JP3508629B2 - 耐熱低誘電率薄膜の形成方法、その耐熱低誘電率薄膜からなる半導体層間絶縁膜及びこの半導体層間絶縁膜を用いた半導体装置 - Google Patents
耐熱低誘電率薄膜の形成方法、その耐熱低誘電率薄膜からなる半導体層間絶縁膜及びこの半導体層間絶縁膜を用いた半導体装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の層間
などに用いられる絶縁膜、電気回路部品として用いられ
る半導体デバイスなど耐熱低誘電率材料に関するもので
ある。
などに用いられる絶縁膜、電気回路部品として用いられ
る半導体デバイスなど耐熱低誘電率材料に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の高速化、高集積化につれ
て、信号遅延の問題が深刻になりつつある。信号遅延は
配線の抵抗Ｒと配線間ならびに層間の容量Ｃの積で表さ
れるものである。遅延を最小に抑えるためには、配線抵
抗を低下させることと並んで、層間絶縁膜の誘電率を下
げることが有効な手段である。
て、信号遅延の問題が深刻になりつつある。信号遅延は
配線の抵抗Ｒと配線間ならびに層間の容量Ｃの積で表さ
れるものである。遅延を最小に抑えるためには、配線抵
抗を低下させることと並んで、層間絶縁膜の誘電率を下
げることが有効な手段である。
【０００３】そこで最近では、層間絶縁膜の誘電率を低
くするために、フッ素原子を導入したシリコン酸化膜
（ＳｉＯＦ膜）で、層間絶縁膜を形成することが提案さ
れている。また有機化合物材料は比較的、誘電率を低く
することが可能であるため、フッ素原子を導入したパリ
レン蒸着膜やポリイミドに膜で層間絶縁膜を形成するこ
とも提案されている（柴田英毅、電子情報通信学会誌、
第８０巻、３号、２３５ページ、１９９７年）。
くするために、フッ素原子を導入したシリコン酸化膜
（ＳｉＯＦ膜）で、層間絶縁膜を形成することが提案さ
れている。また有機化合物材料は比較的、誘電率を低く
することが可能であるため、フッ素原子を導入したパリ
レン蒸着膜やポリイミドに膜で層間絶縁膜を形成するこ
とも提案されている（柴田英毅、電子情報通信学会誌、
第８０巻、３号、２３５ページ、１９９７年）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前者のＳｉ
ＯＦ膜で層間絶縁膜を形成する場合では、従来のものに
比べて層間絶縁膜の誘電率が低くなるものの誘電率が
３．２〜３．５程度であり、したがって配線間の容量低
減や配線の信号伝播遅延の防止等が十分に図られていな
い。また後者の有機化合物材料で層間絶縁膜を形成する
場合は、ポリイミドにフッ素原子を導入した膜やアリー
ルエーテル系高分子で誘電率２．７が達成されているが
まだまだ不十分である。そしてパリレンの蒸着膜では誘
電率２．４を達成できるが耐熱性が２００〜３００℃程
度しか得られないため、半導体素子の製造プロセスに制
限を加えてしまう。
ＯＦ膜で層間絶縁膜を形成する場合では、従来のものに
比べて層間絶縁膜の誘電率が低くなるものの誘電率が
３．２〜３．５程度であり、したがって配線間の容量低
減や配線の信号伝播遅延の防止等が十分に図られていな
い。また後者の有機化合物材料で層間絶縁膜を形成する
場合は、ポリイミドにフッ素原子を導入した膜やアリー
ルエーテル系高分子で誘電率２．７が達成されているが
まだまだ不十分である。そしてパリレンの蒸着膜では誘
電率２．４を達成できるが耐熱性が２００〜３００℃程
度しか得られないため、半導体素子の製造プロセスに制
限を加えてしまう。
【０００５】また、多孔質のＳｉＯ2膜において誘電率
２．０〜２．５の値が報告されているが、気孔率が高い
ため機械的強度（ＣＭＰ研磨プロセス耐性）が弱く、ま
た、気孔径ばらつくという問題がある。
２．０〜２．５の値が報告されているが、気孔率が高い
ため機械的強度（ＣＭＰ研磨プロセス耐性）が弱く、ま
た、気孔径ばらつくという問題がある。
【０００６】またこれら高分子材料および多孔質ＳｉＯ
2膜は、従来のＳｉＯ2層間絶縁膜よりも熱伝導性が劣る
ため配線温度上昇による配線寿命劣化（エレクトロマイ
グレーション）が懸念されている。
2膜は、従来のＳｉＯ2層間絶縁膜よりも熱伝導性が劣る
ため配線温度上昇による配線寿命劣化（エレクトロマイ
グレーション）が懸念されている。
【０００７】以上のことから、誘電率が低く、また耐熱
性、機械的強度、熱伝導性に優れた層間絶縁膜の開発が
切望されている。具体的には、デザインルール０．１３
μｍ〜０．１０μｍにおいて、機械的強度、熱伝導性が
ＳｉＯ2膜と同程度以上かつ誘電率２．４以下、耐熱性
（熱分解温度）４５０℃以上が要求されている。
性、機械的強度、熱伝導性に優れた層間絶縁膜の開発が
切望されている。具体的には、デザインルール０．１３
μｍ〜０．１０μｍにおいて、機械的強度、熱伝導性が
ＳｉＯ2膜と同程度以上かつ誘電率２．４以下、耐熱性
（熱分解温度）４５０℃以上が要求されている。
【０００８】本発明の目的は、耐熱性に優れ、誘電率が
低く、半導体素子、電気回路部品などに適用可能な耐熱
低誘電率薄膜及びその形成方法を提供することである。
低く、半導体素子、電気回路部品などに適用可能な耐熱
低誘電率薄膜及びその形成方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
元素記号がＢとＮとＨとからなる分子で構成され、組成
がＢの１原子に対して、０．７＜Ｎ原子数＜１．３およ
び１．０＜Ｈ原子数＜２．２なる関係を満足し、誘電率
が２．４以下である耐熱低誘電率薄膜を基板表面に形成
する方法が、化学的気相成長法による耐熱低誘電率薄膜
の形成方法である。
元素記号がＢとＮとＨとからなる分子で構成され、組成
がＢの１原子に対して、０．７＜Ｎ原子数＜１．３およ
び１．０＜Ｈ原子数＜２．２なる関係を満足し、誘電率
が２．４以下である耐熱低誘電率薄膜を基板表面に形成
する方法が、化学的気相成長法による耐熱低誘電率薄膜
の形成方法である。
【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１記載の耐
熱低誘電率薄膜の形成方法において、耐熱低誘電率薄膜
の熱分解温度が４５０℃以上であるものである。
熱低誘電率薄膜の形成方法において、耐熱低誘電率薄膜
の熱分解温度が４５０℃以上であるものである。
【００１１】請求項３に係る発明は、請求項１または請
求項２記載の耐熱低誘電率薄膜の形成方法において、化
学的気相成長における原料ガスに、ジボランを含むガス
とアンモニアを含むガスとを用いるものである。
求項２記載の耐熱低誘電率薄膜の形成方法において、化
学的気相成長における原料ガスに、ジボランを含むガス
とアンモニアを含むガスとを用いるものである。
【００１２】請求項４に係る発明は、請求項１または請
求項２記載の耐熱低誘電率薄膜の形成方法において、化
学的気相成長における原料ガスに、ボラジンを含むガス
を用いるものである。
求項２記載の耐熱低誘電率薄膜の形成方法において、化
学的気相成長における原料ガスに、ボラジンを含むガス
を用いるものである。
【００１３】請求項５に係る発明は、元素記号がＢとＮ
とＨとからなる分子で構成され、組成がＢの１原子に対
して、０．７＜Ｎ原子数＜１．３および１．０＜Ｈ原子
数＜２．２なる関係を満足し、誘電率が２．４以下であ
る耐熱低誘電率薄膜からなる半導体層間絶縁膜である。
とＨとからなる分子で構成され、組成がＢの１原子に対
して、０．７＜Ｎ原子数＜１．３および１．０＜Ｈ原子
数＜２．２なる関係を満足し、誘電率が２．４以下であ
る耐熱低誘電率薄膜からなる半導体層間絶縁膜である。
【００１４】請求項６に係る発明は、請求項５記載の半
導体層間絶縁膜において、耐熱低誘電率薄膜の熱分解温
度が４５０℃以上であるものである。
導体層間絶縁膜において、耐熱低誘電率薄膜の熱分解温
度が４５０℃以上であるものである。
【００１５】請求項７に係る発明は、請求項１〜請求項
４記載の耐熱低誘電率薄膜の形成方法によって形成され
る半導体層間絶縁膜である。
４記載の耐熱低誘電率薄膜の形成方法によって形成され
る半導体層間絶縁膜である。
【００１６】請求項８に係る発明は、請求項５〜請求項
７記載の半導体層間絶縁膜からなる半導体装置である。
７記載の半導体層間絶縁膜からなる半導体装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明に係わる、元素記号がＢと
ＮとＨとからなる分子で構成される薄膜において、Ｂ１
原子に対して、０．７＜Ｎ原子数＜１．３および１．０
＜Ｈ原子数＜２．２なる関係を満足する化合物とは、具
体的には、下記式（１）に示すボラジン（無機ベンゼン
あるいはボラゾールとも呼ばれる）がある。
ＮとＨとからなる分子で構成される薄膜において、Ｂ１
原子に対して、０．７＜Ｎ原子数＜１．３および１．０
＜Ｈ原子数＜２．２なる関係を満足する化合物とは、具
体的には、下記式（１）に示すボラジン（無機ベンゼン
あるいはボラゾールとも呼ばれる）がある。
【００１８】
【化１】
【００１９】上記式（１）に示した構造およびその誘導
体構造を基本単位にして、分子成長した化合物が本発明
の耐熱低誘電率薄膜に好適であり、この化合物からなる
耐熱低誘電率薄膜は半導体層間絶縁膜に適用することが
でき、さらにこの絶縁膜を適用することによって優れた
半導体デバイスを製造することができる。
体構造を基本単位にして、分子成長した化合物が本発明
の耐熱低誘電率薄膜に好適であり、この化合物からなる
耐熱低誘電率薄膜は半導体層間絶縁膜に適用することが
でき、さらにこの絶縁膜を適用することによって優れた
半導体デバイスを製造することができる。
【００２０】本発明の骨子となる材料（化合物）が低誘
電率化を達成でき、誘電率を２．４以下にできる理由は
次のとおりである。すなわち、一般に材料の誘電率εは
電子分極、原子分極、配向分極、界面分極などの分極の
総和で表記されるが、本発明に係わる１ＭＨZ以上の周
波数の高い領域では、界面分極などの寄与はなく、また
配向性を示さない材料であれば、誘電率を支配する分極
としての電子分極と原子分極だけを考えれば良い。本発
明は、電子分極と原子分極の両方の分極率が小さな材料
を分子設計によって探索した結果、到達したものであ
る。
電率化を達成でき、誘電率を２．４以下にできる理由は
次のとおりである。すなわち、一般に材料の誘電率εは
電子分極、原子分極、配向分極、界面分極などの分極の
総和で表記されるが、本発明に係わる１ＭＨZ以上の周
波数の高い領域では、界面分極などの寄与はなく、また
配向性を示さない材料であれば、誘電率を支配する分極
としての電子分極と原子分極だけを考えれば良い。本発
明は、電子分極と原子分極の両方の分極率が小さな材料
を分子設計によって探索した結果、到達したものであ
る。
【００２１】すなわち、分子分極率αは、
α＝α（電子分極）＋α（原子分極）
とすると、分子の双極子モーメントμは電場Εと分子の
基準座標ｑの関数として与えられ、双極子モーメントμ
の電場Εに対する微分から、電子分極と原子分極が評価
できる。 ｄμ（Ｅ，ｑ）／ｄＥ＝δμ（Ｅ，ｑ）／δＥ＋δμ
（Ｅ，ｑ）／δｑ・δｑ／δＥ α（電子分極）＝δμ（Ｅ，ｑ）／δＥ α（原子分極）＝δμ（Ｅ，ｑ）／δｑ・δｑ／δＥ ＝δμ／δｑ （δ2Ｅ／δｑδｑ）-1δμ／δｑ ＝δμ／δｑ（κ）-1δμ／δｑ から、原子分極は分子における原子間の結合強度κ（力
定数）に反比例するのである。
基準座標ｑの関数として与えられ、双極子モーメントμ
の電場Εに対する微分から、電子分極と原子分極が評価
できる。 ｄμ（Ｅ，ｑ）／ｄＥ＝δμ（Ｅ，ｑ）／δＥ＋δμ
（Ｅ，ｑ）／δｑ・δｑ／δＥ α（電子分極）＝δμ（Ｅ，ｑ）／δＥ α（原子分極）＝δμ（Ｅ，ｑ）／δｑ・δｑ／δＥ ＝δμ／δｑ （δ2Ｅ／δｑδｑ）-1δμ／δｑ ＝δμ／δｑ（κ）-1δμ／δｑ から、原子分極は分子における原子間の結合強度κ（力
定数）に反比例するのである。
【００２２】分極率αの具体的な計算について述べる。
上記したように、フッ素化パリレンの誘電率ε＝２．４
であることから、下記の式（５）〜式（１０）に示すモ
デル系について分子軌道計算を実施した。計算結果を表
１にまとめて示す。
上記したように、フッ素化パリレンの誘電率ε＝２．４
であることから、下記の式（５）〜式（１０）に示すモ
デル系について分子軌道計算を実施した。計算結果を表
１にまとめて示す。
【００２３】
【化２】
【化３】
【化４】
【化５】
【化６】
【化７】
【００２４】
【表１】
【００２５】表１の結果から明らかなように、分子分極
率αは炭化水素系（式（５）、式（６）、式（７））よ
りもボラジン系（式（８）、式（９）、式（１０））の
方が小さくなっていることがわかる。つまりボラジン系
が理論的にも小さい誘電率を示すことがわかる。各系の
分子分極率比は、それぞれ 式（５）／式（２）＝０．８５、 式（６）／式（３）＝０．８８、 式（７）／式（４）＝０．８６ である。このことは、フッ素化パリレン（式（４））の
誘電率εが２．４であるので、そのボラジン系（式
（７））の誘電率εが２．０〜２．１になることが予測
されることを示している。
率αは炭化水素系（式（５）、式（６）、式（７））よ
りもボラジン系（式（８）、式（９）、式（１０））の
方が小さくなっていることがわかる。つまりボラジン系
が理論的にも小さい誘電率を示すことがわかる。各系の
分子分極率比は、それぞれ 式（５）／式（２）＝０．８５、 式（６）／式（３）＝０．８８、 式（７）／式（４）＝０．８６ である。このことは、フッ素化パリレン（式（４））の
誘電率εが２．４であるので、そのボラジン系（式
（７））の誘電率εが２．０〜２．１になることが予測
されることを示している。
【００２６】以上の計算結果から、分子中にボラジン骨
格を有している化合物が誘電率ε２．４以下を達成でき
ることがわかるが、これをさらに具体的に記述すると、
元素記号がＢとＮとＨとからなる分子で構成される薄膜
において、Ｂに対して、０．７＜Ｎ＜１．３および１．
０＜Ｈ＜２．２なる関係を満足する化合物が本発明には
好適に用いられる。ここで、Ｂ１分子に対してＮの分子
数範囲が０．７＜Ｎ＜１．３を外れると分子中に含有す
るボラジン骨格割合が少なくなり過ぎて、誘電率εが大
きくなって２．４を超えてしまい、またＨの分子数範囲
が１．０＜Ｈ＜２．２を外れても分子中に含有するボラ
ジン骨格割合が少なくなり過ぎるか、あるいはグラファ
イト化が起こって誘電率εが大きくなって２．４を超え
てしまう。従って、本発明の具体的な化合物としては、
分子中に下記の式（８）〜式（１２）の構造を含む材料
などがあげられる。
格を有している化合物が誘電率ε２．４以下を達成でき
ることがわかるが、これをさらに具体的に記述すると、
元素記号がＢとＮとＨとからなる分子で構成される薄膜
において、Ｂに対して、０．７＜Ｎ＜１．３および１．
０＜Ｈ＜２．２なる関係を満足する化合物が本発明には
好適に用いられる。ここで、Ｂ１分子に対してＮの分子
数範囲が０．７＜Ｎ＜１．３を外れると分子中に含有す
るボラジン骨格割合が少なくなり過ぎて、誘電率εが大
きくなって２．４を超えてしまい、またＨの分子数範囲
が１．０＜Ｈ＜２．２を外れても分子中に含有するボラ
ジン骨格割合が少なくなり過ぎるか、あるいはグラファ
イト化が起こって誘電率εが大きくなって２．４を超え
てしまう。従って、本発明の具体的な化合物としては、
分子中に下記の式（８）〜式（１２）の構造を含む材料
などがあげられる。
【００２７】
【化８】
【化９】
【化１０】
【化１１】
【化１２】
【００２８】また本発明により耐熱化が達成できるの
は、述べるまでもなく有機系高分子材料と比較して耐熱
性に優れた無機高分子系材料を用いているためである。
は、述べるまでもなく有機系高分子材料と比較して耐熱
性に優れた無機高分子系材料を用いているためである。
【００２９】本発明に係わる元素記号がＢとＮとＨとか
らなる分子で構成される耐熱低誘電率薄膜の作製は、例
えば、Ｓ．Ｖ．Ｎｇｕｙｅｎ，Ｔ．Ｎｇｕｙｅｎ，Ｈ．
Ｔｒｅｉｃｈｅｌ，Ｏ．Ｓｐｉｎｄｌｅｒ；Ｊ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．１４１，Ｎｏ．
６，ｐ１６３３（１９９４）、Ｗ．Ｆ．Ｋａｎｅ，Ｓ．
Ａ．Ｃｏｈｅｎ，Ｊ．Ｐ．Ｈｕｍｍｅｌ，Ｂ．Ｌｕｔｈ
ｅｒ；Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏ
ｌ．１４４，Ｎｏ．２，ｐ６５８（１９９７）、Ｍ．Ｍ
ａｅｄａ，Ｔ．Ｍａｋｉｎｏ；Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖ
ｏｌ．２６，Ｎｏ．５，ｐ６６０（１９８７）などに従
って行える。すなわち、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）とアンモニ
ア（ＮＨ 3）またはボラジン（Ｂ3Ｎ3Ｈ6）とチッ素（Ｎ
2）を原料として、これを化学的気相成長法（ＣＶＤ
法）に適用して縮合反応を行なわせる方法などにより得
ることができる。
らなる分子で構成される耐熱低誘電率薄膜の作製は、例
えば、Ｓ．Ｖ．Ｎｇｕｙｅｎ，Ｔ．Ｎｇｕｙｅｎ，Ｈ．
Ｔｒｅｉｃｈｅｌ，Ｏ．Ｓｐｉｎｄｌｅｒ；Ｊ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．１４１，Ｎｏ．
６，ｐ１６３３（１９９４）、Ｗ．Ｆ．Ｋａｎｅ，Ｓ．
Ａ．Ｃｏｈｅｎ，Ｊ．Ｐ．Ｈｕｍｍｅｌ，Ｂ．Ｌｕｔｈ
ｅｒ；Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏ
ｌ．１４４，Ｎｏ．２，ｐ６５８（１９９７）、Ｍ．Ｍ
ａｅｄａ，Ｔ．Ｍａｋｉｎｏ；Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖ
ｏｌ．２６，Ｎｏ．５，ｐ６６０（１９８７）などに従
って行える。すなわち、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）とアンモニ
ア（ＮＨ 3）またはボラジン（Ｂ3Ｎ3Ｈ6）とチッ素（Ｎ
2）を原料として、これを化学的気相成長法（ＣＶＤ
法）に適用して縮合反応を行なわせる方法などにより得
ることができる。
【００３０】また上記合成においては、アルゴン（Ａ
ｒ）ガスなどの不活性ガスを原料のキャリアガスとして
使用してもよい。
ｒ）ガスなどの不活性ガスを原料のキャリアガスとして
使用してもよい。
【００３１】また、本発明に用いられる化学的気相成長
（ＣＶＤ）を行うための装置としては、公知のプラズマ
ＣＶＤ装置が用いられる。
（ＣＶＤ）を行うための装置としては、公知のプラズマ
ＣＶＤ装置が用いられる。
【００３２】なお、ボラジン（Ｂ3Ｎ3Ｈ6）は空気中で
自然発火するために取り扱いには注意を要するが、その
重合体は熱安定性にも優れたものとなる。
自然発火するために取り扱いには注意を要するが、その
重合体は熱安定性にも優れたものとなる。
【００３３】上記方法で形成された耐熱低誘電率薄膜
は、そのままでも耐熱低誘率薄膜として用いることもで
きるが、例えば、この生成膜を８００℃以下の温度（グ
ラファイト化のあまり進行しない温度）で熱処理しても
よい。
は、そのままでも耐熱低誘率薄膜として用いることもで
きるが、例えば、この生成膜を８００℃以下の温度（グ
ラファイト化のあまり進行しない温度）で熱処理しても
よい。
【００３４】本発明による耐熱低誘電率薄膜は、ＬＳＩ
素子用層間絶縁膜、ＩＣ基板など各種電子部品に応用す
ることができる。
素子用層間絶縁膜、ＩＣ基板など各種電子部品に応用す
ることができる。
【００３５】
【実施例】本発明の耐熱低誘電率薄膜を以下の実施例に
よって具体的に説明する。
よって具体的に説明する。
【００３６】実施例１．Ｓ．Ｖ．Ｎｇｕｙｅｎ等の方法
（Ｓ．Ｖ．Ｎｇｕｙｅｎ，Ｔ．Ｎｇｕｙｅｎ，Ｈ．Ｔｒ
ｅｉｃｈｅｌ，Ｏ．Ｓｐｉｎｄｌｅｒ；Ｊ．Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．１４１，Ｎｏ．６，
ｐ１６３３（１９９４））に準じて、プラズマＣＶＤ装
置（ＲＦ：１３．５６ＭＨｚ）を用い、ボラジン（Ｂ3
Ｎ3Ｈ6）とチッ素（Ｎ2）を原料としてプラズマ重合を
行い、金を対向電極として蒸着した石英板上に重合生成
物を堆積させた。
（Ｓ．Ｖ．Ｎｇｕｙｅｎ，Ｔ．Ｎｇｕｙｅｎ，Ｈ．Ｔｒ
ｅｉｃｈｅｌ，Ｏ．Ｓｐｉｎｄｌｅｒ；Ｊ．Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．１４１，Ｎｏ．６，
ｐ１６３３（１９９４））に準じて、プラズマＣＶＤ装
置（ＲＦ：１３．５６ＭＨｚ）を用い、ボラジン（Ｂ3
Ｎ3Ｈ6）とチッ素（Ｎ2）を原料としてプラズマ重合を
行い、金を対向電極として蒸着した石英板上に重合生成
物を堆積させた。
【００３７】実施例２．原料にジボラン（Ｂ2Ｈ6）／チ
ッ素（Ｎ2）＝１／１００混合ガスとアンモニア（Ｎ
Ｈ3）およびチッ素（Ｎ2）を用いた他は実施例１と同様
にして重合生成物を堆積させた。
ッ素（Ｎ2）＝１／１００混合ガスとアンモニア（Ｎ
Ｈ3）およびチッ素（Ｎ2）を用いた他は実施例１と同様
にして重合生成物を堆積させた。
【００３８】実施例１および２で得た堆積膜上に金を主
電極として蒸着して２５℃でインピーダンスアナライザ
（ヒューレットパッカード社製：４１９１Ａ）を用いて
１ＭＨｚで誘電率を測定した。
電極として蒸着して２５℃でインピーダンスアナライザ
（ヒューレットパッカード社製：４１９１Ａ）を用いて
１ＭＨｚで誘電率を測定した。
【００３９】実施例１および実施例２のプラズマ重合条
件、生成物の元素分析結果、および誘電率の測定結果を
表２および表３にまとめて示す。
件、生成物の元素分析結果、および誘電率の測定結果を
表２および表３にまとめて示す。
【００４０】
【表２】
【表３】
【００４１】実施例１〜２で得た薄膜Ａ〜Ｊは、何れも
誘電率２．４以下であり、これらの結果から、本発明が
目的とする低誘電率薄膜を、得ることができることがわ
かった。
誘電率２．４以下であり、これらの結果から、本発明が
目的とする低誘電率薄膜を、得ることができることがわ
かった。
【００４２】なお、この堆積膜は構成元素比率から、下
記式（１３）の構造のものを含むと考えられる。
記式（１３）の構造のものを含むと考えられる。
【００４３】
【化１３】
【００４４】また、これら薄膜は何れも、１，０００℃
〜１，２００℃に加熱することによって、脱水素してグ
ラファイト化するが、４５０℃の耐熱性は充分に保有し
ている。
〜１，２００℃に加熱することによって、脱水素してグ
ラファイト化するが、４５０℃の耐熱性は充分に保有し
ている。
【００４５】
【発明の効果】請求項１ないし４によれば、比誘電率が
２．４以下、耐熱性４５０℃以上の耐熱低誘電率薄膜が
得られる。
２．４以下、耐熱性４５０℃以上の耐熱低誘電率薄膜が
得られる。
【００４６】また、請求項５ないし８によれば、ＬＳＩ
用層間絶縁膜、ＩＣ基板など半導体素子および電気回路
部品へこの耐熱低誘電率薄膜を適用することにより、電
気信号の遅延が小さくなるため、デバイスの高速化に対
応することができる。
用層間絶縁膜、ＩＣ基板など半導体素子および電気回路
部品へこの耐熱低誘電率薄膜を適用することにより、電
気信号の遅延が小さくなるため、デバイスの高速化に対
応することができる。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−37637（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−228571（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−41633（ＪＰ，Ａ)
特開2000−340689（ＪＰ，Ａ)
国際公開99／01378（ＷＯ，Ａ１)
米国特許6165891（ＵＳ，Ａ)
Ｓ． Ｖ． Ｎｇｕｙｅｎ，Ｐｌａｓ
ｍａ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａ
ｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒ
ｉｄｅ Ｆｉｌｍｓ，Ｊ． Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．，1994年 ６
月，141巻，６号，ｐｐ．1633−1638
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C01B 35/14
C08G 79/08
C23C 16/00 - 16/56
H01L 21/318
H01L 21/768
Claims (8)
- 【請求項１】 元素記号がＢとＮとＨとからなる分子で
構成され、組成がＢの１原子に対して、０．７＜Ｎ原子
数＜１．３および１．０＜Ｈ原子数＜２．２なる関係を
満足し、誘電率が２．４以下である耐熱低誘電率薄膜を
基板表面に形成する方法が、化学的気相成長法によるこ
とを特徴とする耐熱低誘電率薄膜の形成方法。 - 【請求項２】 耐熱低誘電率薄膜の熱分解温度が４５０
℃以上であることを特徴とする請求項１記載の耐熱低誘
電率薄膜の形成方法。 - 【請求項３】 化学的気相成長における原料ガスに、ジ
ボランを含むガスとアンモニアを含むガスとを用いるこ
とを特徴とする請求項１または２記載の耐熱低誘電率薄
膜の形成方法。 - 【請求項４】 化学的気相成長における原料ガスに、ボ
ラジンを含むガスを用いることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の耐熱低誘電率薄膜の形成方法。 - 【請求項５】 元素記号がＢとＮとＨとからなる分子で
構成され、組成がＢの１原子に対して、０．７＜Ｎ原子
数＜１．３および１．０＜Ｈ原子数＜２．２なる関係を
満足し、誘電率が２．４以下である耐熱低誘電率薄膜か
らなる半導体層間絶縁膜。 - 【請求項６】 耐熱低誘電率薄膜の熱分解温度が４５０
℃以上であることを特徴とする請求項５記載の半導体層
間絶縁膜。 - 【請求項７】 請求項１〜請求項４記載の耐熱低誘電率
薄膜の形成方法によって形成される半導体層間絶縁膜。 - 【請求項８】 請求項５〜請求項７の半導体層間絶縁膜
を用いた半導体装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18114799A JP3508629B2 (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 耐熱低誘電率薄膜の形成方法、その耐熱低誘電率薄膜からなる半導体層間絶縁膜及びこの半導体層間絶縁膜を用いた半導体装置 |
| US09/941,766 US6458719B1 (en) | 1999-06-28 | 2001-08-30 | Low dielectric constant film composed of boron, nitrogen, and hydrogen having thermal resistance, process for forming the film, use of the film between semiconductor device layers, and the device formed from the film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18114799A JP3508629B2 (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 耐熱低誘電率薄膜の形成方法、その耐熱低誘電率薄膜からなる半導体層間絶縁膜及びこの半導体層間絶縁膜を用いた半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001015496A JP2001015496A (ja) | 2001-01-19 |
| JP3508629B2 true JP3508629B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=16095716
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18114799A Expired - Fee Related JP3508629B2 (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 耐熱低誘電率薄膜の形成方法、その耐熱低誘電率薄膜からなる半導体層間絶縁膜及びこの半導体層間絶縁膜を用いた半導体装置 |
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| US (1) | US6458719B1 (ja) |
| JP (1) | JP3508629B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US8288294B2 (en) | 2008-06-30 | 2012-10-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Insulating film for semiconductor device, process and apparatus for producing insulating film for semiconductor device, semiconductor device, and process for producing the semiconductor device |
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| US6924545B2 (en) | 2001-03-27 | 2005-08-02 | National Institute Of Advanced Industrial Science | Low-dielectric-constant interlayer insulating film composed of borazine-silicon-based polymer and semiconductor device |
| JP2002347163A (ja) * | 2001-05-29 | 2002-12-04 | Nippon Shokubai Co Ltd | 表面被覆積層体 |
| US7192540B2 (en) * | 2001-08-31 | 2007-03-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Low dielectric constant material having thermal resistance, insulation film between semiconductor layers using the same, and semiconductor device |
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| WO2006043432A1 (ja) * | 2004-10-19 | 2006-04-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 膜の製造方法および当該方法で製造された膜を用いた半導体装置 |
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| JP5022116B2 (ja) * | 2007-06-18 | 2012-09-12 | 三菱重工業株式会社 | 半導体装置の製造方法及び製造装置 |
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| JPS61188963A (ja) * | 1985-02-18 | 1986-08-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体デバイス |
| JPS6337637A (ja) * | 1986-08-01 | 1988-02-18 | Fujitsu Ltd | 多層配線構造の半導体装置および製法 |
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-
1999
- 1999-06-28 JP JP18114799A patent/JP3508629B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-08-30 US US09/941,766 patent/US6458719B1/en not_active Expired - Lifetime
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|---|
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| Publication number | Publication date |
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