JP2001291713A - 成膜方法及び半導体装置 - Google Patents

成膜方法及び半導体装置

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JP2001291713A JP2000106937A JP2000106937A JP2001291713A JP 2001291713 A JP2001291713 A JP 2001291713A JP 2000106937 A JP2000106937 A JP 2000106937A JP 2000106937 A JP2000106937 A JP 2000106937A JP 2001291713 A JP2001291713 A JP 2001291713A
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insulating film
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博志 猪鹿倉
Tomomi Suzuki
智美 鈴木
Yoshimi Shiotani
喜美 塩谷
Kazuo Maeda
和夫 前田
Koichi Ohira
浩一 大平
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Semiconductor Process Laboratory Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘電率が低く、かつエッチング加工が容易な
シリコン含有絶縁膜の成膜方法、及び該成膜方法により
成膜されたシリコン含有絶縁膜を備えた半導体装置を提
供すること。 【解決手段】 シロキサン結合とＳｉ−Ｒ結合（Ｒはア
ルキル基）とを有する化合物と、酸化性ガスと、Ｈ2 と
を含む反応ガスをプラズマ化して反応させ、被堆積基板
１０３上にシリコン含有絶縁膜２０４を成膜する成膜方
法による。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリコン含有絶縁膜
の成膜方法に関し、より詳細には、誘電率が低く、かつ
エッチング加工が容易なシリコン含有絶縁膜を成膜する
のに有用な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の高速度化が進み、それ
に伴い電子機器に搭載される半導体装置の高速度化が要
求されている。このように半導体装置の動作速度を速く
する方法の一つとして、該半導体装置が備える層間絶縁
膜として誘電率の低い膜を用いるのというのがある。そ
のため、従来、様々な低誘電率の層間絶縁膜が盛んに研
究されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体装置
の層間絶縁膜は、誘電率が低いだけでなく、エッチング
加工が容易であるのが望ましい。これは、エッチング加
工が容易でないと、微細なコンタクトホールを形成する
ことができず、半導体装置を高集積化することができな
いからである。
【０００４】本発明は係る従来例の問題点に鑑みて創作
されたものであり、誘電率が低く、かつエッチング加工
が容易なシリコン含有絶縁膜の成膜方法、及び該成膜方
法により成膜されたシリコン含有絶縁膜を備えた半導体
装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、第１の
発明である、シロキサン結合とＳｉ−Ｒ結合（Ｒはアル
キル基）とを有する化合物と、酸化性ガスと、Ｈ2 とを
含む反応ガスをプラズマ化して反応させ、被堆積基板上
にシリコン含有絶縁膜を成膜する成膜方法によって解決
する。
【０００６】又は、第２の発明である、前記シロキサン
結合とＳｉ−Ｒ結合とを有する化合物は、（Ｓｉ（ＣＨ
3 ）3 ）2 Ｏ、（ＳｉＨ（Ｃ 2Ｈ5 ）2 ）2 Ｏ、（Ｓｉ
Ｈ（ＣＨ3 ）2 ）2 Ｏ、（ＳｉＨ（ＣＨ3 ））4 Ｏ4 、
（ＳｉＨ（Ｃ 2Ｈ5 ））4 Ｏ 4 、又は（Ｓｉ（ＣＨ3 ）
2 ）4 Ｏ4 のうちのいずれか一であることを特徴とする
第１の発明に記載の成膜方法によって解決する。
【０００７】又は、第３の発明である、シロキサン結合
とＳｉ−ＯＲ結合（ＯＲはアルコキシル基）とを有する
化合物と、酸化性ガスと、Ｈ2 とを含む反応ガスをプラ
ズマ化して反応させ、被堆積基板上にシリコン含有絶縁
膜を成膜する成膜方法によって解決する。又は、第４の
発明である、前記シロキサン結合とＳｉ−ＯＲ結合とを
有する化合物は、 （ＳｉＨ（ＣＨ3 Ｏ）2 ）2 Ｏ、
（ＳｉＨ（Ｃ 2Ｈ5 Ｏ）2 ）2 Ｏ、（ＳｉＨ（ＣＨ
3 Ｏ））4 Ｏ4 、又は（ＳｉＨ（Ｃ 2Ｈ5 Ｏ））4 Ｏ4
のうちのいずれか一であることを特徴とする第３の発明
に記載の成膜方法によって解決する。
【０００８】又は、第５の発明である、Ｒ（アルキル
基）を有するＳｉ（シリコン）化合物と、酸化性ガス
と、Ｈ2 とを含む反応ガスをプラズマ化して反応させ、
被堆積基板上にシリコン含有絶縁膜を成膜する成膜方法
によって解決する。又は、第６の発明である、前記Ｒ
（アルキル基）を有するＳｉ（シリコン）化合物は、Ｓ
ｉＨ3 （ＣＨ3 ）、ＳｉＨ2 （ＣＨ3 ）2 、ＳｉＨ（Ｃ
Ｈ3 ）3 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 、ＳｉＨ3 （Ｃ2 Ｈ5 ）、
ＳｉＨ2 （Ｃ2 Ｈ5 ）2 、ＳｉＨ（Ｃ 2 Ｈ5 ）3 、又は
Ｓｉ（Ｃ2 Ｈ5 ）4 のうちのいずれか一であることを特
徴とする第５の発明に記載の成膜方法によって解決す
る。
【０００９】又は、第７の発明である、前記酸化性ガス
は、Ｎ2 Ｏ、Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、又はＣ 2 Ｈ5 ＯＨのうちの
少なくとも一を含むことを特徴とする第１の発明から第
６の発明のいずれか一に記載の成膜方法によって解決す
る。又は、第８の発明である、第１の発明から第７の発
明のいずれか一に記載の成膜方法により成膜されたシリ
コン含有絶縁膜を備えた半導体装置によって解決する。
【００１０】次に、本発明の作用について説明する。本
発明に係る成膜方法によれば、シロキサン結合（Ｓｉ−
Ｏ−Ｓｉ）とＳｉ−Ｒ結合（Ｒはアルキル基）とを有す
る化合物と、酸化性ガスと、Ｈ2 とを含む反応ガスをプ
ラズマ化して反応させ、被堆積基板上にシリコン含有絶
縁膜を成膜する。
【００１１】これによると、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ
−Ｓｉ）とＳｉ−Ｒ結合とを有する化合物中のＲ（アル
キル基）がシリコン含有絶縁膜に含まれることになる。
膜中においてＲ（アルキル基）が含まれる部分ではＳｉ
−Ｏ結合が切られるため、他の部分よりも誘電率が低く
なる。これにより膜全体の誘電率が低くなり、低誘電率
のシリコン含有絶縁膜が成膜される。
【００１２】また、反応ガス中のＨ2 と膜中のＣ（炭
素）とが結合してＣＨ3 等のＲ（アルキル基）が生成さ
れるので、膜中のＳｉ−Ｃ結合やＣ−Ｃ結合の数が低減
される。Ｓｉ−Ｃ結合やＣ−Ｃ結合は膜のエッチング加
工性を悪化させる原因となるので、上のようにして形成
されたシリコン含有絶縁膜はエッチング加工が容易な膜
となる。
【００１３】更に、反応ガス中のＨ2 と膜中のＣ（炭
素）とが結合して生成されたＲ（アルキル基）により、
シリコン含有絶縁膜の誘電率が一層低くなる。すなわ
ち、このＲ（アルキル基）によっても膜中のＳｉ−Ｏ結
合が切られ、膜の誘電率が低くなる。そして、反応ガス
中のＨ2 と膜中のＣ（炭素）とが結合して生成されたＲ
（アルキル基）は、成膜温度が比較的高温であっても膜
外に離脱し難い。そのため、成膜温度を高くしても、誘
電率の低いシリコン含有絶縁膜が成膜される。
【００１４】なお、上記したシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ
−Ｓｉ）とＳｉ−Ｒ結合（Ｒはアルキル基）とを有する
化合物に代えて、本発明に係る他の成膜方法のように、
シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）とＳｉ−ＯＲ結合
（ＯＲはアルコキシル基）とを有する化合物や、Ｒ（ア
ルキル基）を有するＳｉ（シリコン）化合物を用いて
も、上で説明したのと同様の作用が奏される。
【００１５】
【発明の実施の形態】（１）本発明に係るシリコン含有
絶縁膜を成膜するために用いるプラズマＣＶＤ装置につ
いての説明 図１は、本発明の実施の形態に係るシリコン含有絶縁膜
を成膜するために用いるプラズマＣＶＤ（プラズマ化学
的気相成長）装置の断面図である。
【００１６】図１において、１０１は成膜を行うための
チャンバであり、その内部には対向する２つの電極、す
なわち下部電極１０２と上部電極１０４とが備えられて
いる。ここで、下部電極１０２は、被堆積基板１０３を
載置する載置台を兼ねている。そしてこの下部電極１０
２には、被堆積基板１０３を所望の温度に加熱するため
のヒータ（図示せず）が内臓されている。図中、１０５
は、このヒータに電力を供給するための電力供給配線で
ある。
【００１７】更に、上部電極１０４は、チャンバ１０１
内にガスを供給するためのシャワーヘッドを兼ねてい
る。これら２つの電極（１０４、１０２）には、それぞ
れ第１の高周波電源１０７と第２の高周波電源１０９と
が接続されている。そして、これらの高周波電源（１０
７、１０９）のいずれか一、又は両方を用いてチャンバ
１０１内のガスに高周波電力を供給することにより、該
ガスをプラズマ化することができる。
【００１８】なお、上部電極１０４にはガス導入口１０
８が備えられており、そこからチャンバ１０１へガスが
導入される。そして、チャンバ１０１には排気口１０６
が設けられており、チャンバ１０１内に導入されたガス
は該排気口１０６から排出され、チャンバ１０１内が減
圧される。 （２）本発明に係るシリコン含有絶縁膜の成膜方法につ
いての説明 （ｉ）概略的説明 本願発明者は、本発明をするに際して次のような考察を
行った。
【００１９】まず第１に、シリコン含有絶縁膜の誘電率
を低くするには、膜中にメチル基等のアルキル基（Ｒ）
が含まれるようにＳｉＯ2 膜を成膜すれば良いのではな
いかと考察した。このようにすると、膜中でアルキル基
（Ｒ）が存在する部分においては、ＳｉＯ2 膜のＳｉ−
Ｏ結合が切られ、該部分の誘電率が低くなり、膜全体の
誘電率も低くなると考えられる。また、アルキル基
（Ｒ）に代えて、アルコキシル基（ＯＲ）を膜中に含ま
せてもＳｉ−Ｏ結合が切られるので、誘電率の低いシリ
コン含有絶縁膜が成膜できると考えられる。
【００２０】第２に、上で得られるシリコン含有絶縁膜
のエッチング加工性を良くするためには、エッチング加
工性を悪化させる原因となるＳｉ−Ｃ結合やＣ−Ｃ結合
ができるだけ膜中に含まれないようにシリコン含有絶縁
膜を成膜すれば良いのではないかと考察した。Ｓｉ−Ｃ
結合やＣ−Ｃ結合が膜中に含まれると、膜のエッチング
加工性が悪くなることが経験的に知られている。
【００２１】そして、このようにエッチング加工性が良
く、かつ低誘電率のシリコン含有絶縁膜を成膜する反応
ガスとして、本願発明者は次のような反応ガスに着目し
た。 （シロキサン結合とＳｉ−Ｒ結合とを有する化合物）
＋（酸化性ガス）＋Ｈ2 （シロキサン結合とＳｉ−ＯＲ結合とを有する化合
物）＋（酸化性ガス）＋Ｈ2 （Ｒを有するＳｉ（シリコン）化合物）＋（酸化性ガ
ス）＋Ｈ2 ここで、これらの反応ガス中にＨ2 が含まれていること
に注意されたい。後述するように、このＨ2 により膜中
のＳｉ−Ｃ結合やＣ−Ｃ結合の数を減らすことができ
る。
【００２２】（ii）成膜条件についての説明 次に、上で説明した反応ガスを用いてシリコン含有絶縁
膜を形成する場合の成膜条件について、図２（ａ）〜
（ｂ）を参照しながら説明する。図２（ａ）〜（ｂ）
は、本発明の実施の形態に係るシリコン含有絶縁膜の成
膜方法について示す断面図である。
【００２３】まず最初に、図２（ａ）に示すように、表
面にＢＰＳＧ（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏ ｓｉｌｉｃａ
ｔｅ ｇｌａｓｓ）膜２０２が形成されたシリコン基板
２０１を用意する。そして、ＢＰＳＧ膜２０２の上にア
ルミニウム膜を形成し、該アルミニウム膜をパターニン
グしてアルミニウム配線２０３を形成する。これらシリ
コン基板２０１、ＢＰＳＧ膜２０２、及びアルミニウム
配線２０３で被堆積基板１０３が構成される。
【００２４】次いで、図２（ｂ）に示すように、被堆積
基板１０３の上に、シリコン含有絶縁膜２０４を形成す
る。これは、チャンバ１０１内の下部電極１０２（図１
参照）に被堆積基板１０３を載置した状態で反応ガスを
ガス導入口１０８から導入し、下部電極を所定の温度に
加熱し、そして第１および第２の高周波電源１０７、１
０８により反応ガスに高周波電力を印加して行われる。
また、これと同時に、反応ガスを排気口１０６から排出
し、チャンバ１０１内を所定の圧力にする。
【００２５】そして、このとき用いる反応ガスとして
は、上記した（シロキサン結合とＳｉ−Ｒ結合とを有
する化合物）＋（酸化性ガス）＋Ｈ2 、（シロキサン
結合とＳｉ−ＯＲ結合とを有する化合物）＋（酸化性ガ
ス）＋Ｈ2 、及び（Ｒを有するＳｉ（シリコン）化合
物）＋（酸化性ガス）＋Ｈ2 の３つの場合がある。それ
ぞれの場合の成膜条件について、以下で順に説明する。
【００２６】（シロキサン結合とＳｉ−Ｒ結合とを有
する化合物）＋（酸化性ガス）＋Ｈ 2 を反応ガスとして
用いる場合 この場合における（シロキサン結合とＳｉ−Ｒ結合とを
有する化合物）の具体例としては、次のような化合物が
ある。 ・ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシロキサン、（Ｓｉ（ＣＨ
3 ）3 ）2 Ｏ） ・ＴＥＤＳ（テトラエチルジシロキサン、（ＳｉＨ（Ｃ
2Ｈ5 ）2 ）2 Ｏ） ・ＴＭＤＳ（テトラメチルジシロキサン）、（ＳｉＨ
（ＣＨ3 ）2 ）2 Ｏ） ・ＴＭＴＳ（テトラメチルシクロテトラシロキサン、
（ＳｉＨ（ＣＨ3 ））4 Ｏ4 ） ・ＴＥＴＳ（テトラエチルシクロテトラシロキサン、
（ＳｉＨ（Ｃ 2Ｈ5 ））4Ｏ4 ） ・ＯＭＣＴＳ（オクトメチルシクロテトラシロキサン、
（Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 ）4Ｏ4 ） なお、これらの化合物は室温（２０℃）で液体である。
【００２７】そして、この場合の成膜条件は表１の通り
である。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１の第１行目に記載の（シロキサン結合
（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）とＳｉ−Ｒ結合とを有する化合物）
としては、上記のＨＭＤＳ、ＴＥＤＳ、ＴＭＤＳ、ＴＭ
ＴＳ、ＴＥＴＳ、ＯＭＣＴＳがあり、反応ガスにはこれ
らのうちのいずれか一が含まれる。なお、室温で液体で
あるこれらの化合物は、液体の状態で液体マスフローメ
ータ（図示せず）に導入されてその流量が調整される。
その後、これらの化合物は気化器（図示せず）に導入さ
れて加熱・気化され、気化した状態でチャンバ１０１に
供給される。表１におけるこれらの化合物の流量は、こ
のようにして気化された状態での流量である。
【００３０】更に、表１の第４行目に記載の不活性ガス
（Ｈｅ）は必須のものではなく、不活性ガスが反応ガス
中に含まれなくても以下で説明するのと同様の作用、効
果を奏することができる。また、表１の第２行目に記載
の酸化性ガスとしてはＮ2 Ｏ、Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｃ 2 Ｈ5
ＯＨがあり、これらのうちの少なくとも一つが反応ガス
中に含まれれば良い。そして、これらの酸化性ガスのい
ずれか一を単体で、すなわち他の酸化性ガスと組み合わ
せないで反応ガス中に添加する場合、それぞれの酸化性
ガスの流量は表２の通りである。
【００３１】
【表２】
【００３２】なお、Ｎ2 Ｏの流量については、表２の第
２行目に記載のように、Ｎ2 Ｏを単体で用いる場合は１
００ｓｃｃｍであり、他の酸化性ガスと組み合わせて用
いる場合は５０ｓｃｃｍである。従って、例えばＮ2 Ｏ
とＨ2 Ｏとを酸化性ガスとして用いる場合、Ｎ2 Ｏの流
量は５０ｓｃｃｍであり、Ｈ2 Ｏの流量は５０ｓｃｃｃ
ｍとなる。
【００３３】また、表２の第４行目に記載のＨ2 Ｏ、及
び第５行目に記載のＣ2 Ｈ5 ＯＨの流量は、いずれも気
化された状態での流量である。本願発明者の行なった調
査結果によると、上の条件に従って成膜したシリコン含
有絶縁膜２０４の誘電率は、その膜厚が５０００Åの場
合、１ＭＨｚで２．７となった。この値は従来用いられ
ているＳｉＯ2 膜の誘電率４．０〜４．１よりも低い値
である。
【００３４】更に、本願発明者が行なった別の調査結果
によると、反応ガス中にＨ2 が含まれない場合と比較し
て、このシリコン含有絶縁膜２０４のエッチング加工性
が向上されることが明らかとなった。 （シロキサン結合とＳｉ−ＯＲ結合とを有する化合
物）＋（酸化性ガス）＋Ｈ2 を反応ガスとして用いる場
合 この場合における（シロキサン結合とＳｉ−ＯＲ結合と
を有する化合物）の具体例としては、次のような化合物
がある。 ・テトラメトキシジシロキサン（（ＳｉＨ（ＣＨ3 Ｏ）
2 ）2 Ｏ） ・テトラエトキシジシロキサン（（ＳｉＨ（Ｃ 2Ｈ
5 Ｏ）2 ）2 Ｏ） ・テトラメトキシシクロテトラシロキサン（（ＳｉＨ
（ＣＨ3 Ｏ））4 Ｏ4 ） ・テトラエトキシシクロテトラシロキサン（（ＳｉＨ
（Ｃ 2Ｈ5 Ｏ））4 Ｏ4 ） そして、この場合の成膜条件は表３の通りである。
【００３５】
【表３】
【００３６】表３の第１行目に記載の（シロキサン（Ｓ
ｉ−Ｏ−Ｓｉ）結合とＳｉ−ＯＲ結合とを有する化合
物）としては、上に挙げたテトラメトキシジシロキサ
ン、テトラエトキシジシロキサン、テトラメトキシシク
ロテトラシロキサン、及びテトラエトキシシクロテトラ
シロキサンがあり、反応ガスにはこれらのうちのいずれ
か一が含まれる。
【００３７】そして、これらの化合物うち液体のものに
ついては、液体の状態で液体マスフローメータ（図示せ
ず）に導入されてその流量が調整される。その後、これ
らの化合物は気化器（図示せず）に導入されて加熱・気
化され、気化された状態でチャンバ１０１に供給され
る。表３に示されるこれらの化合物の流量は、このよう
にして気化された状態での流量である。
【００３８】なお、表３の第１０行目に記載されるよう
に、（シロキサン結合とＳｉ−ＯＲ結合とを有する化合
物）を用いる場合は、第２の高周波電源１０９を用いな
い。換言すると、この場合は、第１の高周波電源１０７
からの高周波電力のみが印加される。また、表３の第４
行目に記載の不活性ガス（Ｈｅ）は必須のものではな
く、不活性ガスが反応ガス中に含まれなくても以下で説
明するのと同様の作用、効果を奏することができる。
【００３９】そして、表３の第２行目に記載の酸化性ガ
スとしてはＮ2 Ｏ、Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｃ2 Ｈ5 ＯＨがあ
り、これらのうちの少なくとも一つが反応ガス中に含ま
れれば良い。そして、これらの酸化性ガスのいずれか一
を単体で、すなわち他の酸化性ガスと組み合わせないで
反応ガス中に添加する場合、それぞれの酸化性ガスの流
量は、上記した表２の通りである。
【００４０】本願発明者の行なった調査結果によると、
上の条件に従って成膜したシリコン含有絶縁膜２０４の
誘電率は、その膜厚が５０００Åの場合、１ＭＨｚで
２．９となった。この値は従来用いられているＳｉＯ2
膜の誘電率４．０〜４．１よりも低い値である。更に、
本願発明者が行なった別の調査結果によると、反応ガス
中にＨ2 が含まれない場合と比較して、このシリコン含
有絶縁膜２０４のエッチング加工性が向上されることが
明らかとなった。
【００４１】（Ｒを有するＳｉ（シリコン）化合物）
＋（酸化性ガス）＋Ｈ2 を反応ガスとして用いる場合 この場合における（Ｒを有するＳｉ（シリコン）化合
物）の具体例としては、次のような化合物がある。 ・モノメチルシラン（ＳｉＨ3 （ＣＨ3 ）） ・ジメチルシラン（ＳｉＨ2 （ＣＨ3 ）2 ） ・トリメチルシラン（ＳｉＨ（ＣＨ3 ）3 ） ・テトラメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 ） ・モノエチルシラン（ＳｉＨ3 （Ｃ2 Ｈ5 ）） ・ジエチルシラン（ＳｉＨ2 （Ｃ2 Ｈ5 ）2 ） ・トリエチルシラン（ＳｉＨ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ） ・テトラエチルシラン（Ｓｉ（Ｃ2 Ｈ5 ）4 ） そして、この場合の成膜条件は表４の通りである。
【００４２】
【表４】
【００４３】表４の第１行目に記載の（Ｒを有するＳｉ
（シリコン）化合物）としては、上記のモノメチルシラ
ン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチル
シラン、モノエチルシラン、ジエチルシラン、トリエチ
ルシラン、及びテトラエチルシランがあり、反応ガスに
はこれらのうちのいずれか一が含まれる。表４から分か
るように、（シロキサン結合とＳｉ−Ｒ結合とを有す
る化合物）や（シロキサン結合とＳｉ−ＯＲ結合とを
有する化合物）を用いる場合は圧力が約２Ｔｏｒｒで低
誘電率の膜が成膜されるのに対し、（Ｒを有するＳｉ
（シリコン）化合物）を用いる場合は圧力が約１Ｔｏｒ
ｒで低誘電率のシリコン含有絶縁膜２０４が成膜され
る。
【００４４】また、表４の第１０行目に記載されるよう
に、（Ｒを有するＳｉ（シリコン）化合物）を用いる場
合は、第２の高周波電源１０９を用いない。換言する
と、この場合は、第１の高周波電源１０７からの高周波
電力のみが印加される。なお、表４の第４行目に記載の
不活性ガス（Ｈｅ）は必須のものではなく、不活性ガス
が反応ガス中に含まれなくても以下で説明するのと同様
の作用、効果を奏することができる。
【００４５】そして、表４の第２行目に記載の酸化性ガ
スとしてはＮ2 Ｏ、Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｃ2 Ｈ5 ＯＨがあ
り、これらのうちの少なくとも一つが反応ガス中に含ま
れれば良い。そして、これらの酸化性ガスのいずれか一
を単体で、すなわち他の酸化性ガスと組み合わせないで
反応ガス中に添加する場合、それぞれの酸化性ガスの流
量は、上記した表２の通りである。
【００４６】本願発明者の行なった調査結果によると、
上の条件に従って成膜したシリコン含有絶縁膜２０４の
誘電率は、その膜厚が５０００Åの場合、１ＭＨｚで
２．７となった。この値は従来用いられているＳｉＯ2
膜の誘電率４．０〜４．１よりも低い値である。更に、
本願発明者が行なった別の調査結果によると、反応ガス
中にＨ2 が含まれない場合と比較して、このシリコン含
有絶縁膜２０４のエッチング加工性が向上されることが
明らかとなった。
【００４７】以上説明したように、上記〜のいずれ
の場合においても、誘電率が低く、かつエッチング加工
が容易なシリコン含有絶縁膜２０４を成膜することがで
きた。この理由は次の通りである。まず第１に、誘電率
が低い理由は、（シロキサン結合とＳｉ−Ｒ結合とを有
するＳｉ（シリコン）化合物）、（シロキサン結合とＳ
ｉ−ＯＲ結合とを有する化合物）、及び（Ｒを有するＳ
ｉ（シリコン）化合物）のそれぞれに含まれるＲ（アル
キル基）やＯＲ（アルコキシル基）がシリコン含有絶縁
膜２０４に含まれるからである。すなわち、膜中におい
てＲ（アルキル基）やＯＲ（アルコキシル基）が含まれ
る部分ではＳｉ−Ｏ結合が切られ、該部分の誘電率が低
くなり、膜全体の誘電率も低くなる。
【００４８】第２に、エッチング加工性が向上された理
由は、反応ガス中のＨ2 が膜中のＣ（炭素）と結合して
ＣＨ3 等のアルキル基が生成されることにより、膜中の
Ｓｉ−Ｃ結合やＣ−Ｃ結合の数が低減されるためであ
る。ここで、反応ガス中のＨ2 と膜中のＣ（炭素）とに
より生成されたアルキル基は、シリコン含有絶縁膜２０
４の誘電率を低減するのにも寄与し、それにより膜の誘
電率が一層低減されていることに注意されたい。すなわ
ち、このアルキル基によっても膜中のＳｉ−Ｏ結合が切
られ、膜の誘電率が低くなる。
【００４９】膜中のＣＨ3 等のアルキル基は、成膜温度
が高くなるほど膜外に抜け出しやすくなると考えられる
が、上にようにＨ2 と膜中のＣ（炭素）とにより生成さ
れたアルキル基は、成膜温度が比較的高温（３７０℃程
度）でも膜中に留まることが明らかとなった。従って、
反応ガス中にＨ2 が含まれると、高い成膜温度で低誘電
率のシリコン含有絶縁膜２０４を成膜することができ、
成膜温度の上限を高くすることができる。これにより、
成膜温度を選択する温度範囲が広がるので、成膜条件の
範囲も広くすることができる。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る成膜
方法によれば、シロキサン結合とＳｉ−Ｒ結合（Ｒはア
ルキル基）とを有する化合物と、酸化性ガスと、Ｈ2 と
を含む反応ガスをプラズマ化して反応させ、被堆積基板
上にシリコン含有絶縁膜を成膜する。
【００５１】この成膜方法で成膜されたシリコン含有絶
縁膜の膜中にはＲ（アルキル基）が含まれるので、該シ
リコン含有絶縁膜の誘電率が低くなる。また、反応ガス
中のＨ2 が膜中のＣ（炭素）と結合することにより、膜
中に含まれるＳｉ−Ｃ結合やＣ−Ｃ結合の数が低減され
ると共に、ＣＨ3 等のＲ（アルキル基）が生成される。
このようにＳｉ−Ｃ結合やＣ−Ｃ結合の数が低減される
と、シリコン含有絶縁膜のエッチング加工性が向上す
る。そして、反応ガス中のＨ2 と膜中のＣ（炭素）とに
より生成されたＣＨ3 等のＲ（アルキル基）により、膜
の誘電率を一層低くすることができる。
【００５２】そして、上記のシロキサン結合とＳｉ−Ｒ
結合（Ｒはアルキル基）とを有する化合物に代えて、シ
ロキサン結合とＳｉ−ＯＲ結合（ＯＲはアルコキシル
基）とを有する化合物や、Ｒ（アルキル基）を有するＳ
ｉ（シリコン）化合物を用いても、上で説明したのと同
様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシリコン含有絶縁膜を成膜するた
めに用いるプラズマＣＶＤ（プラズマ化学的気相成長）
装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るシリコン含有絶縁膜
の成膜方法について示す断面図である。
【符号の説明】
１０１・・・・・チャンバ、 １０２・・・・・下部電極、 １０３・・・・・被堆積基板、 １０４・・・・・上部電極、 １０５・・・・・ヒータへの電力供給配線、 １０６・・・・・排気口、 １０７・・・・・第１の高周波電源、 １０８・・・・・ガス導入口、 １０９・・・・・第２の高周波電源、 ２０１・・・・・シリコン基板、 ２０２・・・・・ＢＰＳＧ膜、 ２０３・・・・・アルミニウム配線、 ２０４・・・・・シリコン含有絶縁膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 智美 東京都港区三田３−11−28キヤノン販売株 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 (72)発明者 大平 浩一 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 AA11 AA14 AA17 BA29 BA44 BB12 CA04 CA12 FA03 FA10 HA04 KA17 LA02 5F045 AA08 AB39 AC07 AC08 AC09 AC11 AC17 AD07 AE21 AF08 AF10 BB16 DP03 DQ10 EF05 EH05 EH13 EK07 5F058 AA10 AC03 AF02 AH02

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シロキサン結合とＳｉ−Ｒ結合（Ｒはア
    ルキル基）とを有する化合物と、酸化性ガスと、Ｈ2 と
    を含む反応ガスをプラズマ化して反応させ、被堆積基板
    上にシリコン含有絶縁膜を成膜する成膜方法。
  2. 【請求項２】 前記シロキサン結合とＳｉ−Ｒ結合とを
    有する化合物は、（Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 ）2 Ｏ、（ＳｉＨ
    （Ｃ 2Ｈ5 ）2 ）2 Ｏ、（ＳｉＨ（ＣＨ 3 ）2 ）2 Ｏ、
    （ＳｉＨ（ＣＨ3 ））4 Ｏ4 、（ＳｉＨ（Ｃ 2Ｈ5 ））
    4 Ｏ4 、又は（Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 ）4 Ｏ4 のうちのいず
    れか一であることを特徴とする請求項１に記載の成膜方
    法。
  3. 【請求項３】 シロキサン結合とＳｉ−ＯＲ結合（ＯＲ
    はアルコキシル基）とを有する化合物と、酸化性ガス
    と、Ｈ2 とを含む反応ガスをプラズマ化して反応させ、
    被堆積基板上にシリコン含有絶縁膜を成膜する成膜方
    法。
  4. 【請求項４】 前記シロキサン結合とＳｉ−ＯＲ結合と
    を有する化合物は、（ＳｉＨ（ＣＨ3 Ｏ）2 ）2 Ｏ、
    （ＳｉＨ（Ｃ 2Ｈ5 Ｏ）2 ）2 Ｏ、（ＳｉＨ（ＣＨ
    3 Ｏ））4 Ｏ4 、又は（ＳｉＨ（Ｃ 2Ｈ5 Ｏ））4 Ｏ4
    のうちのいずれか一であることを特徴とする請求項３に
    記載の成膜方法。
  5. 【請求項５】 Ｒ（アルキル基）を有するＳｉ（シリコ
    ン）化合物と、酸化性ガスと、Ｈ2 とを含む反応ガスを
    プラズマ化して反応させ、被堆積基板上にシリコン含有
    絶縁膜を成膜する成膜方法。
  6. 【請求項６】 前記Ｒ（アルキル基）を有するＳｉ（シ
    リコン）化合物は、ＳｉＨ3 （ＣＨ3 ）、ＳｉＨ2 （Ｃ
    Ｈ3 ）2 、ＳｉＨ（ＣＨ3 ）3 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 、Ｓ
    ｉＨ3 （Ｃ2 Ｈ5 ）、ＳｉＨ2 （Ｃ2 Ｈ5 ）2 、ＳｉＨ
    （Ｃ2 Ｈ5）3 、又はＳｉ（Ｃ2 Ｈ5 ）4 のうちのいず
    れか一であることを特徴とする請求項５に記載の成膜方
    法。
  7. 【請求項７】 前記酸化性ガスは、Ｎ2 Ｏ、Ｏ2 、Ｈ2
    Ｏ、又はＣ2 Ｈ5 ＯＨのうちの少なくとも一を含むこと
    を特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一に記載
    の成膜方法。
  8. 【請求項８】 請求項１から請求項７のいずれか一に記
    載の成膜方法により成膜されたシリコン含有絶縁膜を備
    えた半導体装置。
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