JP3485425B2 - 低誘電率絶縁膜の形成方法及びこの膜を用いた半導体装置 - Google Patents
低誘電率絶縁膜の形成方法及びこの膜を用いた半導体装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置におけ
る絶縁膜形成方法に関する。本発明の絶縁膜形成方法に
よれば、下地凹凸を有する基板の多層配線、例えばＩ
Ｃ，ＬＳＩ等の集積度の高い半導体装置の多層配線を形
成する際に、低誘電率で且つ下地段差を平坦化しつつ優
れた絶縁性、耐熱性、耐湿性を有する層間絶縁膜を形成
することができ、それにより半導体装置の信頼性を高め
ることができる。
る絶縁膜形成方法に関する。本発明の絶縁膜形成方法に
よれば、下地凹凸を有する基板の多層配線、例えばＩ
Ｃ，ＬＳＩ等の集積度の高い半導体装置の多層配線を形
成する際に、低誘電率で且つ下地段差を平坦化しつつ優
れた絶縁性、耐熱性、耐湿性を有する層間絶縁膜を形成
することができ、それにより半導体装置の信頼性を高め
ることができる。
【０００２】
【従来の技術】最近の半導体装置の集積度の向上に伴
い、素子形成後の表面段差が大きくなるとともに、配線
の微細化による配線容量の低下を防ぐために配線を厚く
する必要に迫られ、配線後の段差も激しくなる傾向があ
る。このため、多層配線を形成する上で優れた平坦性が
得られる層間絶縁膜の形成方法が必要とされている。
い、素子形成後の表面段差が大きくなるとともに、配線
の微細化による配線容量の低下を防ぐために配線を厚く
する必要に迫られ、配線後の段差も激しくなる傾向があ
る。このため、多層配線を形成する上で優れた平坦性が
得られる層間絶縁膜の形成方法が必要とされている。
【０００３】一方、配線遅延（Ｔ）は、配線抵抗（Ｒ）
と配線間の容量（Ｃ）に影響を受け、Ｔ＝１／２ＲＣｌ
2 （ｌは配線長）で表され、またＣ＝εo εr （Ｓ／
ｄ）（Ｓは電極面積、εo は真空の誘電率、ｄは膜厚）
であって容量は誘電率（εr ）に比例する。従って、配
線遅延を少なくするには、層間絶縁膜の低誘電率化が有
効となる。
と配線間の容量（Ｃ）に影響を受け、Ｔ＝１／２ＲＣｌ
2 （ｌは配線長）で表され、またＣ＝εo εr （Ｓ／
ｄ）（Ｓは電極面積、εo は真空の誘電率、ｄは膜厚）
であって容量は誘電率（εr ）に比例する。従って、配
線遅延を少なくするには、層間絶縁膜の低誘電率化が有
効となる。
【０００４】従来、層間絶縁膜の材料としては、二酸化
珪素、窒化珪素、ＰＳＧ等の無機膜、あるいはポリイミ
ド、シリコーン樹脂などの有機系高分子絶縁材料、又は
これらの積層体が用いられてきた。二酸化珪素（ＳｉＯ
2 ）は、化学気相成長（ＣＶＤ）で製造される材料で最
も誘電率が低く、その誘電率は約４である。低誘電率Ｃ
ＶＤ膜として検討されているＳｉＯＦは、誘電率が約
３．５〜３．８であるが、吸湿性であるため誘電率が上
昇しやすいという問題がある。
珪素、窒化珪素、ＰＳＧ等の無機膜、あるいはポリイミ
ド、シリコーン樹脂などの有機系高分子絶縁材料、又は
これらの積層体が用いられてきた。二酸化珪素（ＳｉＯ
2 ）は、化学気相成長（ＣＶＤ）で製造される材料で最
も誘電率が低く、その誘電率は約４である。低誘電率Ｃ
ＶＤ膜として検討されているＳｉＯＦは、誘電率が約
３．５〜３．８であるが、吸湿性であるため誘電率が上
昇しやすいという問題がある。
【０００５】比較的誘電率が低いとされている有機系高
分子材料は、低誘電率の層間絶縁膜材料として広く導入
が検討されているが、多層配線工程におけるレジスト剥
離のための酸素プラズマ処理において有機基が酸化さ
れ、それによる膜からの脱ガスのため膜が収縮する原因
となり、また膜に歪みができてクラックを生じるという
欠点を有している。また、酸素プラズマ処理において酸
化分解をおこさない膜としてポリテトラフルオロエチレ
ンが知られているが、これは耐熱性に難があり、すなわ
ち熱膨張しやすく、熱処理で分解するという問題があ
る。また、有機ケイ素化合物の低誘電率化として室温に
おけるフッ素プラズマ処理も検討されてきたが、吸湿性
や誘電率の上昇、また耐熱性等の課題があった。そこ
で、信頼性という点でより特性の優れた材料が要求され
ている。
分子材料は、低誘電率の層間絶縁膜材料として広く導入
が検討されているが、多層配線工程におけるレジスト剥
離のための酸素プラズマ処理において有機基が酸化さ
れ、それによる膜からの脱ガスのため膜が収縮する原因
となり、また膜に歪みができてクラックを生じるという
欠点を有している。また、酸素プラズマ処理において酸
化分解をおこさない膜としてポリテトラフルオロエチレ
ンが知られているが、これは耐熱性に難があり、すなわ
ち熱膨張しやすく、熱処理で分解するという問題があ
る。また、有機ケイ素化合物の低誘電率化として室温に
おけるフッ素プラズマ処理も検討されてきたが、吸湿性
や誘電率の上昇、また耐熱性等の課題があった。そこ
で、信頼性という点でより特性の優れた材料が要求され
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、ポリイミ
ド、シリコーン樹脂に代表される低誘電率の有機系高分
子材料は、多層配線工程における酸素プラズマ処理で有
機基が酸化されることによる欠点、すなわち膜からの脱
ガスに起因する不良の発生、膜の歪みに起因するクラッ
クの発生という欠点を有している。一方、従来から低誘
電率無機膜を形成する方法として用いられてきたＣＶＤ
法は、真空系など高価な装置が必要であり、しかもシラ
ンのように爆発性の原料、あるいはテトラエチルオルト
シリケート（ＴＥＯＳ）のように毒性の高い原料を使用
するという欠点がある。また、有機ケイ素化合物の室温
でのフッ素プラズマ処理についても検討されているが、
この場合には誘電率の上昇、耐熱性が劣る等の課題があ
った。
ド、シリコーン樹脂に代表される低誘電率の有機系高分
子材料は、多層配線工程における酸素プラズマ処理で有
機基が酸化されることによる欠点、すなわち膜からの脱
ガスに起因する不良の発生、膜の歪みに起因するクラッ
クの発生という欠点を有している。一方、従来から低誘
電率無機膜を形成する方法として用いられてきたＣＶＤ
法は、真空系など高価な装置が必要であり、しかもシラ
ンのように爆発性の原料、あるいはテトラエチルオルト
シリケート（ＴＥＯＳ）のように毒性の高い原料を使用
するという欠点がある。また、有機ケイ素化合物の室温
でのフッ素プラズマ処理についても検討されているが、
この場合には誘電率の上昇、耐熱性が劣る等の課題があ
った。
【０００７】本発明の目的は、これらの欠点を解消し
て、従来の膜に比べて低誘電率であると同時に、絶縁
性、耐熱性、耐湿性を備えた絶縁膜の形成方法を提供す
ることにある。
て、従来の膜に比べて低誘電率であると同時に、絶縁
性、耐熱性、耐湿性を備えた絶縁膜の形成方法を提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の低誘電率絶縁膜
形成方法は、基板上に有機珪素化合物の薄膜を形成し、
次にＮＦ 3 ガスを使用して基板温度８０〜２５０℃で当
該薄膜をフッ素プラズマ処理することを特徴とする。
形成方法は、基板上に有機珪素化合物の薄膜を形成し、
次にＮＦ 3 ガスを使用して基板温度８０〜２５０℃で当
該薄膜をフッ素プラズマ処理することを特徴とする。
【０００９】本発明によれば、基礎材料となる有機珪素
化合物の平坦性に優れた特性を受け継いだまま有機珪素
化合物をフッ素化して低誘電率化が行えるため、高速デ
バイスの層間絶縁膜として特に適した低誘電率膜が形成
でき、しかもこの膜は耐熱性、平坦性、絶縁性に優れて
いる。また、フッ素プラズマ処理によるフッ素化によ
り、その後の処理工程で使用される酸素プラズマ処理に
対する耐性も付与できる。
化合物の平坦性に優れた特性を受け継いだまま有機珪素
化合物をフッ素化して低誘電率化が行えるため、高速デ
バイスの層間絶縁膜として特に適した低誘電率膜が形成
でき、しかもこの膜は耐熱性、平坦性、絶縁性に優れて
いる。また、フッ素プラズマ処理によるフッ素化によ
り、その後の処理工程で使用される酸素プラズマ処理に
対する耐性も付与できる。
【００１０】 本発明は更に、本発明の方法により得ら
れた低誘電率絶縁膜を層間絶縁膜又は半導体素子の保護
膜として含む半導体装置を提供する。すなわち、本発明
による一つに半導体装置は、基板とその上に形成された
多層配線層とを含み、この多層配線層の層間絶縁膜が、
基板上に形成した有機珪素化合物の薄膜をＮＦ 3 ガスを
使用して８０〜２５０℃の基板温度でフッ素プラズマ処
理して得られたものである半導体装置である。本発明に
よるもう一つの半導体装置は、半導体素子を含む基板を
有し、当該半導体素子の保護膜が、基板上に形成した有
機珪素化合物の薄膜をＮＦ 3 ガスを使用して８０〜２５
０℃の基板温度でフッ素プラズマ処理して得られたもの
である半導体装置である。
れた低誘電率絶縁膜を層間絶縁膜又は半導体素子の保護
膜として含む半導体装置を提供する。すなわち、本発明
による一つに半導体装置は、基板とその上に形成された
多層配線層とを含み、この多層配線層の層間絶縁膜が、
基板上に形成した有機珪素化合物の薄膜をＮＦ 3 ガスを
使用して８０〜２５０℃の基板温度でフッ素プラズマ処
理して得られたものである半導体装置である。本発明に
よるもう一つの半導体装置は、半導体素子を含む基板を
有し、当該半導体素子の保護膜が、基板上に形成した有
機珪素化合物の薄膜をＮＦ 3 ガスを使用して８０〜２５
０℃の基板温度でフッ素プラズマ処理して得られたもの
である半導体装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明において使用される基板
は、半導体装置の製造用に使用される任意の基板でよ
い。本発明が特に有効な基板は、ＩＣやＬＳＩ等の集積
度の高い半導体装置の製造で使用される、表面に段差を
有する基板である。そのような表面段差のある基板に対
して本発明の方法を適用すると、基板表面を効果的に平
坦化しつつ、低誘電率の絶縁膜を形成することができ
る。
は、半導体装置の製造用に使用される任意の基板でよ
い。本発明が特に有効な基板は、ＩＣやＬＳＩ等の集積
度の高い半導体装置の製造で使用される、表面に段差を
有する基板である。そのような表面段差のある基板に対
して本発明の方法を適用すると、基板表面を効果的に平
坦化しつつ、低誘電率の絶縁膜を形成することができ
る。
【００１２】本発明で使用する有機珪素化合物は、シロ
キサン結合を含まなければどのようなものでもよい。シ
ロキサン結合を含む化合物は、フッ素プラズマ処理にお
いて分解して有効な絶縁膜を形成できないため、使用す
べきでない。使用可能な有機珪素化合物の例を挙げる
と、次式
キサン結合を含まなければどのようなものでもよい。シ
ロキサン結合を含む化合物は、フッ素プラズマ処理にお
いて分解して有効な絶縁膜を形成できないため、使用す
べきでない。使用可能な有機珪素化合物の例を挙げる
と、次式
【００１３】
【化３】
【００１４】のポリカルボシラン、又は次式
【００１５】
【化４】
【００１６】のポリカルボシラスチレンである。上記の
式（１）の単位と式（２）の単位を含むコポリマーを使
用することも可能である。
式（１）の単位と式（２）の単位を含むコポリマーを使
用することも可能である。
【００１７】上記のポリカルボシランの式において、Ｒ
1 は炭素原子数１〜４の二価の炭化水素基であり、Ｒ2
とＲ3 は水素又は炭素原子数１〜４の一価の炭化水素基
（例として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル
基等のアルキル基）であり、ｎは正の数である。Ｒ2 と
Ｒ3 は同じであっても異なっていてもよい。Ｒ1 、
Ｒ 2 、Ｒ3 の炭素原子数が上記の上限より多くなると、
分子が大きくなって熱処理などの工程での収縮が大きく
なり、歪の原因となる。ｎの値は特に限定されないが、
ポリカルボシランが基板上に塗布するのに都合のよい特
性（特に粘度特性）を有するような値である。
1 は炭素原子数１〜４の二価の炭化水素基であり、Ｒ2
とＲ3 は水素又は炭素原子数１〜４の一価の炭化水素基
（例として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル
基等のアルキル基）であり、ｎは正の数である。Ｒ2 と
Ｒ3 は同じであっても異なっていてもよい。Ｒ1 、
Ｒ 2 、Ｒ3 の炭素原子数が上記の上限より多くなると、
分子が大きくなって熱処理などの工程での収縮が大きく
なり、歪の原因となる。ｎの値は特に限定されないが、
ポリカルボシランが基板上に塗布するのに都合のよい特
性（特に粘度特性）を有するような値である。
【００１８】上記のポリカルボシラスチレンの式におい
て、Ｒ4 は炭素原子数１〜４の二価の炭化水素基であ
り、Ｒ5 は水素又は炭素原子数１〜４の一価の炭化水素
基（例として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチ
ル基等のアルキル基）であり、ｍは正の数である。
Ｒ4 、Ｒ5 の炭素原子数が上記の上限より多くなると、
分子が大きくなって熱処理などの工程での収縮が大きく
なり、歪の原因となる。ｍの値は特に限定されないが、
ポリカルボシラスチレンが基板上に塗布するのに都合の
よい特性（特に粘度特性）を有するような値である。
て、Ｒ4 は炭素原子数１〜４の二価の炭化水素基であ
り、Ｒ5 は水素又は炭素原子数１〜４の一価の炭化水素
基（例として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチ
ル基等のアルキル基）であり、ｍは正の数である。
Ｒ4 、Ｒ5 の炭素原子数が上記の上限より多くなると、
分子が大きくなって熱処理などの工程での収縮が大きく
なり、歪の原因となる。ｍの値は特に限定されないが、
ポリカルボシラスチレンが基板上に塗布するのに都合の
よい特性（特に粘度特性）を有するような値である。
【００１９】本発明において用いられるポリカルボシラ
ンやポリカルボシラスチレンは、国内及び国外の製造業
者から入手できる出発原料から、常用の重合方法を使用
して製造することができる。例えば、ポリシランを出発
原料とし、不活性雰囲気中での加熱により対応のポリマ
ーにすることができる。あるいは、ポリシランを例えば
ポリジフェニルシロキサンのような触媒の存在下で不活
性雰囲気中で加熱して対応のポリマーを得ることもでき
る。更に、ポリカルボシラン等は商業的に入手すること
もできる。
ンやポリカルボシラスチレンは、国内及び国外の製造業
者から入手できる出発原料から、常用の重合方法を使用
して製造することができる。例えば、ポリシランを出発
原料とし、不活性雰囲気中での加熱により対応のポリマ
ーにすることができる。あるいは、ポリシランを例えば
ポリジフェニルシロキサンのような触媒の存在下で不活
性雰囲気中で加熱して対応のポリマーを得ることもでき
る。更に、ポリカルボシラン等は商業的に入手すること
もできる。
【００２０】基板上に有機珪素化合物の薄膜を形成する
には、スピンコート法を利用することができる。スピン
コート法は、表面に大きな段差のある基板上に平坦化し
た膜を形成するのに有利である。本発明により形成する
絶縁膜を基板の平坦化用よりも主として低誘電率の膜と
して利用するような場合には、スピンコート法以外に
も、適当な出発モノマーから化学気相成長（ＣＶＤ）法
により有機珪素化合物の薄膜を形成することができる。
には、スピンコート法を利用することができる。スピン
コート法は、表面に大きな段差のある基板上に平坦化し
た膜を形成するのに有利である。本発明により形成する
絶縁膜を基板の平坦化用よりも主として低誘電率の膜と
して利用するような場合には、スピンコート法以外に
も、適当な出発モノマーから化学気相成長（ＣＶＤ）法
により有機珪素化合物の薄膜を形成することができる。
【００２１】基板上に形成した有機珪素化合物の薄膜
を、次に基板温度を８０〜２５０℃としてフッ素プラズ
マ処理にかける。８０℃より低い温度でフッ素プラズマ
処理した場合には、フッ素の拡散が薄膜の内部にまで容
易に及ぶことができず、薄膜の全体的なフッ素化を達成
できない。２５０℃より高い温度で処理すると、薄膜の
骨格に影響し、エッチングが先行してしまう。
を、次に基板温度を８０〜２５０℃としてフッ素プラズ
マ処理にかける。８０℃より低い温度でフッ素プラズマ
処理した場合には、フッ素の拡散が薄膜の内部にまで容
易に及ぶことができず、薄膜の全体的なフッ素化を達成
できない。２５０℃より高い温度で処理すると、薄膜の
骨格に影響し、エッチングが先行してしまう。
【００２２】フッ素プラズマ処理は、プラズマ源として
好ましくは例えばＦ2 ガスやＮＦ3ガスのようなものを
使って行われる。フッ素とともに炭素を含むガスをプラ
ズマ源として使用することもできるが、この場合には薄
膜のフッ素化の速度が低下する。このほかの処理条件
は、使用するプラズマ発生装置やプラズマ源のガスの種
類等に応じて、適宜決定することができる。
好ましくは例えばＦ2 ガスやＮＦ3ガスのようなものを
使って行われる。フッ素とともに炭素を含むガスをプラ
ズマ源として使用することもできるが、この場合には薄
膜のフッ素化の速度が低下する。このほかの処理条件
は、使用するプラズマ発生装置やプラズマ源のガスの種
類等に応じて、適宜決定することができる。
【００２３】有機珪素化合物の薄膜を形成した基板を、
フッ素プラズマ処理を施す前に熱処理して、有機珪素化
合物の塗布に用いた溶媒を気化させて薄膜を乾燥させる
ことができる。この熱処理は、有機珪素化合物の酸化防
止のため不活性雰囲気中で行うのが好ましい。酸化され
た有機珪素化合物は、エッチングが先行する。
フッ素プラズマ処理を施す前に熱処理して、有機珪素化
合物の塗布に用いた溶媒を気化させて薄膜を乾燥させる
ことができる。この熱処理は、有機珪素化合物の酸化防
止のため不活性雰囲気中で行うのが好ましい。酸化され
た有機珪素化合物は、エッチングが先行する。
【００２４】本発明では、８０〜２５０℃の基板温度で
有機珪素化合物のフッ素プラズマ処理を行うことで、薄
膜の全体に及ぶフッ素化（有機珪素化合物の構造中の水
素のフッ素での置換）が行われ、すなわちフッ素化度が
高くなって、薄膜は耐熱性に優れたものとなる。また、
本発明によりフッ素プラズマ処理後の絶縁膜はフルオロ
カーボン系のシリコン膜となることから、吸湿による誘
電率の上昇が抑えられ、更に酸素プラズマ耐性が付与さ
れる。そのため、本発明によれば信頼性の高い低誘電率
絶縁膜の形成が可能になる。
有機珪素化合物のフッ素プラズマ処理を行うことで、薄
膜の全体に及ぶフッ素化（有機珪素化合物の構造中の水
素のフッ素での置換）が行われ、すなわちフッ素化度が
高くなって、薄膜は耐熱性に優れたものとなる。また、
本発明によりフッ素プラズマ処理後の絶縁膜はフルオロ
カーボン系のシリコン膜となることから、吸湿による誘
電率の上昇が抑えられ、更に酸素プラズマ耐性が付与さ
れる。そのため、本発明によれば信頼性の高い低誘電率
絶縁膜の形成が可能になる。
【００２５】本発明の方法では、フッ素プラズマ処理す
る薄膜として、平坦性に優れた有機珪素化合物の薄膜を
使用するため、それのフッ素プラズマ処理によってやは
り平坦性に優れた低誘電率膜が得られ、この膜はフッ素
化の効果として絶縁性が向上し、そして耐熱性にも優れ
ている。そのため、本発明ほ方法により形成された低誘
電率絶縁膜は、特に高速の要求される、半導体集積回路
等の半導体装置の層間絶縁膜として有効である。
る薄膜として、平坦性に優れた有機珪素化合物の薄膜を
使用するため、それのフッ素プラズマ処理によってやは
り平坦性に優れた低誘電率膜が得られ、この膜はフッ素
化の効果として絶縁性が向上し、そして耐熱性にも優れ
ている。そのため、本発明ほ方法により形成された低誘
電率絶縁膜は、特に高速の要求される、半導体集積回路
等の半導体装置の層間絶縁膜として有効である。
【００２６】本発明により形成された低誘電率絶縁膜
は、半導体集積回路等の半導体装置に限らず、薄膜回路
基板の表面平坦化層や絶縁層としても同様に有効であ
る。また、半導体素子の保護膜としても有効である。
は、半導体集積回路等の半導体装置に限らず、薄膜回路
基板の表面平坦化層や絶縁層としても同様に有効であ
る。また、半導体素子の保護膜としても有効である。
【００２７】
【実施例】次に、実施例により本発明を更に説明する。
言うまでもなく、本発明はこれらの実施例により限定さ
れるものではない。
言うまでもなく、本発明はこれらの実施例により限定さ
れるものではない。
【００２８】〔実施例１〕シリコン基板上にスピンコー
ト法によりポリカルボシランのキシレン溶液を塗布し、
窒素雰囲気中で乾燥させて１μｍ厚の薄膜を形成した。
使用したポリカルボシランは次の式で表される。
ト法によりポリカルボシランのキシレン溶液を塗布し、
窒素雰囲気中で乾燥させて１μｍ厚の薄膜を形成した。
使用したポリカルボシランは次の式で表される。
【００２９】
【化５】
【００３０】次いで、下記の条件でフッ素プラズマ処理
を施し、フルオロカーボン系シリコン被膜を得た。
を施し、フルオロカーボン系シリコン被膜を得た。
【００３１】
使用装置： ダウンフロー型プラズマ発生装置
高周波出力： １．５ｋＷ
ガス： ＮＦ3 、１．０Ｔｏｒｒ、５００ｓｃｃｍ
基板温度： １７０℃
処理時間： ３分
【００３２】こうして得られたフッ素化された膜におい
てクラックの発生は見られなかった。この膜上に電極を
形成し、誘電率を測定した結果、２．３であった。ま
た、大気中に１週間放置した後に誘電率を測定した結
果、吸湿による誘電率の上昇は見られなかった。また、
窒素雰囲気中で熱処理を施した結果、昇温脱ガス分析装
置（ＴＤＳ）で測定した耐熱性は４００℃であった。
てクラックの発生は見られなかった。この膜上に電極を
形成し、誘電率を測定した結果、２．３であった。ま
た、大気中に１週間放置した後に誘電率を測定した結
果、吸湿による誘電率の上昇は見られなかった。また、
窒素雰囲気中で熱処理を施した結果、昇温脱ガス分析装
置（ＴＤＳ）で測定した耐熱性は４００℃であった。
【００３３】〔参考例〕ポリカルボシラン薄膜のフッ素
プラズマ処理を基板温度を室温として行ったことを除い
て、実施例１と同様にフッ素化した絶縁膜を形成した。
この膜においてクラックの発生は見られなかった。測定
された誘電率は２．６であった。大気中に１週間放置し
た後に誘電率を測定した結果、誘電率の上昇が見られ
た。耐熱性は３００℃であった。
プラズマ処理を基板温度を室温として行ったことを除い
て、実施例１と同様にフッ素化した絶縁膜を形成した。
この膜においてクラックの発生は見られなかった。測定
された誘電率は２．６であった。大気中に１週間放置し
た後に誘電率を測定した結果、誘電率の上昇が見られ
た。耐熱性は３００℃であった。
【００３４】〔実施例２〕５個のリングオーシュレータ
を形成した基板上に、実施例１と同様の条件で絶縁膜を
形成し、そしてリングオーシュレータが直列に接続する
ようにスルーホール形成後、この絶縁膜上の２層目配線
まで形成した基板を作製した。比較用に、絶縁膜として
ＴＥＯＳから形成したＳｉＯ2 膜を用いた同様の基板を
作製した。それぞれの基板の配線遅延を比較した結果、
本発明による絶縁膜を用いた基板は比較用の基板より約
２５％の配線遅延短縮が可能であることがわかった。
を形成した基板上に、実施例１と同様の条件で絶縁膜を
形成し、そしてリングオーシュレータが直列に接続する
ようにスルーホール形成後、この絶縁膜上の２層目配線
まで形成した基板を作製した。比較用に、絶縁膜として
ＴＥＯＳから形成したＳｉＯ2 膜を用いた同様の基板を
作製した。それぞれの基板の配線遅延を比較した結果、
本発明による絶縁膜を用いた基板は比較用の基板より約
２５％の配線遅延短縮が可能であることがわかった。
【００３５】〔実施例３〕プラズマ処理を８０℃の基板
温度で施したこと除き、実施例１を繰り返した。得られ
た絶縁膜にクラックの発生は認められなかった。誘電率
の測定値は２．５であった。大気中に１週間放置した後
に誘電率を測定した結果、誘電率の上昇は認められなか
った。耐熱性は３５０℃であった。
温度で施したこと除き、実施例１を繰り返した。得られ
た絶縁膜にクラックの発生は認められなかった。誘電率
の測定値は２．５であった。大気中に１週間放置した後
に誘電率を測定した結果、誘電率の上昇は認められなか
った。耐熱性は３５０℃であった。
【００３６】〔実施例４〕プラズマ処理を８０℃の基板
温度で施したこと除き、実施例２を繰り返した。ＴＥＯ
Ｓから形成したＳｉＯ2 膜を絶縁膜として用いた比較用
の基板と比較して、本発明による絶縁膜を用いた基板で
は約１５％の配線遅延短縮が可能であった。
温度で施したこと除き、実施例２を繰り返した。ＴＥＯ
Ｓから形成したＳｉＯ2 膜を絶縁膜として用いた比較用
の基板と比較して、本発明による絶縁膜を用いた基板で
は約１５％の配線遅延短縮が可能であった。
【００３７】〔実施例５〕プラズマ処理を２５０℃の基
板温度で施したこと除き、実施例１を繰り返した。得ら
れた絶縁膜にクラックの発生は認められなかった。誘電
率の測定値は２．２であった。大気中に１週間放置した
後に誘電率を測定した結果、誘電率の上昇は認められな
かった。耐熱性は４５０℃であった。
板温度で施したこと除き、実施例１を繰り返した。得ら
れた絶縁膜にクラックの発生は認められなかった。誘電
率の測定値は２．２であった。大気中に１週間放置した
後に誘電率を測定した結果、誘電率の上昇は認められな
かった。耐熱性は４５０℃であった。
【００３８】〔実施例６〕プラズマ処理を２５０℃の基
板温度で施したこと除き、実施例２を繰り返した。ＴＥ
ＯＳから形成したＳｉＯ2 膜を絶縁膜として用いた比較
用の基板と比較して、本発明による絶縁膜を用いた基板
では約２５％の配線遅延短縮が可能であった。
板温度で施したこと除き、実施例２を繰り返した。ＴＥ
ＯＳから形成したＳｉＯ2 膜を絶縁膜として用いた比較
用の基板と比較して、本発明による絶縁膜を用いた基板
では約２５％の配線遅延短縮が可能であった。
【００３９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、低誘電率で耐熱性に優れ、且つ下地段差平坦
化能力に優れた、信頼性の高い絶縁膜を得ることが可能
になる。そして本発明により形成した低誘電率絶縁膜を
利用すれば、信頼性の向上した高速デバイスを実現する
ことが可能になる。
によれば、低誘電率で耐熱性に優れ、且つ下地段差平坦
化能力に優れた、信頼性の高い絶縁膜を得ることが可能
になる。そして本発明により形成した低誘電率絶縁膜を
利用すれば、信頼性の向上した高速デバイスを実現する
ことが可能になる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山口 城
神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１
番１号 富士通株式会社内
(56)参考文献 特開 平７−118007（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−100877（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/312
H01L 21/314
H01L 21/316
H01L 21/318
H01L 21/768
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に有機珪素化合物の薄膜を形成
し、次にＮＦ 3 ガスを使用して基板温度８０〜２５０℃
で当該薄膜をフッ素プラズマ処理することを特徴とする
低誘電率絶縁膜の形成方法。 - 【請求項２】 前記有機珪素化合物が次式 【化１】 のポリカルボシラン（この式のＲ1 は炭素原子数１〜４
の二価の炭化水素基であり、Ｒ2 とＲ3 は水素又は炭素
原子数１〜４の一価の炭化水素基であり、ｎは正の数で
ある）、又は次式 【化２】 のポリカルボシラスチレン（この式のＲ4 は炭素原子数
１〜４の二価の炭化水素基であり、Ｒ5 は水素又は炭素
原子数１〜４の一価の炭化水素基であり、ｍは正の数で
ある）である、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記フッ素プラズマ処理を行う前に前記
有機珪素化合物の薄膜を不活性雰囲気で熱処理する、請
求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】 基板とその上に形成された多層配線層と
を含み、この多層配線層の層間絶縁膜が基板上に形成し
た有機珪素化合物の薄膜をＮＦ 3 ガスを使用して８０〜
２５０℃の基板温度でフッ素プラズマ処理して得られた
膜である半導体装置。 - 【請求項５】 半導体素子を含む基板を有し、当該半導
体素子の保護膜が基板上に形成した有機珪素化合物の薄
膜をＮＦ 3 ガスを使用して８０〜２５０℃の基板温度で
フッ素プラズマ処理して得られた膜である半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30678196A JP3485425B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | 低誘電率絶縁膜の形成方法及びこの膜を用いた半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30678196A JP3485425B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | 低誘電率絶縁膜の形成方法及びこの膜を用いた半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10150036A JPH10150036A (ja) | 1998-06-02 |
| JP3485425B2 true JP3485425B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=17961192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30678196A Expired - Fee Related JP3485425B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | 低誘電率絶縁膜の形成方法及びこの膜を用いた半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3485425B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7074489B2 (en) | 2001-05-23 | 2006-07-11 | Air Products And Chemicals, Inc. | Low dielectric constant material and method of processing by CVD |
| US7569497B2 (en) | 2002-07-30 | 2009-08-04 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for forming insulating layer |
| KR100701359B1 (ko) * | 2002-07-30 | 2007-03-28 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 절연막의 형성 방법 및 처리 장치 |
| CN102427027A (zh) * | 2011-07-22 | 2012-04-25 | 上海华力微电子有限公司 | 一种改善半导体自动对准镍硅化物热稳定性的工艺方法 |
| WO2017046921A1 (ja) * | 2015-09-17 | 2017-03-23 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体 |
-
1996
- 1996-11-18 JP JP30678196A patent/JP3485425B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10150036A (ja) | 1998-06-02 |
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