JP2003264189A - 低誘電率層間絶縁膜を形成する方法 - Google Patents
低誘電率層間絶縁膜を形成する方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】信頼性が高く安定で低誘電率を有する層間絶縁
膜の形成方法を与える。 【解決手段】絶縁膜は、(i)少なくともSi、C及びHから
構成される化合物から成るソースガスをチャンバ内に導
入する工程と、(ii)酸化性ガスをパルス状に導入する工
程であって、ソースガス及び酸化性ガスが反応ガスを形
成するところの工程と、(iii)反応ガスのプラズマ処理
によって半導体基板上に絶縁膜を形成する工程を含む方
法によって半導体基板上に形成される。プラズマ処理は
プラズマCVD処理である。
膜の形成方法を与える。 【解決手段】絶縁膜は、(i)少なくともSi、C及びHから
構成される化合物から成るソースガスをチャンバ内に導
入する工程と、(ii)酸化性ガスをパルス状に導入する工
程であって、ソースガス及び酸化性ガスが反応ガスを形
成するところの工程と、(iii)反応ガスのプラズマ処理
によって半導体基板上に絶縁膜を形成する工程を含む方
法によって半導体基板上に形成される。プラズマ処理は
プラズマCVD処理である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は概して半導体技術に
関し、特にプラズマCVD（化学気相成長）装置を使って
半導体基板上に低誘電率（低-k）の層間絶縁膜を形成す
る方法に関する。
関し、特にプラズマCVD（化学気相成長）装置を使って
半導体基板上に低誘電率（低-k）の層間絶縁膜を形成す
る方法に関する。
【０００２】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】最近の半
導体デバイスの高集積化への要求の高まりにより、多層
配線技術が非常に注目されている。しかし、これらの多
層構造において、個々の配線間の容量は高速動作を妨げ
る。容量を減少させるためには、絶縁膜の誘電率（比誘
電率）を下げる必要がある。したがって、比較的低い誘
電率を有するさまざまな材料が絶縁膜用に開発されてき
た。
導体デバイスの高集積化への要求の高まりにより、多層
配線技術が非常に注目されている。しかし、これらの多
層構造において、個々の配線間の容量は高速動作を妨げ
る。容量を減少させるためには、絶縁膜の誘電率（比誘
電率）を下げる必要がある。したがって、比較的低い誘
電率を有するさまざまな材料が絶縁膜用に開発されてき
た。
【０００３】以下の表に示されるように、デバイスノー
ドの減少に伴い、関連するデバイスに使用される層間絶
縁膜に対し低誘電率値（低-k）が要求される。
ドの減少に伴い、関連するデバイスに使用される層間絶
縁膜に対し低誘電率値（低-k）が要求される。
【０００４】
適用時間 デバイスノード k値
2001 130nm 3.0-3.6
2003 100nm 3.0-3.6
2005 80nm 2.6-3.1
2007 65nm 2.3-2.7
【０００５】約2.7の誘電率を有する低-k膜に関して、C
VD法、コーティング法等の多くの蒸着方法が提案された
ことにより、高品質な低-k蒸着が最近になって可能とな
った。結果として、0.10〜0.13μmのデバイスノードを
有する大量生産されるデバイスへ膜を適用することが始
まった。次世代の高速デバイス用に、約k=2.5若しくは
それ以下の低誘電率を有する低-k膜が要求される。付加
的に、デバイスを製造するために、低-k膜の頂部、中間
若しくは底部面上に高誘電率を有する比較的堅い層を組
み込むことによってデバイスの信頼性を改善する試みが
為されている。堅い層がこのように組み込まれると誘電
率は増加するため、できるだけ低い誘電率を有する低-k
膜が要求される。
VD法、コーティング法等の多くの蒸着方法が提案された
ことにより、高品質な低-k蒸着が最近になって可能とな
った。結果として、0.10〜0.13μmのデバイスノードを
有する大量生産されるデバイスへ膜を適用することが始
まった。次世代の高速デバイス用に、約k=2.5若しくは
それ以下の低誘電率を有する低-k膜が要求される。付加
的に、デバイスを製造するために、低-k膜の頂部、中間
若しくは底部面上に高誘電率を有する比較的堅い層を組
み込むことによってデバイスの信頼性を改善する試みが
為されている。堅い層がこのように組み込まれると誘電
率は増加するため、できるだけ低い誘電率を有する低-k
膜が要求される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、CVD法を使っ
て酸化性ガスのパルス制御流をシリコン含有ガスに導入
することによってk＜2.40の低誘電率膜を形成するのを
可能にする。また、酸素を制御する従来の方法は本発明
と異なるが、本発明は従来の装置に適用することがで
き、約k=2.7蒸着用のCVD低-k蒸着装置は本発明で使用で
きるように簡単に改良可能であるため設備投資製造コス
トを削減することが可能となる。本発明において、酸化
性ガスはパルス状に導入され、反応領域内のシリコンか
ら成るソースガス（膜形成用の材料ガス）と混合されか
つ反応する。プラズマCVD処理において酸化性ガスの流
量をパルス制御することによって、反応ガス（ソースガ
ス及び酸化性ガスから成る）の反応性は低誘電率膜を形
成しながら有効に制御される。反応領域内での反応ガス
の滞留時間若しくはSiαOα-1R2α-β+1(OCHnH2n+1) β
のようなタイプのシリコン含有ガスは本発明を実施する
のに不可欠ではない。しかし、これらの成分は制御さ
れ、実施例においてDM-DMOS（ジメチルジメトキシシラ
ンSi(CH3)2(OCH3)2）及び酸素が使用され、酸化剤とし
て酸素が使用されて、2002年4月6日出願の米国特許出願
第09/827,606号に開示されるように低誘電率膜が形成さ
れる。該出願の開示は全体としてここに参考文献として
組み込まれる。
て酸化性ガスのパルス制御流をシリコン含有ガスに導入
することによってk＜2.40の低誘電率膜を形成するのを
可能にする。また、酸素を制御する従来の方法は本発明
と異なるが、本発明は従来の装置に適用することがで
き、約k=2.7蒸着用のCVD低-k蒸着装置は本発明で使用で
きるように簡単に改良可能であるため設備投資製造コス
トを削減することが可能となる。本発明において、酸化
性ガスはパルス状に導入され、反応領域内のシリコンか
ら成るソースガス（膜形成用の材料ガス）と混合されか
つ反応する。プラズマCVD処理において酸化性ガスの流
量をパルス制御することによって、反応ガス（ソースガ
ス及び酸化性ガスから成る）の反応性は低誘電率膜を形
成しながら有効に制御される。反応領域内での反応ガス
の滞留時間若しくはSiαOα-1R2α-β+1(OCHnH2n+1) β
のようなタイプのシリコン含有ガスは本発明を実施する
のに不可欠ではない。しかし、これらの成分は制御さ
れ、実施例においてDM-DMOS（ジメチルジメトキシシラ
ンSi(CH3)2(OCH3)2）及び酸素が使用され、酸化剤とし
て酸素が使用されて、2002年4月6日出願の米国特許出願
第09/827,606号に開示されるように低誘電率膜が形成さ
れる。該出願の開示は全体としてここに参考文献として
組み込まれる。
【０００７】実施例において、本発明は半導体基板上に
絶縁膜を形成する方法を与え、当該方法は、(i)少なく
ともSi、C及びHで構成される化合物から成るソースガス
をチャンバ内に導入する工程、(ii)酸化性ガスをパルス
状にチャンバ内に導入する工程であって、ソースガス及
び酸化性ガスが反応ガスを形成するところの工程、(ii
i)反応ガスのプラズマ処理によって半導体基板上に絶縁
膜を形成する工程、から成る。上記において、プラズマ
処理はプラズマCVD処理である。プラズマCVD処理はプラ
ズマ強化CVD(PECVD)処理及び反応領域と成膜領域が異な
るところの遠隔プラズマ処理を含む。あらゆる適当なCV
D処理が採用されうる。
絶縁膜を形成する方法を与え、当該方法は、(i)少なく
ともSi、C及びHで構成される化合物から成るソースガス
をチャンバ内に導入する工程、(ii)酸化性ガスをパルス
状にチャンバ内に導入する工程であって、ソースガス及
び酸化性ガスが反応ガスを形成するところの工程、(ii
i)反応ガスのプラズマ処理によって半導体基板上に絶縁
膜を形成する工程、から成る。上記において、プラズマ
処理はプラズマCVD処理である。プラズマCVD処理はプラ
ズマ強化CVD(PECVD)処理及び反応領域と成膜領域が異な
るところの遠隔プラズマ処理を含む。あらゆる適当なCV
D処理が採用されうる。
【０００８】酸化性ガスの流量を増加させると反応領域
の反応性及び反応領域内に形成されるフラグメントのサ
イズが増加する。得られた膜は蓄積されたフラグメント
間の空孔若しくは気孔を含むため、それによって誘電率
の値が低下する。酸化性ガスの流量が増加すると、反応
領域内に形成されるフラグメントのサイズが増加し、膜
の空孔率若しくは気孔率が増加し、誘電率が減少すると
推論される。しかし、たとえ酸化性ガスの流量が増加し
ても、k値をほぼ2.45まで低下されるのが限界であると
思われる。もし酸化性ガスの量をそれ以上増加させる
と、反応領域内に粉塵が生成され、高品質な膜が得られ
なくなる。このような膜は有意な誘電率を全く有しな
い。付加的に、プラズマは不安定になり、安定な反応は
維持できない。本発明において、酸化性ガスをパルス状
に導入することによって、驚異的に、上記問題が解消さ
れる。
の反応性及び反応領域内に形成されるフラグメントのサ
イズが増加する。得られた膜は蓄積されたフラグメント
間の空孔若しくは気孔を含むため、それによって誘電率
の値が低下する。酸化性ガスの流量が増加すると、反応
領域内に形成されるフラグメントのサイズが増加し、膜
の空孔率若しくは気孔率が増加し、誘電率が減少すると
推論される。しかし、たとえ酸化性ガスの流量が増加し
ても、k値をほぼ2.45まで低下されるのが限界であると
思われる。もし酸化性ガスの量をそれ以上増加させる
と、反応領域内に粉塵が生成され、高品質な膜が得られ
なくなる。このような膜は有意な誘電率を全く有しな
い。付加的に、プラズマは不安定になり、安定な反応は
維持できない。本発明において、酸化性ガスをパルス状
に導入することによって、驚異的に、上記問題が解消さ
れる。
【０００９】実施例において、化合物はSixCyOzHa（こ
こで、a、x、y及びzは整数）の有機シリコンである。ソ
ースガスはシリコン含有ガス及び（例えば、シリコン含
有ガスの半分以下の）He及びArのような付加的な不活性
ガスから成る。酸化性ガスは膜形成反応に応じて不活性
ガス若しくは還元ガスをさらに含む添加ガス内に含まれ
る。
こで、a、x、y及びzは整数）の有機シリコンである。ソ
ースガスはシリコン含有ガス及び（例えば、シリコン含
有ガスの半分以下の）He及びArのような付加的な不活性
ガスから成る。酸化性ガスは膜形成反応に応じて不活性
ガス若しくは還元ガスをさらに含む添加ガス内に含まれ
る。
【００１０】酸化性ガスは５ミリ秒から１０秒のサイク
ルでチャンバ内に導入されるが、ひとつのサイクル間隔
は膜形成の反応に応じて、１ミリ秒及び２０秒を含んで
それより短く若しくは長くなりえる。パルスサイクルは
膜形成処理の間に、１０、１００、１０００回を含む例
えば２〜１００００の複数回繰り返される。ひとつの実
施例において、酸化性ガスは１００ミリ秒から５秒のサ
イクルでチャンバ内に導入される。酸化性ガスは、酸
素、N2O若しくはCO2、H2Oを含む酸化剤として機能する
あらゆる他のガス、1,3,5-トリオキサンのような化学式
(CH2O)nを有する環式有機化合物、またはエタノール、
メタノール、n-プロパノール若しくはi-プロパノールの
ような化学式CxH2x+1OH（xは整数）を有するアルカノー
ル化合物である。上記において、アルカノール自身は還
元剤であると考えられるが、アルカノールが成膜用の有
機シリコンガスと混合されると、ソースガス酸化反応が
生じる。したがって、アルカノールは酸化剤として機能
する。使用可能な酸化剤は上記に限定されず、上述のい
くつかが単独で若しくは組み合わされて使用される。
ルでチャンバ内に導入されるが、ひとつのサイクル間隔
は膜形成の反応に応じて、１ミリ秒及び２０秒を含んで
それより短く若しくは長くなりえる。パルスサイクルは
膜形成処理の間に、１０、１００、１０００回を含む例
えば２〜１００００の複数回繰り返される。ひとつの実
施例において、酸化性ガスは１００ミリ秒から５秒のサ
イクルでチャンバ内に導入される。酸化性ガスは、酸
素、N2O若しくはCO2、H2Oを含む酸化剤として機能する
あらゆる他のガス、1,3,5-トリオキサンのような化学式
(CH2O)nを有する環式有機化合物、またはエタノール、
メタノール、n-プロパノール若しくはi-プロパノールの
ような化学式CxH2x+1OH（xは整数）を有するアルカノー
ル化合物である。上記において、アルカノール自身は還
元剤であると考えられるが、アルカノールが成膜用の有
機シリコンガスと混合されると、ソースガス酸化反応が
生じる。したがって、アルカノールは酸化剤として機能
する。使用可能な酸化剤は上記に限定されず、上述のい
くつかが単独で若しくは組み合わされて使用される。
【００１１】実施例において、パルス状の酸化性ガスの
導入は、(i)ベース流量のソースガス及びベース流量の
５０％若しくはそれ以上の流量の酸化性ガスから成る第
１反応ガス、及び(ii)ベース流量のソースガス及び全く
無いかまたはベース流量の５０％若しくはそれ以下の流
量の酸化性ガスから成る第２反応ガスを択一的に導入す
ることによって達成される。酸化性ガスの総流量はソー
スガスの流量より少なく、実施例ではソースガスの５０
％以下である。
導入は、(i)ベース流量のソースガス及びベース流量の
５０％若しくはそれ以上の流量の酸化性ガスから成る第
１反応ガス、及び(ii)ベース流量のソースガス及び全く
無いかまたはベース流量の５０％若しくはそれ以下の流
量の酸化性ガスから成る第２反応ガスを択一的に導入す
ることによって達成される。酸化性ガスの総流量はソー
スガスの流量より少なく、実施例ではソースガスの５０
％以下である。
【００１２】本発明において、酸化性ガスのパルス及び
流量は絶縁膜の誘電率を2.45若しくはそれ以下に調節す
るよう選択される。
流量は絶縁膜の誘電率を2.45若しくはそれ以下に調節す
るよう選択される。
【００１３】マイクロ波パワーが実施例では使用される
が、プラズマはRFパワーによって形成されても良い。ま
た、RFパワーが使用される際、RFパワーの強度は酸化性
ガスのパルス状流と同期したサイクルでパルス化され、
その結果低誘電率膜が効果的に形成される。実施例にお
いて、RFパワーの強度は酸化性ガス流が大きいときのサ
イクルより酸化性ガス流が小さいときのサイクルの方が
より高い。実施例において、RFパワーの強度は、酸化性
ガス流のパルスとは独立に１ミリ秒若しくはそれ以上の
サイクルでパルス化される。
が、プラズマはRFパワーによって形成されても良い。ま
た、RFパワーが使用される際、RFパワーの強度は酸化性
ガスのパルス状流と同期したサイクルでパルス化され、
その結果低誘電率膜が効果的に形成される。実施例にお
いて、RFパワーの強度は酸化性ガス流が大きいときのサ
イクルより酸化性ガス流が小さいときのサイクルの方が
より高い。実施例において、RFパワーの強度は、酸化性
ガス流のパルスとは独立に１ミリ秒若しくはそれ以上の
サイクルでパルス化される。
【００１４】付加的に、絶縁膜の形成は反応ガスがチャ
ンバ中へ導入される際通過するシャワープレートの温度
を１５０℃若しくはそれ以上に維持しながら実行され
る。
ンバ中へ導入される際通過するシャワープレートの温度
を１５０℃若しくはそれ以上に維持しながら実行され
る。
【００１５】膜のタイプ若しくは使用は限定されるべき
ではないが、絶縁膜は実施例において１０ナノメートル
若しくはそれ以上の厚さを有するキャップ層である。
ではないが、絶縁膜は実施例において１０ナノメートル
若しくはそれ以上の厚さを有するキャップ層である。
【００１６】本発明はプラズマCVD法による低誘電率膜
の形成を可能にする。次世代の高集積半導体デバイス用
の絶縁膜としてこの低誘電率膜を使用することにより、
配線容量によって生じる遅延は低減されかつ半導体デバ
イスの動作速度は実質的に増加する。
の形成を可能にする。次世代の高集積半導体デバイス用
の絶縁膜としてこの低誘電率膜を使用することにより、
配線容量によって生じる遅延は低減されかつ半導体デバ
イスの動作速度は実質的に増加する。
【００１７】発明及び従来技術に対する利点を要約する
ために、発明の目的及び利点が上述されてきた。もちろ
ん、そのような目的若しくは利点は本発明の特定の実施
例によって必ずしも達成されるものではないことが理解
されよう。したがって、例えば発明はここに教示され若
しくは提案されるような他の目的若しくは利点を必ずし
も達成することなくここに教示されるようなひとつ若し
くは複数の利点を達成し若しくは最適化するような方法
で実施若しくは実行されるということは当業者の知ると
ころである。
ために、発明の目的及び利点が上述されてきた。もちろ
ん、そのような目的若しくは利点は本発明の特定の実施
例によって必ずしも達成されるものではないことが理解
されよう。したがって、例えば発明はここに教示され若
しくは提案されるような他の目的若しくは利点を必ずし
も達成することなくここに教示されるようなひとつ若し
くは複数の利点を達成し若しくは最適化するような方法
で実施若しくは実行されるということは当業者の知ると
ころである。
【００１８】本発明の他の態様、特徴及び利点は以下の
好適実施例の詳細な説明から明らかとなる。
好適実施例の詳細な説明から明らかとなる。
【００１９】
【発明の実施の態様】本発明は酸化性ガスがパルス状サ
イクルで導入される点に特徴を有する。
イクルで導入される点に特徴を有する。
【００２０】この特徴はシリコンガスの代わりに酸化性
ガスを使用して低-k膜を形成するあらゆる方法に応用可
能でありかつ有効である。
ガスを使用して低-k膜を形成するあらゆる方法に応用可
能でありかつ有効である。
【００２１】本発明が適用される製造処理には制限がな
い。例えば、本発明は反応ガスの滞留時間が制御される
ところの低-kポリシロキサン重合体膜を形成する方法に
適用される。そのような方法の一例は２００１年４月６
日に出願された米国特許出願第09/827,616号に記載され
ている。該米国特許出願の開示は全体としてここに参考
文献として組み込まれる。
い。例えば、本発明は反応ガスの滞留時間が制御される
ところの低-kポリシロキサン重合体膜を形成する方法に
適用される。そのような方法の一例は２００１年４月６
日に出願された米国特許出願第09/827,616号に記載され
ている。該米国特許出願の開示は全体としてここに参考
文献として組み込まれる。
【００２２】本発明において、使用可能な材料ガスのタ
イプは上記米国特許出願に開示された内容に限定される
ものではなく、さまざまな材料ガスから選択可能であ
る。例えば、SixOx-1R2x-y+1(OCnH2n+1)y（ここで、xは
１〜３の整数、yは0、1若しくは2、nは1〜3の整数、Rは
Siに結合するC1-6炭化水素）及びSixOx-1R2x+1（ここ
で、xは１〜３の整数、RはSiに結合するC1-6炭化水素）
のような有機シリコンガスが使用可能である。
イプは上記米国特許出願に開示された内容に限定される
ものではなく、さまざまな材料ガスから選択可能であ
る。例えば、SixOx-1R2x-y+1(OCnH2n+1)y（ここで、xは
１〜３の整数、yは0、1若しくは2、nは1〜3の整数、Rは
Siに結合するC1-6炭化水素）及びSixOx-1R2x+1（ここ
で、xは１〜３の整数、RはSiに結合するC1-6炭化水素）
のような有機シリコンガスが使用可能である。
【００２３】使用可能な材料ガスにはSi(CH3)3-O-Si(CH
3)3、Si(CH3)3-O-Si(CH3)-O-Si(CH3)3が含まれる。
3)3、Si(CH3)3-O-Si(CH3)-O-Si(CH3)3が含まれる。
【００２４】使用可能な材料ガスとしてさらに、SiHn(C
H3)4-n、Si(CH3)4、Si(CH3)3、SiH4が含まれる。
H3)4-n、Si(CH3)4、Si(CH3)3、SiH4が含まれる。
【００２５】2002年9月24日に発行された米国特許第6,4
55,445号、2002年3月5日に発行された米国特許第6,352,
945号、2002年5月7日に発行された米国特許第6,383,955
号、2002年6月25日に発行された米国特許第6,410,463号
及び2002年8月13日に発行された米国特許第6,432,846号
は、本発明で使用可能な材料ガスを開示する。これらの
米国特許は全体としてここに参考文献として組み込まれ
る。
55,445号、2002年3月5日に発行された米国特許第6,352,
945号、2002年5月7日に発行された米国特許第6,383,955
号、2002年6月25日に発行された米国特許第6,410,463号
及び2002年8月13日に発行された米国特許第6,432,846号
は、本発明で使用可能な材料ガスを開示する。これらの
米国特許は全体としてここに参考文献として組み込まれ
る。
【００２６】ひとつの実施例における本発明の目的は低
-k膜を形成することであり、有機シリコンガスばかりで
なくSiH4のようなシリコンガスもまた使用される。また
酸化性ガスをパルス状サイクルで導入することによっ
て、多孔構造を有する膜が効果的に形成される。
-k膜を形成することであり、有機シリコンガスばかりで
なくSiH4のようなシリコンガスもまた使用される。また
酸化性ガスをパルス状サイクルで導入することによっ
て、多孔構造を有する膜が効果的に形成される。
【００２７】また、本発明において、上部電極と下部電
極との間に中間電極が配置されるところの装置を含むあ
らゆる適当なCVD装置が使用され得る。例えば、本発明
は2000年11月24日に出願された米国特許出願第09/851,8
09号に開示された装置及び方法に適用可能である。該米
国特許出願の開示は全体としてここに参考文献として組
み込まれる。
極との間に中間電極が配置されるところの装置を含むあ
らゆる適当なCVD装置が使用され得る。例えば、本発明
は2000年11月24日に出願された米国特許出願第09/851,8
09号に開示された装置及び方法に適用可能である。該米
国特許出願の開示は全体としてここに参考文献として組
み込まれる。
【００２８】酸化性ガスをパルス状サイクルで導入する
ことによって、導入される酸化性ガスの総和が増加す
る。すなわち、もし酸化性ガスの流量が増加すると、粉
塵（ナノ粒子）が増加し、それによって反応性が増加し
プラズマが不安定になる。酸化性ガスをパルス状サイク
ルで導入することによって、粉塵（ナノ粒子）の形成を
抑制し若しくはあるサイズで粉塵の成長を停止させると
同時に酸化性ガスの流量を増加させることが可能とな
る。
ことによって、導入される酸化性ガスの総和が増加す
る。すなわち、もし酸化性ガスの流量が増加すると、粉
塵（ナノ粒子）が増加し、それによって反応性が増加し
プラズマが不安定になる。酸化性ガスをパルス状サイク
ルで導入することによって、粉塵（ナノ粒子）の形成を
抑制し若しくはあるサイズで粉塵の成長を停止させると
同時に酸化性ガスの流量を増加させることが可能とな
る。
【００２９】酸化性ガスのサイクル的な導入は、導入さ
れる酸化性ガスの量に無関係にナノ粒子の成長を抑制す
ることによってプラズマを安定させるのに有効である。
小さい流量の酸化性ガスの場合でも、パルス状サイクル
で導入することにより、酸化性ガスの定常導入と比べて
低-k膜が効果的かつ安定して形成される。小さい流量の
酸化性ガス導入工程において反応性は減少するが、一方
大きい流量の酸化性ガス導入工程においてナノ粒子（粉
塵）の成長を抑制しかつプラズマを安定化しながら反応
性は増加する。高品質な低-k膜が形成される。
れる酸化性ガスの量に無関係にナノ粒子の成長を抑制す
ることによってプラズマを安定させるのに有効である。
小さい流量の酸化性ガスの場合でも、パルス状サイクル
で導入することにより、酸化性ガスの定常導入と比べて
低-k膜が効果的かつ安定して形成される。小さい流量の
酸化性ガス導入工程において反応性は減少するが、一方
大きい流量の酸化性ガス導入工程においてナノ粒子（粉
塵）の成長を抑制しかつプラズマを安定化しながら反応
性は増加する。高品質な低-k膜が形成される。
【００３０】酸化性ガスは以下を含むパルス状サイクル
で導入される。
で導入される。
【００３１】大流量工程での酸化性ガス流量は小流量工
程での酸化性ガス流量よりある程度大きい。
程での酸化性ガス流量よりある程度大きい。
【００３２】例えば、酸化性ガスの大流量工程におい
て、酸化性ガスの流量はシリコンガス流量の約５０％若
しくはそれ以上、好適には５０％から３００％（１００
％〜２００％を含む）である。実施例では、これは酸化
性ガス約５０sccmから５００sccm（１００sccmから３０
０sccmを含む）に相当する。
て、酸化性ガスの流量はシリコンガス流量の約５０％若
しくはそれ以上、好適には５０％から３００％（１００
％〜２００％を含む）である。実施例では、これは酸化
性ガス約５０sccmから５００sccm（１００sccmから３０
０sccmを含む）に相当する。
【００３３】酸化性ガスの小流量工程において、酸化性
ガスの流量はシリコンガス流量の約５０％若しくはそれ
以下、好適には０％から５０％（１０％から３０％を含
む）である。実施例において、これは酸化性ガス約０sc
cmから１００sccm（１０sccmから５０sccmを含む）に相
当する。
ガスの流量はシリコンガス流量の約５０％若しくはそれ
以下、好適には０％から５０％（１０％から３０％を含
む）である。実施例において、これは酸化性ガス約０sc
cmから１００sccm（１０sccmから５０sccmを含む）に相
当する。
【００３４】大流量及び小流量のひとつのサイクルは約
１０ミリ秒から１０秒、好適には０.０５秒から５秒
（０.１秒から１秒を含む）に設定される。
１０ミリ秒から１０秒、好適には０.０５秒から５秒
（０.１秒から１秒を含む）に設定される。
【００３５】サイクルはオン−オフパルス（例えば、デ
ジタルパルス）若しくは正弦波（例えば、アナログパル
ス）またはあらゆる他の波形である。
ジタルパルス）若しくは正弦波（例えば、アナログパル
ス）またはあらゆる他の波形である。
【００３６】酸化性ガスのサイクル式導入は、酸化性ガ
スが導入されるすべてのとき、若しくは酸化性ガスの流
量が酸化性ガスの導入（例えば、シリコンガスの５０％
以上）によりプラズマが不安定となるあるレベルを超え
た後にのみ実行される。
スが導入されるすべてのとき、若しくは酸化性ガスの流
量が酸化性ガスの導入（例えば、シリコンガスの５０％
以上）によりプラズマが不安定となるあるレベルを超え
た後にのみ実行される。
【００３７】酸化性ガスはO2、N2O若しくはプラズマ反
応による重合の間に酸化を生じさせることができるあら
ゆる他のガスである。
応による重合の間に酸化を生じさせることができるあら
ゆる他のガスである。
【００３８】反応ガスはシリコンガス、酸化性ガス及び
適切ならHe、Ar及びKrのような不活性ガスを含む。これ
らのガス流量はガス制御器によって別々に制御される。
適切ならHe、Ar及びKrのような不活性ガスを含む。これ
らのガス流量はガス制御器によって別々に制御される。
【００３９】プラズマ反応の条件及び装置は上述の米国
特許出願のいくつかに開示されている。
特許出願のいくつかに開示されている。
【００４０】実施例
本発明の実施例が図面及び例を参照して説明される。し
かし、本発明はこの実施例に制限されない。
かし、本発明はこの実施例に制限されない。
【００４１】装置構成
図１は本発明で使用可能な容量結合システムを使用する
平行平板タイプのCVD装置を示す。１対の導体平板電極
1、2を平行に配置しかつ反応チャンバ4内で互いに対面
させることによって、また一方に２７MHzのRFパワーを
印加し他方を接地することによって、これら１対の電極
1、2の間にプラズマが励起される。基板3は下部電極2上
に載置される。温度調節器が下部ステージ2内にインス
トールされ約４００℃（他の実施例では４００℃から４
５０℃）の一定温度が下部ステージ内で維持される。DM
-DMOS（ジメチルジメトキシシラン、Si(CH3)2(OCH3)
2）、He、Ar及びKrのような不活性ガス並びにO2及びN2O
のような酸化性ガスが混合され反応ガスとして使用され
る。これらのガスの流量は流量調節装置（図示せず）に
よって所定の流量にそれぞれ調節される。これらのガス
は混合され反応ガスとして上部電極（シャワープレー
ト）の頂部に与えられる吸気口6に導入される。酸化性
ガスの流量について、２つの工程、すなわちシリコンガ
ス流量の半分から約３倍の所定の比較的大きい流量（約
５０sccmから５００sccm）及びゼロからシリコンガス流
量の約半分の所定の比較的小さい流量（約０sccmから１
００sccm）が約１０ミリ秒から１０秒のサイクルでパル
ス制御によって繰り返される。上部電極1には約0.5mmの
直径を有する500から10000個の細孔が作成されており
（実施例では3000個の細孔が作成されている）、導入さ
れた反応ガスがこれらの細孔を通じて反応領域7内に流
れる。付加的に、上部電極1は１２０℃から３５０℃の
範囲で一定温度に維持される。反応ガスの反応を促進す
るために、より高温が好適である。反応領域7内の空気
は真空ポンプを使って排気口5を通じて排気され、反応
領域内の圧力は約１３０Paから２０００Pa（他の実施例
では４００Paから１０００Pa）の所定の一定圧力に維持
される。
平行平板タイプのCVD装置を示す。１対の導体平板電極
1、2を平行に配置しかつ反応チャンバ4内で互いに対面
させることによって、また一方に２７MHzのRFパワーを
印加し他方を接地することによって、これら１対の電極
1、2の間にプラズマが励起される。基板3は下部電極2上
に載置される。温度調節器が下部ステージ2内にインス
トールされ約４００℃（他の実施例では４００℃から４
５０℃）の一定温度が下部ステージ内で維持される。DM
-DMOS（ジメチルジメトキシシラン、Si(CH3)2(OCH3)
2）、He、Ar及びKrのような不活性ガス並びにO2及びN2O
のような酸化性ガスが混合され反応ガスとして使用され
る。これらのガスの流量は流量調節装置（図示せず）に
よって所定の流量にそれぞれ調節される。これらのガス
は混合され反応ガスとして上部電極（シャワープレー
ト）の頂部に与えられる吸気口6に導入される。酸化性
ガスの流量について、２つの工程、すなわちシリコンガ
ス流量の半分から約３倍の所定の比較的大きい流量（約
５０sccmから５００sccm）及びゼロからシリコンガス流
量の約半分の所定の比較的小さい流量（約０sccmから１
００sccm）が約１０ミリ秒から１０秒のサイクルでパル
ス制御によって繰り返される。上部電極1には約0.5mmの
直径を有する500から10000個の細孔が作成されており
（実施例では3000個の細孔が作成されている）、導入さ
れた反応ガスがこれらの細孔を通じて反応領域7内に流
れる。付加的に、上部電極1は１２０℃から３５０℃の
範囲で一定温度に維持される。反応ガスの反応を促進す
るために、より高温が好適である。反応領域7内の空気
は真空ポンプを使って排気口5を通じて排気され、反応
領域内の圧力は約１３０Paから２０００Pa（他の実施例
では４００Paから１０００Pa）の所定の一定圧力に維持
される。
【００４２】蒸着反応
2002年4月6日出願の米国特許出願第09/827,616号に記載
されるように、材料ガスとしてDM-DMOS及びO2を反応ガ
スに加えることによって、約k=2.45の膜が形成された。
されるように、材料ガスとしてDM-DMOS及びO2を反応ガ
スに加えることによって、約k=2.45の膜が形成された。
【００４３】比較のために、本発明に従う技術によって
RFパワーが一定レベルに維持されるところのプラズマCV
D装置を使ってDM-DMOSへ付加される酸素の量を変化させ
て形成される膜の誘電率を測定した。圧力は６２０Pa、
上部電極（シャワープレート）の温度は２４０℃に維持
され、サセプタの温度は４００℃に維持された状態で、
膜はシャワープレートとサセプタとの間の２４mmに設定
されたギャップで形成された。反応領域内では、１４０
sccmのDM-DMOS及び８０sccmのHeが混合された。混合ガ
スに付加される酸素の流量を０sccmから７０sccmまで変
化させることによって、それぞれの条件のもとで形成さ
れる膜の誘電率値が測定された。今回、１０００Wの２
７MHzのRFパワーが印加された。付加されたO2が０sccm
であったときk値は2.75であった。付加される酸素の流
量を増加させることにより誘電率は減少した。O2を７０
sccmまで増加することによって、誘電率はk=2.46まで減
少した（図２）。
RFパワーが一定レベルに維持されるところのプラズマCV
D装置を使ってDM-DMOSへ付加される酸素の量を変化させ
て形成される膜の誘電率を測定した。圧力は６２０Pa、
上部電極（シャワープレート）の温度は２４０℃に維持
され、サセプタの温度は４００℃に維持された状態で、
膜はシャワープレートとサセプタとの間の２４mmに設定
されたギャップで形成された。反応領域内では、１４０
sccmのDM-DMOS及び８０sccmのHeが混合された。混合ガ
スに付加される酸素の流量を０sccmから７０sccmまで変
化させることによって、それぞれの条件のもとで形成さ
れる膜の誘電率値が測定された。今回、１０００Wの２
７MHzのRFパワーが印加された。付加されたO2が０sccm
であったときk値は2.75であった。付加される酸素の流
量を増加させることにより誘電率は減少した。O2を７０
sccmまで増加することによって、誘電率はk=2.46まで減
少した（図２）。
【００４４】しかし、もし酸素の流量が７０sccm以上に
増加すれば、反応領域内に粉塵が生成され膜上にも堆積
するため高品質な膜は得られなくなった。付加的に、生
成された粒子は安定なプラズマ位置を乱し、蒸着は続け
られなくなった。このため、これ以上酸素の流量を増加
させることは不可能であり、誘電率を2.45以下に低下さ
せることは不可能であった。
増加すれば、反応領域内に粉塵が生成され膜上にも堆積
するため高品質な膜は得られなくなった。付加的に、生
成された粒子は安定なプラズマ位置を乱し、蒸着は続け
られなくなった。このため、これ以上酸素の流量を増加
させることは不可能であり、誘電率を2.45以下に低下さ
せることは不可能であった。
【００４５】酸素の流量を増加することは反応領域の反
応性及び反応領域内に形成されるフラグメントのサイズ
を増加させ、そうして得られた膜は堆積したフラグメン
トの間に空孔若しくは気孔を含むため、誘電率が低下す
ると考えられる。酸素の流量が増加すると、反応領域内
に形成されるフラグメントのサイズが増加し、膜の空孔
率若しくは気孔率が増加し、誘電率が低下すると推論さ
れる。しかし、この方法ではk値を約2.45まで低下させ
るのが限界である。もし酸素の量をそれ以上増加させる
と、反応領域内に粉塵が生成され高品質な膜が得られな
くなり、これらの膜の誘電率が測定できなくなる。付加
的に、プラズマは不安定になり、安定な反応が維持でき
なくなる。
応性及び反応領域内に形成されるフラグメントのサイズ
を増加させ、そうして得られた膜は堆積したフラグメン
トの間に空孔若しくは気孔を含むため、誘電率が低下す
ると考えられる。酸素の流量が増加すると、反応領域内
に形成されるフラグメントのサイズが増加し、膜の空孔
率若しくは気孔率が増加し、誘電率が低下すると推論さ
れる。しかし、この方法ではk値を約2.45まで低下させ
るのが限界である。もし酸素の量をそれ以上増加させる
と、反応領域内に粉塵が生成され高品質な膜が得られな
くなり、これらの膜の誘電率が測定できなくなる。付加
的に、プラズマは不安定になり、安定な反応が維持でき
なくなる。
【００４６】本発明は酸素をパルス状に導入することに
より低誘電率膜を形成することができる。比較実験と同
じ条件（圧力：６２０Pa、RFパワー（２７MHz）：１０
００W、DM-DMOS：１４０sccm、He：３０sccm）を使っ
て、酸素は０.５秒間２００sccm供給し、続いて０.５秒
間２０sccm供給する工程を繰り返すパルス制御によって
導入された。この制御によって、平均流量１１０sccmの
酸素が常に流れた。比較例の技術の場合、７５sccm若し
くはそれ以上の量の酸素を流すと、プラズマは不安定に
なり安定な蒸着が維持されなくなる。パルス制御で酸素
を導入することによって、平均流量１１０sccmの酸素が
導入されても、安定な蒸着が維持されかつk=2.35の低誘
電率膜が得られた。
より低誘電率膜を形成することができる。比較実験と同
じ条件（圧力：６２０Pa、RFパワー（２７MHz）：１０
００W、DM-DMOS：１４０sccm、He：３０sccm）を使っ
て、酸素は０.５秒間２００sccm供給し、続いて０.５秒
間２０sccm供給する工程を繰り返すパルス制御によって
導入された。この制御によって、平均流量１１０sccmの
酸素が常に流れた。比較例の技術の場合、７５sccm若し
くはそれ以上の量の酸素を流すと、プラズマは不安定に
なり安定な蒸着が維持されなくなる。パルス制御で酸素
を導入することによって、平均流量１１０sccmの酸素が
導入されても、安定な蒸着が維持されかつk=2.35の低誘
電率膜が得られた。
【００４７】実験結果
＜共通条件＞
・リアクタ設定
上部電極（シャワープレート）温度：２４０℃
サセプタ温度：４００℃
シャワープレートとサセプタとのギャップ：２４mm
・処理条件
DM-DMOS：１４０sccm
He：３０sccm
RFパワー ２７MHz：１０００W
圧力：６２０Pa
成膜処理時間：以下の表参照
＜比較実験の条件＞酸素は定常状態で導入され、蒸着は
Si基板上に実行され、誘電率値が測定された。
Si基板上に実行され、誘電率値が測定された。
【００４８】
【表１】
【００４９】＜パルス化されたO2プロセス＞０.５秒間
１８０sccm供給し、つづいて０.５秒間２０sccm供給す
る工程を繰り返すパルス制御によって酸素を導入するこ
とにより、低誘電率膜がSi基板上に形成され、誘電率が
測定された。この制御により、平均流量１１０sccmの酸
素が常に流された。パルス制御で酸素を導入することに
より、パルスは安定のままでありかつk=2.35の低誘電率
膜が得られた。
１８０sccm供給し、つづいて０.５秒間２０sccm供給す
る工程を繰り返すパルス制御によって酸素を導入するこ
とにより、低誘電率膜がSi基板上に形成され、誘電率が
測定された。この制御により、平均流量１１０sccmの酸
素が常に流された。パルス制御で酸素を導入することに
より、パルスは安定のままでありかつk=2.35の低誘電率
膜が得られた。
【００５０】付加的に、最後に酸素の供給を停止し、DM
-DMOS及びHeを使用して５０ナノメートルの保護膜を形
成することにより、吸湿を防止することが可能である。
-DMOS及びHeを使用して５０ナノメートルの保護膜を形
成することにより、吸湿を防止することが可能である。
【００５１】本発明において、酸化性ガスはパルスでチ
ャンバ内に導入され、RFパワーの強度は酸化性ガスのパ
ルス化された流量と同期したサイクルでパルス化され
る。上記態様はさまざまな方法で達成される。例えば、
膜形成処理は順次連続的に実行される膜形成の複数の工
程から成る。異なる工程において、酸化性ガスの流量及
び／またはRFパワーの強度は異なるサイクルでパルス化
される。他の実施例において、酸化性ガスの流量及び／
またはパルス内のRFパワーの強度は異なる工程において
変化する。また、異なる工程は少なくともひとつのパル
ス実行工程及び少なくともひとつの非パルス実行工程か
ら成る。例えば、処理は第１工程がパルス実行工程であ
り、第２工程が非パルス実行工程であるところの２つの
工程から成る。
ャンバ内に導入され、RFパワーの強度は酸化性ガスのパ
ルス化された流量と同期したサイクルでパルス化され
る。上記態様はさまざまな方法で達成される。例えば、
膜形成処理は順次連続的に実行される膜形成の複数の工
程から成る。異なる工程において、酸化性ガスの流量及
び／またはRFパワーの強度は異なるサイクルでパルス化
される。他の実施例において、酸化性ガスの流量及び／
またはパルス内のRFパワーの強度は異なる工程において
変化する。また、異なる工程は少なくともひとつのパル
ス実行工程及び少なくともひとつの非パルス実行工程か
ら成る。例えば、処理は第１工程がパルス実行工程であ
り、第２工程が非パルス実行工程であるところの２つの
工程から成る。
【００５２】さらに、本発明において、酸化性ガスがパ
ルス状に導入されるところのチャンバは反応チャンバ自
身である必要はない。チャンバは機能的に画成された適
当な反応空間であればよく、物理的な構造物によって画
成される必要はない。例えば、もし反応チャンバが、温
度、圧力、及び／またはガス流量に依存していくつかの
領域に分割されれば、プラズマ反応が発生するところの
領域が反応空間である。
ルス状に導入されるところのチャンバは反応チャンバ自
身である必要はない。チャンバは機能的に画成された適
当な反応空間であればよく、物理的な構造物によって画
成される必要はない。例えば、もし反応チャンバが、温
度、圧力、及び／またはガス流量に依存していくつかの
領域に分割されれば、プラズマ反応が発生するところの
領域が反応空間である。
【００５３】本発明はそれには限定されないが以下を含
むさまざまな実施例で実現される。
むさまざまな実施例で実現される。
【００５４】１）１ミリ秒若しくはそれ以上のサイクル
でパルス制御することにより、酸化性ガスは反応領域内
に導入されk＜３.０の低誘電率膜がCVD法で形成され
る。
でパルス制御することにより、酸化性ガスは反応領域内
に導入されk＜３.０の低誘電率膜がCVD法で形成され
る。
【００５５】２）少なくともSi、C及びH化学元素を含む
反応ガスと一緒に酸化性ガスをパルス状に導入すること
により、低誘電率膜がCVD法で形成される。
反応ガスと一緒に酸化性ガスをパルス状に導入すること
により、低誘電率膜がCVD法で形成される。
【００５６】３）項目２で使用される酸化性ガスとして
酸素若しくはN2Oを使用して低誘電率膜を形成する方
法。
酸素若しくはN2Oを使用して低誘電率膜を形成する方
法。
【００５７】４）低誘電率膜が容量結合システムを使用
するプラズマCVD法によって形成されるところの項目３
に記載の方法。
するプラズマCVD法によって形成されるところの項目３
に記載の方法。
【００５８】５）SixCyOzHa（ここで、a、x、y及びzは
少なくともひとつの整数である）の少なくとも有機シリ
コンガスを含む反応ガスを使用して低誘電率膜が形成さ
れる、ところの項目４に記載の方法。
少なくともひとつの整数である）の少なくとも有機シリ
コンガスを含む反応ガスを使用して低誘電率膜が形成さ
れる、ところの項目４に記載の方法。
【００５９】６）項目５に記載された有機シリコンガス
としてSiαOα-1R2α-β+1(OCnH2n+ 1)β（ここで、αは
１〜３の整数、βは０、１若しくは２、nは１から３の
整数及びRはSiに結合するC1-6炭化水素である）を使用
するところの低誘電率膜を形成するための方法。
としてSiαOα-1R2α-β+1(OCnH2n+ 1)β（ここで、αは
１〜３の整数、βは０、１若しくは２、nは１から３の
整数及びRはSiに結合するC1-6炭化水素である）を使用
するところの低誘電率膜を形成するための方法。
【００６０】７）項目５に記載された有機シリコンガス
としてSiαOα-1R2α+1（ここで、αは１〜３の整数、R
はSiに結合するC1-6炭化水素である）を使用するところ
の低誘電率膜を形成するための方法。
としてSiαOα-1R2α+1（ここで、αは１〜３の整数、R
はSiに結合するC1-6炭化水素である）を使用するところ
の低誘電率膜を形成するための方法。
【００６１】８）項目５に記載された有機シリコンガス
としてSi4O4(CH3)8若しくはSi4O4(CH3)4H4を使用すると
ころの低誘電率膜を形成するための方法。
としてSi4O4(CH3)8若しくはSi4O4(CH3)4H4を使用すると
ころの低誘電率膜を形成するための方法。
【００６２】９）項目６に記載された有機シリコンガス
としてジメチルジメトキシシラン若しくはジメトキシテ
トラメチルジシロキサンを使用するところの低誘電率膜
を形成するための方法。
としてジメチルジメトキシシラン若しくはジメトキシテ
トラメチルジシロキサンを使用するところの低誘電率膜
を形成するための方法。
【００６３】１０）５ミリ秒から１０秒のサイクルで酸
素を導入するところの低誘電率膜を形成するための方
法。
素を導入するところの低誘電率膜を形成するための方
法。
【００６４】１１）１００ミリ秒から５秒のサイクルで
酸素を導入するところの低誘電率膜を形成するための方
法。
酸素を導入するところの低誘電率膜を形成するための方
法。
【００６５】１２）酸素の流量が材料ガスとして取込ま
れる有機シリコンガスの流量の半分若しくはそれ以上で
あるところの大流量工程と、酸素の流量が有機シリコン
ガスの流量の半分若しくはそれ以下（ゼロを含む）であ
るところの小流量工程とから成るサイクルで周期的に酸
素流を添加し、これらの混合ガスを反応ガスとして使用
することにより、低誘電率膜を形成するための方法。
れる有機シリコンガスの流量の半分若しくはそれ以上で
あるところの大流量工程と、酸素の流量が有機シリコン
ガスの流量の半分若しくはそれ以下（ゼロを含む）であ
るところの小流量工程とから成るサイクルで周期的に酸
素流を添加し、これらの混合ガスを反応ガスとして使用
することにより、低誘電率膜を形成するための方法。
【００６６】１３）k＜2.45の誘電率を有する低誘電率
膜を形成するための方法。
膜を形成するための方法。
【００６７】１４）酸化性ガスの流量変化のサイクルと
同じサイクルで高い状態と低い状態にRFパワーが制御さ
れるところの低誘電率膜を形成するための方法。
同じサイクルで高い状態と低い状態にRFパワーが制御さ
れるところの低誘電率膜を形成するための方法。
【００６８】１５）反応領域内の酸化性ガス濃度が増加
するタイミングでRFパワーが上昇し、酸化性ガス濃度が
減少するタイミングでRFパワーが下降するところの低誘
電率膜を形成するための方法。
するタイミングでRFパワーが上昇し、酸化性ガス濃度が
減少するタイミングでRFパワーが下降するところの低誘
電率膜を形成するための方法。
【００６９】１６）反応領域に印加されるRFパワーが１
ミリ秒若しくはそれ以上のサイクルで高電力状態と低電
力状態に制御されるところの低誘電率膜を形成するため
の方法。
ミリ秒若しくはそれ以上のサイクルで高電力状態と低電
力状態に制御されるところの低誘電率膜を形成するため
の方法。
【００７０】１７）低誘電率膜はシャワープレートの温
度を１５０℃若しくはそれ以上で維持することによって
形成される。
度を１５０℃若しくはそれ以上で維持することによって
形成される。
【００７１】１８）膜形成の最後に小流量工程で使用さ
れる流量若しくはゼロを含む小さい流量の酸化性ガスに
よって１０ナノメートル若しくはそれ以上のキャップ層
を形成することにより、最終保護膜が形成されるところ
の低誘電率膜を形成するための方法。
れる流量若しくはゼロを含む小さい流量の酸化性ガスに
よって１０ナノメートル若しくはそれ以上のキャップ層
を形成することにより、最終保護膜が形成されるところ
の低誘電率膜を形成するための方法。
【００７２】また、本発明によって形成される薄膜は所
望の膜性質を達成するために付加的な処理にさらされ
る。例えば、膜形成の完了と同時に、膜形成後に外部環
境に曝されるときの吸湿現象を防止するために、比較的
高い密度及び誘電率を有しかつ厚さが５０〜１００ナノ
メートルである薄いキャップ膜層が膜表面に形成され
る。膜表面を親水性にするために、膜表面を酸化性ガス
プラズマに曝すことによって表面が処理される。また、
膜表面を電子線若しくはUV光で照射することによって、
若しくは膜表面をプラズマに曝すことによって、膜の強
度が改善される。
望の膜性質を達成するために付加的な処理にさらされ
る。例えば、膜形成の完了と同時に、膜形成後に外部環
境に曝されるときの吸湿現象を防止するために、比較的
高い密度及び誘電率を有しかつ厚さが５０〜１００ナノ
メートルである薄いキャップ膜層が膜表面に形成され
る。膜表面を親水性にするために、膜表面を酸化性ガス
プラズマに曝すことによって表面が処理される。また、
膜表面を電子線若しくはUV光で照射することによって、
若しくは膜表面をプラズマに曝すことによって、膜の強
度が改善される。
【００７３】本発明の思想から離れることなくさまざま
な修正が可能であることは当業者の知るところである。
したがって、本発明の形式は説明上のものであって本発
明の態様を限定するものではないことは明確に理解され
るべきである。
な修正が可能であることは当業者の知るところである。
したがって、本発明の形式は説明上のものであって本発
明の態様を限定するものではないことは明確に理解され
るべきである。
【図１】図１は、絶縁膜を形成するのに使用されるプラ
ズマCVD装置を示す略示図である。
ズマCVD装置を示す略示図である。
【図２】図２は、絶縁膜のk値と非パルス状酸化性ガス
流との関係を示すグラフである。
流との関係を示すグラフである。
1 シャワーヘッド
2 サセプタ
3 半導体基板
4 反応チャンバ
5 排気口
6 吸気口
7 反応領域
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 深沢 篤毅
東京都多摩市永山６丁目23番１ 日本エ
ー・エス・エム株式会社内
(72)発明者 加藤 学
東京都多摩市永山６丁目23番１ 日本エ
ー・エス・エム株式会社内
Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA09 AA14 BA44 CA04
CA12 FA03 JA01 JA05 JA11
JA16 LA02
5F058 BA20 BC02 BD04 BF07 BF27
BF29 BF37 BJ02
Claims (16)
- 【請求項１】絶縁膜を半導体基板上に形成するための方
法であって、 少なくともSi、C及びHで構成される化合物から成るソー
スガスをチャンバ内に導入する工程と、 酸化性ガスをパルス状にチャンバ内に導入する工程であ
って、ソースガス及び酸化性ガスが反応ガスを形成する
ところの工程と、 反応ガスのプラズマ処理によって半導体基板上に絶縁膜
を形成する工程と、から成る方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の方法であって、プラズマ
処理はプラズマCVD処理である、ところの方法。 - 【請求項３】請求項１に記載の方法であって、化合物は
SixCyOzHa（ここで、a、x、y及びzは整数である）の有
機シリコンである、ところの方法。 - 【請求項４】請求項１に記載の方法であって、酸化性ガ
スは５ミリ秒から１０秒のサイクルでチャンバ内に導入
される、ところの方法。 - 【請求項５】請求項１に記載の方法であって、酸化性ガ
スは１００ミリ秒から５秒のサイクルでチャンバ内に導
入される、ところの方法。 - 【請求項６】請求項１に記載の方法であって、酸化性ガ
スは酸素若しくはN2Oである、ところの方法。 - 【請求項７】請求項１に記載の方法であって、酸化性ガ
スのパルス状の導入は、(i)ベース流量のソースガス及
びベース流量の５０％若しくはそれ以上の流量の酸化性
ガスから成る第１反応ガス、及び(ii)ベース流量のソー
スガス及び全く無いかまたはベース流量の５０％若しく
はそれ以下の流量の酸化性ガスから成る第２反応ガスを
択一的に導入することによって実行される、ところの方
法。 - 【請求項８】請求項１に記載の方法であって、酸化性ガ
スの総流量はソースガスの流量以下である、ところの方
法。 - 【請求項９】請求項１に記載の方法であって、ソースガ
スはさらに不活性ガスから成る、ところの方法。 - 【請求項１０】請求項１に記載の方法であって、酸化性
ガスのパルス及び流れは絶縁膜の誘電率を2.45若しくは
それ以下に調節するように選択される、ところの方法。 - 【請求項１１】請求項１に記載の方法であって、プラズ
マはRFパワーによって形成される、ところの方法。 - 【請求項１２】請求項１１に記載の方法であって、RFパ
ワーの強度は酸化性ガスのパルス流と同期したサイクル
でパルスされる、ところの方法。 - 【請求項１３】請求項１２に記載の方法であって、RFパ
ワーの強度は酸化性ガス流が大きいときのサイクルより
酸化性ガス流が小さいときのサイクルの方が高い、とこ
ろの方法。 - 【請求項１４】請求項１１に記載の方法であって、RFパ
ワーの強度は１ミリ秒若しくはそれ以上のサイクルでパ
ルスされる、ところの方法。 - 【請求項１５】請求項１に記載の方法であって、絶縁膜
の形成は反応ガスがチャンバ内に導入される際に通過す
るシャワープレートの温度を１５０℃若しくはそれ以上
に維持しながら実行される、ところの方法。 - 【請求項１６】請求項１に記載の方法であって、絶縁膜
は１０ナノメートル若しくはそれ以上の厚さを有するキ
ャップ層である、ところの方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US35271802P | 2002-01-29 | 2002-01-29 | |
| US60/352718 | 2002-01-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003264189A true JP2003264189A (ja) | 2003-09-19 |
| JP4180393B2 JP4180393B2 (ja) | 2008-11-12 |
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ID=27623209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003020905A Expired - Lifetime JP4180393B2 (ja) | 2002-01-29 | 2003-01-29 | 低誘電率層間絶縁膜を形成する方法 |
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| EP (1) | EP1336668A1 (ja) |
| JP (1) | JP4180393B2 (ja) |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2005045916A1 (ja) * | 2003-11-11 | 2007-05-24 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理方法 |
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| US6911391B2 (en) | 2002-01-26 | 2005-06-28 | Applied Materials, Inc. | Integration of titanium and titanium nitride layers |
| JP4011376B2 (ja) * | 2002-03-20 | 2007-11-21 | 日本エー・エス・エム株式会社 | 層間絶縁膜の形成方法 |
| US6669823B1 (en) * | 2002-06-17 | 2003-12-30 | Nanophase Technologies Corporation | Process for preparing nanostructured materials of controlled surface chemistry |
| KR100636022B1 (ko) * | 2005-04-08 | 2006-10-18 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치의 박막 형성 방법 및 이를 이용한 불휘발성메모리 장치의 제조 방법. |
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|---|---|---|---|---|
| KR910006164B1 (ko) * | 1987-03-18 | 1991-08-16 | 가부시키가이샤 도시바 | 박막형성방법과 그 장치 |
| KR940002439B1 (ko) * | 1990-03-09 | 1994-03-24 | 니뽄 덴신 덴와 가부시끼가이샤 | 금속 박막 성장방법 및 장치 |
| US6152071A (en) * | 1996-12-11 | 2000-11-28 | Canon Kabushiki Kaisha | High-frequency introducing means, plasma treatment apparatus, and plasma treatment method |
| US6432846B1 (en) * | 1999-02-02 | 2002-08-13 | Asm Japan K.K. | Silicone polymer insulation film on semiconductor substrate and method for forming the film |
| TW437017B (en) * | 1998-02-05 | 2001-05-28 | Asm Japan Kk | Silicone polymer insulation film on semiconductor substrate and method for formation thereof |
| US6383955B1 (en) * | 1998-02-05 | 2002-05-07 | Asm Japan K.K. | Silicone polymer insulation film on semiconductor substrate and method for forming the film |
| US6159871A (en) * | 1998-05-29 | 2000-12-12 | Dow Corning Corporation | Method for producing hydrogenated silicon oxycarbide films having low dielectric constant |
| KR100308851B1 (ko) * | 1998-11-04 | 2001-12-17 | 구본준, 론 위라하디락사 | 액정표시장치의 절연막 패턴 형성방법 |
| JP3084367B1 (ja) * | 1999-03-17 | 2000-09-04 | キヤノン販売株式会社 | 層間絶縁膜の形成方法及び半導体装置 |
| JP3236576B2 (ja) | 1999-03-24 | 2001-12-10 | キヤノン販売株式会社 | 層間絶縁膜の形成方法、化学的気相成長装置、及び半導体装置 |
| US6225238B1 (en) * | 1999-06-07 | 2001-05-01 | Allied Signal Inc | Low dielectric constant polyorganosilicon coatings generated from polycarbosilanes |
| KR100803770B1 (ko) * | 2000-03-07 | 2008-02-15 | 에이에스엠 인터내셔널 엔.브이. | 구배（ｇｒａｄｅｄ）박막 |
| US6420276B2 (en) * | 2000-07-21 | 2002-07-16 | Canon Sales Co., Inc. | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
| US6448186B1 (en) * | 2000-10-06 | 2002-09-10 | Novellus Systems, Inc. | Method and apparatus for use of hydrogen and silanes in plasma |
| US6537923B1 (en) * | 2000-10-31 | 2003-03-25 | Lsi Logic Corporation | Process for forming integrated circuit structure with low dielectric constant material between closely spaced apart metal lines |
| US6472333B2 (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-29 | Applied Materials, Inc. | Silicon carbide cap layers for low dielectric constant silicon oxide layers |
-
2002
- 2002-12-03 US US10/309,401 patent/US6759344B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-01-24 KR KR10-2003-0004801A patent/KR20030065345A/ko not_active Application Discontinuation
- 2003-01-28 EP EP03250497A patent/EP1336668A1/en not_active Withdrawn
- 2003-01-29 JP JP2003020905A patent/JP4180393B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
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| JP4627262B2 (ja) * | 2003-11-11 | 2011-02-09 | 東京エレクトロン株式会社 | 低誘電率膜の形成方法 |
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| US6759344B2 (en) | 2004-07-06 |
| KR20030065345A (ko) | 2003-08-06 |
| JP4180393B2 (ja) | 2008-11-12 |
| US20030143867A1 (en) | 2003-07-31 |
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