JP3484128B2 - 成膜方法及び半導体装置 - Google Patents
成膜方法及び半導体装置Info
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- JP3484128B2 JP3484128B2 JP2000029386A JP2000029386A JP3484128B2 JP 3484128 B2 JP3484128 B2 JP 3484128B2 JP 2000029386 A JP2000029386 A JP 2000029386A JP 2000029386 A JP2000029386 A JP 2000029386A JP 3484128 B2 JP3484128 B2 JP 3484128B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン含有絶縁
膜の成膜方法及び半導体装置に関し、より詳細には、低
誘電率のシリコン含有絶縁膜を成膜するのに有用な技術
に関する。
膜の成膜方法及び半導体装置に関し、より詳細には、低
誘電率のシリコン含有絶縁膜を成膜するのに有用な技術
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＳＩ等の半導体装置の微細化が
進み、それに伴い該半導体装置内の配線間隔も年々狭く
なっている。配線間隔がこのように狭くなると、配線の
寄生容量が増大して半導体装置の動作速度が遅くなり、
半導体装置の高速化が妨げられる可能性がある。
進み、それに伴い該半導体装置内の配線間隔も年々狭く
なっている。配線間隔がこのように狭くなると、配線の
寄生容量が増大して半導体装置の動作速度が遅くなり、
半導体装置の高速化が妨げられる可能性がある。
【０００３】このような配線の寄生容量の増大を防ぐ解
決策の一つとして、誘電率の低い絶縁膜を半導体装置の
層間絶縁膜に用いるというのがある。従来広く用いられ
ている層間絶縁膜にＳｉＯ2 膜があるが、上のように配
線容量を減らすにはこのＳｉＯ2 膜よりも低い誘電率を
有する絶縁膜を用いる必要がある。ＳｉＯ2 膜の誘電率
は４．１であり、これより低い誘電率を有するシリコン
含有絶縁膜として従来知られているものにＦＳＧ（ｆｌ
ｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｘｉｄｅ）膜
がある。なお、このＦＳＧ膜は、ＳｉＯＦ膜と称される
場合もある。
決策の一つとして、誘電率の低い絶縁膜を半導体装置の
層間絶縁膜に用いるというのがある。従来広く用いられ
ている層間絶縁膜にＳｉＯ2 膜があるが、上のように配
線容量を減らすにはこのＳｉＯ2 膜よりも低い誘電率を
有する絶縁膜を用いる必要がある。ＳｉＯ2 膜の誘電率
は４．１であり、これより低い誘電率を有するシリコン
含有絶縁膜として従来知られているものにＦＳＧ（ｆｌ
ｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｘｉｄｅ）膜
がある。なお、このＦＳＧ膜は、ＳｉＯＦ膜と称される
場合もある。
【０００４】ＦＳＧ膜（ＳｉＯＦ膜）はＦ（フッ素）を
含む反応ガスを用いて成膜され、その膜中においてはＳ
ｉ−Ｆ結合が形成される。そして、その誘電率は、膜中
のＦの濃度が増加するにつれて単調に減少する。このよ
うな従来例に係るＦＳＧ膜（ＳｉＯＦ膜）の成膜方法を
開示している文献として、月刊Ｓｅｍｉｃｏｎｄｏｃｔ
ｏｒ Ｗｏｒｌｄ １９９６年２月号、ｐ８２がある。
この文献によると、ＳｉＨ4 、Ｏ2 、Ａｒ、ＳｉＦ4 か
ら成る反応ガスを用い、高密度プラズマＣＶＤ法（高密
度化学的気相成長法）によりＦＳＧ膜（ＳｉＯＦ膜）を
成膜することが開示されている。そして、これにより成
膜されたＦＳＧ膜（ＳｉＯＦ膜）の誘電率が３．１〜
４．０となることが開示されている。
含む反応ガスを用いて成膜され、その膜中においてはＳ
ｉ−Ｆ結合が形成される。そして、その誘電率は、膜中
のＦの濃度が増加するにつれて単調に減少する。このよ
うな従来例に係るＦＳＧ膜（ＳｉＯＦ膜）の成膜方法を
開示している文献として、月刊Ｓｅｍｉｃｏｎｄｏｃｔ
ｏｒ Ｗｏｒｌｄ １９９６年２月号、ｐ８２がある。
この文献によると、ＳｉＨ4 、Ｏ2 、Ａｒ、ＳｉＦ4 か
ら成る反応ガスを用い、高密度プラズマＣＶＤ法（高密
度化学的気相成長法）によりＦＳＧ膜（ＳｉＯＦ膜）を
成膜することが開示されている。そして、これにより成
膜されたＦＳＧ膜（ＳｉＯＦ膜）の誘電率が３．１〜
４．０となることが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したＦ
ＳＧ膜（ＳｉＯＦ膜）は、一般に耐吸湿性が悪いことが
知られている。この点については、上記した文献のｐ８
７に開示されている。しかしながら、このように耐吸湿
性が悪いと、膜が水分を吸収して膜の誘電率が上昇して
しまい、配線間の寄生容量が増大してしまう。更に、膜
中に吸収された水分が下地の配線層に拡散し、該配線層
を腐食してしまう。
ＳＧ膜（ＳｉＯＦ膜）は、一般に耐吸湿性が悪いことが
知られている。この点については、上記した文献のｐ８
７に開示されている。しかしながら、このように耐吸湿
性が悪いと、膜が水分を吸収して膜の誘電率が上昇して
しまい、配線間の寄生容量が増大してしまう。更に、膜
中に吸収された水分が下地の配線層に拡散し、該配線層
を腐食してしまう。
【０００６】本発明は、係る従来例の問題点に鑑みて創
作されたものであり、誘電率が低く、耐吸湿性の良いシ
リコン含有絶縁膜の成膜方法及び半導体装置を提供する
ことを目的とするものである。
作されたものであり、誘電率が低く、耐吸湿性の良いシ
リコン含有絶縁膜の成膜方法及び半導体装置を提供する
ことを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、第１の
発明である、Ｓｉ(ＯＲ)nＨm化合物（但し、Ｒはアルキ
ル基であり、ｎ＋ｍ＝４、かつＳｉ(ＯＣ2Ｈ5) 4を除
く）と、Ｂ(ＯＳｉ(ＣＨ3)3)3と、Ｎ2Ｏ、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、
又はＣＯ2のうち何れか一からなる酸化性ガスとを含む
反応ガスを平行平板型の対の電極の間に導入し、高周波
電力を印加してプラズマ化し、該プラズマ化した反応ガ
スを反応させて被堆積基板上にシリコン含有絶縁膜を成
膜することを特徴とする成膜方法によって解決する。
発明である、Ｓｉ(ＯＲ)nＨm化合物（但し、Ｒはアルキ
ル基であり、ｎ＋ｍ＝４、かつＳｉ(ＯＣ2Ｈ5) 4を除
く）と、Ｂ(ＯＳｉ(ＣＨ3)3)3と、Ｎ2Ｏ、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、
又はＣＯ2のうち何れか一からなる酸化性ガスとを含む
反応ガスを平行平板型の対の電極の間に導入し、高周波
電力を印加してプラズマ化し、該プラズマ化した反応ガ
スを反応させて被堆積基板上にシリコン含有絶縁膜を成
膜することを特徴とする成膜方法によって解決する。
【０００８】又は、第２の発明である、前記Ｓｉ(ＯＲ)
nＨm化合物は、Ｓｉ(ＯＣＨ3)3Ｈ、Ｓｉ(ＯＣ2Ｈ5)
3Ｈ、Ｓｉ(ＯＣＨ3)4のうちの何れか一であることを特
徴とする第１の発明に記載の成膜方法によって解決す
る。又は、第３の発明である、Ｓｉ(Ｒ)rＨs化合物（但
し、Ｒはアルキル基であり、ｒ＋ｓ＝４）と、Ｂ(ＯＳ
ｉ(ＣＨ3)3)3と、Ｎ2Ｏ、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、又はＣＯ2のうち
の何れか一からなる酸化性ガスとを含む反応ガスをプラ
ズマ化して反応させ、被堆積基板上にシリコン含有絶縁
膜を成膜することを特徴とする成膜方法によって解決す
る。
nＨm化合物は、Ｓｉ(ＯＣＨ3)3Ｈ、Ｓｉ(ＯＣ2Ｈ5)
3Ｈ、Ｓｉ(ＯＣＨ3)4のうちの何れか一であることを特
徴とする第１の発明に記載の成膜方法によって解決す
る。又は、第３の発明である、Ｓｉ(Ｒ)rＨs化合物（但
し、Ｒはアルキル基であり、ｒ＋ｓ＝４）と、Ｂ(ＯＳ
ｉ(ＣＨ3)3)3と、Ｎ2Ｏ、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、又はＣＯ2のうち
の何れか一からなる酸化性ガスとを含む反応ガスをプラ
ズマ化して反応させ、被堆積基板上にシリコン含有絶縁
膜を成膜することを特徴とする成膜方法によって解決す
る。
【０００９】又は、第４の発明である、前記Ｓｉ(Ｒ)r
Ｈs化合物は、Ｓｉ(ＣＨ3) 3Ｈ、又はＳｉ(Ｃ2Ｈ5)3Ｈ
であることを特徴とする第３の発明に記載の成膜方法に
よって解決する。又は、第５の発明である、Ｓｉ(ＯＣ2
Ｈ5) 4（ＴＥＯＳ）と、Ｂ(ＯＳｉ(ＣＨ3)3)3と、Ｎ
2Ｏ、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、又はＣＯ2のうち何れか一からなる酸
化性ガスとを含む反応ガスを平行平板型の対の電極の間
に導入し、高周波電力を印加してプラズマ化し、該プラ
ズマ化した反応ガスを反応させて被堆積基板上にシリコ
ン含有絶縁膜を成膜することを特徴とする成膜方法によ
って解決する。
Ｈs化合物は、Ｓｉ(ＣＨ3) 3Ｈ、又はＳｉ(Ｃ2Ｈ5)3Ｈ
であることを特徴とする第３の発明に記載の成膜方法に
よって解決する。又は、第５の発明である、Ｓｉ(ＯＣ2
Ｈ5) 4（ＴＥＯＳ）と、Ｂ(ＯＳｉ(ＣＨ3)3)3と、Ｎ
2Ｏ、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、又はＣＯ2のうち何れか一からなる酸
化性ガスとを含む反応ガスを平行平板型の対の電極の間
に導入し、高周波電力を印加してプラズマ化し、該プラ
ズマ化した反応ガスを反応させて被堆積基板上にシリコ
ン含有絶縁膜を成膜することを特徴とする成膜方法によ
って解決する。
【００１０】又は、第６の発明である、前記反応ガスに
さらにＣpＨqガスが添加されることを特徴とする第１乃
至第５の発明の何れか一に記載の成膜方法。又は、第７
の発明である、前記ＣpＨqガスは、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ4、又
はＣ2Ｈ6の何れか一であることを特徴とする第６の発明
に記載の成膜方法によって解決する。
さらにＣpＨqガスが添加されることを特徴とする第１乃
至第５の発明の何れか一に記載の成膜方法。又は、第７
の発明である、前記ＣpＨqガスは、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ4、又
はＣ2Ｈ6の何れか一であることを特徴とする第６の発明
に記載の成膜方法によって解決する。
【００１１】又は、第８の発明である、前記反応ガスに
不活性ガスが添加されることを特徴とする第１乃至第７
の発明の何れか一に記載の成膜方法によって解決する。
又は、第９の発明である、前記シリコン含有絶縁膜を成
膜後、Ｏ2、Ｎ2Ｏ、又はＮＨ3のうち少なくとも何れか
一以上を含む処理ガスをプラズマ化し、前記シリコン含
有絶縁膜の表面を前記プラズマ化した処理ガスに曝すこ
とを特徴とする第１乃至第８の発明の何れか一に記載の
成膜方法によって解決する。
不活性ガスが添加されることを特徴とする第１乃至第７
の発明の何れか一に記載の成膜方法によって解決する。
又は、第９の発明である、前記シリコン含有絶縁膜を成
膜後、Ｏ2、Ｎ2Ｏ、又はＮＨ3のうち少なくとも何れか
一以上を含む処理ガスをプラズマ化し、前記シリコン含
有絶縁膜の表面を前記プラズマ化した処理ガスに曝すこ
とを特徴とする第１乃至第８の発明の何れか一に記載の
成膜方法によって解決する。
【００１２】又は、第１０の発明である、前記被堆積基
板上に下地絶縁膜を成膜し、該下地絶縁膜上に前記シリ
コン含有絶縁膜を成膜することを特徴とする第１乃至第
９の発明の何れか一に記載の成膜方法によって解決す
る。又は、第１１の発明である、前記シリコン含有絶縁
膜を成膜後、該シリコン含有絶縁膜上にカバー絶縁膜を
成膜することを特徴とする第１乃至第１０の発明の何れ
か一に記載の成膜方法によって解決する。
板上に下地絶縁膜を成膜し、該下地絶縁膜上に前記シリ
コン含有絶縁膜を成膜することを特徴とする第１乃至第
９の発明の何れか一に記載の成膜方法によって解決す
る。又は、第１１の発明である、前記シリコン含有絶縁
膜を成膜後、該シリコン含有絶縁膜上にカバー絶縁膜を
成膜することを特徴とする第１乃至第１０の発明の何れ
か一に記載の成膜方法によって解決する。
【００１３】又は、第１２の発明である、第１乃至第１
１の発明の何れか一に記載の成膜方法を用いて成膜され
たシリコン含有絶縁膜を備えたことを特徴とする半導体
装置によって解決する。
１の発明の何れか一に記載の成膜方法を用いて成膜され
たシリコン含有絶縁膜を備えたことを特徴とする半導体
装置によって解決する。
【００１４】次に、本発明の作用について説明する。本
発明の成膜方法によれば、Ｓｉ(ＯＲ)nＨm化合物（但
し、Ｒはアルキル基であり、ｎ＋ｍ＝４）と、Ｂ(ＯＳ
ｉ(ＣＨ3)3)3と、Ｎ2Ｏ、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、又はＣＯ2のうち
何れか一からなる酸化性ガスとを含む反応ガスを平行平
板型の対の電極の間に導入し、高周波電力を印加してプ
ラズマ化し、該プラズマ化した反応ガスを反応させて被
堆積基板上にシリコン含有絶縁膜を成膜する。
発明の成膜方法によれば、Ｓｉ(ＯＲ)nＨm化合物（但
し、Ｒはアルキル基であり、ｎ＋ｍ＝４）と、Ｂ(ＯＳ
ｉ(ＣＨ3)3)3と、Ｎ2Ｏ、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、又はＣＯ2のうち
何れか一からなる酸化性ガスとを含む反応ガスを平行平
板型の対の電極の間に導入し、高周波電力を印加してプ
ラズマ化し、該プラズマ化した反応ガスを反応させて被
堆積基板上にシリコン含有絶縁膜を成膜する。
【００１５】ここで、Ｓｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物中のＲ
（アルキル基）や、Ｂ（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ）3 中のＣ
Ｈ3 （メチル基）により、上で成膜するシリコン含有絶
縁膜の膜中にはＣＨ3 （メチル基）等のＲ（アルキル
基）が含まれる。そして、このシリコン含有絶縁膜にお
いてＲ（アルキル基）が含まれる部分ではＳｉ−Ｏ結合
が切られるため、他の部分に比べて誘電率が低くなる。
そのため、このシリコン含有絶縁膜全体の誘電率は、従
来例に係るＳｉＯ2 膜のそれと比べて低くなる。
（アルキル基）や、Ｂ（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ）3 中のＣ
Ｈ3 （メチル基）により、上で成膜するシリコン含有絶
縁膜の膜中にはＣＨ3 （メチル基）等のＲ（アルキル
基）が含まれる。そして、このシリコン含有絶縁膜にお
いてＲ（アルキル基）が含まれる部分ではＳｉ−Ｏ結合
が切られるため、他の部分に比べて誘電率が低くなる。
そのため、このシリコン含有絶縁膜全体の誘電率は、従
来例に係るＳｉＯ2 膜のそれと比べて低くなる。
【００１６】更に、反応ガス中のＢ（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）
3 ）3 により、このシリコン含有絶縁膜の膜中にはＢ
（ホウ素）が含まれ、膜中においてＢ−Ｏ結合が形成さ
れる。このＢ−Ｏ結合は、従来例に係るＦＳＧ膜の膜中
に形成されているＳｉ−Ｆ結合に比べてその結合エネル
ギが大きい。従って、本発明に係る成膜方法で成膜され
たシリコン含有絶縁膜は、従来例に係るＦＳＧ膜に比べ
て膜が化学的に安定し、膜にＯＨ基等が結合するのが抑
えられる。換言すると、本発明に係る成膜方法で成膜さ
れたシリコン含有絶縁膜は、従来例に係るＦＳＧ膜に比
べて膜の耐吸湿性が向上する。
3 ）3 により、このシリコン含有絶縁膜の膜中にはＢ
（ホウ素）が含まれ、膜中においてＢ−Ｏ結合が形成さ
れる。このＢ−Ｏ結合は、従来例に係るＦＳＧ膜の膜中
に形成されているＳｉ−Ｆ結合に比べてその結合エネル
ギが大きい。従って、本発明に係る成膜方法で成膜され
たシリコン含有絶縁膜は、従来例に係るＦＳＧ膜に比べ
て膜が化学的に安定し、膜にＯＨ基等が結合するのが抑
えられる。換言すると、本発明に係る成膜方法で成膜さ
れたシリコン含有絶縁膜は、従来例に係るＦＳＧ膜に比
べて膜の耐吸湿性が向上する。
【００１７】また、本発明に係る別の成膜方法によれ
ば、Ｓｉ(Ｒ)rＨs化合物（但し、Ｒはアルキル基であ
り、ｒ＋ｓ＝４）と、Ｂ(ＯＳｉ(ＣＨ3)3)3と、Ｎ2Ｏ、
Ｏ2、Ｈ2Ｏ、又はＣＯ2のうちの何れか一からなる酸化
性ガスとを含む反応ガスをプラズマ化して反応させ、被
堆積基板上にシリコン含有絶縁膜を成膜する。この成膜
方法も上で説明したのと同様の作用を奏し、この成膜方
法によっても誘電率が低く、耐吸湿性の良いシリコン含
有絶縁膜を成膜することができる。
ば、Ｓｉ(Ｒ)rＨs化合物（但し、Ｒはアルキル基であ
り、ｒ＋ｓ＝４）と、Ｂ(ＯＳｉ(ＣＨ3)3)3と、Ｎ2Ｏ、
Ｏ2、Ｈ2Ｏ、又はＣＯ2のうちの何れか一からなる酸化
性ガスとを含む反応ガスをプラズマ化して反応させ、被
堆積基板上にシリコン含有絶縁膜を成膜する。この成膜
方法も上で説明したのと同様の作用を奏し、この成膜方
法によっても誘電率が低く、耐吸湿性の良いシリコン含
有絶縁膜を成膜することができる。
【００１８】更に、本発明に係る他の成膜方法のよう
に、上の反応ガスに更にＣp Ｈq ガスを添加しても良
い。このようにＣp Ｈq ガスを添加すると、それにより
成膜されるシリコン含有絶縁膜の膜中に更に多くのＲ
（アルキル基）を含ませることができる。そのため、シ
リコン含有絶縁膜の誘電率を更に低くすることができ
る。
に、上の反応ガスに更にＣp Ｈq ガスを添加しても良
い。このようにＣp Ｈq ガスを添加すると、それにより
成膜されるシリコン含有絶縁膜の膜中に更に多くのＲ
（アルキル基）を含ませることができる。そのため、シ
リコン含有絶縁膜の誘電率を更に低くすることができ
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】（１）本発明に係るシリコン含有
絶縁膜を成膜するために用いるプラズマＣＶＤ装置につ
いての説明 図１は、本発明の実施の形態に係るシリコン含有絶縁膜
を成膜するために用いるプラズマＣＶＤ（プラズマ化学
的気相成長）装置の断面図である。
絶縁膜を成膜するために用いるプラズマＣＶＤ装置につ
いての説明 図１は、本発明の実施の形態に係るシリコン含有絶縁膜
を成膜するために用いるプラズマＣＶＤ（プラズマ化学
的気相成長）装置の断面図である。
【００２０】図１において、１０１は成膜を行うための
チャンバであり、その内部には対向する２つの電極、す
なわち下部電極１０２と上部電極１０４とが備えられて
いる。ここで、下部電極１０２は、被堆積基板１０３を
載置する載置台を兼ねている。そしてこの下部電極１０
２には、被堆積基板１０３を所望の温度に加熱するため
のヒータ（図示せず）が内臓されている。図中、１０５
は、このヒータに電力を供給するための電力供給配線で
ある。
チャンバであり、その内部には対向する２つの電極、す
なわち下部電極１０２と上部電極１０４とが備えられて
いる。ここで、下部電極１０２は、被堆積基板１０３を
載置する載置台を兼ねている。そしてこの下部電極１０
２には、被堆積基板１０３を所望の温度に加熱するため
のヒータ（図示せず）が内臓されている。図中、１０５
は、このヒータに電力を供給するための電力供給配線で
ある。
【００２１】更に、上部電極１０４は、チャンバ１０１
内にガスを供給するためのシャワーヘッドを兼ねてい
る。これら２つの電極（１０４、１０２）には、それぞ
れ第１の高周波電源１０７と第２の高周波電源１０９と
が接続されている。そして、これらの高周波電源（１０
７、１０９）のいずれか一、又は両方を用いてチャンバ
１０１内のガスに高周波電力を供給することにより、該
ガスをプラズマ化することができる。
内にガスを供給するためのシャワーヘッドを兼ねてい
る。これら２つの電極（１０４、１０２）には、それぞ
れ第１の高周波電源１０７と第２の高周波電源１０９と
が接続されている。そして、これらの高周波電源（１０
７、１０９）のいずれか一、又は両方を用いてチャンバ
１０１内のガスに高周波電力を供給することにより、該
ガスをプラズマ化することができる。
【００２２】なお、上部電極１０４にはガス導入口１０
８が備えられており、そこからチャンバ１０１へガスが
導入される。そして、チャンバ１０１には排気口１０６
が設けられており、チャンバ１０１内に導入されたガス
は該排気口１０６から排出され、チャンバ１０１内が減
圧される。 （２）本発明に係るシリコン含有絶縁膜の成膜方法につ
いての説明 （ｉ）概略的説明 本願発明者は、本発明をするに際して次のような考察を
行った。
８が備えられており、そこからチャンバ１０１へガスが
導入される。そして、チャンバ１０１には排気口１０６
が設けられており、チャンバ１０１内に導入されたガス
は該排気口１０６から排出され、チャンバ１０１内が減
圧される。 （２）本発明に係るシリコン含有絶縁膜の成膜方法につ
いての説明 （ｉ）概略的説明 本願発明者は、本発明をするに際して次のような考察を
行った。
【００２３】まず第１に、従来例に係るＦＳＧ膜（Ｓｉ
ＯＦ膜）の耐吸湿性が悪い理由としては、膜中のＳｉ−
Ｆ結合が不安定であることが考えられる。そこで、耐吸
湿性の良いシリコン含有絶縁膜を成膜するには、Ｆ（フ
ッ素）に代えてＢ（ホウ素）を膜中に添加すれば良いの
ではないかと考察した。第２に、膜の誘電率を低くする
には、Ｃ（炭素）とＨ（水素）とを含む基を膜に含有さ
せ、膜の密度を小さくすれば良いのではないかと考察し
た。これによると、膜中でこのような基がある部分では
Ｓｉ−Ｏ結合が切られ、該部分の誘電率が低くなる。そ
のため、膜全体の誘電率が低くなり、従来用いられてい
るＳｉＯ 2 膜よりも誘電率の低いシリコン含有絶縁膜を
成膜できるこのが期待される。
ＯＦ膜）の耐吸湿性が悪い理由としては、膜中のＳｉ−
Ｆ結合が不安定であることが考えられる。そこで、耐吸
湿性の良いシリコン含有絶縁膜を成膜するには、Ｆ（フ
ッ素）に代えてＢ（ホウ素）を膜中に添加すれば良いの
ではないかと考察した。第２に、膜の誘電率を低くする
には、Ｃ（炭素）とＨ（水素）とを含む基を膜に含有さ
せ、膜の密度を小さくすれば良いのではないかと考察し
た。これによると、膜中でこのような基がある部分では
Ｓｉ−Ｏ結合が切られ、該部分の誘電率が低くなる。そ
のため、膜全体の誘電率が低くなり、従来用いられてい
るＳｉＯ 2 膜よりも誘電率の低いシリコン含有絶縁膜を
成膜できるこのが期待される。
【００２４】そして本願発明者は、上のようにＣ（炭
素）とＨ（水素）とを含む基、及びＢ（ホウ素）を膜に
含有させる反応ガスとして、次の反応ガスに着目した。 Ｂ（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ）3 、Ｓｉ（ＯＲ）n Ｈm 化
合物、及び酸化性ガスを含む反応ガス Ｂ（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ）3 、Ｓｉ（Ｒ）r Ｈs 化合
物、及び酸化性ガスを含む反応ガス ここで、におけるＳｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物、及び
におけるＳｉ（Ｒ）rＨs 化合物には既にＲ（アルキル
基）が含まれている。そのため、これらの化合物を用い
てシリコン含有絶縁膜を成膜すると、その膜中にはアル
キル基が含まれることになる。換言すると、これらの化
合物を含む反応ガスを用いると、Ｃ（炭素）とＨ（水
素）とを含む基が含有されたシリコン含有絶縁膜を形成
することができる。
素）とＨ（水素）とを含む基、及びＢ（ホウ素）を膜に
含有させる反応ガスとして、次の反応ガスに着目した。 Ｂ（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ）3 、Ｓｉ（ＯＲ）n Ｈm 化
合物、及び酸化性ガスを含む反応ガス Ｂ（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ）3 、Ｓｉ（Ｒ）r Ｈs 化合
物、及び酸化性ガスを含む反応ガス ここで、におけるＳｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物、及び
におけるＳｉ（Ｒ）rＨs 化合物には既にＲ（アルキル
基）が含まれている。そのため、これらの化合物を用い
てシリコン含有絶縁膜を成膜すると、その膜中にはアル
キル基が含まれることになる。換言すると、これらの化
合物を含む反応ガスを用いると、Ｃ（炭素）とＨ（水
素）とを含む基が含有されたシリコン含有絶縁膜を形成
することができる。
【００２５】また、これら及びの反応ガス中に含ま
れるＢ（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ）3 は、膜中にＢ（ホウ
素）を添加するために用いられるものである。このＢ
（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ）3 中にもＣＨ3 （メチル基）が
含まれている。そのため、Ｂ添加用の化合物としてＲ
（アルキル基）を有さない化合物（Ｂ2 Ｈ6 等）を用い
る場合に比べ、更に多くのＲ（アルキル基）を膜中に含
ませることができる。なお、このＢ（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）
3 ）3 は、室温（２０℃）で液体である。
れるＢ（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ）3 は、膜中にＢ（ホウ
素）を添加するために用いられるものである。このＢ
（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ）3 中にもＣＨ3 （メチル基）が
含まれている。そのため、Ｂ添加用の化合物としてＲ
（アルキル基）を有さない化合物（Ｂ2 Ｈ6 等）を用い
る場合に比べ、更に多くのＲ（アルキル基）を膜中に含
ませることができる。なお、このＢ（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）
3 ）3 は、室温（２０℃）で液体である。
【００２６】次に、におけるＳｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合
物、及びにおけるＳｉ（Ｒ）r Ｈ s 化合物の具体例を
列挙する。 Ｓｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物 ・Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3 Ｈ ・Ｓｉ（ＯＣ 2Ｈ5 ） 3Ｈ ・Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）4 ・Ｓｉ（ＯＣ 2Ｈ5 ）4 なお、これらの化合物は、室温（２０℃）で液体であ
る。
物、及びにおけるＳｉ（Ｒ）r Ｈ s 化合物の具体例を
列挙する。 Ｓｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物 ・Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3 Ｈ ・Ｓｉ（ＯＣ 2Ｈ5 ） 3Ｈ ・Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）4 ・Ｓｉ（ＯＣ 2Ｈ5 ）4 なお、これらの化合物は、室温（２０℃）で液体であ
る。
【００２７】Ｓｉ（Ｒ）r Ｈs 化合物
・Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 Ｈ
・Ｓｉ（Ｃ 2Ｈ5 ）3 Ｈ
なお、室温（２０℃）においては、Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 Ｈ
は気体であり、Ｓｉ（Ｃ 2Ｈ5 ）3 Ｈは液体である。
は気体であり、Ｓｉ（Ｃ 2Ｈ5 ）3 Ｈは液体である。
【００２８】（ii）成膜条件についての説明
次に、上で説明した化合物を用いて、シリコン含有絶縁
膜を形成する場合の成膜条件について、図２（ａ）〜
（ｂ）を参照しながら説明する。図２（ａ）〜（ｂ）
は、本発明の実施の形態に係るシリコン含有絶縁膜の成
膜方法について示す断面図である。
膜を形成する場合の成膜条件について、図２（ａ）〜
（ｂ）を参照しながら説明する。図２（ａ）〜（ｂ）
は、本発明の実施の形態に係るシリコン含有絶縁膜の成
膜方法について示す断面図である。
【００２９】まず最初に、図２（ａ）に示すように、表
面にＢＰＳＧ（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏ ｓｉｌｉｃａ
ｔｅ ｇｌａｓｓ）膜２０２が形成されたシリコン基板
２０１を用意する。そして、ＢＰＳＧ膜２０２の上にア
ルミニウム膜を形成し、該アルミニウム膜をパターニン
グしてアルミニウム配線２０３を形成する。これらシリ
コン基板２０１、ＢＰＳＧ膜２０２、及びアルミニウム
配線２０３で被堆積基板１０３が構成される。
面にＢＰＳＧ（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏ ｓｉｌｉｃａ
ｔｅ ｇｌａｓｓ）膜２０２が形成されたシリコン基板
２０１を用意する。そして、ＢＰＳＧ膜２０２の上にア
ルミニウム膜を形成し、該アルミニウム膜をパターニン
グしてアルミニウム配線２０３を形成する。これらシリ
コン基板２０１、ＢＰＳＧ膜２０２、及びアルミニウム
配線２０３で被堆積基板１０３が構成される。
【００３０】次いで、図２（ｂ）に示すように、被堆積
基板１０３の上にシリコン含有絶縁膜２０４を形成す
る。これは、チャンバ１０１内の下部電極１０２（図１
参照）に被堆積基板１０３を載置した状態で反応ガスを
ガス導入口１０８から導入し、下部電極を所定の温度に
加熱し、そして第１および第２の高周波電源１０７、１
０８により反応ガスに高周波電力を印加して行われる。
また、これと同時に、反応ガスを排気口１０６から排出
し、チャンバ１０１内を所定の圧力にする。
基板１０３の上にシリコン含有絶縁膜２０４を形成す
る。これは、チャンバ１０１内の下部電極１０２（図１
参照）に被堆積基板１０３を載置した状態で反応ガスを
ガス導入口１０８から導入し、下部電極を所定の温度に
加熱し、そして第１および第２の高周波電源１０７、１
０８により反応ガスに高周波電力を印加して行われる。
また、これと同時に、反応ガスを排気口１０６から排出
し、チャンバ１０１内を所定の圧力にする。
【００３１】そして、このとき用いる反応ガスとして
は、Ｂ（ホウ素）添加用のＢ（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ）3
と共に、上記したＳｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物を用いる
場合と、Ｓｉ（Ｒ）r Ｈs 化合物を用いる場合とがあ
る。それぞれの場合について、以下で順に説明する。 Ｓｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物を用いる場合 この場合の成膜条件は表１の通りである。
は、Ｂ（ホウ素）添加用のＢ（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ）3
と共に、上記したＳｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物を用いる
場合と、Ｓｉ（Ｒ）r Ｈs 化合物を用いる場合とがあ
る。それぞれの場合について、以下で順に説明する。 Ｓｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物を用いる場合 この場合の成膜条件は表１の通りである。
【００３２】
【表１】
【００３３】ここで、表１におけるＳｉ（ＯＲ）n Ｈm
化合物としては、先に挙げたＳｉ（ＯＣＨ3 ）3 Ｈ、Ｓ
ｉ（ＯＣ 2Ｈ5 ） 3Ｈ、Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）4 、及びＳｉ
（ＯＣ 2Ｈ5 ）4 があり、これらのうちのいずれか一が
反応ガスに含まれる。そして、室温で液体であるこれら
の化合物は、液体の状態で液体マスフローメータ（図示
せず）に導入されてその流量が調整される。その後、こ
れらの化合物は気化器（図示せず）に導入されて加熱・
気化され、気化した状態でチャンバ１０１に供給され
る。表１におけるＳｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物の流量は、
このようにして気化された状態での流量である。
化合物としては、先に挙げたＳｉ（ＯＣＨ3 ）3 Ｈ、Ｓ
ｉ（ＯＣ 2Ｈ5 ） 3Ｈ、Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）4 、及びＳｉ
（ＯＣ 2Ｈ5 ）4 があり、これらのうちのいずれか一が
反応ガスに含まれる。そして、室温で液体であるこれら
の化合物は、液体の状態で液体マスフローメータ（図示
せず）に導入されてその流量が調整される。その後、こ
れらの化合物は気化器（図示せず）に導入されて加熱・
気化され、気化した状態でチャンバ１０１に供給され
る。表１におけるＳｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物の流量は、
このようにして気化された状態での流量である。
【００３４】一方、表１の第２行目に記載のＢ（ホウ
素）添加用のＢ（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）3）3 は、ＡｒやＨ
ｅ等の不活性ガスのバブリングにより気化され、気体マ
スフローメータ（図示せず）によりその流量が調節され
てチャンバ１０１に供給される。更に、表１の第３行目
に記載の酸化性ガスとしてはＮ2 Ｏ、Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｃ
Ｏ2 があり、これらのうちの少なくとも一つが反応ガス
中に含まれれば良い。そして、これらの酸化性ガスのい
ずれか一を単体で、すなわち他の酸化性ガスと組み合わ
せないで反応ガス中に添加する場合、それぞれの酸化性
ガスの流量は表２の通りである。
素）添加用のＢ（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）3）3 は、ＡｒやＨ
ｅ等の不活性ガスのバブリングにより気化され、気体マ
スフローメータ（図示せず）によりその流量が調節され
てチャンバ１０１に供給される。更に、表１の第３行目
に記載の酸化性ガスとしてはＮ2 Ｏ、Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｃ
Ｏ2 があり、これらのうちの少なくとも一つが反応ガス
中に含まれれば良い。そして、これらの酸化性ガスのい
ずれか一を単体で、すなわち他の酸化性ガスと組み合わ
せないで反応ガス中に添加する場合、それぞれの酸化性
ガスの流量は表２の通りである。
【００３５】
【表２】
【００３６】なお、表２の第４行目に記載のＨ2 Ｏの流
量は、気化された状態での流量である。そして、上の条
件に従って成膜したシリコン含有絶縁膜２０４の誘電率
は３．７となった。この値は、従来用いられているＳｉ
Ｏ2 膜の誘電率４．０〜４．１よりも小さい値である。
量は、気化された状態での流量である。そして、上の条
件に従って成膜したシリコン含有絶縁膜２０４の誘電率
は３．７となった。この値は、従来用いられているＳｉ
Ｏ2 膜の誘電率４．０〜４．１よりも小さい値である。
【００３７】なお、Ｂ添加用のＢ（ＯＳｉ（Ｃ
Ｈ3 ）3 ）3 により、シリコン含有絶縁膜２０４の膜中
にはＢが含有されている。 Ｓｉ（Ｒ）r Ｈs 化合物を用いる場合 この場合の成膜条件は表３の通りである。
Ｈ3 ）3 ）3 により、シリコン含有絶縁膜２０４の膜中
にはＢが含有されている。 Ｓｉ（Ｒ）r Ｈs 化合物を用いる場合 この場合の成膜条件は表３の通りである。
【００３８】
【表３】
【００３９】ここで、表３におけるＳｉ（Ｒ）r Ｈs 化
合物としては、先に挙げたＳｉ（ＣＨ3 ）3 ＨとＳｉ
（Ｃ 2Ｈ5 ）3 Ｈとがある。そして、これらの化合物の
うち、室温（２０℃）において液体であるＳｉ（Ｃ2Ｈ
5 ）3 Ｈは、液体の状態で液体マスフローメータ（図示
せず）に導入されてその流量が調整される。その後、こ
のＳｉ（Ｃ 2Ｈ5 ）3 Ｈは、気化器（図示せず）に導入
されて加熱・気化され、気化した状態でチャンバ１０１
に供給される。表３におけるＳｉ（Ｃ 2Ｈ5 ）3 Ｈの流
量は、このようにして気化された状態での流量である。
合物としては、先に挙げたＳｉ（ＣＨ3 ）3 ＨとＳｉ
（Ｃ 2Ｈ5 ）3 Ｈとがある。そして、これらの化合物の
うち、室温（２０℃）において液体であるＳｉ（Ｃ2Ｈ
5 ）3 Ｈは、液体の状態で液体マスフローメータ（図示
せず）に導入されてその流量が調整される。その後、こ
のＳｉ（Ｃ 2Ｈ5 ）3 Ｈは、気化器（図示せず）に導入
されて加熱・気化され、気化した状態でチャンバ１０１
に供給される。表３におけるＳｉ（Ｃ 2Ｈ5 ）3 Ｈの流
量は、このようにして気化された状態での流量である。
【００４０】そして、Ｓｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物を用い
る場合と同様に、Ｂ（ホウ素）添加用のＢ（ＯＳｉ（Ｃ
Ｈ3 ）3 ）3 は、ＡｒやＨｅ等の不活性ガスのバブリン
グにより気化され、気体マスフローメータ（図示せず）
によりその流量が調節されてチャンバ１０１に供給され
る。そして、表３の３行目に記載の酸化性ガスとしては
Ｎ2 Ｏ、Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、ＣＯ2 があり、これらのうちの
少なくとも一つが反応ガス中に含まれれば良い。そし
て、これらの酸化性ガスのいずれか一を単体で、すなわ
ち他の酸化性ガスと組み合わせないで反応ガス中に添加
する場合、それぞれの酸化性ガスの流量は上記した表２
の通りである。
る場合と同様に、Ｂ（ホウ素）添加用のＢ（ＯＳｉ（Ｃ
Ｈ3 ）3 ）3 は、ＡｒやＨｅ等の不活性ガスのバブリン
グにより気化され、気体マスフローメータ（図示せず）
によりその流量が調節されてチャンバ１０１に供給され
る。そして、表３の３行目に記載の酸化性ガスとしては
Ｎ2 Ｏ、Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、ＣＯ2 があり、これらのうちの
少なくとも一つが反応ガス中に含まれれば良い。そし
て、これらの酸化性ガスのいずれか一を単体で、すなわ
ち他の酸化性ガスと組み合わせないで反応ガス中に添加
する場合、それぞれの酸化性ガスの流量は上記した表２
の通りである。
【００４１】そして、上の条件に従って成膜したシリコ
ン含有絶縁膜２０４の誘電率は３．７となった。この値
は、従来用いられているＳｉＯ2 膜の誘電率４．０〜
４．１よりも小さい値である。なお、Ｂ添加用のＢ（Ｏ
Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 ）3 により、シリコン含有絶縁膜２０
４の膜中にはＢが含有されている。
ン含有絶縁膜２０４の誘電率は３．７となった。この値
は、従来用いられているＳｉＯ2 膜の誘電率４．０〜
４．１よりも小さい値である。なお、Ｂ添加用のＢ（Ｏ
Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 ）3 により、シリコン含有絶縁膜２０
４の膜中にはＢが含有されている。
【００４２】上で説明したＳｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物
を用いる場合、及びＳｉ（Ｒ）rＨs 化合物を用いる
場合のいずれにおいても、従来例に係るＳｉＯ2 膜の誘
電率よりも低い誘電率を有するシリコン含有絶縁膜２０
４が成膜できた。この理由は次のように考えられる。す
なわち、Ｓｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物やＳｉ（Ｒ）r Ｈs
化合物はＲ（アルキル基）を含み、またＢ（ＯＳｉ（Ｃ
Ｈ3 ）3 ）3 はＣＨ3 （メチル基）を含んでいる。その
ため、シリコン含有絶縁膜２０４の膜中には、このメチ
ル基等のＲ（アルキル基）が含まれる。
を用いる場合、及びＳｉ（Ｒ）rＨs 化合物を用いる
場合のいずれにおいても、従来例に係るＳｉＯ2 膜の誘
電率よりも低い誘電率を有するシリコン含有絶縁膜２０
４が成膜できた。この理由は次のように考えられる。す
なわち、Ｓｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物やＳｉ（Ｒ）r Ｈs
化合物はＲ（アルキル基）を含み、またＢ（ＯＳｉ（Ｃ
Ｈ3 ）3 ）3 はＣＨ3 （メチル基）を含んでいる。その
ため、シリコン含有絶縁膜２０４の膜中には、このメチ
ル基等のＲ（アルキル基）が含まれる。
【００４３】そして、膜中においてこのＲ（アルキル
基）が含まれる部分ではＳｉ−Ｏ結合が切られるため、
その部分の誘電率は他の部分に比べて低くなる。従っ
て、膜全体の誘電率が低くなり、その値はＳｉＯ2 膜の
それと比べて低くなる。なお、上の、いずれの場合
においても、Ｂ（ホウ素）添加用の化合物としてＢ（Ｏ
Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 ）3 の代わりにＢ2 Ｈ6 を用いても良
い。しかし、膜中にＲ（アルキル基）を多く含ませて膜
の誘電率を下げるためには、上のようにＢ（ＯＳｉ（Ｃ
Ｈ3 ）3 ）3 を用いるのが良い。これは、Ｂ（ＯＳｉ
（ＣＨ3 ） 3 ）3 と異なり、Ｂ2 Ｈ6 にはアルキル基が
含まれていないためである。
基）が含まれる部分ではＳｉ−Ｏ結合が切られるため、
その部分の誘電率は他の部分に比べて低くなる。従っ
て、膜全体の誘電率が低くなり、その値はＳｉＯ2 膜の
それと比べて低くなる。なお、上の、いずれの場合
においても、Ｂ（ホウ素）添加用の化合物としてＢ（Ｏ
Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 ）3 の代わりにＢ2 Ｈ6 を用いても良
い。しかし、膜中にＲ（アルキル基）を多く含ませて膜
の誘電率を下げるためには、上のようにＢ（ＯＳｉ（Ｃ
Ｈ3 ）3 ）3 を用いるのが良い。これは、Ｂ（ＯＳｉ
（ＣＨ3 ） 3 ）3 と異なり、Ｂ2 Ｈ6 にはアルキル基が
含まれていないためである。
【００４４】また、上の、いずれの場合において
も、シリコン含有絶縁膜２０４の膜中にはＦ（フッ素）
が含まれておらず、そのためＳｉ−Ｆ結合も形成されて
いない。その代わりに、シリコン含有絶縁膜２０４の膜
中にはＢ（ホウ素）が含まれている。そして、このＢ
（ホウ素）により、Ｓｉ−Ｆ結合よりも結合エネルギの
大きいＢ−Ｏ結合がシリコン含有絶縁膜２０４の膜中に
含まれる。これにより、シリコン含有絶縁膜２０４は、
従来例に係るＦＳＧ膜と比較して膜が化学的に安定し、
膜にＯＨ基等が結合するのが抑えられるため、膜の耐吸
湿性が向上する。
も、シリコン含有絶縁膜２０４の膜中にはＦ（フッ素）
が含まれておらず、そのためＳｉ−Ｆ結合も形成されて
いない。その代わりに、シリコン含有絶縁膜２０４の膜
中にはＢ（ホウ素）が含まれている。そして、このＢ
（ホウ素）により、Ｓｉ−Ｆ結合よりも結合エネルギの
大きいＢ−Ｏ結合がシリコン含有絶縁膜２０４の膜中に
含まれる。これにより、シリコン含有絶縁膜２０４は、
従来例に係るＦＳＧ膜と比較して膜が化学的に安定し、
膜にＯＨ基等が結合するのが抑えられるため、膜の耐吸
湿性が向上する。
【００４５】更に、本願発明者は、上のＳｉ（ＯＲ）
n Ｈm 化合物を用いる場合では、Ｓｉ（Ｒ）r Ｈs 化
合物を用いる場合には見られない次のような効果を見出
した。すなわち、の場合で成膜されたシリコン含有絶
縁膜２０４は、の場合で成膜されたものと比較して膜
のリーク電流が低減することを見出した。この理由は次
のように考えられる。
n Ｈm 化合物を用いる場合では、Ｓｉ（Ｒ）r Ｈs 化
合物を用いる場合には見られない次のような効果を見出
した。すなわち、の場合で成膜されたシリコン含有絶
縁膜２０４は、の場合で成膜されたものと比較して膜
のリーク電流が低減することを見出した。この理由は次
のように考えられる。
【００４６】すなわち、のＳｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物
においては、Ｒ（アルキル基）はＳｉ原子と直接結合し
ているのではなくＯを介して結合しているため、この化
合物中にはＳｉ−Ｃ結合が形成されていない。そのた
め、Ｓｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物を用いてシリコン含有絶
縁膜２０４を成膜すると、Ｓｉ−Ｃ結合が連続して存在
する部分が膜中に形成され難い。
においては、Ｒ（アルキル基）はＳｉ原子と直接結合し
ているのではなくＯを介して結合しているため、この化
合物中にはＳｉ−Ｃ結合が形成されていない。そのた
め、Ｓｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物を用いてシリコン含有絶
縁膜２０４を成膜すると、Ｓｉ−Ｃ結合が連続して存在
する部分が膜中に形成され難い。
【００４７】一方、Ｓｉ（Ｒ）r Ｈs 化合物を用いる
場合では、Ｓｉ（Ｒ）r Ｈs 化合物においてＳｉとＲと
が直接結合している。そのため、これにより成膜された
シリコン含有絶縁膜２０４は、の場合におけるような
特徴を備えていない。一般に、Ｓｉ−Ｃ結合が膜中に存
在すると、該膜のリーク電流が増大することが知られて
いる。特に、Ｓｉ−Ｃ結合が連続して存在する部分が膜
中に形成されていると、その部分でリーク電流が甚だし
く増大することが知られている。
場合では、Ｓｉ（Ｒ）r Ｈs 化合物においてＳｉとＲと
が直接結合している。そのため、これにより成膜された
シリコン含有絶縁膜２０４は、の場合におけるような
特徴を備えていない。一般に、Ｓｉ−Ｃ結合が膜中に存
在すると、該膜のリーク電流が増大することが知られて
いる。特に、Ｓｉ−Ｃ結合が連続して存在する部分が膜
中に形成されていると、その部分でリーク電流が甚だし
く増大することが知られている。
【００４８】以上のことから、の場合で成膜したシリ
コン含有絶縁膜２０４と比較して、の場合で成膜した
シリコン含有絶縁膜２０４のリーク電流が低減されるも
のと考えられる。ところで、上記した及びそれぞれ
の場合において、反応ガス中に更にＣpＨq ガスを添加
しても良い。このようにＣp Ｈq ガスを添加すると、膜
中にメチル基やエチル基等が含まれることになり、膜中
のＳｉ−Ｏ結合を更に減らすことができるので、膜の誘
電率を更に低くできることが期待される。
コン含有絶縁膜２０４と比較して、の場合で成膜した
シリコン含有絶縁膜２０４のリーク電流が低減されるも
のと考えられる。ところで、上記した及びそれぞれ
の場合において、反応ガス中に更にＣpＨq ガスを添加
しても良い。このようにＣp Ｈq ガスを添加すると、膜
中にメチル基やエチル基等が含まれることになり、膜中
のＳｉ−Ｏ結合を更に減らすことができるので、膜の誘
電率を更に低くできることが期待される。
【００４９】そして、本願発明者が実験で実際に使用し
たＣp Ｈq ガスには、ＣＨ4 、Ｃ 2Ｈ4 、及びＣ2 Ｈ6
がある。これらのガスのうち少なくとも一つが反応ガス
に添加されれば良い。そして、これらのガスのうちのい
ずれか一を単体で、すなわち他のガスと組み合わせない
で反応ガスに添加する場合、これらのガスの流量はいず
れも５０ｓｃｃｍである。
たＣp Ｈq ガスには、ＣＨ4 、Ｃ 2Ｈ4 、及びＣ2 Ｈ6
がある。これらのガスのうち少なくとも一つが反応ガス
に添加されれば良い。そして、これらのガスのうちのい
ずれか一を単体で、すなわち他のガスと組み合わせない
で反応ガスに添加する場合、これらのガスの流量はいず
れも５０ｓｃｃｍである。
【００５０】また、上記したＳｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合
物を用いる場合、及びＳｉ（Ｒ） r Ｈs 化合物を用い
る場合のいずれの場合もダマシンプロセスに適用するこ
とができる。ダマシンプロセスでは、電気抵抗の小さい
Ｃｕ（銅）から成る銅配線を形成することができる。そ
のため、ダマシンプロセスで形成された銅配線と上記
又はで成膜したシリコン含有絶縁膜とを組み合わせる
ことにより配線の寄生容量が小さくなり、動作速度の速
い半導体装置を提供することができる。
物を用いる場合、及びＳｉ（Ｒ） r Ｈs 化合物を用い
る場合のいずれの場合もダマシンプロセスに適用するこ
とができる。ダマシンプロセスでは、電気抵抗の小さい
Ｃｕ（銅）から成る銅配線を形成することができる。そ
のため、ダマシンプロセスで形成された銅配線と上記
又はで成膜したシリコン含有絶縁膜とを組み合わせる
ことにより配線の寄生容量が小さくなり、動作速度の速
い半導体装置を提供することができる。
【００５１】（iii)シリコン含有絶縁膜の耐吸湿性向上
のために行われるプラズマ処理についての説明 ところで、上により成膜されたシリコン含有絶縁膜２０
４の耐吸湿性を更に向上させるために、該膜に対してプ
ラズマ処理を行っても良い。このプラズマ処理の条件を
表４に示す。
のために行われるプラズマ処理についての説明 ところで、上により成膜されたシリコン含有絶縁膜２０
４の耐吸湿性を更に向上させるために、該膜に対してプ
ラズマ処理を行っても良い。このプラズマ処理の条件を
表４に示す。
【００５２】
【表４】
【００５３】なお、このプラズマ処理においては、第１
の高周波電源１０７が印加する高周波電力の周波数は１
３．５６ＭＨｚであり、第２の高周波電源１０９のそれ
は４００ｋＨｚである。また、このプラズマ処理を行う
際に用いるガスとしては、Ｏ 2 、Ｎ2 Ｏ、ＮＨ3 があ
り、これらのうち少なくとも一つを用いれば良い。更
に、これらのガスにＡｒ（アルゴン）を添加しても良
い。Ａｒを添加する場合の該Ａｒの流量は１００ｓｃｃ
ｍである。
の高周波電源１０７が印加する高周波電力の周波数は１
３．５６ＭＨｚであり、第２の高周波電源１０９のそれ
は４００ｋＨｚである。また、このプラズマ処理を行う
際に用いるガスとしては、Ｏ 2 、Ｎ2 Ｏ、ＮＨ3 があ
り、これらのうち少なくとも一つを用いれば良い。更
に、これらのガスにＡｒ（アルゴン）を添加しても良
い。Ａｒを添加する場合の該Ａｒの流量は１００ｓｃｃ
ｍである。
【００５４】このようにプラズマ処理を行うと、シリコ
ン含有絶縁膜２０４の膜中に含まれるＨ2 ＯやＣが酸化
されて膜外に放出される。また、これと共に、膜中のＳ
ｉの未結合手がＯ、Ｎ、Ｈ等で終端されるため、Ｓｉの
未結合手にＯＨ基等が結合するのを防ぐことができ、膜
の耐吸湿性を向上させることができる。 （iv) シリコン含有絶縁膜の耐吸湿性向上のために形成
される下地絶縁膜、及びカバー絶縁膜についての説明 本発明に係るシリコン含有絶縁膜の耐吸湿性を向上させ
るために、上記したプラズマ処理に加えて、該シリコン
含有絶縁膜の上下に下地絶縁膜やカバー絶縁膜を形成し
ても良い。これについて図３を参照して説明する。な
お、図３においては、図２に示されるのと同様の構成部
材には図２で用いた参照符号と同様の参照を付し、以下
ではその説明を省略する。
ン含有絶縁膜２０４の膜中に含まれるＨ2 ＯやＣが酸化
されて膜外に放出される。また、これと共に、膜中のＳ
ｉの未結合手がＯ、Ｎ、Ｈ等で終端されるため、Ｓｉの
未結合手にＯＨ基等が結合するのを防ぐことができ、膜
の耐吸湿性を向上させることができる。 （iv) シリコン含有絶縁膜の耐吸湿性向上のために形成
される下地絶縁膜、及びカバー絶縁膜についての説明 本発明に係るシリコン含有絶縁膜の耐吸湿性を向上させ
るために、上記したプラズマ処理に加えて、該シリコン
含有絶縁膜の上下に下地絶縁膜やカバー絶縁膜を形成し
ても良い。これについて図３を参照して説明する。な
お、図３においては、図２に示されるのと同様の構成部
材には図２で用いた参照符号と同様の参照を付し、以下
ではその説明を省略する。
【００５５】図３において、２０５はＳｉＯ2 膜等の下
地絶縁膜である。そして、２０６は、ＳｉＯ2 膜等のカ
バー絶縁膜である。下地絶縁膜２０５及びカバー絶縁膜
２０６としてこのようにＳｉＯ2 膜を用いる場合、該Ｓ
ｉＯ2 膜の成膜条件は表５の通りである。
地絶縁膜である。そして、２０６は、ＳｉＯ2 膜等のカ
バー絶縁膜である。下地絶縁膜２０５及びカバー絶縁膜
２０６としてこのようにＳｉＯ2 膜を用いる場合、該Ｓ
ｉＯ2 膜の成膜条件は表５の通りである。
【００５６】
【表５】
【００５７】このように下地絶縁膜２０５を形成する
と、被堆積基板１０３の上面（下地絶縁膜２０５と接す
る面）からその内部に向かって水分が浸入するのを防ぐ
ことができるため、アルミニウム配線２０３が水分によ
って腐食されてしまうのを防ぐことができる。また、カ
バー絶縁膜２０６を形成すると、シリコン含有絶縁膜２
０４の上面（カバー絶縁膜２０６と接する面）からその
内部に向かって水分が浸入するのを防ぐことができ、シ
リコン含有絶縁膜２０４が水分によって劣化してしまう
のを防ぐことができる。
と、被堆積基板１０３の上面（下地絶縁膜２０５と接す
る面）からその内部に向かって水分が浸入するのを防ぐ
ことができるため、アルミニウム配線２０３が水分によ
って腐食されてしまうのを防ぐことができる。また、カ
バー絶縁膜２０６を形成すると、シリコン含有絶縁膜２
０４の上面（カバー絶縁膜２０６と接する面）からその
内部に向かって水分が浸入するのを防ぐことができ、シ
リコン含有絶縁膜２０４が水分によって劣化してしまう
のを防ぐことができる。
【００５８】このように下地絶縁膜２０５やカバー絶縁
膜２０６を形成することにより、シリコン含有絶縁膜２
０４の耐吸湿性を更に向上させることができる。
膜２０６を形成することにより、シリコン含有絶縁膜２
０４の耐吸湿性を更に向上させることができる。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る成膜
方法によれば、Ｓｉ(ＯＲ)nＨm化合物（但し、Ｒはアル
キル基であり、ｎ＋ｍ＝４）と、Ｂ(ＯＳｉ(ＣＨ3)3)3
と、Ｎ2Ｏ、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、又はＣＯ2のうち何れか一から
なる酸化性ガスとを含む反応ガスを平行平板型の対の電
極の間に導入し、高周波電力を印加してプラズマ化し、
該プラズマ化した反応ガスを反応させて被堆積基板上に
シリコン含有絶縁膜を成膜する。または、Ｓｉ(Ｒ)rＨs
化合物（但し、Ｒはアルキル基であり、ｒ＋ｓ＝４）
と、Ｂ(ＯＳｉ(ＣＨ3)3)3と、Ｎ2Ｏ、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、又は
ＣＯ2のうち何れか一からなる酸化性ガスとを含む反応
ガスをプラズマ化して反応させ、被堆積基板上にシリコ
ン含有絶縁膜を成膜する。
方法によれば、Ｓｉ(ＯＲ)nＨm化合物（但し、Ｒはアル
キル基であり、ｎ＋ｍ＝４）と、Ｂ(ＯＳｉ(ＣＨ3)3)3
と、Ｎ2Ｏ、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、又はＣＯ2のうち何れか一から
なる酸化性ガスとを含む反応ガスを平行平板型の対の電
極の間に導入し、高周波電力を印加してプラズマ化し、
該プラズマ化した反応ガスを反応させて被堆積基板上に
シリコン含有絶縁膜を成膜する。または、Ｓｉ(Ｒ)rＨs
化合物（但し、Ｒはアルキル基であり、ｒ＋ｓ＝４）
と、Ｂ(ＯＳｉ(ＣＨ3)3)3と、Ｎ2Ｏ、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、又は
ＣＯ2のうち何れか一からなる酸化性ガスとを含む反応
ガスをプラズマ化して反応させ、被堆積基板上にシリコ
ン含有絶縁膜を成膜する。
【００６０】これによると、Ｂ（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ）
3 、Ｓｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物、及びＳｉ（Ｒ）r Ｈs
化合物それぞれに含まれるアルキル基がシリコン含有絶
縁膜の膜中に含まれる。そして、このアルキル基が含ま
れる部分の誘電率は他の部分のそれよりも低くなり、シ
リコン含有絶縁膜全体の誘電率が低くなる。また、Ｂ
（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ）3 により、このシリコン含有絶
縁膜の膜中にはＢ−Ｏ結合が形成される。このＢ−Ｏ結
合はＳｉ−Ｆ結合よりも結合エネルギが大きいため、従
来例に係るＦＳＧ膜と比較して、上で成膜されるシリコ
ン含有絶縁膜の耐吸湿性が向上する。
3 、Ｓｉ（ＯＲ）n Ｈm 化合物、及びＳｉ（Ｒ）r Ｈs
化合物それぞれに含まれるアルキル基がシリコン含有絶
縁膜の膜中に含まれる。そして、このアルキル基が含ま
れる部分の誘電率は他の部分のそれよりも低くなり、シ
リコン含有絶縁膜全体の誘電率が低くなる。また、Ｂ
（ＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ）3 により、このシリコン含有絶
縁膜の膜中にはＢ−Ｏ結合が形成される。このＢ−Ｏ結
合はＳｉ−Ｆ結合よりも結合エネルギが大きいため、従
来例に係るＦＳＧ膜と比較して、上で成膜されるシリコ
ン含有絶縁膜の耐吸湿性が向上する。
【図１】本発明に係るシリコン含有絶縁膜を成膜するた
めに用いるプラズマＣＶＤ（プラズマ化学的気相成長）
装置の断面図である。
めに用いるプラズマＣＶＤ（プラズマ化学的気相成長）
装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るシリコン含有絶縁膜
の成膜方法について示す断面図である。
の成膜方法について示す断面図である。
【図３】下地絶縁膜及びカバー絶縁膜を形成する場合の
本発明の実施の形態に係るシリコン含有絶縁膜の成膜方
法について示す断面図である。
本発明の実施の形態に係るシリコン含有絶縁膜の成膜方
法について示す断面図である。
１０１・・・・・チャンバ、
１０２・・・・・下部電極、
１０３・・・・・被堆積基板、
１０４・・・・・上部電極、
１０５・・・・・ヒータへの電力供給配線、
１０６・・・・・排気口、
１０７・・・・・第１の高周波電源、
１０８・・・・・ガス導入口、
１０９・・・・・第２の高周波電源、
２０１・・・・・シリコン基板、
２０２・・・・・ＢＰＳＧ膜、
２０３・・・・・アルミニウム配線、
２０４・・・・・シリコン含有絶縁膜、
２０５・・・・・下地絶縁膜、
２０６・・・・・カバー絶縁膜。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 前田 和夫
東京都港区港南２−13−29株式会社半導
体プロセス研究所内
(72)発明者 塩谷 喜美
東京都港区港南２−13−29株式会社半導
体プロセス研究所内
(72)発明者 大平 浩一
東京都港区港南２−13−29株式会社半導
体プロセス研究所内
(56)参考文献 特開 平９−275103（ＪＰ，Ａ)
特開2001−196365（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−135205（ＪＰ，Ａ)
特許3084367（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/316
H01L 21/768
Claims (12)
- 【請求項１】 Ｓｉ(ＯＲ)nＨm化合物（但し、Ｒはアル
キル基であり、ｎ＋ｍ＝４、かつＳｉ(ＯＣ2Ｈ5) 4を除
く）と、Ｂ(ＯＳｉ(ＣＨ3)3)3と、Ｎ2Ｏ、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、
又はＣＯ2のうち何れか一からなる酸化性ガスとを含む
反応ガスを平行平板型の対の電極の間に導入し、高周波
電力を印加してプラズマ化し、該プラズマ化した反応ガ
スを反応させて被堆積基板上にシリコン含有絶縁膜を成
膜することを特徴とする成膜方法。 - 【請求項２】 前記Ｓｉ(ＯＲ)nＨm化合物は、Ｓｉ(Ｏ
ＣＨ3) 3Ｈ、Ｓｉ(ＯＣ2Ｈ5)3Ｈ、Ｓｉ(ＯＣＨ3) 4のう
ち何れか一であることを特徴とする請求項１記載の成膜
方法。 - 【請求項３】 Ｓｉ(Ｒ)rＨs化合物（但し、Ｒはアルキ
ル基であり、ｒ＋ｓ＝４）と、Ｂ(ＯＳｉ(ＣＨ3)3)
3と、Ｎ2Ｏ、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、又はＣＯ2のうち何れか一か
らなる酸化性ガスとを含む反応ガスをプラズマ化して反
応させ、被堆積基板上にシリコン含有絶縁膜を成膜する
ことを特徴とする成膜方法。 - 【請求項４】 前記Ｓｉ(Ｒ)rＨs化合物は、Ｓｉ(Ｃ
Ｈ3) 3Ｈ、又はＳｉ(Ｃ2Ｈ5)3Ｈであることを特徴とす
る請求項３記載の成膜方法。 - 【請求項５】 Ｓｉ(ＯＣ2Ｈ5) 4（ＴＥＯＳ）と、Ｂ
(ＯＳｉ(ＣＨ3)3)3と、Ｎ2Ｏ、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、又はＣＯ2
のうち何れか一からなる酸化性ガスとを含む反応ガスを
平行平板型の対の電極の間に導入し、高周波電力を印加
してプラズマ化し、該プラズマ化した反応ガスを反応さ
せて被堆積基板上にシリコン含有絶縁膜を成膜すること
を特徴とする成膜方法。 - 【請求項６】 前記反応ガスにさらにＣpＨqガスが添加
されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一に記
載の成膜方法。 - 【請求項７】 前記ＣpＨqガスは、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ4、又
はＣ2Ｈ6の何れか一であることを特徴とする請求項６記
載の成膜方法。 - 【請求項８】 前記反応ガスに不活性ガスが添加される
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一に記載の成
膜方法。 - 【請求項９】 前記シリコン含有絶縁膜を成膜後、
Ｏ2、Ｎ2Ｏ、又はＮＨ3のうち少なくとも何れか一以上
を含む処理ガスをプラズマ化し、前記シリコン含有絶縁
膜の表面を前記プラズマ化した処理ガスに曝すことを特
徴とする請求項１乃至８の何れか一に記載の成膜方法。 - 【請求項１０】 前記被堆積基板上に下地絶縁膜を成膜
し、該下地絶縁膜上に前記シリコン含有絶縁膜を成膜す
ることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一に記載の
成膜方法。 - 【請求項１１】 前記シリコン含有絶縁膜を成膜後、該
シリコン含有絶縁膜上にカバー絶縁膜を成膜することを
特徴とする請求項１乃至１０の何れか一に記載の成膜方
法。 - 【請求項１２】 請求項１乃至１１の何れか一に記載の
成膜方法を用いて成膜されたシリコン含有絶縁膜を備え
たことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000029386A JP3484128B2 (ja) | 2000-02-07 | 2000-02-07 | 成膜方法及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000029386A JP3484128B2 (ja) | 2000-02-07 | 2000-02-07 | 成膜方法及び半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001223214A JP2001223214A (ja) | 2001-08-17 |
| JP3484128B2 true JP3484128B2 (ja) | 2004-01-06 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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-
2000
- 2000-02-07 JP JP2000029386A patent/JP3484128B2/ja not_active Expired - Fee Related
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