2

成し、この溝 9に金属として Cuを充填して、配線導体 11が形成されて配線構造 10が兀成する。

[0102] 次に図 3の配線構造の製造方法について説明する。この構造を製作するには、まずバリアーキャップ層 21、層間絶縁膜 22、および他のバリアー層 25を連続形成する。この連続形成は、図 4に示されるプラズマ処理装置 30内において、上段シャワープレート 33に Xe、 Kr又は Arガスを、下段シャワープレート 35から C Hブチンガスを流

4 6

してハイド口カーボン CH層 21を成膜し、次いで下段シャワープレート 35から流すガ

y

スを C Fガスおよび窒素ガスの混合ガスに切り替えて窒素添加フルォロカーボン膜

5 8

22を CVD成膜し、次いで下段シャワープレート 35から流すガスを C Hガスに切り替えてハイド口カーボン CH層 25を CVD成膜する。次にバリアーキャップ層 21と層間

y

絶縁膜 22の下部とを貫通するビアホール 27、および層間絶縁膜 22の残部（上部）とノリア一層 25とを貫通する溝 29を形成し、それらの内壁をバリアー層 27'および 29 ' を図 2と同様の方法でそれぞれ被覆する。ビアホール 27と溝 29の形成は、まず溝 29 を形成しその内壁上を所定厚さマスクしてビアホール 27を明けても良いし、ビアホール 27と同じ内径の孔を貫通させ、次いでビアホール 27部分の内部をマスクして上部の穴を広げて溝 29としてもよい。その後 Cuをビアホーノレ 27と溝 29とに充填して、導体 28および 28 'を形成して層間配線構造 20が完成する。

[0103] 次に、本発明の実施例による窒素含有層間絶縁膜の物性についてさらに詳しく説明する。

[0104] 図 5は本発明の実施例による層間絶縁膜の窒素添加による比誘電率 k値の変化を示す図である。図 5に示される CFx膜は、図 4の装置において、上部電極と下部電極とのギャップ 53mmとし、下部シャワープレートとして、開口部の開口率が 25%のものを用い、 37. 24Pa, 2700Wの条件下で、 C F = 50sccm、 Ar = 480sccmで、 N

5 8 2 の流量変ィ匕させた日寺の各基板温度を 200°C、 350°C, 400°C、 450°C, 500°Cとした時の比誘電率 k値の変化を示して!/、る。

[0105] 図 5に示すように、 N流量（sccm)を増すにつれ、 k値が直線的に低下して、 k= l

2

. 7またはそれ以下となり、また、基板温度を高くすると 350°Cで k= l . 6近くまでの lo w— k値が得られることが測定された。

[0106] 図 6は本発明の実施例による層間絶縁膜の窒素添加による絶縁破壊電界強度（M V/cm)の変化を示す図である。図 6に示される CFx膜は、図 5に示すものと同条件において成膜している。図 6に示すように、窒素添加がない場合の耐圧が 1. 8〜； 1. 9MVん mであるのに対して、どの基板温度 200。C、 350。C, 400。C、 450。C, 500。C においても、耐圧は 2. 6MV/cm以上に増加しており、 N流量（sccm)を増加させ

2

るほど耐圧性が 4. OMV/cmまで向上し、窒素添加によって電気特性が向上すること力 S理角早できる。

[0107] 図 7は本発明の実施例による層間絶縁膜の窒素添加によるリーク電流 (A)の変化を示す図である。図 7に示される CFx膜は、図 5に示すものと同条件において成膜している。

[0108] 図 7を参照すると、窒素添加がない部分のリーク電流が 1. 3 Χ 10_⁸〜1 · 8 Χ 10_⁸ Αであるの ίこ対して、どの基板温度 200。C、 350°C, 400。C、 450°C, 500。Ciこおレヽても、リーク電流は 1. 4 X 10— ⁹以下に減少し、 N流量（sccm)を増加させるほどリー

2

ク電流が減少して 4 X 10_¹⁽⁾にも下がり、窒素添加による電気特性を向上させることが理解できる。

[0109] 図 8は本発明の実施例による層間絶縁膜の窒素添加による堆積速度 (nm/min) の変化を示す図である。図 8に示される CFx膜は、図 5に示すものと同条件において成膜してレヽる。図 8ίこ示すよう ίこ、基板温度を 200。C、 350°C, 400。C、 450°C, 500 °Cと上昇させたり、また、 N流量 (sccm)を増加させるほど堆積速度が減少すること

2

が判明した。

[0110] 図 9は本発明の実施例による層間絶縁膜の窒素添加による比誘電率 k値と絶縁破壊電界強度（MV/cm)との関係を示す図である。図 9に示される CFx膜は、図 5に示すものと同条件において成膜している。図 9に示すように、いずれの基板温度、 20 0°C、 350°C, 400°C、 450°C, 500°Cにおいても、 k値が下がるほど、耐圧性が向上することが判明した。

[0111] 下記表 1は本発明の実施例による層間絶縁膜の窒素添加による膜中の組成比を示す図である。

[0112] [表 1]

組成比原子（。/。)

[0113] 上記表 1に示すように、 CFx膜の組成比はいずれの条件においても、 F/C (x=0 . 80-0. 90)の範囲内であった。また膜中の窒素含有量は， 0. ；!〜 10原子％、好ましくは、 0. 5〜6原子％であれば、誘電率の低下に効果的である。図 5乃至図 9に示す例においては、上記表 1に示すように、いずれの条件においても、窒素の含有量は 3〜5原子％であった。

[0114] 図 10乃至 14を参照すると、本発明の実施例による窒素含有フルォロカーボン膜の他の例の特性および組成が示されている。ここに示された窒素含有フルォロカーボン膜は、図 4の装置において 280ミリトーノレ（mTorr、 gち、 37. 2Pa)の圧力、 1500 Wのマイクロ波出力の条件で、基板温度は 350°Cとし、 Arの流量を 480sccm、 C F

5 8 の流量を 50sccmとし、窒素を含むガスとして Nガス、 NFガス、または両者の混合

2 3

ガス /NF = 1/1)を用いてそれら窒素を含むガスの流量を変化させて成膜したも

2 3

のである。

[0115] 図 10に示されるように、 NFガスを用いると比較的少ない流量（6〜8sccm)で低い

3

誘電率が得られ、 Nガスではその程度の流量では低い誘電率は得られないが、流

2

量を多くしていくと 14〜16sccmの流量で低誘電率が得られることが測定された。両者の混合ガスを用いると、その中間の傾向である。

[0116] 図 11を参照すると、 NFガスを用いると比較的少ない流量（6〜8sccm)で高い耐

3

圧（3. 50MV/cm程度）が得られること、 Nガスではその程度の流量では高い耐圧

2

は得られないが、流量を多くするとより高い耐圧が得られることがわかる。両者の混合ガスを用いると、その中間の傾向である。

[0117] 図 12を参照すると、 NFガスでは比較的少ない流量（8sccm)でリーク電流が小さ

3

くなり、 Nガスではその程度の流量では低いリーク電流は得られないが、流量を多く

2

するとリーク電流を減少させられることがわかる。両者の混合ガスを用いると、やはりその中間の傾向である。

[0118] 図 13および図 14は、上記のように作成した窒素含有フルォロカーボン膜であって、それぞれ Nガス、および NFガスを用いて成膜したものを X線光電子分析装置 (E

2 3

SCA)で分析した結果を示す。図 13は、 Nガス、および NFガスの各流量に対する

2 3

、原子組成、すなわち Cおよび Fの構成比（左縦軸）と Nの構成比 (右縦軸）を示し、図 14は、 Nガス、および NFガスの各流量に対する、 F/C比を示す。図 13を参照

2 3

すると、 Nガスを用いて成膜した場合、 Cの原子％は 50強、 Fの原子％は 44程度で

2

あり、 Nはガス流量が多いほど増えて 12sccmで 4. 3原子％程度膜に含まれるが、 N Fガスを用いて成膜した場合は Fの原子％が流量とともに増えて 50強になり、そのため Cの原子％は 50強から流量とともに 50未満へ減り、 Nは 0. 5原子％前後の少量しか膜に含まれないことが分かる。図 14を参照すると、 Nガスを用いて成膜した場合、

2

F/C比は 0. 8〜0. 85程度である力 NFガスを用いて成膜した場合は、 F/C比

3

は 1. 04程度に上がることがわかる。

[0119] 図 15乃至図 17は、上記の条件のうち圧力を 200ミリトール（mTorr) ( = 26. 6Pa) 、および 400ミリトーノレ（mTorr) ( = 53. 2Pa)として、 NFガスを流さない場合と 7cc

3

流した場合の結果を示し、図 15は NFを流さない場合の Si上の CF膜の断面 SEM

3

写真である。

[0120] 図 16は NFを 7cc流した場合の Si上の CF膜の断面 SEM写真である。

3

[0121] 図 17は成膜後に温度 (右縦軸）を図のプロファイルにて上げた場合の膜からの脱ガスの程度を示す図である。 NFを流さない場合に比べて NFを流すと脱ガスが若

3 3

干増えることがわかる。

[0122] 図 18は、図 10乃至 14と同じ条件で成膜した CF膜からの脱ガスを図 17と同様に示したもので、 NFガスの流量を変えた場合および Nガスを流した場合を示す。図 19

3 2

は図 18の部分拡大図である。これらから、 Nガスを lOcc流した場合が一番脱ガスが

2

少ないことがわかる。

産業上の利用可能性

[0123] 以上説明したように、本発明に係る CFx膜からなる層間絶縁膜およびその製造方法と、配線構造及びその製造方法は、低誘電率、高耐圧、且つ低リーク電流の層間絶縁膜および配線構造を備えた半導体装置、配線基板、またはそれらを含む電子装置に最適である。

[0124] この出願 (ま、 2006年 11月 9曰 ίこ出願された曰本出願特願第 2006— 304534号及び 2007年 2月 19日に出願された日本出願特願第 2007— 38584号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。

Claims

請求の範囲

[I] 下地層上に形成されたフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜であって、前記フノレォロカーボン膜は窒素を含有することを特徴とする層間絶縁膜。

[2] 請求項 1に記載の層間絶縁膜にお!/、て、前記フルォロカーボン膜は、原子比で F

/Cが 0. 8乃至 1. 1の範囲内で Fおよび Cを含有しかつ窒素を 0. 1乃至 10原子％含有することを特徴とする層間絶縁膜。

[3] 請求項 1に記載の層間絶縁膜において、前記フルォロカーボン膜は窒素を 0. 5乃至 6原子％含有することを特徴とする層間絶縁膜。

[4] 請求項 1に記載の層間絶縁膜において、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは

、 1. 5〜2. 2であることを特徴とする層間絶縁膜。

[5] 請求項 4に記載の層間絶縁膜において、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは

、 1. 5〜2. 0であることを特徴とする層間絶縁膜。

[6] 請求項 1に記載の層間絶縁膜において、前記下地層は、基体上に形成された SiC

N層、 SiN層、 SiCO層、 SiO層、 SiC層及び CH層 [y=0. 8〜； 1. 2]等のハイド口

2 y

カーボン（CH)層の内の少なくとも一種からなることを特徴とする層間絶縁膜。

[7] 請求項 1に記載の層間絶縁膜において、さらに、前記フルォロカーボン膜上に形成された SiCN、 SiN、 SiCO, SiO 、 SiC、及び CH [y=0. 8〜； L 2]等のハイドロカ

2 y

一ボン（CH)の一つ又は複数からなる層を備えていることを特徴とする層間絶縁膜。

[8] 請求項 1に記載の層間絶縁膜において、前記フルォロカーボン膜の厚さは、 50〜

500nmであることを特徴とする層間絶縁膜。

[9] 請求項 1に記載の層間絶縁膜にお!/、て、前記フルォロカーボン膜は、 Arガス、 Xe ガスおよび Krガスの少なくとも一つを用いて発生させたプラズマ中で Cおよび Fを含む少なくとも一種のガスおよび Nを含むガスを用いて CVDによって形成されたものであることを特徴とする層間絶縁膜。

[10] 請求項 9に記載の層間絶縁膜において、前記 Nを含むガスは、 Nガスおよび NF

2 3 ガスの一方または両方を含むことを特徴とする層間絶縁膜。

[I I] 請求項 1に記載の層間絶縁膜を備えた多層配線構造であって、前記層間絶縁膜にビア及びトレンチの内の少なくとも一方と、前記ビア及びトレンチの内の少なくとも一方に埋設された導体層と、前記導体層の周囲に設けられたバリアー層とを備えて V、ることを特徴とする多層配線構造。

[12] 下地層上に形成されたフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜を成膜する方法であって、前記フルォロカーボン膜に窒素を含有させることを特徴とする層間絶縁膜の製造方法。

[13] 請求項 12に記載の層間絶縁膜の製造方法において、前記フルォロカーボン膜は

、原子比で F/Cが 0. 8乃至 1. 1の範囲で Fおよび Cを含有しかつ窒素を 0. 1乃至 1

0原子％含有することを特徴とする層間絶縁膜の製造方法。

[14] 請求項 12に記載の層間絶縁膜の製造方法において、前記フルォロカーボン膜は窒素を 0. 5乃至 6原子％含有することを特徴とする層間絶縁膜の製造方法。

[15] 請求項 12に記載の層間絶縁膜の製造方法において、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、 1. 5〜2. 2であることを特徴とする層間絶縁膜の製造方法。

[16] 請求項 15に記載の層間絶縁膜の製造方法において、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、 1. 5〜2. 0であることを特徴とする層間絶縁膜の製造方法。

[17] 請求項 12に記載の層間絶縁膜の製造方法において、基体上に SiCN層、 SiN層、

SiCO層、 SiO層、 SiC層、及び CH層 [y=0. 8〜； 1. 2]等のハイド口カーボン（CH

2 y

)層の内の少なくとも一種からなる前記下地層を形成することを特徴とする層間絶縁膜の製造方法。

[18] 請求項 12に記載の層間絶縁膜の製造方法において、さらに、前記フルォロカーボン膜上に SiCN、 SiN、 SiCO, SiO、 SiC、及び CH [y=0. 8〜； 1. 2]等のハイド口

2 y

カーボン（CH)の内の一つ又は複数からなる層を形成することを特徴とする層間絶縁膜の製造方法。

[19] 請求項 12に記載の層間絶縁膜の製造方法において、前記フルォロカーボン膜の厚さは、 50〜500nmであることを特徴とする層間絶縁膜の製造方法。

[20] 請求項 12に記載の層間絶縁膜の製造方法において、前記フルォロカーボン膜は、 Arガス、 Xeガスおよび Krガスの少なくとも一つを用いて発生させたプラズマ中で C および Fを含む少なくとも一種のガスおよび窒素を含むガスを用いて CVDによって形成されたものであることを特徴とする層間絶縁膜の製造方法。

[21] 請求項 20に記載の層間絶縁膜の製造方法において、前記 Nを含むガスは、 Nガ

2 スおよび NFガスの一方または両方を含むことを特徴とする層間絶縁膜の製造方法

3

〇

[22] 下地層上に形成された複数のフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜に金属導体を埋め込み形成する多層配線構造の製造方法であって、前記フルォロカーボン膜に窒素を含有させることを特徴とする多層配線構造の製造方法。

[23] 請求項 22に記載の多層配線構造の製造方法において、前記フルォロカーボン膜は、原子比で F/Cが 0. 8乃至 1. 1の範囲で Fおよび Cを含有しかつ窒素を 0. 1乃至 10原子％含有することを特徴とする多層配線構造の製造方法。

[24] 請求項 22に記載の多層配線構造の製造方法において、前記フルォロカーボン膜は窒素を 0. 5乃至 6原子％含有することを特徴とする多層配線構造の製造方法。

[25] 請求項 22に記載の多層配線構造の製造方法において、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、 1. 5〜2. 2であることを特徴とする多層配線構造の製造方法。

[26] 請求項 25に記載の多層配線構造の製造方法において、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、 1. 5〜2. 0であることを特徴とする多層配線構造の製造方法。

[27] 請求項 22に記載の多層配線構造の製造方法において、基体上に、 SiCN層、 SiN 層、 SiCO層、 SiO層、 SiC層、及び CH層 [y=0. 8〜； 1. 2]等のハイド口カーボン（

2 y

CH)層の内の少なくとも一種からなる前記下地層を形成することを特徴とする多層配線構造の製造方法。

[28] 請求項 22に記載の多層配線構造の製造方法において、さらに、前記フルォロカーボン膜上に形成された SiCN、 SiN、 SiCO, SiO 、 SiC、及び CH [y=0. 8— 1. 2]

2 y

等のハイド口カーボン（CH)の一つ又は複数からなる層を備えていることを特徴とする多層配線構造の製造方法。

[29] 請求項 22に記載の多層配線構造の製造方法において、前記フルォロカーボン膜の厚さは、 50〜500nmであることを特徴とする多層配線構造の製造方法。

[30] 請求項 22に記載の多層配線構造の製造方法において、前記フルォロカーボン膜は、 Arガス、 Xeガスおよび Krガスの少なくとも一つを用いて発生させたプラズマ中で

Cおよび Fを含む少なくとも一種のガスおよび Nを含むガスを用いて CVDによって形成することを特徴とする多層配線構造の製造方法。

[31] 請求項 30に記載の多層配線構造の製造方法において、前記 Nを含むガスは、 N

2 ガスおよび NFガスの一方または両方を含むことを特徴とする多層配線構造の製造

3

方法。

[32] 下地層上に形成されたフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜に埋め込み形成された導体を備えた配線構造であって、前記フルォロカーボン膜は窒素を含有することを特徴とする配線構造。

[33] 請求項 32に記載の配線構造において、前記フルォロカーボン膜は、原子比で F/

Cが 0. 8乃至 1. 1の範囲で Fおよび Cを含有しかつ Nを 0. 1乃至 10原子％含有することを特徴とする配線構造。

[34] 請求項 32に記載の配線構造において、前記フルォロカーボン膜は窒素を 0. 5乃至 6原子％含有することを特徴とする配線構造。

[35] 請求項 32に記載の配線構造において、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、

1. 5〜2. 2であることを特徴とする配線構造。

[36] 請求項 35に記載の配線構造において、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、

1. 5〜2. 0であることを特徴とする配線構造。

[37] 請求項 32に記載の配線構造において、前記下地層は、基体上に形成された SiC

N層、 SiN層、 SiCO層、 SiO層、 SiC層、及び CH層 [y=0. 8〜； 1. 2]等のハイド

2 y

口カーボン (CH)層の内の少なくとも一種からなることを特徴とする配線構造。

[38] 請求項 32に記載の配線構造において、さらに、前記絶縁膜上に形成された SiCN 、 SiN、 SiCO, SiO 、 SiC、及び CH [y=0. 8〜； L 2]等のハイド口カーボン（CH)

2 y

の内の一つ又は複数からなる層を備えていることを特徴とする配線構造。

[39] 請求項 32に記載の配線構造において、前記フルォロカーボン膜の厚さは、 50〜5

00nmであることを特徴とする配線構造。

[40] 請求項 32に記載の配線構造にお!/、て、前記フルォロカーボン膜は、 Arガス、 Xeガスおよび Krガスの少なくとも一つを用いて発生させたプラズマ中で Cおよび Fを含む少なくとも一種のガスおよび Nを含むガスを用いて CVDによって形成されたものであることを特徴とする配線構造。

[41] 請求項 40に記載の配線構造において、前記 Nを含むガスは、 Nガスおよび NFガ

2 3 スの一方または両方を含むことを特徴とする配線構造。

[42] 下地層上に形成されたフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜に埋め込み形成された導体とを備えた配線構造を製造する方法であって、前記フノレォロカーボン膜は窒素を含有することを特徴とする配線構造の製造方法。

[43] 請求項 42に記載の配線構造の製造方法において、前記フルォロカーボン膜は、原子比で F/Cが 0. 8乃至 1. 1の範囲で Fおよび Cを含有しかつ Nを 0. 1乃至 10原子％含有することを特徴とする配線構造の製造方法。

[44] 請求項 42に記載の配線構造の製造方法において、前記フルォロカーボン膜は窒素を 0. 5乃至 6原子％含有することを特徴とする配線構造の製造方法。

[45] 請求項 42に記載の配線構造の製造方法において、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、 1. 5〜2. 2であることを特徴とする配線構造の製造方法。

[46] 請求項 45に記載の配線構造の製造方法において、前記フルォロカーボン膜の比誘電率は、 1. 5〜2. 0であることを特徴とする配線構造の製造方法。

[47] 請求項 42に記載の配線構造の製造方法において、基体上に、 SiCN層、 SiN層、

2 y

)層の内の少なくとも一種からなる前記下地層を形成することを特徴とする配線構造の製造方法。

[48] 請求項 42に記載の配線構造の製造方法において、さらに、前記絶縁膜上に形成された SiCN、 SiN、 SiCO, SiO、 SiC、及び CH [y=0. 8〜； L 2]等のハイドロカ

2 y

一ボン（CH)の内の一つ又は複数からなる層を備えていることを特徴とする配線構造の製造方法。

[49] 請求項 42に記載の配線構造の製造方法において、前記フルォロカーボン膜の厚さは、 50〜500nmであることを特徴とする配線構造の製造方法。

[50] 請求項 42に記載の配線構造の製造方法において、前記フルォロカーボン膜は、 A rガス、 Xeガスおよび Krガスの少なくとも一つを用いて発生させたプラズマ中で Cおよび Fを含む少なくとも一種のガスおよび Nを含むガスを用いて CVD形成されたものであることを特徴とする配線構造の製造方法。

[51] 請求項 50に記載の配線構造の製造方法において、前記 Nを含むガスは、 Nガス

2 および NFガスの一方または両方を含むことを特徴とする配線構造の製造方法。

3

[52] 下地層上に形成されたフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜に埋め込み形成された配線構造を備えた電子装置であって、前記フルォロカーボン膜は窒素を含有することを特徴とする電子装置。

[53] 請求項 52に記載の電子装置において、前記フルォロカーボン膜は、原子比で F/

Cが 0. 8乃至 1. 1の範囲で Fおよび Cを含有しかつ Nを 0. 1乃至 10原子％含有することを特徴とする電子装置。

[54] 請求項 52に記載の電子装置において、前記フルォロカーボン膜は窒素を 0. 5乃至 6原子％含有することを特徴とする電子装置。

[55] 請求項 52に記載の電子装置において、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、

1. 5〜2. 2であることを特徴とする電子装置。

[56] 請求項 55に記載の電子装置において、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、

1. 5〜2. 0であることを特徴とする電子装置。

[57] 請求項 52に記載の電子装置において、前記下地層は、基体上に形成された SiC

2 y

口カーボン (CH)層の内の少なくとも一種からなることを特徴とする電子装置。

[58] 請求項 52に記載の電子装置において、さらに、前記絶縁膜上に形成された SiCN 、 SiN、 SiCO, SiO、 SiC、及び CH [y=0. 8〜； L 2]等のハイド口カーボン（CH)

2 y

の一つ又は複数からなる層を備えていることを特徴とする電子装置。

[59] 請求項 52に記載の電子装置において、前記フルォロカーボン膜の厚さは、 50〜5

00nmであることを特徴とする電子装置。

[60] 請求項 52に記載の電子装置において、前記フルォロカーボン膜は、 Arガス、 Xeガスおよび Krガスの少なくとも一つを用いて発生させたプラズマ中で Cおよび Fを含む少なくとも一種のガスおよび Nを含むガスを用いて CVDによって形成されたものであることを特徴とする電子装置。

[61] 請求項 60に記載の電子装置において、前記 Nを含むガスは、 Nガスおよび NFガ

2 3 スの一方または両方を含むことを特徴とする電子装置。

[62] 下地層上に形成されたフルォロカーボン膜を備えた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜に埋め込み形成された導体とを備えた電子装置の製造方法であって、前記フルォ口カーボン膜に窒素を含有させることを特徴とする電子装置の製造方法。

[63] 請求項 62に記載の電子装置の製造方法において、前記フルォロカーボン膜は、原子比で F/Cが 0. 8乃至 1. 1の割合で Fおよび Cを含有しかつ窒素を 0. 1乃至 10 原子％含有することを特徴とする電子装置の製造方法。

[64] 請求項 62に記載の電子装置の製造方法において、前記フルォロカーボン膜は窒素を 0. 5乃至 6原子％含有することを特徴とする電子装置の製造方法。

[65] 請求項 62に記載の電子装置の製造方法において、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、 1. 5〜2. 2であることを特徴とする電子装置の製造方法。

[66] 請求項 65に記載の電子装置の製造方法において、前記フルォロカーボン膜の比誘電率 kは、 1. 5〜2. 0であることを特徴とする電子装置の製造方法。

[67] 請求項 62に記載の電子装置の製造方法において、基体上に SiCN層、 SiN層、 Si

CO層、 SiO層、 SiC層、及び CH層 [y=0. 8〜； 1. 2]等のハイド口カーボン（CH)

2 y

層の内の少なくとも一種からなる前記下地層を形成することを特徴とする電子装置の製造方法。

[68] 請求項 62に記載の電子装置の製造方法において、さらに、前記絶縁膜上に形成された SiCN、 SiN、 SiO、 SiCO、 SiC、及び CH [y=0. 8〜； L 2]等のハイドロカ

2 y

一ボン（CH)の内の一つ又は複数からなる層を備えていることを特徴とする電子装置の製造方法。

[69] 請求項 62に記載の電子装置の製造方法において、前記フルォロカーボン膜の厚さは、 50〜500nmであることを特徴とする電子装置の製造方法。

[70] 請求項 62に記載の電子装置の製造方法において、前記フルォロカーボン膜は、 A rガス、 Xeガスおよび Krガスの少なくとも一つを用いて発生させたプラズマ中で Cおよび Fを含む少なくとも一種のガスおよび Nを含むガスを用いて CVDによって形成されたものであることを特徴とする電子装置の製造方法。

[71] 請求項 70に記載の電子装置の製造方法において、前記 Nを含むガスは、 Nガス

2 および NFガスの一方または両方を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。