JP2011082274A - 低誘電率絶縁膜 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】SiO構造を含む基本分子1の複数個を直鎖状に結合した直鎖状分子2,3,4と、この直鎖状分子2,3,4の複数個を、間にSiO構造を含むバインダー分子5を介在させて結合してなり、Si原子、O原子、C原子、及びH原子を含む重合体からなる低誘電率絶縁膜であって、該膜のフーリエ変換赤外分光法により分析して得たスペクトルのピーク信号のうち、リニア型SiO構造を示す信号、ネットワーク型SiO構造を示す信号、及びケージ型SiO構造を示す信号の3種の信号面積の総和を100%としたとき、リニア型SiO構造を示す信号の面積比が49%以上であり、かつスペクトルのピーク信号のうち、Si(CH3)を示す信号量と、Si(CH3)2を示す信号量の総和を100%としたとき、Si(CH3)2を示す信号量が66%以上である。
【選択図】図1
Description
しかし、従来のプラズマCVD法によるlow−k膜の製造方法の場合、プラズマが発する高エネルギーの電子や紫外光(UV光)あるいはフォトンにより、原料ガスを構成する前駆体分子が必要以上に分解されてしまう。例えば、前駆体分子中のSi−CH3結合からCH3基が、電子やUV光あるいはフォトンの過剰なエネルギーにより過剰に離脱したり、基板上に堆積したlow−k膜から有機基が離脱したりし、緻密化が進行する。このように、プラズマ化によりガスの解離が促進された場合、所望の分子構造を有するCVD膜を形成することが出来ない。このため、所望の誘電率(k<2.2以下)や高強度(ヤング率≧4GPa)を有する膜を形成することが困難であった。
原料ガスとしてDMDMOS及びDMOTMDSを用い、図6に示す中性粒子照射型CVD装置を用いて、シリコン基板上に2種の絶縁膜を堆積した。中性ビームは連続照射であり、中性ビームエネルギーは10eVに、チャンバー内の圧力は30mTorrに固定された。基板温度はー20℃であった。なお、比較例として、原料ガスとしてDMOTMDSを用いて従来のプラズマCVD(PECVD)により、シリコン基板上に絶縁膜を堆積した。
原料ガスとしてDMOTMDSを用い、基板温度をー70℃に下げたことを除いて、実施例1と同様にして、シリコン基板上に絶縁膜を堆積し、フーリエ変換赤外分光法により分析した。また、Hgプローブを用いてk値を測定し、ナノインデンターを用いてヤング率を測定した。その結果を下記表2に示す。なお、実施例1で求めた、従来のPECVDにより成膜された絶縁膜、基板温度−20℃の場合のNBE-CVDにより成膜された絶縁膜についてのデータも合せて示す。
中性ビームをパルス状に照射したことを除いて、実施例2と同様の手順でシリコン基板上に絶縁膜を堆積した。パルス-オン時間を50μsに固定し、パルス-オフ時間を変化させて得た絶縁膜をフーリエ変換赤外分光法により分析し、SiO構造組成の変化を調べた。その結果、図10に示す結果を得た。
Claims (7)
- SiO構造を含む基本分子の複数個を直鎖状に結合した直鎖状分子と、この直鎖状分子の複数個を、間にSiO構造を含むバインダー分子を介在させて結合してなり、Si原子、O原子、C原子、及びH原子を含む重合体からなる低誘電率絶縁膜であって、
該低誘電率絶縁膜をフーリエ変換赤外分光法により分析して得たスペクトルのピーク信号のうち、波数1020cm−1近傍に見られるリニア型SiO構造を示す信号、波数1080cm−1近傍に見られるネットワーク型SiO構造を示す信号、及び波数1120cm−1近傍に見られるケージ型SiO構造を示す信号の3種の信号面積の総和を100%としたとき、リニア型SiO構造を示す信号の面積比が49%以上であり、
かつ前記スペクトルのピーク信号のうち、波数7cm−1近傍に見られるSi(CH3)を示す信号の信号量と、波数800cm−1近傍に見られるSi(CH3)2を示す信号の信号量の総和を100%としたとき、Si(CH3)2を示す信号の信号量が66%以上であることを特徴とする低誘電率絶縁膜。 - 前記ケージ型SiO構造を示す信号の面積比が10〜25%であることを特徴とする請求項1に記載の低誘電率絶縁膜。
- 前記Si(CH3)2を示す信号の信号量が80%以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の低誘電率絶縁膜。
- 前記直鎖状分子が2量体以上のメチルシロキサンであり、前記バインダー分子がSiO2、SiO1.5(CH3)、及びSiO(CH3)2からなる群から選ばれた1種であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の低誘電率絶縁膜。
- 前記Si原子、O原子、C原子、及びH原子を含む重合体のSi原子、O原子、及びC原子の総量を100%とするとき、C原子の量が36〜50%であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の低誘電率絶縁膜。
- 2量体以上のメチルシロキサンを原料ガスとして用いて、中性ビームCVD法により成膜してなる請求項1〜5のいずれかに記載の低誘電率絶縁膜。
- 前記2量体以上のメチルシロキサンは、ジメトキシテトラメチルジシロキサンであることを特徴とする請求項6に記載の低誘電率絶縁膜。
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