JP2008042208A

JP2008042208A - 酸素含有炭化ケイ素膜を形成するための方法

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Publication number: JP2008042208A
Application number: JP2007203606A
Authority: JP
Inventors: Atsutake Fukazawa; 篤毅深澤; Manabu Kato; 加藤　　学; Nobuo Matsuki; 信雄松木
Original assignee: ASM Japan KK
Current assignee: ASM Japan KK
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2027-08-03
Also published as: US20080038485A1; US8080282B2; JP5268130B2

Abstract

【課題】リソグラフィに使用される波長が短くなるに従って生じるレジストの劣化によるレジスト改質のような各種の問題を解決する。
【解決手段】反応空間の中に置かれた基板の上に、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、Ｈ、および場合によってはＮを含む炭化ケイ素膜を形成させるための方法であって、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、およびＨを含み、その分子内に少なくとも１個のＳｉ−Ｏ結合を有する前駆体を導入する工程と、前記反応空間の中に不活性ガスを導入する工程と、前記反応空間にＲＦ電力を印加するが、ここで、前記不活性ガスの流量（ｓｃｃｍ）の前記ＲＦ電力（Ｗ／ｃｍ^２）に対する比率を、３０〜８５０に調節する工程と、それによって、前記基板の上に、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、Ｈ、および場合によってはＮを含む炭化ケイ素膜を堆積させる工程を含む方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般的には半導体技術に関し、さらに詳しくは、相互接続構造を形成するためのバリヤー膜として、またはフォトリソグラフィのための反射防止膜として使用される酸素含有炭化ケイ素膜に関し、このものは、プラズマ重合により形成される。

プラズマ化学気相成長法（プラズマＣＶＤ法）においては、薄膜たとえば、層間絶縁膜、不動態化膜または反射防止膜は、１トル〜１０トルの雰囲気中で、処理ターゲットである半導体基板を、５０℃〜５５０℃の温度に予め加熱してある抵抗加熱ヒーターまたはその他のヒーターの上に置くことにより、半導体基板の上に堆積させる。そのヒーターは、反応ガスを放出するシャワープレートの反対側に設け、高周波電力をシャワープレートに印加して、ヒーターとシャワープレートとの間で高周波放電を起こさせて、それによりプラズマを発生させる。半導体基板の上への炭化ケイ素薄膜の堆積は、３００Ｗ〜１，０００Ｗの１３．５６ＭＨｚ〜６０ＭＨｚもしくは他の周波数の高周波電力、さらには、５０〜２００Ｗでの４００ｋＨｚの低周波数電力をシャワープレートに印加して、ヒーターとシャワープレートの間でプラズマ放電を起こさせることにより実行される。この場合、シリコン絶縁膜を形成させるために４ＭＳ、３ＭＳ、１ＭＳまたはその他の材料が使用されるが、その一方で、ＣＯ_２、Ｏ_２、ＮＨ_３、Ｎ_２またはアルコールを添加ガスとして使用して、放電の結果発生するプロセスガスを分解させる。

半導体デバイスでは、パターンがますます細密化されることが原因でＲＣ遅延が大きくなるという問題を解決する目的で、通常使用されるＡｌ線よりも耐熱性が高く、抵抗の低いＣｕ線を使用している。デバイスの設計寸法が小さくなるにつれて、層間絶縁膜の誘電率が低くなり、１３０ｎｍデバイスでは約３．４〜３．７の誘電率を有するＳｉＯＦ膜を使用している。線材においても、抵抗の重要性が増していて、各メーカーはＡｌ（アルミニウム）線からＣｕ（銅）線へと移行させることによって抵抗を下げている。しかしながら、Ｃｕは加熱下では顕著な拡散を起こしやすく、そのため、拡散をブロックするためのバリヤー膜が必要とされる。従来からの低誘電率膜（低ｋ膜）は、Ｃｕ拡散のブロックに関しては性能が低いために、それらは効果的なバリヤー膜とはなりえない。この理由から、炭化ケイ素膜がバリヤー膜として使用されている。

バリヤー膜は、いくつもの要件を満たさなければならず、またそれらの要件をすべて満足させえないバリヤー膜は、満足のいくレベルで適用することが不可能である。炭化ケイ素膜の適切な厚みは、Ｃｕが拡散していく領域を確認するためのＣｕ拡散試験を実施することにより求める。配線層全体の誘電率を下げなければならないので、炭化ケイ素膜の中へのＣｕの拡散を抑制しながらも、炭化ケイ素膜を可能な限り薄く保つのが望ましい。デバイス性能の観点からは、耐熱性試験で必要とされる耐久性は、４００℃の雰囲気で１４時間である。Ｃｕはさらに、電気を印加することによっても拡散するので、２種の原因となりうる因子すなわち熱と電気が適用される場合には、ＢＴＳ試験を実施する。ＢＴＳ試験に合格するということは、その試験をした膜が、Ｃｕ拡散ブロック膜としての機能的要件を満たしているということを示している。単純化した試験としては、Ｃｕの上に堆積させた炭化ケイ素膜を含むサンプルを、４００℃の雰囲気に４時間放置する。炭化ケイ素膜の中へのＣｕの拡散の程度が２０ｎｍを超えなければ、そのサンプルは許容と考えられる。

低い誘電率を有する絶縁膜が必要ということから、バリヤー膜もまた低い誘電率を有する必要があり、炭化ケイ素膜がバリヤー膜として採用されるようになってきた。１００ｎｍデバイスの場合、約２．９〜３．２の誘電率を有する低ｋ膜が絶縁膜として使用されるが、その一方で、約４．５〜５．０の誘電率を有するＳｉＣＮ、ＳｉＣＯなどから作られた膜がバリヤー膜として使用される。

具体的には、バリヤー膜がＣｕの拡散をブロックするだけではなく、湿分の浸透もブロックして、湿分の吸収とその結果として起きる底層におけるＣｕ線の酸化を防止することが重要なのである。これらの要件を考慮して、湿分の浸透への抵抗性を改良するために、純粋な炭化ケイ素膜にＮ、Ｏおよびその他の不純物を添加する。しかしながら、それらの不純物を添加すると、誘電率を４．０以下にまで下げることが困難となる。バリヤー膜で必要とされる誘電率が４．０以下であるような、６５ｎｍデバイスの場合には、多くの用途において、不純物を含まない炭化ケイ素膜が評価されている。しかしながら、その誘電率が低下すると、純粋な炭化ケイ素膜は、従来からのＳｉＣＮおよびＳｉＣＯ膜に比較して、経時的な安定性が顕著に低下する。最も困難な問題となるのは、湿分の浸透のためにＣｕの表面の酸化が加速されることであり、このことは、デバイスの応用においては致命的である。一つの判りやすい説明としては、その膜の密度が１．１〜１．３ｇ／ｃｍ^３と低いことで、それに比較してＳｉＣＮやＳｉＣＯ膜では１．８〜２．０ｇ／ｃｍ^３である。さらに注目すべき点が他にもあって、このように密度が低いために、Ｃｕの表面を還元させるためのＮＨ_３（アンモニア）処理が、レジストパターンの形成において問題を起こす可能性がある。それらの欠点を改良する目的で、湿分の浸透に対して抵抗性がありまた比較的高い誘電率を有する膜を、バルクのバリヤー膜の上下両方の被覆膜として使用することが、時に行われる。しかしながら、デバイスにおいて使用されるバリヤー膜は１０〜５０ｎｍの薄い厚みでなければならないので、バリヤー膜の上下に被覆膜が存在すると、その被覆膜を薄く保つために必要な調節条件のためにエッチング処理が複雑となり、また多層構造となるために誘電率も高くなるであろう。その一方で、安定性を確保するための一つの重要な因子は、膜から遊離結合（ｆｒｅｅｂｏｎｄ）をなくすことである。したがって、ＳｉＣＮおよびＳｉＣＯ膜に不純物を添加する場合、安定性が得られるように不純物を添加する必要がある。４ＭＳおよび３ＭＳから製造される従来からの炭化ケイ素膜でもまた問題があって、たとえばＳｉＣＯおよびＳｉＣＮを用いては低誘電率を達成することが困難であり、プロセスマージンも狭い。

その一方で、ＳｉＯＮベースの膜が、リソグラフィのための反射防止膜として、これまで使用されてきた。主流となっているリソグラフィ波長が２４８ｎｍであったので、必要とされる膜品質は、リソグラフィの規格と底層に使用される膜によって決まっていた。別の言い方をすれば、それらの因子から求められるｎ（屈折率）とｋ（吸光係数）が重要であった。波長が２４８ｎｍの場合には、レジストに対する制限が少なく、したがって反射防止膜に対する制限が少なかった。

しかしながら、時代が変わって、リソグラフィに使用される波長もまた、２４８ｎｍから１９３ｎｍに変化し、それに付随して、処理構成においても顕著な変化が伴った。リソグラフィ波長がこのように短くなることで、レジスト材料に変化が起き、究極的には、レジストの劣化によるレジスト改質のような新しい各種の問題が出現することが予想される。

一つの実施態様においては、比較的に高い膜密度を維持しながら、低い誘電率を有する酸素含有炭化ケイ素膜を形成させることを目的とする。一つの実施態様においては、優れた湿分の浸透ブロッキング性を有する酸素含有炭化ケイ素膜を形成させることを目的とする。一つの実施態様においては、酸化性ガスを使用せず、そのため銅の層の上に直接堆積させることが可能な酸素含有炭化ケイ素膜を形成させることを目的とする。一つの実施態様においては、優れたバリヤー膜を形成させることを目的とする。一つの実施態様においては、フォトリソグラフィのための優れた光学的性質を有する酸素含有炭化ケイ素膜を形成させることを目的とする。一つの実施態様においては、優れた反射防止膜を形成させることを目的とする。一つの実施態様においては、酸素含有炭化ケイ素膜の誘電率と膜密度との関係を調節するための方法を提供することを目的とする。一つの実施態様においては、バリヤー膜としての改良された特性を有する、酸素および窒素含有炭化ケイ素膜を形成させることを目的とする。一つの実施態様においては、たとえばＳｉＣＮのような下側層に対する優れた接着性を有する酸素含有炭化ケイ素膜を形成させることを目的とする。

本発明の一つの態様には、反応空間に置かれた基板の上に、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、Ｈ、および場合によってはＮを含む炭化ケイ素膜を形成させるための方法が含まれていてよい。上述の目的の一つまたは複数を達成可能とする実施形態においては、その方法には以下の工程が含まれる：（ｉ）Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、およびＨを含み、その分子内に少なくとも１個のＳｉ−Ｏ結合を含む前駆体を、反応空間の中に導入する工程；（ｉｉ）その反応空間に不活性ガスを導入する工程；（ｉｉｉ）その反応空間にＲＦ電力を印加する工程であって、ここで、不活性ガスの流量（ｓｃｃｍ）のＲＦ電力（Ｗ／ｃｍ^２）に対する比率がゼロを超え約８５０以下（たとえば、３０〜８５０）に調節される工程；および（ｉｖ）それにより、基板の上に、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、Ｈ、および場合によってはＮを含む炭化ケイ素膜を堆積させる工程。

上述の目的の一つまたは複数を達成可能とするまた別な実施態様においては、その方法には以下の工程が含まれる：（ｉ）Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、およびＨを含み、その分子内に少なくとも１個のＳｉ−Ｏ結合を含む前駆体および不活性ガスを、反応空間の中に導入する工程；（ｉｉ）その反応空間にＲＦ電力を印加する工程；および（ｉｉｉ）堆積する炭化ケイ素膜の誘電率（ｋ）および密度（ρ、ｇ／ｃｍ^３）を次式を満足するように調節しながら、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、Ｈ、および場合によってはＮを含む炭化ケイ素膜を基板の上に堆積させる工程：
１．６・ρ≦ｋ≦１．６・ρ＋１．０

本発明のまた別な態様には、次式の関係を満たす誘電率（ｋ）および密度（ρ、ｇ／ｃｍ^３）を有する炭化ケイ素膜が含まれていてよいが、
１．６・ρ≦ｋ≦１．６・ρ＋１．０
ここで、上述の目的の一つまたは複数を達成することが可能である。

本発明および従来技術に勝る利点を要約する目的で、本発明のある種の目的および利点を述べてきた。言うまでもないことであるが、そのような目的や利点がすべて、本発明の具体的な実施形態のいずれにおいても必ず達成される訳ではない、ということは理解されたい。したがって、たとえば、本明細書に教示される一つまたはいくつかの利点を達成または最適化されるが、本明細書に示唆された他の目的物または利点は必ずしも達成されない、というやり方で本発明を具現化または実施することが可能である、ということは、当業者のよく理解するところであろう。

本発明のさらなる態様、特徴および利点は、以下の好適実施形態の詳細な説明から、明らかになるであろう。

ここで、本発明のこれらおよびその他の特徴を、好適実施形態の図面を参照しながら説明するが、それらは本発明を説明するためのものであって、本発明を限定するものではない。図面は、説明の目的で過度に単純化されており、縮尺通りではない。

低誘電率を達成しながらも、炭化ケイ素膜の密度をある程度の範囲内に維持するため、または膜の密度に対して炭化ケイ素膜の誘電率を低下させるため、または膜密度を上げたときの誘電率の上昇を抑制するためには、適切な材料と添加物とを選択して、膜の中の結合を安定化させる必要がある。本発明の一つの実施形態においては、その分子内に少なくとも１個のＳｉ−Ｏ結合を含む原料ガスを使用し、さらに、その不活性ガスの流量のＲＦ電力に対する比率（これらはいずれも、化学反応には直接寄与しないパラメーターである）を特定の範囲に調節することによって、上述の目的が達成される。このようにして形成される炭化ケイ素膜は、他の低ｋ膜とは違って、すぐれたＣｕ拡散ブロッキング効果を示す。一つの実施形態においては、膜の厚み方向へのＣｕの２０ｎｍを超える、好ましくは１０ｎｍを超える拡散および浸透を防止して、検出限界以下とすることができる。一つの実施形態においては、こうして得られた膜が、低−ｋ膜の形成に使用されたものと同様の材料からなってはいるものの、低い誘電率と高い膜密度を示す（そのために、Ｃｕ拡散ブロッキング機能が得られる）のに対して、同じ誘電率または同等の誘電率を有する低ｋ膜では、そのようなＣｕ拡散ブロッキング機能が得られない、ということが確認された。

ここで、本発明に適合する炭化ケイ素膜には、不純物、特に酸素が含まれる（窒素も含まれていてよい）。不純物を含むこの炭化ケイ素膜は、すぐれたＣｕ拡散ブロッキング効果ならびに湿分の浸透へのすぐれた抵抗性を示す。そのような炭化ケイ素膜は、バリヤー膜としてだけではなく、反射防止膜としても有効である。

先に説明した目的の少なくとも一つを達成するために、一つの実施形態においては、容量結合プラズマ発生器を使用し、一般式Ｓｉ_ａＣ_ｂＨ_ｃ（式中、ａ、ｂおよびｃは任意の整数である）で表されるシリコン炭化水素化合物の原料ガスを使用することにより、改良された湿分の浸透への抵抗性、より高い密度、およびより低い誘電率を与えるバリヤー膜を得るが、ここで、その原料ガスには、Ｓｉ−ＣＨ_３結合で構成される１ＭＳ、３ＭＳまたは４ＭＳとは異なって、ＳｉおよびＣＨ_３の間に酸素基（Ｏ基）結合が組み入れられている。このようにして、安定な高密度膜を形成することができる。上述の実施形態においては、酸化剤を必要としないが、その理由は、原料にＳｉ−Ｏ結合が含まれていて、それが膜の安定性を改良するからである。一つの実施形態においては、希釈ガスの高周波電力に対する比率（それらはいずれも、プロセスパラメーターである）を、（４：１）から（１：６）まで（不活性ガス（ｓｃｃｍ）：高周波電力（Ｗ））の範囲内、または、（１２５７：１）から（５２：１）までの範囲内（不活性ガス（ｓｃｃｍ）：基板の単位面積あたりの高周波電力（Ｗ／ｃｍ^２））の範囲内に調節するが、その理由は、この比率が、密度上昇のための性質に影響するからである。一つの実施形態においては、高密度および改良された湿分の浸透への抵抗性をうまく達成することによって、ＮＨ_３処理の際に窒素基（Ｎ基）が膜の中へ浸透してくるのを抑制できるようになり、それによって、レジスト改質の問題が改良される。一つの実施形態においては、密度が高くなることによって、絶縁膜に関してのエッチング選択性が向上することになり、それによってダマシン構造のエッチング処理が容易となる。安定性と選択性をさらに改良しなければならない場合には、膜に窒素基（Ｎ基）を添加することによって、それを達成することができる。

パターニングに関して、２４８ｎｍから１９３ｎｍへのリソグラフィ波長の変化とレジストパターンにおける多層構造への移行が、レジスト改質が原因で形成されるレジストパターンにおける問題への関心を強めている。一つの実施形態においては、従来からのＳｉＣＮ反射防止膜からの影響をさけるために、窒素基（Ｎ基）を含まないＳｉＣＯ膜が提供される。具体的には、ＶＦＴＬ（ビア・ファースト・トレンチ・ラスト）などをベースとするビア・エッチング処理において、１９３ｎｍの波長を有するＡｒＦを用いてリソグラフィを実施する場合には、レジストと直接接触している反射防止膜の中にＮ基が含まれていると、レジストパターンの解像度が不十分となる可能性がある。この場合には、Ｎ基を含まない炭化ケイ素膜を使用する。一つの実施形態においては、１９３ｎｍのリソグラフィ波長では、ｎについては１．４〜２．０、ｋについては０．１０〜０．４５の光学定数が達成され、それによって、その膜は必要とされる屈折防止機能を満たす。ここで、これらの数値は、たとえば基礎の中のエッチングストッパー膜のような特定の規格から得られる光学定数から求められるものであるが、ｎおよびｋが上述の範囲の中にさえあれば、その膜は、必要とされる屈折防止機能を満たすことが可能である。

従来のＳｉＣＯ膜の場合には、Ｃｕの上に膜を直接堆積させるのは困難であったが、その理由は、４ＭＳ、３ＭＳ、１ＭＳまたはその他類似の原料ガスを使用すると、薄膜堆積プロセスの際に、たとえばＯ_２またはＣＯ_２のような酸化性物質を使用することが必要となるからである。湿分の浸透に対する抵抗性を改良するためには、ＳｉＣＮの薄膜を堆積させた後で、ＳｉＣＯを堆積させる。この場合、トータルの誘電率が高くなる可能性があり、また連続的な膜堆積プロセスが必要とされる。さらに、その誘電率が低下するために、ＳｉＣＯ膜のＳｉＣＮ膜に対する接着に関しての問題が表面化することもあるであろう。本発明の一つの実施形態においては、少なくともそれらの問題を改良することが可能である。

以下において、好適実施形態に関連させて本発明を説明する。しかしながら、それらの好ましい実施形態は、本発明を限定することを目的としたものではない。条件および／または構造を特定していない本発明の開示においては、当業者ならば、本発明の開示を読むことにより、日常的な経験から、そのような条件および／または構造を容易に定めることが可能であろう。

一つの実施形態においては、反応空間の中に置かれた基板の上に、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、Ｈ、および場合によってはＮを含む炭化ケイ素膜を形成させるための方法には以下の工程が含まれる：（ｉ）その反応空間の中に、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、およびＨを含み、その分子内に少なくとも１個のＳｉ−Ｏ結合を含む前駆体を導入する工程、；（ｉｉ）その反応空間に不活性ガスを導入する工程；（ｉｉｉ）その反応空間にＲＦ電力を印加するが、ここで、前記不活性ガスの流量（ｓｃｃｍ）の、ＲＦ電力（Ｗ／ｃｍ^２；基板の単位面積あたりのＷ）に対する比率を、たとえば約３０〜約８５０（５０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、およびそれらの二つの数字の間の値を含み、好ましくは３０〜５５０）に調節する工程；および（ｉｖ）それにより、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、Ｈ、および場合によってはＮを含む炭化ケイ素膜を前記基板の上に堆積させる工程。

上述の実施形態には、以下の実施形態が含まれるが、これらに限定される訳ではない：

不活性ガスの流量のＲＦ電力に対する比率を調節することにより、堆積してくる炭化ケイ素膜の誘電率（ｋ）と密度（ρ、ｇ／ｃｍ^３）が次式を満足するように合わせることが可能である：
１．６・ρ≦ｋ≦１．６・ρ＋１．０

この式は、次のように表すこともできる：（１．６・ρ＋ａ）≦ｋ≦（１．６・ρ＋ｂ）、ここで０≦ａ；ｂ≦１．０；ａ≦ｂである。上記において、一つの実施形態においては、ａは、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、または前述の各種二つの数字の間の値であり、ｂは、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、または前述の各種二つの数字の間の値である。上述のａとｂをどのように組み合わせても使用できる。たとえば、ａが０．２でｂが０．８でもよいし、ａが０．３でｂが０．７であってもよい。上記において、不等号は誘電率と密度がある範囲の中に入る場合には成立するが、それについては当業者は容易に理解するであろうし、また以下においても説明する。

炭化ケイ素膜はその密度の割には、比較的に低い誘電率を有している。別の言い方をすれば、その炭化ケイ素膜が、従来からの炭化ケイ素膜と同程度の密度を有しているならば、その誘電率は、従来からの炭化ケイ素膜の誘電率よりも低い。その分子内に少なくとも１個のＳｉ−Ｏ結合を含む前駆体を使用し、上記の比率を調節することによって、密度を低下させることなく、その堆積膜の化学構造を安定化させることが可能である。得られる膜は、すぐれた湿分の浸透防止性能、銅拡散ブロッキング性能、および／または１９３ｎｍにおけるすぐれた屈折率（ｎ）および吸光係数（ｋ）を示すことができる。堆積する炭化ケイ素膜は、４．５未満、好ましくは４．０以下（たとえば、２．７〜４．０、２．８〜３．８）の誘電率を有することができる。堆積する炭化ケイ素膜は、２．４ｇ／ｃｍ^３未満、好ましくは２．２ｇ／ｃｍ^３以下（たとえば、１．４〜２．０ｇ／ｃｍ^３）の密度を有することができる。

一つの実施形態においては、反応空間の中において、ＲＦ電力を、０．１〜１０Ｗ／ｃｍ^２（０．３Ｗ／ｃｍ^２、１Ｗ／ｃｍ^２、３Ｗ／ｃｍ^２、６Ｗ／ｃｍ^２、９Ｗ／ｃｍ^２、および前述の各種二つの数字の間の値を含み、好ましくは、０．３〜７Ｗ／ｃｍ^２、１〜５Ｗ／ｃｍ^２）で印加するのがよく、不活性ガスを、２０〜１，５００ｓｃｃｍ（５０ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ、５００ｓｃｃｍ、１，０００ｓｃｃｍ、および前述の各種二つの数字の間の値を含み、好ましくは１００〜１，１００ｓｃｃｍまたは１，１００ｓｃｃｍ未満）の流量で導入するのがよい。一つの実施形態においては、その不活性ガスは、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、およびＸｅからなる群より選択することができる。また別な実施形態においては、窒素ガスたとえばＮ_２を不活性ガスとして使用したり、あるいは窒素供給性のガスを添加したりして、炭化ケイ素膜の中にＮを導入して、その膜が、その流量に応じて、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、ＨおよびＮを含むようにすることができる。一つの実施形態においては、窒素ガスの流量は、２０〜３，０００ｓｃｃｍ（５０ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ、５００ｓｃｃｍ、１，０００ｓｃｃｍ、２，０００ｓｃｃｍ、および前述の各種二つの数字の間の値を含み、好ましくは１００〜２，０００ｓｃｃｍ）とすることができる。上述の不活性ガスは、どのように組み合わせても、あるいは単独で使用してもよい。

一つの実施形態においては、ＲＦ電力が高周波数と低周波数とを有していてもよいが、前記高周波数とは１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、または６０ＭＨｚであり、前記低周波数とは５ＭＨｚ以下（たとえば、４００ｋＨｚ、４３０ｋＨｚ）である。一つの実施形態においては、高周波ＲＦ電力のみを使用してもよい。低周波ＲＦ電力の高周波ＲＦ電力に対する比率は、０から１まで、たとえば、（１／９９）から（４９／５１）まで；（５／９５）から（２０／８０）までの範囲とすることができる。一つの実施形態においては、不活性ガスの流量のＲＦ電力に対する比率におけるＲＦ電力が、高周波ＲＦ電力であってもよい（低周波ＲＦ電力をその比率の計算に用いない）。

その方法にはさらに、炭化ケイ素膜を形成させる工程より前に銅層を形成させる工程が含まれていてもよく、ここで、炭化ケイ素膜は銅層の上にバリヤー層として形成されるが、そのバリヤー層は、優れた湿分の浸透防止性能（たとえば、湿度７５〜８５％、温度１２０℃の環境に１０時間保持した後のＦＴ−ＩＲ測定で、Ｓｉ−ＯＨピークが全面積の０．１５％未満である）、および優れた銅拡散ブロッキング性能（たとえば、炭化ケイ素膜を銅層の上に堆積させ、４００℃で４時間保持した後に測定して、銅の浸透深さが２０ｎｍ以下である）を有することができる。

別な方法として、その方法にはさらに、炭化ケイ素膜を形成させる工程の前に、フォトリソグラフィにおける犠牲膜を形成させる工程が含まれていてもよく、ここで、その犠牲膜の上に炭化ケイ素膜を反射防止層として形成させるが、その反射防止層は１９３ｎｍにおいて、ある実施形態においては１．１〜２．３の、ある実施形態においては好ましくは１．４〜２．０の屈折率（ｎ）を有し、また、ある実施形態においては０．０８〜０．６０の、ある実施形態においては好ましくは０．１０〜０．４５の吸光係数（ｋ）を有することができる。

一つの実施形態においては、炭化ケイ素膜は、ある実施形態においては５〜１５０ｎｍ、好ましくは、ある実施形態においては１０〜５０ｎｍ、またはある実施形態においては１５〜１００ｎｍの厚みとすることができる。

一つの実施形態においては、前駆体ガスは一般式Ｓｉ_ａＯ_ｂＣ_ｘＨ_ｙを有する有機ケイ素ガスであってよいが、ここでａ、ｂ、ｘ、およびｙは任意の整数である。有機ケイ素ガスは、式Ｓｉ_αＯ_α−１Ｒ_{２α−β＋２}（ＯＲ’）_βを有するシリコン含有炭化水素化合物であってよいが、ここでαは１〜３の整数であり、βは０、１、または２であり、ｎは１〜３の整数であり、ＲはＳｉに結合したＣ_１〜６炭化水素であり、Ｒ’はＳｉに結合していないＣ_１〜６炭化水素である。Ｒ’はＣ_ｎＨ_２ｎ＋１であってもよいが、ここでｎは１〜３の整数である。いくつかの実施形態においては、分子の中に少なくとも１個のＳｉ−Ｏ結合を含むシリコン含有炭化水素化合物には次式のものが含まれるが、これに限定される訳ではない：

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４は独立して、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５、Ｃ_３Ｈ_７、Ｃ_６Ｈ_５、Ｃ_２Ｈ_３、Ｃ_３Ｈ_５，Ｃ_４Ｈ_７およびＣ_４Ｈ_５の内のいずれか一つである）；

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、およびＲ^６は独立して、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５、Ｃ_３Ｈ_７、Ｃ_６Ｈ_５、Ｃ_２Ｈ_３、Ｃ_３Ｈ_５，Ｃ_４Ｈ_７およびＣ_４Ｈ_５の内のいずれか一つである）；および

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、およびＲ^６は独立して、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５、Ｃ_３Ｈ_７、Ｃ_６Ｈ_５、Ｃ_２Ｈ_３、Ｃ_３Ｈ_５，Ｃ_４Ｈ_７およびＣ_４Ｈ_５の内のいずれか一つである）。

実施形態においては、前駆体は以下の特許に開示されているものから選択することができる：米国特許第６，８８１，６８３号明細書、米国特許第６，５１４，８８０号明細書、米国特許第６，３５２，９４５号明細書、米国特許第６，３８３，９５５号明細書、および米国特許第６，４３２，８４６号明細書（これらの特許のすべてについて、それらの全体を参考として引用し本明細書に組み入れるものとする）。

上述の式のいずれかで表される前駆体の１種または複数を使用することができる。たとえば、ジメチルジメトキシシラン（ＤＭＤＭＯＳ、ＳｉＯ_２Ｃ_４Ｈ_１２）、ジエチルジエトキシシラン（ＤＥＤＥＯＳ、ＳｉＯ_２Ｃ_８Ｈ_２０）、フェニルトリメトキシシラン（ＰＴＭＯＳ、ＳｉＯ_４Ｃ_９Ｈ_１４）、１，３−ジメトキシテトラメチルジシラン（ＤＭＯＴＭＤＳ、Ｓｉ_２Ｏ_３Ｃ_６Ｈ_１８）、およびヘキサメチジシラン（ＨＭＤＳ、Ｓｉ_２ＯＣ_６Ｈ_１８）などが挙げられる。一つの実施形態においては、Ｓｉ−Ｏ結合を有する環状シリコン含有炭化水素化合物を使用することも可能である。しかしながら、Ｓｉ−Ｏ結合、より好ましくはＯ−Ｓｉ−Ｏ結合を有する直鎖状のシリコン含有炭化水素化合物を実施形態において使用するのが好ましい。

前駆体ガスの流量は、２５〜１，０００ｓｃｃｍ（５０ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ、２００ｓｃｃｍ、５００ｓｃｃｍ、および前述の各種二つの数字の間の値を含み、好ましくは５０ｓｃｃｍ〜４００ｓｃｃｍ）とするのがよい。一つの実施形態においては、前駆体ガスの流量は、不活性ガスの流量を超えない（たとえば、その不活性ガスの流量の１０％、２０％、４０％、６０％、８０％、および前述の各種二つの数字の間の値）のがよい。

一つの実施形態においては、本発明の方法には、ある種の特性を必要とする、得られる薄膜の意図する目的に合わせて、ＣＯ_２、Ｈ_２、Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２（ｎは、１〜５の整数である）、Ｃ_ｎＨ_２ｎ（ｎは、１〜５の整数である）、および／またはＣ_ｎＨ_２ｎ＋１Ｏ（ｎは、１〜５の整数である）のガスからなる群より選択される、添加ガスを導入する工程がさらに含まれていてもよい。一つの実施形態においては、Ｃ_６Ｈ_６−ｎＲ_ｎ（ｎは、０、１、２、または３であり、Ｒは、−ＣＨ_３、−Ｃ_２Ｈ_５、−ＣＨ＝ＣＨの一つである）を添加して、誘電率を２．８〜３．２の範囲に低下させることもできる。

前駆体ガスを導入するときに、たとえば、Ｃ_２Ｈ_４、Ｃ_２Ｈ_６、Ｃ_３Ｈ_６、Ｃ_３Ｈ_８、Ｃ_６Ｈ_６、Ｃ_６Ｈ_ａＲ_{（６−a）}（ａは、０〜６の整数であり、Ｒは、Ｃ_１〜６アルキルである）、Ｃ_２Ｈ_５（ＯＨ）、またはＣ_３Ｈ_７（ＯＨ）を反応空間の中に導入すると、Ｓｉの不安定な結合や末端をさらに安定化することができる。それらのガスは典型的には、Ｓｉに結合される酸素を供給する酸素供給性ガスとして機能することはなく（すなわち、そのガスの分子に酸素が含まれていたとしても、その酸素は得られる膜の基本構造の形成にはほとんど関与しない）、あるいは架橋性ガスとして機能することもない（すなわち、そのガスの分子が、得られる膜の基本構造の形成にはほとんど関与しない）。一つの実施形態においては、その添加ガスは、前記前駆体ガスの流量よりは少ない流量で導入するのがよい。

一つの実施形態においては、前駆体に対して酸化性ガスを全く添加しなくてもよいが、その理由は、その前駆体は、その構造の中に少なくとも１個のＳｉ−Ｏ結合を含んでいるからである。その前駆体と不活性ガスとだけを反応空間の中に導入する。

一つの実施形態においては、反応の平均温度を、５０℃〜５５０℃の範囲、または３００℃〜４５０℃の範囲、または３７０℃〜４３０℃の範囲、またはそれらの各種組合せとすることができる。一つの実施形態においては、反応空間の圧力を４００〜９００Ｐａの範囲とすることができる。

炭化ケイ素膜には酸素がドープされている。酸素含量は、５％〜３０％（１０％、１５％、２０％、２５％、および前述の各種二つの数字の間の値を含む）とするのがよい。炭化ケイ素膜にはＮがさらに含まれていてもよい。炭化ケイ素膜を、Ｃｕ拡散をブロックキングするためのバリヤー膜とすることもできる。

シリコン基板と上側電極との間の空間は、０．０１４ｍ未満（０．０１２ｍ、０．０１０ｍ、０．００８ｍ、０．００６ｍ、および前述の各種二つの数字の間の値を含む）とするのがよい。

基板がビアを有していたり、および／またはトレンチが形成されたりしていてもよく、ここで、炭化ケイ素膜がそれらのビアおよび／またはトレンチの表面に形成される。基板が露出されたＣｕ層を有していて、その上に炭化ケイ素膜が形成されてもよい。酸素供給性ガスを使用しない場合には、Ｃｕ層の上に炭化ケイ素膜を直接堆積させることも可能である。

上述の実施形態のすべてにおいて、実施形態において使用された素子はすべて、他の実施形態においても、相互に置き換えたり他の素子と組み合わせて付加的に使用したりすることが可能であるが、ただし、そのような置き換えまたは追加が困難であったり、悪影響の原因となる場合は除く。

また別な実施形態においては、反応空間の中に置かれた基板の上に、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、Ｈ、および場合によってはＮを含む炭化ケイ素膜を形成させるための方法には以下の工程が含まれていてよい：（ｉ）反応空間の中に、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、およびＨを含み、その分子内に少なくとも１個のＳｉ−Ｏ結合を含む前駆体、および不活性ガスを導入する工程；（ｉｉ）その反応空間にＲＦ電力を印加する工程；ならびに（ｉｉｉ）堆積してくる炭化ケイ素膜の誘電率（ｋ）および密度（ρ、ｇ／ｃｍ^３）が下記の式を満足させるように調節しながら、その基板の上に、Ｓｉ、Ｃ、０、Ｈ、および場合によってはＮを含む炭化ケイ素膜を堆積させる工程：
（１．６・ρ＋ａ）≦ｋ≦（１．６・ρ＋ｂ）
ここで、ａ＝０〜０．５、ｂ＝０．５〜１．０である。

先に説明した実施形態はすべて、上記のことに当て嵌めることができる。さらに、本発明は、上述の式を満足させる誘電率（ｋ）および密度（ρ、ｇ／ｃｍ^３）を有する炭化ケイ素膜にも、同様に関連する。先に説明した実施形態はすべて、上記のことに当て嵌めることができる。

本発明の実施形態における膜形成工程は、図１に示されたプラズマＣＶＤ装置を使用して実施することが可能である。そのプラズマＣＶＤ装置には、リアクタ１、上側電極２、下側電極３、ガス入口ポート６、およびＲＦ導入部分７が含まれている。その上側電極２と下側電極３は互いに向かい合わせに平行に配されていて、それらそれぞれの中に埋め込まれたヒーターによって加熱される。被処理体である半導体基板５を、下側電極３の上に置き、加熱保持する。上側電極２の下部表面の上に、複数の微細な孔が設けられていて、そこから、ガス入口ポート６から供給されたガスのジェット流が噴出される。ＲＦ電力は、ＲＦ発生器４から供給されるが、ガス入口ポート６およびＲＦ導入部分７は電気的に絶縁されている。

高周波電力と低周波電力の組合せまたは単一の周波数電力の下で、リアクタへ導入されるプロセスガスによって発生されたプラズマを使用して、処理ターゲットである半導体の上に炭化ケイ素膜を堆積させる。

シリコン炭化水素としては、特にＤＭＤＭＯＳ、ＨＭＤＳＯ、ＤＭＯＴＭＤＳなどを使用することができる。

希釈ガスは、Ｎ_２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、またはそれらの各種組合せであってよい。それらのガスは、それぞれ異なったレベルのイオン化エネルギーや衝突断面積を有しているために、気相において起きる反応は、ガスの変更またはガスの組合せの変更により調節することができる。

半導体基板の上に絶縁膜を堆積させた後、半導体基板をリアクタの中に保持したままで、リアクタの内部のガスを排気ポート８から排出させ、それによって、リアクタの中のガスを、還元性ガス、もしくは還元性ガスと不活性ガスとからなる混合ガスと置換する。得られたＳｉＣＯまたはＳｉＣＯＮ炭化ケイ素膜は、４ＭＳを用いて堆積させた従来からの膜に比較して、より高い膜密度と、より低い誘電率とを与える。具体的には、一つの実施形態においては、得られた膜が、２．８〜３．８の誘電率と１．４〜２．０の膜密度とを有しているが、それに対して、従来からの４ＭＳ膜の誘電率と膜密度は、それぞれ４．３〜４．８、および１．８〜２．０である。それらの二つの膜の間では、膜密度はほぼ同等ではあるが、誘電率は炭化ケイ素膜の場合の方が顕著に低い。

誘電率の低下が原因の密度の低下は、特定の前駆体を使用することによって抑制することができる。さらに、不活性ガスと高周波電力は、密度調節とは顕著な関係を有する、二つのパラメーターである。不活性ガスの流量（ｓｃｃｍ）の基板の単位面積あたりの高周波電力（Ｗ／ｃｍ^２）に対する比率が、低誘電率と高密度を達成するためには重要である。この比率を２０〜１２５０の範囲、好ましくは３０〜８５０の範囲、より好ましくは５０〜６００の範囲に維持することによって、所望の結果を達成することが可能となる。代表的な実施形態においては添加ガスを使用しないが、添加ガスを使用した場合にもまた、上述の比率が適用される。

一つの実施形態においては、リアクタの中に導入するプロセスガスと、ＲＦ放電により発生するプラズマによって、半導体処理体上に低誘電率構造物を形成させる。この膜は、ＵＶ硬化プロセスのような、それに続けての硬化プロセスを使用しなくても、完成させることができる。必要に応じて、それに引き続き、図２に示したＵＶ硬化装置を用いて硬化プロセスを実施して、それにより、炭化ケイ素膜の所望の性質をさらに改良することも可能である。

リアクタの内側に半導体を保持して、その半導体基板の上に、炭化ケイ素膜を形成させたら、リアクタの内側に存在するガスは、排気ポート８から排出させる。

次いで、一つの実施形態においては、図２に示したようなＵＶ硬化装置を用いて、そのリアクタから取り出した半導体基板に、硬化プロセスを実施することができる。そのＵＶ硬化装置には、チャンバー１１、ＵＶランプ１２、サセプター１３、および排気ポート１４、ならびにガス入口ポート１５が含まれる。ＵＶランプとサセプター１３を平行に配して、それらそれぞれの中に埋め込まれたヒーターによって加熱する。被処理体である、半導体基板１６をサセプター１３の上に置き、加熱して保持する。その波長範囲を１７２〜２５０ｎｍから選択したＵＶランプから投射された光を、半導体基板１６に照射させる。半導体基板を照射するときに、Ｈｅ、Ｈ_２、Ｎ_２、ＣＯ_２、などのようなガスをガス入口ポート１５を通して導入する。低誘電率構造物からＨ、Ｏ、Ｃなどが脱着されると共に、膜の中に細孔が形成されるが、不安的な結合はもはや存在せず、そのために、より低い誘電率と、より高い強度を有する膜を得ることが可能となる。

ＵＶ硬化装置としては、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第１１／０４０，８６３号に開示されているような装置を使用することができる（その特許の開示を、そのすべてについて、参考として引用し本明細書に組み入れることとする）。

紫外光線処理の一つの実施形態においては、チャンバーの内側の圧力を、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｎｅ、Ｎ_２、Ｘｅから選択されるガスを用いて約０．１トルのほぼ大気圧程度に設定し（一つの実施形態においては、ガス流量は約０．１ｓｃｃｍ〜約２０ｓｌｍ、好ましくは約５００ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍから選択されるが、好ましくは酸化性ガスを存在させない）、その温度を約０℃〜約６５０℃に設定したヒーターの上に基板を置き、適切な距離をおいて配置された、紫外光線発光体から発生させた、波長が約１００ｎｍ〜約４００ｎｍで、出力が約１ｍＷ／ｃｍ^２〜約５００Ｗ／ｃｍ^２、好ましくは約１ｍＷ／ｃｍ^２〜約５０ｍＷ／ｃｍ^２、より好ましくは約３ｍＷ／ｃｍ^２〜約１０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外光線を連続的または約０Ｈｚ〜約１０００Ｈｚの周波数のパルス方式で、ヒーターをその中心で回転させながら、半導体基板の上に形成された薄膜に照射する。

以下において、好ましい実施例に関連させて本発明の実施形態を説明する。しかしながら、それらの好ましい実施例は、本発明を限定することを目的としたものではない。当業者ならば、本発明の開示を読むことにより、日常的な実験として、ガスおよび／または条件を容易に修正することが可能である。

下記に従って実験を行った。これらの実験においては、実験装置として、通常のプラズマＣＶＤ装置（ＥＡＧＬＥ−１０（商標）、日本エー・エス・エム（株）製）を使用した。

（実施例１）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：３９０℃
ＤＭ−ＤＭＯＳ流量：１００ｓｃｃｍ
圧力：６３０Ｐａ
Ｈｅ流量：５００ｓｃｃｍ
２７．１２ＭＨｚにおける電力：４００Ｗ（１．２Ｗ／ｃｍ^２）
４３０ｋＨｚにおける電力：１００Ｗ（０．３Ｗ／ｃｍ^２）
誘電率：３．９（２００ｎｍ）
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：１．５９Ｅ−１０
耐圧：６．９ＭＶ／ｃｍ
弾性率：７０ＧＰａ
膜密度：２．２ｇ／ｃｍ^３
不活性ガス流量（ｓｃｃｍ）／高周波電力（Ｗ／ｃｍ^２）＝３９３

（実施例２）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：３９０℃
ＤＭ−ＤＭＯＳ流量：１００ｓｃｃｍ
圧力：６３０Ｐａ
Ｈｅ流量：４００ｓｃｃｍ
２７．１２ＭＨｚにおける電力：４００Ｗ（１．２Ｗ／ｃｍ^２）
４３０ｋＨｚにおける電力：１００Ｗ（０．３Ｗ／ｃｍ^２）
誘電率：３．８（２００ｎｍ）
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：３．１２Ｅ−１０
耐圧：７ＭＶ／ｃｍ
弾性率：６５ＧＰａ
膜密度：２．０５ｇ／ｃｍ^３
不活性ガス流量（ｓｃｃｍ）／高周波電力（Ｗ／ｃｍ^２）＝３１４

（実施例３）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：３９０℃
ＤＭ−ＤＭＯＳ流量：１００ｓｃｃｍ
圧力：６３０Ｐａ
Ｈｅ流量：３００ｓｃｃｍ
２７．１２ＭＨｚにおける電力：４００Ｗ（１．２Ｗ／ｃｍ^２）
４３０ｋＨｚにおける電力：１００Ｗ（０．３Ｗ／ｃｍ^２）
誘電率：３．６（２００ｎｍ）
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：２．７７Ｅ−１０
弾性率：５５ＧＰａ
膜密度：１．９ｇ／ｃｍ^３
不活性ガス流量（ｓｃｃｍ）／高周波電力（Ｗ／ｃｍ^２）＝２３６

（実施例４）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：３９０℃
ＤＭ−ＤＭＯＳ流量：１００ｓｃｃｍ
圧力：６３０Ｐａ
Ｈｅ流量：６００ｓｃｃｍ
２７．１２ＭＨｚにおける電力：４００Ｗ（１．２Ｗ／ｃｍ^２）
４３０ｋＨｚにおける電力：１００Ｗ（０．３Ｗ／ｃｍ^２）
誘電率：３．９８（２００ｎｍ）
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：４．１２Ｅ−１０
弾性率：８９ＧＰａ
膜密度：２．３ｇ／ｃｍ^３
不活性ガス流量（ｓｃｃｍ）／高周波電力（Ｗ／ｃｍ^２）＝４７１

（実施例５）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：３９０℃
ＤＭ−ＤＭＯＳ流量：１００ｓｃｃｍ
圧力：６３０Ｐａ
Ｈｅ流量：２００ｓｃｃｍ
２７．１２ＭＨｚにおける電力：３００Ｗ（０．９Ｗ／ｃｍ^２）
４３０ｋＨｚにおける電力：１００Ｗ（０．３Ｗ／ｃｍ^２）
誘電率：３．５（２００ｎｍ）
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：３．１Ｅ−１０
弾性率：５０ＧＰａ
膜密度：１．８ｇ／ｃｍ^３
不活性ガス流量（ｓｃｃｍ）／高周波電力（Ｗ／ｃｍ^２）＝２０９

（実施例６）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：３９０℃
ＤＭ−ＤＭＯＳ流量：１００ｓｃｃｍ
圧力：６３０Ｐａ
Ｈｅ流量：１００ｓｃｃｍ
２７．１２ＭＨｚにおける電力：４００Ｗ（１．２Ｗ／ｃｍ^２）
４３０ｋＨｚにおける電力：１００Ｗ（０．３Ｗ／ｃｍ^２）
誘電率：２．９（２００ｎｍ）
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：５．０Ｅ−１０
弾性率：２０ＧＰａ
膜密度：１．５ｇ／ｃｍ^３
不活性ガス流量（ｓｃｃｍ）／高周波電力（Ｗ／ｃｍ^２）＝７９

（実施例７）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：４３０℃
ＤＭ−ＤＭＯＳ流量：１００ｓｃｃｍ
圧力：６３０Ｐａ
Ｈｅ流量：１０００ｓｃｃｍ
２７．１２ＭＨｚにおける電力：９００Ｗ（２．８Ｗ／ｃｍ^２）
誘電率：３．８５（２００ｎｍ）
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：２．００Ｅ−１０
耐圧：７ＭＶ／ｃｍ
弾性率：５５ＧＰａ
膜密度：２．１ｇ／ｃｍ^３
１９３ｎｍにおけるｎおよびｋ：１．８（ｎ）、０．１５（ｋ）
不活性ガス流量（ｓｃｃｍ）／高周波電力（Ｗ／ｃｍ^２）＝３４９

（実施例８）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：４３０℃
ＤＭＤＭＯＳ流量：１００ｓｃｃｍ
圧力：８００Ｐａ
Ｈｅ流量：１００ｓｃｃｍ
２７ＭＨｚにおける電力：５００Ｗ（１．５Ｗ／ｃｍ^２）
４３０ｋＨｚにおける電力：５０Ｗ（０．１Ｗ／ｃｍ^２）
誘電率：２．７５
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：２．０Ｅ−９
耐圧：６．０ＭＶ／ｃｍ
弾性率：２５ＧＰａ
膜密度：１．４ｇ／ｃｍ^３
不活性ガス流量（ｓｃｃｍ）／高周波電力（Ｗ／ｃｍ^２）＝６３

（比較例１）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：４３０℃
ＤＭＤＭＯＳ流量：１００ｓｃｃｍ
圧力：８００Ｐａ
Ｈｅ流量：３０００ｓｃｃｍ
２７ＭＨｚにおける電力：５００Ｗ（１．５Ｗ／ｃｍ^２）
４３０ｋＨｚにおける電力：５０Ｗ（０．１Ｗ／ｃｍ^２）
誘電率：５
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：７．０Ｅ−１０
耐圧：６．０ＭＶ／ｃｍ
弾性率：１００ＧＰａ
膜密度：２．４ｇ／ｃｍ^３
不活性ガス流量（ｓｃｃｍ）／高周波電力（Ｗ／ｃｍ^２）＝１，８８５

（比較例２〜６）
比較例（従来技術の例）２〜６においては、下記の表１に示した膜堆積条件下で炭化ケイ素膜を堆積させ、得られた膜の誘電率と密度を測定した。得られた膜は、比較例２においてはＮを含むＳｉＣ膜、比較例３においてはＮを含むＳｉＣ膜、比較例４においてはＮを含むＳｉＣ膜、比較例５においてはＯを含むＳｉＣ膜、そして比較例６においてはＳｉＣ膜であった。それらの結果を表２に示す。

実施例１〜７により得られた炭化ケイ素膜それぞれの誘電率（ｋ）および膜密度（ρ）の関係を図７に示す。図から判るように、膜密度が高いほど誘電率も高くなり、それら二つ間には、実質的に正比例の関係が存在するかのように見える。実施例１〜７から得られる誘電率と膜密度との間の関係式は次式で表される：
ｋ＝１．５９１・ρ＋ｂ
ここで、ｂは０．５２３（±０．３）の定数である。

グラフの中のグレーの帯域は、次式の範囲を示している：
（１．６・ρ＋ａ）≦ｋ≦（１．６・ρ＋ｂ）
ここでａ＝０、ｂ＝１．０である。

実施例１〜７によって得られた膜の場合、この帯域は、ａおよびｂがそれぞれ約０．４および０．６である場合（図示せず）よりも、狭い。その一方で、メチルシランの従来からの物質を使用した、比較例２〜６によって得られた炭化ケイ素膜では、その誘電率（ｋ）と膜密度（ρ）との関係は、上述の範囲からは外れていた。これらの結果から、その膜密度が実施例で達成されたレベルとほぼ同レベルである場合には、その誘電率が顕著に高くなることが判る。図７から、この実施形態では、高密度かつ低誘電率を与える膜が得られたことが明らかである。さらに、上述の関係式における勾配（１．５９１）は、比較例によって得られた膜の場合よりも、実施例で得られた膜の場合の方が小さい。したがって、密度の変化に対する誘電率の変化は、実施例によって得られた膜の方が小さく、比較例との差は歴然としている。

比較例１によって得られた膜の場合、その関係は上述の範囲（誘電率（ｋ）：５、膜密度（ρ）：２．４）からは外れていた（それらのデータは図７にはプロットしていない）。誘電率では、その所望のレベルが４．５以下、好ましくは４．０以下であるので、上述の誘電率（ｋ）と膜密度（ρ）との関係から、その膜密度を２．２以下に維持するのが理想的である。

図８には、不活性ガス（ｓｃｃｍ）の、高周波電力（Ｗ／ｃｍ^２）、誘電率（ｋ）、および膜密度（ρ）に対する比率の関係を示している。図から判るように、実施例１〜７によって得られた膜の場合、誘電率（ｋ）および膜密度（ρ）を、上述の比率を調節する手段によって調節することが可能である。さらに、実施例１〜７によって得られた膜の場合、上述の比率が約５００以下であったのに対して、他の実施形態においては、その比率を、１２５０以下、好ましくは８５０以下に調節することが可能である。比較例６によって得られた膜の場合その比率が８６３であったが、その膜は不純物を含まないＳｉＣ炭化ケイ素膜であって、そのために本明細書で試験をした他の膜とは異なっている。比較例５によって得られたＳｉＣＯ膜の場合、その比率が１３０９となったが、これは、実施例に適用される、または他の実施形態において特定される調節範囲の外側である。比較例１〜５によって得られた膜は、さらに高い比率となっていて、実施例に適用される、または他の実施形態において特定される調節範囲からさらに外れている。その結果、図７において説明したように、膜密度（ρ）に対して、誘電率（ｋ）が高いものとなった。図８はさらに、実施例によって得られた膜の場合、その誘電率が、膜密度に対して顕著に低くなったことを示している。（実施例によって得られた膜の場合、膜密度と誘電率の相対的な位置は、図８におけるグラフにおいて顕著に離れていて、誘電率が一段と低くなる傾向がある。）

この実施形態においては、Ｓｉ−Ｏ結合を含む物質を使用したことによって、この構造が直接的に膜の中に組み入れられることになり、そのため、Ｏ_２のような添加ガスや、Ｏ_２、ＣＯ_２またはＮ_２Ｏのような酸化剤を使用しなかった、と推測される。その一方で、メチルシランおよび酸化性ガスから形成されたＳｉ−Ｏ結合は、分解反応の結果の産物であり、そのため、この結合を含む膜の密度は、低くなる傾向がある。したがって、低密度においては、この実施形態の場合よりは、誘電率が低下しない。このことは、従来の方法よりも、この実施形態の方が利点があることを示している。

図３は、実施例１〜７ならびに比較例１、３、５および６によって得られた膜の湿分の浸透を示すものであって、ＦＴ−ＩＲ分析によって得られたＳｉ−ＯＨピークによって示している。ＯＨピークが小さいほど、湿分の浸透がより抑制されたことを示している。湿分の浸透のこの評価方法においては、膜を、１２０℃、湿度７５〜８５％の雰囲気中に１０時間保持し、その後で、ＦＴ−ＩＲ分析によってＳｉ−ＯＨピークを測定した。

湿分の浸透についての評価結果から、本発明に合致する膜は、従来からのＳｉＣＮおよびＳｉＣＯ膜を用いて達成されるレベルよりも良好または少なくとも同等の湿分の浸透への抵抗性を示した（ＯＨピークを基準にして０．２％未満）。ここで、実施例によって得られた炭化ケイ素膜が、ＳｉＣＮ膜およびＳｉＣＯ膜よりも低い誘電率を有しているために、それらの湿分の浸透への抵抗性は、比較例によって得られる膜よりも明らかに良くなっている。具体的には、湿分の浸透への抵抗性においてそれらが従来からのＳｉＣ膜よりも優れていることは、議論の余地もない。純粋なＳｉＣ膜において湿分浸透が最悪となることから判断して、純粋なＳｉＣ膜を使用しようとするならば、窒素基または酸素基を添加する必要があるということが考えられる。

Ｃｕ拡散ブロッキング試験においては、その上にＣｕを予め堆積させたあるウェーハの上に炭化ケイ素膜を５０ｎｍまでの厚みで堆積させ、その後で、得られた炭化ケイ素膜を４００℃の雰囲気下に４時間静置し、２０ｎｍ以下の判定基準をベースとして、Ｃｕ拡散の合否を評価した。図４〜６に、ＳＩＭＳによって測定したＣｕの拡散状態を示す。

図４に、３．１の誘電率を有する、従来からの低誘電率の絶縁膜についての結果を示す。Ｃｕが検出限界をはるかに超えているので、その低誘電率の絶縁膜の中にＣｕが拡散したに違いない。図５は、４．８の誘電率を有する従来からのＳｉＣＮ系のＣｕ−拡散ブロック膜（比較例３によって得られた膜と同等）を適用したものである。Ｃｕが検出限界未満であるので、この膜はＣｕの拡散をブロックしていた。図６には、実施例３によって得られたＳｉＣＯ膜についての結果を示す。ＳｉＣＮ膜の場合と同様に、Ｃｕは検出限界未満であり、その膜はＣｕ−拡散ブロック膜としての充分な機能を果たしていた。

まとめると、実施形態においては、約３０ｎｍの薄膜をバリヤー膜として使用することも可能であって、配線層全体にわたる全誘電率すなわちＫ_{ｅｆｆｅｃｔ}を低下させることができる。本発明は、４５〜３２ｎｍデバイスにおいては特に有用であるが、その理由は、バリヤー膜として使用する炭化ケイ素膜に要求される誘電率が、これらのデバイスではより低くなるからである。

膜の安定性をさらに向上させなければならない場合には、半導体基板を図２に示したＵＶ硬化装置の中で硬化させる。ＵＶ照射の効果は、不安定な結合を除去して膜をより安定とすること、外部からの湿分の吸収を抑制すること、さらには、膜の強度を改良することにある。

（実施例８）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：３７５℃
ＤＭＤＭＯＳ流量：１５０ｓｃｃｍ
圧力：６３０Ｐａ
Ｈｅ流量：１５００ｓｃｃｍ
２７．１２ＭＨｚにおける電力：１１００Ｗ（３．５０Ｗ／ｃｍ^２）
誘電率：４．５（２００ｎｍ）
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：２．４０Ｅ−９
耐圧：８ＭＶ／ｃｍ
弾性率：５７ＧＰａ
膜密度：２．２ｇ／ｃｍ^３
１９３ｎｍにおけるｎおよびｋ：１．８（ｎ）、０．２１（ｋ）
不活性ガスの流量／高周波電力＝１．３６ｓｃｃｍ／Ｗ（４２８ｓｃｃｍ／Ｗ／ｃｍ^２）

（実施例９）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：４３０℃
ＤＭＤＭＯＳ流量：１００ｓｃｃｍ
圧力：６３０Ｐａ
Ｈｅ流量：１５００ｓｃｃｍ
２７ＭＨｚＭＨｚにおける電力：７００Ｗ（２．２３Ｗ／ｃｍ^２）
誘電率：４．３（２００ｎｍ）
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：３．０Ｅ−９
耐圧：６．０ＭＶ／ｃｍ
弾性率：１３０ＧＰａ
膜密度：２．１ｇ／ｃｍ^３
不活性ガスの流量／高周波電力＝２．１４ｓｃｃｍ／Ｗ（６７３ｓｃｃｍ／Ｗ／ｃｍ^２）

実施例８および９においては、その不活性ガスの流量を１５００ｓｃｃｍまで上げて、炭化ケイ素膜を堆積させた。図９に、誘電率（ｋ）と膜密度（ρ）との間の関係（◆で表示）を示す。図７でも見られたように、グレーの帯域は、次式の範囲を示している：
（１．６・ρ＋ａ）≦ｋ≦（１．６・ρ＋ｂ）
ここでａ＝０、ｂ＝１．０である。

実施例８および９によって得られた膜は上述の範囲の中には入ってはいるものの、そのデータポイントはその範囲の上限に近かった。図１０には、不活性ガス（ｓｃｃｍ）の、高周波電力（Ｗ）、誘電率（ｋ）、および膜密度（ρ）に対する比率の関係を示している。実施例８および９によって得られた膜の場合、上述の比率を調節する手段によって、その誘電率（ｋ）および膜密度（ρ）を調節することが可能であることが判る。ここでは、図８の場合とは異なって、図１０の中の水平軸によって表される高周波電力に対する比率は、基板の単位面積あたりの数値ではない。対応する基板の単位面積あたりの値は、水平軸から読み取った数値に１００πを掛けることによって、計算することができる。基板の単位面積あたりの比率は、実施例８によって得られた膜では４２８であり、実施例９によって得られた膜では６３７となった。不活性ガスの流量が約１５００ｓｃｃｍとなった場合、不活性ガスの流量がもっと低い場合に比較して、誘電率の低下が大いに抑制された。

（実施例１０）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：３７５℃
ＤＭＯＴＭＤＳ流量：１００ｓｃｃｍ
ＴＭＢ（Ｃ_６Ｈ_３（ＣＨ_３）_３）流量：５０ｓｃｃｍ
圧力：５３３Ｐａ
Ｈｅ流量：１ＳＬＭ
２７ＭＨｚにおける電力：４００Ｗ（１．２７Ｗ／ｃｍ^２）
４００ｋＨｚにおける電力：５０Ｗ
誘電率：３．０（２００ｎｍ）
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：２．７Ｅ−９
耐圧：６．０ＭＶ／ｃｍ
弾性率：３０ＧＰａ
膜密度：１．５５ｇ／ｃｍ^３
不活性ガスの流量／高周波電力＝２．５ｓｃｃｍ／Ｗ（７８５ｓｃｃｍ／Ｗ／ｃｍ^２）

（実施例１１）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：３７５℃
ＤＭＯＴＭＤＳ：３００ｓｃｃｍ
ＴＭＢ流量：２００ｓｃｃｍ
圧力：２６６Ｐａ
Ｈｅ流量：９００ｓｃｃｍ
２７ＭＨｚにおける電力：５００Ｗ（１．５９Ｗ／ｃｍ^２）
４００ｋＨｚにおける電力：１００Ｗ
誘電率：３．３（２００ｎｍ）
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：１．５Ｅ−９
耐圧：６．０ＭＶ／ｃｍ
弾性率：５０ＧＰａ
膜密度：１．６０ｇ／ｃｍ^３
不活性ガスの流量／高周波電力＝１．８ｓｃｃｍ／Ｗ（５６５ｓｃｃｍ／Ｗ／ｃｍ^２）

（実施例１２）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：３７５℃
ＨＭＤＳＯ流量：１５０ｓｃｃｍ
ＴＭＢ流量：１５０ｓｃｃｍ
圧力：５３３Ｐａ
Ｈｅ流量：１０００ｓｃｃｍ
２７ＭＨｚにおける電力：４００Ｗ（１．２７Ｗ／ｃｍ^２）
４００ｋＨｚにおける電力：５０Ｗ
誘電率：３．２（２００ｎｍ）
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：１．５Ｅ−９
耐圧：６．０ＭＶ／ｃｍ
弾性率：４５ＧＰａ
膜密度：１．５５ｇ／ｃｍ^３
不活性ガスの流量／高周波電力＝２．５ｓｃｃｍ／Ｗ（７８５ｓｃｃｍ／Ｗ／ｃｍ^２）

（実施例１３）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：４３０℃
ＤＭＤＭＯＳ流量：１００ｓｃｃｍ
ＴＭＢ流量：０ｓｃｃｍ
圧力：６３０Ｐａ
Ｈｅ流量：１０００ｓｃｃｍ
２７．１２ＭＨｚにおける電力：９００Ｗ（２．８６Ｗ／ｃｍ^２）
誘電率：３．９５（２００ｎｍ）
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：２．００Ｅ−１０
耐圧：７ＭＶ／ｃｍ
弾性率：５５ＧＰａ
膜密度：２．０ｇ／ｃｍ^３
１９３ｎｍにおけるｎおよびｋ：１．８（ｎ）、０．１５（ｋ）
不活性ガスの流量／高周波電力＝１．１ｓｃｃｍ／Ｗ（３４９ｓｃｃｍ／Ｗ／ｃｍ^２）

（実施例１４）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：３７５℃
ＤＭＤＭＯＳ流量：１５０ｓｃｃｍ
ＴＭＢ流量：３０ｓｃｃｍ
圧力：６３０Ｐａ
Ｈｅ流量：１０００ｓｃｃｍ
１３．５６ＭＨｚにおける電力：１０００Ｗ（３．１８Ｗ／ｃｍ^２）
４００ｋＨｚにおける電力：１５０Ｗ
誘電率：２．８（２００ｎｍ）
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：７．９０Ｅ−１０
耐圧：７．２ＭＶ／ｃｍ
弾性率：３９ＧＰａ
膜密度：１．５ｇ／ｃｍ^３
１９３ｎｍにおけるｎおよびｋ：１．６（ｎ）、０．１２（ｋ）
不活性ガスの流量／高周波電力＝１．０ｓｃｃｍ／Ｗ（３１４ｓｃｃｍ／Ｗ／ｃｍ^２）

実施例１０〜１４においては、添加ガスとして炭化水素ガスを使用して、炭化ケイ素膜を堆積させた。図９に、誘電率（ｋ）と膜密度（ρ）との間の関係（■で表示）を示す。実施例１０〜１４によって得られた膜はすべて、グレーの帯域（この定義は図７の場合と同じである）の内部に入った。図１０には、不活性ガス（ｓｃｃｍ）の、高周波電力（Ｗ）、誘電率（ｋ）、および膜密度（ρ）に対する比率の関係を示している。実施例１０〜１４によって得られた膜の場合、上述の比率を調節する手段によって、その誘電率（ｋ）および膜密度（ρ）を調節することが可能であることが判る。しかしながら、炭化水素を使用しない場合に比較すると、その調節性が低下した。ここでは、図８の場合とは異なって、図１０の中の水平軸によって表される高周波電力に対する比率は、基板の単位面積あたりの数値ではない。対応する基板の単位面積あたりの値は、水平軸から読み取った数値に１００πを掛けることによって、計算することができる。基板の単位面積あたりの比率は、実施例１０、１１、１２、１３および１４で得られた膜それぞれで、７８５、５６５、７８５、３４９および３１４であった。炭化水素を使用しない場合に比較すると、その調節性は低下したものの、炭化水素ガスを使用すると、誘電率の低下を促進させることが可能であることが判る。

（実施例１５）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：３９５℃
ＤＭＤＭＯＳ流量：１５０ｓｃｃｍ
圧力：６３０Ｐａ
Ｈｅ流量：３００ｓｃｃｍ
ＣＯ_２流量：２０００ｓｃｃｍ
２７ＭＨｚにおける電力：３００Ｗ（０．９５Ｗ／ｃｍ^２）
４００ｋＨｚにおける電力：１００Ｗ
誘電率：３．５（２００ｎｍ）
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：２．５Ｅ−１０
耐圧：６．０ＭＶ／ｃｍ
弾性率：１００ＧＰａ
膜密度：１．９ｇ／ｃｍ^３
不活性ガスの流量／高周波電力＝１．０ｓｃｃｍ／Ｗ（３１４ｓｃｃｍ／Ｗ／ｃｍ^２）

（実施例１６）
膜厚：５０ｎｍ
サセプター温度：３９０℃
ＤＭＤＭＯＳ流量：１５０ｓｃｃｍ
圧力：６３０Ｐａ
Ｈｅ流量：１５０ｓｃｃｍ
Ｈ_２流量：２００ｓｃｃｍ
２７ＭＨｚにおける電力：３００Ｗ（０．９５Ｗ／ｃｍ^２）
４００ｋＨｚにおける電力：１００Ｗ
誘電率：３．４（２００ｎｍ）
リーク電流（２ＭＶ／ｃｍ）：３．０Ｅ−９
耐圧：６．０ＭＶ／ｃｍ
弾性率：８０ＧＰａ
膜密度：１．７ｇ／ｃｍ^３
不活性ガスの流量／高周波電力＝１．５ｓｃｃｍ／Ｗ（１５７ｓｃｃｍ／Ｗ／ｃｍ^２）

実施例１５および１６においては、添加ガスとしてＣＯ_２およびＨ_２ガスを使用して、炭化ケイ素膜を堆積させた。Ｈ_２の場合も同様であるが、ＣＯ_２を使用したのは、Ｓｉ−Ｏ結合を形成させるためではなく、Ｓｉ構造の末端を安定化させるためである。この効果を有する添加ガスを使用すると、湿分浸透抵抗性試験によって測定したときに、図３に示すＯＨピークパーセントにおいて０．１％以下に相当するすぐれた湿分の浸透への抵抗性を示す炭化ケイ素膜を得ることが可能となる（実施例１５によって得られた膜は、０．０７５％のＯＨピークを有していたが、その一方で実施例１６によって得られた膜は、０．０５％のＯＨピークを有していた）。しかしながら、それらの添加ガスは、ある種の膜構造の場合には使用しないが、その理由は、下層がＣｕなどである場合には、それらのガスがその下層を酸化させてしまう可能性があるからである。図９に、誘電率（ｋ）と膜密度（ρ）との間の関係（△で表示）を示す。実施例１５および１６によって得られた膜はいずれも、グレーの帯域（この定義は図７の場合と同じである）の内部に入った。図１０には、不活性ガス（ｓｃｃｍ）の、高周波電力（Ｗ）、誘電率（ｋ）、および膜密度（ρ）に対する比率の関係を示している。実施例１５および１６によって得られた膜の場合、上述の比率を調節する手段によって、その誘電率（ｋ）および膜密度（ρ）を調節することが可能であることが判る。ここでは、図８の場合とは異なって、図１０の中の水平軸によって表される高周波電力に対する比率は、基板の単位面積あたりの数値ではない。対応する基板の単位面積あたりの値は、水平軸から読み取った数値に１００πを掛けることによって、計算することができる。基板の単位面積あたりの比率は、実施例１５によって得られた膜では３１４、実施例１６によって得られた膜では１５７であった。

本発明には、上述の実施形態およびその他各種の実施形態が含まれるが、それらを以下に示す：
１）半導体基板の上に堆積させるバリヤー膜または反射防止膜を形成させる方法であるが、ここで、具体的には、Ｓｉ_ａＣ_ｂＯ_ｃＨ_ｄまたはＳｉ_ａＣ_ｂＯ_ｃＮ_ｄＨ_ｅ（これらの化学式において、ａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｅは任意の整数である）で表される炭化ケイ素膜が形成される。上述の炭化ケイ素膜は、Ｓｉ−Ｏ結合を有する前駆体を使用することにより、従来からの炭化ケイ素膜に比較して、高い密度と安定性を得ている。
２）上述の１）に記載の方法であるが、ここで、Ｓｉ−Ｏ結合を有する材料を選択していることが理由で、酸化剤は使用しない。
３）上述の１）または２）に記載の方法であるが、ここで、その不活性ガスの流量のＲＦ電力に対する比率を調節して、４．０以下の誘電率において高い密度を達成し、さらにＣｕ−拡散ブロッキング機能も与える。
４）上述の３）に記載の方法であるが、ここで、その不活性ガス（ｓｃｃｍ）の前記ＲＦ電力（Ｗ）に対する比率が、（直径２００ｍｍの基板を基準として）（４：１）から（１：６）までの範囲である。
５）上述の１）〜４）のいずれかの項目に記載の方法であるが、ここで、その不活性ガスの流量が１１００ｓｃｃｍ未満である。
６）上述の１）〜５）のいずれかの項目に記載の方法であるが、ここで、反射防止膜の機能を有する膜が、炭化ケイ素膜に加えて、リソグラフィのために形成される。
７）上述の１）〜６）のいずれかの項目に記載の方法であるが、ここで、安定性をさらに向上させ、絶縁膜に関しての選択性を改良するために、その膜の中に窒素基が含まれている。
８）上述の１）〜７）のいずれかの項目に記載の方法であるが、ここで、そのシリコン炭化水素化合物が、米国特許第６，４５５，４４５号明細書に開示されている物質に相当している。
９）上述の１）〜８）のいずれかの項目に記載の方法であるが、ここで、その希釈ガスが、Ｎ_２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅおよびそれらすべての組合せの中から選択される。
１０）上述の１）〜９）のいずれかの項目に記載の方法であるが、ここで、その希釈ガス流量が、１０ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍの範囲内である。
１１）上述の１）〜１０）のいずれかの項目に記載の方法であるが、その処理される半導体基板の温度が、５０℃〜５５０℃の範囲内である。
１２）上述の１）〜１１）のいずれかの項目に記載の方法であるが、ここで、使用される高周波電力の周波数が、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚおよび６０ＭＨｚから選択される。
１３）上述の１）〜１２）のいずれかの項目に記載の方法であるが、ここで、２種の周波数を組み合わせた電力、具体的には、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚまたは６０ＭＨｚの高周波電力と、５ＭＨｚ以下（４３０ｋＨｚ、４００ｋＨｚなど）の低周波電力とを使用する。

当業者ならばよく理解するところであろうが、本発明の思想から外れることなく、多数かつ各種の変更を実施することが可能である。したがって、本発明の形態は、単に説明のためのものであって、本発明の範囲を限定する意図がないことは、充分に理解すべきである。

本発明の実施形態に従った、プラズマＣＶＤ装置を示す概略図である。本発明の実施形態に従った、ＵＶ硬化装置を示す概略図である。透水性試験の結果を示すグラフであって、ここで湿分浸透の程度は、試験後におけるＦＴ−ＩＲデータで示されるＳｉ−ＯＨに相当するピークの面積（％）により評価されている。膜全体における銅の拡散を示す、低ｋ膜（誘電率：３．１）のＳＩＭＳデータである。深さ１０μｍ以上では銅の拡散がないことを示している、本発明の実施形態に従って形成されたＳｉＣＮバリヤー膜のＳＩＭＳデータである。深さ１０μｍ以上では銅の拡散がないことを示している、本発明の実施形態に従って形成されたＳｉＣＯ膜のＳＩＭＳデータである。本発明の実施形態におけるｋ値と膜密度との間の関係、ならびに従来からの膜におけるｋ値と膜密度との間の関係を示すグラフである。本発明の実施形態における不活性ガス（ｓｃｃｍ）の高ＲＦ電力（Ｗ／ｃｍ^２）に対する比率と、ｋ値および膜密度との関係、ならびに、従来からの膜における不活性ガス（ｓｃｃｍ）の高ＲＦ電力（Ｗ／ｃｍ^２）に対する比率と、ｋ−値および膜密度との関係を示すグラフである。本発明のまた別な実施形態における、ｋ値と膜密度との間の関係を示すグラフである。本発明のまた別な実施形態（φ＞２００ｍｍ基板）における、不活性ガス（ｓｃｃｍ）の高ＲＦ電力（Ｗ）に対する比率と、ｋ値および膜密度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１リアクタ
２上側電極
３下側電極
４高周波（ＲＦ）発生器
５、１６半導体基板
６ガス入口ポート
７ＲＦ供給ポート
８排気ポート
１１硬化チャンバー
１２ＵＶランプ
１３サセプターヒーター
１４排気ポート
１５ガス入口ポート

Claims

反応空間中に置かれた基板の上に、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、Ｈ、および場合によってはＮを含む炭化ケイ素膜を形成させるための方法であって：
前記反応空間の中に、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、およびＨを含み、そしてその分子内に少なくとも１個のＳｉ−Ｏ結合を有する前駆体を導入する工程；
前記反応空間の中に不活性ガスを導入する工程；
前記反応空間にＲＦ電力を印加するが、ここで、前記不活性ガスの流量（ｓｃｃｍ）の前記ＲＦ電力（Ｗ／ｃｍ^２）に対する比率を、０より大であるが８５０以下に調節する、工程；および
それによって、前記基板の上に、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、Ｈ、および場合によってはＮを含む炭化ケイ素膜を堆積させる工程、
を含む方法。
不活性ガスの流量のＲＦ電力に対する前記比率を調節して、前記堆積してくる炭化ケイ素膜の誘電率（ｋ）と密度（ρ、ｇ／ｃｍ^３）が次式を満足させるように合わせる、
１．６・ρ≦ｋ≦１．６・ρ＋１．０
請求項１に記載の方法。
前記反応空間において、前記ＲＦ電力を０．３〜７Ｗ／ｃｍ^２で印加し、前記不活性ガスを２０〜１，１００ｓｃｃｍの流量で導入する、請求項１に記載の方法。
不活性ガスの流量（ｓｃｃｍ）のＲＦ電力（Ｗ／ｃｍ^２）に対する前記比率を、３０〜５５０に調節する、請求項１に記載の方法。
前記前駆体に酸化性ガスをまったく添加しない、請求項１に記載の方法。
前記前駆体と前記不活性ガスとだけを、前記反応空間の中に導入する、請求項１に記載の方法。
前記堆積してきた炭化ケイ素膜が、２．８〜３．８の誘電率を有する、請求項１に記載の方法。
前記堆積してきた炭化ケイ素膜が、１．４〜２．０ｇ／ｃｍ^３の密度を有する、請求項１に記載の方法。
炭化ケイ素膜を形成させる工程より前に銅層を形成させる工程をさらに含み、ここで、前記炭化ケイ素膜が、バリヤー層として前記銅層の上に形成される、請求項１に記載の方法。
炭化ケイ素膜を形成させる工程より前にフォトリソグラフィにより被エッチング層を形成させる工程をさらに含み、ここで、前記炭化ケイ素膜が、反射防止層として前記被エッチング層の上に形成される、請求項１に記載の方法。
前記反射防止層が１９３ｎｍにおいて、１．４〜２．０のｎ値および０．１０〜０．４５のｋ値を有する、請求項１０に記載の方法。
前記炭化ケイ素膜が、１０〜５０ｎｍの厚みで堆積される、請求項１に記載の方法。
前記前駆体ガスが、一般式Ｓｉ_ａＯ_ｂＣ_ｘＨ_ｙ（ここでａ、ｂ、ｘ、およびｙは任意の整数である）を有する有機ケイ素ガスである、請求項１に記載の方法。
前記有機ケイ素ガスが、以下のものからなる群より選択されるものの内の少なくとも一つである、請求項１３に記載の方法。

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４は独立して、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５、Ｃ_３Ｈ_７、Ｃ_６Ｈ_５、Ｃ_２Ｈ_３、Ｃ_３Ｈ_５，Ｃ_４Ｈ_７およびＣ_４Ｈ_５の内のいずれか一つである）；

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４は独立して、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５、Ｃ_３Ｈ_７、Ｃ_６Ｈ_５、Ｃ_２Ｈ_３、Ｃ_３Ｈ_５，Ｃ_４Ｈ_７およびＣ_４Ｈ_５の内のいずれか一つである）；

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、およびＲ^６は独立して、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５、Ｃ_３Ｈ_７、Ｃ_６Ｈ_５、Ｃ_２Ｈ_３、Ｃ_３Ｈ_５，Ｃ_４Ｈ_７およびＣ_４Ｈ_５の内のいずれか一つである）；

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、およびＲ^６は独立して、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５、Ｃ_３Ｈ_７、Ｃ_６Ｈ_５、Ｃ_２Ｈ_３、Ｃ_３Ｈ_５，Ｃ_４Ｈ_７およびＣ_４Ｈ_５の内のいずれか一つである）
前記不活性ガスが、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、およびＸｅからなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
前記ＲＦ電力が、高周波数および低周波数を有し、前記高周波数が１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、または６０ＭＨｚであり、前記低周波数が５ＭＨｚ以下である、請求項１に記載の方法。
前記不活性ガスが、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、Ｈ、およびＮを含む炭化ケイ素膜の中にＮを組み入れるための窒素ガスである、請求項１に記載の方法。
反応空間中に置かれた基板の上に、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、Ｈ、および場合によってはＮを含む炭化ケイ素膜を形成させるための方法であって：
前記反応空間の中に、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、およびＨを含み、その分子内に少なくとも１個のＳｉ−Ｏ結合を有する前駆体、ならびに不活性ガスを導入する工程；
前記反応空間にＲＦ電力を印加する工程；および
前記堆積してくる炭化ケイ素膜の誘電率（ｋ）および密度（ρ、ｇ／ｃｍ^３）が次式を満足させるように調節しながら、前記基板の上に、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、Ｈ、および場合によってはＮを含む炭化ケイ素膜を堆積させる工程：
１．６・ρ≦ｋ≦１．６・ρ＋１．０
を含む方法。
炭化ケイ素膜を堆積させるための前記工程に、前記不活性ガスの流量（ｓｃｃｍ）の前記ＲＦ電力（Ｗ／ｃｍ^２）に対する比率が３０〜８５０になるように調節することを含む、請求項１８に記載の方法。
前記前駆体および前記不活性ガスを導入する工程において、前記前駆体ガスおよび前記不活性ガス以外のガスを使用しない、請求項１８に記載の方法。
次式を満足させる誘電率（ｋ）および密度（ρ、ｇ／ｃｍ^３）を有する炭化ケイ素膜。
１．６・ρ≦ｋ≦１．６・ρ＋１．０
２．８〜３．８の誘電率を有する、請求項２１に記載の炭化ケイ素膜。
１．４〜２．０ｇ／ｃｍ^３の密度を有する、請求項２１に記載の炭化ケイ素膜。
炭化ケイ素膜を銅層の上に堆積させ、４００℃で４時間保持させたときに、２０ｎｍ以下の銅浸透深さを有する、請求項２１に記載の炭化ケイ素膜。
湿分の浸透防止性能を有する、請求項２１に記載の炭化ケイ素膜。
１９３ｎｍにおいて、１．４〜２．０の屈折率（ｎ）および０．１０〜０．４５の吸光係数（ｋ）を有する、請求項２１に記載の炭化ケイ素膜。
窒素をまったく含まない、請求項２６に記載の炭化ケイ素膜。