JP3218534B2 - Method of forming insulating film - Google Patents

Method of forming insulating film

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JP3218534B2
JP3218534B2 JP02913795A JP2913795A JP3218534B2 JP 3218534 B2 JP3218534 B2 JP 3218534B2 JP 02913795 A JP02913795 A JP 02913795A JP 2913795 A JP2913795 A JP 2913795A JP 3218534 B2 JP3218534 B2 JP 3218534B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は絶縁膜の形成方法に関す
るものであり、特に、高集積度半導体集積回路装置の層
間絶縁膜として用いる誘電率の低い絶縁膜の形成方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming an insulating film, and more particularly to a method for forming an insulating film having a low dielectric constant used as an interlayer insulating film in a highly integrated semiconductor integrated circuit device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路装置の高集積化或
いは高速化の観点から、多層配線に用いる層間絶縁膜の
見直しが行われている。特に、SiO2 膜は、安定性及
び成膜の容易性等の観点から従来より半導体集積回路装
置の層間絶縁膜として広く用いられているが、近年の微
細化の進行に伴って寄生容量の増加が問題になってい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, interlayer insulating films used for multilayer wiring have been reviewed from the viewpoint of high integration or high speed of semiconductor integrated circuit devices. In particular, the SiO 2 film has been widely used as an interlayer insulating film of a semiconductor integrated circuit device from the viewpoints of stability and easiness of film formation, but the parasitic capacitance has increased with the progress of miniaturization in recent years. Is in question.

【0003】従来、層間絶縁膜等の形成に際しては、ア
ルミニウム配線層等への影響を考慮して低温成膜法が用
いられており、例えば、テトラエチルオルソシリケート
(TEOS:Tetra−Ethyl−Ortho−S
ilicate)、即ち、(C2 5 O)4 Siを用い
たプラズマ化学気相成長法(PCVD法)によるSiO
2 膜の形成方法が提案(特開平6−240459号公
報、及び、特開平6−140386号公報参照)されて
いる。
Conventionally, when forming an interlayer insulating film and the like, a low-temperature film forming method has been used in consideration of the influence on an aluminum wiring layer and the like. For example, tetraethylorthosilicate (TEOS: Tetra-Ethyl-Ortho-S) is used.
ilicate), that is, SiO by plasma enhanced chemical vapor deposition (PCVD) using (C 2 H 5 O) 4 Si
A method for forming two films has been proposed (see JP-A-6-240559 and JP-A-6-140386).

【0004】この内、前者は300mmを越える大面積
化が要望されているビューファインダー、CCD、或い
は、液晶プロジェクター等に使用されているポリシリコ
ン薄膜トランジスタ(poly−SiTFT)の製造工
程においてSiO2 膜を形成する際、TEOSに対する
2 またはO2 とHeの混合ガスの体積流量比を50倍
以上にするものであり、このような流量比を選択するこ
とによって、成膜過程において大面積基板の中央部にあ
っても不純物は滞留せずに速やかに基板表面から排除さ
れ、均一な膜質が得られるものである。
[0004] Of the above, an SiO 2 film is used in a manufacturing process of a polysilicon thin film transistor (poly-SiTFT) used for a viewfinder, a CCD, a liquid crystal projector, or the like, which is required to have a large area exceeding 300 mm. In the formation, the volume flow ratio of O 2 or a mixed gas of O 2 and He to TEOS is set to be 50 times or more. By selecting such a flow ratio, the center of the large-area substrate can be formed in the film formation process. Even in the portion, impurities are quickly removed from the substrate surface without staying, and uniform film quality can be obtained.

【0005】しかし、このようなSiO2 膜の堆積方法
を、メモリやロジック等のモノリシック半導体集積回路
装置の層間絶縁膜の堆積方法として用いた場合には、配
線段差に伴う層間絶縁膜の被覆性が低下してしまうた
め、実際には適用できないものである。
However, when such a method of depositing an SiO 2 film is used as a method of depositing an interlayer insulating film of a monolithic semiconductor integrated circuit device such as a memory or a logic, the coverage of the interlayer insulating film due to a wiring step is reduced. Is not applicable in practice.

【0006】また、上述の従来技術の後者(特開平6−
140386号公報)は、素子の特性劣化の原因となる
吸湿性の低減を目的としており、330cc/分の流量
のTEOSに対するO2 の流量を730cc/分、即
ち、TEOSに対するO2 の体積流量比を約2.2倍と
するものである。
[0006] Further, in the latter case of the above-mentioned prior art (Japanese Unexamined Patent Publication No.
JP) is 140,386, aims to reduce the moisture cause characteristic deterioration of the element, the flow rate of O 2 with respect to 330cc / min flow rate of TEOS 730Cc / min, i.e., the volumetric flow ratio of O 2 to TEOS Is approximately 2.2 times.

【0007】しかし、PCVD法によるSiO2 膜はそ
の誘電率が約4.1と高いために配線層間の寄生容量が
比較的大きく、微細化が進行するとそれに伴って配線層
の間隔も狭くなるので寄生容量は更に増大し、また、こ
の寄生容量は信号伝播遅延の原因になるので、素子等を
微細化したわりには動作速度が向上しないという問題が
生ずる。
However, since the SiO 2 film formed by the PCVD method has a high dielectric constant of about 4.1, the parasitic capacitance between the wiring layers is relatively large, and as the miniaturization progresses, the interval between the wiring layers becomes narrower. The parasitic capacitance further increases, and the parasitic capacitance causes a signal propagation delay. Therefore, there is a problem that the operation speed is not improved even if the elements are miniaturized.

【0008】このような問題を解決するには、層間絶縁
膜として誘電率の小さな材料を用いれば良く、誘電率の
低下に伴って寄生容量が低減し、信号伝播遅延も低減す
ることになる。
In order to solve such a problem, a material having a small dielectric constant may be used as the interlayer insulating film. As the dielectric constant decreases, the parasitic capacitance decreases and the signal propagation delay also decreases.

【0009】近年、このような低誘電率の絶縁膜を得る
方法として、PCVD法によってSiO2 膜を形成する
際に、フッ素原子を含むガスを原料ガスに添加すること
によってフッ素を含有するSiO2 膜、即ち、SiOF
膜を形成することが報告されており(深田、赤堀,Ex
tended Abstracts of the19
93 International Conferen
ce on Solid State Devices
and Materials,Makuhari,1
993,pp.158−160、宇佐見、下川、吉村,
同上,pp.161−163、及び、水野、原ほか,同
上,pp.510−512参照)、このSiOF膜は誘
電率が従来のSiO2 の4.1よりも低いために、次世
代の半導体集積回路装置用の層間絶縁膜として注目を集
めている。
In recent years, as a method for obtaining an insulation film having such a low dielectric constant, when forming the SiO 2 film by a PCVD method, SiO 2 containing fluorine by adding a gas containing fluorine atoms in the raw material gas Film, ie SiOF
It has been reported that a film is formed (Fukada, Akahori, Ex
tended Abstracts of the19
93 International Conferen
ce on Solid State Devices
and Materials, Makuhari, 1
993, pp. 158-160, Usami, Shimokawa, Yoshimura,
Id., Pp. 161-163, and Mizuno, Hara et al. 510-512 see), the SiOF film in dielectric constant is less than 4.1 of the conventional SiO 2, it has attracted attention as an interlayer insulating film for next-generation semiconductor integrated circuit device.

【0010】しかし、この場合のSiOF膜も、PCV
D法によるSiO2 膜と同様にSiOF膜の吸湿性が高
く、誘電率が不安定で最初に低誘電率のSiOF膜が得
られても経時変化によって誘電率が高くなる欠点があ
る。即ち、水自体の誘電率が80と非常に大きいため、
吸湿性が誘電率の増加の原因となる。
[0010] However, the SiOF film in this case is also made of PCV.
Similar to the SiO 2 film obtained by the method D, the SiOF film has a high hygroscopicity, and has a disadvantage that the dielectric constant is unstable and the dielectric constant increases with time even if a low dielectric constant SiOF film is obtained first. That is, since the dielectric constant of water itself is very large at 80,
Hygroscopicity causes an increase in the dielectric constant.

【0011】そして、この様なPCVD膜による水分の
吸収は、単に誘電率の増加をもたらすだけでなく、半導
体装置自体にも悪影響を及ぼすために、半導体装置の信
頼性が低下するという問題がある。
[0011] Such absorption of moisture by the PCVD film not only results in an increase in the dielectric constant but also adversely affects the semiconductor device itself, and thus has a problem that the reliability of the semiconductor device is reduced. .

【0012】そこで、本発明者等は、低周波(250k
Hz)及び高周波(13.56MHz)の2周波の電源
を用い、また、原料ガスとしてテトラエチルオルソシリ
ケート(TEOS:Tetra−Ethyl−Orth
o−Silicate)、酸素、及び、C2 6 を用い
てSiOF膜を形成する際に、低周波電力の印加量を最
適化してPCVD法によるSiOF膜の吸湿を制御する
ことを提案している(特願平6−45920号)。
Therefore, the present inventors have proposed a low frequency (250 k
Hz) and a high frequency (13.56 MHz), and using tetraethyl orthosilicate (TEOS: Tetra-Ethyl-Orth) as a source gas.
o-Silicate), oxygen and C 2 F 6 when forming a SiOF film, it is proposed to optimize the applied amount of low frequency power and control the moisture absorption of the SiOF film by the PCVD method. (Japanese Patent Application No. 6-45920).

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、2周波
の電源を用いた場合には、半導体装置の種類によって
は、低周波の印加が層間絶縁膜の形成前に半導体基板内
に形成してあるトランジスタ特性を劣化させる原因とな
ることがあるので、必ずしも最良の方法とは言えなかっ
た。
However, when a two-frequency power supply is used, depending on the type of the semiconductor device, a low-frequency voltage is applied to the transistor which is formed in the semiconductor substrate before the formation of the interlayer insulating film. This method was not always the best method because it may cause deterioration of characteristics.

【0014】したがって、本発明は、トランジスタ特性
に影響を与える低周波を印加することなく、経時的に安
定した特性を有する低誘電率のPCVD−SiOF膜を
得ることを目的とする。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a PCVD-SiOF film having a low dielectric constant and having characteristics stable over time without applying a low frequency which affects the transistor characteristics.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、プラズマ化学
気相成長法を用いた絶縁膜の形成方法において、絶縁膜
を形成する原料ガスとして、テトラエチルオルソシリケ
ート、酸素、及び、C 2 6 を用いると共に、テトラエ
チルオルソシリケートガスに対する酸素ガスの体積流量
比を20倍乃至40倍にしたことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a plasma chemistry
In the method for forming an insulating film using a vapor phase growth method, the insulating film
Tetraethylorthosilicate as a source gas for forming
Salt, oxygen and C TwoF6And using tetra
Oxygen gas volume flow to chill ortho silicate gas
The ratio is 20 to 40 times.

【0016】また、本発明は、テトラエチルオルソシリ
ケート、酸素、及び、C2 6 からなる原料ガスにおけ
る、テトラエチルオルソシリケートガスに対するC2
6 の体積流量比を5倍乃至7倍にしたことを特徴とす
る。
Further, the present invention is tetraethyl orthosilicate, oxygen, and, in the raw material gas consisting of C 2 F 6, C 2 F against tetraethylorthosilicate gas
6 is characterized in that the volume flow ratio is 5 to 7 times.

【0017】[0017]

【作用】プラズマ化学気相成長法を用いた絶縁膜の形成
方法において、テトラエチルオルソシリケート、酸素、
及び、C2 6 からなる原料ガスにおける、テトラエチ
ルオルソシリケートガスに対する酸素ガスの体積流量比
を20倍乃至40倍にすることによって、経時的に安定
した特性を有する低誘電率のPCVD−SiOF膜を得
ることができる。
In the method of forming an insulating film using plasma enhanced chemical vapor deposition, tetraethylorthosilicate, oxygen,
And a low-permittivity PCVD-SiOF film having stable characteristics over time by increasing the volume flow ratio of oxygen gas to tetraethyl orthosilicate gas in the source gas of C 2 F 6 by 20 to 40 times. Can be obtained.

【0018】なお、体積流量比の下限の20倍は、経時
変化の安定性によって決められるものであり、20倍未
満では経時変化が大きくなり成膜時の誘電率が3.5〜
3.7程度と低くても数日後には4程度となり、従来の
PCVD−SiO2 膜とそれほど差がなくなる。
The lower limit of the volume flow ratio of 20 times is determined by the stability of the change with time. If the ratio is less than 20 times, the change with time increases and the dielectric constant at the time of film formation becomes 3.5 to 3.5.
Even if it is as low as about 3.7, it will be about 4 after several days, and there is not much difference from the conventional PCVD-SiO 2 film.

【0019】また、体積流量比の上限の40倍は、実用
レベルの成膜速度、及び、配線段差に対する被覆性(s
tep coverage:ステップ・カヴァレージ)
により決められるものであり、40倍を越えると成膜速
度が遅くなり、且つ、配線段差に対する被覆性が低下す
るので実用的ではなくなる。
Further, the upper limit of the volume flow rate ratio, 40 times, is a practical level of deposition rate and coverage (s
Step coverage: Step coverage
When the ratio exceeds 40 times, the film forming speed becomes slow, and the coverage with respect to the wiring step is reduced, so that it is not practical.

【0020】また、テトラエチルオルソシリケート、酸
素、及び、C2 6 からなる原料ガスにおける、テトラ
エチルオルソシリケートガスに対するC2 6 の体積流
量比を5倍乃至7倍にすることによって、SiOF膜の
吸湿性を少なくして経時的にさらに安定した特性を有す
る低誘電率のPCVD−SiOF膜を得ることができ
る。
Further, by increasing the volume flow ratio of C 2 F 6 to tetraethyl orthosilicate gas in the source gas consisting of tetraethyl orthosilicate, oxygen and C 2 F 6 by 5 to 7 times, It is possible to obtain a PCVD-SiOF film having a low dielectric constant, which has less hygroscopicity and has more stable characteristics over time.

【0021】なお、体積流量比の下限の5倍は、得られ
る誘電率によって決められるものであり、5倍未満では
成膜時の誘電率が3.7以上になり、その後の経時変化
を考慮すると3.8以上になるので、信号伝播遅延防止
の効果が少なくなる。
The lower limit of the volume flow ratio of 5 times is determined by the obtained dielectric constant. If it is less than 5 times, the dielectric constant at the time of film formation becomes 3.7 or more, and the subsequent change with time is taken into consideration. Then, since it becomes 3.8 or more, the effect of preventing signal propagation delay is reduced.

【0022】また、体積流量比の上限の7倍は、経時変
化の安定性によって決められるものであり、7倍を越え
ると、例えば、8倍の場合には、成膜時の誘電率は3.
5と非常に低誘電率であるものの、数日後には4程度と
なり、従来のPCVD−SiO2 膜とそれほど差がなく
なる。
The upper limit of the volume flow ratio of seven times is determined by the stability of the change with time. If it exceeds seven times, for example, in the case of eight times, the dielectric constant at the time of film formation is 3 times. .
Although it has a very low dielectric constant of 5, it becomes about 4 after several days, and there is not much difference from the conventional PCVD-SiO 2 film.

【0023】[0023]

【実施例】図1は、本発明の実施に用いるプラズマ化学
気相成長装置(PCVD装置)の概略的構成図であり、
まず、図1を参照して本発明の基本的製造方法を説明す
る。
FIG. 1 is a schematic structural view of a plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus (PCVD apparatus) used for carrying out the present invention.
First, a basic manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIG.

【0024】図1参照 このPCVD装置は、反応室1、原料ガス供給配管2と
接続し且つ13.56MHzの高周波電源3に接続され
たシャワーヘッド型上部電極4、被処理基板5の載置台
を兼ね且つ接地された下部電極6、及び、真空ポンプ7
に接続する排気口8によって主要部が構成される。な
お、被処理基板5及び載置台となる下部電極の加熱は、
反応室1の外に置かれたランプ(図示せず)による、ラ
ンプ加熱を用いる。
Referring to FIG. 1, this PCVD apparatus includes a shower head type upper electrode 4 connected to a reaction chamber 1, a raw material gas supply pipe 2, and a 13.56 MHz high frequency power supply 3, and a mounting table for a substrate 5 to be processed. Lower electrode 6 also serving as ground and vacuum pump 7
The main part is constituted by the exhaust port 8 connected to the exhaust port 8. The substrate 5 to be processed and the lower electrode serving as the mounting table are heated by:
Lamp heating with a lamp (not shown) placed outside the reaction chamber 1 is used.

【0025】そして、原料ガス供給配管2には、配管9
を介してC2 6 ボンベ10が接続され、C2 6 ガス
流量はマスフローコントローラ11によって制御され
る。また、配管12を介してO2 ボンベ13が接続さ
れ、O2 ガス流量はマスフローコントローラ14によっ
て制御される。さらに、配管15を介してTEOS(テ
トラエチルオルソシリケート)源が接続されている。
The source gas supply pipe 2 has a pipe 9
It is connected to C 2 F 6 gas cylinder 10 via, C 2 F 6 gas flow rate is controlled by the mass flow controller 11. Further, an O 2 cylinder 13 is connected via a pipe 12, and the O 2 gas flow rate is controlled by a mass flow controller 14. Further, a TEOS (tetraethyl orthosilicate) source is connected via a pipe 15.

【0026】このTEOS源は、液体状のTEOS16
が収容されているTEOS容器17、及び、圧縮したH
eを送り込む配管18で構成され、TEOS源に接続さ
れる配管15は液体TEOS16の中に差し込まれるよ
うにする。
This TEOS source is a liquid TEOS 16
And the compressed H
The pipe 15 for feeding e is connected to the TEOS source so that the pipe 15 is inserted into the liquid TEOS 16.

【0027】TEOSを供給する場合には、配管18か
ら圧縮したHeを0.5〜1.0kg/cm2 の圧力で
送り込んで、液体TEOSを配管15に送り込むが、T
EOSの供給量は配管15に設けた液体マスフローコン
トローラ19によって制御される。
When supplying TEOS, compressed He is fed from the pipe 18 at a pressure of 0.5 to 1.0 kg / cm 2 , and liquid TEOS is fed into the pipe 15.
The supply amount of EOS is controlled by a liquid mass flow controller 19 provided in the pipe 15.

【0028】液体マスフローコントローラ19によって
流量が制御された液体TEOSは気化器20内で気化し
てTEOSガスとなる。この気化器20には、配管21
及び配管24を介してHeボンベ22が接続され、TE
OSガスの供給量を安定化するキャリアガスとなるHe
ガスの流量はマスフローコントローラ23によって制御
される。
The liquid TEOS whose flow rate is controlled by the liquid mass flow controller 19 is vaporized in the vaporizer 20 to become a TEOS gas. This vaporizer 20 includes a pipe 21
And a He cylinder 22 is connected via a pipe 24 and TE
He serving as a carrier gas for stabilizing the supply amount of the OS gas
The gas flow rate is controlled by the mass flow controller 23.

【0029】マスフローコントローラ23によって制御
されたHeガスは配管24を介して気化器20内に送り
込まれ、TEOSガスと共に配管2を介して反応室1に
送り込まれる。この配管2にヒーター25を設け、配管
2を100℃に加熱することによって気化したTEOS
が配管2内で再び液化しないようにする。
The He gas controlled by the mass flow controller 23 is sent into the vaporizer 20 via the pipe 24 and is sent into the reaction chamber 1 via the pipe 2 together with the TEOS gas. A heater 25 is provided in the pipe 2, and TEOS vaporized by heating the pipe 2 to 100 ° C.
Is not liquefied again in the pipe 2.

【0030】なお、この様に、バブラーを用いずに気化
したガスを直接供給する方法をダイレクト・インジェク
ションと言い、本発明におけるTEOSガスの流量はこ
のようなガス状態での流量(キャリアガスを含まない流
量)である。
The method of directly supplying a vaporized gas without using a bubbler is called direct injection, and the flow rate of the TEOS gas in the present invention is the flow rate in such a gas state (including the flow rate of the carrier gas). Not flow rate).

【0031】このTEOSガスの供給と同時に、配管9
及び配管12を介してC2 6 ガス及びO2 を供給し、
高周波電源3によってシャワーヘッド型上部電極4及び
下部電極6の間に高周波電力を印加することによってプ
ラズマを発生させ、被処理基板5上にSiOF膜を堆積
させる。
At the same time as the supply of the TEOS gas, the piping 9
And supply C 2 F 6 gas and O 2 via pipe 12,
Plasma is generated by applying high frequency power between the shower head type upper electrode 4 and the lower electrode 6 by the high frequency power supply 3, and an SiOF film is deposited on the substrate 5 to be processed.

【0032】次に、このPCVD装置を用いた種々の実
験結果を図2乃至図10を参照して説明し、実験結果に
基づいて本発明の実施例として好適な各種製造条件の数
値範囲を検討する。 図2参照 図2は、TEOSガス、C2 6 ガス、及び、Heガス
の流量を、それぞれ30sccm、210sccm(C
2 6 とTEOSのガス流量比、即ち、C2 6 /TE
OS=7)、及び、500sccmとし、O2 ガスの流
量を300、450、600、1200、1350sc
cmと変化させて、SiOF膜を堆積させ、得られたS
iOF膜を大気中に放置することによる誘電率の経時変
化を測定した結果を示すものである。
Next, various experiments using the PCVD apparatus will be described.
The experimental results will be described with reference to FIGS.
Based on the number of various manufacturing conditions suitable as an embodiment of the present invention based on
Review the value range. FIG. 2 shows TEOS gas, CTwoF6Gas and He gas
At a flow rate of 30 sccm and 210 sccm (C
TwoF6And TEOS gas flow ratio, ie, CTwoF 6/ TE
OS = 7) and 500 sccm, and OTwoGas flow
300, 450, 600, 1200, 1350 sc
cm, a SiOF film was deposited, and the resulting S
Temporal change of dielectric constant by leaving iOF film in air
It shows the results of the measurement of chemical conversion.

【0033】なお、この場合の印加電力は1.80W/
cm2 であり、成膜圧力は5Torrであり、また、載
置台の温度は400℃である。そして、この条件下で2
000〜2700Å/分の堆積速度により、6000Å
の厚さのSiOF膜を堆積させた。
In this case, the applied power is 1.80 W /
cm 2 , the film forming pressure is 5 Torr, and the temperature of the mounting table is 400 ° C. And under these conditions 2
With a deposition rate of 000-2700 ° / min, 6000 °
Was deposited.

【0034】図2から明らかなように、ガス流量比C2
6 /TEOSが7の場合、成膜時の誘電率は約3.6
でO2 流量に対する依存性はほとんど見られない。しか
し、大気中に放置すると、大気中の水分を吸収すること
によって次第に誘電率が増加する。
As is apparent from FIG. 2, the gas flow ratio C 2
When F 6 / TEOS is 7, the dielectric constant at the time of film formation is about 3.6.
And there is almost no dependence on the O 2 flow rate. However, when left in the air, the dielectric constant gradually increases by absorbing moisture in the air.

【0035】O2 の流量が300sccm(O2 とTE
OSのガス流量比、即ち、O2 /TEOS=10)、及
び、O2 の流量が450sccm(O2 /TEOS=1
5)の場合には、経時変化が大きく、7日放置した場合
には4.0乃至4.2程度まで増加し、PCVD−Si
2 膜と差がなくなり、実用上の意味がなくなる。
The flow rate of O 2 is 300 sccm (O 2 and TE
The gas flow ratio of OS, that is, O 2 / TEOS = 10, and the flow rate of O 2 is 450 sccm (O 2 / TEOS = 1)
In the case of 5), the change with time is large, and when left for 7 days, it increases to about 4.0 to 4.2.
There is no difference from the O 2 film, and it has no practical meaning.

【0036】また、O2 の流量が600sccm(O2
/TEOS=20)以上にした場合には、経時変化が小
さく大気放置後4日ごろから誘電率の増加に飽和の傾向
が見られ、3.75程度以下におちつく。
[0036] In addition, the flow rate of O 2 is 600sccm (O 2
When / TEOS = 20) or more, the change with time is small, and the increase in the dielectric constant tends to be saturated around 4 days after standing in the air, and falls to about 3.75 or less.

【0037】この様に、O2 の流量をTEOSに対して
20倍以上にすると経時変化が安定な低誘電率の膜が得
られるが、O2 の流量が1350sccm(O2 /TE
OS=45)以上になると、成膜速度が小さくなりす
ぎ、且つ、配線段差に対する被覆性(ステップ・カヴァ
レージ)が悪くなり、実用上の問題が生ずるので、O2
の流量が1200sccm(O2 /TEOS=40)が
上限として適当であると判断する。
As described above, when the flow rate of O 2 is set to be at least 20 times as large as that of TEOS, a film having a low dielectric constant which is stable with time can be obtained, but the flow rate of O 2 is 1350 sccm (O 2 / TE
Becomes the OS = 45) or more, the deposition rate is too small, and, coverage (step Kavareji) it becomes worse for the wiring step, than practical problems arise, O 2
It is determined that a flow rate of 1200 sccm (O 2 / TEOS = 40) is appropriate as the upper limit.

【0038】次に、図3を参照して、TEOSガス、C
2 6 ガス、及び、Heガスの流量を、それぞれ30s
ccm、150sccm(C2 6 /TEOS=5)、
及び、500sccmとし、O2 ガスの流量を300、
450、600、1200sccmと変化させて、Si
OF膜を堆積させ、得られたSiOF膜を大気中に放置
した場合の結果を検討する。
Next, referring to FIG. 3, TEOS gas, C
The flow rates of the 2 F 6 gas and the He gas are each set to 30 seconds.
ccm, 150 sccm (C 2 F 6 / TEOS = 5),
And 500 sccm, the flow rate of the O 2 gas is 300,
450, 600, 1200 sccm
The result when an OF film is deposited and the obtained SiOF film is left in the air will be examined.

【0039】なお、この場合の他の条件は図2の場合と
同様で、印加電力は1.80W/cm2 であり、成膜圧
力は5Torrであり、また、載置台の温度は400℃
である。そして、この条件下で2700〜3000Å/
分の堆積速度により、6000Åの厚さのSiOF膜を
堆積させた。
The other conditions in this case are the same as those in FIG. 2, the applied power is 1.80 W / cm 2 , the film forming pressure is 5 Torr, and the temperature of the mounting table is 400 ° C.
It is. And, under these conditions, 2700-3000Å /
A 6000 ° thick SiOF film was deposited at a deposition rate of 10 minutes.

【0040】この場合は、成膜時の誘電率は約3.7で
やや高めになるが、図2の場合と同様にO2 流量に対す
る依存性はほとんど見られず、また、大気中に放置する
と、大気中の水分を吸収することによって次第に誘電率
が増加する。
In this case, the dielectric constant at the time of film formation is slightly higher at about 3.7, but almost no dependence on the O 2 flow rate is observed as in the case of FIG. Then, the dielectric constant gradually increases by absorbing moisture in the atmosphere.

【0041】そして、この場合も、O2 の流量が300
sccm(O2 /TEOS=10)、及び、O2 の流量
が450sccm(O2 /TEOS=15)の場合に
は、経時変化が大きく、7日放置した場合には4.0乃
至4.2程度まで増加し、PCVD−SiO2 膜と差が
なくなり、実用上の意味がなくなる。
Also in this case, the flow rate of O 2 is 300
When the flow rate of sccm (O 2 / TEOS = 10) and the flow rate of O 2 is 450 sccm (O 2 / TEOS = 15), the change with time is large, and when left for 7 days, it is 4.0 to 4.2. To the extent that there is no difference from the PCVD-SiO 2 film, and it has no practical significance.

【0042】また、O2 の流量を600sccm(O2
/TEOS=20)以上にした場合には、経時変化が小
さく大気放置後4日ごろから誘電率の増加に飽和の傾向
が見られ、3.8程度以下におちつく。
The flow rate of O 2 is set to 600 sccm (O 2
When (TEOS = 20) or more, the change with time is small, and the increase in the dielectric constant tends to be saturated from about 4 days after standing in the atmosphere, and falls to about 3.8 or less.

【0043】この様に、O2 の流量をTEOSに対して
20倍以上にすると経時変化が安定な低誘電率の膜が得
られるが、O2 の流量が多くなると図2の場合と同様に
成膜速度が小さくなりすぎ、且つ、ステップ・カヴァレ
ージが悪くなり、実用上の問題が生ずるので、やはりO
2 の流量が1200sccm(O2 /TEOS=40)
が上限として適当であると判断する。
As described above, when the flow rate of O 2 is set to be 20 times or more larger than that of TEOS, a film having a low dielectric constant whose change with time is stable can be obtained. However, when the flow rate of O 2 is increased, as in FIG. Since the film formation rate becomes too low, the step coverage becomes worse, and a practical problem arises,
The flow rate of 2 is 1200 sccm (O 2 / TEOS = 40)
Is determined to be appropriate as the upper limit.

【0044】また、C2 6 の流量をTEOSに対して
5倍未満にすると、SiOF膜中のフッ素濃度が少なく
なるため成膜時の誘電率が3.7よりさらに高くなり、
その後の経時変化を考慮すると敢えてフッ素を添加する
意味が薄れるので、TEOSに対するC2 6 の流量は
5倍が下限として適当である。
If the flow rate of C 2 F 6 is less than 5 times that of TEOS, the concentration of fluorine in the SiOF film decreases, so that the dielectric constant at the time of film formation becomes higher than 3.7.
Considering subsequent changes over time, the meaning of adding fluorine is daunted, so that the lower limit of the flow rate of C 2 F 6 to TEOS is 5 times.

【0045】次に、図4を参照して、TEOSガス、C
2 6 ガス、及び、Heガスの流量を、それぞれ30s
ccm、240sccm(C2 6 /TEOS=8)、
及び、500sccmとし、O2 ガスの流量を300、
600、1350sccmと変化させて、SiOF膜を
堆積させ、得られたSiOF膜を大気中に放置した場合
の結果を検討する。
Next, referring to FIG. 4, TEOS gas, C
The flow rates of the 2 F 6 gas and the He gas are each set to 30 seconds.
ccm, 240 sccm (C 2 F 6 / TEOS = 8),
And 500 sccm, the flow rate of the O 2 gas is 300,
The results when the SiOF film is deposited while changing it to 600 and 1350 sccm and the obtained SiOF film is left in the air will be examined.

【0046】なお、この場合の他の条件は図2の場合と
同様で、印加電力は1.80W/cm2 であり、成膜圧
力は5Torrであり、また、載置台の温度は400℃
である。そして、この条件下で1900〜2100Å/
分の堆積速度により、6000Åの厚さのSiOF膜を
堆積させた。
The other conditions in this case are the same as those in FIG. 2, the applied power is 1.80 W / cm 2 , the film forming pressure is 5 Torr, and the temperature of the mounting table is 400 ° C.
It is. And, under these conditions, 1900-2100 ° /
A 6000 ° thick SiOF film was deposited at a deposition rate of 10 minutes.

【0047】この場合は、成膜時の誘電率は約3.5程
度とかなり低くなり、図2の場合と同様にO2 流量に対
する依存性はほとんど見られず、また、大気中に放置す
ると、大気中の水分を吸収することによって次第に誘電
率が増加する。
In this case, the dielectric constant at the time of film formation is as low as about 3.5, and there is almost no dependence on the O 2 flow rate as in the case of FIG. The dielectric constant is gradually increased by absorbing moisture in the atmosphere.

【0048】そして、この場合には、O2 の流量が13
50sccm(O2 /TEOS=45)であっても、経
時変化が大きく、7日放置した場合には3.9となり、
且つ、誘電率の増加に飽和傾向が見られないので、さら
に放置した場合には、4.0以上に増加するものと推測
されるので、PCVD−SiO2 膜と差がなくなり、敢
えてフッ素を添加する意味がなくなる。
In this case, the flow rate of O 2 is 13
Even if it is 50 sccm (O 2 / TEOS = 45), the change with time is large and becomes 3.9 when left for 7 days.
Further, since there is no saturation tendency in the increase in the dielectric constant, it is assumed that the value will increase to 4.0 or more when the substrate is further left. Therefore, there is no difference from the PCVD-SiO 2 film, and fluorine is intentionally added. There is no point in doing it.

【0049】このように、C2 6 の流量をTEOSに
対して8倍以上にすると経時変化が大きく、最終的には
低誘電率のSiOF膜が得られないので、TEOSに対
するC2 6 の流量は7倍が上限として適当である。
[0049] Thus, large changes over time when the flow rate is more than 8 times the TEOS of C 2 F 6 is because ultimately not SiOF film having a low dielectric constant is obtained, C 2 F 6 to TEOS 7 times is suitable as the upper limit.

【0050】したがって、図2乃至図4の実験結果を総
合的に判断すると、TEOSに対するO2 の体積流量比
は20倍〜40倍が好適であり、また、TEOSに対す
るC 2 6 の体積流量比は5倍〜7倍が好適である。
Therefore, the experimental results shown in FIGS.
Judging jointly, O against TEOSTwoVolume flow ratio of
Is preferably 20 to 40 times, and
C TwoF6Is preferably 5 to 7 times.

【0051】次に、他の条件を変えることによって、誘
電率の安定性を測定したので、その結果を図5乃至図1
0を参照して検討する。先ず、図5は、印加電力(1
3.56MHz)を変化させた場合に、SiOF膜の誘
電率の安定性が得られるO2 流量の印加電力依存性を測
定したもので、この時の成膜条件は、TEOSガス、C
2 6 ガス、及び、Heガスの流量はそれぞれ30sc
cm、210sccm(C2 6 /TEOS=7)、及
び、500sccm、成膜圧力は5Torr、載置台温
度は400℃である。
Next, the stability of the dielectric constant was measured by changing other conditions, and the results were shown in FIGS.
Consider with reference to 0. First, FIG. 5 shows that the applied power (1
(3.56 MHz), the dependence of the applied power on the O 2 flow rate at which the stability of the dielectric constant of the SiOF film was obtained was measured. At this time, the deposition conditions were TEOS gas, C
The flow rates of 2 F 6 gas and He gas are each 30 sc
cm, 210 sccm (C 2 F 6 / TEOS = 7) and 500 sccm, the film formation pressure was 5 Torr, and the mounting table temperature was 400 ° C.

【0052】なお、この場合の安定性とは、図2におけ
るO2 流量が600sccmの場合の安定性程度の安定
性であり、図2乃至図4からO2 流量が多い方が安定性
が増すことが明らかであるので、安定性の得られるO2
流量の下限値を示すものである。
The stability in this case is about the stability when the O 2 flow rate in FIG. 2 is 600 sccm, and as shown in FIGS. 2 to 4, the greater the O 2 flow rate, the higher the stability. It is clear that the stable O 2
It shows the lower limit of the flow rate.

【0053】図5参照 この実験では、印加電力を1.54W/cm2 〜2.0
5W/cm2 と通常使用している実用的な範囲で変化さ
せたが、得られた結果は、1.54W/cm2〜2.0
5W/cm2 の範囲において600sccm〜700s
ccmとほとんど印加電力依存性が見られなかった。し
たがって、前記のO2 /TEOS比の20倍〜40倍
は、印加電力と実質的に関係なく成立する数値範囲であ
る。
In this experiment, the applied power was 1.54 W / cm 2 to 2.0.
5 W / cm 2, which was changed within a practical range used normally, but the obtained result was 1.54 W / cm 2 to 2.0 W / cm 2.
600 sccm to 700 s in the range of 5 W / cm 2
ccm and almost no dependence on applied power was observed. Therefore, the value of 20 to 40 times the O 2 / TEOS ratio is a value range that is established substantially irrespective of the applied power.

【0054】次に、図6を説明すると、図6は成膜時の
成膜圧力を変化させた場合に、SiOF膜の誘電率の安
定性が得られるO2 流量の成膜圧力依存性を測定したも
ので、この時の成膜条件は、TEOSガス、C2 6
ス、及び、Heガスの流量はそれぞれ30sccm、2
10sccm(C2 6 /TEOS=7)、及び、50
0sccm、印加電力は1.80W/cm2 、載置台温
度は400℃である。なお、この場合の安定性の意味も
図5の場合と同様である。
Next, FIG. 6 will be described. FIG. 6 shows the dependency of the O 2 flow rate on the film forming pressure at which the dielectric constant of the SiOF film can be stabilized when the film forming pressure during film formation is changed. The deposition conditions at this time were as follows: the flow rates of TEOS gas, C 2 F 6 gas, and He gas were 30 sccm, 2
10 sccm (C 2 F 6 / TEOS = 7) and 50
0 sccm, the applied power is 1.80 W / cm 2 , and the mounting table temperature is 400 ° C. The meaning of the stability in this case is the same as in the case of FIG.

【0055】図6参照 この実験では、成膜圧力を、3.0Torr〜8.0T
orrと実用的な範囲で変化させたが、得られた結果
は、3.0Torr〜8.0Torrの範囲において約
600sccmと全く成膜圧力依存性は見られなかっ
た。したがって、前記のO2 /TEOS比の20倍〜4
0倍は、成膜圧力と実質的に関係なく成立する数値範囲
である。
Referring to FIG. 6, in this experiment, the film formation pressure was set to 3.0 Torr to 8.0 T.
However, the obtained result was about 600 sccm in the range of 3.0 Torr to 8.0 Torr, showing no dependency on the film forming pressure. Therefore, the above-mentioned O 2 / TEOS ratio is 20 times to 4 times.
The value of 0 is a numerical value range that is substantially independent of the film forming pressure.

【0056】次に、図7を説明すると、図7はHeガス
流量を500sccmにした状態でC2 6 /TEOS
比を7に固定し、両者のガスの総流量を変化させた場合
に、SiOF膜の誘電率の安定性が得られるO2 流量の
ガス総流量依存性を測定したもので、この時の成膜条件
は、成膜圧力は5Torr、印加電力は1.80W/c
2 、載置台温度は400℃である。なお、この場合の
安定性の意味も図5の場合と同様である。
Next, FIG. 7 will be described. FIG. 7 shows that the flow rate of C 2 F 6 / TEOS is 500
When the ratio was fixed at 7 and the total flow rate of both gases was changed, the dependence of the O 2 flow rate on the stability of the dielectric constant of the SiOF film was measured. As for film conditions, the film forming pressure is 5 Torr, and the applied power is 1.80 W / c.
m 2 , and the mounting table temperature is 400 ° C. The meaning of the stability in this case is the same as in the case of FIG.

【0057】図7参照 この実験では、TEOSガスとC2 6 ガスの総流量を
80(10:70)sccm〜360(45:315)
sccmの範囲で変化させたが、得られた結果は、総流
量が80(10:70)sccmの場合は200scc
mのO2 流量、即ち、O2 /TEOS=20、総流量が
120(15:105)sccmの場合は300scc
mのO2 流量、即ち、O2 /TEOS=20、総流量が
240(30:210)sccmの場合は600scc
mのO2 流量、即ち、O2 /TEOS=20、そして、
総流量が360(45:315)sccmの場合は90
0sccmのO2 流量、即ち、O2 /TEOS=20が
得られた。
In this experiment, the total flow rate of TEOS gas and C 2 F 6 gas was set to 80 (10:70) sccm to 360 (45: 315).
Although it was changed in the range of sccm, the obtained result was 200 scc when the total flow rate was 80 (10:70) sccm.
m 2 , that is, O 2 / TEOS = 20, 300 scc when the total flow rate is 120 (15: 105) sccm
m 2 , ie, O 2 / TEOS = 20, 600 scc when the total flow rate is 240 (30: 210) sccm
m 2 O 2 flow rate, ie, O 2 / TEOS = 20, and
90 when the total flow rate is 360 (45: 315) sccm
An O 2 flow rate of 0 sccm, ie, O 2 / TEOS = 20, was obtained.

【0058】即ち、TEOSガスとC2 6 ガスの総流
量と誘電率の安定化に必要なO2 流量とはリニアーな関
係にあるので、前記のO2 /TEOS比の20倍〜40
倍は、TEOSガスとC2 6 ガスの総流量と関係なく
成立する数値範囲である。
That is, since the total flow rate of the TEOS gas and the C 2 F 6 gas and the O 2 flow rate necessary for stabilizing the dielectric constant have a linear relationship, the above-mentioned O 2 / TEOS ratio is 20 to 40 times.
The double is a numerical range that holds regardless of the total flow rate of the TEOS gas and the C 2 F 6 gas.

【0059】次に、図8を説明すると、図8はTEOS
ガス及びC2 6 ガスの流量をそれぞれ30sccm及
び210sccm(C2 6 /TEOS=7)とした状
態で、Heガスの流量を変化させた場合に、SiOF膜
の誘電率の安定性が得られるO2 流量のHeガス流量依
存性を測定したもので、この時の成膜条件は、成膜圧力
は5Torr、印加電力は1.80W/cm2 、載置台
温度は400℃である。なお、この場合の安定性の意味
も図5の場合と同様である。
Referring now to FIG. 8, FIG.
When the flow rate of the He gas is changed while the flow rates of the gas and the C 2 F 6 gas are 30 sccm and 210 sccm (C 2 F 6 / TEOS = 7), the stability of the dielectric constant of the SiOF film is obtained. The dependency of the O 2 flow rate on the He gas flow rate was measured. At this time, the deposition conditions were a deposition pressure of 5 Torr, an applied power of 1.80 W / cm 2 , and a mounting table temperature of 400 ° C. The meaning of the stability in this case is the same as in the case of FIG.

【0060】図8参照 この実験では、Heガス流量を300sccm〜100
0sccmと通常使用している実用的な範囲で変化させ
たが、得られた結果は、300sccm〜1000sc
cmの範囲において、誘電率を安定化させるために必要
なO2 ガス流量は600sccm〜700sccmであ
り、ほとんどHeガス流量依存性は見られなかった。し
たがって、前記のO2 /TEOS比の20倍〜40倍
は、Heガス流量と実質的に関係なく成立する数値範囲
である。
Referring to FIG. 8, in this experiment, the He gas flow rate was set to 300 sccm to 100 sccm.
0 sccm in a practically used range which is usually used, but the obtained result is 300 sccm to 1000 sccm.
In the range of cm, the O 2 gas flow required to stabilize the dielectric constant was 600 sccm to 700 sccm, and almost no dependency on the He gas flow was observed. Therefore, 20 to 40 times the above-mentioned O 2 / TEOS ratio is a numerical value range that is established substantially without relation to the He gas flow rate.

【0061】次に、図9を説明すると、図9は図8の実
験におけるHeガスをArガスに代えたものであり、即
ち、TEOSガス及びC2 6 ガスの流量をそれぞれ3
0sccm及び210sccm(C2 6 /TEOS=
7)とした状態で、Arガスの流量を変化させた場合
に、SiOF膜の誘電率の安定性が得られるO2 流量の
Arガス流量依存性を測定したもので、この時の成膜条
件は、成膜圧力は5Torr、印加電力は1.80W/
cm2 、載置台温度は400℃である。なお、この場合
の安定性の意味も図5の場合と同様である。
Next, FIG. 9 will be described. FIG. 9 shows a case in which the He gas in the experiment of FIG. 8 is replaced with Ar gas, that is, the flow rates of the TEOS gas and the C 2 F 6 gas are each 3
0 sccm and 210 sccm (C 2 F 6 / TEOS =
Under the condition of 7), when the flow rate of the Ar gas was changed, the dependency of the O 2 flow rate at which the dielectric constant of the SiOF film was stable was measured, and the deposition conditions at this time were measured. Means that the film formation pressure is 5 Torr and the applied power is 1.80 W /
cm 2 , and the mounting table temperature is 400 ° C. The meaning of the stability in this case is the same as in the case of FIG.

【0062】図9参照 この実験では、Arガス流量を300sccm〜100
0sccmと通常使用している実用的な範囲で変化させ
たが、得られた結果は、300sccm〜1000sc
cmの範囲において、誘電率を安定化させるために必要
なO2 ガス流量は600sccm〜700sccmであ
り、ほとんどArガス流量依存性は見られなかった。し
たがって、前記のO2 /TEOS比の20倍〜40倍
は、Arガス流量と実質的に関係なく成立する数値範囲
である。
Referring to FIG. 9, in this experiment, the flow rate of Ar gas was set to 300 sccm to 100 sccm.
0 sccm in a practically used range which is usually used, but the obtained result is 300 sccm to 1000 sccm.
In the range of cm, the flow rate of the O 2 gas required to stabilize the dielectric constant was 600 sccm to 700 sccm, and almost no dependency on the Ar gas flow rate was observed. Therefore, the value of 20 to 40 times the O 2 / TEOS ratio is a numerical value range that is established substantially independently of the Ar gas flow rate.

【0063】また、キャリアガスがArガスの場合に
も、Heガスと同様な結果が得られたのは、両者とも不
活性ガスであるため成膜過程の化学反応に直接関与しな
いためと考えられ、不活性ガスをキャリアガスとして用
いる限り、前記のO2 /TEOS比の20倍〜40倍
は、キャリアガスの種類と実質的に関係なく成立する数
値範囲である。
Also, when the carrier gas is Ar gas, the same result as that obtained with He gas was obtained because both are inert gases and do not directly participate in the chemical reaction in the film formation process. As long as the inert gas is used as the carrier gas, the 20 to 40 times the O 2 / TEOS ratio is a numerical range that is satisfied substantially regardless of the type of the carrier gas.

【0064】なお、図5乃至図9の実験では、C2 6
/TEOSの比は7と一定であるが、これらの実験結果
がC2 6 /TEOS=5〜7の場合にも成立すること
は容易に予測しえる所であり、少なくとも、図2乃至図
3に示す好適実施例において成立する条件である。
In the experiments shown in FIGS. 5 to 9, C 2 F 6
Although the ratio of / TEOS is constant at 7, it can be easily predicted that these experimental results are satisfied even when C 2 F 6 / TEOS = 5 to 7, and at least FIGS. These conditions are satisfied in the preferred embodiment shown in FIG.

【0065】また、図2乃至図9の実験では、載置台温
度は400℃で一定であるが、この400℃は本発明の
PCVD法おける最適温度であり、この温度をあまり変
化させて実験する意味がないからである。
In the experiments shown in FIGS. 2 to 9, the temperature of the mounting table is constant at 400 ° C., but this 400 ° C. is the optimum temperature in the PCVD method of the present invention. It is meaningless.

【0066】即ち、400℃よりあまり高くなりすぎる
と、アルミニウム配線層や、オーミック電極、或いは、
場合によっては、ショットキーバリア電極に悪影響を与
えるので自ずと上限があり、また、低くなりすぎても、
SiOF膜の緻密度が低下する等の膜質の劣化が起きる
ので自ずと下限もある。例えば、本発明のPCVD法に
おける載置台温度は、360℃〜420℃の範囲が好適
である。
That is, if the temperature is much higher than 400 ° C., the aluminum wiring layer, the ohmic electrode, or the
In some cases, the Schottky barrier electrode is adversely affected, so there is naturally an upper limit.
There is naturally a lower limit because the quality of the film such as a decrease in the density of the SiOF film is deteriorated. For example, the mounting table temperature in the PCVD method of the present invention is preferably in the range of 360 ° C. to 420 ° C.

【0067】次に、図10を参照して、TEOSに対す
るO2 ガスの添加量の最適化によって、何故SiOF膜
の誘電率が安定化するのかについて実験したので、その
結果を検討する。
Next, with reference to FIG. 10, an experiment was conducted on why the dielectric constant of the SiOF film was stabilized by optimizing the amount of O 2 gas added to TEOS, and the results will be discussed.

【0068】図10参照 図10は、TEOS:O2 :He=30sccm:60
0sccm:500sccmとO2 流量を最適化したS
iOF膜と、TEOS:O2 :He=30sccm:4
00sccm:500sccmとO2 流量を最適化して
いないSiOF膜のTDS(Thermal Deso
rption Spectroscopy)分析の結果
を示すものである。
FIG. 10 shows TEOS: O 2 : He = 30 sccm: 60.
0 sccm: S with 500 sccm and optimized O 2 flow rate
iOF film, TEOS: O 2 : He = 30 sccm: 4
00 sccm: 500 sccm and TDS (Thermal Deso) of the SiOF film without optimizing the O 2 flow rate
3 shows the results of rption spectroscopy analysis.

【0069】なお、このTDS分析は昇温脱離法とも言
われるものであって、高真空下において、測定する試料
を昇温加熱し、昇温時に放出されるガスの分子量から試
料中に存在する物質の元素や分子を同定するものであ
り、SiOF膜の場合には膜中のFはフッ化水素(H
F)として放出されるので、図10は放出されたHFの
量を測定したものである。
This TDS analysis is also referred to as a thermal desorption method, in which a sample to be measured is heated and heated under a high vacuum, and the molecular weight of a gas released at the time of temperature rise indicates that the sample is present in the sample. In the case of an SiOF film, F in the film is hydrogen fluoride (H
FIG. 10 measures the amount of HF released since it is released as F).

【0070】図から明らかなように、試料の温度を上げ
ていくと、O2 流量が最適化されたSiOF膜の場合に
はHFの脱ガスは700℃以上で起こるのに対して、O
2 流量が最適化されていないSiOF膜の場合には40
0℃以下で既に脱ガスが始まり、且つ、脱ガスの量も大
幅に異なる。
As is apparent from the figure, when the temperature of the sample is increased, the outgassing of HF occurs at 700 ° C. or higher in the case of the SiOF film in which the O 2 flow rate is optimized.
2 40 in case of SiOF film whose flow rate is not optimized
Degassing has already begun below 0 ° C., and the amount of degassing also varies greatly.

【0071】即ち、O2 流量が最適化されていないSi
OF膜の場合には、膜中のフッ素原子はシリコン原子と
結合せずに単体として存在していることを示唆するもの
であり、この未結合のフッ素原子が水分(H2 O)の吸
収に関与しているものと考えられる。
That is, when the O 2 flow rate is not optimized
In the case of an OF film, the fluorine atoms in the film suggest that they exist as a simple substance without being bonded to silicon atoms, and this unbonded fluorine atoms cause absorption of moisture (H 2 O). Probably involved.

【0072】以上の結果を総合的に判断すると、O2
TEOS比を20倍〜40倍とした場合に、成膜圧力、
印加電力、総ガス流量、キャリアガスの流量、及び、キ
ャリアガスの種類に依存することなく、誘電率が経時的
に安定した低誘電率のSiOF膜を、実用上問題のない
成膜速度で、且つ、良好なステップ・カヴァレージで堆
積することができる。
When comprehensively judging the above results, O 2 /
When the TEOS ratio is set to 20 to 40 times, the film forming pressure,
The applied power, the total gas flow rate, the flow rate of the carrier gas, and the low dielectric constant SiOF film whose dielectric constant is stable with time without depending on the type of the carrier gas, at a deposition rate that does not cause any practical problem, In addition, it can be deposited with good step coverage.

【0073】また、その場合のC2 6 /TEOS比を
5倍〜7倍とすることによって、PCVD−SiO2
より低誘電率のSiOF膜を安定に形成することがで
き、半導体集積回路装置における信号伝播遅延を低減す
ることができる。
By setting the C 2 F 6 / TEOS ratio in this case to 5 to 7 times, a SiOF film having a dielectric constant lower than that of the PCVD-SiO 2 film can be formed stably. The signal propagation delay in the device can be reduced.

【0074】なお、本発明においてはフッ素源としてC
2 6 を用いているが、それはC26 が吸湿性の制御
及び低誘電率化にとって最適であるからである。即ち、
フッ素源としてはC4 8 、C3 6 、或いは、CHF
3 等が挙げられるが、これらは重合性が高くプラズマ中
でCとFとの重合体を作りやすいので、成膜したSiO
F膜中にこのような重合体が不純物として残留しやす
く、膜の吸湿性を制御することが難しくなる。
In the present invention, C is used as the fluorine source.
2 F 6 is used because C 2 F 6 is optimal for controlling hygroscopicity and lowering the dielectric constant. That is,
As a fluorine source, C 4 F 8 , C 3 F 6 , or CHF
Although 3, etc., because these are easy to make the polymer of C and F in high plasma polymerizable, it was deposited SiO
Such a polymer is likely to remain as an impurity in the F film, making it difficult to control the hygroscopicity of the film.

【0075】また、他のフッ素源としてSiF4 或いは
CF4 が挙げられるが、これらのガスはプラズマ中での
分解効率が悪いために膜中にFを取り込み難く、したが
って、低誘電率化が困難であるためである。
Other sources of fluorine include SiF 4 and CF 4, but these gases have low decomposition efficiency in plasma, so that it is difficult to incorporate F into the film, and therefore it is difficult to reduce the dielectric constant. This is because

【0076】なお、本発明の実施例においては、図1に
示したダイレクト・インジェクション法を用いたPCV
D装置を用いているが、TEOS源として通常用いられ
ているバブラーを利用したPCVD装置を用いても良い
ものであるが、この場合には、TEOSガスの流量の制
御が難しくなる。また、加熱手段としては、ランプ加熱
を用いているが、抵抗ヒーターを用いても良いものであ
る。
In the embodiment of the present invention, the PCV using the direct injection method shown in FIG.
Although the D apparatus is used, a PCVD apparatus using a bubbler generally used as a TEOS source may be used, but in this case, it becomes difficult to control the flow rate of the TEOS gas. As the heating means, lamp heating is used, but a resistance heater may be used.

【0077】なお、上記の説明における効果は、半導体
集積回路装置の層間絶縁膜に適用した場合について述べ
ているが、本発明の絶縁膜の形成方法は、半導体集積回
路装置の層間絶縁膜の形成方法に限られるものではな
く、光IC等の他の誘電体集積回路装置にも適用し得る
ものである。
Although the effects in the above description are applied to the case where the present invention is applied to an interlayer insulating film of a semiconductor integrated circuit device, the method of forming an insulating film according to the present invention employs a method of forming an interlayer insulating film of a semiconductor integrated circuit device. The present invention is not limited to the method, but can be applied to other dielectric integrated circuit devices such as an optical IC.

【0078】[0078]

【発明の効果】本発明によれば、テトラエチルオルソシ
リケート(TEOS)、酸素、及び、C2 6 を原料ガ
スとして用いたプラズマ化学気相成長法により絶縁膜を
形成する際に、テトラエチルオルソシリケートガスに対
する酸素ガスの体積流量比を20倍乃至40倍にし、ま
た、テトラエチルオルソシリケートガスに対するC2
6 の体積流量比を5倍乃至7倍にすることによって、誘
電率が経時的に安定な低誘電率のSiOF膜を得ること
ができ、したがって、このSiOF膜を層間絶縁膜とし
て用いた場合には、半導体集積回路装置の信号伝播遅延
を防止することができ、半導体集積回路装置の高速性と
信頼性とを大きく向上することができる。
According to the present invention, tetraethyl ortho
Like (TEOS), oxygen and CTwoF6The raw material
Insulating film by plasma-enhanced chemical vapor deposition
During the formation, it reacts with tetraethylorthosilicate gas.
The volume flow ratio of oxygen gas to be increased to 20 to 40 times,
C for tetraethyl orthosilicate gasTwoF
6By increasing the volumetric flow ratio of 5 to 7 times,
Obtaining low dielectric constant SiOF film with stable electric conductivity over time
Therefore, this SiOF film is used as an interlayer insulating film.
Signal propagation delay of the semiconductor integrated circuit device
Can be prevented, and the speed of the semiconductor integrated circuit device can be improved.
Reliability can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施に用いるプラズマ化学気相成長装
置の概略的構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus used for carrying out the present invention.

【図2】本発明の実施例におけるC2 6 /TEOS比
を7とした場合の、SiOF膜の誘電率の安定性のO2
流量依存性を示す図である。
FIG. 2 is a graph showing the O 2 stability of the dielectric constant of a SiOF film when the C 2 F 6 / TEOS ratio is set to 7 in an embodiment of the present invention.
It is a figure which shows a flow rate dependency.

【図3】本発明の実施例におけるC2 6 /TEOS比
を5とした場合の、SiOF膜の誘電率の安定性のO2
流量依存性を示す図である。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the C 2 F 6 / TEOS ratio and the stability of the dielectric constant of an SiOF film, O 2 , when the C 2 F 6 / TEOS ratio is 5
It is a figure which shows a flow rate dependency.

【図4】本発明の実施例におけるC2 6 /TEOS比
を8とした場合の、SiOF膜の誘電率の安定性のO2
流量依存性を示す図である。
FIG. 4 is a graph showing the O 2 stability of the dielectric constant of a SiOF film when the C 2 F 6 / TEOS ratio is set to 8 in the embodiment of the present invention.
It is a figure which shows a flow rate dependency.

【図5】本発明の実施例におけるC2 6 /TEOS比
を7とした場合の、SiOF膜の誘電率の安定に必要な
2 流量の印加電力依存性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the applied power dependence of the O 2 flow rate necessary for stabilizing the dielectric constant of the SiOF film when the C 2 F 6 / TEOS ratio is set to 7 in the example of the present invention.

【図6】本発明の実施例におけるC2 6 /TEOS比
を7とした場合の、SiOF膜の誘電率の安定に必要な
2 流量の成膜圧力依存性を示す図である。
FIG. 6 is a graph showing the dependency of the flow rate of O 2 required for stabilizing the dielectric constant of the SiOF film on the deposition pressure when the C 2 F 6 / TEOS ratio is set to 7 in the example of the present invention.

【図7】本発明の実施例におけるC2 6 /TEOS比
を7とした場合の、SiOF膜の誘電率の安定に必要な
2 流量の総ガス流量依存性を示す図である。
FIG. 7 is a graph showing the total gas flow rate dependency of the O 2 flow rate necessary for stabilizing the dielectric constant of the SiOF film when the C 2 F 6 / TEOS ratio is set to 7 in the example of the present invention.

【図8】本発明の実施例におけるC2 6 /TEOS比
を7とした場合の、SiOF膜の誘電率の安定に必要な
2 流量のHeガス流量依存性を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the He gas flow rate dependency of the O 2 flow rate necessary for stabilizing the dielectric constant of the SiOF film when the C 2 F 6 / TEOS ratio is set to 7 in the example of the present invention.

【図9】本発明の実施例におけるC2 6 /TEOS比
を7とした場合の、SiOF膜の誘電率の安定に必要な
2 流量のArガス流量依存性を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the dependence of the O 2 flow rate required for stabilizing the dielectric constant of the SiOF film on the Ar gas flow rate when the C 2 F 6 / TEOS ratio is set to 7 in the example of the present invention.

【図10】TDS分析におけるHF脱ガス量の成膜条件
依存性を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing the dependence of the amount of HF outgas on film formation conditions in TDS analysis.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反応室 2 原料ガス供給配管 3 高周波電源 4 シャワーヘッド型上部電極 5 被処理基板 6 下部電極 7 真空ポンプ 8 排気口 9 配管 10 C2 6 ボンベ 11 マスフローコントローラ 12 配管 13 O2 ボンベ 14 マスフローコントローラ 15 配管 16 液体TEOS 17 TEOS容器 18 配管 19 液体マスフローコントローラ 20 気化器 21 配管 22 Heボンベ 23 マスフローコントローラ 24 配管 25 ヒーターDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction chamber 2 Source gas supply pipe 3 High frequency power supply 4 Shower head type upper electrode 5 Substrate to be processed 6 Lower electrode 7 Vacuum pump 8 Exhaust port 9 Piping 10 C 2 F 6 cylinder 11 Mass flow controller 12 Piping 13 O 2 cylinder 14 Mass flow controller 15 Piping 16 Liquid TEOS 17 TEOS container 18 Piping 19 Liquid mass flow controller 20 Vaporizer 21 Piping 22 He cylinder 23 Mass flow controller 24 Piping 25 Heater

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−211708(JP,A) 特開 平6−302593(JP,A) 特開 平7−90589(JP,A) 特開 平6−168937(JP,A) 特表 平6−507942(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/316 H01L 21/31 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-7-211708 (JP, A) JP-A-6-302593 (JP, A) JP-A-7-90589 (JP, A) JP-A-6-302 168937 (JP, A) Table 6-507942 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/316 H01L 21/31

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 プラズマ化学気相成長法を用いた絶縁膜
の形成方法において、前記絶縁膜を形成する原料ガスと
して、テトラエチルオルソシリケート、酸素、及び、C
2 6 を用いると共に、テトラエチルオルソシリケート
ガスに対する酸素ガスの体積流量比を20倍乃至40倍
にしたことを特徴とする絶縁膜の形成方法。
1. A method for forming an insulating film using plasma enhanced chemical vapor deposition, wherein a source gas for forming the insulating film is tetraethylorthosilicate, oxygen, and C.
A method for forming an insulating film, wherein 2 F 6 is used and the volume flow ratio of oxygen gas to tetraethyl orthosilicate gas is 20 to 40 times.
【請求項2】 上記原料ガスにおける、テトラエチルオ
ルソシリケートガスに対するC2 6 の体積流量比を5
倍乃至7倍にしたことを特徴とする請求項1記載の絶縁
膜の形成方法。
2. A method according to claim 1, wherein said source gas has a volume flow ratio of C 2 F 6 to tetraethyl orthosilicate gas of 5%.
2. The method for forming an insulating film according to claim 1, wherein the size is increased by a factor of 7 to 7.
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