JP3538159B2 - 層間絶縁膜の形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置における
層間絶縁膜の形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置における層間絶縁膜として
は、シリコン酸化膜、有機ＳＯＧ（SpinOn Glass）よ
りなる有機成分を含有するシリコン酸化膜及び有機高分
子膜が知られている。

【０００３】ところで、半導体装置の層間絶縁膜には、
配線容量を低減できる低い比誘電率と、半導体プロセス
に耐える高い耐熱性とが求められる。

【０００４】半導体基板の上に形成されるＬＳＩの微細
化の進展により、金属配線同士の間の寄生容量である配
線容量の増加が顕著となっており、これに伴って配線遅
延によるＬＳＩの性能の劣化が重大な問題となってい
る。配線容量は、金属配線同士の間のスペースの大きさ
と、該スペースに存在する層間絶縁膜の比誘電率とによ
って決定される。従って、配線容量の低減のためには、
層間絶縁膜の比誘電率を低減することが重要である。

【０００５】また、層間絶縁膜の耐熱性が低い場合に
は、半導体プロセスにおいて例えば４００℃程度の熱処
理を行なうと、層間絶縁膜が軟化して配線構造が流動化
するため、配線の断線やショートという致命的な故障を
引き起こすことになる。従って、層間絶縁膜としては、
４００℃程度の熱処理に耐える耐熱性が求められる。

【０００６】ところで、シリコン酸化膜よりなる層間絶
縁膜は比誘電率が高いという問題があるため、酸化シリ
コンに弗素が添加されてなる弗素添加シリコン酸化膜が
提案されている。ところが、弗素添加シリコン酸化膜
は、酸化膜を構成するシリコン原子に分極率の小さい弗
素原子を結合させることによって低誘電率化を図ってい
るが、弗素の添加量の増加に伴って吸湿性が増すので、
比誘電率としては３．５程度が限度である。従って、高
度に微細化されたＬＳＩにおける層間絶縁膜としては、
弗素添加シリコン酸化膜等のシリコン酸化膜は採用し難
い。

【０００７】そこで、高度に微細化されたＬＳＩにおけ
る層間絶縁膜としては、低い比誘電率を有する有機ＳＯ
Ｇ膜又は有機高分子膜の採用が考慮される。

【０００８】有機ＳＯＧ膜は、メチル基やフェニル基等
の有機成分を有するシリカ又はシロキサンを含有する溶
液が熱硬化することにより形成され、熱硬化後も膜中に
有機成分が残存しているので、３．０程度の低い比誘電
率が得られる。

【０００９】以下、第１の従来例として、有機ＳＯＧ膜
よりなる層間絶縁膜の形成方法について図６（ａ）〜
（ｄ）を参照しながら説明する。

【００１０】まず、図６（ａ）に示すように、半導体基
板１の上に第１層の金属配線２を形成した後、例えばテ
トラエトキシシランと酸素との混合ガスを原料とするプ
ラズマＣＶＤ法により、第１層の金属配線２を含む半導
体基板１の上に全面に亘って第１のシリコン酸化膜３を
形成する。その後、第１のシリコン酸化膜３の上に有機
ＳＯＧ薬液を回転塗布した後、熱硬化させて有機ＳＯＧ
膜４を形成する。

【００１１】次に、図６（ｂ）に示すように、有機ＳＯ
Ｇ膜４に対して全面エッチバックを施して、第１の金属
配線２の上に形成されている有機ＳＯＧ膜４を除去す
る。

【００１２】次に、図６（ｃ）に示すように、例えばテ
トラエトキシシランと酸素との混合ガスを原料とするプ
ラズマＣＶＤ法により、残存する有機ＳＯＧ膜４を含む
第１のシリコン酸化膜３の上に全面に亘って第２のシリ
コン酸化膜５を形成する。

【００１３】次に、図６（ｄ）に示すように、第２のシ
リコン酸化膜５及び第１のシリコン酸化膜３に対してレ
ジストパターンをマスクとしてコンタクトホールを形成
した後、レジストパターンを酸素プラズマにより除去す
る。その後、コンタクトホールに金属材料を埋め込んで
コンタクト６を形成した後、第２のシリコン酸化膜５の
上に第２層の金属配線７を形成すると、第１層の金属配
線２と第２の金属配線７との間に、第１のシリコン酸化
膜３、有機ＳＯＧ膜４及び第２のシリコン酸化膜５より
なる層間絶縁膜が形成される。

【００１４】以下、第２の従来例として、有機高分子膜
である弗素化アモルファスカーボン膜よりなる層間絶縁
膜の形成方法について説明する。弗素化アモルファスカ
ーボン膜は、例えば、技術文献である「Extended Abstr
acts of the 1995 International Conference on Solid
State Devices and Materials，Osaka,1995,pp177-17
9」に示されているように、ＣＨ₄ 等の炭化水素系成分
と、ＣＦ₄ 等の弗素含有成分との混合物を原料とするプ
ラズマＣＶＤ法によって形成される。

【００１５】すなわち、平行平板型のプラズマＣＶＤ装
置の反応室内に原料ガスを導入した後、反応室内を数百
ｍＴｏｒｒの圧力に保つと共に、反応室内の平行平板電
極に１３．５６ＭＨｚで１００〜３００Ｗ程度の高周波
電力を印加すると、原料ガスが部分的に分解してモノマ
ー、イオン及びラジカルが生成される。その後、生成さ
れたモノマー、イオン及びラジカルがプラズマ重合反応
して、半導体基板上にプラズマ重合膜である弗素化アモ
ルファスカーボン膜が堆積する。このようにして形成さ
れた弗素化アモルファスカーボン膜の堆積直後における
比誘電率は２．０〜２．５であって低い値を示す。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前者の有機
ＳＯＧ膜は、有機ＳＯＧ薬液を回転塗布する工程と、塗
布された有機ＳＯＧ膜を熱硬化させる工程とをそれぞれ
複数回づつ行なって形成されるので、有機ＳＯＧ膜の形
成に多くの時間を要するので製膜性が悪いという問題、
及び有機ＳＯＧ薬液を回転塗布する際に該薬液の大部分
が無駄になるのでコストが高くなるという問題がある。

【００１７】一方、図６（ｂ）に示すように、有機ＳＯ
Ｇ膜４に対して全面エッチバックを施すことなく、有機
ＳＯＧ膜４及び第１のシリコン酸化膜３にレジストパタ
ーンをマスクとしてコンタクトホールを形成した後、レ
ジストパターンを酸素プラズマにより除去し、その後、
コンタクトホールに金属材料を埋め込んでコンタクトを
形成する場合には、以下に説明するような問題が生じ
る。すなわち、レジストパターンを酸素プラズマにより
除去する工程において、コンタクトホールの側壁に露出
した有機ＳＯＧ膜４に含まれるＳｉＣＨ₃ が酸素プラズ
マと反応してＳｉＯＨが生成される。このＳｉＯＨは、
コンタクトホールに金属材料を埋め込む工程において脱
水縮合してＨ₂ Ｏを生成する。生成されたＨ₂ Ｏはコン
タクトにおける金属の酸化や汚染を引き起こし、コンタ
クトにおける導通不良の原因となる。

【００１８】また、後者の弗素化アモルファスカーボン
膜よりなる有機高分子膜は、比誘電率が極めて小さいと
いう長所を有しているが、ガラス転移点が低いので耐熱
性に劣るという問題がある。すなわち、従来の弗素化ア
モルファスカーボン膜は、３００℃以上の温度の熱処理
が施されると、膜厚が大きく減少すると共に比誘電率が
大きく増加してしまうという問題がある。例えば、ＣＨ
₄ 及びＣＦ₄ を原料として形成され、堆積直後の比誘電
率が２．２である弗素化アモルファスカーボン膜に対し
て３００℃の温度下で１時間の熱処理を施した場合に
は、膜厚が約３５％も減少して堆積直後の膜厚の６５％
程度にまで収縮すると共に、比誘電率も２．８程度にま
で増加してしまう。

【００１９】尚、前記の各問題点は、下層の金属配線層
と上層の金属配線層との間に形成される層間絶縁膜に限
られず、一の金属配線層を構成する金属配線同士の間に
形成される層間絶縁膜においても生じる。

【００２０】前記に鑑み、本発明は、有機ＳＯＧ膜より
なる層間絶縁膜の製膜性、コスト性及び加工性を向上さ
せることを第１の目的とし、有機高分子膜よりなる層間
絶縁膜の耐熱性を向上させることを第２の目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るため、本発明に係る第１の層間絶縁膜の形成方法は、
一般式：Ｒ¹ _xＳｉ（ＯＲ² ）_4-x （但し、Ｒ¹ はフェニ
ル基又はビニル基であり、Ｒ² はアルキル基であり、ｘ
は１〜３の整数である。）又は一般式：Ｒ¹ _xＳｉＨ_4-x
（但し、Ｒ¹ はフェニル基又はビニル基であり、ｘは１
〜３の整数である。）で表わされる有機シリコン化合物
を主成分とする原料を、プラズマ重合反応させるか又は
酸化剤と反応させることによって、有機含有シリコン酸
化膜よりなる層間絶縁膜を形成する。

【００２２】第１の層間絶縁膜の形成方法によると、一
般式：Ｒ¹ _xＳｉ（ＯＲ² ）_4-x （但し、Ｒ¹ はフェニル
基又はビニル基であり、Ｒ² はアルキル基であり、ｘは
１〜３の整数である。）、又は一般式：Ｒ¹ _xＳｉＨ_4-x
（但し、Ｒ¹ はフェニル基又はビニル基であり、ｘは１
〜３の整数である。）で表わされる有機シリコン化合物
を主成分とするため、従来の有機ＳＯＧ膜に比べて、層
間絶縁膜中に含まれるＳｉＣＨ₃ の割合が大きく低減し
ており、該層間絶縁膜を酸素プラズマに晒しても、Ｓｉ
ＯＨは僅かしか生成されない。また、第１の層間絶縁膜
の形成方法は、有機シリコン化合物を主成分とする原料
をプラズマ重合反応させるか又は酸化剤と反応させるこ
とによって有機含有シリコン酸化膜を形成するため、有
機ＳＯＧの薬液を塗布する工程及び硬化する工程を行な
う必要がない。

【００２３】第１の層間絶縁膜の形成方法において、一
般式：Ｒ¹ _xＳｉ（ＯＲ² ）_4-x で表わされる有機シリコ
ン化合物は、フェニルトリメトキシシラン又はジフェニ
ルジメトキシシランであり、一般式：Ｒ¹ _xＳｉＨ_4-x で
表わされる有機シリコン化合物は、フェニルシラン又は
ジフェニルシランであることが好ましい。

【００２４】また、第１の層間絶縁膜の形成方法におい
て、一般式：Ｒ¹ _xＳｉ（ＯＲ² ）_{4- x} で表わされる有機
シリコン化合物は、ビニルトリメトキシシラン又はジビ
ニルジメトキシシランであり、一般式：Ｒ¹ _xＳｉＨ_4-x
で表わされる有機シリコン化合物は、ビニルシラン又は
ジビニルシランであることが好ましい。

【００２５】前記第２の目的を達成するため、本発明に
係る第２の層間絶縁膜の形成方法は、分子中に炭素原子
同士の二重結合を２つ以上有する弗化炭素化合物を主成
分とする原料をプラズマ重合反応させることによって、
弗素化アモルファスカーボン膜よりなる層間絶縁膜を形
成する。

【００２６】第２の層間絶縁膜の形成方法によると、弗
化炭素化合物は分子中に炭素原子同士の二重結合を２つ
以上有しているため、該弗化炭素化合物がプラズマによ
り分解されると、未結合手を３本以上有するラジカルが
生成されやすい。このようなラジカルは３次元的な重合
反応を促進するため、耐熱性に優れた弗素化アモルファ
スカーボン膜となる。

【００２７】第２の層間絶縁膜の形成方法において、弗
化炭素化合物は、炭素原子及び弗素原子のみからなるこ
とが好ましい。

【００２８】この場合、弗化炭素化合物は、ヘキサフル
オロ−１，３−ブタジエンであることがより好ましい。

【００２９】前記第２の目的を達成するため、本発明に
係る第３の層間絶縁膜の形成方法は、分子中に炭素原子
同士の三重結合を有する弗化炭素化合物を主成分とする
原料をプラズマ重合反応させることによって、弗素化ア
モルファスカーボン膜よりなる層間絶縁膜を形成する。

【００３０】第３の層間絶縁膜の形成方法によると、弗
化炭素化合物は分子中に炭素原子同士の三重結合を有し
ているため、該弗化炭素化合物がプラズマにより分解さ
れると、未結合手を３本以上有するラジカルが生成され
やすい。このようなラジカルは３次元的な重合反応を促
進するため、耐熱性に優れた弗素化アモルファスカーボ
ン膜となる。

【００３１】第３の層間絶縁膜の形成方法において、弗
化炭素化合物は、炭素原子及び弗素原子のみからなるこ
とが好ましい。

【００３２】この場合、弗化炭素化合物は、ヘキサフル
オロ−２−ブチンであることがより好ましい。

【００３３】前記第２の目的を達成するため、本発明に
係る第４の層間絶縁膜の形成方法は、分子中に多環構造
を有する弗化炭素化合物を主成分とする原料をプラズマ
重合反応させることによって、弗素化アモルファスカー
ボン膜よりなる層間絶縁膜を形成する。

【００３４】第４の層間絶縁膜の形成方法によると、弗
化炭素化合物は分子中に多環構造を有しているため、該
弗化炭素化合物がプラズマにより分解されると、未結合
手を３本以上有するラジカルが生成されやすい。このよ
うなラジカルは３次元的な重合反応を促進するため、耐
熱性に優れた弗素化アモルファスカーボン膜となる。

【００３５】第４の層間絶縁膜の形成方法において、弗
化炭素化合物は、炭素原子及び弗素原子のみからなるこ
とが好ましい。

【００３６】第４の層間絶縁膜の形成方法において、弗
化炭素化合物は、分子中に縮合多環構造を有することが
好ましい。

【００３７】この場合、弗化炭素化合物は、パーフルオ
ロデカリン又はパーフルオロフロレンであることがより
好ましい。

【００３８】本発明に係る第５の層間絶縁膜の形成方法
は、一般式：Ｒ¹ _xＳｉ（ＯＲ² ）_{4- x} （但し、Ｒ¹ はフ
ェニル基又はビニル基であり、Ｒ² はアルキル基であ
り、ｘは１〜３の整数である。）で表わされる化合物又
はシロキサン誘導体よりなる有機シリコン化合物と、弗
化炭素化合物との混合ガスを主成分とする原料を、プラ
ズマ重合反応させるか又は酸化剤と反応させることによ
って、弗化炭素含有シリコン酸化膜よりなる層間絶縁膜
を形成する。

【００３９】第５の層間絶縁膜の形成方法によると、有
機シリコン化合物と弗化炭素化合物との混合ガスを主成
分とする原料をプラズマ重合反応させるか又は酸化剤と
反応させることによって弗化炭素含有シリコン酸化膜を
形成するため、つまり、層間絶縁膜は、有機シリコン化
合物及び弗化炭素化合物を含んでいるため、比誘電率が
極めて低い。また、第１の層間絶縁膜の形成方法と同
様、有機ＳＯＧ膜を形成する場合に必要であった、有機
ＳＯＧの薬液を塗布する工程及び硬化する工程を行なう
必要がない。

【００４０】本発明に係る第６の層間絶縁膜の形成方法
は、有機シリコン化合物と、分子中に炭素原子同士の二
重結合を２つ以上有する弗化炭素化合物との混合ガスを
主成分とする原料を、プラズマ重合反応させるか又は酸
化剤と反応させることによって、弗化炭素含有シリコン
酸化膜よりなる層間絶縁膜を形成する。

【００４１】第６の層間絶縁膜の形成方法によると、有
機シリコン化合物と弗化炭素化合物との混合ガスを主成
分とする原料をプラズマ重合反応させるか又は酸化剤と
反応させることによって弗化炭素含有シリコン酸化膜を
形成するため、つまり有機シリコン化合物及び弗化炭素
化合物を含んでいるため、比誘電率が極めて低い。ま
た、第２の層間絶縁膜の形成方法と同様、弗化炭素化合
物は分子中に炭素原子同士の二重結合を２つ以上有して
いるため、該弗化炭素化合物がプラズマにより分解され
ると、未結合手を３本以上有するラジカルが生成されや
すい。このようなラジカルは３次元的な重合反応を促進
するため、耐熱性に優れた弗素化アモルファスカーボン
膜となる。

【００４２】本発明に係る第７の層間絶縁膜の形成方法
は、有機シリコン化合物と、分子中に炭素原子同士の三
重結合を有する弗化炭素化合物との混合ガスを主成分と
する原料を、プラズマ重合反応させるか又は酸化剤と反
応させることによって、弗化炭素含有シリコン酸化膜よ
りなる層間絶縁膜を形成する。

【００４３】第７の層間絶縁膜の形成方法によると、有
機シリコン化合物と弗化炭素化合物との混合ガスを主成
分とする原料をプラズマ重合反応させるか又は酸化剤と
反応させることによって弗化炭素含有シリコン酸化膜を
形成するため、つまり有機シリコン化合物及び弗化炭素
化合物を含んでいるため、比誘電率が極めて低い。ま
た、第３の層間絶縁膜の形成方法と同様、弗化炭素化合
物は分子中に炭素原子同士の三重結合を有しているた
め、該弗化炭素化合物がプラズマにより分解されると、
未結合手を３本以上有するラジカルが生成されやすい。
このようなラジカルは３次元的な重合反応を促進するた
め、耐熱性に優れた弗素化アモルファスカーボン膜とな
る。

【００４４】本発明に係る第８の層間絶縁膜の形成方法
は、有機シリコン化合物と、多環構造を有する化合物よ
りなる弗化炭素化合物との混合ガスを主成分とする原料
を、プラズマ重合反応させるか又は酸化剤と反応させる
ことによって、弗化炭素含有シリコン酸化膜よりなる層
間絶縁膜を形成する。

【００４５】第８の層間絶縁膜の形成方法によると、有
機シリコン化合物と弗化炭素化合物との混合ガスを主成
分とする原料をプラズマ重合反応させるか又は酸化剤と
反応させることによって弗化炭素含有シリコン酸化膜を
形成するため、つまり有機シリコン化合物及び弗化炭素
化合物を含んでいるため、比誘電率が極めて低い。ま
た、第４の層間絶縁膜の形成方法と同様、弗化炭素化合
物は分子中に多環構造を有しているため、該弗化炭素化
合物がプラズマにより分解されると、未結合手を３本以
上有するラジカルが生成されやすい。このようなラジカ
ルは３次元的な重合反応を促進するため、耐熱性に優れ
た弗素化アモルファスカーボン膜となる。

【００４６】第６〜第８の層間絶縁膜の形成方法におい
て、有機シリコン化合物は、一般式：Ｒ¹ _xＳｉ（Ｏ
Ｒ² ）_4-x （但し、Ｒ¹ はフェニル基又はビニル基であ
り、Ｒ²はアルキル基であり、ｘは１〜３の整数であ
る。）で表わされる化合物又はシロキサン誘導体よりな
ることが好ましい。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態に係る
層間絶縁膜の形成方法について説明するが、その前提と
して、各実施形態に係る層間絶縁膜の形成方法に用いら
れるＣＶＤ装置について図１を参照しながら説明する。

【００４８】図１は平行平板型のプラズマＣＶＤ装置の
概略構成を示している。図１に示すように、内部が気密
に保持される反応室１１の内部には、シリコンよりなる
半導体基板１２が載置されると共に下部電極となる試料
台１３が設けられており、該試料台１３は切替スイッチ
１４を介して第１の高周波電源１５又は接地に接続され
る。尚、試料台１３の内部には、図示を省略したヒータ
ーが設けられており、試料台１３に載置される半導体基
板１２はヒーターによって所定の温度に加熱される。反
応室１１の内部における試料台１３と対向する位置には
上部電極となるシャワーヘッド１６が設けられており、
該シャワーヘッド１６には１３．５６ＭＨｚの高周波電
力を供給する第２の高周波電源１７が接続されている。

【００４９】反応室１１には、反応室１１内に原料ガス
を導入するための第１のガス供給ライン２１、第２のガ
ス供給ライン２２及び第３のガス供給ライン２３とが設
けられている。第１のガス供給ライン２１には、液体よ
りなる原料を貯蔵する第１の貯蔵容器２４が設けられ、
図示しないマスフローコントローラを介して流量が制御
されたキャリアガスが第１の貯蔵容器２４に供給される
と、第１の貯蔵容器２４から反応室１１内にバブリング
された原料ガスが導入される。第２のガス供給ライン２
２には、液体よりなる原料を貯蔵する第２の貯蔵容器２
５が設けられ、図示しないマスフローコントローラを介
して流量が制御されたキャリアガスが第２の貯蔵容器２
５に供給されると、第２の貯蔵容器２５から反応室１１
内にバブリングされた原料ガスが導入される。また、反
応室１１には真空ポンプ２６が接続されており、該真空
ポンプ２６の駆動により反応室１１内のガスを排気して
反応室１１の内部を真空状態にすることができる。

【００５０】以下、本発明の各実施形態に係る層間絶縁
膜の形成方法が適用される第１の半導体装置の製造方法
について、図２（ａ）〜図２（ｄ）を参照しながら説明
する。

【００５１】まず、図２（ａ）に示すように、半導体基
板１００の上に、例えばアルミニウムよりなる第１の金
属配線１０１を形成した後、前記のプラズマＣＶＤ装置
を用いて、図２（ｂ）に示すように、第１の金属配線１
０１を含む半導体基板１００の上に全面に亘って層間絶
縁膜１０２を堆積する。尚、層間絶縁膜１０２の形成方
法については後述する。

【００５２】次に、図２（ｃ）に示すように、層間絶縁
膜１０２に対して平坦化処理を施す。その後、図２
（ｄ）に示すように、層間絶縁膜１０２にコンタクト１
０３を形成した後、層間絶縁膜１０２の上に例えばアル
ミニウムよりなる第２の金属配線１０４を形成する。

【００５３】以下、本発明の各実施形態に係る層間絶縁
膜の形成方法が適用される第２の半導体装置の製造方法
について、図３（ａ）〜図３（ｄ）を参照しながら説明
する。

【００５４】まず、図３（ａ）に示すように、半導体基
板２００の上に、第１層の窒化シリコン膜２０１、第１
層の層間絶縁膜２０２、第２層の窒化シリコン膜２０３
及び第２層の層間絶縁膜２０４を順次堆積する。尚、第
１層の層間絶縁膜２０２及び第２層の層間絶縁膜２０４
の形成方法については後述する。

【００５５】次に、図３（ｂ）に示すように、第２層の
窒化シリコン膜２０３及び第２層の層間絶縁膜２０４を
フォトリソグラフィによりパターニングして配線パター
ン形成用開口部２０５を形成した後、第１層の窒化シリ
コン膜２０１及び第１層の層間絶縁膜２０２をフォトリ
ソグラフィによりパターニングしてコンタクト用開口部
２０６を形成する。この場合、第２層の窒化シリコン膜
２０３は第２層の層間絶縁膜２０４に対するエッチング
のエッチングストッパーの役割を果たし、第１層の窒化
シリコン膜２０１は第１層の層間絶縁膜２０２に対する
エッチングのエッチングストッパーの役割を果たす。

【００５６】次に、図３（ｃ）に示すように、スパッタ
法又はＣＶＤ法により、半導体基板２００の上に全面に
亘って例えば銅よりなる金属膜２０７を堆積した後、該
金属膜２０７を熱処理によりリフローさせて該金属膜２
０７を配線パターン形成用開口部２０５及びコンタクト
用開口部２０６に埋め込む。

【００５７】次に、金属膜２０７に対してＣＭＰを行な
って、図３（ｄ）に示すように、金属膜２０７よりなる
金属配線２０８及びコンタクト２０９を形成すると、デ
ュアルダマシン構造を有する埋め込み配線を形成するこ
とができる。

【００５８】（第１の実施形態）第１の実施形態に係る
層間絶縁膜は、一般式：Ｒ¹ _xＳｉ（ＯＲ² ）_4-x （但
し、Ｒ¹ はフェニル基又はビニル基であり、Ｒ² はアル
キル基であり、ｘは１〜３の整数である。）で表わされ
る有機シリコン化合物であるフェニルトリメトキシシラ
ン（Ｐｈ−Ｓｉ−（ＯＣＨ₃ ）₃ ）を主成分とする原料
をプラズマ重合反応させることにより形成されるプラズ
マ重合膜である。

【００５９】以下、第１の実施形態に係る層間絶縁膜の
形成方法について説明する。

【００６０】まず、例えば４００℃に加熱され且つ切替
スイッチ１４により接地された試料台１３の上に半導体
基板１２を載置した後、反応室１１の内部を真空ポンプ
２６により真空引きする。

【００６１】次に、第１の貯蔵容器２４に［化１］に示
されるフェニルトリメトキシシランを貯蔵すると共に、
第１の貯蔵容器２４に、例えばアルゴンよりなるキャリ
アガスを４８０ｃｃ／ｍｉｎの流量で供給して、バブリ
ングされたフェニルトリメトキシシランを反応室１１の
内部に導入する。

【００６２】

【化１】

【００６３】次に、反応室１１内の圧力を約１．０Ｔｏ
ｒｒに調整した後、上部電極となるシャワーヘッド１６
に第２の高周波電源１７から周波数が１３．５６ＭＨｚ
である２５０Ｗの高周波電力を印加する。このようにす
ると、フェニルトリメトキシシランガスが部分的に分解
して、分解生成物としてモノマー、イオン及びラジカル
が生成されると共に、生成されたモノマー、イオン及び
ラジカルが重合反応して、半導体基板１２の上にプラズ
マ重合膜よりなる層間絶縁膜が形成される。このプラズ
マ重合膜の構造を［化２］に模式的に示す。

【００６４】

【化２】

【００６５】第１の実施形態に係る層間絶縁膜は、プラ
ズマＣＶＤ法により形成されるため、有機ＳＯＧ薬液の
塗布工程及び有機ＳＯＧ膜の熱硬化工程を複数回づつ行
なう必要がないので、製膜性が向上すると共にコストの
低減を図ることができる。

【００６６】また、第１の実施形態に係る層間絶縁膜
は、従来の有機ＳＯＧ膜に比べて、膜中に含まれるＳｉ
ＣＨ₃ の量が大きく低減しているので、層間絶縁膜を酸
素プラズマによりエッチングをしても、ＳｉＯＨは僅か
しか生成されない。このため、コンタクトホールに金属
材料を埋め込む工程において、ＳｉＯＨが脱水縮合反応
を起こしてＨ₂ Ｏを生成し、コンタクトにおける導通不
良を発生させるという現象が生じない。

【００６７】図４は、第１の実施形態に係る層間絶縁膜
及び従来の有機ＳＯＧ膜に対して、フーリエ変換赤外分
光分析（以下、ＦＴ−ＩＲと示す。）を行なったときの
分析結果を示している。従来の有機ＳＯＧ膜において
は、波数：１３００（ｃｍ^-1）の近傍において吸光度の
ピークが現われているのに対して、第１の実施形態に係
る層間絶縁膜においては、波数：１３００（ｃｍ^-1）の
近傍において吸光度のピークが有機ＳＯＧ膜に比べて小
さい。従って、第１の実施形態に係る層間絶縁膜は有機
ＳＯＧ膜に比べて、ＳｉＣＨ₃ の含有量が少ないことが
分かる。

【００６８】図５は、熱処理を施していない層間絶縁
膜、及び窒素雰囲気中における４５０℃及び５００℃の
温度下でそれぞれ熱処理を施した層間絶縁膜に対してＦ
Ｔ−ＩＲを行なったときの分析結果を示している。図５
に示すように、熱処理を施していない層間絶縁膜と、４
５０℃及び５００℃の温度下で熱処理を施した層間絶縁
膜との間でＦＴ−ＩＲスペクトルに変化が見られなかっ
たので、第１の実施形態に係る層間絶縁膜は、ＬＳＩの
プロセスに耐える十分な耐熱性を有していることが分か
る。

【００６９】また、第１の実施形態に係る層間絶縁膜の
比誘電率は約３．０であった。また、該層間絶縁膜を２
週間室温で放置した後に比誘電率を測定したところ約
３．１であって、第１の実施形態に係る層間絶縁膜は経
時変化の少ない安定した膜質であった。

【００７０】さらに、リーク電流密度についても、５Ｍ
Ｖ／ｃｍで約４．５×１０^-8Ａ／ｃｍ² と良好な結果が
得られた。

【００７１】尚、反応室１１内の圧力は、約１．０Ｔｏ
ｒｒに設定したが、これに限定されるものではなく、１
００ｍＴｏｒｒ〜２０Ｔｏｒｒの範囲内で適宜選択でき
るが、０．５〜５．０Ｔｏｒｒの範囲内が好ましい。

【００７２】また、半導体基板１２の加熱温度は、４０
０℃であったが、これに限られず、２５℃〜５００℃の
範囲内で適宜選択可能である。もっとも、半導体基板１
２を４００℃を越える温度に加熱すると、該半導体基板
１２に形成されている金属配線を構成するアルミニウム
の耐熱温度を超えてしまうので、加熱温度は４００℃以
下が好ましい。また、半導体基板１２の温度が２００℃
未満であると、層間絶縁膜を形成する際に不要な成分が
膜中に取り込まれてしまう恐れがあるので、加熱温度は
２００℃以上が好ましい。

【００７３】また、上部電極であるシャワーヘッド１６
に印加する高周波電力としては、１００〜１０００Ｗの
範囲内で適宜選択できるが、２５０〜５００Ｗの範囲内
が好ましい。

【００７４】また、前記の一般式：Ｒ¹ _xＳｉ（ＯＲ² ）
_4-x において、Ｒ¹ がフェニル基である化合物として
は、フェニルトリメトキシシランのほかに、ジフェニル
ジメトキシシラン（Ｐｈ₂ −Ｓｉ−（ＯＣＨ₃ ）₂ ）等
を挙げることができ、Ｒ¹ がビニル基である化合物とし
ては、ビニルトリメトキシシラン（ＣＨ₂ ＝ＣＨ−Ｓｉ
−（ＯＣＨ₃ ）₃ ）及びジビニルジメトキシシラン
（（ＣＨ₂ ＝ＣＨ）₂ −Ｓｉ−（ＯＣＨ₃ ）₂ ）等を挙
げることができる。

【００７５】さらに、第１の実施形態においては、一般
式：Ｒ¹ _xＳｉ（ＯＲ² ）_4-x で表わされる有機シリコン
化合物を主成分とする原料をプラズマ重合反応させてプ
ラズマ重合膜よりなる層間絶縁膜を形成したが、これに
代えて、一般式：Ｒ¹ _xＳｉＨ _4-x （但し、Ｒ¹ はフェニ
ル基又はビニル基であり、ｘは１〜３の整数である。）
で表わされる有機シリコン化合物を主成分とする原料を
プラズマ重合反応させてプラズマ重合膜よりなる層間絶
縁膜を形成してもよいし、前記の一般式：Ｒ¹ _xＳｉ（Ｏ
Ｒ² ）_4-x 又は一般式：Ｒ¹ _xＳｉＨ_4-x で表わされる有
機シリコン化合物を主成分とする原料を、例えばＯ₂ や
Ｈ₂ Ｏ等よりなる酸化剤と反応させて層間絶縁膜を形成
してもよい。この場合には、図１に示すＣＶＤ装置にお
ける第３のガス供給ライン２３からＯ₂ ガスやＨ₂ Ｏガ
ス等を反応室１１の内部に導入する。

【００７６】尚、前記の一般式：Ｒ¹ _xＳｉＨ_4-x におい
て、Ｒ¹ がフェニル基である化合物としては、フェニル
シラン及びジフェニルシラン等を挙げることができ、Ｒ
¹ がビニル基である化合物としては、ビニルシラン及び
ジビニルシラン等を挙げることができる。

【００７７】（第２の実施形態）第２の実施形態に係る
層間絶縁膜は、分子中に炭素原子同士の二重結合を有し
ていると共に水素原子を含む弗素化炭素化合物である
１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロペンを主成分
とする原料をプラズマ重合反応させることによって形成
される弗素化アモルファスカーボン膜である。

【００７８】以下、第２の実施形態に係る層間絶縁膜の
形成方法について説明する。

【００７９】まず、切替スイッチ１４により接地された
試料台１３の上に半導体基板１２を載置した後、反応室
１１の内部を真空ポンプ２６により真空引きする。

【００８０】次に、第１の貯蔵容器２４に１，１，１，
３，３−ペンタフルオロプロペンを貯蔵すると共に、第
１の貯蔵容器２４に例えばアルゴンよりなるキャリアガ
スを５０〜５００ｓｃｃｍの流量で供給して、バブリン
グされた１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロペン
を反応室１１の内部に導入する。

【００８１】次に、反応室１１内の圧力を１００〜５０
０ｍＴｏｒｒに調整した後、上部電極となるシャワーヘ
ッド１６に第２の高周波電源１７から周波数が１３．５
６ＭＨｚである１００〜５００Ｗの高周波電力を印加す
る。このようにすると、１，１，１，３，３−ペンタフ
ルオロプロペンガスが部分的に分解して、分解生成物と
してモノマー、イオン及びラジカルが生成され、生成さ
れたモノマー、イオン及びラジカルが重合反応して、半
導体基板１２上にプラズマ重合膜よりなる層間絶縁膜が
形成される。

【００８２】このプラズマ重合膜は、１，１，１，３，
３−ペンタフルオロプロペンを主成分としているため、
炭素原子及び弗素原子と共に水素原子を含んだ弗素化ア
モルファスカーボン膜となっており、膜堆積直後の比誘
電率は２．５であった。

【００８３】ところで、プラズマ重合膜は、原料ガスが
プラズマ中で分解して生成された分解生成物であるイオ
ンやラジカルが半導体基板１２上で反応することにより
形成されるため、プラズマ中に存在する分解生成物の特
性がプラズマ重合膜の構造に対して大きな影響を与え
る。また、プラズマ重合膜の耐熱性は、プラズマ重合膜
の構造を決定する架橋密度と密接に関連している。

【００８４】従来の弗素化アモルファスカーボン膜より
なるプラズマ重合膜は、プラズマ重合膜を構成するポリ
マーの結合が直鎖状であって一次元性であるため、ガラ
ス転移点が低いので、耐熱性に劣ると考えられる。

【００８５】これに対して、第２の実施形態に係る層間
絶縁膜は、プラズマ重合膜を構成するポリマーの結合が
３次元的になり易いため、架橋密度が高くなってガラス
転移点が高くなるので、耐熱性に優れている。すなわ
ち、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロペンは分
子中に炭素原子同士の二重結合を有しているため、１，
１，１，３，３−ペンタフルオロプロペンがプラズマ中
で分解して生成される分解生成物は、半導体基板１２上
でプラズマ重合膜を形成する際に架橋反応を生じ易い。
このため、得られるプラズマ重合膜は、ガラス転移点が
高くなって、耐熱性に優れている。

【００８６】第２の実施形態に係る層間絶縁膜の耐熱性
を評価するために、第２の実施形態に係る弗素化アモル
ファスカーボン膜が形成された半導体基板１２を真空中
における４００℃の温度下で１時間保持したところ、弗
素化アモルファスカーボン膜の膜厚減少は約６％程度に
過ぎないと共に、比誘電率は約２．６程度であって約
０．１の増加に留まった。これにより、第２の実施形態
に係る弗素化アモルファスカーボン膜が耐熱性に優れて
いることを確認できた。

【００８７】尚、第２の実施形態においては、分子中に
炭素原子同士の二重結合を有していると共に水素原子を
含む弗素化炭素化合物として、１，１，１，３，３−ペ
ンタフルオロプロペンを用いたが、これに代えて、１
Ｈ，１Ｈ，２Ｈ−パーフルオロヘキセン、１Ｈ，１Ｈ，
２Ｈ−パーフルオロ−１−オクテン、トリフルオロエチ
レン又は３，３，３−トリフルオロプロパン等を用いる
ことができる。

【００８８】第２の実施形態に係る層間絶縁膜の原料と
しては、分子中に炭素原子同士の二重結合を有している
と共に水素原子を含む弗素化炭素化合物を単独で用いて
もよいし、この弗素化炭素化合物に他の成分例えばＮ₂
等が含まれていてもよい。

【００８９】（第３の実施形態）第３の実施形態に係る
層間絶縁膜は、分子中に炭素原子同士の二重結合を有し
ていると共に水素原子を含まない弗素化炭素化合物であ
るヘキサフルオロプロペンを主成分とする原料をプラズ
マ重合反応させることによって形成される弗素化アモル
ファスカーボン膜である。

【００９０】第３の実施形態は、第２の実施形態におけ
る原料を変更したものであるから、以下においては、原
料についてのみ説明する。

【００９１】反応室１１の内部にヘキサフルオロプロペ
ンを導入すると、ヘキサフルオロプロペンが部分的に分
解してプラズマ化され、分解生成物としてモノマー、イ
オン及びラジカルが生成され、生成されたモノマー、イ
オン及びラジカルが重合反応して、半導体基板１２上に
プラズマ重合膜よりなる層間絶縁膜が形成される。

【００９２】第３の実施形態においては、ヘキサフルオ
ロプロペンが水素原子を含んでいないため、炭素原子及
び弗素原子のみを含む弗素化アモルファスカーボン膜で
あって、堆積直後における弗素化アモルファスカーボン
膜の比誘電率は２．３であった。

【００９３】また、第３の実施形態においても、プラズ
マ重合膜を構成するポリマーの結合が３次元的になり易
いため、ガラス転移点が高いので、耐熱性に優れてい
る。

【００９４】第３の実施形態に係る層間絶縁膜の耐熱性
を評価するために、第３の実施形態に係る弗素化アモル
ファスカーボン膜が形成された半導体基板１２を真空中
における４００℃の温度下で１時間保持したところ、弗
素化アモルファスカーボン膜の膜厚減少は約５％程度に
過ぎないと共に、比誘電率は約２．５程度であって約
０．２の増加に留まった。これにより、第３の実施形態
に係る弗素化アモルファスカーボン膜が耐熱性に優れて
いることを確認できた。すなわち、第３の実施形態に係
る弗素化アモルファスカーボン膜は、水素原子を含ま
ず、弗化炭素のみからなるので、第２の実施形態に係る
弗素化アモルファスカーボン膜に比べて、耐熱性がより
向上していると共に比誘電率が一層低くなっている。

【００９５】尚、第３の実施形態に係る層間絶縁膜の原
料としては、分子中に炭素原子同士の二重結合を有して
いると共に水素原子を含まない弗素化炭素化合物を単独
で用いてもよいし、この弗素化炭素化合物に他の成分例
えばＮ₂ 等が含まれていてもよい。

【００９６】（第４の実施形態）第４の実施形態に係る
層間絶縁膜は、分子中に炭素原子同士の二重結合を２つ
有していると共に水素原子を含まない弗素化炭素化合物
であるヘキサフルオロ−１，３−ブタジエンを主成分と
する原料をプラズマ重合反応させることによって形成さ
れる弗素化アモルファスカーボン膜である。

【００９７】第４の実施形態は、第２の実施形態におけ
る原料を変更したものであるから、以下においては、原
料についてのみ説明する。

【００９８】

【化３】

【００９９】反応室１１の内部に、［化３］に示すヘキ
サフルオロ−１，３−ブタジエンを導入すると、ヘキサ
フルオロ−１，３−ブタジエンが部分的に分解して、分
解生成物としてモノマー、イオン及びラジカルが生成さ
れ、生成されたモノマー、イオン及びラジカルが重合反
応して、半導体基板１２上にプラズマ重合膜よりなる層
間絶縁膜が形成される。

【０１００】第４の実施形態においては、ヘキサフルオ
ロ−１，３−ブタジエンは、分子中に炭素原子同士の二
重結合を２つ有しているため、プラズマ中でこれら２つ
の二重結合が部分的に分解されると、例えば［化４］に
示すような、４つの未結合手を有するラジカルが生成さ
れ、生成されたラジカルが重合反応を起こす。このた
め、プラズマ重合膜を構成するポリマーの結合が確実に
３次元的になるため、架橋密度が第２及び第３の実施形
態よりも大きくなって、ガラス転移点が一層高くなるの
で、耐熱性が一層向上する。

【０１０１】

【化４】

【０１０２】尚、第４の実施形態に係る層間絶縁膜の原
料としては、分子中に炭素原子同士の二重結合を２つ有
していると共に水素原子を含まない弗素化炭素化合物を
単独で用いてもよいし、この弗素化炭素化合物に他の成
分例えばＮ₂ 等が含まれていてもよい。

【０１０３】（第５の実施形態）第５の実施形態に係る
層間絶縁膜は、分子中に炭素原子同士の三重結合を有し
ていると共に水素原子を含む弗素化炭素化合物である
３，３，３−トリフルオロプロピンを主成分とする原料
をプラズマ重合反応させることによって形成される弗素
化アモルファスカーボン膜である。

【０１０４】第５の実施形態は、第２の実施形態におけ
る原料を変更したものであるから、以下においては、原
料についてのみ説明する。

【０１０５】反応室１１の内部に３，３，３−トリフル
オロプロピン（ＣＦ₃ Ｃ≡ＣＨ）を導入すると、３，
３，３−トリフルオロプロピンが部分的に分解して、分
解生成物としてモノマー、イオン及びラジカルが生成さ
れ、生成されたモノマー、イオン及びラジカルが重合反
応して、半導体基板上にプラズマ重合膜よりなる層間絶
縁膜が形成される。

【０１０６】第５の実施形態においては、３，３，３−
トリフルオロプロピンが水素原子を含んでいるため、炭
素原子及び弗素原子と共に水素原子を含む弗素化アモル
ファスカーボン膜であって、堆積直後における弗素化ア
モルファスカーボン膜の比誘電率は２．５であった。

【０１０７】第５の実施形態においては、３，３，３−
トリフルオロプロピンは、［化５］に示すように、炭素
原子同士の三重結合を有しているため、プラズマ中でこ
の三重結合が部分的に分解されると、例えば［化６］に
示すような、４つの未結合手を有するラジカルが生成さ
れ、生成されたラジカルが重合反応を起こす。このた
め、プラズマ重合膜を構成するポリマーの結合が確実に
３次元的になるため、架橋密度が第２及び第３の実施形
態よりも大きくなって、ガラス転移点が一層高くなるの
で、耐熱性が一層向上する。

【０１０８】

【化５】

【０１０９】

【化６】

【０１１０】第５の実施形態に係る層間絶縁膜の耐熱性
を評価するために、第５の実施形態に係る弗素化アモル
ファスカーボン膜が形成された半導体基板を真空中にお
ける４００℃の温度下で１時間保持したところ、弗素化
アモルファスカーボン膜の膜厚減少は約５％程度に過ぎ
ないと共に、比誘電率は約２．６程度であって約０．１
の増加に留まった。これにより、第５の実施形態に係る
弗素化アモルファスカーボン膜が耐熱性に優れているこ
とを確認できた。

【０１１１】尚、第５の実施形態においては、分子中に
炭素原子同士の三重結合を有していると共に水素原子を
含む弗素化炭素化合物として、３，３，３−トリフルオ
ロプロピンを用いたが、これに代えて、パーフルオロ
（ｔ−ブチル）アセチレン（ＨＣ≡ＣＣ（ＣＦ₃ ）₃ を
用いてもよい。

【０１１２】また、第５の実施形態に係る層間絶縁膜の
原料としては、分子中に炭素原子同士の三重結合を有し
ていると共に水素原子を含む弗素化炭素化合物を単独で
用いてもよいし、この弗素化炭素化合物に他の成分例え
ばＮ₂ 等が含まれていてもよい。

【０１１３】（第６の実施形態）第６の実施形態に係る
層間絶縁膜は、分子中に炭素原子同士の三重結合を有し
ていると共に水素原子を含まない弗素化炭素化合物であ
るヘキサフルオロ−２−ブチンを主成分とする原料をプ
ラズマ重合反応させることによって形成される弗素化ア
モルファスカーボン膜である。

【０１１４】第６の実施形態は、第２の実施形態におけ
る原料を変更したものであるから、以下においては、原
料についてのみ説明する。

【０１１５】反応室１１の内部にヘキサフルオロ−２−
ブチン（ＣＦ₃ Ｃ≡ＣＣＦ₃ ）を導入すると、ヘキサフ
ルオロ−２−ブチンが部分的に分解して、分解生成物と
してモノマー、イオン及びラジカルが生成され、生成さ
れたモノマー、イオン及びラジカルが重合反応して、半
導体基板１２上にプラズマ重合膜よりなる層間絶縁膜が
形成される。

【０１１６】第６の実施形態においては、ヘキサフルオ
ロ−２−ブチンが水素原子を含んでいないため、炭素原
子及び弗素原子のみを含む弗素化アモルファスカーボン
膜であって、堆積直後における弗素化アモルファスカー
ボン膜の比誘電率は２．３であった。

【０１１７】第６の実施形態においては、ヘキサフルオ
ロ−２−ブチンは、前記の［化５］に示した３，３，３
−トリフルオロプロピンと同様に、炭素原子同士の三重
結合を有しているため、プラズマ中でこの三重結合が部
分的に分解されると、３，３，３−トリフルオロプロピ
ンの場合と同様に、４つの未結合手を有するラジカルが
生成され、生成されたラジカルが重合反応を起こす。こ
のため、プラズマ重合膜を構成するポリマーの結合が確
実に３次元的になるため、架橋密度が第２及び第３の実
施形態よりも大きくなって、ガラス転移点が一層高くな
るので、耐熱性が一層向上する。

【０１１８】第６の実施形態に係る層間絶縁膜の耐熱性
を評価するために、第６の実施形態に係る弗素化アモル
ファスカーボン膜が形成された半導体基板１２を真空中
における４００℃の温度下で１時間保持したところ、弗
素化アモルファスカーボン膜の膜厚減少は約５％程度に
過ぎないと共に、比誘電率は約２．４程度であって約
０．１の増加に留まった。これにより、第６の実施形態
に係る弗素化アモルファスカーボン膜が耐熱性に優れて
いることを確認できた。

【０１１９】尚、第６の実施形態においては、分子中に
炭素原子同士の三重結合を有していると共に水素原子を
含まない弗素化炭素化合物を単独で用いてもよいし、こ
の弗素化炭素化合物に他の成分例えばＮ₂ 等が含まれて
いてもよい。

【０１２０】（第７の実施形態）第７の実施形態に係る
層間絶縁膜は、分子中に炭素原子同士の多環構造（縮合
環構造）を有していると共に水素原子を含まない弗素化
炭素化合物であるパーフルオロデカリンを主成分とする
原料をプラズマ重合反応させることによって形成される
弗素化アモルファスカーボン膜である。

【０１２１】第７の実施形態は、第２の実施形態におけ
る原料を変更したものであるから、以下においては、原
料についてのみ説明する。

【０１２２】反応室１１の内部に、［化７］に示すパー
フルオロデカリンを導入すると、パーフルオロデカリン
が部分的に分解して、分解生成物としてモノマー、イオ
ン及びラジカルが生成され、生成されたモノマー、イオ
ン及びラジカルが重合反応して、半導体基板１２上にプ
ラズマ重合膜よりなる層間絶縁膜が形成される。

【０１２３】

【化７】

【０１２４】第７の実施形態においては、パーフルオロ
デカリンが水素原子を含んでいないため、炭素原子及び
弗素原子のみを含む弗素化アモルファスカーボン膜であ
って、堆積直後における弗素化アモルファスカーボン膜
の比誘電率は２．３であった。

【０１２５】第７の実施形態においては、パーフルオロ
デカリンは、［化７］に示すように、炭素原子同士の多
環構造（縮合環構造）を有しているため、プラズマ中で
多環構造が部分的に分解されると、例えば［化８］に示
すような、４つの未結合手を有するラジカルが生成さ
れ、生成されたラジカルが重合反応を起こす。このた
め、プラズマ重合膜を構成するポリマーの結合が確実に
３次元的になるため、架橋密度が第２及び第３の実施形
態よりも大きくなって、ガラス転移点が一層高くなるの
で、耐熱性が一層向上する。

【０１２６】

【化８】

【０１２７】第７の実施形態に係る層間絶縁膜の耐熱性
を評価するために、第７の実施形態に係る弗素化アモル
ファスカーボン膜が形成された半導体基板１２を真空中
における４００℃の温度下で１時間保持したところ、弗
素化アモルファスカーボン膜の膜厚減少は約５％程度に
過ぎないと共に、比誘電率は約２．４程度であって約
０．１の増加に留まった。これにより、第７の実施形態
に係る弗素化アモルファスカーボン膜が耐熱性に優れて
いることを確認できた。

【０１２８】尚、第７の実施形態においては、分子中に
炭素原子同士の多環構造を有していると共に水素原子を
含まない弗素化炭素化合物として、パーフルオロデカリ
ンを用いたが、これに代えて、［化９］に示すパーフル
オロフロレン、［化１０］に示すパーフルオロ−１−メ
チルデカリン及び［化１１］に示すPerfluoro(tetradec
ahydrophenanthrene) 等の縮合環構造を有する弗素化炭
素化合物を用いてもよいし、［化１２］に示すパーフル
オロビフェニール等の通常の多環構造を有する弗素化炭
素化合物を用いてもよい。

【０１２９】

【化９】

【０１３０】

【化１０】

【０１３１】

【化１１】

【０１３２】

【化１２】

【０１３３】（第８の実施形態）第８の実施形態に係る
層間絶縁膜は、一般式：Ｒ¹ _xＳｉ（ＯＲ² ）_4-x （但
し、Ｒ¹ はフェニル基又はビニル基であり、Ｒ² はアル
キル基であり、ｘは１〜３の整数である。）で表わされ
る有機シリコン化合物であるフェニルトリメトキシシラ
ンと、弗化炭素化合物であるＦ−Ｃ結合を有するベンゼ
ン誘導体との混合ガスを主成分とする原料をプラズマ重
合反応させることによって形成される弗化炭素含有シリ
コン酸化膜である。

【０１３４】以下、第８の実施形態に係る層間絶縁膜の
形成方法について説明する。

【０１３５】まず、例えば４００℃に加熱され且つ切替
スイッチ１４により接地された試料台１３の上に半導体
基板１２を載置した後、反応室１１の内部を真空ポンプ
２６により真空引きする。

【０１３６】次に、［化１］に示されるフェニルトリメ
トキシシランを貯蔵している第１の貯蔵容器２４に例え
ばアルゴンよりなるキャリアガスを２００ｃｃ／ｍｉｎ
の流量で供給して、バブリングされたフェニルトリメト
キシシランを反応室１１の内部に導入すると共に、Ｆ−
Ｃ結合を有するベンゼン誘導体であって［化１３］に示
すジフロロベンゼンを貯蔵している第２の貯蔵容器２５
に例えばアルゴンよりなるキャリアガスを２００ｃｃ／
ｍｉｎの流量で供給して、バブリングされたジフロロベ
ンゼンを反応室１１の内部に導入する。

【０１３７】

【化１３】

【０１３８】次に、反応室１１内の圧力を約１．０Ｔｏ
ｒｒに調整した後、上部電極となるシャワーヘッド１６
に第２の高周波電源１７から周波数が１３．５６ＭＨｚ
である６００Ｗの高周波電力を印加する。このようにす
ると、フェニルトリメトキシシランガス及びジフロロベ
ンゼンが部分的に分解して、分解生成物としてモノマ
ー、イオン及びラジカルが生成されると共に、生成され
たモノマー、イオン及びラジカルが重合反応して、半導
体基板１２の上にプラズマ重合膜よりなる層間絶縁膜が
形成される。このプラズマ重合膜の構造を［化１４］に
模式的に示す。

【０１３９】

【化１４】

【０１４０】第８の実施形態に係る層間絶縁膜は、プラ
ズマＣＶＤ法により形成されるため、有機ＳＯＧ薬液の
塗布工程及び有機ＳＯＧ膜の熱硬化工程を複数回づつ行
なう必要がないので、製膜性が向上すると共にコストの
低減を図ることができる。

【０１４１】また、第８の実施形態に係るプラズマ重合
膜の比誘電率は約２．５であって低い誘電率を示す。ま
た、２週間室温で放置した後の比誘電率は約２．７であ
って、経時変化の少ない安定した膜質である。従って、
第８の実施形態によると、製膜性の向上を図りつつ比誘
電率の低減を実現することができる。

【０１４２】さらに、リーク電流密度についても、５Ｍ
Ｖ／ｃｍで約４．５×１０^-8Ａ／ｃｍ² と良好な結果が
得られた。

【０１４３】尚、反応室１１内の圧力は、約１．０Ｔｏ
ｒｒに設定したが、これに限定されるものではなく、１
００ｍＴｏｒｒ〜２０Ｔｏｒｒの範囲内で適宜選択でき
るが、０．５〜５．０Ｔｏｒｒの範囲内が好ましい。

【０１４４】また、上部電極であるシャワーヘッド１６
に印加する高周波電力としては、１００〜１０００Ｗの
範囲内で適宜選択できるが、２５０〜５００Ｗの範囲内
が好ましい。

【０１４５】また、半導体基板１２の加熱温度は、第１
の実施形態と同様、２５℃〜５００℃の範囲内で適宜選
択可能であるが、２００〜４００℃が好ましい。

【０１４６】また、前記の一般式：Ｒ¹ _xＳｉ（ＯＲ² ）
_4-x において、Ｒ¹ がフェニル基である化合物として
は、フェニルトリメトキシシランのほかに、ジフェニル
ジメトキシシラン等を挙げることができ、Ｒ¹ がビニル
基である化合物としては、ビニルトリメトキシシラン及
びジビニルジメトキシシラン等を挙げることができる。

【０１４７】また、弗化炭素化合物であるＦ−Ｃ結合を
有するベンゼン誘導体としては、ジフロロベンゼンに代
えて、フロロベンゼン及びヘキサフロロベンゼン等の弗
化ベンゼンを用いることができる。

【０１４８】（第９の実施形態）第９の実施形態に係る
層間絶縁膜は、一般式：Ｒ¹ _xＳｉ（ＯＲ² ）_4-x （但
し、Ｒ¹ はフェニル基又はビニル基であり、Ｒ² はアル
キル基であり、ｘは１〜３の整数である。）で表わされ
る有機シリコン化合物であるフェニルトリメトキシシラ
ンと、弗化炭素化合物であるＣ₂ Ｆ₆ との混合ガスを主
成分とする原料をプラズマ重合反応させることによって
形成される弗化炭素含有シリコン酸化膜である。

【０１４９】以下、第９の実施形態に係る層間絶縁膜の
形成方法について説明する。

【０１５０】まず、例えば４００℃に加熱され且つ切替
スイッチ１４により接地された試料台１３の上に半導体
基板１２を載置した後、反応室１１の内部を真空ポンプ
２６により真空引きする。

【０１５１】次に、フェニルトリメトキシシランを貯蔵
している第１の貯蔵容器２４に例えばアルゴンよりなる
キャリアガスを２００ｃｃ／ｍｉｎの流量で供給して、
バブリングされたフェニルトリメトキシシランを反応室
１１の内部に導入すると共に、Ｃ₂ Ｆ₆ ガスを第３のガ
ス供給ライン２３から反応室１１内に導入する。

【０１５２】次に、反応室１１内の圧力を約１．０Ｔｏ
ｒｒに調整した後、上部電極となるシャワーヘッド１６
に第２の高周波電源１７から周波数が１３．５６ＭＨｚ
である７００Ｗの高周波電力を印加する。このようにす
ると、フェニルトリメトキシシランガス及びＣ₂ Ｆ₆ が
部分的に分解して、分解生成物としてモノマー、イオン
及びラジカルが生成されると共に、生成されたモノマ
ー、イオン及びラジカルが重合反応して、半導体基板１
２の上にプラズマ重合膜よりなる層間絶縁膜が形成され
る。このプラズマ重合膜の構造を［化１５］に模式的に
示す。

【０１５３】

【化１５】

【０１５４】第９の実施形態に係る層間絶縁膜は、プラ
ズマＣＶＤ法により形成されるため、有機ＳＯＧ薬液の
塗布工程及び有機ＳＯＧ膜の熱硬化工程を複数回づつ行
なう必要がないので、製膜性が向上すると共にコストの
低減を図ることができる。

【０１５５】また、第９の実施形態に係るプラズマ重合
膜の比誘電率は約２．９であって低い誘電率を示す。ま
た、２週間室温で放置した後の比誘電率は約３．０であ
って、経時変化の少ない安定した膜質である。従って、
第９の実施形態によると、製膜性の向上を図りつつ比誘
電率の低減を実現することができる。

【０１５６】さらに、リーク電流密度についても、５Ｍ
Ｖ／ｃｍで約５．５×１０^-8Ａ／ｃｍ² と良好な結果が
得られた。

【０１５７】尚、反応室１１内の圧力は、約１．０Ｔｏ
ｒｒに設定したが、これに限定されるものではなく、１
００ｍＴｏｒｒ〜２０Ｔｏｒｒの範囲内で適宜選択でき
るが、０．５〜５．０Ｔｏｒｒの範囲内が好ましい。

【０１５８】また、上部電極であるシャワーヘッド１６
に印加する高周波電力としては、１００〜２０００Ｗの
範囲内で適宜選択できるが、３００〜７５０Ｗの範囲内
が好ましい。

【０１５９】また、半導体基板１２の加熱温度は、第１
の実施形態と同様、２５℃〜５００℃の範囲内で適宜選
択可能であるが、２００〜４００℃が好ましい。

【０１６０】また、前記の一般式：Ｒ¹ _xＳｉ（ＯＲ² ）
_4-x において、Ｒ¹ がフェニル基である化合物として
は、フェニルトリメトキシシランのほかに、ジフェニル
ジメトキシシラン等を挙げることができ、Ｒ¹ がビニル
基である化合物としては、ビニルトリメトキシシラン及
びジビニルジメトキシシラン等を挙げることができる。

【０１６１】また、弗化炭素化合物としては、Ｃ₂ Ｆ₆
に代えて、ＣＦ₄ 又はＣ₄ Ｆ₈ 等を用いてもよい。

【０１６２】さらに、第９の実施形態においては、一般
式：Ｒ¹ _xＳｉ（ＯＲ² ）_4-x で表わされる有機シリコン
化合物を主成分とする原料をプラズマ重合反応させてプ
ラズマ重合膜よりなる層間絶縁膜を形成したが、これに
代えて、一般式：Ｒ¹ _xＳｉＨ _4-x （但し、Ｒ¹ はフェニ
ル基又はビニル基であり、ｘは１〜３の整数である。）
で表わされる有機シリコン化合物を主成分とする原料を
プラズマ重合反応させてプラズマ重合膜よりなる層間絶
縁膜を形成してもよいし、前記の一般式：Ｒ¹ _xＳｉ（Ｏ
Ｒ² ）_4-x 又は一般式：Ｒ¹ _xＳｉＨ_4-x で表わされる有
機シリコン化合物を主成分とする原料を、例えばＯ₂ や
Ｈ₂ Ｏ等よりなる酸化剤と反応させて層間絶縁膜を形成
してもよい。この場合には、第３のガス供給ライン２３
から、Ｃ ₂ Ｆ₆ ガスと共にＯ₂ ガス又はＨ₂ Ｏガスを反
応室１１の内部に導入する。

【０１６３】尚、前記の一般式：Ｒ¹ _xＳｉＨ_4-x におい
て、Ｒ¹ がフェニル基である化合物としては、フェニル
シラン及びジフェニルシラン等を挙げることができ、Ｒ
¹ がビニル基である化合物としては、ビニルシラン及び
ジビニルシラン等を挙げることができる。

【０１６４】（第１０の実施形態）第１０の実施形態に
係る層間絶縁膜は、一般式：Ｒ¹ _xＳｉ（ＯＲ² ）_4-x
（但し、Ｒ¹ はフェニル基又はビニル基であり、Ｒ² は
アルキル基であり、ｘは１〜３の整数である。）で表わ
される有機シリコン化合物であるフェニルトリメトキシ
シランと、弗化炭素化合物である［化７］に示すパーフ
ルオロデカリンとの混合ガスを主成分とする原料をプラ
ズマ重合反応させることによって形成される弗化炭素含
有シリコン酸化膜である。

【０１６５】以下、第１０の実施形態に係る層間絶縁膜
の形成方法について説明する。

【０１６６】まず、例えば４００℃に加熱され且つ切替
スイッチ１４により接地された試料台１３の上に半導体
基板１２を載置した後、反応室１１の内部を真空ポンプ
２６により真空引きする。

【０１６７】次に、フェニルトリメトキシシランを貯蔵
している第１の貯蔵容器２４に例えばアルゴンよりなる
キャリアガスを２８０ｃｃ／ｍｉｎの流量で供給して、
バブリングされたフェニルトリメトキシシランを反応室
１１の内部に導入すると共に、パーフルオロデカリンを
貯蔵している第２の貯蔵容器２５に例えばアルゴンより
なるキャリアガスを４２ｃｃ／ｍｉｎの流量で供給し
て、バブリングされたパーフルオロデカリンを反応室１
１の内部に導入する。

【０１６８】次に、反応室１１内の圧力を約２．０Ｔｏ
ｒｒに調整した後、上部電極となるシャワーヘッド１６
に第２の高周波電源１７から周波数が１３．５６ＭＨｚ
である５００Ｗの高周波電力を印加する。このようにす
ると、フェニルトリメトキシシランガス及びパーフルオ
ロデカリンが部分的に分解して、分解生成物としてモノ
マー、イオン及びラジカルが生成されると共に、生成さ
れたモノマー、イオン及びラジカルが重合反応して、半
導体基板１２の上にプラズマ重合膜よりなる層間絶縁膜
が形成される。

【０１６９】第１０の実施形態に係る層間絶縁膜は、プ
ラズマＣＶＤ法により形成されるため、有機ＳＯＧ薬液
の塗布工程及び有機ＳＯＧ膜の熱硬化工程を複数回づつ
行なう必要がないので、製膜性が向上すると共にコスト
の低減を図ることができる。

【０１７０】また、第１０の実施形態に係るプラズマ重
合膜の比誘電率は約２．６であって低い誘電率を示す。
また、２週間室温で放置した後の比誘電率は約２．７で
あって、経時変化の少ない安定した膜質である。従っ
て、第１０の実施形態によると、製膜性の向上を図りつ
つ比誘電率の低減を実現することができる。

【０１７１】さらに、ガラス転移点は４３０℃以上であ
って、良好な耐熱性を示した。

【０１７２】尚、反応室１１内の圧力は、約２．０Ｔｏ
ｒｒに設定したが、これに限定されるものではなく、１
００ｍＴｏｒｒ〜２０Ｔｏｒｒの範囲内で適宜選択でき
るが、０．５〜５．０Ｔｏｒｒの範囲内が好ましい。

【０１７３】また、上部電極であるシャワーヘッド１６
に印加する高周波電力としては、１００〜１０００Ｗの
範囲内で適宜選択できるが、２５０〜５００Ｗの範囲内
が好ましい。

【０１７４】また、半導体基板１２の加熱温度は、第１
の実施形態と同様、２５℃〜５００℃の範囲内で適宜選
択可能であるが、２００〜４００℃が好ましい。

【０１７５】また、前記の一般式：Ｒ¹ _xＳｉ（ＯＲ² ）
_4-x において、Ｒ¹ がフェニル基である化合物として
は、フェニルトリメトキシシランのほかに、ジフェニル
ジメトキシシラン等を挙げることができ、Ｒ¹ がビニル
基である化合物としては、ビニルトリメトキシシラン及
びジビニルジメトキシシラン等を挙げることができる。

【０１７６】また、弗化炭素化合物としては、パーフル
オロデカリンに限られず、第２〜第７の実施形態に示し
たものを適宜用いることができる。

【０１７７】（第１１の実施形態）第１１の実施形態に
係る層間絶縁膜は、シロキサン誘導体であるヘキサメチ
ルジシロキサンと、弗化炭素化合物である［化７］に示
すパーフルオロデカリンとの混合ガスを主成分とする原
料をプラズマ重合反応させることによって形成される弗
化炭素含有シリコン酸化膜である。

【０１７８】以下、第１１の実施形態に係る層間絶縁膜
の形成方法について説明する。

【０１７９】まず、例えば４００℃に加熱され且つ切替
スイッチ１４により接地された試料台１３の上に半導体
基板１２を載置した後、反応室１１の内部を真空ポンプ
２６により真空引きする。

【０１８０】次に、ヘキサメチルジシロキサンを貯蔵し
ている第１の貯蔵容器２４に例えばアルゴンよりなるキ
ャリアガスを２８ｃｃ／ｍｉｎの流量で供給して、バブ
リングされたヘキサメチルジシロキサンを反応室１１の
内部に導入すると共に、パーフルオロデカリンを貯蔵し
ている第２の貯蔵容器２５に例えばアルゴンよりなるキ
ャリアガスを２８０ｃｃ／ｍｉｎの流量で供給して、バ
ブリングされたパーフルオロデカリンを反応室１１の内
部に導入する。

【０１８１】次に、反応室１１内の圧力を約０．８Ｔｏ
ｒｒに調整した後、上部電極となるシャワーヘッド１６
に第２の高周波電源１７から周波数が１３．５６ＭＨｚ
である２５０Ｗの高周波電力を印加する。このようにす
ると、ヘキサメチルジシロキサン及びパーフルオロデカ
リンが部分的に分解して、分解生成物としてモノマー、
イオン及びラジカルが生成されると共に、生成されたモ
ノマー、イオン及びラジカルが重合反応して、半導体基
板１２の上にプラズマ重合膜よりなる層間絶縁膜が形成
される。

【０１８２】第１１の実施形態に係る層間絶縁膜は、プ
ラズマＣＶＤ法により形成されるため、有機ＳＯＧ薬液
の塗布工程及び有機ＳＯＧ膜の熱硬化工程を複数回づつ
行なう必要がないので、製膜性が向上すると共にコスト
の低減を図ることができる。

【０１８３】また、第１１の実施形態に係るプラズマ重
合膜の比誘電率は約２．７５であって低い誘電率を示
す。また、２週間室温で放置した後の比誘電率は約２．
８であって、経時変化の少ない安定した膜質である。従
って、第１１の実施形態によると、製膜性の向上を図り
つつ比誘電率の低減を実現することができる。

【０１８４】さらに、ガラス転移点は４３０℃以上であ
って、良好な耐熱性を示した。

【０１８５】尚、反応室１１内の圧力は、約０．８Ｔｏ
ｒｒに設定したが、これに限定されるものではなく、１
００ｍＴｏｒｒ〜２０Ｔｏｒｒの範囲内で適宜選択でき
るが、０．５〜５．０Ｔｏｒｒの範囲内が好ましい。

【０１８６】また、上部電極であるシャワーヘッド１６
に印加する高周波電力としては、１００〜１０００Ｗの
範囲内で適宜選択できるが、２５０〜５００Ｗの範囲内
が好ましい。

【０１８７】また、半導体基板１２の加熱温度は、第１
の実施形態と同様、２５℃〜５００℃の範囲内で適宜選
択可能であるが、２００〜４００℃が好ましい。

【０１８８】また、シロキサン誘導体としては、ヘキサ
メチルジシロキサンに代えて、１，１，３，３−テトラ
メチルジシロキサン（Ｈ（ＣＨ₃ ）₂ Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ
（ＣＨ ₃ ）₂ Ｈ、又は［化１６］に示す１，３，５，７
−テトラメチルシクロテトラシロキサン等を用いてもよ
い。

【０１８９】

【化１６】

【０１９０】また、弗化炭素化合物としては、パーフル
オロデカリンに限られず、第２〜第７の実施形態に示し
たものを適宜用いることができる。

【０１９１】さらに、第１１の実施形態においては、シ
ロキサン誘導体を主成分とする原料をプラズマ重合反応
させてプラズマ重合膜よりなる層間絶縁膜を形成した
が、これに代えて、シロキサン誘導体を主成分とする原
料を、例えばＯ₂ やＨ₂ Ｏ等よりなる酸化剤と反応させ
て層間絶縁膜を形成してもよい。この場合には、第３の
ガス供給ライン２３から、Ｏ₂ ガス又はＨ₂ Ｏガスを反
応室１１の内部に導入する。

【０１９２】尚、第１〜第１１の実施形態においては、
キャリアガスとしてアルゴンガスを使用したが、これに
代えて、水素、窒素又はヘリウム等を適当に用いること
ができる。

【０１９３】また、第１〜第１１の実施形態において
は、下部電極となる試料台１３は接地していたが、これ
に代えて、切替スイッチ１４により、試料台１３に第１
の高周波電源１５から高周波電力を印可すると、反応室
１１において発生した反応ガスよりなるプラズマを試料
台１３に効率良く取り込めるので、層間絶縁膜の形成速
度を２〜５倍程度に向上させることができる。

【０１９４】

【発明の効果】第１の層間絶縁膜の形成方法によると、
従来の有機ＳＯＧ膜と比較して、比誘電率の値が同等で
あるにも拘わらず、層間絶縁膜中に含まれるＳｉＣＨ₃
の割合が大きく低減しているので、該層間絶縁膜を酸素
プラズマに晒しても、ＳｉＯＨは僅かしか生成されな
い。このため、コンタクトホールに金属材料を埋め込む
工程において、ＳｉＯＨが脱水縮合反応を起こしてＨ₂
Ｏを生成し、コンタクトにおける導通不良を発生させる
という問題が生じない。また、第１の層間絶縁膜の形成
方法は、有機シリコ化合物を主成分とする原料をプラズ
マ重合反応させるか又は酸化剤と反応させることによっ
て有機含有シリコン酸化膜を形成するため、有機ＳＯＧ
の薬液を塗布する工程及び硬化する工程を行なう必要が
ないので、製膜性にも優れている。

【０１９５】第１の層間絶縁膜の形成方法において、有
機シリコン化合物がフェニルトリメトキシシラン又はジ
フェニルジメトキシシランであると、一般式：Ｒ¹ _xＳｉ
（ＯＲ² ）_4-x においてＲ¹ がフェニル基である有機シ
リコン化合物を確実に実現でき、有機シリコン化合物が
フェニルシラン又はジフェニルシランであると、一般
式：Ｒ¹ _xＳｉＨ_4-x においてＲ¹ がフェニル基である有
機シリコン化合物を確実に実現できる。

【０１９６】第１の層間絶縁膜の形成方法において、有
機シリコン化合物がビニルトリメトキシシラン又はジビ
ニルジメトキシシランであると、一般式：Ｒ¹ _xＳｉ（Ｏ
Ｒ²）_4-x においてＲ¹ がビニル基である有機シリコン
化合物を確実に実現でき、有機シリコン化合物がビニル
シラン又はジビニルシランであると、一般式：Ｒ¹ _xＳｉ
Ｈ_4-x においてＲ¹ がビニル基である有機シリコン化合
物を確実に実現できる。

【０１９７】第２の層間絶縁膜の形成方法によると、弗
化炭素化合物は分子中に炭素原子同士の二重結合を２つ
以上有しており、該弗化炭素化合物がプラズマにより分
解されると未結合手を３本以上有するラジカルが生成さ
れやすく、このようなラジカルは３次元的な重合反応を
促進する。このため、プラズマ重合膜を構成するポリマ
ーの結合が確実に３次元的になるので、架橋密度が確実
に大きくなってガラス転移点温度が高くなるので、耐熱
性が極めて向上する。

【０１９８】第２の層間絶縁膜の形成方法において、弗
化炭素化合物が炭素原子及び弗素原子のみからなると、
プラズマ重合膜に水素が含まれないので、層間絶縁膜の
比誘電率が低減する。この場合、弗化炭素化合物がヘキ
サフルオロ−１，３−ブタジエンであると、分子中に炭
素原子同士の二重結合を２つ以上有し且つ炭素原子及び
弗素原子のみからなる弗化炭素化合物を確実に実現でき
る。

【０１９９】第３の層間絶縁膜の形成方法によると、弗
化炭素化合物は分子中に炭素原子同士の三重結合を有し
ており、該弗化炭素化合物がプラズマにより分解される
と未結合手を３本以上有するラジカルが生成されやす
く、このようなラジカルは３次元的な重合反応を促進す
る。このため、プラズマ重合膜を構成するポリマーの結
合が確実に３次元的になるので、架橋密度が確実に大き
くなってガラス転移点温度が高くなるので、耐熱性が極
めて向上する。

【０２００】第３の層間絶縁膜の形成方法において、弗
化炭素化合物が炭素原子及び弗素原子のみからなると、
プラズマ重合膜に水素が含まれないので、比誘電率が低
減する。この場合、弗化炭素化合物がヘキサフルオロ−
２−ブチンであると、分子中に炭素原子同士の三重結合
を有し且つ炭素原子及び弗素原子のみからなる弗化炭素
化合物を確実に実現できる。

【０２０１】第４の層間絶縁膜の形成方法によると、弗
化炭素化合物は分子中に多環構造を有しており、該弗化
炭素化合物がプラズマにより分解されると未結合手を３
本以上有するラジカルが生成されやすく、このようなラ
ジカルは３次元的な重合反応を促進する。このため、プ
ラズマ重合膜を構成するポリマーの結合が確実に３次元
的になるので、架橋密度が確実に大きくなってガラス転
移点温度が高くなるので、耐熱性が極めて向上する。

【０２０２】第４の層間絶縁膜の形成方法において、弗
化炭素化合物が炭素原子及び弗素原子のみからなると、
プラズマ重合膜に水素が含まれないので、比誘電率が低
減する。

【０２０３】また、第４の層間絶縁膜の形成方法におい
て、弗化炭素化合物が分子中に縮合多環構造を有してい
ると、未結合手を３本以上有するラジカルがより生成さ
れ易いので、架橋密度が一層大きくなって、耐熱性が一
層向上する。この場合、弗化炭素化合物がパーフルオロ
デカリン、パーフルオロフロレン又はパーフルオロテト
ラデカヒドロフェナンスレンであると、分子中に縮合多
環構造を有し且つ炭素原子及び弗素原子のみからなる弗
化炭素化合物を確実に実現できる。

【０２０４】第５の層間絶縁膜の形成方法によると、有
機シリコン化合物と弗化炭素化合物とを主成分とする原
料をプラズマ重合反応させるか又は酸化剤と反応させる
ことによって弗化炭素含有シリコン酸化膜を形成するた
め、有機ＳＯＧの薬液を塗布する工程及び硬化する工程
を行なう必要がないので、製膜性にも優れている。ま
た、原料に弗化炭素化合物が含まれているので、層間絶
縁膜の比誘電率が低減する。

【０２０５】第６の層間絶縁膜の形成方法によると、有
機シリコン化合物と弗化炭素化合物との混合ガスを主成
分とする原料をプラズマ重合反応させるか又は酸化剤と
反応させることによって弗化炭素含有シリコン酸化膜を
形成するため、つまり有機シリコン化合物及び弗化炭素
化合物を含んでいるため、比誘電率が極めて低い。ま
た、第２の層間絶縁膜の形成方法と同様、弗化炭素化合
物は分子中に炭素原子同士の二重結合を２つ以上有して
いるため、架橋密度が高くなって耐熱性に優れている。

【０２０６】第７の層間絶縁膜の形成方法によると、有
機シリコン化合物と弗化炭素化合物との混合ガスを主成
分とする原料をプラズマ重合反応させるか又は酸化剤と
反応させることによって弗化炭素含有シリコン酸化膜を
形成するため、つまり有機シリコン化合物及び弗化炭素
化合物を含んでいるため、比誘電率が極めて低い。ま
た、第３の層間絶縁膜の形成方法と同様、弗化炭素化合
物は分子中に炭素原子同士の三重結合を有しているた
め、架橋密度が高くなって耐熱性に優れている。

【０２０７】第８の層間絶縁膜の形成方法によると、有
機シリコン化合物と弗化炭素化合物との混合ガスを主成
分とする原料をプラズマ重合反応させるか又は酸化剤と
反応させることによって弗化炭素含有シリコン酸化膜を
形成するため、つまり有機シリコン化合物及び弗化炭素
化合物を含んでいるため、比誘電率が極めて低い。ま
た、第４の層間絶縁膜の形成方法と同様、弗化炭素化合
物は分子中に多環構造を有しているため、架橋密度が高
くなって耐熱性に優れている。

【０２０８】第６〜第８の層間絶縁膜の形成方法におい
て、有機シリコン化合物が、一般式：Ｒ¹ _xＳｉ（Ｏ
Ｒ² ）_4-x （但し、Ｒ¹ はフェニル基又はビニル基であ
り、Ｒ²はアルキル基であり、ｘは１〜３の整数であ
る。）で表わされる化合物又はシロキサン誘導体よりな
ると、比誘電率及び耐熱性に加えて、製膜性も向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施形態に係る層間絶縁膜の形成方
法に用いるプラズマＣＶＤ装置の概略図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の各実施形態に係る層
間絶縁膜の形成方法が適用される第１の半導体装置の製
造方法の各工程を示す断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の各実施形態に係る層
間絶縁膜の形成方法が適用される第２の半導体装置の製
造方法の各工程を示す断面図である。

【図４】第１の実施形態に係る層間絶縁膜及び従来の有
機ＳＯＧ膜に対して、フーリエ変換赤外分光分析を行な
ったときの分析結果を示す図である。

【図５】第１の実施形態に係る層間絶縁膜に対して、熱
処理を施していない場合、４５０℃の熱処理を施した場
合、及び５００℃の熱処理を施した場合のフーリエ変換
赤外分光分析の分析結果を示す図である。

【図６】（ａ）〜（ｄ）は従来の層間絶縁膜の形成方法
の各工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１１ 反応室 １２ 半導体基板 １３ 試料台 １４ 切替スイッチ １５ 第１の高周波電源 １６ シャワーヘッド １７ 第２の高周波電源 ２１ 第１のガス供給ライン ２２ 第２のガス供給ライン ２３ 第３のガス供給ライン ２４ 第１のガス貯蔵容器 ２５ 第２のガス貯蔵容器 ２６ 真空ポンプ １００ 半導体基板 １０１ 第１の金属配線 １０２ 層間絶縁膜 １０３ コンタクト １０４ 第２の金属配線 ２００ 半導体基板 ２０１ 第１層の窒化シリコン膜 ２０２ 第１層の層間絶縁膜 ２０３ 第２層の窒化シリコン膜 ２０４ 第２層の層間絶縁膜 ２０５ 配線パターン形成用開口部 ２０６ コンタクト形成用開口部 ２０７ 金属膜 ２０８ 金属配線 ２０９ コンタクト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 早期審理対象出願 (72)発明者 新井 康司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 澤田 和幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−58100（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−183292（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−27487（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−237783（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式：Ｒ¹ _xＳｉ（ＯＲ² ）_4-x （但
   し、Ｒ¹ はフェニル基又はビニル基であり、Ｒ² はアル
   キル基であり、ｘは１〜３の整数である。）で表わされ
   る有機シリコン化合物を主成分とする原料をプラズマ重
   合反応させることによって、有機含有シリコン酸化膜よ
   りなる層間絶縁膜を形成することを特徴とする層間絶縁
   膜の形成方法。
2. 【請求項２】 前記有機シリコン化合物は、フェニルト
   リメトキシシラン又はジフェニルジメトキシシランであ
   ることを特徴とする請求項１に記載の層間絶縁膜の形成
   方法。
3. 【請求項３】 前記有機シリコン化合物は、ビニルトリ
   メトキシシラン又はジビニルジメトキシシランであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の層間絶縁膜の形成方
   法。
4. 【請求項４】 一般式：Ｒ¹ _xＳｉＨ_4-x （但し、Ｒ ¹ は
   ビニル基であり、ｘは１〜３の整数である。）で表わさ
   れる有機シリコン化合物を主成分とする原料を、基板の
   温度を２００℃以上にして、プラズマ重合反応させるか
   又は酸化剤と反応させることによって、前記基板上に有
   機含有シリコン酸化膜よりなる層間絶縁膜を形成する工
   程を備え、 前記有機シリコン化合物は、ビニルシラン又はジビニル
   シランであることを特徴とする層間絶縁膜の形成方法。