JP2003273101A - プラズマｃｖｄ成膜方法及びプラズマｃｖｄ装置並びに半導体素子 - Google Patents

プラズマｃｖｄ成膜方法及びプラズマｃｖｄ装置並びに半導体素子

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JP2003273101A
JP2003273101A JP2002067965A JP2002067965A JP2003273101A JP 2003273101 A JP2003273101 A JP 2003273101A JP 2002067965 A JP2002067965 A JP 2002067965A JP 2002067965 A JP2002067965 A JP 2002067965A JP 2003273101 A JP2003273101 A JP 2003273101A
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Japan
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film
plasma cvd
insulating film
source gas
plasma
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JP2002067965A
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English (en)
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Tadashi Shimazu
正 嶋津
Masahiko Inoue
雅彦 井上
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体素子中の配線や強誘電体キャパシタな
どの金属構成部に対して、ＳｉＯＦ膜などの密着性の悪
い絶縁膜を密着させることができるプラズマＣＶＤ成膜
方法及びプラズマＣＶＤ装置並びに半導体素子を提供す
る 【解決手段】 Ａｌ配線３２に絶縁膜（ＳｉＯＦ膜）３
４を施す際には、まず、Ａｌ配線と絶縁膜とに対して密
着性の高い密着膜（ＳｉＯx 膜）３３を、Ａｌ配線を覆
うように形成し、その後、この密着膜を覆うようにして
絶縁膜を形成する。強誘電体キャパシタに絶縁膜（Ｓｉ
ＯＦ膜）を施す際にも、同様に、まず、強誘電体キャパ
シタの電極と絶縁膜とに対して密着性の高い密着膜（Ｓ
ｉＯx 膜）を、強誘電体キャパシタを覆うように形成
し、その後、この密着膜を覆うようにして絶縁膜を形成
する。絶縁膜の原料ガスはＳｉＦ4 とし、密着膜の原料
ガスはＳｉＨ4 、ＴＥＯＳ又はＳｉＨ2 Ｃｌ2 とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマＣＶＤ成膜
方法及びプラズマＣＶＤ装置並びに半導体素子に関し、
特にＡｌ配線や強誘電体キャパシタなどをＳｉＯＦ膜で
絶縁する場合などに適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、半導体素子の製造においてはプラ
ズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）装置を用い
た成膜が知られている。プラズマＣＶＤ装置は、膜の原
料となるガスを低圧環境の容器内（成膜室）に導入し、
高周波パワーでプラズマ状態にして、このプラズマ中の
活性粒子（励起原子又は分子）により化学的な反応を促
進して成膜を行う装置である。
【０００３】このプラズマＣＶＤ装置では、例えば半導
体素子を構成する配線やキャパシタ等を絶縁するための
絶縁膜などを形成する。そして、絶縁膜を形成する場合
には、例えば配線間などの静電容量を低減するため、絶
縁膜としてＳｉＯＦ膜を形成することが望ましい。これ
は、絶縁膜としてはＦが添加されたＳｉＯＦ膜の方が、
ＳｉＯx 膜よりも誘電率が低いためである。Ｆを含む原
料としてはＳｉＦ4 が知られている。ところが、ＦはＡ
ｌ配線などの金属構成部との相性が悪いため、ＳｉＦ4
だけをＳｉＯＦ膜の原料ガスとして用いると、Ｆの割合
が多いためにＳｉＯＦ膜がＡｌ配線から容易に剥離して
しまう。このため、現在ではＳｉＦ4 とＳｉＨ4 （シラ
ン）とを混合してＦの割合を低減した原料ガスを用いて
成膜を行うことにより剥離を防止している。この場合に
はＳｉＦ4 だけでＳｉＯＦ膜を形成した場合に比べて膜
の誘電率が高くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来は剥
離の問題からＳｉＦ4 だけを原料ガスとしてＳｉＯＦ膜
を形成することは行われていないが、剥離の問題を解決
することができれば、ＳｉＦ4 にＳｉＨ4 を混合する必
要がなく、ＳｉＦ4 だけを原料ガスとして用いて更に誘
電率の低いＳｉＯＦ膜を形成することができる。
【０００５】しかも、強誘電体メモリに組み込まれる強
誘電体キャパシタに対して絶縁膜を施す際には、水素還
元劣化の観点から、ＳｉＦ4 だけを原料ガスとしてＳｉ
ＯＦ膜を形成する方が有利である。
【０００６】詳述すると、現在、強誘電体を用いた半導
体素子として強誘電体メモリが注目され、実用化もされ
ている。この強誘電体メモリは、金属酸化物であるＰＺ
Ｔ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 ）やＳＢＴ（ＳｒＢｉ2 Ｔ
ａ2 Ｏ9 ）など強誘電体をＰｔ電極やＩｒ電極で挟んだ
構成の強誘電体キャパシタを、ＬＳＩ（Large ScaleInt
egration ）メモリに組み込んだものであって、強誘電
体キャパシタの残留分極特性により、電源供給を切って
も情報を保持することができる不揮発性メモリとして動
作することができるものである。
【０００７】このような強誘電体メモリの製造に際して
強誘電体キャパシタに絶縁膜を施す場合、ＳｉＨ4 を原
料ガスとしてＳｉＯx 膜を形成すると、ＳｉＨ4 ガスが
分解されることによって生成される水素ガス（水素イオ
ン）により、金属酸化膜（ＰＺＴ膜、ＳＢＴ膜）が還元
されて金属酸化膜中の酸素がＯＨとして除去されてしま
う。このため、強誘電体キャパシタの特性が劣化（残留
分極が減少）してしまう。
【０００８】これに対し、ＳｉＦ4 を原料ガスとして絶
縁膜（ＳｉＯＦ膜）を形成する場合には、ＳｉＦ4 には
水素を含まないため、強誘電体キャパシタを劣化させる
ことなく絶縁膜を形成することができる。
【０００９】従って、本発明は上記の事情に鑑み、半導
体素子中の配線や強誘電体キャパシタなどの金属構成部
に対して、ＳｉＯＦ膜などの密着性の悪い絶縁膜を密着
させることができるプラズマＣＶＤ成膜方法及びプラズ
マＣＶＤ装置並びに半導体素子を提供することを課題と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
発明のプラズマＣＶＤ成膜方法は、低圧環境下に供給し
たガスを高周波パワーよってプラズマ状態にし、このプ
ラズマ中の活性粒子により化学的な反応を促進して、金
属構成部を覆う絶縁膜を形成するプラズマＣＶＤ成膜方
法において、前記絶縁膜の形成前に前記低圧環境下に他
のガスを供給して同ガスを高周波パワーでプラズマ状態
にし、このプラズマ中の活性粒子により化学的な反応を
促進して、前記金属構成部と前記絶縁膜とに対して密着
性の高い密着膜を、前記金属構成部を覆うように形成
し、その後、この密着膜を覆うようにして前記絶縁膜を
形成することを特徴とする。
【００１１】また、第２発明のプラズマＣＶＤ成膜方法
は、第１発明のプラズマＣＶＤ成膜方法において、前記
絶縁膜を形成するための前記ガスはＦを含む原料ガスと
酸化ガスであり、前記密着膜を形成するための前記他の
ガスはＦを含まない原料ガスと酸化ガスであることを特
徴とする。
【００１２】また、第３発明のプラズマＣＶＤ成膜方法
は、第２発明のプラズマＣＶＤ成膜方法において、前記
Ｆを含む原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、前記
絶縁膜としてＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まない原
料ガスにＳｉＨ4 を用いることにより、前記密着膜とし
てＳｉＯx 膜を形成することを特徴とする。
【００１３】また、第４発明のプラズマＣＶＤ成膜方法
は、第２発明のプラズマＣＶＤ成膜方法において、前記
Ｆを含む原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、前記
絶縁膜としてＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まない原
料ガスにＴＥＯＳを用いることにより、前記密着膜とし
てＳｉＯx 膜を形成することを特徴とする。
【００１４】また、第５発明のプラズマＣＶＤ成膜方法
は、第２発明のプラズマＣＶＤ成膜方法において、前記
Ｆを含む原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、前記
絶縁膜としてＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まない原
料ガスにＳｉＨ2 Ｃｌ2 を用いることにより、前記密着
膜としてＳｉＯx 膜を形成することを特徴とする。
【００１５】また、第６発明のプラズマＣＶＤ成膜方法
は、第３、第４又は第５発明のプラズマＣＶＤ成膜方法
において、前記金属構成部は少なくとも強誘電体キャパ
シタであることを特徴とする。
【００１６】また、第７発明のプラズマＣＶＤ装置は、
低圧環境下に供給したガスを高周波パワーよってプラズ
マ状態にし、このプラズマ中の活性粒子により化学的な
反応を促進して、金属構成部を覆う絶縁膜を形成するよ
うに構成したプラズマＣＶＤ装置において、前記絶縁膜
の形成前に前記低圧環境下に他のガスを供給して同ガス
を高周波パワーでプラズマ状態にし、このプラズマ中の
活性粒子により化学的な反応を促進して、前記金属構成
部と前記絶縁膜とに対して密着性の高い密着膜を、前記
金属構成部を覆うように形成し、その後、この密着膜を
覆うようにして前記絶縁膜を形成するように構成したこ
とを特徴とする。
【００１７】また、第８発明のプラズマＣＶＤ装置は、
第７発明のプラズマＣＶＤ装置において、前記絶縁膜を
形成するための前記ガスはＦを含む原料ガスと酸化ガス
であり、前記密着膜を形成するための前記他のガスはＦ
を含まない原料ガスと酸化ガスであることを特徴とす
る。
【００１８】また、第９発明のプラズマＣＶＤ装置は、
第８発明のプラズマＣＶＤ装置において、前記Ｆを含む
原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、前記絶縁膜と
してＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まない原料ガスに
ＳｉＨ4 を用いることにより、前記密着膜としてＳｉＯ
x 膜を形成することを特徴とする。
【００１９】また、第１０発明のプラズマＣＶＤ装置
は、第８発明のプラズマＣＶＤ装置において、前記Ｆを
含む原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、前記絶縁
膜としてＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まない原料ガ
スにＴＥＯＳを用いることにより、前記密着膜としてＳ
ｉＯx 膜を形成することを特徴とする。
【００２０】また、第１１発明のプラズマＣＶＤ装置
は、第８発明のプラズマＣＶＤ装置において、前記Ｆを
含む原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、前記絶縁
膜としてＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まない原料ガ
スにＳｉＨ2 Ｃｌ2 を用いることにより、前記密着膜と
してＳｉＯx 膜を形成することを特徴とする。
【００２１】また、第１２発明のプラズマＣＶＤ装置
は、第９、第１０又は第１１発明のプラズマＣＶＤ装置
において、前記金属構成部は少なくとも強誘電体キャパ
シタであることを特徴とする。
【００２２】また、第１３発明の半導体素子は、半導体
素子中の金属構成部を絶縁膜で覆った構造を有する半導
体素子であって、前記金属構成部と前記絶縁膜とに対し
て密着性の高い密着膜を、前記金属構成部と前記絶縁膜
との間に介在させたことを特徴とする。
【００２３】また、第１４発明の半導体素子は、第１３
発明の半導体素子において、前記絶縁膜はＦを含む膜で
あり、前記密着膜はＦを含まない膜であることを特徴と
する。
【００２４】また、第１５発明の半導体素子は、第１３
発明の半導体素子において、前記絶縁膜はＳｉＯＦ膜で
あり、前記密着膜はＳｉＯx 膜であることを特徴とす
る。
【００２５】また、第１６発明の半導体素子は、第１５
発明の半導体素子において、前記金属構成部は少なくと
も強誘電体キャパシタであり、この強誘電体キャパシタ
が組み込んでなる強誘電体メモリであることを特徴とす
る。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。
【００２７】＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形
態に係るプラズマＣＶＤ装置の構成図、図２及び図３は
前記プラズマＣＶＤ装置による成膜工程を示す説明図で
ある。
【００２８】図１に示すように、基部１上にはアルミニ
ウム製で円筒状の真空チャンバ２が設けられており、こ
の真空チャンバ２の内部が成膜室３となっている。成膜
室３の上部には電磁波透過窓である円形の天井板４が設
けられ、成膜室３内には基板支持台５が備えられてい
る。基板支持台５は半導体素子の基板６を載置するため
の円盤状の基板載置部７を有し、この基板載置部７は支
持軸８に支持されている。基板支持台５は全体を昇降自
在もしくは支持軸８を伸縮自在とすることにより、基板
６の上下方向の高さを最適な高さに調整できるようにな
っている。
【００２９】基板載置部７はセラミック材料などからな
り、ＬＰＦ１２を介して静電電源１３に接続され、基板
載置部７上に載置した基板６を静電的に吸着保持する
（静電チャック）。基板６は円盤状のＳｉウエハであ
り、周知のようにφ１５０ｍｍ（６インチ）のものやφ
２００ｍｍ（８インチ）のものなど種々のウエハサイズ
のものがある。
【００３０】また、基板載置部７にはインピーダンスマ
ッチングを行うための整合器１０及びコンデンサ９を介
してバイアス電源１１が接続されており、このバイアス
電源１１によって基板６に高周波のバイアスが印加され
る。更に、基板載置部７には加熱手段としてヒータ１３
が設けられている。ヒータ１３にはヒータ電源１４が接
続されており、このヒータ電源１４からヒータ１３へ供
給する電力を調整することによって、基板６の成膜温度
を適宜調節するようになっている。なお、加熱手段とし
ては、例えば基板載置部７にガス等の流体を供給するよ
うにし、このガス等の流体の温度を調整することによっ
て基板６の成膜温度を調整するようにしてもよい。
【００３１】基部１には排気口１５が設けられ、この排
気口１５を介して図示しない真空排気系へ成膜室３内の
ガスを排気することにより、成膜室３内を低圧環境と
し、この低圧環境下に成膜を行うための各種のガスが供
給される（詳細後述）。また、真空チャンバ２には基板
６の搬入・搬出口（図示省略）が設けられ、成膜室３と
図示しない搬送室との間で基板６の搬入及び搬出が行わ
れるようになっている。
【００３２】天井板４の上にはスパイラル状の給電アン
テナ１６が設置され、この給電アンテナ１６にはインピ
ーダンスマッチングを行うための整合器１７を介して高
周波電源１８が接続されている。従って、この高周波電
源１８から給電アンテナ１６へ高周波電力を供給するこ
とにより、給電アンテナ１６から天井板４を透過して成
膜室３内に電磁波１９が入射され、この電磁波１９のエ
ネルギー（高周波パワー）によって成膜室３内に供給さ
れる各種のガスをプラズマ状態にする。
【００３３】図示しないガス供給系から送給されてきた
各種のガスは真空チャンバ２に設けたノズル２１，２
２，２３から成膜室３内へ導入される。詳述すると、ノ
ズル２１からは酸化ガスとしてＯ2 が供給され、この酸
化ガスの供給量はＭＦＣ（MassFlow Controller）２４
によって調整される。ノズル２２からは密着膜（ＳｉＯ
2 膜などのＳｉＯx 膜）の原料ガス（Ｆを含まない原料
ガス）としてＳｉＨ4 が供給され、この原料ガスの供給
量はＭＦＣ２５によって調整される。Ｆを含まない密着
膜（ＳｉＯx 膜）の原料ガスとしては、ＴＥＯＳ（テト
ラエトキシシラン：Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ）やＳｉＨ2
Ｃｌ2 （ジクロロシラン）を用いることもできる。ノズ
ル２３からは絶縁膜（ＳｉＯＦ膜）の原料ガス（Ｆを含
む原料ガス）としてＳｉＦ4 が供給され、この原料ガス
の供給量はＭＦＣ２６によって調整される。
【００３４】低圧環境下の成膜室３内にＳｉＨ4 （また
はＴＥＯＳ若しくはＳｉＨ2 Ｃｌ2）とＯ2 ガスとが供
給されると、これらのガスが高周波電源１８からの高周
波パワーによりプラズマ状態となり、このプラズマ中の
活性粒子によって化学的な反応を促進されることによ
り、基板６上に密着膜（ＳｉＯx 膜）が形成される。同
様に、低圧環境下の成膜室３内にＳｉＦ4 とＯ2 とが供
給されると、これらのガスが高周波電源１８からの高周
波パワーによりプラズマ状態となり、このプラズマ中の
活性粒子によって化学的な反応を促進されることによ
り、基板６上に絶縁膜（ＳｉＯＦ膜）が形成される。成
膜手順の詳細については後述する。
【００３５】マイクロコンピュータを備えたコントロー
ラ２７では、所定の制御シーケンスに基づき、ＭＦＣ２
４，２５，２６のＯＮ・ＯＦＦ制御を行うことにより、
各種のガスの供給タイミングを制御し、また、高周波電
源１８、バイアス電源１１、ヒータ電源１４及び静電電
源１３をＯＮ・ＯＦＦ制御して、これらの電源の給電タ
イミングも制御する。
【００３６】ここで、本実施の形態のプラズマＣＶＤ装
置における成膜工程を、図２及び図３に基づいて説明す
る。図２にはＡｌ配線に絶縁膜を施す際の手順を示し、
図３には強誘電体キャパシタに絶縁膜を施す際の手順を
示している。なお、図２及び図３には半導体素子である
強誘電体メモリの一部の構成を例示しており、トタンジ
スタなどを含めた全体的な構成については図示を省略し
ている。
【００３７】（Ａｌ配線に絶縁膜を施す場合）図２
（ａ）では、基板６の上面にＳｉＯx 膜３１が形成され
ており、このＳｉＯx 膜３１の上面にＡｌ配線３２が形
成されている。
【００３８】そして、プラズマＣＶＤ装置では、まず、
図２（ｂ）に示すように、これらのＡｌ配線３２を覆う
ようして、密着膜としてのＳｉＯx 膜３３を形成し、そ
の後、図２（ｃ）に示すように、このＳｉＯx 膜３３を
覆うようにして、絶縁膜としてのＳｉＯＦ膜３４を形成
する。かくして、Ａｌ配線３２とＡｌ配線３２との間や
Ａｌ配線３２の上に形成されたＳｉＯＦ膜３４によっ
て、Ａｌ配線３２が絶縁される。しかも、金属構成部で
あるＡｌ配線３２とＳｉＯＦ膜３４との間には、Ａｌ配
線３２とＳｉＯＦ膜３４とに対して密着性が高いＳｉＯ
x 膜３２が介在するため、このＳｉＯx 膜３２を介し
て、ＳｉＯＦ膜３３はＡｌ配線３２に密着する。つま
り、ＳｉＦ4 だけを原料ガスとして用いてＳｉＯＦ膜３
３を形成しても、このＳｉＯＦ膜３３をＡｌ配線３２に
密着させることができる。密着膜としてのＳｉＯx 膜３
３の膜厚は例えば１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。
【００３９】（強誘電体キャパシタに絶縁膜を施す場
合）図３（ａ）では、基板６の上面にＳｉＯx 膜３１が
形成されており、このＳｉＯx 膜３１の上面に強誘電体
キャパシタ４１が形成されている。強誘電体キャパシタ
４１はＰＺＴやＳＢＴなどの強誘電体４３を、ＰｔやＩ
ｒなどの電極４２で上下から挟んだ構成となっている。
【００４０】そして、上記と同様にプラズマＣＶＤ装置
では、まず、図３（ｂ）に示すように、これらの強誘電
体キャパシタ４１を覆うようして、密着膜としてのＳｉ
Ｏx膜３３を形成し、その後、図３（ｃ）に示すよう
に、このＳｉＯx 膜３３を覆うようにして、絶縁膜とし
てのＳｉＯＦ膜３４を形成する。かくして、強誘電体キ
ャパシタ４１と強誘電体キャパシタ４１との間や強誘電
体キャパシタ４１の上に形成されたＳｉＯＦ膜３４によ
って、強誘電体キャパシタ４１が絶縁される。しかも、
金属構成部である電極４２とＳｉＯＦ膜３４との間に
は、電極４２とＳｉＯＦ膜３４とに対して密着性が高い
ＳｉＯx 膜３３が介在するため、このＳｉＯ x 膜３３を
介して、ＳｉＯＦ膜３４は電極４２に密着する。つま
り、ＳｉＦ4 だけを原料ガスとして用いてＳｉＯＦ膜３
４を形成しても、このＳｉＯＦ膜３４を電極４２に密着
させることができる。密着膜（ＳｉＯx 膜）３３の膜厚
は上記と同様である。
【００４１】以上のように、本実施の形態のプラズマＣ
ＶＤ装置によれば、絶縁膜（ＳｉＯＦ膜）３４を形成す
る前に密着膜（ＳｉＯx 膜）３３をＡｌ配線３２や強誘
電体キャパシタ４１を覆うように形成し、その後、この
密着膜（ＳｉＯx 膜）３３を覆うように絶縁膜（ＳｉＯ
Ｆ膜）３４を形成するため、密着膜（ＳｉＯx 膜）３３
を介して絶縁膜（ＳｉＯＦ膜）をＡｌ配線３２や強誘電
体キャパシタ４１（電極４２）に密着させることができ
る。このため、ＳｉＦ4 だけを原料ガスとして用いて、
更に誘電率の低いＳｉＯＦ膜３４，４６を形成すること
ができ、Ａｌ配線３１間や強誘電体キャパシタ４１間な
どの静電容量を更に低減することができる。
【００４２】また、Ａｌ配線３２や強誘電体キャパシタ
４１に直接ＳｉＯＦ膜を形成した場合にはＳｉＦ4 に含
まれるＦによってＡｌ配線３２や強誘電体キャパシタ４
１に損傷を与えるおそれがあるが、ＳｉＯx 膜３３が介
在することによって、Ｆによる悪影響を防止することが
できる。つまり、ＳｉＯx 膜３３は保護膜としても機能
する。
【００４３】しかも、強誘電体キャパシタ４１に対して
は、水素を含まないＳｉＦ4 だけを原料ガスとしてＳｉ
ＯＦ膜３４を形成するため、水素還元劣化のおそれがな
い。なお、ＳｉＯx 膜３３を成膜する際には水素を含む
ＳｉＨ4 を用いるが、密着膜として薄いＳｉＯx 膜３３
を形成する程度であれば、ほとんど水素還元劣化のおそ
れはない。但し、強誘電体キャパシタ４１の水素還元劣
化を更に低減する場合には、ＳｉＨ4 に比べて水素還元
作用の小さいＴＥＯＳやＳｉＨ2 Ｃｌ2 を原料ガスとし
て用いて密着膜（ＳｉＯx 膜）を形成すればよい。
【００４４】なお、上記ではＳｉＯＦ膜を密着させる金
属構成部としてＡｌ配線や強誘電体キャパシタ（電極）
の例示したが、必ずしもこれに限定するものではなく、
本発明は、その他の金属構成部に絶縁膜を密着させる場
合にも適用することができる。また、半導体素子も強誘
電体メモリに限定するものではなく、その他の半導体素
子にも本発明を適用することができる。
【００４５】また、上記では密着膜として酸化膜（Ｓｉ
Ｏx 膜）を形成しているが、これに限定するものではな
く、場合によっては例えば窒化膜（Ｓｉx Ｎy 膜）など
を形成してもよい。
【００４６】
【発明の効果】以上、発明の実施の形態とともに具体的
に説明したように、第１発明のプラズマＣＶＤ成膜方法
は、低圧環境下に供給したガスを高周波パワーよってプ
ラズマ状態にし、このプラズマ中の活性粒子により化学
的な反応を促進して、金属構成部を覆う絶縁膜を形成す
るプラズマＣＶＤ成膜方法において、前記絶縁膜の形成
前に前記低圧環境下に他のガスを供給して同ガスを高周
波パワーでプラズマ状態にし、このプラズマ中の活性粒
子により化学的な反応を促進して、前記金属構成部と前
記絶縁膜とに対して密着性の高い密着膜を、前記金属構
成部を覆うように形成し、その後、この密着膜を覆うよ
うにして前記絶縁膜を形成することを特徴とする。
【００４７】従って、この第１発明のプラズマＣＶＤ成
膜方法によれば、密着膜を介して絶縁膜を金属構成部に
密着させることができる。
【００４８】また、第２発明のプラズマＣＶＤ成膜方法
は、第１発明のプラズマＣＶＤ成膜方法において、前記
絶縁膜を形成するための前記ガスはＦを含む原料ガスと
酸化ガスであり、前記密着膜を形成するための前記他の
ガスはＦを含まない原料ガスと酸化ガスであることを特
徴とする。
【００４９】従って、この第２発明のプラズマＣＶＤ成
膜方法によれば、金属構成部との相性が悪いＦを含む原
料ガスを用いて絶縁膜を形成しても、この絶縁膜を、密
着膜を介して金属構成部に密着させることができる。ま
た、密着膜はＦから金属構成部を保護する保護膜として
も機能する。
【００５０】また、第３発明のプラズマＣＶＤ成膜方法
は、第２発明のプラズマＣＶＤ成膜方法において、前記
Ｆを含む原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、前記
絶縁膜としてＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まない原
料ガスにＳｉＨ4 を用いることにより、前記密着膜とし
てＳｉＯx 膜を形成することを特徴とする。
【００５１】また、第４発明のプラズマＣＶＤ成膜方法
は、第２発明のプラズマＣＶＤ成膜方法において、前記
Ｆを含む原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、前記
絶縁膜としてＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まない原
料ガスにＴＥＯＳを用いることにより、前記密着膜とし
てＳｉＯx 膜を形成することを特徴とする。
【００５２】また、第５発明のプラズマＣＶＤ成膜方法
は、第２発明のプラズマＣＶＤ成膜方法において、前記
Ｆを含む原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、前記
絶縁膜としてＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まない原
料ガスにＳｉＨ2 Ｃｌ2 を用いることにより、前記密着
膜としてＳｉＯx 膜を形成することを特徴とする。
【００５３】従って、この第３、第４又は第５発明のプ
ラズマＣＶＤ成膜方法によれば、密着膜としてのＳｉＯ
x 膜を介して、絶縁膜としてのＳｉＯＦ膜を金属構成部
に密着させることができる。また、ＳｉＯx 膜はＦから
金属構成部を保護する保護膜としても機能する。
【００５４】また、第６発明のプラズマＣＶＤ成膜方法
は、第３、第４又は第５発明のプラズマＣＶＤ成膜方法
において、前記金属構成部は少なくとも強誘電体キャパ
シタであることを特徴とする。
【００５５】従って、この第６発明のプラズマＣＶＤ成
膜方法によれば、第３、第４又は第５発明と同様の効果
を有する他、ＳｉＨ4 だけを原料ガスとして用いて絶縁
膜を形成できるため、即ち、水素を含まない原料ガスだ
けを用いて絶縁膜を形成できるため、強誘電体キャパシ
タを水素還元劣化させるおそれがない。
【００５６】また、第７発明のプラズマＣＶＤ装置は、
低圧環境下に供給したガスを高周波パワーよってプラズ
マ状態にし、このプラズマ中の活性粒子により化学的な
反応を促進して、金属構成部を覆う絶縁膜を形成するよ
うに構成したプラズマＣＶＤ装置において、前記絶縁膜
の形成前に前記低圧環境下に他のガスを供給して同ガス
を高周波パワーでプラズマ状態にし、このプラズマ中の
活性粒子により化学的な反応を促進して、前記金属構成
部と前記絶縁膜とに対して密着性の高い密着膜を、前記
金属構成部を覆うように形成し、その後、この密着膜を
覆うようにして前記絶縁膜を形成するように構成したこ
とを特徴とする。
【００５７】従って、この第７発明のプラズマＣＶＤ装
置によれば、密着膜を介して絶縁膜を金属構成部に密着
させることができる。
【００５８】また、第８発明のプラズマＣＶＤ装置は、
第７発明のプラズマＣＶＤ装置において、前記絶縁膜を
形成するための前記ガスはＦを含む原料ガスと酸化ガス
であり、前記密着膜を形成するための前記他のガスはＦ
を含まない原料ガスと酸化ガスであることを特徴とす
る。
【００５９】従って、この第８発明のプラズマＣＶＤ装
置によれば、金属構成部との相性が悪いＦを含む原料ガ
スを用いて絶縁膜を形成しても、この絶縁膜を、密着膜
を介して金属構成部に密着させることができる。また、
密着膜はＦから金属構成部を保護する保護膜としても機
能する。
【００６０】また、第９発明のプラズマＣＶＤ装置は、
第８発明のプラズマＣＶＤ装置において、前記Ｆを含む
原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、前記絶縁膜と
してＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まない原料ガスに
ＳｉＨ4 を用いることにより、前記密着膜としてＳｉＯ
x 膜を形成することを特徴とする。
【００６１】また、第１０発明のプラズマＣＶＤ装置
は、第８発明のプラズマＣＶＤ装置において、前記Ｆを
含む原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、前記絶縁
膜としてＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まない原料ガ
スにＴＥＯＳを用いることにより、前記密着膜としてＳ
ｉＯx 膜を形成することを特徴とする。
【００６２】また、第１１発明のプラズマＣＶＤ装置
は、第８発明のプラズマＣＶＤ装置において、前記Ｆを
含む原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、前記絶縁
膜としてＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まない原料ガ
スにＳｉＨ2 Ｃｌ2 を用いることにより、前記密着膜と
してＳｉＯx 膜を形成することを特徴とする。
【００６３】従って、この第９、第１０又は第１１発明
のプラズマＣＶＤ装置によれば、密着膜としてのＳｉＯ
x 膜を介して、絶縁膜としてのＳｉＯＦ膜を金属構成部
に密着させることができる。また、ＳｉＯx 膜はＦから
金属構成部を保護する保護膜としても機能する。
【００６４】また、第１２発明のプラズマＣＶＤ装置
は、第９、第１０又は第１１発明のプラズマＣＶＤ装置
において、前記金属構成部は少なくとも強誘電体キャパ
シタであることを特徴とする。
【００６５】従って、この第１２発明のプラズマＣＶＤ
装置によれば、第９、第１０又は第１１発明と同様の効
果を有する他、ＳｉＨ4 だけを原料ガスとして用いて絶
縁膜を形成できるため、即ち、水素を含まない原料ガス
だけを用いて絶縁膜を形成できるため、強誘電体キャパ
シタを水素還元劣化させるおそれがない。
【００６６】また、第１３発明の半導体素子は、半導体
素子中の金属構成部を絶縁膜で覆った構造を有する半導
体素子であって、前記金属構成部と前記絶縁膜とに対し
て密着性の高い密着膜を、前記金属構成部と前記絶縁膜
との間に介在させたことを特徴とする。
【００６７】従って、この第１３発明の半導体素子によ
れば、密着膜を介して絶縁膜を金属構成部に密着させる
ことができる。
【００６８】また、第１４発明の半導体素子は、第１３
発明の半導体素子において、前記絶縁膜はＦを含む膜で
あり、前記密着膜はＦを含まない膜であることを特徴と
する。
【００６９】従って、この第１４発明の半導体素子によ
れば、金属構成部との相性が悪いＦを含む絶縁膜であっ
ても、この絶縁膜を、Ｆを含まない密着膜を介して金属
構成部に密着させることができる。
【００７０】また、第１５発明の半導体素子は、第１３
発明の半導体素子において、前記絶縁膜はＳｉＯＦ膜で
あり、前記密着膜はＳｉＯx 膜であることを特徴とす
る。
【００７１】従って、この第１５発明の半導体素子によ
れば、密着膜であるＳｉＯx 膜を介して、絶縁膜である
ＳｉＯＦ膜を金属構成部に密着させることができる。
【００７２】また、第１６発明の半導体素子は、第１５
発明の半導体素子において、前記金属構成部は少なくと
も強誘電体キャパシタであり、この強誘電体キャパシタ
が組み込んでなる強誘電体メモリであることを特徴とす
る。
【００７３】従って、この第１６発明の半導体素子によ
れば、密着膜であるＳｉＯx 膜を介して、絶縁膜である
ＳｉＯＦ膜を強誘電体キャパシタの電極に密着させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るプラズマＣＶＤ装置
の構成図である。
【図２】前記プラズマＣＶＤ装置による成膜工程を示す
説明図である。
【図３】前記プラズマＣＶＤ装置による成膜工程を示す
説明図である。
【符号の説明】
１ 基部 ２ 真空チャンバ ３ 成膜室 ４ 天井板 ５ 基板支持台 ６ 基板（ウエハ） ７ 基板載置部 ８ 支持軸 ９ コンデンサ １０ 整合器 １１ バイアス電源 １２ ＬＰＦ １３ 静電電源 １４ ヒータ電源 １５ 排気口 １６ 給電アンテナ １７ 整合器 １８ 高周波電源 １９ 電磁波 ２１，２２，２３ ノズル ２４，２５，２６ ＭＦＣ ２７ コントローラ ３１ ＳｉＯx 膜 ３２ Ａｌ配線 ３３ 密着膜（ＳｉＯx 膜） ３４ 絶縁膜（ＳｉＯＦ膜） ４１ 強誘電体キャパシタ ４２ 電極 ４３ 強誘電体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 29/792 Ｆターム(参考） 5F033 HH08 RR04 RR06 RR11 SS01 SS02 SS04 SS15 TT02 XX14 XX24 5F058 BA10 BB05 BD01 BD04 BD06 BF07 BF24 BF25 BJ02 5F083 FR07 JA15 JA17 JA38 PR21 5F101 BA62 BH02

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 低圧環境下に供給したガスを高周波パワ
    ーよってプラズマ状態にし、このプラズマ中の活性粒子
    により化学的な反応を促進して、金属構成部を覆う絶縁
    膜を形成するプラズマＣＶＤ成膜方法において、 前記絶縁膜の形成前に前記低圧環境下に他のガスを供給
    して同ガスを高周波パワーでプラズマ状態にし、このプ
    ラズマ中の活性粒子により化学的な反応を促進して、前
    記金属構成部と前記絶縁膜とに対して密着性の高い密着
    膜を、前記金属構成部を覆うように形成し、その後、こ
    の密着膜を覆うようにして前記絶縁膜を形成することを
    特徴とするプラズマＣＶＤ成膜方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のプラズマＣＶＤ成膜方
    法において、 前記絶縁膜を形成するための前記ガスはＦを含む原料ガ
    スと酸化ガスであり、前記密着膜を形成するための前記
    他のガスはＦを含まない原料ガスと酸化ガスであること
    を特徴とするプラズマＣＶＤ成膜方法。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載のプラズマＣＶＤ成膜方
    法において、 前記Ｆを含む原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、
    前記絶縁膜としてＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まな
    い原料ガスにＳｉＨ4 を用いることにより、前記密着膜
    としてＳｉＯx 膜を形成することを特徴とするプラズマ
    ＣＶＤ成膜方法。
  4. 【請求項４】 請求項２に記載のプラズマＣＶＤ成膜方
    法において、 前記Ｆを含む原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、
    前記絶縁膜としてＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まな
    い原料ガスにＴＥＯＳを用いることにより、前記密着膜
    としてＳｉＯx 膜を形成することを特徴とするプラズマ
    ＣＶＤ成膜方法。
  5. 【請求項５】 請求項２に記載のプラズマＣＶＤ成膜方
    法において、 前記Ｆを含む原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、
    前記絶縁膜としてＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まな
    い原料ガスにＳｉＨ2 Ｃｌ2 を用いることにより、前記
    密着膜としてＳｉＯx 膜を形成することを特徴とするプ
    ラズマＣＶＤ成膜方法。
  6. 【請求項６】 請求項３，４又は５に記載のプラズマＣ
    ＶＤ成膜方法において、 前記金属構成部は少なくとも強誘電体キャパシタである
    ことを特徴とするプラズマＣＶＤ成膜方法。
  7. 【請求項７】 低圧環境下に供給したガスを高周波パワ
    ーよってプラズマ状態にし、このプラズマ中の活性粒子
    により化学的な反応を促進して、金属構成部を覆う絶縁
    膜を形成するように構成したプラズマＣＶＤ装置におい
    て、 前記絶縁膜の形成前に前記低圧環境下に他のガスを供給
    して同ガスを高周波パワーでプラズマ状態にし、このプ
    ラズマ中の活性粒子により化学的な反応を促進して、前
    記金属構成部と前記絶縁膜とに対して密着性の高い密着
    膜を、前記金属構成部を覆うように形成し、その後、こ
    の密着膜を覆うようにして前記絶縁膜を形成するように
    構成したことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載のプラズマＣＶＤ装置に
    おいて、 前記絶縁膜を形成するための前記ガスはＦを含む原料ガ
    スと酸化ガスであり、前記密着膜を形成するための前記
    他のガスはＦを含まない原料ガスと酸化ガスであること
    を特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載のプラズマＣＶＤ装置に
    おいて、 前記Ｆを含む原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、
    前記絶縁膜としてＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まな
    い原料ガスにＳｉＨ4 を用いることにより、前記密着膜
    としてＳｉＯx 膜を形成することを特徴とするプラズマ
    ＣＶＤ装置。
  10. 【請求項１０】 請求項８に記載のプラズマＣＶＤ装置
    において、 前記Ｆを含む原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、
    前記絶縁膜としてＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まな
    い原料ガスにＴＥＯＳを用いることにより、前記密着膜
    としてＳｉＯx 膜を形成することを特徴とするプラズマ
    ＣＶＤ装置。
  11. 【請求項１１】 請求項８に記載するプラズマＣＶＤ装
    置において、 前記Ｆを含む原料ガスにＳｉＦ4 を用いることにより、
    前記絶縁膜としてＳｉＯＦ膜を形成し、前記Ｆを含まな
    い原料ガスにＳｉＨ2 Ｃｌ2 を用いることにより、前記
    密着膜としてＳｉＯx 膜を形成することを特徴とするプ
    ラズマＣＶＤ装置。
  12. 【請求項１２】 請求項９，１０又は１１に記載のプラ
    ズマＣＶＤ装置において、前記金属構成部は少なくとも
    強誘電体キャパシタであることを特徴とするプラズマＣ
    ＶＤ装置。
  13. 【請求項１３】 半導体素子中の金属構成部を絶縁膜で
    覆った構造を有する半導体素子であって、 前記金属構成部と前記絶縁膜とに対して密着性の高い密
    着膜を、前記金属構成部と前記絶縁膜との間に介在させ
    たことを特徴とする半導体素子。
  14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の半導体素子におい
    て、 前記絶縁膜はＦを含む膜であり、前記密着膜はＦを含ま
    ない膜であることを特徴とする半導体素子。
  15. 【請求項１５】 請求項１３に記載の半導体素子におい
    て、 前記絶縁膜はＳｉＯＦ膜であり、前記密着膜はＳｉＯx
    膜であることを特徴とする半導体素子。
  16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の半導体素子におい
    て、 前記金属構成部は少なくとも強誘電体キャパシタであ
    り、この強誘電体キャパシタが組み込んでなる強誘電体
    メモリであることを特徴とする半導体素子。
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