DE60114304T2 - Hexagonal- Bornitrid-Film mit niedriger dielektrischer Konstante ,Film mit dielektrischer Beschichtung und Verfahren zu seiner Herstellung und Plasma-CVD-Apparat - Google Patents

Hexagonal- Bornitrid-Film mit niedriger dielektrischer Konstante ,Film mit dielektrischer Beschichtung und Verfahren zu seiner Herstellung und Plasma-CVD-Apparat Download PDF

Info

Publication number
DE60114304T2
DE60114304T2 DE60114304T DE60114304T DE60114304T2 DE 60114304 T2 DE60114304 T2 DE 60114304T2 DE 60114304 T DE60114304 T DE 60114304T DE 60114304 T DE60114304 T DE 60114304T DE 60114304 T2 DE60114304 T2 DE 60114304T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
boron nitride
wiring
dielectric
hexagonal boron
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60114304T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60114304D1 (de
Inventor
Hitoshi Kanazawa-ku Sakamoto
Toshihiko Takasago Nishimori
Hiroshi Nagasaki Sonobe
Yoshimichi Kanazawa-ku Yonekura
Nobuki Kanazawa-ku Yamashita
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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
Priority claimed from JP2000193734A external-priority patent/JP2002016064A/ja
Priority claimed from JP2001120272A external-priority patent/JP2002334876A/ja
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Application granted granted Critical
Publication of DE60114304D1 publication Critical patent/DE60114304D1/de
Publication of DE60114304T2 publication Critical patent/DE60114304T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/583—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on boron nitride
    • 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
    • C23C14/0036—Reactive sputtering
    • C23C14/0047—Activation or excitation of reactive gases outside the coating chamber
    • C23C14/0052—Bombardment of substrates by reactive ion beams
    • 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0641—Nitrides
    • C23C14/0647—Boron nitride
    • 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5826—Treatment with charged particles
    • C23C14/5833—Ion beam bombardment
    • 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
    • C23C16/34—Nitrides
    • C23C16/342—Boron nitride
    • 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
    • C23C16/50—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 using electric discharges
    • C23C16/505—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 using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/507—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 using electric discharges using radio frequency discharges using external electrodes, e.g. in tunnel type reactors
    • 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
    • C23C16/56—After-treatment
    • 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
    • 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
    • H01L21/318—Inorganic layers composed of nitrides
    • 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
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76822—Modification of the material of dielectric layers, e.g. grading, after-treatment to improve the stability of the layers, to increase their density etc.
    • H01L21/76828—Modification of the material of dielectric layers, e.g. grading, after-treatment to improve the stability of the layers, to increase their density etc. thermal treatment
    • 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
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76829—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers
    • 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
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76835—Combinations of two or more different dielectric layers having a low dielectric constant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/5329—Insulating materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/761—Unit-cell parameters, e.g. lattice constants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/767—Hexagonal symmetry, e.g. beta-Si3N4, beta-Sialon, alpha-SiC or hexa-ferrites
    • 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
    • H01L21/02203—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 porous
    • 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
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12044—OLED

Landscapes

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

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bornitridschicht, die als ein dielektrisches Schichtlagenmaterial mit niedriger Dielektrizitätskonstante verwendet werden kann, und ein Verfahren zur Herstellung dafür.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Siliziumoxidschichten (spezifische Induktivität ε = 4 bis 4,5) sind bisher weithin als dielektrische Schichtlage in integrierten Schaltungen verwendet worden. Schaltungsverzögerung ist jedoch ein Faktor, der die Vorrichtungssignalverzögerung beeinflusst, wenn hohe Integration in der nächsten Generation angestrebt wird. Um diese Situation zu verbessern, ist es notwendig, die Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Schichtlage niedrig zu machen. Da die spezifische Induktivität hoch ist, können die Siliziumoxidschichten in integrierten Schaltungen der nächsten Generation nicht verwendet werden. Es besteht daher der Bedarf nach dielektrischen Schichtlagenmaterialien mit niedrigeren Dielektrizitätskonstanten. Obwohl es Materialien mit einer sehr niedrigen, weniger als 2,5, Dielektrizitätskonstanten ε unter organischen Materialtypen gibt, haben diese Materialien das Problem einer schlechteren Wärmebeständigkeit. Daher ist man auf Bornitrid (BN) mit einer spezifischen Induktivität in der Größenordnung einer Siliziumoxidschicht aufmerksam geworden, und es wurde ein Versuch unternommen, die Dielektrizitätskonstante von Bornitrid zu verringern.
  • Herkömmlich wird gewöhnlich ein Plasma-CVD-Verfahren zur Bildung einer BN-Dünnschicht verwendet. Dieses Verfahren hat jedoch folgendes Problem. Insbesondere weil z.B. Diboran (B2H6) und Ammoniak (NH3) als Ausgangsgas verwendet werden, werden Wasserstoffbindungen, wie BH und NH, in der BN-Schicht gebildet, so dass eine geringe spezifische Induktivität wie 3,0 oder weniger nicht erzielt werden kann, und eine relativ hohe Substrattemperatur wie 400°C ist bei der Bildung einer Dünnschicht aus kubischem BN (hier im folgenden mit "c-BN" bezeichnet) oder hexagonalem BN (hier im folgenden "h-BN" bezeichnet) erforderlich, was aufgrund der Wärme die Verschlechterung von Metallverdrahtungen verursacht. Daher kann dieses Verfahren auf ein Verfahren zur Herstellung von Metallverdrahtungen nicht angewendet werden.
  • US 5,324,690 betrifft die Bildung von nicht-silylierten ternären Bornitridschichten, die für Halbleitervorrichtungsanwendungen verwendet werden. Z.B. wird Boroxynitrid (BNO) in einem Plasma-verstärkten chemischen Dampfabscheidungsreaktor unter Verwendung von Ammoniak (NH3), Diboran (B2H6) und Stickoxid (N2O) abgeschieden.
  • Hyder et al. beschreiben Bornitridschichten, die durch Umsetzung von Ammoniak und Diboran hergestellt werden (J. Electrochem. Soc.: Solid-State Science and Technology, 1976, S. 1721–1724).
  • Nguyen et al. offenbaren Bornitridschichten, die in einem Plasma-verstärkten chemischen Dampfabscheidungssystem (PECVD) für Einzelwafer unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Chemien der Reaktantengase abgeschieden werden: (i) verdünntes Diboran, Stickstoff und Ammoniak; (ii) Borazin (B3N3H6) und Stickstoff als Precursormaterialien (J. Electrochem. Soc., Bd. 141, Nr. 6, Juni 1994, S. 1633–1638).
  • Gelatos et al. offenbaren die Bildung einer Bornitridschicht unter Verwendung von Ammoniak und Diboran. Es ist ferner beschrieben, dass die Hauptparameter, die die Dielektrizitätskonstante beeinflussen, das Verhältnis von Ammoniak- zu Diboranfluss sowie die Abscheidungstemperatur sind (Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Bd. 260, 1992, S. 347–354).
  • In der Zwischenzeit wurden als dielektrische Schichtlagen mit einer niedrigen spezifischen Induktivität (spezifische Induktivität = 2,0 bis 2,7) in Halbleitervorrichtungen organische Schichten (Flare, SiLK: Polymer vom Polyallylethertyp, BCB: Polymer vom Benzocyclobutentyp) und organische und anorganische Hybridschichten (HSG-R7: SOG vom Methylsiloxantyp, HOSP: hydriertes Methylsilsesquioxan), hergestellt durch ein rotierendes Beschichtungsverfahren, und organische Schichten (α-CF: Polymer vom fluorierten Kohlenwasserstofftyp, AF4: Polymer vom fluorierten Valerintyp) und organische und anorganische Hybridschichten (Black Diamond: Methylsilantyp, 4 MS: Tetramethylsilantyp), hergestellt durch ein CVD-Verfahren, entwickelt, und außerdem wurden Untersuchungen hinsichtlich poröser Schichtstrukturen durchgeführt.
  • Da, wie oben erwähnt, die Dichte von herkömmlichen dielektrischen Schichtlagen mit einer niedrigen spezifischen Induktivität erniedrigt wird, um die spezifische Induktivität zu verringern, wirft die konventionelle dielektrische Schicht Probleme auf, wie herabgesetzte Beständigkeit gegenüber Sauerstoffplasma, schlechtere mechanische Festigkeit, herabgesetzte thermische Diffusionsfähigkeit, erhöhte Feuchtigkeitsabsorption und Permeationsfähigkeit, herabgesetzte Wärmebeständigkeit und herabgesetzte Sperrwirkungen gegen Diffusion von Verunreinigungen. Daher hat die konventionelle dielektrische Schicht Probleme hinsichtlich einer möglichen signifikanten Herabsetzung der Vorrichtungseigenschaften in Verfahren, wie Wärmebehandlung und CMP (chemisch-mechanisches Polieren), nachdem die dielektrische Schichtlage mit einer niedrigen spezifischen Induktivität gebildet wurde.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hexagonale Bornitridschicht mit einer spezifischen Induktivität von 3,0 oder weniger und außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer dielektrischen Schichtlage bei niedrigen Temperaturen, wo Metallverdrahtungen durch Wärme nicht verschlechtert werden, bereitzustellen.
  • In einer hexagonalen Bornitridschicht mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante, einer dielektrischen Schichtlage und einem Verfahren zur Herstellung dieser Schichten gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine hexagonale Bornitridschicht mit einer spezifischen Induktivität von 3,0 oder weniger bereitgestellt. Ebenfalls bereitgestellt werden eine hexagonale Bornitridschicht, in der der Gesamtgehalt an Bindungen zwischen einem Stickstoffatom und einem Wasserstoffatom und zwischen einem Boratom und einem Wasserstoffatom 4 mol% oder weniger ist, eine hexagonale Bornitridschicht, in der der Abstand in Richtung der c-Achse von 3,3 Å um 5 bis 30% verlängert ist, die Verlängerung des Abstandes in Richtung der a-Achse von 2,2 Å jedoch auf innerhalb von 5% beschränkt ist, und eine hexagonale Bornitridschicht, in der die Richtung der c-Achse parallel zu einem Substrat verläuft. Ebenfalls bereitgestellt wird eine dielektrische Schichtlage, die jede dieser hexagonalen Bornitridschichten verwendet. Außerdem wird in einem Verfahren zur Herstellung einer hexagonalen Bornitridschicht durch Anwendung eines Ionenabscheidungsverfahrens, das die Bestrahlung mit gemischten Ionen, bestehend aus Stickstoffionen oder Stickstoff und Edelgas, und die Abscheidung einer Borversorgungsquelle im Vakuum beinhaltet, ein Verfahren zur Herstellung einer hexagonalen Bornitridschicht bereitgestellt, wobei das Verfahren die Verwendung von Ausgangsgas umfasst, das keine Bindung mit einem Wasserstoffatom enthält.
  • Darüber hinaus umfasst der in der vorliegenden Erfindung verwendete Plasma-CVD-Apparat eine Schichtbildungseinheit, die eine Schicht mit einer niedrigen spezifischen Induktivität als eine Schutzschicht auf der Oberfläche einer dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht, die auf einem Halbleiterwafer gebildet ist und eine niedrige spezifische Induktivität aufweist, erzeugt, und eine Heizeinheit, die den Halbleiterwafer auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt. Gemäß dieser Erfindung wird die Schicht mit einer niedrigen spezifischen Induktivität durch die Schichtbildungseinheit auf der Oberfläche der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht gebildet, und anschließend wird der Halbleiterwafer erwärmt, um die Schutzschicht auf der Oberfläche der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht zu bilden, und dadurch können die Beständigkeit gegenüber Sauerstoffplasma, die mechanische Festigkeit, die thermische Diffusionsfähigkeit, Feuchtigkeitsabsorption und Permeationsfähigkeit, Wärmebeständigkeit und Sperrwirkungen gegenüber der Diffusion von Verunreinigungen verbessert werden, verglichen mit solchen, die mit Plasma-CVD-Apparaten, die gegenwärtig verwendet werden, hergestellt wurden. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden außerdem die Bildung der Schicht mit einer niedrigen spezifischen Induktivitätskapazität und die Wärmebehandlung kontinuierlich durchgeführt, wodurch die Verkürzung des Verfahrens ermöglicht wird.
  • Der in der vorliegenden Anmeldung verwendete Plasma-CVD-Apparat umfasst eine erste Schichtbildungseinheit, die eine Verdrahtungszwischenschicht mit einer niedrigen spezifischen Induktivität auf der Oberfläche des Halbleiterwafers erzeugt, eine zweite Schichtbildungseinheit, die eine Schicht mit einer niedrigen spezifischen Induktivität als eine Schutzschicht auf der Oberfläche der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht erzeugt, und eine Heizeinheit, die den Halbleiterwafer auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt. Gemäß dieser Erfindung werden die Bildung der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht und die Bildung der Schutzschicht kontinuierlich durchgeführt, wodurch weiteres Verkürzen des Verfahrens ermöglicht wird.
  • Außerdem umfasst der Plasma-CVD-Apparat ferner eine porositätsfördernde Einheit, die die dielektrische Verdrahtungszwischenschicht porös macht. Gemäß dieser Erfindung kann das Verfahren verkürzt werden, weil die Porosität der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht durch die porositätsfördernde Einheit erhöht und die Schutzschicht auf der Oberfläche der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht erzeugt wird. Darüber hinaus können die Grenzschichteigenschaften, die die Schwachpunkte einer porösen Schicht darstellen, verbessert werden, und außerdem können die Verschlechterung der Schichtqualitäten und eine Erhöhung der Feuchtigkeitsabsorptionsfähigkeit, hervorgerufen durch Schichtbildung, Ätzen und Veraschung, eingeschränkt werden.
  • Weitere Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung werden durch die folgende Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen verdeutlicht.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
  • 1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines integrierten Schaltelementes zeigt, das eine dielektrische Schichtlage enthält;
  • 2A ist eine Ansicht, die eine herkömmliche h-BN-Schicht zeigt und
  • 2B ist eine Ansicht, die eine h-BN-Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 3 ist eine Ansicht, die einen Filmbildungsapparat zeigt, in dem ein Ionenabscheidungsverfahren angewendet und der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 4 zeigt die Ergebnisse von Messungen der Infrarot-Absorptions-Spektralanalyse (FTIR) einer h-BN-Schicht, hergestellt in einer ersten Ausführungsform, worin der Bereich A einen Bereich zeigt, wo ein von einer NH-Bindung stammender Peak erscheint und die Region B eine Region zeigt, wo ein auf einer BH-Bindung basierender Peak erscheint;
  • 5 ist eine Ansicht, die die Struktur eines Plasma-CVD-Apparates zeigt, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 6 ist eine Ansicht, die die Struktur einer Halbleitervorrichtung, hergestellt in der vorliegenden Erfindung, zeigt;
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das ein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt und;
  • 9 ist ein Flussdiagramm, das ein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen im folgenden beschrieben.
  • Die h-BN-Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung kann als eine dielektrische Schichtlage mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante verwendet werden.
  • Die dielektrische Schichtlage bedeutet eine dielektrische Schicht und eine Schutzschicht, die in einer integrierten Schaltungsvorrichtung und elektrisch isolierten Elektroden, Stecker und auf einem Substrat geformte Leitungen beinhaltet sind. Die dielektrische Schichtlage beinhaltet z.B. eine dielektrische Schichtvorrichtung. Ein Beispiel für eine integrierte Schaltungsvorrichtung ist in 1 gezeigt. Hier ist der Verdrahtungsbereich in zwei Schichten strukturiert.
  • Das Substrat 1, wie ein Siliziumsubstrat, ist mit z.B. der Quelle 2, Gate-Oxidschicht 3, Ableitung 4, Elektrode 5 und dielektrische Schicht 6 versehen, und auf der dielektrischen Schicht ist eine dielektrische Schichtvorrichtung 7 (strukturiert auf z.B. eine Siliziumoxidschicht) gebildet. Die dielektrische Schichtvorrichtung 7 ist mit einer ersten dielektrischen Schichtlage 9 versehen, die einen Verdrahtungsbereich 10 aufweist, der mit einem Kontaktstecker 8 der dielektrischen Schichtvorrichtung 7 verbunden ist. Die zweite dielektrische Schichtlage 12 ist auf der dielektrischen Schichtlage 9 bereitgestellt. Der Verdrahtungsbereich 10 in der zweiten dielektrischen Schichtlage 9 ist mit einem Verdrahtungsbereich 13 in der zweiten dielektrischen Schichtlage 12 über eine Übertragungsstelle 11 verbunden. Die zweite dielektrische Schichtlage 12 ist durch eine abschließende Schutzschicht 14 geschützt. Die abschließende Schutzschicht 14 ist gewöhnlich aus einem Siliziumnitrid oder dgl. aufgebaut.
  • Die dielektrische h-BN-Schichtlage der vorliegenden Erfindung weist eine Schichtdicke von bevorzugt 0,1 bis 1,0 μm oder bevorzugter 0,35 μm auf (3.500 Å) auf. Die dielektrische Schichtlage gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Typ, der durch Verringerung der Dielektrizitätskonstante einer konventionellen dielektrischen Schichtlage erhalten wird. Die dielektrische Schichtlage der vorliegenden Erfindung kann jedoch wie die konventionelle Schichtlage verwendet werden und kann auch verwendet werden beispielsweise als ein Substrat, eine dielektrische Schichtvorrichtung und eine Endschutzschicht, die herkömmlich verwendet werden. Als Verdrahtungsmetalle können Kupfer oder eine Aluminiumlegierung, wie gewöhnlich, verwendet werden.
  • Gemäß der 0,18 μm Designregel ist die Leitungsverzögerung, wenn Aluminiumlegierung als ein Verdrahtungsmaterial und SiO2 (spezifische Induktivität: 4,5) als ein dielektrisches Schichtmaterial verwendet wird, 18 ps (siehe z.B. "LATEST TREND OF SEMICONDUCTOR PERIPHERAL MATERIALS" (1999) S. 19, Toray Research Center). Wenn das h-BN gemäß der vorliegenden Erfindung als eine dielektrische Schichtlage verwendet wird, kann eine höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit erwartet werden, und die Leitungsverzögerung ist in diesem Fall nahe bei etwa 10 ps, was einer Leitungsverzögerung entspricht, die erhalten wird, wenn Kupfer als Verdrahtungsmaterial und ein Isoliermaterial mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante als Isoliermaterialschicht verwendet wird.
  • Die h-BN-Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine reduzierte Anzahl an Bindungen (NH) zwischen Stickstoffatom und Wasserstoffatom und an Bindungen (BH) zwischen Boratom und Wasserstoffatom aufweist. Die Anzahl an Wasserstoffbindungen kann durch die Fourier-Transform-Infrarot-Absorptionsspektroskopie-Methode (FTIR) ermittelt werden und ist auf 4 mol% oder weniger limitiert, bevorzugt 0,1 mol% oder weniger, in der h-BN-Schicht. Die Verringerung der Anzahl an Wasserstoffbindungen, wie BH und NH, macht es möglich, eine niedrige Dielektrizitätskonstante insbesondere eine so geringe spezifische Induktivität von 3,0 oder weniger zu erzielen.
  • Außerdem ist die h-BN-Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Abstand aufweist, der sich in Richtung der c-Achse verlängert. Der Abstand kann gemessen werden durch Röntgendiffraktion (XRD) oder unter Verwendung eines Elektronenmikroskops vom Transmissionstyp (TEM) (siehe z.B. JCPDS-Karte Nr. 34–421). Der Abstand eines gewöhnlichen h-BN ist 3,3 Å in Richtung der c-Achse, 2,2 Å in Richtung der a-Achse und 2,2 Å in Richtung der b-Achse. Verglichen mit dem Abstand des gewöhnlichen h-BN ist der Abstand des h-BN gemäß der vorliegenden Erfindung in Richtung der c-Achse um bevorzugt 5 bis 30% verlängert, bevorzugter 10 bis 20% und besonders bevorzugt 15%, und in Richtung der a-Achse bevorzugt 5% oder weniger und bevorzugter 3% oder weniger. Es wird angenommen, dass sich, wenn der Abstand in Richtung der c-Achse verlängert ist, die Dichte der h-BN-Schicht verringert, und dadurch die Dielektrizitätskonstante verringert wird.
  • Die h-BN-Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die c-Achse in einer Richtung parallel zum Substrat verlängert. 2A zeigt eine konventionelle h-BN-Schicht, und 2B zeigt die h-BN-Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung. Obwohl die konventionelle h-BN-Schicht hexagonal ist, ist die Orientierungsrichtung beliebig und dadurch ist die h-BN-Schicht nahezu amorph. Andererseits ist die h-BN-Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung ein hexagonales System, worin die c-Achse in einer Richtung parallel zu dem Substrat ausgerichtet ist. Wenn die Richtung der c-Achse horizontal ist, kann die Rotation in gleicher Ebene erzeugt werden. Die Kristallstruktur der h-BN-Schicht kann mit einem Elektronenmikroskop vom Transmissionstyp (TEM) gemessen werden (siehe z.B. T. A. Friedmann et al., Thin Solid Films, 237 (1994) 48–56). Der Gehalt an h-BN, worin die Richtung der c-Achse parallel zu dem Substrat verläuft, ist bevorzugt 30 mol% oder mehr und bevorzugter 70 mol% oder mehr. Es wird angenommen, dass, wenn in der h-BN-Schicht die Richtung der c-Achse parallel zu dem Substrat verläuft, die Polarisierbarkeit der gesamten Schicht reduziert ist, wodurch die Dielektrizitätskonstante reduziert wird.
  • Es wird erwartet, dass eine Reduktion der Anzahl an Bindungen (NH) zwischen Stickstoffatom und Wasserstoffatom und Bindungen (BH) zwischen Boratom und Wasserstoffatom, die Verlängerung der Ebenenrichtung in c-Achsen-Richtung und die zum Substrat parallele Ausrichtung der c-Achsen-Richtung zu einer Reduzierung der Dielektrizitätskonstanten der h-BN-Schicht beitragen. Die Dielektrizitätskonstante kann durch Kombination dieser Maßnahmen noch mehr verringert werden.
  • Spezifische Induktivität der h-BN-Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung kann noch mehr reduziert werden durch Einbringung von Wasserstoff durch Ionenimplantation, um eine Unordnung der Verbundenheit der Moleküle zu verursachen, wodurch eine weitere Reduzierung der spezifischen Induktivität ermöglicht wird. Die Unordnung der Verbundenheit von Molekülen kann unter Verwendung eines Elektronenmikroskops vom Transmissionstyp (TEM) gemessen werden (siehe z.B. T. A. Friedmann et al., Thin Solid Films, 237 (1994) 48–56). Um die spezifische Induktivität zu verringern, ist es effektiv, dass der Grad an Unordnung der Verbundenheit bevorzugt ein Maximum von etwa 50 Molekülen darstellt und bevorzugter ein Maximum von etwa 15 Molekülen. Es wird angenommen, dass die Polarisierbarkeit der gesamten Schicht weiter verringert wird, als wenn keine Unordnung der Moleküle vorliegt, und die Dielektrizitätskonstante wird verringert, indem die Verbundenheit von Molekülen in Unordnung gebracht wird.
  • Außerdem lässt es die h-BN-Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung zu, dass amorphes BN (α-BN) durch Einführen von Wasserstoff durch Ionenimplantation eingemischt wird, wodurch es möglich wird, dass die Dielektrizitätskonstante verringert wird. Die Menge an vorliegendem amorphen BN kann unter Verwendung eines Elektronenmikroskops vom Transmissionstyp (TEM) gemessen werden (siehe z.B. T. A. Friedmann et al., Thin Solid Films, 237 (1994), 48–56). Die Menge an amorphem BN, das eingemischt werden soll, ist bevorzugt 40 mol% oder weniger.
  • Außerdem lässt es die h-BN-Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung zu, dass c-BN durch Einführen von Wasserstoff durch Ionenimplantation eingemischt wird, wodurch es ermöglicht wird, dass die Dielektrizitätskonstante verringert wird. Die Menge an vorliegendem c-BN kann unter Verwendung eines Elektronenmikroskops vom Transmissionstyp (TEM) gemessen werden (siehe z.B. T. A. Friedmann et al., Thin Solid Films, 237 (1994), 48–56). Die Menge an c-BN, das eingemischt werden soll, ist bevorzugt 40 mol% oder weniger.
  • Obwohl es erlaubt ist, dass α-BN und c-BN nebeneinander vorliegen, ist es bevorzugt, dass die beiden in einer Menge von insgesamt 40 mol% in der h-BN-Schicht vorliegen.
  • Es wird angenommen, dass sich die Polarisationsfähigkeit der gesamten Schicht und sich die Dielektrizitätskonstante verringern, wenn es zugelassen wird, dass α-BN und das c-BN nebeneinander vorliegen.
  • Als nächstes wird ein Apparat und ein Verfahren zur Herstellung der h-BN-Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt.
  • Das Ionenabscheidungsverfahren, das in der vorliegenden Erfindung angewendet wird, meint ein Abscheidungsverfahren, das die Bestrahlung von Stickstoffionen oder gemischten Ionen aus Stickstoff und Edelgas und die Abscheidung einer Borversorgungsquelle unter Vakuum beinhaltet. Das Vakuum bedeutet hier eines, das die Abscheidung ermöglicht, und gewöhnlich wird ein Vakuum im Bereich von 10–3 und 10–8 Torr verwendet.
  • 3 zeigt ein Beispiel für einen Apparat, der in der vorliegenden Erfindung zur Erzeugung einer BN-Schicht unter Verwendung eines Ionenabscheidungsverfahrens angewendet wird. Die Vakuumkammer 15 ist eine Kammer, die Vakuumbedingungen halten kann und, obwohl nicht gezeigt, durch eine Auslassöffnung 15A mit einer Vakuumquelle verbunden ist. Der Basismaterialhalter 16 ist in der Vakuumkammer 15 angebracht. Dieser Basismaterialhalter 16 wird durch Kühlwasser, eingeleitet aus einer Kühlspeisung und Abschlussleitung 16A, gekühlt, um das Basismaterial 17, das an dem Halter 16 angebracht ist, auf einer bestimmten Temperatur zu halten. Gemischte Ionen, erhalten durch das gemischte Ionisierungsgas aus Edelgas und Stickstoff, lässt man auf das Basismaterial aus einer Ionenquelle 19 auftreffen, und gleichzeitig wird Bor (B) auf einer Verdampfungsquelle 18 auf dem Basismaterial 17 abgeschieden. Diese Verfahren stellt sicher, dass eine h-BN-Schicht, die eine Zusammensetzung mit einem B/N-Verhältnis von 0,9 bis 1,1 aufweist, auf dem Substrat hergestellt werden kann.
  • Das vorher erwähnte Edelgas kann Argon oder Krypton sein. Als Stickstoffversorgungsquelle wird Stickstoff oder dgl. ohne Bindung zwischen einem Stickstoffatom und einem Wasserstoffatom anstatt von Ammoniak (NH3) oder dgl., der eine Bindung zwischen einem Stickstoffatom und einem Wasserstoffatom aufweist, verwendet. Bezüglich des Verhältnisses zwischen dem Edelgas und Stickstoff, die gemischt werden sollen, ist Stickstoff in dem gemischten Gas in einer Menge von 20 Vol% oder mehr und bevorzugt 50 bis 90% enthalten. Das gemischte Gas aus Edelgas und Stickstoff wird verwendet, um die Dissoziationsfähigkeit von Stickstoff zu erhöhen. Als Borversorgungsquelle für die Zuführung von Bordampf auf das Basismaterial 17 wird eine Borversorgungsquelle ohne Bindung zwischen einem Boratom und einem Wasserstoffatom anstatt von Diboran (B2H6), das eine Bindung zwischen einem Boratom und einem Wasserstoffatom aufweist, verwendet. Bevorzugte Beispiele für die Borversorgungsquelle können metallisches Bor beinhalten.
  • Beispiele für die Ionenquelle 19 beinhalten eine Ionenquelle vom Kaufmanntyp und eine Ionenquelle vom Mikrowellenentladungstyp. Als Beispiele für die Verdampfungsquelle 18 wird eine Elektronenstrahlverdampfungsquelle angegeben.
  • Die Temperatur des Basismaterials 17 wird bevorzugt bei Raumtemperatur bis 200°C durch Kühlen unter Verwendung von Kühlwasser, das durch die Kühlzuführungs- und Abflussleitung 16A eingeführt wird, gehalten. Weil in der vorliegenden Erfindung eine Stickstoffversorgungsquelle und eine Borversorgungsquelle verwendet werden, die weder BH-Bindung noch NH-Bindung enthalten, wird in der BN-Schicht, die gebildet werden soll, keine Wasserstoffbindung (BH und NH) erzeugt, und außerdem kann die Temperatur des Basismaterials niedrig gehalten werden, so dass keine Verschlechterung von Metallverdrahtungen verursacht wird. Dadurch kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Metallverdrahtung angewendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird hier im folgenden im Detail durch Beispiele erklärt, die jedoch nicht dazu gedacht sind, die vorliegende Erfindung zu limitieren.
  • BEISPIEL 1:
  • Es wurde ein Apparat zur Herstellung einer BN-Schicht unter Verwendung eines Ionenabscheidungsverfahren, wie in 3 gezeigt, verwendet. Ein p-Typ-Siliziumsubstrat wurde als ein Substrat 17 an einen Basismaterialhalter 16 in einer Vakuumkammer 15 befestigt. Ionen (Flussgeschwindigkeit = 5 sccm), erhalten durch Mischen von Argon mit Stickstoff (N) in einem Verhältnis von 64:36, wurde gestattet, auf das Siliziumsubstrat (Substrattemperatur: 200°C) aus einer Ionenquelle vom Kaufmanntyp als eine Ionenquelle 19 bei einer Beschleunigungsspannung von 0,5 kV aufzutreffen, und gleichzeitig wurde Bor (B) aus einer Elektronenstrahlverdampfungsquelle als Verdampfungsquelle 18 mit einer Geschwindigkeit von 0,5 Å/s zugeführt, um eine h-BN-Schicht, die eine Zusammensetzung mit einem B/N-Verhältnis von 1 aufweist, zu erzeugen. Der Vakuumgrad in der Vakuumkammer 1 während der Filmbildung wurde auf 1,0 × 104 Torr gesetzt.
  • Die Ergebnisse der Messung der resultierenden h-BN-Schicht unter Verwendung von Infrarot-Absorptionsspektrometrie (FTIR) sind in 4 gezeigt. Wie aus 4 deutlich wird, wird keine NH-Bindung (3.340 cm–1) im Bereich A von 4 und keine BH-Bindung (2.520 cm–1) im Bereich B der 4 gefunden.
  • Die spezifische Induktivität ε der resultierenden h-BN-Schicht wurde aus dem Ergebnis von Kapazitätsspannungs-(CV)-Messung berechnet (siehe z.B. M. Z. Karim et al., Surface and Coatings Technology, 60 (1993) 502–505). Die spezifische Induktivität ε betrug 2,4.
  • Der Abschnitt der resultierenden h-BN-Schicht wurde mit einem Elektronenmikroskop vom Transmissionstyp (TEM) untersucht, wodurch gefunden wurde, dass der Abstand in Richtung der c-Achse um 3,73 Å vom gewöhnlichen Abstand 3,3 2,5 Å verlängert war. Zu diesem Zeitpunkt war die c-Achsen-Richtung des h-BN parallel zum Siliziumsubstrat.
  • BEISPIEL 2:
  • Eine andere h-BN-Schicht wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die resultierende h-BN-Schicht wurde mit Wasserstoffionen unter solchen Bedingungen implantiert, dass die Energie 15 keV betrug und die zu implantierende Menge 1 × 1016 cm–2 war. Danach wurde eine CV-Messung durchgeführt, um die spezifische Induktivität zu berechnen, wodurch ε = 2,2 gefunden wurde. Außerdem wurde der Abschnitt der resultierenden h-BN-Schicht unter Verwendung eines TEM's untersucht, um zu ermitteln, dass der Abstand in der Richtung der c-Achse von dem gewöhnlichen Abstand 3,3 2,5 Å auf 3,73 Å verlängert war. Die Periodizität des Kristalls war weniger als etwa 60 Å, und α-BN und c-BN lagen nebeneinander vor. Zu dem Zeitpunkt war die Richtung der c-Achse des h-BN parallel zum Siliziumsubstrat.
  • In Beispielen 1 und 2 wurde eine Gasquelle verwendet, die keine Wasserstoffbindung enthielt, weil sie Wasserstoff ausschloss, und eine Gasquelle (Stickstoff) wurde ionisiert und beschleunigt, um Energie bereitzustellen. Daher konnte die h-BN-Schicht bei einer so niedrigen Substrattemperatur wie 200°C erzeugt werden. Außerdem war der Abstand der h-BN-Schicht in der Richtung der c-Achse von 3,3 Å auf 3,7 Å verlängert, und die Richtung der c-Achse der h-BN-Schicht war parallel zum Substrat. Dadurch war der spezifische induktive kapazitive Widerstand der h-BN-Schicht auf 2,4 verringert.
  • Außerdem wurden Wasserstoffionen in die erhaltene h-BN-Schicht durch Ionenimplantation eingebaut, wodurch die Unordnung der Kristallperiodizität verursacht wurde, α-BN und C-BN nebeneinander vorlagen und die spezifische Induktivität der h-BN-Schicht weiter auf 2,2 verringert wurde.
  • Wie oben erwähnt, wird die h-BN-Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung als eine dielektrische Schichtlage mit einer niedrigeren Dielektrizitätskonstante als eine Siliziumoxidschicht (ε = 4 bis 4,5) verwendet, wodurch die Herstellung einer Vorrichtung, die höher integriert ist, ermöglicht wird.
  • Als nächstes wird in den zweiten bis vierten Ausführungsformen, die unten beschrieben werden, ein Plasma-CVD-Apparat, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, im Detail erklärt.
  • 5 ist eine Ansicht, die die Strukturen der zweiten bis vierten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser Figur ist ein Plasma-CVD-Apparat zur Erzeugung einer viellagigen Schicht auf einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung von Plasmadampfanregung gezeigt. Dieser Plasma-CVD-Apparat ist ein System, in dem Rohgas, bestehend aus Elementen, die die dünne Schicht aufbauen, zu einem Halbleiterwafer zugeführt wird, um die gewünschte dünne Schicht durch eine chemische Reaktion zu erzeugen, die entweder in einer Dampfphase oder auf der Oberfläche der Halbleitervorrichtung abläuft. Plasmaentladung wird angewendet, um Gasmoleküle anzuregen.
  • In 5 sind Düsen 21 und 22 zur Emittierung des Rohgases auf der Innenoberfläche eines Reaktionsgefäßes 20 angebracht. Aus der Düse 21 werden 100% N2, 100% NH3 oder N2+NH3 als Rohgas, das aus einer Bombe (nicht gezeigt) zugeführt wird, bei einer Gesamtflussgeschwindigkeit von 100 bis 1.000 sccm freigesetzt. Außerdem wurde von der Düse 22 B2H6, mit H2O, N2, He, Ar oder dgl. auf eine Konzentration von 5% oder weniger verdünnt, als Rohgas, das aus einer Bombe (nicht gezeigt) zugeführt wurde, bei einer Gesamtflussgeschwindigkeit von 100 bis 1.000 sccm freigesetzt.
  • Die RF-Elektrode 23 ist oben auf dem Reaktionsgefäß 20 angebracht und mit einer Hochfrequenzleistungsquelle 24 verbunden. Eine Biaselektrode 25 ist in dem Reaktionsgefäß 20 auf eine Weise angebracht, dass sie der RF-Elektrode 23 gegenüberliegt und mit einer Hochfrequenzleistungsquelle 26 verbunden ist. Diese RF-Elektrode 23 und Biaselektrode 25 dienen dazu, ein elektrisches Feld zu erzeugen. Die RF-Leistung der RF-Elektrode 23 ist 1 kW oder mehr, und die Biasleistung der Biaselektrode 25 ist 0,5 kW oder mehr.
  • Die magnetische Feldspule 27 ist um das Reaktionsgefäß 20 gewickelt und arbeitet so, dass sie ein rotierendes horizontales Magnetfeld (10 bis 300 Gauß) erzeugt. Ein Halbleiterwafer 28 mit einem Durchmesser von 12 inch ist auf der Biaselektrode 25 auf eine Weise angebracht, dass er in einem rechten Winkel zum obigen elektrischen Feld steht. Auf der Oberfläche des Halbleiterwafers 28 wird eine BN-Schicht 29 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität durch ein später beschriebenes Verfahren erzeugt. Hier bedeutet die BN-Schicht mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante eine Schutzschicht, die aus einer Borquelle (B): B2H6 oder BCl3 und einer Stickstoffquelle (N): N2 oder NH3 aufgebaut ist und eine niedrige Dielektrizitätskonstante besitzt. Es ist auch zu bemerken, dass die Magnetfeldspule 27 nicht wesentlich ist.
  • 6 ist eine Ansicht, die die Struktur einer Halbleitervorrichtung 100 zeigt, die in den zweiten bis vierten Ausführungsformen hergestellt wurde. In der Halbleitervorrichtung 100, die in dieser Figur gezeigt ist, sind die Basistransistoren 101, 101, ... jeweils durch eine Zwischen-Element-Isolationsschicht 102 isoliert. Die dielektrische Verdrahtungsunterschicht 103, wie BPSG (Bor-Phospho-Silikat-Glas), ist auf der Oberfläche aller Basistransistoren 101, 101, ... gebildet.
  • Die Metallverdrahtung 104 ist auf der Oberfläche der dielektrischen Verdrahtungsunterschicht 103 gebildet und mit dem Basistransistor 101 durch das Zwischen-Verdrahtungsmetall 105 verbunden, das in einem Kontaktloch die dielektrische Verdrahtungsunterschicht 103 durchdringt. Darüber hinaus ist eine dielektrische Verdrahtungszwischenschicht 106 auf der Oberfläche der dielektrischen Verdrahtungsunterschicht 103 gebildet (Metallverdrahtung 104). Die dielektrische Verdrahtungszwischenschicht 106 ist aus einem Material mit einer niedrigen spezifischen Induktivität aufgebaut, um die Parasitärkapazität zu verringern. Auf der Oberfläche der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht 106 wurde eine BN-Schicht 107 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität als eine Schutzschicht gebildet.
  • Die Metallverdrahtung 108 wurde auf der Oberfläche der BN-Schicht 107 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität erzeugt und ist mit der Metallverdrahtung 104 durch ein Verdrahtungszwischenmetall 109 verbunden, das in einem Kontaktloch gebildet, welches die dielektrische Verdrahtungszwischenschicht 106 und die BN-Schicht 1O7 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität durchdringt. Darüber hinaus wird die dielektrische Verdrahtungszwischenschicht 110 auf der Oberfläche der BN-Schicht 107 (Metallverdrahtung 108) mit einer niedrigen spezifischen Induktivität erzeugt. Auf der Oberfläche der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht 110 ist die BN-Schicht 111 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität als eine Schutzschicht gebildet. Diese dielektrische Verdrahtungszwischenschicht 110 ist zusammengesetzt aus einem Material mit einer niedrigen spezifischen Induktivität, um die Parasitärkapazität zu verringern.
  • Die Metallverdrahtung 112 ist auf der Oberfläche der BN-Schicht 111 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität gebildet und mit der Metallverdrahtung 108 durch ein Verdrahtungszwischenmetall 113 verbunden, das in einem Kontaktloch gebildet ist, das die dielektrische Verdrahtungszwischenschicht 110 und die BN-Schicht 111 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität durchdringt. Die Halbleitervorrichtung 100 ist so hergestellt, dass sie auf diese Weise eine viellagige Struktur besitzt.
  • Als nächstes wird das Herstellungsverfahren der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf das in 7 gezeigte Flussdiagramm erklärt. Dieses Verfahren zur Herstellung einer BN-Schicht 107 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität, die hauptsächlich in 6 gezeigt ist, wird im wesentlichen hier im folgenden erklärt. In diesem Fall setzen die Erklärungen voraus, dass die Struktur bis zur dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht 106, wie in 6 gezeigt, auf einem Halbleiterwafer 28, wie in 5 gezeigt, gebildet wurde. Das Verdrahtungszwischenmetall 109 ist jedoch nicht gebildet worden.
  • Bei dem in 7 gezeigten Schritt SA1 wird eine Schicht mit einer niedrigen spezifischen Induktivität auf der Oberfläche des Halbleiterwafers 28 erzeugt (dielektrische Verdrahtungszwischenschicht 106). Speziell werden aus der Düse 21 100% N2, 100% NH3 oder N2+NH3 als Rohgas emittiert, das aus einer Bombe (nicht gezeigt) bei einer Gesamtflussgeschwindigkeit von 100 bis 1.000 sccm zugeführt wird. Ferner wird aus der Düse 22 B2H6, das mit H2, N2, He, Ar oder dgl. auf eine Konzentration von 5% oder weniger verdünnt wurde, bei einer Gesamtflussgeschwindigkeit von 100 bis 1.000 sccm emittiert. Durch das obige Verfahren wird das obige Rohgas in dem Reaktionsgefäß 20 gemischt, und eine Schicht mit einer niedrigen spezifischen Induktivität wird auf der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht 106 gebildet.
  • Bei Schritt SA2 wird solch eine Wärmebehandlung durchgeführt, dass der Halbleiterwafer 28 in dem Reaktionsgefäß 20 auf 300 bis 400°C durch eine Wärmeeinheit (nicht gezeigt) erwärmt wird. Durch diese Wärmebehandlung wird die BN-Schicht 107 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität auf der Oberfläche der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht 106 in Schritt SA3 gebildet. Die spezifische Induktivität der BN-Schicht 107 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität ist auf 2,2 gesetzt. Außerdem besitzt die BN-Schicht 107 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität im wesentlichen eine hexagonale Kristallstruktur sowie eine Zusammensetzung mit dem Verhältnis [B]/[N] = 1. Ferner ist die Filmdicke der BN-Schicht 107 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität so eingestellt, dass sie 20 bis 100 nm ist, genug um als Schutzschicht wirksam zu sein.
  • In Schritt SA4 wird Ätzen durchgeführt, um ein Kontaktloch sowohl in der BN-Schicht 107 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität als auch der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht 106 zu bilden. In Schritt SA5 wird das Verdrahtungszwischenmetall 109 in das geformte Kontaktloch eingebettet. In Schritt SA6 wird die Oberfläche durch CMP poliert. In Schritt SA7 wird die Metallverdrahtung 108 auf der Oberfläche der BN-Schicht 107 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität gebildet. Das Verfahren, das einschließlich und nacheinander nach Schritt SA1 die Schritte beinhaltet, wird wiederholt, um die Halbleitervorrichtung 100 mit einer viellagigen Schichtstruktur, wie in 6 gezeigt, herzustellen.
  • Es soll angemerkt werden, dass die zweite Ausführungsform eine Struktur besitzen kann, in der die dielektrischen Schichten 103, 106 und 110, wie in 6 gezeigt, aus der oben erwähnten Borquelle (B) und Stickstoffquelle (N) zusammengesetzt sind, und diese Schichten werden als BN-Schichten mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante verwendet.
  • Wie oben erwähnt, wird in der zweiten Ausführungsform der Halbleiterwafer 28 erwärmt, nachdem die Schicht mit einer niedrigen spezifischen Induktivität auf der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht 106 erzeugt wurde, um die BN-Schicht 107 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität auf der Oberfläche der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht 106 zu bilden. Dadurch kann die Beständigkeit gegenüber Sauerstoffplasma, die mechanische Festigkeit, thermische Diffusionsfähigkeit, Feuchtigkeitsabsorption und Durchlässigkeitsfähigkeit, Wärmebeständigkeit und Sperrwirkung gegenüber der Diffusion von Verunreinigungen mehr als gewöhnlich verbessert werden.
  • Ferner kann die Erzeugung einer Schicht mit einer niedrigen spezifischen Induktivität und die Wärmebehandlung kontinuierlich in einem Reaktionsgefäß 20 durchgeführt werden, und dadurch kann das Verfahren verkürzt werden.
  • In der zweiten Ausführungsform ist ein Beispiel beinhaltet, worin die BN-Schichten 107 und 111 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität in dem Reaktionsgefäß 20 erzeugt werden. Jedoch können die dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht 106 und 110 in dem Reaktionsgefäß 20 gebildet werden. Dieser Fall wird als dritte Ausführungsform hier im folgenden erklärt.
  • Das Herstellungsverfahren der dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm, das in 8 gezeigt ist, erklärt. Ein Verfahren zur Bildung der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht 106 und der BN-Schicht 107 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität, hauptsächlich in 6 gezeigt, wird hier im folgenden zunächst erklärt. In diesem Fall setzten die Erklärungen voraus, dass die Struktur bis zur dielektrischen Verdrahtungsunterschicht 103 und der Metallverdrahtung 104, wie in 6 gezeigt, auf dem Halbleiterwafer 8, wie in 5 gezeigt, gebildet werden.
  • Bei in 8 gezeigten Schritt SB1 wird die dielektrische Verdrahtungszwischenschicht 106 auf der Oberfläche (dielektrische Verdrahtungsunterschicht 103 und Metallverdrahtung 104) des Halbleiterwafers 28 in dem Reaktionsgefäß 20 durch das gut bekannte CVD-Verfahren gebildet. In Schritt SB2 wird die BN-Schicht 107 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität auf der Oberfläche der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht 106 durch die oben erwähnten Schritte SA1 bis SA3 (siehe 7) erzeugt.
  • Schritte SB3 bis SB6 sind dieselben wie Schritte SA4 bis SA7 (siehe 7), und daher wird auf ihre Erklärung verzichtet. Das Verfahren, das einschließlich und nacheinander mach Schritt SB1 die Schritte beinhaltet, wird wiederholt, um die Halbleitervorrichtung 100 mit einer viellagigen Schichtstruktur, wie in 6 gezeigt, herzustellen.
  • Wie oben erwähnt, kann gemäß der dritten Ausführungsform die Bildung der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht 106 und die Bildung der BN-Schicht 107 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität kontinuierlich in dem Reaktionsgefäß 20 durchgeführt werden, und daher kann das Verfahren weiter verkürzt werden.
  • In der zweiten Ausführungsform ist ein Beispiel beinhaltet, worin die BN-Schichten 107 und 111 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität in dem Reaktionsgefäß 20 gebildet werden. Eine Durchführung, um die dielektrischen Verdrahtungszwischenschichten 106 und 110 porös zu machen, kann jedoch auch in dem Reaktionsgefäß 20 durchgeführt werden. Dieser Fall wird als eine vierte Ausführungsform hier im folgenden erklärt.
  • Herstellungsverfahren der vierten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm, das in 9 gezeigt ist, erklärt. Ein Verfahren, um die dielektrische Verdrahtungszwischenschicht 106 porös zu machen, und ein Verfahren zur Bildung der BN-Schicht 107 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität, hauptsächlich in 6 gezeigt, werden hier im folgenden zunächst erklärt. In diesem Fall setzen die Erklärungen voraus, dass die Struktur bis zur dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht 106, wie in 6 gezeigt, auf dem Halbleiterwafer 28, wie in 5 gezeigt, gebildet wurde. Das Verdrahtungszwischenmetall 109 ist jedoch nicht erzeugt worden.
  • Bei dem in 9 gezeigten Schritt SC1 wird eine Schicht mit einer niedrigen spezifischen Induktivität auf der Oberfläche (dielektrische Verdrahtungszwischenschicht 106), des Halbleiterwafers 28 auf dieselbe Weise wie in Schritt SA1 (siehe 7) gebildet. Bei Schritt SC2 wird die dielektrische Verdrahtungszwischenschicht 106 durch Verwenden eines gut bekannten Porositäts-fördernden Verfahrens porös gemacht. Dieser Schritt stellt sicher, dass die Dichte der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht 106 verringert wird, wodurch die spezifische Induktivität der Schicht 106 erniedrig wird.
  • Bei Schritt SC3 wird die BN-Schicht 107 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität auf der Oberfläche der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht 106 auf dieselbe Weise wie in den Schritten SA2 und SA3 (siehe 7) gebildet. Schritte SC4 bis SC7 sind dieselben wie die Schritte SA4 bis SA7 (siehe 7) und daher wird auf ihre Erklärung verzichtet. Das Verfahren, das die Schritte einschließlich und nacheinander nach dem Schritt SC1 beinhaltet, wird wiederholt; um die Halbleitervorrichtung 100 mit einer viellagigen Schichtstruktur, wie in 6 gezeigt, herzustellen.
  • Wie oben erwähnt, wird gemäß der vierten Ausführungsform die dielektrische Verdrahtungszwischenschicht 106 porös gemacht, und die BN-Schicht 107 mit einer niedrigen spezifischen Induktivität wird auf der Oberfläche der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht 106 gebildet. Dadurch kann die Verkürzung des Verfahrens erzielt werden. Darüber hinaus können die Grenzschichtcharakteristiken, die die Schwachpunkte einer porösen Schicht darstellen, verbessert werden, und die Verschlechterung der Schichtqualitäten und hohe hygroskopische Eigenschaften, hervorgerufen durch Filmbildung, Ätzen und Veraschung können limitiert werden.
  • Wie oben dargestellt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Halbleiterwafer erwärmt, nachdem eine Schicht mit einer niedrigen spezifischen Induktivität auf der Oberfläche einer dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht gebildet wurde, um eine Schutzschicht auf der Oberfläche der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht zu bilden. Daher erzeugt die Erfindung solch eine Wirkung, dass die Beständigkeit gegenüber Sauerstoffplasma, die mechanische Festigkeit, thermische Diffusionsfähigkeit, Feuchtigkeitsabsorption und Durchlässigkeitsfähigkeit, Wärmebeständigkeit und Sperrwirkung gegenüber der Diffusion von Verunreinigungen mehr verbessert werden kann als gewöhnlich.
  • Ferner kann die Bildung einer Schicht mit einer niedrigen spezifischen Induktivität und die Wärmebehandlung kontinuierlich durchgeführt werden. Daher kann die Erfindung solch eine Wirkung hervorrufen, dass das Verfahren verkürzt werden kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Bildung der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht und die Bildung einer Schutzschicht kontinuierlich durchgeführt werden. Die vorliegende Erfindung bewirkt daher solch einen Effekt, dass das Verfahren noch mehr verkürzt werden kann.
  • Ferner wird die dielektrische Verdrahtungszwischenschicht durch Verwenden einer Porositäts-fördernden Einheit porös gemacht, und eine Schutzschicht wird auf der Oberfläche der dielektrischen Verdrahtungszwischenschicht gebildet. Daher erzeugt die vorliegende Erfindung solch eine Wirkung, dass die Verkürzung des Verfahrens erzielt werden kann, die Grenzschichteigenschaften, die die Schwachpunkte einer porösen Schicht sind, verbessert werden können und die Verschlechterung der Schichtqualitäten und hohe hygroskopische Eigenschaften, hervorgerufen durch Filmbildung, Ätzen und Veraschen, limitiert werden können.
  • Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die speziellen Ausführungsformen im Hinblick auf eine vollständige und klare Offenbarung beschrieben wurden, sind die beigefügten Ansprüche dadurch nicht limitiert, sondern sollen so verstanden werden, dass alle Modifizierungen und alternative Konstruktionen beinhaltet sind, die einem Fachmann einfallen und welche ganz unter die grundlegende Lehre, die hier dargestellt wurde, fallen.

Claims (8)

  1. Hexagonale Bornitridschicht, worin die Gesamtzahl der Bindungen zwischen Stickstoff- und Wasserstoffatomen und zwischen Bor- und Wasserstoffatomen 4 mol-% oder weniger beträgt.
  2. Hexagonale Bornitridschicht gemäss Anspruch 1, worin die hexagonale Bornitridschicht eine spezifische Induktivität von 3,0 oder weniger aufweist.
  3. Hexagonale Bornitridschicht gemäss Anspruch 1, worin der Abstand in Richtung der c-Achse von 3,3 Å um 5–30% verlängert ist, die Verlängerung des Abstands in Richtung der a-Achse von 2,2 Å jedoch auf innerhalb von 5% beschränkt ist, und worin die Richtung der c-Achse parallel zum Substrat verläuft.
  4. Dielektrische Schichtlage, die eine hexagonale Bornitridschicht gemäss Anspruch 1 umfasst.
  5. Dielektrische Schichtlage gemäss Anspruch 4, worin das hexagonale Bornitrid 40 mol-% oder weniger amorphes Bornitrid, 40 mol-% oder weniger kubisches Bornitrid oder 40 mol-% oder weniger amorphes Bornitrid und kubisches Bornitrid enthält.
  6. Verfahren zur Herstellung einer hexagonalen Bornitridschicht gemäss Anspruch 1 unter Verwendung eines Ionenabscheidungsverfahrens, das die Bestrahlung mit gemischten Ionen, bestehend aus Stickstoffionen oder Stickstoff und Edelgas, und die Abscheidung einer Borversorgungsquelle im Vakuum beinhaltet, wobei das Verfahren die Verwendung einer Stickstoffversorgungsquelle und einer Borversorgungsquelle umfasst, die keine Bindungen zu Wasserstoffatomen enthalten.
  7. Verfahren zur Herstellung einer hexagonalen Bornitridschicht gemäss Anspruch 6, worin die Schichtbildungstemperatur des Substrats so ausgelegt ist, dass sie 200°C oder weniger beträgt.
  8. Verfahren zur Herstellung einer hexagonalen Bornitridschicht gemäss Anspruch 6, worin das Verfahren ferner einen Schritt der Einführung von Wasserstoff durch Ionenimplantation umfasst.
DE60114304T 2000-06-28 2001-06-27 Hexagonal- Bornitrid-Film mit niedriger dielektrischer Konstante ,Film mit dielektrischer Beschichtung und Verfahren zu seiner Herstellung und Plasma-CVD-Apparat Expired - Lifetime DE60114304T2 (de)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000193734A JP2002016064A (ja) 2000-06-28 2000-06-28 低誘電率六方晶窒化ホウ素膜、層間絶縁膜及びその製造方法
JP2000193734 2000-06-28
JP2001067042 2001-03-09
JP2001067042 2001-03-09
JP2001120272 2001-04-18
JP2001120272A JP2002334876A (ja) 2001-03-09 2001-04-18 プラズマｃｖｄ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60114304D1 DE60114304D1 (de) 2005-12-01
DE60114304T2 true DE60114304T2 (de) 2006-07-20

Family

ID=27343870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60114304T Expired - Lifetime DE60114304T2 (de) 2000-06-28 2001-06-27 Hexagonal- Bornitrid-Film mit niedriger dielektrischer Konstante ,Film mit dielektrischer Beschichtung und Verfahren zu seiner Herstellung und Plasma-CVD-Apparat

Country Status (5)

Country Link
US (2) US20020000556A1 (de)
EP (2) EP1167291B1 (de)
KR (1) KR100433322B1 (de)
DE (1) DE60114304T2 (de)
TW (1) TW521386B (de)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001015595A (ja) * 1999-06-29 2001-01-19 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
US6642552B2 (en) * 2001-02-02 2003-11-04 Grail Semiconductor Inductive storage capacitor
US20040084775A1 (en) * 2001-02-28 2004-05-06 Takashi Sugino Solid state device and its manufacturing method
JP2002289617A (ja) * 2001-03-28 2002-10-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 集積回路構造
JP3778045B2 (ja) * 2001-10-09 2006-05-24 三菱電機株式会社 低誘電率材料の製造方法および低誘電率材料、並びにこの低誘電率材料を用いた絶縁膜および半導体装置
US6674146B1 (en) * 2002-08-08 2004-01-06 Intel Corporation Composite dielectric layers
WO2006043433A1 (ja) * 2004-10-19 2006-04-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha プラズマｃｖｄ装置
JP4497323B2 (ja) 2006-03-29 2010-07-07 三菱電機株式会社 プラズマｃｖｄ装置
US8337950B2 (en) * 2007-06-19 2012-12-25 Applied Materials, Inc. Method for depositing boron-rich films for lithographic mask applications
EP2296171A3 (de) 2009-09-10 2016-04-06 Basf Se Verwendung von metallorganischen gerüstmaterialien zur herstellung von mikroelektronischen bauteilen
US8592291B2 (en) 2010-04-07 2013-11-26 Massachusetts Institute Of Technology Fabrication of large-area hexagonal boron nitride thin films
US20130193445A1 (en) * 2012-01-26 2013-08-01 International Business Machines Corporation Soi structures including a buried boron nitride dielectric
CN103668106B (zh) * 2012-09-01 2016-01-20 董国材 一种制备单层六角氮化硼的方法
US8927405B2 (en) * 2012-12-18 2015-01-06 International Business Machines Corporation Accurate control of distance between suspended semiconductor nanowires and substrate surface
KR102100925B1 (ko) * 2013-03-22 2020-04-14 삼성전자주식회사 기판 구조체, 상기 기판 구조체를 형성하는 방법, 및 이를 구비하는 전기소자
CN104347477B (zh) * 2013-07-24 2018-06-01 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 半导体结构的形成方法
US9231063B2 (en) 2014-02-24 2016-01-05 International Business Machines Corporation Boron rich nitride cap for total ionizing dose mitigation in SOI devices
KR102395774B1 (ko) 2015-02-12 2022-05-09 삼성전자주식회사 이음매 없는 육방정계 질화붕소 원자모노층 박막 및 그 제조방법
KR101685100B1 (ko) 2015-03-27 2016-12-09 한국과학기술연구원 기재 위에 h-BN 후막을 형성하는 방법 및 그로부터 제조된 h-BN 후막 적층체
KR20170038499A (ko) 2015-09-30 2017-04-07 한국과학기술연구원 원격 고주파 유도결합 플라즈마를 이용하여 저온에서 성장된 고품질 육방 질화 붕소막과 그 제조방법
KR20210027622A (ko) 2019-08-29 2021-03-11 삼성전자주식회사 집적회로 소자
CN114845974B (zh) * 2019-12-16 2023-10-27 住友电工硬质合金株式会社 立方晶氮化硼烧结体及其制造方法
WO2021216455A1 (en) * 2020-04-21 2021-10-28 Tokyo Electron Limited Crystalline dielectric systems for interconnect circuit manufacturing
KR102353964B1 (ko) * 2020-05-11 2022-01-24 울산과학기술원 대면적 비정질 질화붕소막의 제조방법 및 대면적 비정질 질화 붕소막

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4107276A (en) * 1974-12-30 1978-08-15 Elektroschmelzwerk Kempten Gmbh Manufacture of hexagonal boron nitride
JPS60221566A (ja) * 1984-04-18 1985-11-06 Agency Of Ind Science & Technol 薄膜形成装置
KR910006164B1 (ko) * 1987-03-18 1991-08-16 가부시키가이샤 도시바 박막형성방법과 그 장치
US4920917A (en) * 1987-03-18 1990-05-01 Teijin Limited Reactor for depositing a layer on a moving substrate
US4971779A (en) * 1989-02-17 1990-11-20 University Of New Mexico Process for the pyrolytic conversion of a polymeric precursor composition to boron nitride
US5204295A (en) * 1989-02-17 1993-04-20 University Of New Mexico Precursors for boron nitride coatings
US5064683A (en) * 1990-10-29 1991-11-12 Motorola, Inc. Method for polish planarizing a semiconductor substrate by using a boron nitride polish stop
US5324690A (en) * 1993-02-01 1994-06-28 Motorola Inc. Semiconductor device having a ternary boron nitride film and a method for forming the same
US5387288A (en) * 1993-05-14 1995-02-07 Modular Process Technology Corp. Apparatus for depositing diamond and refractory materials comprising rotating antenna
JP3465829B2 (ja) * 1994-05-26 2003-11-10 電気化学工業株式会社 絶縁材料組成物及びそれを用いた回路基板とモジュール
DE19543748A1 (de) * 1995-11-24 1997-05-28 Widia Gmbh Schneidwerkzeug, Verfahren zur Beschichtung eines Schneidwerkzeuges und Verwendung des Schneidwerkzeuges
US5772771A (en) * 1995-12-13 1998-06-30 Applied Materials, Inc. Deposition chamber for improved deposition thickness uniformity
TW312815B (de) * 1995-12-15 1997-08-11 Hitachi Ltd
US6095084A (en) * 1996-02-02 2000-08-01 Applied Materials, Inc. High density plasma process chamber
US6070551A (en) * 1996-05-13 2000-06-06 Applied Materials, Inc. Deposition chamber and method for depositing low dielectric constant films
US6435130B1 (en) * 1996-08-22 2002-08-20 Canon Kabushiki Kaisha Plasma CVD apparatus and plasma processing method
US6144546A (en) * 1996-12-26 2000-11-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Capacitor having electrodes with two-dimensional conductivity
US6303523B2 (en) * 1998-02-11 2001-10-16 Applied Materials, Inc. Plasma processes for depositing low dielectric constant films
US6355953B1 (en) * 2000-06-19 2002-03-12 Simon Fraser University Spintronic devices and method for injecting spin polarized electrical currents into semiconductors
JP2003124235A (ja) * 2001-10-17 2003-04-25 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体、その熱処理方法およびその熱処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP1167291A1 (de) 2002-01-02
US20040058199A1 (en) 2004-03-25
EP1361294A1 (de) 2003-11-12
US20020000556A1 (en) 2002-01-03
KR20020001584A (ko) 2002-01-09
TW521386B (en) 2003-02-21
KR100433322B1 (ko) 2004-06-12
EP1167291B1 (de) 2005-10-26
DE60114304D1 (de) 2005-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60114304T2 (de) Hexagonal- Bornitrid-Film mit niedriger dielektrischer Konstante ,Film mit dielektrischer Beschichtung und Verfahren zu seiner Herstellung und Plasma-CVD-Apparat
EP1678746B1 (de) Verfahren zum Ausbilden eines Dielektrikums auf einer kupferhaltigen Metallisierung
DE4430120B4 (de) Verfahren zur Erzeugung eines Dielektrikums
DE69937807T2 (de) Entfernen von oxiden oder anderen reduzierbaren verunreinigungen mittels plasmabehandlung
DE69635953T2 (de) VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER Ta205 DIELEKTRISCHEN SCHICHT
DE112012003749B4 (de) Kohlenstoffreiche Carbobornitriddielektrikum-Dünnschicht für die Verwendung in elektronischen Einheiten und Verfahren zur Herstellung der kohlenstoffreichen Carbobornitriddielektrikum-Dünnschicht
DE69534699T2 (de) Verfahren zur Ablagerung von Fluorsilikatglas
DE69833140T2 (de) Abscheidung einer Diffusionsbarriereschicht
DE19627017A1 (de) Verfahren zur selektiven Ablagerung eines Metallfilms
DE3439853A1 (de) Verfahren zum niederschlagen von metallsilizidschichten auf ein substrat
WO2005071739A2 (de) Plasmaangeregtes chemisches gasphasenabscheide-verfahren, silizium-sauerstoff-stickstoff-haltiges material und schicht-anordnung
DE60210337T2 (de) Verfahren zur herstellung eines films aus kohlenstoffdotiertem oxid
DE10064067A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleitereinrichtungskondensatoren
DE10223954A1 (de) Plasmaangeregtes chemisches Gasphasenabscheide-Verfahren zum Abscheiden von Siliziumnitrid oder Siliziumoxinitrid, Verfahren zum Herstellen einer Schicht-Anordnung und Schicht-Anordnung
DE112004003075B4 (de) Filme mit niedriger Dielektrizitätskonstante und Herstellungsverfahren für diese Filme sowie elektronische Bauteile, die diese Filme verwenden
DE60005875T2 (de) Herstellungsverfahren für einen porösen Siliziumdioxid-Film
DE10240176A1 (de) Ein dielektrischer Schichtstapel mit kleiner Dielektrizitätskonstante einschliesslich einer Ätzindikatorschicht zur Anwendung in der dualen Damaszenertechnik
DE1640486C3 (de) Verfahren zum reaktiven Zerstäuben von elementarem Silicium
DE10224167A1 (de) Ein Halbleiterelement mit einer Kupferleitung mit erhöhter Widerstandsfähigkeit gegen Elektromigration und ein Verfahren zur Herstellung desselben
DE60218924T2 (de) Gasphasenabscheidung von Siliziumoxidfilmen
EP0928498B1 (de) Verfahren zum erzeugen einer titanmonophosphidschicht und ihre verwendung
DE102018202132B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur mit einem im Wesentlichen geraden Kontaktprofil
DE102009035417B4 (de) Größere Dichte von dielektrischen Materialien mit kleinem ε in Halbleiterbauelementen durch Anwenden einer UV-Behandlung
DE10243468A1 (de) Verfahren zum Kristallisieren von Metalloxid-Dielektrikum-Schichten bei niedriger Temperatur
DE10152202B4 (de) Optimierte Dünnfilmdiffusionssperre aus TaCN für Kupfermetallisierung

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition