JP2000058538A - 半導体装置の層間絶縁膜の形成方法 - Google Patents
半導体装置の層間絶縁膜の形成方法Info
- Publication number
- JP2000058538A JP2000058538A JP10236529A JP23652998A JP2000058538A JP 2000058538 A JP2000058538 A JP 2000058538A JP 10236529 A JP10236529 A JP 10236529A JP 23652998 A JP23652998 A JP 23652998A JP 2000058538 A JP2000058538 A JP 2000058538A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- insulating film
- interlayer insulating
- plasma
- forming
- 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.)
- Granted
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 誘電率が低く、熱膨張係数の低減、耐熱性、
熱伝導性、機械的強度の向上を図ることができる半導体
装置の層間絶縁膜の形成方法を提供する。 【解決手段】 半導体装置の層間絶縁膜の形成方法にお
いて、被処理体の表面に、ハイドロカーボン系ガスとボ
ラジンとプラズマ用ガスを含む雰囲気の存在下でプラズ
マＣＶＤによりＢ−Ｃ−Ｎ結合を含む層間絶縁膜を形成
する。これにより、誘電率が低く、熱膨張係数の低減、
耐熱性、熱伝導性、機械的強度の向上を図る。
熱伝導性、機械的強度の向上を図ることができる半導体
装置の層間絶縁膜の形成方法を提供する。 【解決手段】 半導体装置の層間絶縁膜の形成方法にお
いて、被処理体の表面に、ハイドロカーボン系ガスとボ
ラジンとプラズマ用ガスを含む雰囲気の存在下でプラズ
マＣＶＤによりＢ−Ｃ−Ｎ結合を含む層間絶縁膜を形成
する。これにより、誘電率が低く、熱膨張係数の低減、
耐熱性、熱伝導性、機械的強度の向上を図る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トランジスタ集積
回路等の半導体装置の内部の層間絶縁膜の形成方法に関
する。
回路等の半導体装置の内部の層間絶縁膜の形成方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、トランジスタ集積回路等の半導
体装置にあっては、高微細化、高集積化及び多層化が益
々推進されてきており、これに伴って動作速度の高速化
も更に要求されている。このような状況下において、上
記特性を大きく左右することになる層間絶縁膜の研究が
種々行なわれており、特に、ＳｉＯ2 に代表される無機
系の絶縁層に替えて、低誘電率化が可能なことから、回
路信号の遅延を極力抑制することができる、という利点
を有する有機材料系の層間絶縁膜が注目されつつある。
このような有機系の層間絶縁膜としては米国特許第５６
９８９０１号のように、アモルファスカーボン膜中に窒
素を添加した絶縁膜が知られている。しかしながら、こ
の主の有機系の層間絶縁膜にあっては、ある程度、絶縁
性を維持し、誘電率は低下できるが、熱伝導性や機械的
強度がそれ程高くなく、また、熱膨張係数もある程度大
きく、特に、熱に体する耐久性が劣るという有機系材料
の絶縁層の特有の問題点を有していた。
体装置にあっては、高微細化、高集積化及び多層化が益
々推進されてきており、これに伴って動作速度の高速化
も更に要求されている。このような状況下において、上
記特性を大きく左右することになる層間絶縁膜の研究が
種々行なわれており、特に、ＳｉＯ2 に代表される無機
系の絶縁層に替えて、低誘電率化が可能なことから、回
路信号の遅延を極力抑制することができる、という利点
を有する有機材料系の層間絶縁膜が注目されつつある。
このような有機系の層間絶縁膜としては米国特許第５６
９８９０１号のように、アモルファスカーボン膜中に窒
素を添加した絶縁膜が知られている。しかしながら、こ
の主の有機系の層間絶縁膜にあっては、ある程度、絶縁
性を維持し、誘電率は低下できるが、熱伝導性や機械的
強度がそれ程高くなく、また、熱膨張係数もある程度大
きく、特に、熱に体する耐久性が劣るという有機系材料
の絶縁層の特有の問題点を有していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、上記問題点を
解決するために、例えば特開平４−９９０４９号公報等
に開示されるように、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりボロ
ン、カーボン、窒素を主成分とする層間絶縁膜を形成
し、耐熱性及びＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａ
ｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）表面平坦化時におけ
る機械的強度を向上し、更に、熱伝導性が高くて放熱が
し易く、しかも、熱膨張係数が小さい良好な層間絶縁膜
を提供する試みが行なわれている。しかしながら、この
場合にも上記各特性がそれ程十分ではなく、特に、誘電
率をより向上させることが望まれている。尚、関連技術
として例えば特開昭６０−１５９３３号公報には、化合
物半導体表面のパッシベーション層としてのＢＮ膜の形
成方法について開示しているが、これは本発明とは異な
り、層間絶縁膜に適用されるものではない。本発明は、
以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく
創案されたものである。本発明の目的は、誘電率が低
く、熱膨張係数の低減、耐熱性、熱伝導性、機械的強度
の向上を図ることができる半導体装置の層間絶縁膜の形
成方法を提供することにある。
解決するために、例えば特開平４−９９０４９号公報等
に開示されるように、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりボロ
ン、カーボン、窒素を主成分とする層間絶縁膜を形成
し、耐熱性及びＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａ
ｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）表面平坦化時におけ
る機械的強度を向上し、更に、熱伝導性が高くて放熱が
し易く、しかも、熱膨張係数が小さい良好な層間絶縁膜
を提供する試みが行なわれている。しかしながら、この
場合にも上記各特性がそれ程十分ではなく、特に、誘電
率をより向上させることが望まれている。尚、関連技術
として例えば特開昭６０−１５９３３号公報には、化合
物半導体表面のパッシベーション層としてのＢＮ膜の形
成方法について開示しているが、これは本発明とは異な
り、層間絶縁膜に適用されるものではない。本発明は、
以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく
創案されたものである。本発明の目的は、誘電率が低
く、熱膨張係数の低減、耐熱性、熱伝導性、機械的強度
の向上を図ることができる半導体装置の層間絶縁膜の形
成方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、層間絶縁膜
の成膜時に、成膜用ガスの一部にボラジンを用いるこ
と、或いはフロロカーボン系ガスを用いることにより、
誘電率、熱膨張係数、耐熱性、熱伝導性、機械的強度等
を向上させることができる、という知見を得ることによ
り、本発明に至ったものである。請求項１に規定する発
明は、半導体装置の層間絶縁膜の形成方法において、被
処理体の表面に、ハイドロカーボン系ガスとボラジンと
プラズマ用ガスを含む雰囲気の存在下でプラズマＣＶＤ
によりＢ−Ｃ−Ｎ結合を含む層間絶縁膜を形成するよう
にしたものである。
の成膜時に、成膜用ガスの一部にボラジンを用いるこ
と、或いはフロロカーボン系ガスを用いることにより、
誘電率、熱膨張係数、耐熱性、熱伝導性、機械的強度等
を向上させることができる、という知見を得ることによ
り、本発明に至ったものである。請求項１に規定する発
明は、半導体装置の層間絶縁膜の形成方法において、被
処理体の表面に、ハイドロカーボン系ガスとボラジンと
プラズマ用ガスを含む雰囲気の存在下でプラズマＣＶＤ
によりＢ−Ｃ−Ｎ結合を含む層間絶縁膜を形成するよう
にしたものである。
【０００５】これにより、層間絶縁膜の誘電率及び熱膨
張係数を低下し、耐熱性、熱伝導性、機械的強度等を向
上させることができる。また、請求項２に規定するよう
に、前記雰囲気ガスにフロロカーボン系ガスを添加する
ことにより、一層、誘電率を低下させることが可能とな
る。
張係数を低下し、耐熱性、熱伝導性、機械的強度等を向
上させることができる。また、請求項２に規定するよう
に、前記雰囲気ガスにフロロカーボン系ガスを添加する
ことにより、一層、誘電率を低下させることが可能とな
る。
【０００６】更に、請求項３に規定するように、前記ボ
ラジンの流量は、前記ハイドロカーボン系ガスの流量に
対して１０％以下の範囲内とする。ボラジンの流量が、
前述した範囲内の適正値でないと、上記各特性の向上が
十分でなかったり、また、１０％よりも多くなると、導
電性が高くなって絶縁膜として機能しなくなる。
ラジンの流量は、前記ハイドロカーボン系ガスの流量に
対して１０％以下の範囲内とする。ボラジンの流量が、
前述した範囲内の適正値でないと、上記各特性の向上が
十分でなかったり、また、１０％よりも多くなると、導
電性が高くなって絶縁膜として機能しなくなる。
【０００７】請求項４に規定する発明は、半導体装置の
層間絶縁膜の形成方法において、被処理体の表面に、ハ
イドロカーボン系ガスとフロロカーボン系ガスとホウ素
化合物ガスと窒素或いは窒素化合物ガスを含む雰囲気ガ
スの存在下でプラズマＣＶＤによりＢ−Ｃ−Ｎ結合を含
む層間絶縁膜を形成するようにしたものである。
層間絶縁膜の形成方法において、被処理体の表面に、ハ
イドロカーボン系ガスとフロロカーボン系ガスとホウ素
化合物ガスと窒素或いは窒素化合物ガスを含む雰囲気ガ
スの存在下でプラズマＣＶＤによりＢ−Ｃ−Ｎ結合を含
む層間絶縁膜を形成するようにしたものである。
【０００８】これにより、層間絶縁膜の誘電率及び熱膨
張係数を低下し、耐熱性、熱伝導性、機械的強度等を向
上させることができる。また、請求項５に規定するよう
に、前記ホウ素化合物ガスと窒素或いは窒素化合物ガス
の合計の流量は、前記ハイドロカーボン系ガスの流量に
対して１０％以下の範囲内とする。上記合計の流量が、
１０％よりも多くなると、導電性が高くなって絶縁膜と
して機能しなくなる。
張係数を低下し、耐熱性、熱伝導性、機械的強度等を向
上させることができる。また、請求項５に規定するよう
に、前記ホウ素化合物ガスと窒素或いは窒素化合物ガス
の合計の流量は、前記ハイドロカーボン系ガスの流量に
対して１０％以下の範囲内とする。上記合計の流量が、
１０％よりも多くなると、導電性が高くなって絶縁膜と
して機能しなくなる。
【０００９】上記ホウ素化合物は、前記ホウ素化合物
は、Ｂ2 Ｈ6 或いはＢＦ3 を用いることができる。ま
た、前記ハイドロカーボン系ガスはＣ2 Ｈ4 であり、前
記フロロカーボン系ガスはＣ4 Ｆ8 ，ＣＦ4 ，Ｃ5 Ｆ
8 ，Ｃ6 Ｆ6 の内の、いずれか１つをそれぞれ用いるこ
とができる。
は、Ｂ2 Ｈ6 或いはＢＦ3 を用いることができる。ま
た、前記ハイドロカーボン系ガスはＣ2 Ｈ4 であり、前
記フロロカーボン系ガスはＣ4 Ｆ8 ，ＣＦ4 ，Ｃ5 Ｆ
8 ，Ｃ6 Ｆ6 の内の、いずれか１つをそれぞれ用いるこ
とができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る半導体装置
の層間絶縁膜の形成方法の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。図１は本発明方法を実施するためのプラズ
マ処理装置を示す構成図である。まず、このプラズマ処
理装置について説明すると、プラズマ処理装置２は、ア
ルミニウム等により筒体状に成形された処理容器４を有
しており、この内部には、その上面に被処理体としての
半導体ウエハＷを載置する載置台６が設けられる。この
載置台６には、ウエハＷを所定のプロセス温度に加熱す
る加熱ヒータ８が内蔵されている。
の層間絶縁膜の形成方法の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。図１は本発明方法を実施するためのプラズ
マ処理装置を示す構成図である。まず、このプラズマ処
理装置について説明すると、プラズマ処理装置２は、ア
ルミニウム等により筒体状に成形された処理容器４を有
しており、この内部には、その上面に被処理体としての
半導体ウエハＷを載置する載置台６が設けられる。この
載置台６には、ウエハＷを所定のプロセス温度に加熱す
る加熱ヒータ８が内蔵されている。
【００１１】この処理容器４内の上方には、石英パイプ
製のリング状シャワーヘッド１０が設けられており、こ
の下面に多数のガス噴射孔１２が形成されている。この
シャワーヘッド１０には、ガス通路１４を介して成膜時
に使用するガスを供給する複数のガス源が接続される。
具体的には、このガス源としては、Ｃ2 Ｈ4 に代表され
るハイドロカーボン系ガス（ＣｘＨｙ）を供給するＣ2
Ｈ4 ガス源１６、Ｃ4Ｆ8 に代表されるフロロカーボン
系ガス（ＣｘＦｙ）を供給するＣ4 Ｆ8 ガス源１８、ボ
ラジン（Ｂ3 Ｎ3 Ｈ6 ）を供給するボラジン源２０及び
Ａｒガスに代表されるプラズマ用ガスを供給するＡｒガ
ス源２２が用いられる。尚、ここではＣ4 Ｆ8 ガスを用
いないで省略してもよい。また、Ａｒガスの代わりにＨ
ｅガスを使用するようにしてもよい。また、フロロカー
ボン系ガスとしてＣ2 Ｈ4 に代えて、Ｃ4 Ｆ8 ，ＣＦ
4 ，Ｃ5 Ｆ8 ，Ｃ6 Ｆ6 等のガスを用いてもよい。そし
て、各ガス種は、例えばマスフローコントローラのよう
な流量制御器２４により流量制御されつつ処理容器４内
へ供給される。また、処理容器４の側壁には、ウエハＷ
を搬出入する時に開閉されるゲートバルブ２６が設けら
れ、更に容器底部には、図示されない真空ポンプに接続
された排気口２８が設けられており、容器４内を所定の
圧力まで真空引きできるようになっている。
製のリング状シャワーヘッド１０が設けられており、こ
の下面に多数のガス噴射孔１２が形成されている。この
シャワーヘッド１０には、ガス通路１４を介して成膜時
に使用するガスを供給する複数のガス源が接続される。
具体的には、このガス源としては、Ｃ2 Ｈ4 に代表され
るハイドロカーボン系ガス（ＣｘＨｙ）を供給するＣ2
Ｈ4 ガス源１６、Ｃ4Ｆ8 に代表されるフロロカーボン
系ガス（ＣｘＦｙ）を供給するＣ4 Ｆ8 ガス源１８、ボ
ラジン（Ｂ3 Ｎ3 Ｈ6 ）を供給するボラジン源２０及び
Ａｒガスに代表されるプラズマ用ガスを供給するＡｒガ
ス源２２が用いられる。尚、ここではＣ4 Ｆ8 ガスを用
いないで省略してもよい。また、Ａｒガスの代わりにＨ
ｅガスを使用するようにしてもよい。また、フロロカー
ボン系ガスとしてＣ2 Ｈ4 に代えて、Ｃ4 Ｆ8 ，ＣＦ
4 ，Ｃ5 Ｆ8 ，Ｃ6 Ｆ6 等のガスを用いてもよい。そし
て、各ガス種は、例えばマスフローコントローラのよう
な流量制御器２４により流量制御されつつ処理容器４内
へ供給される。また、処理容器４の側壁には、ウエハＷ
を搬出入する時に開閉されるゲートバルブ２６が設けら
れ、更に容器底部には、図示されない真空ポンプに接続
された排気口２８が設けられており、容器４内を所定の
圧力まで真空引きできるようになっている。
【００１２】一方、処理容器４の天井部には、例えば石
英製の大口径のマイクロ波導入窓３０が気密に設けられ
ており、この導入窓３０には、テーパ導波管３２が連結
されている。そして、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ
波を発生するマイクロ波発生器３４からは、矩形導波管
３６及びモード変換器３８を介して上記テーパ導波管３
２にマイクロ波が伝搬されてくるようになっている。ま
た、このテーパ導波管３２の上端部の周囲には、ＥＣＲ
（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎ
ａｎｃｅ）の垂直磁界を発生するコイル４０が設けられ
る。
英製の大口径のマイクロ波導入窓３０が気密に設けられ
ており、この導入窓３０には、テーパ導波管３２が連結
されている。そして、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ
波を発生するマイクロ波発生器３４からは、矩形導波管
３６及びモード変換器３８を介して上記テーパ導波管３
２にマイクロ波が伝搬されてくるようになっている。ま
た、このテーパ導波管３２の上端部の周囲には、ＥＣＲ
（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎ
ａｎｃｅ）の垂直磁界を発生するコイル４０が設けられ
る。
【００１３】次に、以上のように構成された装置を用い
て行なわれる本発明方法について説明する。まず、ゲー
トバルブ２６を介して半導体ウエハＷを処理容器４内へ
導入し、これを載置台６上に載置する。この半導体ウエ
ハＷの表面には、前工程にて下地となる例えばアルミ配
線等がすでに施されている。処理容器４内を密閉後、こ
の容器４内を真空引きし、それと共に各プロセスガス、
すなわちＣ2 Ｈ4 ガス、Ｃ4Ｆ8 ガス、ボラジン、Ａｒ
ガスをそれぞれ所定の流量で流して各ガスをリング状シ
ャワーヘッド１０から容器４内へ導入する。これと同時
に処理容器４内を真空引きして所定のプロセス圧力に維
持する。尚、Ｃ4 Ｆ8 ガスは必要に応じて添加すればよ
く、添加しないようにしてもよい。更に、載置台６の加
熱ヒータ８により、ウエハＷを所定のプロセス温度に加
熱し、この温度を維持する。
て行なわれる本発明方法について説明する。まず、ゲー
トバルブ２６を介して半導体ウエハＷを処理容器４内へ
導入し、これを載置台６上に載置する。この半導体ウエ
ハＷの表面には、前工程にて下地となる例えばアルミ配
線等がすでに施されている。処理容器４内を密閉後、こ
の容器４内を真空引きし、それと共に各プロセスガス、
すなわちＣ2 Ｈ4 ガス、Ｃ4Ｆ8 ガス、ボラジン、Ａｒ
ガスをそれぞれ所定の流量で流して各ガスをリング状シ
ャワーヘッド１０から容器４内へ導入する。これと同時
に処理容器４内を真空引きして所定のプロセス圧力に維
持する。尚、Ｃ4 Ｆ8 ガスは必要に応じて添加すればよ
く、添加しないようにしてもよい。更に、載置台６の加
熱ヒータ８により、ウエハＷを所定のプロセス温度に加
熱し、この温度を維持する。
【００１４】また、マイクロ波発生器３４にて発生した
２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、矩形導波管３６、モー
ド変換器３８及びテーパ導波管３２を介して容器天井部
のマイクロ波導入窓３０から処理容器４内へ導入され、
このマイクロ波のエネルギがＡｒガスを解離してプラズ
マを生成する。この際、テーパ導波管３２の上部に配置
したコイル４０からの垂直磁界によりプラズマは電子サ
イクロトロン（ＥＣＲ）共鳴を生じ、プラズマ密度は高
くなる。このプラズマにより、Ｃ2 Ｈ4 ガス、Ｃ4 Ｆ8
ガス、ボラジンの各ガスは活性化されて反応し、ウエハ
Ｗの表面にアモルファスカーボン膜の層間絶縁膜が熱Ｃ
ＶＤにより形成されることになる。この際、アモルファ
スカーボン膜中には、分子レベルでＢ−Ｃ−Ｎ結合が形
成されるので、アモルファスカーボン膜の特性とＢ−Ｃ
−Ｎ結合膜の特性を併せ持った膜となり、この層間絶縁
膜の誘電率及び熱膨張係数を下げつつ、この耐熱性、熱
伝導性及び機械的強度の向上を図ることができる。上記
耐熱性と熱伝導性は互いに相関関係にあり、例えば熱伝
導性が向上することによって熱が放散されてしまって、
内にこもらなくなり、この結果、熱に対する耐久性も向
上させることが可能となる。
２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、矩形導波管３６、モー
ド変換器３８及びテーパ導波管３２を介して容器天井部
のマイクロ波導入窓３０から処理容器４内へ導入され、
このマイクロ波のエネルギがＡｒガスを解離してプラズ
マを生成する。この際、テーパ導波管３２の上部に配置
したコイル４０からの垂直磁界によりプラズマは電子サ
イクロトロン（ＥＣＲ）共鳴を生じ、プラズマ密度は高
くなる。このプラズマにより、Ｃ2 Ｈ4 ガス、Ｃ4 Ｆ8
ガス、ボラジンの各ガスは活性化されて反応し、ウエハ
Ｗの表面にアモルファスカーボン膜の層間絶縁膜が熱Ｃ
ＶＤにより形成されることになる。この際、アモルファ
スカーボン膜中には、分子レベルでＢ−Ｃ−Ｎ結合が形
成されるので、アモルファスカーボン膜の特性とＢ−Ｃ
−Ｎ結合膜の特性を併せ持った膜となり、この層間絶縁
膜の誘電率及び熱膨張係数を下げつつ、この耐熱性、熱
伝導性及び機械的強度の向上を図ることができる。上記
耐熱性と熱伝導性は互いに相関関係にあり、例えば熱伝
導性が向上することによって熱が放散されてしまって、
内にこもらなくなり、この結果、熱に対する耐久性も向
上させることが可能となる。
【００１５】ここでプロセス条件は、Ｃ2 Ｈ4 ガスが３
０〜５０ｓｃｃｍ程度、ボラジンが５ｓｃｃｍ程度以
下、Ａｒガスが１００〜２００ｓｃｃｍ程度、そして、
Ｃ4 Ｆ8 ガスを添加する場合にはその流量は１０〜３０
ｓｃｃｍ程度である。また、プロセス圧力は５０〜７０
Ｐａ程度、プロセス温度は３００〜４００℃程度であ
る。この際、ボラジンの流量は、ハイドロカーボンであ
るＣ2 Ｈ4 ガスの流量の１０％以下の範囲内が好まし
い。この流量が５％よりも少ないと、上記各特性の向上
が十分でなくなり、また、１０％よりも多くなると、絶
縁膜の導電性が高くなって絶縁膜として機能しなくな
る。また、上記フロロカーボン系ガスであるＣ4 Ｆ8 ガ
スを加える場合には、このフッ素原子が誘電率を更に引
き下げるように機能するので、素子回路の信号の遅れを
一層少なくすることができる。例えばＣ4 Ｆ8 ガスを添
加しないで成膜した時の層間絶縁膜の比誘電率は一般的
には４〜３．５程度であったが、Ｃ4 Ｆ8 ガスを添加し
て成膜した時の層間絶縁膜の比誘電率は２．３程度であ
り、これを非常に低下させることが可能になった。ま
た、ＥＣＲプロセスガスとしてＣ6 Ｆ6 ，ＣＦ4 ，Ａｒ
を用いてもよく、この場合の各ガスの流量は、それぞれ
３０〜５０ｓｃｃｍ，０〜３０ｓｃｃｍ，３０〜１００
ｓｃｃｍである。また、プロセス圧力は１０〜１００Ｐ
ａである。
０〜５０ｓｃｃｍ程度、ボラジンが５ｓｃｃｍ程度以
下、Ａｒガスが１００〜２００ｓｃｃｍ程度、そして、
Ｃ4 Ｆ8 ガスを添加する場合にはその流量は１０〜３０
ｓｃｃｍ程度である。また、プロセス圧力は５０〜７０
Ｐａ程度、プロセス温度は３００〜４００℃程度であ
る。この際、ボラジンの流量は、ハイドロカーボンであ
るＣ2 Ｈ4 ガスの流量の１０％以下の範囲内が好まし
い。この流量が５％よりも少ないと、上記各特性の向上
が十分でなくなり、また、１０％よりも多くなると、絶
縁膜の導電性が高くなって絶縁膜として機能しなくな
る。また、上記フロロカーボン系ガスであるＣ4 Ｆ8 ガ
スを加える場合には、このフッ素原子が誘電率を更に引
き下げるように機能するので、素子回路の信号の遅れを
一層少なくすることができる。例えばＣ4 Ｆ8 ガスを添
加しないで成膜した時の層間絶縁膜の比誘電率は一般的
には４〜３．５程度であったが、Ｃ4 Ｆ8 ガスを添加し
て成膜した時の層間絶縁膜の比誘電率は２．３程度であ
り、これを非常に低下させることが可能になった。ま
た、ＥＣＲプロセスガスとしてＣ6 Ｆ6 ，ＣＦ4 ，Ａｒ
を用いてもよく、この場合の各ガスの流量は、それぞれ
３０〜５０ｓｃｃｍ，０〜３０ｓｃｃｍ，３０〜１００
ｓｃｃｍである。また、プロセス圧力は１０〜１００Ｐ
ａである。
【００１６】上記実施例では処理ガスの一部としてボラ
ジンを用いたが、これに替えて、ホウ素化合物と窒素或
いは窒素化合物を用いてＢ−Ｃ−Ｎ結合を形成するよう
にしてもよい。この場合には、ホウ素化合物としてはボ
ラン、例えばジボラン（Ｂ2Ｈ6 ）或いはフッ化ボロ
ン、例えば三フッ化ボロン（ＢＦ3 ）を用いることがで
きる。他の処理ガスとしてはフロロカーボン系ガス、例
えばＣ4 Ｆ8 とハイドロカーボン系ガス、例えばＣ2 Ｈ
4 の双方及びＡｒガスを用いる。また、窒素化合物とし
てはアンモニアガスを用いることができる。この場合に
は、分子中にＢ−Ｎ結合がすでに含まれているボラジン
を用いていないが、処理容器４内でＢ−Ｎ結合を形成
し、成膜中にＢ−Ｃ−Ｎ結合が添加されることになる。
この場合のプロセス条件は、先の実施例と同じ圧力、温
度、ガス流量である。ただし、ホウ素化合物ガスの流量
と窒素或いは窒素化合物ガスの合計流量は、５ｓｃｃｍ
程度以下とする。また、これらの両ガスの流量は略同じ
に設定する。
ジンを用いたが、これに替えて、ホウ素化合物と窒素或
いは窒素化合物を用いてＢ−Ｃ−Ｎ結合を形成するよう
にしてもよい。この場合には、ホウ素化合物としてはボ
ラン、例えばジボラン（Ｂ2Ｈ6 ）或いはフッ化ボロ
ン、例えば三フッ化ボロン（ＢＦ3 ）を用いることがで
きる。他の処理ガスとしてはフロロカーボン系ガス、例
えばＣ4 Ｆ8 とハイドロカーボン系ガス、例えばＣ2 Ｈ
4 の双方及びＡｒガスを用いる。また、窒素化合物とし
てはアンモニアガスを用いることができる。この場合に
は、分子中にＢ−Ｎ結合がすでに含まれているボラジン
を用いていないが、処理容器４内でＢ−Ｎ結合を形成
し、成膜中にＢ−Ｃ−Ｎ結合が添加されることになる。
この場合のプロセス条件は、先の実施例と同じ圧力、温
度、ガス流量である。ただし、ホウ素化合物ガスの流量
と窒素或いは窒素化合物ガスの合計流量は、５ｓｃｃｍ
程度以下とする。また、これらの両ガスの流量は略同じ
に設定する。
【００１７】この層間絶縁膜も、先のボラジンを用いて
成膜した層間絶縁膜と同様に、誘電率及び熱膨張係数を
下げつつ、耐熱性、熱伝導性及び機械的強度の向上を図
ることができる。また、上記ホウ素化合物ガスと窒素ガ
ス或いは窒素化合物の合計の流量は、ハイドロカーボン
系ガス、ここではＣ2 Ｈ4 ガスの流量に対して１０％以
下の範囲内に設定する。この理由は、絶縁膜の絶縁性が
劣化することを防止しつつ、上記各特性の向上を図るよ
うにする点において、先のボラジンを用いて成膜した時
と同じである。上記実施例では、マイクロ波を用いたプ
ラズマＣＶＤにより層間絶縁膜を形成する場合を例にと
って説明したが、これに限定されず、例えば図２に示す
ような平行平板型のプラズマ処理装置を用いてプラズマ
ＣＶＤにより層間絶縁膜を形成するようにしてもよい。
図２は平行平板型のプラズマ処理装置を示す概略構成図
であり、図１に示す構成部分と同一部分については同一
符号を付して説明を省略する。
成膜した層間絶縁膜と同様に、誘電率及び熱膨張係数を
下げつつ、耐熱性、熱伝導性及び機械的強度の向上を図
ることができる。また、上記ホウ素化合物ガスと窒素ガ
ス或いは窒素化合物の合計の流量は、ハイドロカーボン
系ガス、ここではＣ2 Ｈ4 ガスの流量に対して１０％以
下の範囲内に設定する。この理由は、絶縁膜の絶縁性が
劣化することを防止しつつ、上記各特性の向上を図るよ
うにする点において、先のボラジンを用いて成膜した時
と同じである。上記実施例では、マイクロ波を用いたプ
ラズマＣＶＤにより層間絶縁膜を形成する場合を例にと
って説明したが、これに限定されず、例えば図２に示す
ような平行平板型のプラズマ処理装置を用いてプラズマ
ＣＶＤにより層間絶縁膜を形成するようにしてもよい。
図２は平行平板型のプラズマ処理装置を示す概略構成図
であり、図１に示す構成部分と同一部分については同一
符号を付して説明を省略する。
【００１８】この平行平板型のプラズマ処理装置４２で
は、図１に示すリング状のシャワーヘッド１０に替え
て、多数のガス噴射孔４４を備えた例えばアルミニウム
製のシャワーヘッド部４６を処理容器４の天井部に、絶
縁部材４８を介して設けている。そして、このシャワー
ヘッド部４６に各種の処理ガスを供給し、このガス噴射
孔４４から処理容器４内にガスを導入するようになって
いる。そして、このシャワーヘッド部４６に、高周波マ
ッチング回路４８を介して、例えば１３．５６ＭＨｚの
プラズマ発生用の高周波電圧を印加するための高周波電
源５０を接続している。これにより、このシャワーヘッ
ド部４６は上部電極となり、また、載置台６はこれを接
地することにより下部電極となり、両電極間にプラズマ
を立てる。
は、図１に示すリング状のシャワーヘッド１０に替え
て、多数のガス噴射孔４４を備えた例えばアルミニウム
製のシャワーヘッド部４６を処理容器４の天井部に、絶
縁部材４８を介して設けている。そして、このシャワー
ヘッド部４６に各種の処理ガスを供給し、このガス噴射
孔４４から処理容器４内にガスを導入するようになって
いる。そして、このシャワーヘッド部４６に、高周波マ
ッチング回路４８を介して、例えば１３．５６ＭＨｚの
プラズマ発生用の高周波電圧を印加するための高周波電
源５０を接続している。これにより、このシャワーヘッ
ド部４６は上部電極となり、また、載置台６はこれを接
地することにより下部電極となり、両電極間にプラズマ
を立てる。
【００１９】この装置例の場合にも、プラズマＣＶＤに
よりウエハＷの表面にＢ−Ｃ−Ｎ結合が含まれたアモル
ファスカーボン膜よりなる層間絶縁膜を形成することが
でき、先の実施例と同様に誘電率及び熱膨張係数を下げ
つつ、この耐熱性、熱伝導性及び機械的強度の向上を図
ることができる。この場合のプロセス条件は、圧力、温
度、各種のガス流量に関して基本的には、先の実施例の
場合と略同じであるが、ただし、マイクロ波を用いた場
合と比較してこの装置ではプラズマ密度が低くなる傾向
にあるので、上部電極への印加周波数を高くするのが望
ましい。
よりウエハＷの表面にＢ−Ｃ−Ｎ結合が含まれたアモル
ファスカーボン膜よりなる層間絶縁膜を形成することが
でき、先の実施例と同様に誘電率及び熱膨張係数を下げ
つつ、この耐熱性、熱伝導性及び機械的強度の向上を図
ることができる。この場合のプロセス条件は、圧力、温
度、各種のガス流量に関して基本的には、先の実施例の
場合と略同じであるが、ただし、マイクロ波を用いた場
合と比較してこの装置ではプラズマ密度が低くなる傾向
にあるので、上部電極への印加周波数を高くするのが望
ましい。
【００２０】上記各実施例ではハイドロカーボン系ガス
としてＣ2 Ｈ4 を用いた場合を例にとって説明したが、
これに限定されず、例えばＣ2 Ｈ6 、Ｃ2 Ｈ2 、Ｃ3 Ｈ
8 等の他のハイドロカーボン系ガスを用いてもよい。ま
た、フロロカーボン系ガスとしてＣ4 Ｆ8 に限定され
ず、前述したように他のフロロカーボン系ガスを用いて
もよい。更には、被処理体としては、半導体ウエハに限
定されず、ＬＣＤ基板等の他の被処理体を用いてもよ
い。
としてＣ2 Ｈ4 を用いた場合を例にとって説明したが、
これに限定されず、例えばＣ2 Ｈ6 、Ｃ2 Ｈ2 、Ｃ3 Ｈ
8 等の他のハイドロカーボン系ガスを用いてもよい。ま
た、フロロカーボン系ガスとしてＣ4 Ｆ8 に限定され
ず、前述したように他のフロロカーボン系ガスを用いて
もよい。更には、被処理体としては、半導体ウエハに限
定されず、ＬＣＤ基板等の他の被処理体を用いてもよ
い。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置の層間絶縁膜の形成方法によれば、次のように作
用効果を発揮することができる。請求項１に規定する発
明によれば、ハイドロカーボン系ガスとボラジンとプラ
ズマ用ガスを含む雰囲気の存在下でプラズマＣＶＤによ
りＢ−Ｃ−Ｎ結合を含む層間絶縁膜を形成するようにし
たので、誘電率及び熱膨張係数を下げつつ、この耐熱
性、熱伝導性及び機械的強度の向上を図ることができる
層間絶縁膜を提供することができる。請求項２に規定す
る発明によれば、雰囲気ガスにフロロカーボン系ガスを
添加するようにしたので、誘電率を一層下げてキャパシ
タを少なくすることができるので、電気信号の遅延をよ
り少なくすることができる。請求項４の規定によれば、
ハイドロカーボン系ガスとフロロカーボン系ガスとホウ
素化合物ガスと窒素或いは窒素化合物ガスを含む雰囲気
ガスの存在下でプラズマＣＶＤによりＢ−Ｃ−Ｎ結合を
含む層間絶縁膜を形成するようにしたので、誘電率及び
熱膨張係数を下げつつ、この耐熱性、熱伝導性及び機械
的強度の向上を図ることができる層間絶縁膜を提供する
ことができる。
体装置の層間絶縁膜の形成方法によれば、次のように作
用効果を発揮することができる。請求項１に規定する発
明によれば、ハイドロカーボン系ガスとボラジンとプラ
ズマ用ガスを含む雰囲気の存在下でプラズマＣＶＤによ
りＢ−Ｃ−Ｎ結合を含む層間絶縁膜を形成するようにし
たので、誘電率及び熱膨張係数を下げつつ、この耐熱
性、熱伝導性及び機械的強度の向上を図ることができる
層間絶縁膜を提供することができる。請求項２に規定す
る発明によれば、雰囲気ガスにフロロカーボン系ガスを
添加するようにしたので、誘電率を一層下げてキャパシ
タを少なくすることができるので、電気信号の遅延をよ
り少なくすることができる。請求項４の規定によれば、
ハイドロカーボン系ガスとフロロカーボン系ガスとホウ
素化合物ガスと窒素或いは窒素化合物ガスを含む雰囲気
ガスの存在下でプラズマＣＶＤによりＢ−Ｃ−Ｎ結合を
含む層間絶縁膜を形成するようにしたので、誘電率及び
熱膨張係数を下げつつ、この耐熱性、熱伝導性及び機械
的強度の向上を図ることができる層間絶縁膜を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実施するためのプラズマ処理装置
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図２】平板型のプラズマ処理装置を示す概略構成図で
あり、
あり、
２，４２ プラズマ処理装置 ４ 処理容器 ６ 載置台 １０ リング状シャワーヘッド １６ Ｃ2 Ｈ4 ガス源 １８ Ｃ4 Ｆ8 ガス源 ２０ ボラジン源 ２２ Ａｒガス源 ３４ マイクロ波発生器 ４０ コイル ４６ シャワーヘッド部 ５０ 高周波電源 Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体装置の層間絶縁膜の形成方法にお
いて、被処理体の表面に、ハイドロカーボン系ガスとボ
ラジンとプラズマ用ガスを含む雰囲気の存在下でプラズ
マＣＶＤによりＢ−Ｃ−Ｎ結合を含む層間絶縁膜を形成
するようにしたことを特徴とする半導体装置の層間絶縁
膜の形成方法。 - 【請求項２】 前記雰囲気ガスにフロロカーボン系ガス
を添加するようにしたことを特徴とする請求項１記載の
半導体装置の層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項３】 前記ボラジンの流量は、前記ハイドロカ
ーボン系ガスの流量に対して１０％以下の範囲内である
ことを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の
層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項４】 半導体装置の層間絶縁膜の形成方法にお
いて、被処理体の表面に、ハイドロカーボン系ガスとフ
ロロカーボン系ガスとホウ素化合物ガスと窒素或いは窒
素化合物ガスを含む雰囲気ガスの存在下でプラズマＣＶ
ＤによりＢ−Ｃ−Ｎ結合を含む層間絶縁膜を形成するよ
うにしたことを特徴とする半導体装置の層間絶縁膜の形
成方法。 - 【請求項５】 前記ホウ素化合物ガスと窒素或いは窒素
化合物ガスの合計の流量は、前記ハイドロカーボン系ガ
スの流量に対して１０％以下の範囲内であることを特徴
とする請求項５記載の半導体装置の層間絶縁膜の形成方
法。 - 【請求項６】 前記ホウ素化合物は、Ｂ2 Ｈ6 或いはＢ
Ｆ3 であることを特徴とする請求項４または５記載の半
導体装置の層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項７】 前記ハイドロカーボン系ガスはＣ2 Ｈ4
であり、前記フロロカーボン系ガスはＣ4 Ｆ8 ，ＣＦ
4 ，Ｃ5 Ｆ8 ，Ｃ6 Ｆ6 の内、いずれか１つであること
を特徴とする請求項２または３乃至６のいずれかに記載
の半導体装置の層間絶縁膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23652998A JP4314650B2 (ja) | 1998-08-08 | 1998-08-08 | 半導体装置の層間絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23652998A JP4314650B2 (ja) | 1998-08-08 | 1998-08-08 | 半導体装置の層間絶縁膜の形成方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000058538A true JP2000058538A (ja) | 2000-02-25 |
| JP2000058538A5 JP2000058538A5 (ja) | 2005-10-27 |
| JP4314650B2 JP4314650B2 (ja) | 2009-08-19 |
Family
ID=17002044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23652998A Expired - Fee Related JP4314650B2 (ja) | 1998-08-08 | 1998-08-08 | 半導体装置の層間絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4314650B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002347163A (ja) * | 2001-05-29 | 2002-12-04 | Nippon Shokubai Co Ltd | 表面被覆積層体 |
| WO2003009392A1 (fr) * | 2001-07-17 | 2003-01-30 | Kabushiki Kaisha Watanabe Shoko | Dispositif a semi-conducteur et son procede de fabrication et systeme d'application de ce dispositif |
| JP2005210136A (ja) * | 2001-03-28 | 2005-08-04 | Watanabe Shoko:Kk | 成膜方法並びに絶縁膜及び半導体集積回路 |
| JP2006351769A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Renesas Technology Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| WO2007116644A1 (ja) | 2006-03-29 | 2007-10-18 | Mitsubishi Electric Corporation | プラズマｃｖｄ装置および薄膜形成方法並びに半導体装置 |
| JP2010141361A (ja) * | 2010-03-18 | 2010-06-24 | Renesas Technology Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| US7875547B2 (en) * | 2005-01-12 | 2011-01-25 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Contact hole structures and contact structures and fabrication methods thereof |
| US8674046B2 (en) | 2001-10-09 | 2014-03-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Source material for preparing low dielectric constant material |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6111097B2 (ja) | 2013-03-12 | 2017-04-05 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム |
-
1998
- 1998-08-08 JP JP23652998A patent/JP4314650B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005210136A (ja) * | 2001-03-28 | 2005-08-04 | Watanabe Shoko:Kk | 成膜方法並びに絶縁膜及び半導体集積回路 |
| JP2002347163A (ja) * | 2001-05-29 | 2002-12-04 | Nippon Shokubai Co Ltd | 表面被覆積層体 |
| WO2003009392A1 (fr) * | 2001-07-17 | 2003-01-30 | Kabushiki Kaisha Watanabe Shoko | Dispositif a semi-conducteur et son procede de fabrication et systeme d'application de ce dispositif |
| US8674046B2 (en) | 2001-10-09 | 2014-03-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Source material for preparing low dielectric constant material |
| US7875547B2 (en) * | 2005-01-12 | 2011-01-25 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Contact hole structures and contact structures and fabrication methods thereof |
| JP2006351769A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Renesas Technology Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP4578332B2 (ja) * | 2005-06-15 | 2010-11-10 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| US7981790B2 (en) | 2005-06-15 | 2011-07-19 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device and method of fabricating the same |
| WO2007116644A1 (ja) | 2006-03-29 | 2007-10-18 | Mitsubishi Electric Corporation | プラズマｃｖｄ装置および薄膜形成方法並びに半導体装置 |
| US8404314B2 (en) | 2006-03-29 | 2013-03-26 | Mitsubishi Electric Corporation | Plasma CVD apparatus, method for forming thin film and semiconductor device |
| JP2010141361A (ja) * | 2010-03-18 | 2010-06-24 | Renesas Technology Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4314650B2 (ja) | 2009-08-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5776557A (en) | Method for forming a film on a substrate by activating a reactive gas | |
| JP4256763B2 (ja) | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 | |
| US5900290A (en) | Method of making low-k fluorinated amorphous carbon dielectric | |
| KR100685809B1 (ko) | 화학 기상 증착 장치 | |
| KR20010075566A (ko) | 반도체 장치 및 그 제조 방법 | |
| KR101959183B1 (ko) | 마이크로파 플라즈마를 사용한 유전체 막의 증착 방법 | |
| US6419985B1 (en) | Method for producing insulator film | |
| JP3469761B2 (ja) | 半導体デバイスの製造方法 | |
| KR100382387B1 (ko) | 플라즈마 처리 방법 | |
| JP4314650B2 (ja) | 半導体装置の層間絶縁膜の形成方法 | |
| KR20040108697A (ko) | 전자 디바이스 재료의 제조 방법 | |
| JP2802865B2 (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| JP3348263B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR20060087920A (ko) | 증착 방법 | |
| JPWO2004017396A1 (ja) | 半導体基体上の絶縁膜を形成する方法 | |
| US20040161946A1 (en) | Method for fluorocarbon film depositing | |
| JPH07147273A (ja) | エッチング処理方法 | |
| US11145522B2 (en) | Method of forming boron-based film, and film forming apparatus | |
| JP2008187186A (ja) | 低誘電率膜の成膜装置 | |
| JP5935227B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 | |
| JP7033999B2 (ja) | ボロン系膜の成膜方法および成膜装置 | |
| JP3321148B2 (ja) | フッ素添加カーボン膜及びその形成方法 | |
| JPH11162960A (ja) | プラズマ成膜方法 | |
| JP4054123B2 (ja) | プラズマ成膜方法 | |
| JPH11233501A (ja) | プラズマ成膜方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050804 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050804 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070528 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080311 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080512 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090428 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090511 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120529 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120529 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150529 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |