JP2001196365A - Method and device for film formation and producing method for semiconductor device - Google Patents

Method and device for film formation and producing method for semiconductor device

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JP2001196365A
JP2001196365A JP2000003022A JP2000003022A JP2001196365A JP 2001196365 A JP2001196365 A JP 2001196365A JP 2000003022 A JP2000003022 A JP 2000003022A JP 2000003022 A JP2000003022 A JP 2000003022A JP 2001196365 A JP2001196365 A JP 2001196365A
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拓哉 坂井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film forming device, with which an insulating film having a low dielectric constant and improved in moisture resistance can be formed. SOLUTION: This device has a chamber 1 capable of pressure reduction, a film forming gas feeding means 101B, which is connected with the chamber 1, equipped with the feeding source of a silicon-containing gas, the feeding source of a boron-containing gas, the feeding source of a nitrogen-containing gas having N-O bonding and the feeding source of an oxygen gas, means 2, 3, 7 and 8 for making the film forming gas, which is led into the chamber 1, into plasma and a means 3 for holding a substrate 21 to form the film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、成膜方法、成膜装
置及び半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは、ボ
ロン含有シリコン酸化膜を形成する成膜方法、成膜装置
及び半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film forming method, a film forming apparatus, and a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a film forming method for forming a boron-containing silicon oxide film, a film forming apparatus, and a method for manufacturing a semiconductor device. About the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路装置の高集積化、
高密度化とともに、データ転送速度の高速化が要求され
ている。このため、配線材料には従来から使用している
アルミニウム(Al)から、より抵抗率の低い銅(C
u)を使用するようになっている。また、層間絶縁膜と
しては従来のCVD−SiO2膜の代わりにより低い誘
電率のFSG膜(フッ素含有シリコン酸化膜)、その他
低誘電率のSOG膜(Spin-On Glass膜)の採用が試み
られている。
2. Description of the Related Art In recent years, high integration of semiconductor integrated circuit devices has been promoted.
Higher data transfer rates are required along with higher densities. For this reason, the wiring material is changed from the conventionally used aluminum (Al) to copper (C) having a lower resistivity.
u). As an interlayer insulating film, an attempt is made to adopt an FSG film (fluorine-containing silicon oxide film) having a lower dielectric constant and an SOG film (Spin-On Glass film) having a lower dielectric constant instead of the conventional CVD-SiO 2 film. ing.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低誘電
率のSOG膜に関しては密着性が良くないという問題が
ある。また、従来研究されている低誘電率のFSG膜で
は、比誘電率3.5程度が下限値とされてきたが、低誘
電率になるほどフッ素含有量が多くなるため、耐湿性が
悪く、水分の吸収が起きてしまう。このため、比誘電率
が増大するという問題がある。
However, there is a problem that the SOG film having a low dielectric constant has poor adhesion. Further, in the FSG film having a low dielectric constant, which has been studied in the past, the lower limit of the relative dielectric constant was about 3.5. However, the lower the dielectric constant, the higher the fluorine content. Absorption occurs. For this reason, there is a problem that the relative dielectric constant increases.

【0004】このため、FSG膜の上下をNSG膜(不
純物等を含有しないシリコン酸化膜)で挟むなどの工夫
が考えられるが、NSG膜のために多層全体の比誘電率
は大幅に上昇することになり、低誘電率の効果はなくな
る。本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて創作され
たものであり、低い誘電率を有し、かつ耐湿性を向上さ
せた絶縁膜を形成することができる成膜方法、成膜装置
及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする
ものである。
For this reason, it is conceivable that the upper and lower portions of the FSG film are sandwiched between NSG films (silicon oxide films containing no impurities or the like), but the relative dielectric constant of the entire multilayer is significantly increased due to the NSG film. And the effect of the low dielectric constant disappears. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and has a low dielectric constant and a film forming method and a film forming apparatus capable of forming an insulating film with improved moisture resistance. And a method for manufacturing a semiconductor device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の発明は、成膜装置に係り、減圧可能
なチャンバと、シリコン含有ガスの供給源とボロン含有
ガスの供給源とN−O結合を有する窒素含有ガスの供給
源と酸素ガスの供給源とを備えた、前記チャンバと接続
された成膜ガスの供給手段と、前記チャンバ内に導入さ
れた前記成膜ガスをプラズマ化する手段と、被成膜基板
を保持する手段とを有することを特徴とし、請求項2記
載の発明は、請求項1記載の成膜装置に係り、前記成膜
ガスをプラズマ化する手段は、平行平板型の第1及び第
2の電極を有し、かつ該第2の電極が前記被成膜基板を
保持する手段を兼ねていることを特徴とし、請求項3記
載の発明は、請求項2記載の成膜装置に係り、前記平行
平板型の第1及び第2の電極のうち、前記第1の電極に
第1の電力供給手段が接続され、前記第2の電極に第2
の電力供給手段が接続され、前記第1の電力供給手段か
ら供給される電力の周波数が前記第2の電力供給手段か
ら供給される電力の周波数よりも高いことを特徴とし、
請求項4記載の発明は、請求項1記載の成膜装置に係
り、前記成膜ガスをプラズマ化する手段は、ECR(El
ectron Cyclotron Resonance)法によりプラズマを生成
する手段であることを特徴とし、請求項5記載の発明
は、請求項1記載の成膜装置に係り、前記成膜ガスをプ
ラズマ化する手段は、高周波電力を放射するアンテナを
有し、ヘリコンプラズマを生成する手段であることを特
徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a film forming apparatus comprising: a chamber capable of reducing pressure; a silicon-containing gas supply source and a boron-containing gas supply source; A film-forming gas supply means connected to the chamber, comprising: a nitrogen-containing gas supply source having an N—O bond; and an oxygen gas supply source, and plasma-forming the film-forming gas introduced into the chamber. And a means for holding a substrate on which the film is to be formed. The invention according to claim 2 relates to the film forming apparatus according to claim 1, wherein the means for converting the film forming gas into plasma is 4. The invention according to claim 3, further comprising a parallel plate type first and second electrode, wherein the second electrode also serves as a means for holding the substrate on which the film is to be formed. Item 3. The first and second parallel plate type devices according to Item 2, Out of electrodes, the first power supply means is connected to the first electrode, the second to the second electrode
Wherein the frequency of the power supplied from the first power supply means is higher than the frequency of the power supplied from the second power supply means,
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the film forming apparatus according to the first aspect, wherein the means for converting the film forming gas into a plasma includes an ECR (El
(ectron cyclotron resonance) method, wherein the invention according to claim 5 relates to the film forming apparatus according to claim 1, wherein the means for converting the film forming gas into plasma is a high frequency power. It is characterized by having an antenna for radiating helicon and generating helicon plasma.

【0006】請求項6記載の発明は、成膜方法に係り、
シリコン含有ガスと、ボロン含有ガスと、N−O結合を
有する窒素含有ガスと、酸素ガスとを含む成膜ガスをプ
ラズマ化して反応させる工程と、前記プラズマ化した成
膜ガスを用いた化学気相成長により被成膜基板上にボロ
ン含有シリコン酸化膜を形成する工程とを有することを
特徴とし、請求項7記載の発明は、成膜方法に係り、請
求項3記載の成膜装置を用いて前記第1及び第2の電極
に電力を印加して、シリコン含有ガスと、ボロン含有ガ
スと、N−O結合を有する窒素含有ガスと、酸素ガスと
を含む成膜ガスをプラズマ化して反応させる工程と、前
記プラズマ化した成膜ガスを用いた化学気相成長により
被成膜基板上にボロン含有シリコン酸化膜を形成する工
程とを有することを特徴とし、請求項8記載の発明は、
請求項6又は7記載の成膜方法に係り、前記N−O結合
を有する窒素含有ガスに対する前記酸素ガスの比は、1
/10乃至1/5の範囲にあることを特徴とし、請求項
9記載の発明は、請求項6又は7記載の成膜方法に係
り、前記成膜ガスは、前記シリコン含有ガス、前記ボロ
ン含有ガス、前記N−O結合を有する窒素含有ガス、及
び前記酸素ガスの他に、Ar、He又はH2のうち少な
くとも何れか一を含むことを特徴とし、請求項10記載
の発明は、請求項6又は7記載の成膜方法に係り、前記
シリコン含有ガスは、SiH4又はSi(OC25)4のう
ち少なくとも何れか一であることを特徴とし、請求項1
1記載の発明は、請求項6又は7記載の成膜方法に係
り、前記ボロン含有ガスは、B26又はB(OSi(CH
3)3)3のうち何れか一であることを特徴とし、請求項1
2記載の発明は、請求項6又は7記載の成膜方法に係
り、前記ボロン含有ガスは、B(OSi(CH3)3)3とB
(OR)3(R=Cn2n+1(n=1又は2))との混合ガスで
あることを特徴とし、請求項13記載の発明は、請求項
6又は7記載の成膜方法に係り、前記N−O結合を有す
る窒素含有ガスは、NO又はNO2のうち何れか一であ
ることを特徴とし、請求項14記載の発明は、請求項6
又は7記載の成膜方法に係り、前記ボロン含有シリコン
酸化膜を形成する工程の後、前記ボロン含有シリコン酸
化膜を酸素ガスのプラズマに曝す工程を有することを特
徴とし、請求項15記載の発明は、請求項14記載の成
膜方法に係り、前記ボロン含有シリコン酸化膜を酸素ガ
スのプラズマに曝す工程の後、前記ボロン含有シリコン
酸化膜をアンモニアガスのプラズマに曝す工程を有する
ことを特徴としている。
The invention according to claim 6 relates to a film forming method,
A step of plasma-forming and reacting a film-forming gas containing a silicon-containing gas, a boron-containing gas, a nitrogen-containing gas having an N—O bond, and oxygen gas, and a chemical gas using the plasma-formed film-forming gas. Forming a boron-containing silicon oxide film on the film formation substrate by phase growth. The invention according to claim 7 relates to a film formation method, and uses the film formation apparatus according to claim 3. And applying a power to the first and second electrodes to convert a film-forming gas containing a silicon-containing gas, a boron-containing gas, a nitrogen-containing gas having an N—O bond, and an oxygen gas into a plasma to cause a reaction. And a step of forming a boron-containing silicon oxide film on the deposition target substrate by chemical vapor deposition using the plasma-formed deposition gas.
8. The film forming method according to claim 6, wherein the ratio of the oxygen gas to the nitrogen-containing gas having the NO bond is 1
The present invention according to a ninth aspect relates to the film forming method according to the sixth or seventh aspect, wherein the film forming gas includes the silicon-containing gas and the boron-containing gas. The invention according to claim 10, wherein the gas contains at least one of Ar, He, and H 2 in addition to the gas, the nitrogen-containing gas having an N—O bond, and the oxygen gas. 8. The method according to claim 6, wherein the silicon-containing gas is at least one of SiH 4 and Si (OC 2 H 5 ) 4.
The invention according to claim 1 relates to the film forming method according to claim 6 or 7, wherein the boron-containing gas is B 2 H 6 or B (OSi (CH
3) 3), characterized in that any one of the three, according to claim 1
The invention according to claim 2 relates to the film forming method according to claim 6 or 7, wherein the boron-containing gas comprises B (OSi (CH 3 ) 3 ) 3 and B
(13) The film forming method according to claim 13 or 14, wherein the mixed gas is a mixed gas with (OR) 3 (R = C n H 2n + 1 (n = 1 or 2)). It relates to, the nitrogen-containing gas with NO bond is characterized by a any one of NO or NO 2, the invention of claim 14, wherein the claim 6
16. The invention according to claim 15, further comprising, after the step of forming the boron-containing silicon oxide film, exposing the boron-containing silicon oxide film to plasma of oxygen gas. The method according to claim 14, further comprising, after exposing the boron-containing silicon oxide film to oxygen gas plasma, exposing the boron-containing silicon oxide film to ammonia gas plasma. I have.

【0007】請求項16記載の発明は、半導体装置の製
造方法に係り、請求項6乃至15の何れか一に記載の成
膜方法により前記ボロン含有シリコン酸化膜を形成する
工程の後に、該ボロン含有シリコン酸化膜の上に耐湿性
のよいシリコン酸化膜又はボロン含有シリコン酸化膜を
形成する工程を有することを特徴とし、請求項17記載
の発明は、半導体装置の製造方法に係り、請求項6乃至
15の何れか一に記載の成膜方法により前記ボロン含有
シリコン酸化膜を形成する工程の後に、該ボロン含有シ
リコン酸化膜に凹部又は開口部を形成する工程と、該凹
部又は開口部内に銅層を埋め込む工程とを有することを
特徴とし、請求項18記載の発明は、半導体装置の製造
方法に係り、請求項6乃至15の何れか一に記載の成膜
方法により前記ボロン含有シリコン酸化膜を形成する工
程と、前記ボロン含有シリコン酸化膜上に配線層を形成
する工程とを交互に行うことを特徴としている。
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming the boron-containing silicon oxide film by the film forming method according to any one of the sixth to fifteenth aspects. 18. The method according to claim 17, further comprising the step of forming a silicon oxide film having good moisture resistance or a boron-containing silicon oxide film on the silicon oxide film containing boron. Forming a recess or an opening in the boron-containing silicon oxide film after the step of forming the boron-containing silicon oxide film by the film forming method according to any one of claims 15 to 15; and forming copper in the recess or the opening. And a step of embedding a layer. The invention according to claim 18 relates to a method for manufacturing a semiconductor device, wherein the substrate is formed by the film forming method according to any one of claims 6 to 15. Forming a down-containing silicon oxide film is characterized by alternately perform the steps of forming a wiring layer on the boron-containing silicon oxide film.

【0008】以下に、上記本発明の構成により奏される
作用を説明する。本発明の成膜装置によれば、シリコン
含有ガス供給源と、ボロン含有ガス供給源と、N−O結
合を有する窒素含有ガス供給源とを備え、さらに成膜ガ
スをプラズマ化するプラズマ生成手段を備えている。と
ころで、シリコン酸化膜中にボロンを含有させたボロン
含有シリコン酸化膜(BSG膜(Borosilicateglass
膜))の比誘電率は低下し、かつB含有量に反比例して
比誘電率は低下するが、B含有量が増えるほど耐湿性が
低下する。一方、成膜されるボロン含有シリコン酸化膜
中に窒素を含ませると、耐湿性を向上させることができ
る。特に、窒素含有ガスとしてN−O結合を有するもの
を用いることで、Oにより酸化膜の一種であるBSG膜
を形成するとともに、成膜中のNを少量にとどめること
ができる。単にN2ガスを用いた場合は成膜中にNが多
く含まれることになり、必要以上に誘電率が高くなる。
The operation of the present invention will be described below. According to the film forming apparatus of the present invention, it is provided with a silicon-containing gas supply source, a boron-containing gas supply source, and a nitrogen-containing gas supply source having an N—O bond, and further includes a plasma generation unit that converts the film formation gas into plasma. It has. Incidentally, a boron-containing silicon oxide film (BSG film (Borosilicate glass) in which boron is contained in the silicon oxide film.
Although the relative permittivity of the film decreases) and the relative permittivity decreases in inverse proportion to the B content, the moisture resistance decreases as the B content increases. On the other hand, when nitrogen is included in the boron-containing silicon oxide film to be formed, the moisture resistance can be improved. In particular, by using a nitrogen-containing gas having an N—O bond, a BSG film, which is a kind of oxide film, can be formed with O, and N during film formation can be kept to a small amount. If N 2 gas is simply used, a large amount of N is contained in the film, and the dielectric constant becomes higher than necessary.

【0009】本発明の成膜装置では、上記構成によりプ
ラズマCVD法により窒素を含むボロン含有シリコン酸
化膜を形成することができる。これにより、低い誘電率
を有し、かつ耐湿性の良いBSG膜を形成することがで
きる。そして、プラズマ生成手段として、例えば平行平
板型の第1及び第2の電極によりプラズマを生成する手
段、ECR(Electron Cyclotron Resonance)法により
プラズマを生成する手段、アンテナからの高周波電力の
放射によりヘリコンプラズマを生成する手段等を用いる
ことができる。
In the film forming apparatus of the present invention, a boron-containing silicon oxide film containing nitrogen can be formed by the plasma CVD method with the above configuration. As a result, a BSG film having a low dielectric constant and good moisture resistance can be formed. As plasma generation means, for example, means for generating plasma using first and second electrodes of a parallel plate type, means for generating plasma by ECR (Electron Cyclotron Resonance) method, and helicon plasma by radiation of high frequency power from an antenna Can be used.

【0010】これらのプラズマ生成手段のうち、平行平
板型の第1及び第2の電極にそれぞれ高低2つの周波数
の電力を供給する電源、例えば周波数13.56MHz
の高周波電力を供給する電源、及び周波数400kHz
の交流電力を供給する電源を接続することにより、これ
ら高低2つの周波数の電力をそれぞれ各電極に印加して
プラズマを生成することができる。
[0010] Among these plasma generating means, a power source for supplying electric power of two high and low frequencies to the parallel plate type first and second electrodes, for example, a frequency of 13.56 MHz.
Power supply for supplying high frequency power of 400 kHz
By connecting a power supply for supplying the AC power, the power of these two frequencies can be applied to each electrode to generate plasma.

【0011】これにより、形成されたBSG膜中にその
プラズマポテンシャルにより結合エネルギが大きいSi
−OボンドやB−Oボンド等をより多く含ませることが
でき、Si−OHなどの不安定なボンドを減少させるこ
とができる。このため、BSG膜の低誘電率化を達成す
ることができる。本発明の成膜方法においては、シリコ
ン含有ガスと、ボロン含有ガスと、N−O結合を有する
窒素含有ガスとを含む成膜ガスを用いたプラズマCVD
法によりBSG膜を形成している。
As a result, Si having a large binding energy in the formed BSG film due to its plasma potential.
A larger amount of -O bonds and BO bonds can be included, and unstable bonds such as Si-OH can be reduced. For this reason, a low dielectric constant of the BSG film can be achieved. In the film forming method of the present invention, plasma CVD using a film forming gas containing a silicon-containing gas, a boron-containing gas, and a nitrogen-containing gas having an N—O bond
The BSG film is formed by the method.

【0012】本発明では、成膜ガス中にボロン含有ガス
と、N−O結合を有する窒素含有ガスとを含むため、O
により酸化膜の一種であるBSG膜を形成するととも
に、成膜中のNを少量にとどめることができる。誘電率
が低く、かつ耐湿性の高いBSG膜を形成することがで
きる。単にN2ガスを用いた場合は成膜中にNが多く含
まれることになり、必要以上に誘電率が高くなる。さら
に、BSG膜のB−OボンドはFSG膜のSi−Fボン
ドと比べて結合エネルギが大きいため、より一層高い耐
湿性を有する層間絶縁膜を得ることができる。
In the present invention, the film-forming gas contains a boron-containing gas and a nitrogen-containing gas having an N—O bond.
As a result, a BSG film, which is a kind of oxide film, can be formed, and N during film formation can be kept small. A BSG film having a low dielectric constant and high moisture resistance can be formed. If N 2 gas is simply used, a large amount of N is contained in the film, and the dielectric constant becomes higher than necessary. Furthermore, since the BO bond of the BSG film has a higher binding energy than the Si-F bond of the FSG film, an interlayer insulating film having higher moisture resistance can be obtained.

【0013】また、成膜ガス中にO2を含ませることに
より、BSG膜中のSi−Oの網目構造の中にBを取り
込ませることができる。即ち、Si−O−B結合を多く
生成することができる。これにより、低誘電率で、かつ
耐湿性のよいBSG膜を形成することができる。さら
に、成膜ガス中にO2を含ませることにより、BSG膜
をSiリッチな状態から化学量論的な状態にすることが
できる。このため、より低い誘電率を有するBSG膜を
形成することができる。
Further, by including O 2 in the film forming gas, B can be taken into the network structure of Si—O in the BSG film. That is, many Si-OB bonds can be generated. Thus, a BSG film having a low dielectric constant and good moisture resistance can be formed. Further, by including O 2 in the deposition gas, the BSG film can be changed from a Si-rich state to a stoichiometric state. Therefore, a BSG film having a lower dielectric constant can be formed.

【0014】また、成膜ガス中のボロン供給源としてト
リメチルシリルボレート(B(OSi(CH3)3)3)を用
いることにより、BSG膜中のSi−Oの網目構造の中
に含まれるBの割合が多くなるため、低誘電率で、かつ
耐湿性のよいBSG膜を形成することができる。
Further, by using trimethylsilyl borate (B (OSi (CH 3 ) 3 ) 3 ) 3 as a boron supply source in the film-forming gas, B contained in the Si—O network structure in the BSG film can be formed. Since the ratio increases, a BSG film having a low dielectric constant and good moisture resistance can be formed.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。 (第1の実施の形態)図1は、本発明の第1の実施の形
態に係る成膜装置101の構成を示す側面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a side view showing a configuration of a film forming apparatus 101 according to a first embodiment of the present invention.

【0016】この成膜装置101は、プラズマガスによ
り被成膜基板21上にボロン含有シリコン酸化膜(BS
G膜)を形成する場所である成膜部101Aと、成膜ガ
スを構成する複数のガスの供給源を有する成膜ガス供給
部101Bとから構成されている。成膜部101Aは、
図1に示すように、減圧可能なチャンバ1を備え、チャ
ンバ1は排気配管4を通して排気装置6と接続されてい
る。排気配管4の途中にはチャンバ1と排気装置6の間
の導通/非導通を制御する開閉バルブ5が設けられてい
る。チャンバ1にはチャンバ1内の圧力を監視する不図
示の真空計などの圧力計測手段が設けられている。
The film forming apparatus 101 uses a plasma gas to deposit a boron-containing silicon oxide film (BS) on a film forming substrate 21.
It comprises a film forming unit 101A where a G film is formed, and a film forming gas supply unit 101B having a plurality of gas supply sources constituting the film forming gas. The film forming unit 101A
As shown in FIG. 1, a chamber 1 that can be depressurized is provided. The chamber 1 is connected to an exhaust device 6 through an exhaust pipe 4. An on-off valve 5 for controlling conduction / non-conduction between the chamber 1 and the exhaust device 6 is provided in the exhaust pipe 4. The chamber 1 is provided with pressure measuring means such as a vacuum gauge (not shown) for monitoring the pressure in the chamber 1.

【0017】チャンバ1内には対向する一対の上部電極
(第1の電極)2と下部電極(第2の電極)3とが備え
られ、上部電極2に周波数13.56MHzの高周波電
力を供給するRF電源7が接続され、下部電極3に周波
数400kHzの交流電力を供給するAC電源8が接続
されている。これらの電源7、8から上部電極2及び下
部電極3に電力を供給して、成膜ガスをプラズマ化す
る。上部電極2、下部電極3及び電源7、8が成膜ガス
をプラズマ化するプラズマ生成手段を構成する。
The chamber 1 is provided with a pair of opposing upper electrodes (first electrodes) 2 and lower electrodes (second electrodes) 3, and supplies high frequency power of 13.56 MHz to the upper electrodes 2. An RF power supply 7 is connected, and an AC power supply 8 for supplying AC power of a frequency of 400 kHz to the lower electrode 3 is connected. Electric power is supplied from these power sources 7 and 8 to the upper electrode 2 and the lower electrode 3 to turn the film forming gas into plasma. The upper electrode 2, the lower electrode 3, and the power supplies 7 and 8 constitute a plasma generating means for converting the film forming gas into plasma.

【0018】上部電極2は成膜ガスの分散具を兼ねてい
る。上部電極2には複数の貫通孔が形成され、下部電極
3との対向面における貫通孔の開口部が成膜ガスの放出
口(導入口)となる。この成膜ガス等の放出口は成膜ガ
ス供給部101Bと配管9aで接続されている。下部電
極3は被成膜基板21の保持台を兼ね、また、保持台上
の被成膜基板21を加熱する不図示のヒータを備えてい
る。
The upper electrode 2 also serves as a device for dispersing the film forming gas. A plurality of through-holes are formed in the upper electrode 2, and the opening of the through-hole on the surface facing the lower electrode 3 serves as a discharge port (introduction port) for the deposition gas. The discharge port for the film forming gas or the like is connected to the film forming gas supply unit 101B via a pipe 9a. The lower electrode 3 also serves as a holder for the substrate 21 on which the film is to be formed, and includes a heater (not shown) for heating the substrate 21 on the holder.

【0019】成膜ガス供給部101Bには、モノシラン
(SiH4)、ジボラン(B26)、アルゴン(A
r)、一酸化二窒素(N2O)、酸素(O2)、三フッ化
窒素(NF3)、窒素(N2)の供給源が設けられてい
る。これらのガスは適宜分岐配管9b乃至9h、及びこ
れらすべての分岐配管9b乃至9hが接続された配管9
aを通して成膜部101Aのチャンバ1内に供給され
る。分岐配管9b乃至9hの途中に流量調整手段11a
乃至11gや分岐配管9b乃至9hの導通/非導通を制
御する開閉手段10b乃至10pが設置され、配管9a
の途中に配管9aの閉鎖/導通を行う開閉手段10aが
設置されている。なお、上記ガスのうち、NF3は配管
9a内、分岐配管9b乃至9h内及びチャンバ1内を化
学反応により清浄にするためのガスであり、N2は配管
9a内、分岐配管9b乃至9h内及びチャンバ1内の残
留ガスをパージするためのガスである。
In the film forming gas supply unit 101B, monosilane (SiH 4 ), diborane (B 2 H 6 ), argon (A
r), a source of dinitrogen monoxide (N 2 O), oxygen (O 2 ), nitrogen trifluoride (NF 3 ), and nitrogen (N 2 ). These gases are appropriately supplied to the branch pipes 9b to 9h and the pipe 9 to which all the branch pipes 9b to 9h are connected.
a is supplied into the chamber 1 of the film forming unit 101A. In the middle of the branch pipes 9b to 9h, the flow control means 11a
11g and opening / closing means 10b to 10p for controlling conduction / non-conduction of the branch pipes 9b to 9h,
An opening / closing means 10a for closing / conducting the pipe 9a is provided in the middle of the process. Among the above gases, NF 3 is a gas for purifying the inside of the pipe 9 a, the branch pipes 9 b to 9 h and the chamber 1 by a chemical reaction, and N 2 is a gas for cleaning the inside of the pipe 9 a and the branch pipes 9 b to 9 h. And a gas for purging the residual gas in the chamber 1.

【0020】以上のような成膜装置101によれば、シ
リコン含有ガス供給源と、ボロン含有ガス供給源と、N
−O結合を有する窒素含有ガス供給源とを備え、さらに
成膜ガスをプラズマ化するプラズマ生成手段2、3、
7、8を備えている。このため、プラズマCVD法によ
り窒素を含むBSG膜を形成することができる。これに
より、下記の第3の実施の形態に示すように、低い誘電
率を有し、かつ耐湿性の良いBSG膜を形成することが
できる。
According to the film forming apparatus 101 described above, a silicon-containing gas supply source, a boron-containing gas supply source,
A nitrogen-containing gas supply source having an -O bond, and plasma generating means 2, 3, for converting the film forming gas into plasma.
7 and 8 are provided. Therefore, a BSG film containing nitrogen can be formed by the plasma CVD method. Thereby, as shown in the third embodiment below, a BSG film having a low dielectric constant and good moisture resistance can be formed.

【0021】そして、プラズマ生成手段として、例えば
平行平板型の第1及び第2の電極2、3によりプラズマ
を生成する手段、ECR(Electron Cyclotron Resonan
ce)法によりプラズマを生成する手段、アンテナからの
高周波電力の放射によりヘリコンプラズマを生成する手
段等がある。これらのプラズマ生成手段のうち平行平板
型の第1及び第2の電極2、3にそれぞれ高低2つの周
波数の電力を供給する電源7、8が接続されている。従
って、これら高低2つの周波数の電力をそれぞれ各電極
2、3に印加してプラズマを生成することができる。
As plasma generation means, for example, means for generating plasma using parallel plate type first and second electrodes 2 and 3, ECR (Electron Cyclotron Resonan)
Means for generating plasma by the ce) method, means for generating helicon plasma by radiating high frequency power from an antenna, and the like. Among these plasma generating means, power supplies 7 and 8 for supplying electric power of two frequencies, high and low, are connected to the first and second electrodes 2 and 3 of the parallel plate type. Therefore, it is possible to generate the plasma by applying the power of these two frequencies to the electrodes 2 and 3 respectively.

【0022】これにより、成膜装置101により形成さ
れたBSG膜中にそのプラズマポテンシャルにより結合
エネルギが大きいSi−OボンドやB−Oボンド等をよ
り多く含ませることができ、Si−OHなどの不安定な
ボンドを減少させることができる。このため、BSG膜
の低誘電率化を達成することができる。また、成膜ガス
中にO2を含むことにより、成膜装置101により形成
されたBSG膜中のSi−Oの網目構造の中にBを取り
込ませることができる。即ち、Si−O−B結合を多く
生成することができる。このため、BSG膜の低誘電率
化を達成し、かつBSG膜の耐湿性の向上を図ることが
できる。
Thus, the BSG film formed by the film forming apparatus 101 can contain more Si-O bonds and BO bonds having a large binding energy due to its plasma potential. Unstable bonds can be reduced. For this reason, a low dielectric constant of the BSG film can be achieved. In addition, by including O 2 in the film forming gas, B can be taken into the Si—O network structure in the BSG film formed by the film forming apparatus 101. That is, many Si-OB bonds can be generated. Therefore, the dielectric constant of the BSG film can be reduced, and the moisture resistance of the BSG film can be improved.

【0023】さらに、成膜ガス中にO2を含むことによ
り、成膜装置101により形成されるBSG膜をSiリ
ッチな状態から化学量論的な状態にすることができる。
このため、BSG膜の低誘電率化を達成することができ
る。 (第2の実施の形態)図2は、本発明の第2の実施の形
態である成膜装置102の構成を示す側面図である。
Further, by including O 2 in the film forming gas, the BSG film formed by the film forming apparatus 101 can be changed from a Si-rich state to a stoichiometric state.
For this reason, a low dielectric constant of the BSG film can be achieved. (Second Embodiment) FIG. 2 is a side view showing a configuration of a film forming apparatus 102 according to a second embodiment of the present invention.

【0024】第1の実施の形態の成膜装置101と異な
るところは、成膜装置101の成膜ガスの供給源に、さ
らにトリメチルシリルボレート(B(OSi(C
3)3)3)の供給源を加えていることである。B(OSi
(CH3)3)313は液体であり、Heのバブリングにより
B(OSi(CH3)3)3をHeに含ませて供給することが
できるようになっている。
The difference from the film forming apparatus 101 of the first embodiment is that the supply source of the film forming gas of the film forming apparatus 101 further includes trimethylsilyl borate (B (OSi (C
H 3 ) 3 ) 3 ). B (OSi
(CH 3 ) 3 ) 3 13 is a liquid, and B (OSi (CH 3 ) 3 ) 3 can be contained in He and supplied by bubbling He.

【0025】また、B(OSi(CH3)3)313中にHe
を供給するための配管9kが挿入され、配管9kからパ
ージ用の配管9jが分岐している。パージ用の配管9j
は分岐配管9iに接続し、分岐配管9i及び配管9a内
及びチャンバ1内の残留ガスをパージすることができる
ようになっている。配管9j及び9kにはそれぞれ開閉
手段10w及び10xが設置されている。
He (B) in B (OSi (CH 3 ) 3 ) 3 13
A pipe 9k for supplying water is inserted, and a pipe 9j for purging branches off from the pipe 9k. Purge pipe 9j
Is connected to the branch pipe 9i so that residual gas in the branch pipe 9i and the pipe 9a and in the chamber 1 can be purged. Opening / closing means 10w and 10x are installed in the pipes 9j and 9k, respectively.

【0026】さらに、B(OSi(CH3)3)3の通る分岐
配管9i及び配管9aには不図示のヒータが取り付けて
あり、分岐配管9i及び配管9aの温度の低下を防止す
ることにより分岐配管9i及び配管9aの内壁にB(O
Si(CH3)3)3が付着しないようにしている。新たな分
岐配管9iには流量調整手段11hや開閉手段10u及
び10vが設置されている。
Further, a heater (not shown) is attached to the branch pipe 9i and the pipe 9a through which B (OSi (CH 3 ) 3 ) 3 passes, and the branch pipe 9i and the pipe 9a are branched by preventing the temperature thereof from lowering. B (O) is placed on the inner wall of the pipe 9i and the pipe 9a.
Si (CH 3 ) 3 ) 3 is prevented from adhering. The new branch pipe 9i is provided with a flow rate adjusting means 11h and opening / closing means 10u and 10v.

【0027】また、第1の実施の形態の成膜装置101
におけるB26の供給源の代わりにTMB(トリメチル
ボレート(B(OCH3)3)の供給源を用い、さらにAr
の供給源の代わりにHeの供給源を用いている。この場
合、B(OSi(CH3)3)313はSiとBとOとの含有
比率が決まっているため、成膜する絶縁膜中のB含有量
を調整することは難しいため、酸素を含むTMBを加え
て成膜中のB含有量を任意に調整できるようにしたもの
である。B26の代わりに酸素を含むTMBを用いてい
る理由は以下の通りである。即ち、TMBは液体ソース
であり、ソースガスも流体である。これらは同じ配管に
流れるため、配管を加熱する。この場合、液体ソースの
場合は80℃程度に加熱しても分解しないが、B2
6(ガス)は分解し易く膜が白濁するため、液体ソース
であるTMBの方がよいからである。
Further, the film forming apparatus 101 of the first embodiment
A source of TMB (trimethyl borate (B (OCH 3 ) 3 )) in place of the source of B 2 H 6 in
A He source is used instead of the He source. In this case, since B (OSi (CH 3 ) 3 ) 3 13 has a fixed content ratio of Si, B and O, it is difficult to adjust the B content in the insulating film to be formed. The content of TMB is added so that the B content during the film formation can be arbitrarily adjusted. The reason why TMB containing oxygen is used instead of B 2 H 6 is as follows. That is, TMB is a liquid source, and the source gas is also a fluid. Since these flow into the same pipe, they heat the pipe. In this case, the liquid source does not decompose even when heated to about 80 ° C., but B 2 H
This is because TMB, which is a liquid source, is better because (gas) is easily decomposed and the film becomes cloudy.

【0028】この実施の形態の成膜装置102において
も、第1の実施の形態の成膜装置101と同様な効果を
有し、さらに、下記の第4の実施の形態に示すように、
第1の実施の形態の成膜装置101と同様に低い誘電率
を有するBSG膜を形成することができる。また、特
に、この実施の形態では、成膜ガスとしてトリメチルシ
リルボレート(B(OSi(CH3)3)3)を用いているた
め、この成膜装置102により形成されたBSG膜中の
Si−Oの網目構造の中に含まれるBの割合が多くな
り、これにより、低誘電率で、かつ耐湿性の良いBSG
膜を得ることができる。
The film forming apparatus 102 of this embodiment has the same effects as the film forming apparatus 101 of the first embodiment, and further, as shown in the following fourth embodiment,
A BSG film having a low dielectric constant can be formed similarly to the film forming apparatus 101 of the first embodiment. Particularly, in this embodiment, since trimethylsilyl borate (B (OSi (CH 3 ) 3 ) 3 ) is used as a film forming gas, Si—O in the BSG film formed by the film forming apparatus 102 is used. Of the B contained in the network structure of (1) increases, which results in BSG having a low dielectric constant and excellent moisture resistance.
A membrane can be obtained.

【0029】なお、上記第1及び第2の実施の形態の場
合、プラズマ生成手段として成膜部101Aに平行平板
電極2、3を設けているが、成膜部101Aの上流に、
周波数2.45GHzのマイクロ波電力の供給源や、供
給された電力を搬送する導波管やECR(Electron Cyc
lotron Resonance)法によりエネルギを付与する磁場発
生手段等を設けてもよい。或いは、成膜部101Aの上
流に、周波数13.56MHzの高周波電力の供給源
や、供給された成膜ガスのプラズマ化のための高周波電
力をチャンバ内に放射するアンテナや、生成されたヘリ
コンプラズマを成膜部101Aに導く磁場を発生させる
磁場発生手段等を設けてもよい。 (第3の実施の形態)次に、上記の成膜装置101を用
いて、第3の実施の形態である被成膜基板21上に成膜
する方法について説明する。
In the first and second embodiments, the parallel plate electrodes 2 and 3 are provided in the film forming unit 101A as plasma generating means.
A supply source of microwave power of a frequency of 2.45 GHz, a waveguide that carries the supplied power, an ECR (Electron Cyc
A magnetic field generating means or the like for applying energy by a lotron resonance method may be provided. Alternatively, a high-frequency power supply source having a frequency of 13.56 MHz, an antenna for radiating high-frequency power for converting the supplied film forming gas into plasma, and a generated helicon plasma are provided upstream of the film forming unit 101A. Magnetic field generating means for generating a magnetic field that guides the magnetic field to the film forming unit 101A may be provided. (Third Embodiment) Next, a method of forming a film on a film formation substrate 21 according to a third embodiment using the above-described film forming apparatus 101 will be described.

【0030】まず、図1に示す成膜装置101のチャン
バ1内に、半導体基板上に絶縁膜や配線層等が形成され
た被成膜基板21を搬入し、平行平板電極2、3のうち
の下部電極3上に被成膜基板21を設置する。次いで、
チャンバ1内を排気し、減圧する。また、被成膜基板2
1を加熱し、被成膜基板21の温度を400℃に保持す
る。
First, a substrate 21 having an insulating film, a wiring layer and the like formed on a semiconductor substrate is loaded into a chamber 1 of a film forming apparatus 101 shown in FIG. Is formed on the lower electrode 3 of FIG. Then
The inside of the chamber 1 is evacuated and decompressed. In addition, the deposition target substrate 2
The substrate 1 is heated to maintain the temperature of the substrate 21 at 400 ° C.

【0031】続いて、流量30sccmのSiH4と、
Arで体積濃度1%程度に希釈されたB26と、流量6
00sccmのN2Oと、流量120sccmのO2とか
らなる成膜ガスをチャンバ1内に導入し、チャンバ1内
のガス圧力を0.8Torrとする。この場合、成膜さ
れたBSG膜中のボロン含有量に対する比誘電率の変
化、及び吸湿による比誘電率の変動を実験するため、成
膜ガス中のB26/SiH4の流量比を0、10、3
0、50、60、70、80%と変化させてシリコン酸
化膜中のボロン含有量の異なる種々の成膜を行う。
Subsequently, SiH 4 at a flow rate of 30 sccm,
B 2 H 6 diluted to a volume concentration of about 1% with Ar, and a flow rate of 6
A deposition gas consisting of 00 sccm N 2 O and a flow rate of 120 sccm O 2 is introduced into the chamber 1 and the gas pressure in the chamber 1 is set to 0.8 Torr. In this case, the flow rate ratio of B 2 H 6 / SiH 4 in the film-forming gas was set in order to test the change in the relative dielectric constant with respect to the boron content in the formed BSG film and the change in the relative dielectric constant due to moisture absorption. 0, 10, 3
Various film formations having different boron contents in the silicon oxide film are performed by changing the values to 0, 50, 60, 70, and 80%.

【0032】次いで、上部電極2に周波数13.56M
Hzの高周波電力50Wを印加し、下部電極3に周波数
400kHzの交流電力400Wを印加する。これによ
り、チャンバ1内の成膜ガスをプラズマ化する。この状
態を保持して、被成膜基板21上にBSG膜22を形成
する。この場合、成膜中の窒素含有量は6.5wt%程
度である。誘電率と耐湿性の兼ね合いから成膜中の窒素
含有量は10wt%が好ましい。
Next, a frequency of 13.56 M is applied to the upper electrode 2.
Hz high-frequency power of 50 W is applied, and AC power 400 W of a frequency of 400 kHz is applied to the lower electrode 3. Thus, the film forming gas in the chamber 1 is turned into plasma. While maintaining this state, the BSG film 22 is formed on the deposition target substrate 21. In this case, the nitrogen content during film formation is about 6.5 wt%. The nitrogen content during film formation is preferably 10 wt% in view of the balance between the dielectric constant and the moisture resistance.

【0033】図3は、このようにして形成されたBSG
膜22についてB26/SiH4で表した各ガスの流量
比に対する成膜の比誘電率の変化の様子を示すグラフで
ある。図3において、縦軸は線形目盛りで表した比誘電
率を示し、横軸は線形目盛りで表したB26/SiH4
の流量比を示す。比誘電率は周波数1MHzにおける値
である。
FIG. 3 shows the BSG thus formed.
6 is a graph showing how the relative permittivity of the film changes with respect to the flow ratio of each gas represented by B 2 H 6 / SiH 4 for the film 22. In FIG. 3, the vertical axis indicates the relative dielectric constant expressed on a linear scale, and the horizontal axis indicates B 2 H 6 / SiH 4 on a linear scale.
Is shown. The relative permittivity is a value at a frequency of 1 MHz.

【0034】図3に示すように、B26/SiH4の流
量比の値により、BSG膜22中のボロン含有量が異な
り、その流量比が大きくなるにしたがって、比誘電率は
単調に減少する。また、B26/SiH4=0.5の条
件で成膜されたBSG膜に対して、赤外線の吸収強度を
調査した結果を図5に示す。図5において、縦軸は吸収
強度(任意単位)を示し、横軸は線形目盛りで表した波
数(cm-1)を示す。
As shown in FIG. 3, the boron content in the BSG film 22 varies depending on the value of the flow ratio of B 2 H 6 / SiH 4 , and the relative dielectric constant monotonically increases as the flow ratio increases. Decrease. FIG. 5 shows the results of investigating the infrared absorption intensity of the BSG film formed under the condition of B 2 H 6 / SiH 4 = 0.5. In FIG. 5, the vertical axis indicates the absorption intensity (arbitrary unit), and the horizontal axis indicates the wave number (cm −1 ) expressed on a linear scale.

【0035】図5に示すように、大気中に1カ月間放置
した場合でも吸収強度の波数特性はほとんど変化しなか
った。即ち、この実施の形態のBSG膜22は水分の吸
収が少なく、耐湿性が高いことを示している。次いで、
このBSG膜22をダマシンプロセスの層間絶縁膜に適
用したときの銅配線の作成工程について説明する。
As shown in FIG. 5, even when left in the air for one month, the wave number characteristics of the absorption intensity hardly changed. In other words, it indicates that the BSG film 22 of this embodiment has a low moisture absorption and a high moisture resistance. Then
A process of forming a copper wiring when the BSG film 22 is applied to an interlayer insulating film in a damascene process will be described.

【0036】図7(b)に示すように、図7(a)に示
す工程で形成されたBSG膜22に開口部23を形成す
る。続いて、CVD法によるタンタルナイトライド膜
(TaN膜)24と、スパッタ法による銅膜(Cu膜)
25とを順次形成する。次いで、メッキにより銅膜(C
u膜)26を形成し、開口部23内にCu膜26を埋め
込む。
As shown in FIG. 7B, an opening 23 is formed in the BSG film 22 formed in the step shown in FIG. 7A. Subsequently, a tantalum nitride film (TaN film) 24 by the CVD method and a copper film (Cu film) by the sputtering method
25 are sequentially formed. Next, a copper film (C
Then, a Cu film 26 is embedded in the opening 23.

【0037】次に、図7(c)に示すように、CMP
(Chemical Mechanical Polishing)法によりCu膜2
6、25及びTaN膜24を順次研磨し、除去して表面
を平坦化し、開口部23内にTaN膜24a及びCu膜
25aを下地導電層としてこの上にCu膜26aからな
る配線を形成する。なお、必要であれば、引き続き、こ
の発明によるBSG膜からなる層間絶縁膜を形成し、さ
らに銅配線を形成して、多層配線構造とすることができ
る。
Next, as shown in FIG.
Cu film 2 by (Chemical Mechanical Polishing) method
6, 25 and the TaN film 24 are sequentially polished and removed to flatten the surface, and a wiring made of the Cu film 26a is formed in the opening 23 using the TaN film 24a and the Cu film 25a as underlying conductive layers. If necessary, an interlayer insulating film made of the BSG film according to the present invention may be subsequently formed, and a copper wiring may be further formed to form a multilayer wiring structure.

【0038】以上、この発明の第3の実施の形態によれ
ば、シリコン含有ガスと、ボロン含有ガスと、N−O結
合を有する窒素含有ガスとを含む成膜ガスを用いたプラ
ズマCVD法によりBSG膜を形成している。成膜ガス
は、ボロン含有ガスとN−O結合を有する窒素含有ガス
を含むので、窒素を含むBSG膜を形成することができ
る。これにより、そのBSG膜は低誘電率で、かつ高い
耐湿性を有することになる。
As described above, according to the third embodiment of the present invention, a plasma CVD method using a film forming gas containing a silicon-containing gas, a boron-containing gas, and a nitrogen-containing gas having an N—O bond is used. A BSG film is formed. Since the deposition gas contains a boron-containing gas and a nitrogen-containing gas having an N—O bond, a BSG film containing nitrogen can be formed. As a result, the BSG film has a low dielectric constant and high moisture resistance.

【0039】さらに、BSG膜のB−OボンドはFSG
膜のSi−Fボンドと比べて結合エネルギが大きいた
め、より一層層間絶縁膜の耐湿性を向上させることがで
きる。また、高低2つの周波数の電力を印加してプラズ
マを生成しているため、そのプラズマポテンシャルによ
り結合エネルギが高いSi−OボンドやB−Oボンドを
成膜中に多く含ませることができ、Si−OHなどの不
安定なボンドを減少させることができる。これには以下
の理由が考えられる。即ち、被成膜基板21側に低い周
波数(400kHz)の電力を印加しているため、ボン
バードメント効果でソースの分解物が激しく叩きつけら
れる。このとき、結合の弱いものは分解し易いけれど
も、結合の強いものは分解しないで残るためである。但
し、上記の場合でも、高い周波数(13.56MHz)
の電力を印加しており、低い周波数の電力よりもガスの
分解が促進されるが、高い周波数の電力を小さくするこ
とで、その分解を抑えることができる。実施の形態で
は、高い周波数の電力を50W程度と小さくした条件の
もとで低い周波数の電力を印加しているので、弱い結合
のものだけが分解され、もともと強い結合のものは多く
残るためである。
Further, the BO bond of the BSG film is FSG
Since the bonding energy is larger than that of the Si—F bond of the film, the moisture resistance of the interlayer insulating film can be further improved. In addition, since plasma is generated by applying power at two frequencies, high and low, a large amount of Si—O bonds or B—O bonds having high binding energy can be included in the film due to the plasma potential. Unstable bonds such as -OH can be reduced. This can be for the following reasons. That is, since low-frequency (400 kHz) power is applied to the deposition target substrate 21 side, decomposition products of the source are violently beaten by the bombardment effect. At this time, the one having a weak bond is easily decomposed, but the one having a strong bond remains without being decomposed. However, even in the above case, a high frequency (13.56 MHz)
Is applied, and the decomposition of gas is promoted more than the electric power of the low frequency. However, by reducing the electric power of the high frequency, the decomposition can be suppressed. In the embodiment, since the low-frequency power is applied under the condition that the high-frequency power is reduced to about 50 W, only the weak coupling is decomposed, and a lot of the strong coupling originally remains. is there.

【0040】これにより、成膜の耐湿性を向上させて吸
湿による比誘電率の経時変化を抑制することができる。
また、成膜ガス中にO2を含むことにより、BSG膜中
のSi−Oの網目構造の中にBを取り込ませることがで
きる。即ち、Si−O−B結合を多く生成することがで
きるため、絶縁膜の低誘電率化を達成しつつ、より一層
絶縁膜の耐湿性を向上させることができる。さらに、成
膜ガス中にO2を含むことにより、BSG膜をSiリッ
チな状態から化学量論的な状態にすることができるた
め、BSG膜のより一層の低誘電率化を達成することが
できる。
As a result, it is possible to improve the moisture resistance of the film formation and suppress the change of the relative dielectric constant with time due to moisture absorption.
Further, by including O 2 in the deposition gas, B can be incorporated into the network structure of Si—O in the BSG film. That is, since a large number of Si—OB bonds can be generated, the moisture resistance of the insulating film can be further improved while achieving a low dielectric constant of the insulating film. Furthermore, since the BSG film can be changed from a Si-rich state to a stoichiometric state by containing O 2 in the film forming gas, it is possible to further lower the dielectric constant of the BSG film. it can.

【0041】なお、上記の成膜ガスにAr、He、H2
を添加することができる。この場合、被成膜基板21内
の膜厚の分布を向上させることができる。また、上記で
はN2Oの流量600sccmに対してO2の流量を12
0sccmとしているが、O2/N2Oの流量比は1/1
0乃至1/5が好ましい。例えば、N2Oの流量600
sccmに対してO2の流量を60〜120sccmと
する。O2の流量をこの範囲に絞ったのは、O2の流量が
多くなると、成膜中のOH(水分)が多くなり、耐湿性
が悪化し、また、誘電率も高くなるためである。
In addition, Ar, He, H 2 are used as the above-mentioned film forming gas.
Can be added. In this case, the distribution of the film thickness in the film formation substrate 21 can be improved. In the above description, the flow rate of O 2 is set to 12 with respect to the flow rate of N 2 O of 600 sccm.
0 sccm, but the flow ratio of O 2 / N 2 O is 1/1.
0 to 1/5 is preferred. For example, N 2 O flow rate 600
The flow rate of O 2 is set to 60 to 120 sccm with respect to sccm. The flow rate of O 2 was focused on this range, the flow rate of O 2 is increased, the more OH in the film formation (water) is, moisture resistance deteriorates, and because the dielectric constant becomes high.

【0042】さらに、成膜時のチャンバ1内のガス圧力
を0.8Torrとしているが、1Torr以下とする
ことが好ましい。これにより成膜の白濁を抑制すること
ができる。この白濁とは、ガスの反応が激しくなって気
相反応が起こり、その結果できた膜は透明ではなく、白
く濁ったぼそぼその膜となることをいう。 (第4の実施の形態)次に、上記成膜装置102を用い
て、第4の実施の形態である半導体装置の製造方法につ
いて説明する。
Further, the gas pressure in the chamber 1 at the time of film formation is set to 0.8 Torr, but is preferably set to 1 Torr or less. Thereby, cloudiness of film formation can be suppressed. The term "white turbidity" means that the reaction of the gas becomes violent and a gas phase reaction occurs, and the resulting film is not transparent but becomes a white turbid film. (Fourth Embodiment) Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment using the film forming apparatus 102 will be described.

【0043】まず、図2に示す成膜装置102のチャン
バ1内に、半導体基板上に絶縁膜や配線層等が形成され
た被成膜基板21を搬入し、平行平板型の上部電極2及
び下部電極3のうち、下部電極3上に被成膜基板21を
設置する。次いで、チャンバ1内を排気し、減圧する。
また、被成膜基板21を加熱し、被成膜基板21の温度
を400℃に保持する。
First, a substrate 21 on which an insulating film, a wiring layer and the like are formed on a semiconductor substrate is carried into the chamber 1 of the film forming apparatus 102 shown in FIG. The deposition target substrate 21 is set on the lower electrode 3 among the lower electrodes 3. Next, the inside of the chamber 1 is evacuated and decompressed.
Further, the film formation substrate 21 is heated, and the temperature of the film formation substrate 21 is kept at 400 ° C.

【0044】続いて、トリメチルシリルボレート(B
(OSi(CH3)3)3)を75℃に加熱し、Heでバブリ
ングする。流量50sccmのSiH4と、流量50s
ccmのHeと、流量1000sccmのN2Oと、O2
とからなる成膜ガスをチャンバ1内に導入し、チャンバ
1内のガス圧力を0.8Torrとする。この場合、O
2の流量に対する比誘電率の変化、及び誘電損失(ta
nδ)の変化の様子を実験するため、O2の流量を20
0、400、600、800及び1000sccmと種
々変化させる。
Subsequently, trimethylsilyl borate (B
(OSi (CHThree)Three)Three) Is heated to 75 ° C and bubbled with He
To run. SiH with a flow rate of 50 sccmFourAnd the flow rate 50s
ccm of He and 1000 sccm of NTwoO and OTwo
Is introduced into the chamber 1 and the chamber
The gas pressure in 1 is set to 0.8 Torr. In this case, O
TwoOf the relative dielectric constant with respect to the flow rate of
nδ) to test the changeTwoFlow rate of 20
0, 400, 600, 800 and 1000 sccm and seeds
Change each time.

【0045】次いで、上部電極2に周波数13.56M
Hzの高周波電力50Wを印加し、下部電極3に周波数
400kHzの交流電力400Wを印加する。これによ
り、チャンバ1内の成膜ガスがプラズマ化する。この状
態を保持して、被成膜基板21上にBSG膜22を形成
する。この場合、成膜中の窒素含有量は第3の実施の形
態のシラン系の場合よりも多少少なく4.6wt%程度
である。
Next, a frequency of 13.56 M was applied to the upper electrode 2.
Hz high-frequency power of 50 W is applied, and AC power 400 W of a frequency of 400 kHz is applied to the lower electrode 3. Thereby, the film forming gas in the chamber 1 is turned into plasma. While maintaining this state, the BSG film 22 is formed on the deposition target substrate 21. In this case, the nitrogen content during the film formation is slightly lower than that of the silane-based film of the third embodiment, that is, about 4.6 wt%.

【0046】続いて、炭化シリコン膜(SiC膜)又は
炭化酸化シリコン膜(SiOC膜)からなるCMPスト
ッパ膜27を全面に形成する。図4は、O2の流量に対
する比誘電率の変化の様子と誘電損失(tanδ)の変
化の様子を示す。図4の左側の縦軸は線形目盛りで表し
た比誘電率を示し、右側の縦軸は線形目盛りで表した誘
電損失を示し、横軸は線形目盛りで表したO2の流量
(sccm)を示す。比誘電率は周波数1MHzにおけ
る値である。
Subsequently, a CMP stopper film 27 made of a silicon carbide film (SiC film) or a silicon carbide oxide film (SiOC film) is formed on the entire surface. FIG. 4 shows how the relative permittivity changes with respect to the flow rate of O 2 and how the dielectric loss (tan δ) changes. The vertical axis on the left side of FIG. 4 shows the relative permittivity expressed on a linear scale, the vertical axis on the right side shows the dielectric loss expressed on a linear scale, and the horizontal axis shows the flow rate of O 2 (sccm) expressed on a linear scale. Show. The relative permittivity is a value at a frequency of 1 MHz.

【0047】図4によれば、O2の流量が小さいほど比
誘電率は小さくなるが、O2の流量の変化に対して比誘
電率はあまり大きく変化しない。また、誘電損失も、比
誘電率と同様に、O2の流量の変化に対してあまり大き
く変化しない。なお、O2の流量は、N2Oの流量100
0sccmに対して300〜500sccmとすること
が望ましい。この範囲であると、誘電率が比較的小さ
く、かつ耐湿性も高くなるためである。
According to FIG. 4, the flow rate of O 2 although higher dielectric constant small decreases, the dielectric constant with respect to changes in the flow rate of O 2 does not vary too greatly. Further, the dielectric loss does not change so much with the change in the flow rate of O 2 , similarly to the relative dielectric constant. The flow rate of O 2 is 100 flow rates of N 2 O.
It is desirable to set 300 to 500 sccm for 0 sccm. This is because, when it is in this range, the dielectric constant is relatively small and the moisture resistance is high.

【0048】次いで、このBSG膜22をダマシンプロ
セスの層間絶縁膜に適用し、銅配線を形成する工程につ
いて説明する。図8(b)に示すように、BSG膜22
及びCMPストッパ膜27に開口部23を形成する。続
いて、CVD法によるタンタルナイトライド膜(TaN
膜)28と、スパッタ法による銅膜(Cu膜)29とを
順次形成する。
Next, a process of forming a copper wiring by applying the BSG film 22 to an interlayer insulating film in a damascene process will be described. As shown in FIG. 8B, the BSG film 22
And an opening 23 is formed in the CMP stopper film 27. Subsequently, a tantalum nitride film (TaN
Film) 28 and a copper film (Cu film) 29 by sputtering.

【0049】次いで、メッキにより銅膜(Cu膜)30
を形成し、開口部23内にCu膜30を埋め込む。次
に、図8(c)に示すように、CMP法により、Cu膜
30、29及びTaN膜28を研磨し、除去して表面を
平坦化し、開口部23内にTaN膜28a及びCu膜2
9aを下地導電層とするCu膜30aからなる配線を形
成する。なお、CMPストッパ膜27はCMPにより多
少削れるが、CMPのストッパとして機能する。
Next, a copper film (Cu film) 30 is formed by plating.
Is formed, and the Cu film 30 is embedded in the opening 23. Next, as shown in FIG. 8C, the Cu films 30 and 29 and the TaN film 28 are polished and removed by CMP to flatten the surface, and the TaN film 28a and the Cu film 2 are formed in the opening 23.
An interconnect made of a Cu film 30a having a base conductive layer 9a is formed. Although the CMP stopper film 27 is slightly removed by CMP, it functions as a CMP stopper.

【0050】なお、必要であれば、引き続き、この発明
によるBSG膜からなる層間絶縁膜を形成し、さらに配
線を形成して、3層以上の多層配線構造とすることがで
きる。以上、この発明の第4の実施の形態によれば、第
3の実施の形態と同様な効果を有するほかに、特に、成
膜ガスとしてトリメチルシリルボレート(B(OSi(C
3)3)3)を用いているので、BSG膜22中のSi−
Oの網目構造の中に含まれるBの割合が多くなるため、
低誘電率で、かつ耐湿性のよいBSG膜22を得ること
ができる。
If necessary, an interlayer insulating film made of the BSG film according to the present invention is formed subsequently, and further wirings are formed to form a multilayer wiring structure of three or more layers. As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, in addition to having the same effects as the third embodiment, in particular, trimethylsilyl borate (B (OSi (C
Since H 3 ) 3 ) 3 ) is used, Si—
Because the proportion of B contained in the network structure of O increases,
The BSG film 22 having a low dielectric constant and excellent moisture resistance can be obtained.

【0051】なお、上記第4の実施の形態において、必
要であれば、上記成膜ガスに、トリメチルボレート(T
MB)やトリエチルボレート(TEB:B(OC
25)3)を加えてもよい。これにより、BSG膜中のボ
ロン含有量を任意に調整することができる。 (第5の実施の形態)次に、図9を参照して第5の実施
の形態である半導体装置の製造方法について説明する。
In the fourth embodiment, if necessary, trimethyl borate (T
MB) or triethyl borate (TEB: B (OC
2 H 5 ) 3 ) may be added. Thereby, the boron content in the BSG film can be arbitrarily adjusted. (Fifth Embodiment) Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG.

【0052】まず、絶縁膜31上にアルミニウム膜や高
融点金属膜等からなる下部配線層33を形成する。続い
て、第3又は第4の実施の形態の成膜方法により下部配
線層33を被覆してBSG膜からなる層間絶縁膜32を
形成する。次いで、下部配線層33上の層間絶縁膜32
に開口部34を形成した後、開口部34を埋めてアルミ
ニウム膜や高融点金属膜等からなる上部配線層35を形
成する。これにより、2層の多層配線構造を作成するこ
とができる。
First, a lower wiring layer 33 made of an aluminum film, a high melting point metal film or the like is formed on the insulating film 31. Subsequently, an interlayer insulating film 32 made of a BSG film is formed by covering the lower wiring layer 33 by the film forming method according to the third or fourth embodiment. Next, the interlayer insulating film 32 on the lower wiring layer 33
After the opening 34 is formed, the opening 34 is filled to form an upper wiring layer 35 made of an aluminum film, a high melting point metal film, or the like. Thereby, a two-layer multilayer wiring structure can be created.

【0053】以降、必要ならば、同様な方法により3層
以上の多層配線構造を作成することができる。このよう
に、第5の実施の形態によれば、第3及び第4の実施の
形態と同様に、窒素を含むBSG膜を形成することがで
きるので、低誘電率で、かつ耐湿性のよい層間絶縁膜3
2を得ることができる。
Thereafter, if necessary, a multilayer wiring structure having three or more layers can be formed by the same method. As described above, according to the fifth embodiment, similarly to the third and fourth embodiments, a BSG film containing nitrogen can be formed, and therefore, has a low dielectric constant and good moisture resistance. Interlayer insulating film 3
2 can be obtained.

【0054】以上、実施の形態によりこの発明を詳細に
説明したが、この発明の範囲は上記実施の形態に具体的
に示した例に限られるものではなく、この発明の要旨を
逸脱しない範囲の上記実施の形態の変更はこの発明の範
囲に含まれる。例えば、図7(b)や図9において、B
SG膜22、32に開口部23、34を形成した後、導
電層24、25、26又は35を形成する前に、図1
0、12に示すように開口部23、34を覆って全体に
耐湿性の良い絶縁膜41a、42aを形成してもよい。
耐湿性の良い絶縁膜41a、42aとして、例えば、上
記の成膜ガスからボロン含有ガスを除いた成膜ガスを用
いてプラズマCVD法により形成したNSG膜が該当す
る。或いは、上記の成膜ガスのうちボロン含有ガスの流
量を減らしてプラズマCVD法により形成した、ボロン
含有量の少ない(1wt%以下が好ましい。)BSG膜
が該当する。
Although the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, the scope of the present invention is not limited to the examples specifically shown in the above embodiments, and a range not departing from the gist of the present invention. Modifications of the above embodiment are included in the scope of the present invention. For example, in FIG. 7B and FIG.
After forming the openings 23 and 34 in the SG films 22 and 32 and before forming the conductive layers 24, 25, 26 or 35, FIG.
As shown in FIGS. 0 and 12, insulating films 41a and 42a having good moisture resistance may be formed as a whole covering the openings 23 and 34.
As the insulating films 41 a and 42 a having good moisture resistance, for example, an NSG film formed by a plasma CVD method using a film forming gas obtained by removing a boron-containing gas from the above film forming gas corresponds. Alternatively, a BSG film having a low boron content (preferably 1 wt% or less) formed by a plasma CVD method by reducing the flow rate of the boron-containing gas in the above film formation gas corresponds to the above.

【0055】また、BSG膜22又は32を形成する前
と後に、図11、13に示すように上記耐湿性の良い絶
縁膜41a、41b又は42a、42bを形成し、BS
G膜22又は32を耐湿性の良い絶縁膜41a、41b
又は42a、42bで挟むようにしてもよい。これによ
り、BSG膜22又は32を含む層間絶縁膜全体の耐湿
性をより一層向上させることができる。耐湿性の良い絶
縁膜42a、42bも上記耐湿性の良い絶縁膜41a、
41bと同様に形成することができる。
Before and after the formation of the BSG film 22 or 32, the insulating films 41a, 41b or 42a, 42b having good moisture resistance are formed as shown in FIGS.
The G film 22 or 32 is formed of insulating films 41a and 41b having good moisture resistance.
Alternatively, they may be sandwiched between 42a and 42b. Thereby, the moisture resistance of the entire interlayer insulating film including the BSG film 22 or 32 can be further improved. The insulating films 42a and 42b having good moisture resistance are also the insulating films 41a and 41b having good moisture resistance.
It can be formed similarly to 41b.

【0056】また、上記第3乃至第5の実施の形態で
は、BSG膜22、32の成膜後は何も処理しないで、
開口部23、34を形成し、さらに下地導電層24、2
5又は28、29や配線26、30、32を形成してい
る。しかしながら、BSG膜22、32の成膜後であっ
て開口部23、34を形成する前に、或いは下地導電層
24、25又は28、29や配線26、30、35を形
成する前に、BSG膜22、32を酸素ガスのプラズマ
に曝して、BSG膜22、32の耐湿性を向上させるこ
とができる。また、この酸素プラズマ処理の後、さらに
BSG膜22、32をアンモニアガスのプラズマに曝し
て、さらにBSG膜22、32の耐湿性を向上させるこ
とができる。
In the third to fifth embodiments, no processing is performed after the BSG films 22 and 32 are formed.
The openings 23 and 34 are formed, and the underlying conductive layers 24 and 2 are further formed.
5 or 28, 29 and wirings 26, 30, 32 are formed. However, after forming the BSG films 22 and 32 and before forming the openings 23 and 34 or before forming the underlying conductive layers 24, 25 or 28 and 29 and the wirings 26, 30 and 35, By exposing the films 22, 32 to plasma of oxygen gas, the moisture resistance of the BSG films 22, 32 can be improved. After the oxygen plasma treatment, the BSG films 22 and 32 can be further exposed to the plasma of ammonia gas to further improve the moisture resistance of the BSG films 22 and 32.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、シリコ
ン含有ガスと、ボロン含有ガスと、N−O結合を有する
窒素含有ガスとを含む成膜ガスを用いたプラズマCVD
法によりボロン含有シリコン酸化膜(BSG膜)を形成
している。このため、成膜されるBSG膜中に窒素を含
ませることができるので、BSG膜の低誘電率を達成し
つつ、BSG膜の耐湿性を向上させることができる。さ
らに、B−OボンドはSi−Fボンドと比べて結合エネ
ルギが大きいため、より一層層間絶縁膜の耐湿性を向上
させることができる。
As described above, according to the present invention, plasma CVD using a film-forming gas containing a silicon-containing gas, a boron-containing gas, and a nitrogen-containing gas having an N--O bond.
A boron-containing silicon oxide film (BSG film) is formed by a method. For this reason, nitrogen can be contained in the formed BSG film, so that the moisture resistance of the BSG film can be improved while achieving a low dielectric constant of the BSG film. Furthermore, since the BO bond has a larger binding energy than the Si-F bond, the moisture resistance of the interlayer insulating film can be further improved.

【0058】また、成膜ガス中にO2を含むことによ
り、BSG膜中にSi−O−B結合を多く生成すること
ができるため、BSG膜の耐湿性の向上を図ることがで
きる。さらに、成膜ガス中にO2を含むことにより、B
SG膜をSiリッチな状態から化学量論的な状態にする
ことができるため、BSG膜の低誘電率化を達成するこ
とができる。
Further, since the film-forming gas contains O 2 , a large amount of Si—O—B bonds can be generated in the BSG film, so that the moisture resistance of the BSG film can be improved. Further, by including O 2 in the film forming gas, B
Since the SG film can be changed from a Si-rich state to a stoichiometric state, a lower dielectric constant of the BSG film can be achieved.

【0059】また、成膜ガスとしてトリメチルシリルボ
レート(B(OSi(CH3)3)3)を用いることにより、
BSG膜のSi−Oの網目構造の中に含まれるBの割合
が多くなるため、低誘電率で、かつ耐湿性のよい絶縁膜
を得ることができる。
Further, by using trimethylsilyl borate (B (OSi (CH 3 ) 3 ) 3 ) as a film forming gas,
Since the proportion of B contained in the Si-O network structure of the BSG film increases, an insulating film having a low dielectric constant and excellent moisture resistance can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態である成膜装置の構
成を示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing a configuration of a film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態である成膜装置の構
成を示す側面図である。
FIG. 2 is a side view illustrating a configuration of a film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図3】第1の実施の形態である成膜装置を用いて形成
されたボロン含有シリコン酸化膜の比誘電率とボロン含
有量との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a relative dielectric constant and a boron content of a boron-containing silicon oxide film formed using the film forming apparatus according to the first embodiment.

【図4】第2の実施の形態である成膜装置を用いて形成
されたボロン含有シリコン酸化膜の比誘電率と酸素流量
との関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the relative dielectric constant and the oxygen flow rate of a boron-containing silicon oxide film formed using the film forming apparatus according to the second embodiment.

【図5】赤外線の吸収強度により調査した、第1の実施
の形態である成膜装置を用いて形成されたボロン含有シ
リコン酸化膜の組成の経時変化を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the change over time in the composition of a boron-containing silicon oxide film formed using the film forming apparatus according to the first embodiment, which was examined by infrared absorption intensity.

【図6】赤外線の吸収強度により調査した、第2の実施
の形態である成膜装置を用いて形成されたボロン含有シ
リコン酸化膜の組成の経時変化を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the change over time in the composition of a boron-containing silicon oxide film formed using the film forming apparatus according to the second embodiment, which was investigated by infrared absorption intensity.

【図7】この実施の形態のボロン含有シリコン酸化膜を
銅配線の層間絶縁膜に適用する方法を示す断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a method of applying the boron-containing silicon oxide film of this embodiment to an interlayer insulating film of a copper wiring.

【図8】この実施の形態のボロン含有シリコン酸化膜を
銅配線の層間絶縁膜に適用する他の方法を示す断面図で
ある。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing another method of applying the boron-containing silicon oxide film of this embodiment to an interlayer insulating film of a copper wiring.

【図9】この実施の形態のボロン含有シリコン酸化膜を
2層配線の層間絶縁膜に適用する方法を示す断面図であ
る。
FIG. 9 is a sectional view showing a method of applying the boron-containing silicon oxide film of this embodiment to an interlayer insulating film of a two-layer wiring.

【図10】この実施の形態のボロン含有シリコン酸化膜
を銅配線の層間絶縁膜に適用する他の方法を示す断面図
である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing another method for applying the boron-containing silicon oxide film of this embodiment to an interlayer insulating film of a copper wiring.

【図11】この実施の形態のボロン含有シリコン酸化膜
を銅配線の層間絶縁膜に適用する他の方法を示す断面図
である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing another method for applying the boron-containing silicon oxide film of this embodiment to an interlayer insulating film of a copper wiring.

【図12】この実施の形態のボロン含有シリコン酸化膜
を2層配線の層間絶縁膜に適用する他の方法を示す断面
図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing another method of applying the boron-containing silicon oxide film of this embodiment to an interlayer insulating film of a two-layer wiring.

【図13】この実施の形態のボロン含有シリコン酸化膜
を2層配線の層間絶縁膜に適用する他の方法を示す断面
図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing another method of applying the boron-containing silicon oxide film of this embodiment to an interlayer insulating film of a two-layer wiring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 チャンバ 2 上部電極(第1の電極) 3 下部電極(第2の電極) 4 排気配管 5 開閉バルブ 6 排気装置 7 高周波電力供給電源 8 交流電力供給電源 9a 配管 9b〜9h 分岐配管 10a〜10w 開閉手段 11a〜11g 流量調整手段 21 被成膜基板 22 BSG膜 23、34 開口部 24、24a、28、28a タンタルナイトライド膜
(TaN膜)(下地導電層) 25、25a、29、29a 銅膜(Cu膜)(下地導
電層) 26、26a、30、30a 銅膜(Cu膜) 27、27a CMPストッパ膜 31 絶縁膜 32 層間絶縁膜 33 下部配線層 35 上部配線層 101、102 成膜装置 101A、102A 成膜部 101B、102B 成膜ガス供給部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chamber 2 Upper electrode (1st electrode) 3 Lower electrode (2nd electrode) 4 Exhaust pipe 5 Open / close valve 6 Exhaust device 7 High frequency power supply power supply 8 AC power supply power supply 9a Pipe 9b-9h Branch pipe 10a-10w Open / close Means 11a to 11g Flow rate adjusting means 21 Deposition substrate 22 BSG film 23, 34 Opening 24, 24a, 28, 28a Tantalum nitride film (TaN film) (underlying conductive layer) 25, 25a, 29, 29a Copper film ( Cu film) (underlying conductive layer) 26, 26a, 30, 30a Copper film (Cu film) 27, 27a CMP stopper film 31 Insulating film 32 Interlayer insulating film 33 Lower wiring layer 35 Upper wiring layer 101, 102 Film forming apparatus 101A 102A Film formation unit 101B, 102B Film formation gas supply unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前川 和広 愛知県春日井市高蔵寺町二丁目1844番2 富士通ヴィエルエスアイ株式会社内 (72)発明者 坂井 拓哉 愛知県春日井市高蔵寺町二丁目1844番2 富士通ヴィエルエスアイ株式会社内 (72)発明者 塩谷 喜美 東京都港区港南2−13−29 株式会社半導 体プロセス研究所内 (72)発明者 前田 和夫 東京都港区港南2−13−29 株式会社半導 体プロセス研究所内 Fターム(参考) 4K030 AA06 AA11 AA13 AA18 FA01 FA02 KA14 KA30 5F045 AA08 AA10 AB36 AC01 AC07 AC11 AC12 AC15 AC16 AC17 AC19 AD08 AE19 BB16 CB05 DC63 DP03 DQ10 EE12 EH02 EH05 EH14 EH20 HA11 5F058 BA07 BA20 BC02 BC04 BF07 BF09 BF23 BF32 BG02 BH16 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kazuhiro Maekawa 2-1844-2 Kozoji-cho, Kasugai-shi, Aichi Prefecture Inside Fujitsu VSI Co., Ltd. (72) Takuya Sakai 2-844-2 Kozoji-cho, Kasugai-shi, Aichi Fujitsu Inside Viel S.I. Co., Ltd. (72) Inventor Yoshimi Shioya 2-13-29 Konan, Minato-ku, Tokyo Inside Semiconductor Process Research Laboratories Co., Ltd. (72) Inventor Kazuo Maeda 2-13-29 Konan, Minato-ku Tokyo F-term in semiconductor process laboratory (reference) 4K030 AA06 AA11 AA13 AA18 FA01 FA02 KA14 KA30 5F045 AA08 AA10 AB36 AC01 AC07 AC11 AC12 AC15 AC16 AC17 AC19 AD08 AE19 BB16 CB05 DC63 DP03 DQ10 EE12 EH02 BAH07 BC BF09 BF23 BF32 BG02 BH16

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 減圧可能なチャンバと、 シリコン含有ガスの供給源とボロン含有ガスの供給源と
N−O結合を有する窒素含有ガスの供給源と酸素ガスの
供給源とを備えた、前記チャンバと接続された成膜ガス
の供給手段と、 前記チャンバ内に導入された前記成膜ガスをプラズマ化
する手段と、 被成膜基板を保持する手段とを有することを特徴とする
成膜装置。
A chamber capable of reducing pressure, a supply source of a silicon-containing gas, a supply source of a boron-containing gas, a supply source of a nitrogen-containing gas having an N—O bond, and a supply source of an oxygen gas. A film formation gas supply means connected to the chamber, a means for converting the film formation gas introduced into the chamber into plasma, and a means for holding a film formation substrate.
【請求項2】 前記成膜ガスをプラズマ化する手段は、
平行平板型の第1及び第2の電極を有し、かつ該第2の
電極が前記被成膜基板を保持する手段を兼ねていること
を特徴とする請求項1記載の成膜装置。
2. The means for converting the film-forming gas into plasma,
2. The film forming apparatus according to claim 1, further comprising a parallel plate type first and second electrode, wherein the second electrode also serves as a means for holding the substrate on which the film is to be formed.
【請求項3】 前記平行平板型の第1及び第2の電極の
うち、前記第1の電極に第1の電力供給手段が接続さ
れ、前記第2の電極に第2の電力供給手段が接続され、
前記第1の電力供給手段から供給される電力の周波数が
前記第2の電力供給手段から供給される電力の周波数よ
りも高いことを特徴とする請求項2記載の成膜装置。
3. A first power supply means is connected to the first electrode and a second power supply means is connected to the second electrode among the first and second electrodes of the parallel plate type. And
3. The film forming apparatus according to claim 2, wherein the frequency of the power supplied from the first power supply unit is higher than the frequency of the power supplied from the second power supply unit.
【請求項4】 前記成膜ガスをプラズマ化する手段は、
ECR(Electron Cyclotron Resonance)法によりプラ
ズマを生成する手段であることを特徴とする請求項1記
載の成膜装置。
4. The means for converting the film forming gas into a plasma,
2. The film forming apparatus according to claim 1, wherein said means is a means for generating plasma by an ECR (Electron Cyclotron Resonance) method.
【請求項5】 前記成膜ガスをプラズマ化する手段は、
高周波電力を放射するアンテナを有し、ヘリコンプラズ
マを生成する手段であることを特徴とする請求項1記載
の成膜装置。
5. The means for converting the film forming gas into a plasma,
2. The film forming apparatus according to claim 1, further comprising an antenna for radiating high-frequency power, and a means for generating helicon plasma.
【請求項6】 シリコン含有ガスと、ボロン含有ガス
と、N−O結合を有する窒素含有ガスと、酸素ガスとを
含む成膜ガスをプラズマ化して反応させる工程と、 前記プラズマ化した成膜ガスを用いた化学気相成長によ
り被成膜基板上にボロン含有シリコン酸化膜を形成する
工程とを有することを特徴とする成膜方法。
6. A plasma-forming reaction of a film forming gas containing a silicon-containing gas, a boron-containing gas, a nitrogen-containing gas having an N—O bond, and an oxygen gas; Forming a boron-containing silicon oxide film on the substrate on which the film is to be formed by chemical vapor deposition using the method.
【請求項7】 請求項3記載の成膜装置を用いて前記第
1及び第2の電極に電力を印加して、シリコン含有ガス
と、ボロン含有ガスと、N−O結合を有する窒素含有ガ
スと、酸素ガスとを含む成膜ガスをプラズマ化して反応
させる工程と、 前記プラズマ化した成膜ガスを用いた化学気相成長によ
り被成膜基板上にボロン含有シリコン酸化膜を形成する
工程とを有することを特徴とする成膜方法。
7. A silicon-containing gas, a boron-containing gas, and a nitrogen-containing gas having an N—O bond by applying electric power to the first and second electrodes using the film forming apparatus according to claim 3. Forming a boron-containing silicon oxide film on a substrate to be formed by chemical vapor deposition using the plasma-formed film-forming gas, and reacting the film-forming gas containing oxygen gas into plasma. A film forming method comprising:
【請求項8】 前記N−O結合を有する窒素含有ガスに
対する前記酸素ガスの比は、1/10乃至1/5の範囲
にあることを特徴とする請求項6又は7記載の成膜方
法。
8. The film forming method according to claim 6, wherein a ratio of the oxygen gas to the nitrogen-containing gas having the NO bond is in a range of 1/10 to 1/5.
【請求項9】 前記成膜ガスは、前記シリコン含有ガ
ス、前記ボロン含有ガス、前記N−O結合を有する窒素
含有ガス、及び前記酸素ガスの他に、Ar、He又はH
2のうち少なくとも何れか一を含むことを特徴とする請
求項6又は7記載の成膜方法。
9. The film-forming gas may be Ar, He, or H in addition to the silicon-containing gas, the boron-containing gas, the nitrogen-containing gas having an NO bond, and the oxygen gas.
8. The film forming method according to claim 6, wherein at least one of the two is included.
【請求項10】 前記シリコン含有ガスは、SiH4
はSi(OC25)4のうち少なくとも何れか一であるこ
とを特徴とする請求項6又は7記載の成膜方法。
10. The film forming method according to claim 6, wherein the silicon-containing gas is at least one of SiH 4 and Si (OC 2 H 5 ) 4 .
【請求項11】 前記ボロン含有ガスは、B26又はB
(OSi(CH3)3)3のうち何れか一であることを特徴と
する請求項6又は7記載の成膜方法。
11. The boron-containing gas may be B 2 H 6 or B 2
8. The film forming method according to claim 6, which is any one of (OSi (CH 3 ) 3 ) 3 .
【請求項12】 前記ボロン含有ガスは、B(OSi(C
3)3)3とB(OR)3(R=Cn2n+1(n=1又は2))と
の混合ガスであることを特徴とする請求項6又は7記載
の成膜方法。
12. The boron-containing gas is B (OSi (C
8. The film forming method according to claim 6, wherein the mixed gas is H 3 ) 3 ) 3 and B (OR) 3 (R = C n H 2n + 1 (n = 1 or 2)). .
【請求項13】 前記N−O結合を有する窒素含有ガス
は、NO又はNO2のうち何れか一であることを特徴と
する請求項6又は7記載の成膜方法。
13. The film forming method according to claim 6, wherein the nitrogen-containing gas having the NO bond is one of NO and NO 2 .
【請求項14】 前記ボロン含有シリコン酸化膜を形成
する工程の後、前記ボロン含有シリコン酸化膜を酸素ガ
スのプラズマに曝す工程を有することを特徴とする請求
項6又は7記載の成膜方法。
14. The method according to claim 6, further comprising, after the step of forming the boron-containing silicon oxide film, exposing the boron-containing silicon oxide film to plasma of oxygen gas.
【請求項15】 前記ボロン含有シリコン酸化膜を酸素
ガスのプラズマに曝す工程の後、前記ボロン含有シリコ
ン酸化膜をアンモニアガスのプラズマに曝す工程を有す
ることを特徴とする請求項14記載の成膜方法。
15. The film forming method according to claim 14, further comprising, after the step of exposing the boron-containing silicon oxide film to oxygen gas plasma, exposing the boron-containing silicon oxide film to ammonia gas plasma. Method.
【請求項16】 請求項6乃至15の何れか一に記載の
成膜方法により前記ボロン含有シリコン酸化膜を形成す
る工程の後に、該ボロン含有シリコン酸化膜の上に耐湿
性のよいシリコン酸化膜又はボロン含有シリコン酸化膜
を形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
16. A silicon oxide film having good moisture resistance on the boron-containing silicon oxide film after the step of forming the boron-containing silicon oxide film by the film forming method according to claim 6. Alternatively, a method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a boron-containing silicon oxide film.
【請求項17】 請求項6乃至15の何れか一に記載の
成膜方法により前記ボロン含有シリコン酸化膜を形成す
る工程の後に、該ボロン含有シリコン酸化膜に凹部又は
開口部を形成する工程と、該凹部又は開口部内に銅層を
埋め込む工程とを有することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
17. A step of forming a recess or an opening in the boron-containing silicon oxide film after the step of forming the boron-containing silicon oxide film by the film forming method according to claim 6. Embedding a copper layer in the concave portion or the opening.
【請求項18】 請求項6乃至15の何れか一に記載の
成膜方法により前記ボロン含有シリコン酸化膜を形成す
る工程と、前記ボロン含有シリコン酸化膜上に配線層を
形成する工程とを交互に行うことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
18. A step of forming the boron-containing silicon oxide film by the film forming method according to claim 6, and a step of forming a wiring layer on the boron-containing silicon oxide film. A method of manufacturing a semiconductor device.
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