JP3228251B2 - CVD apparatus and semiconductor device manufacturing method using the same - Google Patents

CVD apparatus and semiconductor device manufacturing method using the same

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JP3228251B2 JP35755698A JP35755698A JP3228251B2 JP 3228251 B2 JP3228251 B2 JP 3228251B2 JP 35755698 A JP35755698 A JP 35755698A JP 35755698 A JP35755698 A JP 35755698A JP 3228251 B2 JP3228251 B2 JP 3228251B2
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はポーラス膜からなる
層間絶縁膜等の形成に使用されるCVD装置及びそれを
使用した半導体装置の製造方法に関し、特に、安定した
膜質を得ることができるCVD装置及びそれを使用した
半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CVD apparatus used for forming an interlayer insulating film made of a porous film and a method for manufacturing a semiconductor device using the same, and more particularly, to a CVD apparatus capable of obtaining a stable film quality. And a method for manufacturing a semiconductor device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近時、半導体集積回路(IC)の製造分
野では、デバイスの高集積化にともない、スケーリング
則に従った横方向のデバイスの微細化が進められてい
る。これにともない、配線幅及び配線間隔も縮小化の方
向にある。しかし、配線間の寄生容量は配線間隔に反比
例して増加する。この配線間容量の増加は配線遅延を招
き、デバイスの処理速度低下の原因となるため、デバイ
スの微細化及び高集積化を促進する上で大きな問題とな
ってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the field of manufacturing semiconductor integrated circuits (ICs), along with higher integration of devices, miniaturization of devices in the horizontal direction in accordance with a scaling law has been advanced. Along with this, the wiring width and the wiring interval are also being reduced. However, the parasitic capacitance between wirings increases in inverse proportion to the wiring spacing. This increase in inter-wiring capacitance causes a wiring delay and causes a reduction in the processing speed of the device, and thus has become a major problem in promoting the miniaturization and high integration of the device.

【0003】配線間の寄生容量は、配線間の絶縁膜の比
誘電率に比例するものである。そこで、寄生容量を低下
させる方法の1つの方法として、絶縁膜の比誘電率を下
げる方法が有効であり、従来層間絶縁膜として使用され
ているSiO2膜よりも比誘電率が低い絶縁膜を形成す
ることが検討されてきている。代表的な低誘電率層間絶
縁膜としては、SiO2膜にFを添加したSiOF膜が
ある。SiO2膜の比誘電率が3.9以上であるのに対
し、SiOF膜の比誘電率には3.4乃至3.7と低い
値が得られている。また、その他の比誘電率が低い膜と
して、ハイドロジェンシルセスキオキサン(HSQ)
膜、ベンゾシクロブテン(BCB)等の無機又は有機ス
ピンオングラス(SOG)膜、フッ素化アモルファスカ
ーボン膜、ポリパラキシリレン膜等のCVD有機膜等が
多数報告されている。これらの膜の比誘電率は、最も低
いもので2.4程度である。
The parasitic capacitance between wirings is proportional to the relative dielectric constant of an insulating film between wirings. Therefore, as one method of reducing the parasitic capacitance, a method of lowering the relative permittivity of the insulating film is effective. An insulating film having a lower relative permittivity than the SiO 2 film conventionally used as an interlayer insulating film is effective. Forming has been considered. As a typical low dielectric constant interlayer insulating film, there is a SiOF film obtained by adding F to a SiO 2 film. While the relative dielectric constant of the SiO 2 film is 3.9 or more, the relative dielectric constant of the SiOF film is as low as 3.4 to 3.7. Other films having a low relative dielectric constant include hydrogen silsesquioxane (HSQ).
A large number of films, inorganic or organic spin-on-glass (SOG) films such as benzocyclobutene (BCB), fluorinated amorphous carbon films, and CVD organic films such as polyparaxylylene films have been reported. The relative permittivity of these films is the lowest at about 2.4.

【0004】更に、より一層比誘電率を低下させる方法
として、ポーラス膜を使用し膜密度を減少させる方法が
報告されている。その一例して、商品名でXeroge
lとよばれている塗布膜が報告されており、その比誘電
率は2.0まで低くなっている。
Further, as a method of further lowering the relative dielectric constant, a method of using a porous film to reduce the film density has been reported. As an example, Xeroge by product name
A coating film called 1 has been reported, and its relative dielectric constant has been reduced to 2.0.

【0005】しかし、ポーラス膜の形成は、特公平7−
46698号公報に開示されているように、塗布又はC
VD法により所望の膜を成膜した後、熱処理により膜中
の結合の一部を切ることにより行われているため、切ら
れた結合部の終端が不安定な状態となっており、大気開
放中にH2Oと反応する等膜質が劣化しやすい。また、
ポーラス膜中の空孔の大きさは切られる結合の大きさに
より決まるため、空孔の大きさを制御するためには、原
料の分子構造自体に改良を加える必要があり、制御が困
難となっている。
However, the formation of a porous film is described in
As disclosed in U.S. Pat.
Since a desired film is formed by the VD method and then a part of the bond in the film is cut by heat treatment, the cut end of the bond is in an unstable state, and is exposed to the atmosphere. The film quality, such as reacting with H 2 O therein, is apt to deteriorate. Also,
Since the size of the pores in the porous film is determined by the size of the cut bonds, it is necessary to improve the molecular structure of the raw material itself in order to control the size of the pores, making it difficult to control. ing.

【0006】また、他のポーラス膜の形成方法が、例え
ば特開平9−213797号公報に開示されている。こ
の公報に記載された従来のポーラス膜の形成方法におい
ては、シリコン酸化膜上に網目構造の隙間にエタノール
を含む湿潤ゲルを塗布し、その後超臨界乾燥法によりエ
タノールを除去して乾燥ゲルとすることにより、ポーラ
ス膜を形成している。また、発泡剤により被覆された中
空カプセル構造体を含有する塗布膜をシリコン酸化膜上
に形成し、その後熱処理により発泡剤を分解させること
により、ポーラス膜を形成する方法も記載されている。
Another method for forming a porous film is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-21797. In the conventional method for forming a porous film described in this publication, a wet gel containing ethanol is applied to the gaps of the network structure on a silicon oxide film, and then ethanol is removed by a supercritical drying method to form a dry gel. Thus, a porous film is formed. Also, a method is described in which a coating film containing a hollow capsule structure covered with a foaming agent is formed on a silicon oxide film, and then the foaming agent is decomposed by heat treatment to form a porous film.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開平9−213797号公報に記載された方法によっ
て形成されたポーラス膜でも、ポーラス膜の化学的な安
定性は十分とはいえない。
However, even with the porous film formed by the method described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-21797, the chemical stability of the porous film cannot be said to be sufficient.

【0008】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、膜質が安定したポーラス膜を得ることがで
きるCVD装置及びそれを使用した半導体装置の製造方
法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a CVD apparatus capable of obtaining a porous film having a stable film quality and a method of manufacturing a semiconductor device using the same. .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係るCVD装置
は、チャンバと、このチャンバ内に配置され半導体基板
を載置するサセプタと、前記半導体基板上に形成すべき
層間絶縁膜の原料となる原料ガスを前記チャンバ内に供
給する原料ガス供給手段と、前記層間絶縁膜の成膜後に
加熱されることにより気化して前記層間絶縁膜から離脱
する粒子を前記層間絶縁膜の成膜中に前記半導体基板の
表面に吹きかける吹きかけ手段と、を有することを特徴
とする。
A CVD apparatus according to the present invention is a raw material for a chamber, a susceptor arranged in the chamber for mounting a semiconductor substrate, and an interlayer insulating film to be formed on the semiconductor substrate. Source gas supply means for supplying a source gas into the chamber, and after forming the interlayer insulating film,
Evaporates by heating and separates from the interlayer insulating film
A spray means Kakeru can blow the particles to the surface of the semiconductor substrate during formation of the interlayer insulating film, and having a.

【0010】本発明においては、吹きかけ手段により層
間絶縁膜の成膜中に粒子が層間絶縁膜中に分散される。
このため、その後にこの層間絶縁膜中の粒子を脱離させ
ることにより空孔を形成することができる。このように
して形成されたポーラス膜は、その中の結合を切られて
空孔が形成されているのではないので、膜質が安定して
いる。また、粒子の大きさを調節すれば空孔の大きさを
制御できるので、空孔の大きさの制御は容易である。
In the present invention, particles are dispersed in the interlayer insulating film by the spraying means during the formation of the interlayer insulating film.
Therefore, voids can be formed by subsequently removing particles in the interlayer insulating film. The porous film formed in this manner has stable film quality, since the bonds in the porous film are not cut off and the pores are not formed. In addition, since the size of the pores can be controlled by adjusting the size of the particles, the control of the size of the pores is easy.

【0011】本発明に係る半導体装置の製造方法は、半
導体基板上に粒子が分散した層間絶縁膜をCVD法によ
り形成する工程及び前記層間絶縁膜を熱処理することに
より前記粒子を気化させ前記層間絶縁膜中に複数の空孔
を形成する工程を繰り返すことにより前記半導体基板上
に空孔を有する複数の層間絶縁膜を形成する工程を有す
ることを特徴とする。なお、前記各層間絶縁膜間で空孔
の密度が相違していてもよい。
[0011] The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the interlayer insulating vaporize the particles by particles on the semiconductor substrate to a heat treatment step and the interlayer insulating film is formed by CVD an interlayer insulating film dispersed A step of forming a plurality of interlayer insulating films having holes on the semiconductor substrate by repeating a step of forming a plurality of holes in the film. Note that voids are formed between the interlayer insulating films.
May have different densities.

【0012】本発明に係る他の半導体装置の製造方法
は、半導体基板上に粒子が分散した層間絶縁膜をCVD
法により形成する工程と、この層間絶縁膜を熱処理する
ことにより前記粒子を気化させ前記層間絶縁膜中に複数
の空孔を形成する工程と、を有し、前記層間絶縁膜を形
成する工程は、前記層間絶縁膜の原料ガスを供給しなが
ら前記半導体基板の表面に前記原料ガスとは反応しない
粒子を吹きかける工程を有することを特徴とする。
Another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
Uses CVD to form an interlayer insulating film in which particles are dispersed on a semiconductor substrate.
Forming step and heat treating this interlayer insulating film
By vaporizing the particles, a plurality of particles are formed in the interlayer insulating film.
Forming a hole in the interlayer insulating film.
The forming step is performed while supplying a source gas for the interlayer insulating film.
Does not react with the source gas on the surface of the semiconductor substrate
It is characterized by having a step of spraying particles.

【0013】なお、前記層間絶縁膜は、ポリパラキシリ
レン膜であってもよい。
The interlayer insulating film is made of polyparaxylyl
It may be a ren film.

【0014】本発明に係る更に他の半導体装置の製造方
法は、半導体基板上に粒子が分散したポリパラキシリレ
ンからなる層間絶縁膜をCVD法により形成する工程
と、この層間絶縁膜を熱処理することにより前記粒子を
気化させ前記層間絶縁膜中に複数の空孔を形成する工程
と、を有することを特徴とする。
Still another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
The method is based on poly-para-xylylene in which particles are dispersed on a semiconductor substrate.
Of forming an interlayer insulating film made of silicon by a CVD method
And heat treating the interlayer insulating film to form the particles.
Forming a plurality of holes in the interlayer insulating film by vaporizing
And the following.

【0015】本発明方法においては、粒子が分散した層
間絶縁膜をCVD法により形成し、前記粒子を気化させ
て空孔を形成しているので、層間絶縁膜としてのポーラ
ス膜の膜質が安定している。また、CVD法により層間
絶縁膜を形成しているため、粒子の大きさを調節して空
孔の大きさを制御することが容易である。
In the method of the present invention, a layer in which particles are dispersed
An inter-insulating film is formed by a CVD method, and the particles are vaporized.
Holes, forming a polar as an interlayer insulating film.
Film quality is stable. In addition, interlayer by CVD method
Since the insulating film is formed, the size of the particles is adjusted to
It is easy to control the size of the holes.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係るCV
D装置について、添付の図面を参照して具体的に説明す
る。図1は本発明の実施例に係るCVD装置を示す模式
図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a CV according to an embodiment of the present invention will be described.
The device D will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a CVD apparatus according to an embodiment of the present invention.

【0017】本発明の実施例に係るCVD装置において
は、通常のものと同様に、チャンバ6内にサセプタ4が
配置されており、このサセプタ4上に被処理材であるシ
リコン基板5が載置される。サセプタ4の温度は成膜時
には、例えば−40℃程度に調節される。また、チャン
バ6には、チャンバ6内の気圧を調節するためのターボ
ポンプ7及びドライポンプ8が設けられた配管が連結さ
れている。
In the CVD apparatus according to the embodiment of the present invention, a susceptor 4 is disposed in a chamber 6 in the same manner as a normal apparatus, and a silicon substrate 5 as a material to be processed is placed on the susceptor 4. Is done. The temperature of the susceptor 4 is adjusted to, for example, about −40 ° C. during film formation. Further, a pipe provided with a turbo pump 7 and a dry pump 8 for adjusting the atmospheric pressure in the chamber 6 is connected to the chamber 6.

【0018】更に、膜の固体原料であるジパラキシリレ
ン([2、2]パラシクロファン)11が収容されるボ
トル2がチャンバ6の外部に設けられている。このボト
ル2には、ジパラキシリレン11を加熱して気化させる
ためのヒータ等の加熱装置(図示せず)が備えられてい
る。また、ジパラキシリレンガスを更に加熱して分解さ
せパラキシリレンのモノマーを生成する熱分解炉3がボ
トル2に連結されている。この熱分解炉3はチャンバ6
にも連結されており、熱分解炉3内で生成されたパラキ
シリレンのモノマーがチャンバ6に供給される。なお、
ボトル2及びこれに連結された配管9はヒータ10に被
覆されている。更にまた、チャンバ6には、Arガスが
供給される配管1が連結されている。なお、配管1の先
端には、ノズルが設けられており、その口の直径は約1
mmである。
Further, a bottle 2 containing diparaxylylene ([2,2] paracyclophane) 11, which is a solid raw material for the membrane, is provided outside the chamber 6. The bottle 2 is provided with a heating device (not shown) such as a heater for heating and vaporizing the diparaxylylene 11. Further, a pyrolysis furnace 3 that further heats and decomposes diparaxylylene gas to generate a paraxylylene monomer is connected to the bottle 2. The pyrolysis furnace 3 has a chamber 6
The paraxylylene monomer generated in the pyrolysis furnace 3 is supplied to the chamber 6. In addition,
The bottle 2 and the pipe 9 connected to the bottle 2 are covered with a heater 10. Furthermore, the pipe 1 to which Ar gas is supplied is connected to the chamber 6. In addition, a nozzle is provided at the tip of the pipe 1, and the diameter of the mouth is about 1.
mm.

【0019】このように構成された本発明の実施例に係
るCVD装置においては、配管1からArガスがシリコ
ン基板5の表面に高速で供給される。この際、配管1内
とチャンバ6内の圧力差により急激にArガスの体積が
膨張するため、断熱膨張により気体温度が下がり、急速
に冷却されたArガスは固化し一部クラスタを形成す
る。また、配管9よりパラキシリレンのモノマーがチャ
ンバ6内に供給される。そして、−40℃に冷却された
シリコン基板5上でパラキシリレンのモノマーの重合反
応によりポリパラキシリレン膜が形成されるが、この
際、Arクラスタも同時に供給されているため、膜中に
Arクラスタを含んだポリキシリレン膜が成膜される。
その後、Arクラスタを含むポリパラキシリレン膜を熱
処理することにより、Arクラスタを気化させて膜から
脱離させれば、膜質が安定したポーラス膜が形成され
る。
In the CVD apparatus according to the embodiment of the present invention, the Ar gas is supplied from the pipe 1 to the surface of the silicon substrate 5 at a high speed. At this time, since the volume of the Ar gas expands rapidly due to the pressure difference between the pipe 1 and the chamber 6, the gas temperature decreases due to adiabatic expansion, and the rapidly cooled Ar gas solidifies to form some clusters. Further, a paraxylylene monomer is supplied into the chamber 6 from the pipe 9. Then, a polyparaxylylene film is formed by a polymerization reaction of paraxylylene monomer on the silicon substrate 5 cooled to −40 ° C. At this time, since Ar clusters are supplied at the same time, the Ar clusters are included in the film. A polyxylylene film containing is formed.
Thereafter, by heat-treating the polyparaxylylene film containing the Ar cluster, the Ar cluster is vaporized and removed from the film, whereby a porous film having stable film quality is formed.

【0020】次に、上述の本発明の実施例に係るCVD
装置を使用した本発明の実施例方法に係る半導体装置の
製造方法について説明する。図2(a)乃至(c)は本
発明の第1の実施例方法に係る半導体装置の製造方法を
工程順に示す断面図である。
Next, the CVD according to the above-described embodiment of the present invention will be described.
A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment method of the present invention using the device will be described. 2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【0021】第1の実施例方法においては、先ず、図2
(a)に示すように、第1の層間絶縁膜として、例えば
SiH4及びN2Oを使用したプラズマCVD法により、
膜厚が20nmのSiO2膜22をシリコン基板21上
に成膜する。次に、図1に示すCVD装置を使用して減
圧(LP)CVD法により、例えば膜厚が400nmの
ポリパラキシリレン膜23をSiO2膜22上に成膜す
る。
In the method of the first embodiment, first, FIG.
As shown in FIG. 1A, a plasma CVD method using, for example, SiH 4 and N 2 O as a first interlayer insulating film is performed.
An SiO 2 film 22 having a thickness of 20 nm is formed on a silicon substrate 21. Next, a polyparaxylylene film 23 having a thickness of, for example, 400 nm is formed on the SiO 2 film 22 by a low pressure (LP) CVD method using the CVD apparatus shown in FIG.

【0022】ポリパラキシリレン膜23の成膜に際して
は、先ず、シリコン基板21をサセプタ4上に載置し、
ジパラキシリレン11をボトル2内で180℃に加熱し
気化させる。次いで、ジパラキシリレン11を熱分解炉
3の中で650℃まで更に加熱することにより、分解さ
せてパラキシリレンのモノマーを生成する。その後、A
rガスを配管1から100sccmの流量でチャンバ6
内に導入しながら、分解されたモノマーをチャンバ6内
に導入し、−40℃に冷却されたサセプタ4上に載置さ
れたシリコン基板21上に形成されたSiO2膜22上
に重合反応によりポリパラキシリレン膜23を成膜す
る。このとき、Arガスは、口の直径が1mm以下のノ
ズルから噴出されるので、その流速は極めて速く、Ar
ガスは断熱膨張により急激に冷却されて固化する。従っ
て、成膜中に多数のArクラスタ24がポリパラキシリ
レン膜23内に形成される。
In forming the polyparaxylylene film 23, first, the silicon substrate 21 is placed on the susceptor 4,
The diparaxylylene 11 is heated to 180 ° C. in the bottle 2 and vaporized. Next, the diparaxylylene 11 is further decomposed by further heating it to 650 ° C. in the pyrolysis furnace 3 to produce a paraxylylene monomer. Then A
r gas is supplied from the pipe 1 to the chamber 6 at a flow rate of 100 sccm.
While being introduced into the chamber, the decomposed monomer is introduced into the chamber 6, and is polymerized on the SiO 2 film 22 formed on the silicon substrate 21 mounted on the susceptor 4 cooled to −40 ° C. A polyparaxylylene film 23 is formed. At this time, the Ar gas is ejected from a nozzle having a mouth diameter of 1 mm or less.
The gas is rapidly cooled by the adiabatic expansion and solidified. Therefore, many Ar clusters 24 are formed in the polyparaxylylene film 23 during the film formation.

【0023】Arクラスタ24を含有するポリパラキシ
リレン膜23を成膜した後、図2(b)に示すように、
シリコン基板21をCVD装置から取り出し、300℃
の真空雰囲気中でArクラスタ24が形成されたポリパ
ラキシリレン膜23をアニールする。この結果、ポリパ
ラキシリレン膜23中のArクラスタ24が気化してポ
リパラキシリレン膜23から脱離する。これにより、ポ
リパラキシリレン膜23中に多数の空孔25が形成さ
れ、ポーラス膜としてポリパラキシリレン膜23aが形
成される。
After forming the polyparaxylylene film 23 containing the Ar cluster 24, as shown in FIG.
The silicon substrate 21 is taken out of the CVD apparatus, and 300 ° C.
The polyparaxylylene film 23 on which the Ar cluster 24 is formed is annealed in the vacuum atmosphere described above. As a result, the Ar cluster 24 in the polyparaxylylene film 23 is vaporized and desorbed from the polyparaxylylene film 23. As a result, many holes 25 are formed in the polyparaxylylene film 23, and the polyparaxylylene film 23a is formed as a porous film.

【0024】その後、図2(c)に示すように、キャッ
プ膜としてSiH4及びN2Oを使用したプラズマCVD
法により、例えば膜厚が50nmのSiO2膜26をポ
リパラキシリレン膜23a上に成膜することにより、3
層構造の層間絶縁膜を完成させる。
Thereafter, as shown in FIG. 2C, plasma CVD using SiH 4 and N 2 O as the cap film.
The SiO 2 film 26 having a thickness of 50 nm is formed on the polyparaxylylene film 23a by the
A layered interlayer insulating film is completed.

【0025】本実施例方法によれば、前述のCVD装置
を使用してArクラスタ24を含有するポリパラキシリ
レン膜23を形成し、これを熱処理しているので、膜質
が安定したポーラス膜としてポリパラキシリレン膜23
aを形成することができる。
According to the method of this embodiment, the polyparaxylylene film 23 containing the Ar cluster 24 is formed by using the above-mentioned CVD apparatus, and is subjected to a heat treatment. Polyparaxylylene film 23
a can be formed.

【0026】なお、ポリパラキシリレン膜23を形成す
る際のボトル2の温度は100乃至300℃であること
が好ましく、より好ましくは150乃至200℃であ
る。また、熱分解炉3の温度は500乃至800℃であ
ることが好ましく、より好ましくは600乃至700℃
である。更に、サセプタ4の温度は−50乃至50℃で
あることが好ましく、より好ましくは−40乃至0℃で
ある。更にまた、チャンバ6内の気圧は0.01乃至5
0Torrであることが好ましく、より好ましくは0.
1乃至0.5Torrである。更に、Arの供給量は1
0乃至500sccmであることが好ましく、より好ま
しくは20乃至100sccmである。
The temperature of the bottle 2 when forming the polyparaxylylene film 23 is preferably 100 to 300 ° C., and more preferably 150 to 200 ° C. Further, the temperature of the pyrolysis furnace 3 is preferably 500 to 800 ° C, more preferably 600 to 700 ° C.
It is. Further, the temperature of the susceptor 4 is preferably -50 to 50C, more preferably -40 to 0C. Furthermore, the pressure in the chamber 6 is 0.01 to 5
It is preferably 0 Torr, more preferably 0.1 Torr.
1 to 0.5 Torr. Further, the supply amount of Ar is 1
It is preferably from 0 to 500 sccm, and more preferably from 20 to 100 sccm.

【0027】また、ポリパラキシリレン膜23内に形成
するクラスタの原料としてArガスを使用しているが、
この原料は成膜温度下で固体又は液体の状態であって層
間絶縁膜に含有させることができるものであれば、特に
限定されるものではない。
Although Ar gas is used as a raw material of clusters formed in the polyparaxylylene film 23,
This raw material is not particularly limited as long as it is in a solid or liquid state at the film forming temperature and can be contained in the interlayer insulating film.

【0028】更に、クラスタを含有する層間絶縁膜をア
ニールする条件については、アニール温度が200乃至
450℃の範囲にあって、O2ガスを含まない雰囲気で
あれば、圧力、プラズマの有無及び時間等は特に限定さ
れるものではない。
The conditions for annealing the interlayer insulating film containing clusters are as follows: if the annealing temperature is in the range of 200 to 450 ° C. and the atmosphere does not contain O 2 gas, the pressure, the presence or absence of plasma, and the time Etc. are not particularly limited.

【0029】次に、本発明の第2の実施例に係る半導体
装置の製造方法について説明する。図3(a)乃至
(c)は本発明の第3の実施例方法に係る半導体装置の
製造方法を工程順に示す断面図である。
Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described. 3A to 3C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention in the order of steps.

【0030】第2の実施例においては、先ず、図3
(a)に示すように、第1の層間絶縁膜として、例えば
膜厚が25nmのSiO2膜32をCVD法によりシリ
コン基板31上に成膜する。次に、図1に示すCVD装
置を使用してLPCVD法により、例えば膜厚が100
nmのポリパラキシリレン膜33aをSiO2膜32上
に形成する。
In the second embodiment, first, FIG.
As shown in FIG. 1A, an SiO 2 film 32 having a thickness of, for example, 25 nm is formed on a silicon substrate 31 by a CVD method as a first interlayer insulating film. Next, using the CVD apparatus shown in FIG.
A polyparaxylylene film 33 a of nm is formed on the SiO 2 film 32.

【0031】ポリパラキシリレン膜33aの成膜に際し
ては、CVD装置の炉の温度を、例えば500℃に設定
する。これにより、気化したジパラキシリレンの熱分解
の進行が不十分となる。そして、熱分解が不十分なジパ
ラキシリレンをチャンバ6内に供給する。従って、成膜
中に未分解のジパラキシリレンクラスタが多数形成され
る。その後、これを400℃の真空雰囲気でアニールす
ることにより、未分解のジパラキシリレンを脱離させ、
ポリパラキシリレン膜33a内に多数の空孔34aを形
成する。
When forming the polyparaxylylene film 33a, the temperature of the furnace of the CVD apparatus is set to, for example, 500.degree. As a result, the progress of thermal decomposition of the vaporized diparaxylylene becomes insufficient. Then, diparaxylylene having insufficient thermal decomposition is supplied into the chamber 6. Therefore, many undecomposed diparaxylylene clusters are formed during the film formation. Thereafter, this is annealed in a vacuum atmosphere at 400 ° C. to desorb undecomposed diparaxylylene,
A large number of holes 34a are formed in the polyparaxylylene film 33a.

【0032】なお、本実施例方法においては、Arガス
の供給は行わない。
In the present embodiment, the supply of Ar gas is not performed.

【0033】その後、同様にして、ポリパラキシリレン
の成膜及びアニールを3回繰り返し、多数の空孔34b
を含有するポリパラキシリレン膜33b、多数の空孔3
4cを含有するポリパラキシリレン膜33c及び多数の
空孔34dを含有するポリパラキシリレン膜33dを順
次形成する。このようにして、4層構造のポーラス膜と
してのポリパラキシリレン膜を形成する。
Thereafter, similarly, film formation and annealing of polyparaxylylene are repeated three times to form a large number of holes 34b.
Polyparaxylylene film 33b containing a number of holes 3
A polyparaxylylene film 33c containing 4c and a polyparaxylylene film 33d containing many holes 34d are sequentially formed. Thus, a polyparaxylylene film as a porous film having a four-layer structure is formed.

【0034】その後、図3(c)に示すように、キャッ
プ膜としてSiH4及びN2Oを使用したプラズマCVD
法により、例えば膜厚が50nmのSiO2膜35をポ
リパラキシリレン膜33d上に成膜する。
Thereafter, as shown in FIG. 3C, plasma CVD using SiH 4 and N 2 O as a cap film.
By a method, for example, a SiO 2 film 35 having a thickness of 50 nm is formed on the polyparaxylylene film 33d.

【0035】本実施例方法によれば、前述のCVD装置
を使用して未分解のジポリパラキシリレンを含有するポ
リパラキシリレン膜を形成し、これを熱処理しているの
で、膜質が安定したポーラス膜としてポリパラキシリレ
ン膜33a乃至33dを形成することができる。
According to the method of this embodiment, a polyparaxylylene film containing undecomposed dipolyparaxylylene is formed by using the above-mentioned CVD apparatus, and this film is heat-treated. Polyparaxylylene films 33a to 33d can be formed as the formed porous films.

【0036】なお、本実施例方法においては、ポリパラ
キシリレン膜中へのジパラキシリレン添加のために熱分
解炉の温度を変更したが、この他にジパラキシリレンの
供給系を別に設けて供給量の制御を行ってもよい。ま
た、各ポリパラキシリレンの形成時における原料ガスの
供給量を相違させることにより、各膜間で膜密度及び比
誘電率が相違する4層のポーラスポリパラキシリレン膜
を形成することが可能である。
In the method of this embodiment, the temperature of the thermal decomposition furnace was changed to add diparaxylylene to the polyparaxylylene film. In addition, a separate supply system for diparaxylylene was provided to control the supply amount. May be performed. Further, by making the supply amount of the source gas different at the time of forming each polyparaxylylene, it is possible to form four porous polyparaxylylene films having different film densities and relative dielectric constants between the respective films. It is.

【0037】また、第1の実施例方法のように粒子を層
間絶縁膜を形成する工程を繰り返すことにより、第2の
実施例方法のように多層膜を形成することも可能であ
る。この場合にも、各層間絶縁膜間の空孔密度を相違さ
せて比誘電率を調整してもよい。
Further, by repeating the step of forming an interlayer insulating film using particles as in the method of the first embodiment, a multilayer film can be formed as in the method of the second embodiment. Also in this case, the relative dielectric constant may be adjusted by making the vacancy density between the interlayer insulating films different.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
粒子が分散した層間絶縁膜をCVD法により形成し、前
記粒子を気化させて空孔を形成しているので、膜質が安
定したポーラス膜を層間絶縁膜として得ることができ
る。粒子の大きさを調節することにより、空孔の大きさ
を制御することができるので、その制御が容易である。
As described in detail above, according to the present invention,
Since an interlayer insulating film in which particles are dispersed is formed by a CVD method and the particles are vaporized to form pores, a porous film having stable film quality can be obtained as the interlayer insulating film. By adjusting the size of the particles, the size of the pores can be controlled, so that the control is easy.

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

【図1】本発明の実施例に係るCVD装置を示す模式図
である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a CVD apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)乃至(c)は本発明の第1の実施例方法
に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図であ
る。
FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図3】(a)乃至(c)は本発明の第3の実施例方法
に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図であ
る。
FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、9;配管 2;ボトル 3;熱分解炉 4;サセプタ 5;シリコン基板 6;チャンバ 7;ターボポンプ 8;ドライポンプ 10;ヒータ 11;ジパラキシリレン 21、31;シリコン基板 22、26、32;SiO2膜 23、23a、33a、33b、33c、33d;ポリ
パラキシリレン膜 24;Arクラスタ 25、34a、34b、34c、34d;空孔
1, 9; piping 2, bottle 3, pyrolysis furnace 4, susceptor 5, silicon substrate 6, chamber 7, turbo pump 8, dry pump 10, heater 11, diparaxylylene 21, 31, silicon substrate 22, 26, 32; SiO 2 film 23, 23a, 33a, 33b, 33c, 33d; polyparaxylylene film 24; Ar cluster 25, 34a, 34b, 34c, 34d;

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/316 H01L 21/31 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/316 H01L 21/31

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 チャンバと、このチャンバ内に配置され
半導体基板を載置するサセプタと、前記半導体基板上に
形成すべき層間絶縁膜の原料となる原料ガスを前記チャ
ンバ内に供給する原料ガス供給手段と、前記層間絶縁膜
の成膜後に加熱されることにより気化して前記層間絶縁
膜から離脱する粒子を前記層間絶縁膜の成膜中に前記半
導体基板の表面に吹きかける吹きかけ手段と、を有する
ことを特徴とするCVD装置。
A chamber; a susceptor disposed in the chamber for mounting a semiconductor substrate; and a source gas supply for supplying a source gas for forming an interlayer insulating film to be formed on the semiconductor substrate into the chamber. Means and the interlayer insulating film
Is heated after the film is formed to vaporize and cause the interlayer insulation
CVD apparatus characterized by comprising a spray unit particles released from the membrane Kakeru can blow the surface of the semiconductor substrate during formation of the interlayer insulating film.
【請求項2】 半導体基板上に粒子が分散した層間絶縁
膜をCVD法により形成する工程及び前記層間絶縁膜を
熱処理することにより前記粒子を気化させ前記層間絶縁
膜中に複数の空孔を形成する工程を繰り返すことにより
前記半導体基板上に空孔を有する複数の層間絶縁膜を形
成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
Form wherein a plurality of holes in the interlayer insulation film to vaporize the particles by particles on the semiconductor substrate to a heat treatment step and the interlayer insulating film is formed by CVD an interlayer insulating film dispersed Forming a plurality of interlayer insulating films having holes on the semiconductor substrate by repeating the steps of:
【請求項3】 前記各層間絶縁膜間で空孔の密度が相違
していることを特徴とする請求項に記載の半導体装置
の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2 , wherein the density of holes is different between the respective interlayer insulating films.
【請求項4】 半導体基板上に粒子が分散した層間絶縁
膜をCVD法により形成する工程と、この層間絶縁膜を
熱処理することにより前記粒子を気化させ前記層間絶縁
膜中に複数の空孔を形成する工程と、を有し、前記層間
絶縁膜を形成する工程は、前記層間絶縁膜の原料ガスを
供給しながら前記半導体基板の表面に前記原料ガスとは
反応しない粒子を吹きかける工程を有することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
4. Interlayer insulation in which particles are dispersed on a semiconductor substrate
A step of forming a film by a CVD method, and
The particles are vaporized by heat treatment, and the interlayer insulation is formed.
Forming a plurality of holes in the film,
The step of forming an insulating film includes the step of:
What is the source gas on the surface of the semiconductor substrate while supplying
It is characterized by having a process of spraying particles that do not react
Semiconductor device manufacturing method.
【請求項5】 前記層間絶縁膜は、ポリパラキシリレン
膜であることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1
項に記載の半導体装置の製造方法。
5. The semiconductor device according to claim 2, wherein the interlayer insulating film is a polyparaxylylene film.
13. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 9.
【請求項6】 半導体基板上に粒子が分散したポリパラ
キシリレンからなる層間絶縁膜をCVD法により形成す
る工程と、この層間絶縁膜を熱処理することにより前記
粒子を気化させ前記層間絶縁膜中に複数の空孔を形成す
る工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
6. A polyparameter in which particles are dispersed on a semiconductor substrate.
Forming an interlayer insulating film of xylylene by CVD
And heat-treating the interlayer insulating film.
Vaporizing the particles to form a plurality of holes in the interlayer insulating film;
Manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of:
Method.
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