CN1208247A - 生成加氟绝缘薄膜的方法 - Google Patents

生成加氟绝缘薄膜的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1208247A
CN1208247A CN98103501A CN98103501A CN1208247A CN 1208247 A CN1208247 A CN 1208247A CN 98103501 A CN98103501 A CN 98103501A CN 98103501 A CN98103501 A CN 98103501A CN 1208247 A CN1208247 A CN 1208247A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
fluorine
pressure
carbon fluoride
insulating film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN98103501A
Other languages
English (en)
Inventor
远藤和彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Publication of CN1208247A publication Critical patent/CN1208247A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02118—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer carbon based polymeric organic or inorganic material, e.g. polyimides, poly cyclobutene or PVC
    • H01L21/0212—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer carbon based polymeric organic or inorganic material, e.g. polyimides, poly cyclobutene or PVC the material being fluoro carbon compounds, e.g.(CFx) n, (CHxFy) n or polytetrafluoroethylene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45557—Pulsed pressure or control pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • H01L21/02131—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC the material being halogen doped silicon oxides, e.g. FSG
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
    • H01L21/02211—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound being a silane, e.g. disilane, methylsilane or chlorosilane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/312—Organic layers, e.g. photoresist
    • H01L21/3127—Layers comprising fluoro (hydro)carbon compounds, e.g. polytetrafluoroethylene
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
    • H01L21/31629—Deposition of halogen doped silicon oxide, e.g. fluorine doped silicon oxide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4803—Insulating or insulated parts, e.g. mountings, containers, diamond heatsinks
    • H01L21/481—Insulating layers on insulating parts, with or without metallisation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种含氟绝缘膜的生成方法,包括的步骤有使用减压等离子体体分解不含氢分子和原子的反应气体,和形成绝缘膜的同时改变压力,以便控制绝缘薄膜中的含氟量。含氟绝缘膜可以是含氟非晶氟化碳薄膜或二氧化硅薄膜。根据上述方法,使用不含氢化物的材料就能够形成加氟绝缘膜,其中不产生带来许多问题的氢氟酸产物。另外,通过改变形成绝缘膜时的压力,就可进行由于绝缘膜没有氢化物而难以进行的控制绝缘膜内的含氟量。

Description

生成加氟绝缘薄膜的方法
本发明涉及一种含氟绝缘薄膜的生成方法，具体涉及低介电常数的加氟绝缘薄膜的一种生成方法，该薄膜用于多个布线层的半导体器件中使布线层彼此电绝缘。
随着大规模集成电路(LSI)的发展，在LSI的生产中，形成可靠性高的多层布线结构是十分重要的。在现有的多层布线结构中，为了避免布线层的相交和重迭，绝缘薄膜是夹在布线层之间的。这种层间绝缘薄膜一般由具有耐热性和电绝缘的材料构成，如二氧化硅，氮化硅和硼磷硅玻璃。此外，层间绝缘薄膜是用化学气相沉积(CVD)在布线层间生成的，以使布线层的凹凸变得平整。
然而，随着LSI小型化的设计规律，出现了由于布线层间的寄生电容造成线路滞后的问题，这一问题比个别器件，如构成LSI的晶体管引起的信号滞后更为严重。换言之，为了提高运行速度，即使把如晶体管一类的器件做得再小，LSI的运行速度也因线路滞后而未能改善。在这种情况下，急需新开发一种层间绝缘薄膜，该薄膜的介电常数εr比氮化硅(εr≤7)的和二氧化硅(εr≤3.9)的小，这两种膜目前在LSI生产中广泛用作绝缘薄膜。
作为低介电常数的材料，广泛使用主要由硅构成的绝缘材料和主要由聚合物构成的绝缘材料，它们各有优缺点。主要由硅构成的绝缘材料的优点是可将其用于现有的LSI技术，但是要适当降低它的介电常数却十分困难。而主要由聚合物构成的绝缘材料的优点是较容易降低介电常数，但是由于它是一种新型材料，与现有的LSI工艺不匹配。
目前，就主要由硅组成的绝缘薄膜而言，已试图将氟引入到二氧化硅薄膜中以降低介电常数，因而产生了介电常数为大约3的加氟二氧化硅薄膜。
就主要由聚合物组成的绝缘薄膜而言，用CVD沉积的一种非晶氟化碳薄膜，因为既有耐热性和又有低介电常数而引起关注。通过将氟引入非晶氟化碳薄膜的介电常数可达到大约2。
于是为了降低介电常数，在上述主要由硅和聚合物构成的绝缘薄膜中引入氟是十分有效的。
如上所述，已试图将加氟的绝缘薄膜，如加氟氧化硅薄膜(SiOF)和非晶氟化碳薄膜作为一种绝缘膜用于多层布线结构。通过改变加氟量，可以控制加氟绝缘薄膜的介电常数。如果加氟绝缘薄膜中氟的含量增加，各种膜的介电常数将会降低。为了降低布线层的寄生电容，有必要增加膜中氟的含量。
在用CVD生成加氟氧化硅薄膜时，采用硅的氢化物如硅烷(SiH4)和硅的氟化物作反应气体。通过改变硅的氢化物和硅的氟化物的给料比可以控制薄膜中氟的含量。在用CVD生成非晶氟化碳薄膜时，采用碳的氢化物如甲烷(CH4)和碳的氟化物如四氟化碳(CF4)作为反应气体。通过改变所使用的碳的氢化物和氟化物的给料比例可以控制薄膜中氟的含量，本文术语“氢化物”指所有不含氢分子和氢原子的化合物。
但是上述采用氢化物作部分反应气体的工艺存在以下问题。
H.Miyajima在1994年＜Dry Process Syposium＞PP133-138题为“Formation Mechanism ofF-added SiO2 films Using Plasma CVD”的文章中指出加氟氧化硅薄膜的问题。在用CVD沉积生成加氟氧化硅薄膜的过程中，硅烷(SiH4)，四氟化硅(SiF4)和氧气作反应气体，改变硅烷和四氟化硅的体积比可以控制生成膜中氟的含量。如果膜中引入氟的量达百分之几十，产生的膜的介电常数降至3.5。但是所得膜却同时具有吸湿性，导致膜内所吸收的水汽与氟反应，从而造成所得膜水解。水解本身又引起薄膜从绝缘薄膜和与之接触、由不同于绝缘薄膜材料组成的薄膜界面上脱落。
在生成非晶氟化碳薄膜时，通过改变氟化碳和烃类气体混合比例，薄膜的介电常数可在大约4与大约2之间变化。然而由于反应产物氢氟酸也被所得薄膜捕获，如果将生成的薄膜加热到一百度，将生成氢氟酸。通过增加氟的含量可以降低生成薄膜的介电常数。然而，如果在高氟含量的非晶氟化碳薄膜上生成铝薄膜，铝膜常会被腐蚀，结果颜色发黑。
反应产物中氢氟酸的生成不仅引起生成薄膜捕获氢氟酸，而且还引起氢氟酸腐蚀由与氢氟酸有高反应活性的材料所构成的底膜，如铝膜。结果，构成底膜的材料就限制在不与氢氟酸反应的特定材料，缩小了生成绝缘薄膜工艺的可用性。
如上所述，无论是加氟的氧化硅薄膜还是非晶的氟化碳薄膜都存在问题，认为是氢化物用作反应气体的一部分而产生作为反应产物的氢氟酸所造成的。特别是为了降低介电常数而增加薄膜中氟的含量时，这个问题就更为显著。
此外，与氟含量增加相关造成的其他问题如下。
例如，K.Endo等在J.Applied of Physics 78(2)1995,pp1370-1372“Fluroinated amorphous Carbon Thin Film Grown by Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition for LOw Dielectric Constant Interlayer Dielectrics”中指出的与非晶氟化碳有关的问题。如果非晶氟化碳薄膜中氟的含量过高，造成的问题就有耐热性退化，硬度减小，和降低与不同于非晶氟化碳薄膜材料所构成薄膜的粘附力。换言之，在薄膜沉积后高温退火时薄膜的绝缘性能退化，介电常数增加，绝缘薄膜在抛光平整薄膜时脱落。
在加氟氧化硅薄膜中也存在上述同样的问题。此外，如果薄膜中氟的含量增加，将增加薄膜的吸湿性，其结果是，由于吸湿性增加绝缘薄膜本身吸收的水气而使绝缘薄膜分解。
为了解决上述问题，已进行了各种尝试。例如为了增强非晶氟化碳薄膜与其他薄膜的粘附力，在非晶氟化碳薄膜和与其接触的其他薄膜或与下面衬底的界面处局部降低氟含量。但是，由反应产物氢氟酸引起的上述问题并未能由改变氟类气体和氢类气体比例而改变绝缘薄膜中氟含量的方法而得到完全解决。因此不能完全防止绝缘薄膜中捕获的氢氟酸所造成的降低介电常数以及腐蚀与绝缘薄膜接触的金属或其他绝缘薄膜。
JP平8-97199A提出一种生成含氟绝缘薄膜的方法。加氟绝缘薄膜由等离子体增强CVD生成，其中电源有至少两个射频，其一为30MHz或更高。根据所建议的方法，增加氟基团和离子数目，这些氟基团和离子与存在于等离子体体中的氢和碳作用。反应产物排出等离子体增强CVD装置。结果氢和碳到达衬底，于是由于氢和大气中存在的氧起反应，从而防止所得绝缘薄膜吸收水分系数的增加。
但是，使用JP8-97199建议的上述方法制成的绝缘薄膜也同样伴随上述问题。也就是说，氢氟酸仍然存在于上述方法制备的绝缘薄膜中，因此它不可能解决由氢氟酸引起的问题。
本发明的一个目的是提供一种生成加氟绝缘薄膜而不产生作为产物的氢氟酸的方法。
提供一种制备含氟绝缘薄膜的方法，其特征在于在减压下用等离子体体使不含氢分子和氢原子的反应气体离解的步骤。此方法进而包括在形成绝缘薄膜时，为控制绝缘膜内氟含量而改变压力的步骤。
例如，既可以通过改变进入生成绝缘膜反应器的反应气体流速来改变压力，又可以通过改变排出该反应器的废气流速来改变压力。
作为一种选择，可首先设定压力处于低压，然后上升，然后再降低。通过这种控制压力的方式，可以将一种高含氟的绝缘膜夹在低含氟量的绝缘膜之间，从而明显提高绝缘膜与其他不同材料膜的粘附力，并提高绝缘膜的耐热性。
例如，含氟绝缘膜可以是一种非晶氟化碳膜，在这种情况下，优选的是压力至少在短时间内等于或小于l毫乇。
另一种选择中，含氟绝缘薄膜可以是含氟的二氧化硅薄膜，在这种情况下，优选的是压力至少在短时间内等于或小于5毫乇。还优选形成的绝缘薄膜含氟量在15％或更低。
当绝缘薄膜由含氟非晶氟化碳生成时，在自然界稳定地以化合方式存在，并可用CxFy(这里x和y都是整数)表示的所有材料，都可用作不含氢化物的材料。当生成的绝缘薄膜为含氟氧化硅薄膜时，所有化学稳定的材料可用SixFy(这里X和Y是整数)代表，其氧化剂例如氧、臭氧和一氧化氮。
如下所述，等离子体体可用螺旋波形成，优选的是选择具有高离解度的等离子体源，该等离子体源可以是电子回旋共振型，电感耦和型，电容耦合型或任何其他型。
依据上述方法，由于在制备加氟绝缘薄膜时没有加入氢化物，因此不会生成氢氟酸作为反应产物，从而可以避免由于氢氟酸作为产物而引起的麻烦，结果就能解决生成绝缘薄膜时所引起的问题。
尚未解决的问题是绝缘薄膜的吸水性增加和与其他材料的粘附力降低，二者都是为降低介电常数而增加薄膜中氟的含量引起的，而这正是绝缘薄膜中加氟的原有目的。例如，如果非晶氟化碳薄膜仅仅用四氟化碳(CF4)制备而不加入氢化物，这将难以控制所得绝缘膜的氟含量。特别是非常难以形成低氟含量的绝缘膜。这是因为即使四氟化碳(CF4)在通常选定的压力下，即数十毫乇的低压，在等离子体体中能分解，会产生耦合大量氟原子的反应产物如CF2和CF3，该反应物在绝缘膜中被捕获，从而导致不能得到低含氟量的绝缘膜。
如前所述，为了提高非晶氟化碳薄膜的粘附力，总试图局部降低绝缘膜与其他膜或衬底界面的含氟量。但是局部降低含氟量由于上述原因是十分困难的甚至是不可能的。
正是在压力等于或小于几毫乇的等离子体体下沉积，可以有效控制氟含量，特别是在与其他薄膜或衬底接触的界面上制备低氟含量的绝缘薄膜。例如，如果四氟化碳(CF4)气体在1毫乇或更低的压力下等离子体分解，会产生大量低质量反应物如C和CF，其结果是能以低含量沉积含氟绝缘膜。等离子体体之所以能够在低压下提供高离解度的原因，是等离子体内电子温度在低压时变得更高，因此有利于由电子碰撞引起的原子团解离。
当SiF4被等离子体体解离时，在低等离子体体分解压力下，氟原子以更大程度解离。导致生成如SiF3,SiF2和SiF等比SiF4含氟量低的原子团，因为绝缘膜是由那些低含氟量原子团形成，就能制备低氟含量的绝缘膜。于是就能够提供一种能够在绝缘膜中控制其氟含量的含氟绝缘膜，从而提供控制介电常数、粘附力和吸湿性的不加氢化物的绝缘薄膜，使其具有大的介电常数、较高的粘附力并且在与其他薄膜或衬底界面上没有吸水性。
绝缘膜内氟含量可以通过观测改变氟加入量引起的绝缘膜折射率变化或红外吸收谱的变化来测定。
图1是进行螺旋波等离子体增强化学气相沉积反应装置的示意图。
图2曲线表明压力与非晶氟化碳薄膜含氟量的关系。
图3曲线表明生成非晶氟化碳薄膜压力和介电常数关系，压力和折射率关系。
图4曲线表明压力和等离子体体内与CF2,F原子团浓度关系。
图5曲线表明压力与加氟二氧化硅薄膜内氟含量关系。
图6曲线表明压力与含氟二氧化硅薄膜的介电常数关系。
[第一实施方案]
第一实施方案中，仅用C4F8气体作反应气体来形成非晶氟化碳薄膜。
图1描述第一实施方案使用的一种螺旋波等离子体增强CVD装置，该装置包括真空室100，位于真空室100内石英钟罩101，环绕钟罩的天线103，将射频供给天线103的射频电源102，钟罩101周围设置的线圈104以及位于真空室100周围设置的环形永磁体105。
真空室100装有进气口106，反应气体通过它进入真空室，将废气排出真空室100所通过的排气孔110。位于真空室100气体排放孔110上流的节流阀111，用于控制废气流速。支撑板108位于真空室100内钟罩101下方。偏置高频电源109将偏置高频施加到支撑板108。衬底107在支撑板108上。
在本实施方案中，衬底107直径为6英寸，但是可以利用该装置在8英寸直径的衬底上生成绝缘薄膜。
正如后面所述，等离子体源优选能提供高离解度，它可以是电子回旋共振型，电感耦合型或电容耦合型，如何产生等离子体体无关紧要。在本实施方案中，螺旋波激发可以提供高密度等离子体体，其特征是即使在低真空度也能稳定地产生等离子体体，特别是在几毫米或更低真空时。
首先由于没有加入氢化物，不会产生氢氟酸，因此不会引起由产生氢氟酸造成的上述问题。
当仅使用C4F8而不加氢化物制备非晶氟化碳薄膜时，出现的问题是膜内氟含量很难控制。如前所述，特别是当几十毫乇压力的等离子体体中生成非晶氟化碳薄膜时，存在的问题是只能得到高氟含量的薄膜。然而如下文所述，本发明通过在低压下进行等离子体离解可以控制绝缘膜中氟的含量。
下文解释实验结果，说明非晶氟化碳薄膜中含氟量如何随着生成膜时压力改变而产生的变化。在实验中绝缘膜是由C4F8作反应气体，通过螺旋波等离子体增强化学气相沉积生成的。从生成非晶氟化碳薄膜的真空室中排出的反应废气的排放速率以氮气当量计保持在每秒1000升。生成绝缘膜的压力随着进入真空室的反应气体体积的改变而变化。
图2表明，当反应气体速率从5sccm改变到150sccm从而使压力从0.5毫乇改变到15毫乇时，生成的非晶氟化碳薄膜中氟碳含量比(F/C)与压力的关系。生成氟化碳的温度设定在100℃，产生等离子体的功率为2KW。
当压力为0.5毫乇时，F/C比大约0.53。这是因为C4F8气体离解成了其分子量比C4F8小的基团，如CF、C和C2。当压力较高时，F/C比例增加。这是由于非晶氟化碳薄膜主要是由分子量较大的基团，如CF和CF2构成。因此发现，如果生成薄膜时改变压力，就会改变所得薄膜中氟的含量。
图3曲线与图2的类似。图3显示改变反应气体流速引起压力变化时，压力和介电常数的关系，压力和非晶氟化碳薄膜折射率的关系。如图3所示，当反应气体流速增加从而使压力增加时，可以得到介电常数很低的非晶氟化碳薄膜，特别是大约2.2的介电常数。这对层间绝缘膜是特别优选的特性。
另一方面，当反应气体流速变小从而降低压力时，将得到介电常数较大的非晶氟化碳薄膜，特别是大约2.5的介电常数。然而在这种非晶氟化碳薄膜中，氟含量降低，结果使薄膜与其他材料的粘附力增强。特别是非晶氟化碳薄膜在1毫乇或更低的压力下生成时，薄膜与其他材料的粘附力显著增强。
如前所述，压力变化引起氟含量变化的原因是基团的种类和基团浓度对压力的依赖关系。采用等离子体光量计的技术可以观察到基团种类及其浓度的相对变化。L.D.B.Kiss在Joumal of Applied Physics(Vol.71(7)，pp3186-3192)中题为“CF and CF2 Actinometry in a CF4/Ar Plasma”的文章中建议选择光强度计的技术作为光量计的技术。
图4显示了CF2和CF对压力的依赖关系。CF2和CF是由C4F8等离子体离解而产生的。由图4可以看出随着压力的降低，CF2浓度明显下降，而元素原子氟浓度增加了。这表明等离子体离解产生原子团的种类在压力低时转变为分子量较低的种类，意味着分子量较小的离解的种类，即使与碳或氟偶合，其数量在低压也是增加的。如果从碳离解的氟通过排气口排放而未被捕获在非晶氟化碳膜内，合理的解释是如果在低压力形成非晶氟化碳薄膜，所得非晶氟化碳薄膜含氟量就低。
在上面谈到的第一实施方案中，C4F8用作反应气体。然而应当了解反应气体并不局限于C4F8。例如第一实施方案可使用在自然界中可化学稳定地存在的所有氟化碳气体，它们可用一个通式CXFY表示，其中X和Y是整数。例如可以采用CF4,C2F6,C3F8,C2F4和C6F6。如果反应气体的F/C比小于或等于2，得到的非晶氟化碳薄膜中的含氟量小于用C4F8生成的薄膜中的含氟量。
在上面谈到的第一实施方案中，通过保持废气排放流速不变，改变反应气体流速而改变压力。本发明者进行了保持反应气体流速不变，改变废气排放速率而改变压力实验。实验也证实了含氟量和介电常数可以由压力控制。
就目前所提到的，通过采用不含氢化物的反应气体可以避免在反应产物中生成氢氟酸，而且可以通过改变生成等离子体体时的压力，从而改变氟化碳气体的离解程度，就能够控制生成的绝缘薄膜中氟的含量。[第二实施方案]
在第二实施方案中，形成加氟氧化硅薄膜时采用不添加如硅烷(SiH4)的氢化物。
也使用图1说明的装置形成加氟氧化硅薄膜。与生成非晶氟化碳薄膜相类似，优选采用提供高离解的等离子体源，可以是电子回旋共振式，电感耦合式或电容耦合式，如何生生成等离子体体无关紧要。
与第一实施方案类似，由于生成含氟氧化硅薄膜时未添加氢化物因此不会产生因生成氢氟酸带来的各种问题。
在用如SiF4和O2而不添加氢化物生成含氟氧化硅薄膜时，发生的问题是难于控制薄膜中氟的含量。特别是与生成非晶氟化碳薄膜相类似，尚未能解决的问题只是，如果在几毫乇的压力下产生等离子体体就得到高氟含量的加氟氧化硅薄膜。然而本发明解决了这一问题，即本发明通过在低压下等离子体体离解可以控制加氟氧化硅薄膜中氟的含量。
下面所解释本发明人所进行实验，表明加氟氧化硅薄膜的介电常数对生成薄膜时的压力的依赖关系。该实验中，反应气体是CF4和O2而未采用如硅烷(SiH4)的氢化物。
SiF4和O2的流速保持不变，废气排放速度控制在以N2当量计每秒1000升。通过改变进入真空室的反应气体总流速来控制压力，生成加氟氧化硅薄膜的温度设定在摄氏200度，生成等离子体体的功率为2KW。
图5显示了反应气体总流速(SiF4和O2流速比为1∶2)从10sccm改变到100sccm而使压力从1毫乇改变到10毫乇时，压力和所生成的含氟氧化硅薄膜的含氟量的关系。从图5看出，压力较高时，加氟氧化硅薄膜中氟的含量超过10％，而压力较低时，氟含量仅为百分之几。特别是当压力为1毫乇时，氟含量降低至约3％。这是因为压力较低时，SiF4气体离解成Si或SiF，它们的分子量均比SiF4小，这一情况与上面提到的非晶氟化碳薄膜的情况类似。
图6显示了加氟氧化硅薄膜的压力和介电常数之间的关系，与上述非晶氟化碳薄膜的情况类似，压力较低时，介电常数较高，而压力较高时，介电常数较低。这意味着加氟氧化硅薄膜不存在象吸湿性那样的问题。当压力变化时，加氟氧化硅薄膜的介电常数在3至3.8范围之间变化，该范围与二氧化硅的几乎相同。
然后，在保持反应气体流速不变，通过改变废气排放速度来改变压力的情况下生成含氟氧化硅薄膜。和上述改变反应气体总流速来控制压力的情况类似，排放速度越高，即压力越低的情况下，反应气体的离解程度越高。这样与非晶氟化碳薄膜的情况相类似，就可以控制薄膜的氟含量和介电常数。
如上所述，在生成含氟氧化硅薄膜时改变压力可以改变SiF4气体的离解程度，其结果是薄膜的氟含量和介电常数都可以改变。
在上述第二实施方案中，SiF4用作反应气体，然而应当了解反应气体并不局限于SiF4。第二实施方案可使用所有不含氢的气体，如以通式SiXFY(X和Y是整数)代表的且化学稳定地存在于自然界的所有氟化碳气体。[第三实施方案]
如上述第一和第二实施方案所阐明的，可以确定无论在非晶氟化碳还是加氟氧化硅薄膜中，即使不加入氢化物，氟的含量也可以通过改变生成薄膜时的压力而加以控制。因此在第三实施方案中，根据第一第二实施方案中所说明的工艺，生成用于LSI多层布线结构的绝缘薄膜。
在下面描述的第一实施例中，控制薄膜中氟的含量可以增强非晶氟化碳薄膜与底膜间的粘附力。底膜是以SiH4和O2为反应气体，用等离子体增强CVD在硅片上生成200纳米厚的氧化硅薄膜。如本发明人提交的申请号为JP8-321694(未公开)的申请文件(本文结合参考其内容)中所建议的，如此生成的氧化硅薄膜与常规二氧化硅薄膜相比，在薄膜与非晶氟化碳薄膜接触的界面上是富硅的。
如下所述，在如此生成的氧化硅薄膜上形成非晶氟化碳薄膜。
首先在氧化硅薄膜上用螺旋等离子体生成非晶氟化碳薄膜，条件如下：
反应气体：C4F8
流速：150Ssccm
压力：15毫乇
功率：2KW
F/C比例：0.74
衬底温度：100℃
厚度：300纳米
这样的薄膜在生成后立即脱落。
其次，在氧化硅薄膜上生成非晶氟化碳薄膜，条件如下；
反应气体：C4F8
流速：5sccm
压力：0.5毫乇
F/C比例：0.53
厚度：约30纳米
然后当压力升至15毫乇，将F/C比为0.74的非晶氟化碳薄膜连续沉积在前面所形成的非晶氟化碳薄膜上，这样形成的非晶氟化碳薄膜不脱落。
如本发明人提交的JP平8-83842A(本文结合参照其内容)所建议的，为了防止薄膜脱落，沿薄膜深度方向改变氟含量是一项众所周知的技术。然而根据本发明，在生成薄膜时，仅仅改变压力就可以沿非晶氟化碳薄膜的深度方向改变氟含量，而不须在薄膜中添加氢化物。
为了比较，根据常规工艺，即在以下条件下在二氧化硅薄膜上生成非晶氟化碳薄膜：
反应气体：C4F8
C4F8流速：50sccm
添加气体：CH4
CH4流速：50sccm
压力：10毫乇
F/C比例：0.5
如此形成的非晶氟化碳薄膜不脱落。然而已经证实，如果在根据常规工艺生成的非晶氟化碳薄膜中加入氢化物，加热到100℃或更高温度时，氢氟酸从薄膜中脱附到气相中。
根据本实施方案，在各压力下生成的非晶氟化碳薄膜中，未观察到氢氟酸从薄膜中脱附的现象。
通过添加氢化物所生成的非晶氟化碳薄膜在100℃退火后可看到氧化硅底膜被腐蚀，特别是在底膜中出现铝布线层时，铝被明显腐蚀。
相反，根据本实施方案，仅用氟化物生成的非晶氟化碳薄膜全然不被腐蚀。
只用CH4而不含氟生成的非晶氟化碳薄膜可以代替上述非晶氟化碳薄膜。然而这种非晶氟化碳薄膜的介电常数为3或更高。相反，根据本发明生成的非晶氟化碳薄膜的介电常数为3或更低，这种薄膜更适合作层间绝缘膜。
非晶氟化碳薄膜的生成如下。首先在低压下生成含氟量低的非晶氟化碳薄膜，然后升高压力；在前述生成的薄膜上沉积含氟量高，介电常数低的非晶氟化碳薄膜。然后再将压力降至开始放电时的起始压力，此后又沉积约30纳米厚的含氟量低的非晶氟化碳薄膜。通过用上述方法生成非晶氟化碳薄膜，增强了所得膜与不同的成膜材料如非晶碳、氧化硅、氮化钛构成的薄膜的粘附力。
本发明人为了评估本发明生成的非晶氟化碳薄膜的粘附力进行了剥离实验，剥离实验进行如下。首先在不同于非晶氟化碳的其他材料组成的薄膜上生成0.5微米后的非晶氟化碳薄膜，然后在非晶氟化碳薄膜上形成1mm×1mm的网格，然后用胶带粘在非晶氟化碳薄膜上,再剥离，这一实验重复100片。评估非晶氟化碳薄膜的粘附力是基于未被剥离的非晶氟化碳薄膜实验片数和被剥离的非晶氟化碳薄膜实验片数之比。
实验的结果是，压力为1.5毫乇时生成的非晶氟化碳薄膜的粘附力为50％，而1毫乇或更低压力下生成的非晶氟化碳薄膜的粘附力为100％。如果与非晶氟化碳以外的材料如氧化硅、氮化钛、铝膜等接触的非晶氟化碳薄膜是在1毫乇或更低的压力下生成的，就可以得到不会从底膜上剥离的非晶氟化碳薄膜。
在下面的情况下，于在底膜上生成的非晶氟化碳薄膜之上沉积二氧化硅薄膜，而且二氧化硅薄膜经化学和机械抛光。在非晶氟化碳薄膜上生成的二氧化硅薄膜在薄膜与非晶氟化碳膜接触处有一个富硅的界面，类似于底膜。非晶氟化碳薄膜在它与底膜接触的界面处有一个三层结构。该三层结构的第一层是在0.5毫乇下形成的厚度约为30纳米的含氟量低的膜，第二层形成在第一层上，是在15毫乇下生成的，厚度为300纳米，含氟量高，介电常数低于第一层的薄膜。与第一层相同的条件在第二层上生成第三层膜，含氟量低，厚度为30纳米。
在具有上述三层结构的非晶氟化碳薄膜上用等离子体增强CVD生成厚度为2微米的二氧化硅薄膜，然后二氧化硅薄膜用硅石浆料进行化学和机械抛光。随后评估非晶氟化碳薄膜的粘附力。
二氧化硅薄膜化学和机械抛光的压力为7Psi，抛光约1微米。具有三层结构的非晶氟化碳薄膜未见剥落。然而不带低含氟量薄膜的非晶氟化碳薄膜，或者有含氟量低的薄膜但是在压力大于1毫乇下生成的非晶氟化碳薄膜，在非晶氟化碳薄膜与底膜或其上形成的薄膜之间的界面处观察到剥落。
因此应当了解，如果非晶氟化碳薄膜要承受机械压力，如机械和化学抛光，非晶氟化碳薄膜必须在压力等于或小于1毫乇下生成，并且要有含氟量低的粘结层。如果不需要将夹层绝缘膜的介电常数降到2.5以下，非晶氟化碳薄膜可以在1毫乇或1毫乇以下的压力下生成。
下面描述第三实施方案中的含氟氧化硅薄膜。在二氧化硅薄膜上生成含氟氧化硅(SiOF)薄膜，条件如下。
反应气体：SiF2和O2
衬底温度：200℃
功率：2KW
压力：10毫乇
氟含量：20％
厚度：300纳米但是SiOF薄膜在其生成后立即脱落，此外SiOF薄膜显出吸湿性。
于是，含氟3％厚度为约30纳米的含氟氧化硅薄膜首先在1毫乇的压力下生成，然后在不停止放电的情况下，压力改变至10毫乇，随后在先前生成的含氟氧化硅薄膜上沉积含氟20％的含氟氧化硅薄膜。这样生成的含氟氧化硅薄膜可以防止剥落。
此外，含氟氧化硅薄膜的吸湿性可以通过将压力改变至1毫乇，沉积厚度为30纳米含氟量为3％的一种覆盖膜而得到改善。而且覆盖膜的生成增强了含氟氧化硅薄膜在薄膜本身与其上沉积的由含氟氧化硅以外的材料如氧化硅薄膜、铝和氮化钛薄膜之间的粘附力。
形成厚度为300纳米的上述含氟量3％的覆盖层，本发明人用材料不同于覆盖膜构成的其他薄膜进行了有关薄膜剥落试验。还通过将覆盖膜浸入水中进行覆盖膜的吸湿性试验。其结果是覆盖膜显示了和不含氟的氧化硅薄膜同样的特性。但是如果含氟3％的覆盖膜被不含氟的氧化硅薄膜所替代，含氟氧化硅薄膜在它和含氟20％的加氟氧化硅薄膜的界面上的粘附力就会发生问题。
已经证实，为了改善加氟氧化硅薄膜的粘附力和吸湿性，薄膜必须在5毫乇或更低的压力下生成，而且含氟量为15％或更低。进行红外吸收光谱分析的结果表明，如果含氟氧化硅薄膜在5毫乇或更高的压力下生成，薄膜中存在SiF2偶合物，而如果含氟氧化硅薄膜在5毫乇或更低的压力下生成，在含氟氧化硅薄膜中只能观察到SiF偶合物的存在而不能观察到SiF2基团。根据这一事实，可认为含氟氧化硅薄膜的吸湿性是由SiF2 偶合物产生的。此外这一事实也支持了这样一种观点，即如果含氟氧化硅薄膜在5毫乇或更低的压力下生成，在等离子体体中的成膜物质是从SiF2转变为SiF和其他分子量更低的化合物或元素。
在上述各实施方案中，无论是非晶氟化碳薄膜还是加氟氧化硅薄膜两者都设计成有三层结构，含氟量高的加氟绝缘膜夹在两层含氟量低的加氟绝缘膜之间。但是两种薄膜的多层结构绝非限于三层结构。
例如，在生成一种带有沟槽所谓的damacine结构薄膜时，沟槽内填充布线金属，必须将沟槽沿深度方向刻蚀到一定深度。在这种情况下，绝缘薄膜最好是五层结构，包括两层含氟量较低的加氟绝缘薄膜，每一层夹在两层含氟量高的加氟绝缘薄膜之间。当生成的绝缘薄膜有刻蚀槽时，位于五层结构厚度方向中心的含氟量低的绝缘薄膜中，刻蚀速度明显减小，其结果是可以控制沟槽至所需的深度。
在上述实施方案中，选择加氟氧化硅薄膜和非晶氟化碳薄膜作范例。但是这些实施方案表明，用生成薄膜的压力控制等离子体离解程度可以控制绝缘薄膜中氟的含量，组成绝缘薄膜的材料并不只局限于上面提到的几种。作为绝缘薄膜，可以选择用SiF4和N2或NF3为反应气体生成的加氟氮化硅薄膜，用N2,NF3或BF3为反应气体采用等离子体增强CVD生成的加氟氮化硼薄膜，采用N2,NF3或BF3和SiF4生成加氟硼硅化物薄膜。优选的是，在降低压力下用等离子体增强CVD至少在界面附近生成低含氟量的绝缘层，所述界面在低介电常数的加氟绝缘膜和另一层材料不同于加氟绝缘膜构成的其他薄膜之间。这样作可以使加氟绝缘膜在界面上的粘附力显著增加，并防止界面上的反应，从而得到稳定的多层结构。
此外，如果在生成加氟绝缘膜的同时改变薄膜形成的压力，就可以生成具有多层结构的任何含氟量的绝缘薄膜。因此，可按照绝缘膜的应用来形成多层结构。
如优选实施方案中所述，根据本发明，可以采用不含氢化物的材料，生成加氟绝缘膜而不产生通常引出很多问题的氢氟酸。此外，由于绝缘膜中不含氢化物而使绝缘膜中氟含量难以控制的问题可以通过改变生成绝缘膜时的压力而得到解决。特别是低氟含量的加氟绝缘薄膜夹在其他不是由加氟绝缘材料构成的薄膜之间时，可以增加界面间的稳定性，可以在低压下等离子体离解而沉积生成。
结果，由于可以达到很低的介电常数，就可能解决有关加氟绝缘膜用作LSI绝缘膜时引起注意的各个问题，例如加氟绝缘薄膜与其他由不同于加氟绝缘薄膜材料构成的薄膜界面的粘附力，界面反应性，加氟绝缘薄膜的吸湿性等问题。
此外，本发明提供一种可以承受LSI加工步骤如化学和机械抛光(CMP)的加氟绝缘薄膜。

Claims (12)

1．一种生成含氟绝缘膜的方法，其特征在于用减压等离子体体分解不含氢分子和原子的反应气体的步骤。
2．根据权利要求1的方法，进一步包括在绝缘薄膜生成过程中改变压力以控制绝缘膜中氟含量的步骤。
3．根据权利要求2的方法，其中通过改变反应气体进入生成绝缘膜的装置中的流速来改变压力。
4．根据权利要求2的方法，其中通过改变从生成绝缘膜的装置中排出的废气排放流速来改变压力。
5．根据权利要求2的方法，其中首先设定压力为低压，然后升高再降低。
6．根据权利要求1或2的方法，其中含氟绝缘薄膜是非晶氟化碳薄膜。
7．根据权利要求6的方法，其中压力至少在短时间内等于或小于1毫乇。
8．根据权利要求1或2的方法，其中含氟绝缘薄膜由CxFy构成，其的中X和Y是整数。
9．根据权利要求1或2的方法，其中含氟绝缘薄膜是含氟的二氧化硅薄膜。
10．根据权利要求9的方法，其中压力至少在短时间内等于或小于5毫乇。
11．根据权利要求10的方法，其中生成的绝缘膜含氟量为15％或更低。
12．根据权利要求1或2的方法，其中含氟绝缘薄膜由SiXFY构成，其中X和Y是整数。
CN98103501A 1997-06-03 1998-06-02 生成加氟绝缘薄膜的方法 Pending CN1208247A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14487897A JP3178375B2 (ja) 1997-06-03 1997-06-03 絶縁膜の形成方法
JP144878/97 1997-06-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1208247A true CN1208247A (zh) 1999-02-17

Family

ID=15372490

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN98103501A Pending CN1208247A (zh) 1997-06-03 1998-06-02 生成加氟绝缘薄膜的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6121162A (zh)
JP (1) JP3178375B2 (zh)
KR (1) KR100368100B1 (zh)
CN (1) CN1208247A (zh)
GB (1) GB2325938A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102315116A (zh) * 2010-06-30 2012-01-11 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种在晶圆上淀积掺氟氧化硅薄膜的方法
CN1868044B (zh) * 2003-08-15 2012-04-18 东京毅力科创株式会社 半导体装置、半导体装置的制造方法及等离子体cvd用气体

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7685426B2 (en) * 1996-05-07 2010-03-23 Digimarc Corporation Managing and indexing content on a network with image bookmarks and digital watermarks
US5989998A (en) * 1996-08-29 1999-11-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of forming interlayer insulating film
KR100223298B1 (ko) * 1997-02-12 1999-10-15 서평원 광대역 종합 정보 통신망의 터미널 정합 장치
DE69834660T2 (de) * 1997-12-27 2007-05-03 Tokyo Electron Ltd. Borhältiger fluorkohlenstoff-film und herstellungsmethode
IL137212A (en) * 1998-01-10 2003-09-17 Tokyo Electron Ltd Semiconductor device having insulating film of fluorine-added carbon film and method of producing the same
JP2000164716A (ja) * 1998-11-26 2000-06-16 Seiko Epson Corp 半導体装置及びその製造方法
JP4515550B2 (ja) * 1999-03-18 2010-08-04 東芝モバイルディスプレイ株式会社 薄膜形成方法
US6410457B1 (en) * 1999-09-01 2002-06-25 Applied Materials, Inc. Method for improving barrier layer adhesion to HDP-FSG thin films
JP2001135630A (ja) * 1999-11-10 2001-05-18 Matsushita Electronics Industry Corp 半導体装置の製造方法
US6440878B1 (en) * 2000-04-03 2002-08-27 Sharp Laboratories Of America, Inc. Method to enhance the adhesion of silicon nitride to low-k fluorinated amorphous carbon using a silicon carbide adhesion promoter layer
JP2002030440A (ja) * 2000-07-18 2002-01-31 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 傾斜材料およびその合成、加工方法
US6303519B1 (en) * 2000-07-20 2001-10-16 United Microelectronics Corp. Method of making low K fluorinated silicon oxide
JP3574383B2 (ja) * 2000-07-31 2004-10-06 富士通株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP3545364B2 (ja) 2000-12-19 2004-07-21 キヤノン販売株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP3504940B2 (ja) * 2002-05-17 2004-03-08 沖電気工業株式会社 半導体装置の製造方法
JP2005054220A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Canon Inc フッ化物薄膜の形成方法及びその形成装置
US7704893B2 (en) 2003-08-15 2010-04-27 Tokyo Eectron Limited Semiconductor device, method for manufacturing semiconductor device and gas for plasma CVD
JP5542364B2 (ja) * 2008-04-25 2014-07-09 株式会社半導体エネルギー研究所 薄膜トランジスタの作製方法
CN102803552B (zh) * 2009-06-26 2015-06-24 东京毅力科创株式会社 等离子体处理方法
US8552425B2 (en) 2010-06-18 2013-10-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4737379A (en) * 1982-09-24 1988-04-12 Energy Conversion Devices, Inc. Plasma deposited coatings, and low temperature plasma method of making same
DE3609691A1 (de) * 1985-03-23 1986-10-02 Canon K.K., Tokio/Tokyo Thermischer schreibkopf
US4863809A (en) * 1988-03-10 1989-09-05 Magnetic Peripherals, Inc. Surface treatment for sliders and carbon coated magnetic media
US5156919A (en) * 1990-04-03 1992-10-20 Segate Technology, Inc. Fluorocarbon coated magnesium alloy carriage and method of coating a magnesium alloy shaped part
JP2697315B2 (ja) * 1991-01-23 1998-01-14 日本電気株式会社 フッ素含有シリコン酸化膜の形成方法
JP2699695B2 (ja) * 1991-06-07 1998-01-19 日本電気株式会社 化学気相成長法
CA2072384A1 (en) * 1991-08-29 1993-03-01 Clifford L. Spiro Carbon fluoride compositions
JP3688726B2 (ja) * 1992-07-17 2005-08-31 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JP2723051B2 (ja) * 1994-08-30 1998-03-09 日本電気株式会社 半導体装置
JP2748864B2 (ja) * 1994-09-12 1998-05-13 日本電気株式会社 半導体装置及びその製造方法及び非晶質炭素膜の製造方法及びプラズマｃｖｄ装置
CA2157257C (en) * 1994-09-12 1999-08-10 Kazuhiko Endo Semiconductor device with amorphous carbon layer and method of fabricating the same
JP2751851B2 (ja) * 1995-02-09 1998-05-18 日本電気株式会社 フッ素化非晶質炭素膜の製造方法
JP3195171B2 (ja) * 1994-09-16 2001-08-06 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JPH0897199A (ja) * 1994-09-22 1996-04-12 Toshiba Corp 絶縁膜の形成方法
TW302525B (zh) * 1995-02-28 1997-04-11 Hitachi Ltd
JP3061255B2 (ja) * 1995-08-18 2000-07-10 キヤノン販売株式会社 成膜方法
JPH1079384A (ja) * 1996-09-04 1998-03-24 Sony Corp 絶縁膜の形成方法
JPH10163192A (ja) * 1996-10-03 1998-06-19 Fujitsu Ltd 半導体装置およびその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1868044B (zh) * 2003-08-15 2012-04-18 东京毅力科创株式会社 半导体装置、半导体装置的制造方法及等离子体cvd用气体
CN102315116A (zh) * 2010-06-30 2012-01-11 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种在晶圆上淀积掺氟氧化硅薄膜的方法
CN102315116B (zh) * 2010-06-30 2013-07-31 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种在晶圆上淀积掺氟氧化硅薄膜的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US6121162A (en) 2000-09-19
JP3178375B2 (ja) 2001-06-18
KR19990006652A (ko) 1999-01-25
JPH10335322A (ja) 1998-12-18
GB9811678D0 (en) 1998-07-29
KR100368100B1 (ko) 2003-03-17
GB2325938A (en) 1998-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1208247A (zh) 生成加氟绝缘薄膜的方法
CN1082569C (zh) 微波等离子体处理装置及其处理方法
JP4678304B2 (ja) シリコン酸化膜の製造方法
CN1205666C (zh) 半导体装置及其制造方法
US8580697B1 (en) CVD flowable gap fill
EP0517548B1 (en) Chemical vapor deposition method for forming silicon oxide film
CN1277290C (zh) 制备低介电膜的方法
KR100328144B1 (ko) 고밀도 플라즈마-화학적 증착 기법을 사용하여 낮은 유전상수를 갖는 박막을 형성하는 방법
CN1446374A (zh) 低介电氮化硅膜及其制造方法和半导体器件及其制造工艺
CN1754251A (zh) 改善层间附着的方法
US7972975B2 (en) Method for forming a dielectric film and novel precursors for implementing said method
CN1839468A (zh) 使用甲硅烷基化剂修复低k介电材料的损伤
CN1507015A (zh) 低介电常数材料以及化学气相沉积（cvd）制备方法
JP2012531742A (ja) アモルファスカーボンのドーピングによるフルオロカーボン（ＣＦｘ）の接合の改善
US20060105581A1 (en) Glycol doping agents in carbon doped oxide films
CN1532896A (zh) 半导体器件的制造方法
WO1997007537A1 (fr) Procede de fabrication d'un dispositif a semi-conducteurs
Ding et al. Deposition of low dielectric constant SiOC films by using an atmospheric pressure microplasma jet
JPH09275103A (ja) 成膜方法
US6716725B1 (en) Plasma processing method and semiconductor device
CN1241243C (zh) 在图案化材料上形成高分子层的方法
CN1682367A (zh) 半导体装置的制造方法
JP2006210791A (ja) Ｓｉ含有膜形成材料、及びその用途
JPH08288271A (ja) 成膜方法およびこれに用いる成膜装置
JP2856307B2 (ja) 薄膜形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
AD01 Patent right deemed abandoned
C20 Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned