JP5607394B2 - Method for forming interlayer insulating film and interlayer insulating film - Google Patents

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Description

本発明は、LSI配線構造を支える層間絶縁膜として有用な絶縁膜材料を用いた成膜方法および成膜された層間絶縁膜に関する。特に、低誘電率で、かつ、層間絶縁膜として有すべき特性(面内均一性、リーク電流特性)が良好な層間絶縁膜が得られるようにしたものである。   The present invention relates to a film forming method using an insulating film material useful as an interlayer insulating film for supporting an LSI wiring structure, and a formed interlayer insulating film. In particular, an interlayer insulating film having a low dielectric constant and good characteristics (in-plane uniformity, leakage current characteristics) to be possessed as an interlayer insulating film can be obtained.

近年、LSIの高集積化に伴い、配線層が微細化されてきているが、微細な配線層を用いると、配線層における信号遅延の影響が大きくなり、信号伝送速度の高速化を妨げるという問題が指摘されている。この信号遅延は、配線層の抵抗と配線層間容量に比例することから、信号遅延を低減するためには、配線層の低抵抗化が求められている。
そのため、最近では配線層を構成する材料として、従来のアルミニウムから抵抗率の低い銅が用いられている。
In recent years, the wiring layer has been miniaturized along with the high integration of LSI. However, if a fine wiring layer is used, the influence of signal delay in the wiring layer becomes large, which hinders the increase in signal transmission speed. Has been pointed out. Since this signal delay is proportional to the resistance of the wiring layer and the capacitance between the wiring layers, a reduction in resistance of the wiring layer is required in order to reduce the signal delay.
Therefore, copper having a lower resistivity than conventional aluminum is recently used as a material constituting the wiring layer.

また、配線層の微細化に伴って、配線同士の距離が近くなるため、近接する配線間の配線層間容量が大きくなってきているが、これを低減すれば、信号遅延を低減させることができる。
また、配線間には、隣接する銅配線を分離するとともに、配線層を構成する銅原子の拡散を抑制する層間絶縁膜(バリア膜ともいう)が形成されている。
In addition, as the wiring layer becomes finer, the distance between the wirings becomes shorter, so that the wiring interlayer capacitance between adjacent wirings has increased. If this is reduced, the signal delay can be reduced. .
In addition, an interlayer insulating film (also referred to as a barrier film) that separates adjacent copper wirings and suppresses diffusion of copper atoms constituting the wiring layer is formed between the wirings.

すなわち、配線層を構成する材料として銅を用い、層間絶縁膜として比誘電率が低く銅拡散バリア性を有する層間絶縁膜(比誘電率が低いバリア膜)を形成すれば、配線層の低抵抗化と配線層間容量を小さくすることができる。   That is, if copper is used as the material constituting the wiring layer and an interlayer insulating film having a low relative dielectric constant and a copper diffusion barrier property (barrier film having a low relative dielectric constant) is formed as the interlayer insulating film, the resistance of the wiring layer is reduced. And the wiring interlayer capacitance can be reduced.

銅拡散バリア性を有する層間絶縁膜の例をあげれば、SiNH膜(比誘電率7程度)、窒素(N)含有量が30%以上のSiCNH膜(比誘電率3.5〜6程度)、SiCH膜(比誘電率2.7〜3.5程度)がある。これらの膜を窒素含有量の順で並べればSiNH>SiCNH>SiCHとなる。   Examples of the interlayer insulating film having a copper diffusion barrier property include a SiNH film (relative dielectric constant of about 7), a SiCNH film having a nitrogen (N) content of 30% or more (relative dielectric constant of about 3.5 to 6), There is a SiCH film (relative dielectric constant of about 2.7 to 3.5). If these films are arranged in the order of nitrogen content, SiNH> SiCNH> SiCH.

銅拡散バリア性を有する層間絶縁膜の比誘電率をさらに低下させるためには、該絶縁膜中の炭素(C)含有量を増加させればよいが、炭素含有量を増加させると、面内均一性が悪くなったり、リーク電流特性が悪くなったりすることがあった。   In order to further reduce the relative dielectric constant of the interlayer insulating film having a copper diffusion barrier property, it is sufficient to increase the carbon (C) content in the insulating film. Uniformity may be deteriorated and leakage current characteristics may be deteriorated.

これは、層間絶縁膜中の炭素含有割合がXPS測定時に20%以上となる場合に顕著となる。例えば、炭素含有割合が20%以上のSiCH膜は、炭素含有割合が30%未満のSiCH膜よりも面内均一性、リーク電流特性が優れているとはいえない。SiCNH膜でも同様のことがいえる。   This becomes prominent when the carbon content in the interlayer insulating film is 20% or more during XPS measurement. For example, a SiCH film having a carbon content of 20% or more cannot be said to have better in-plane uniformity and leakage current characteristics than a SiCH film having a carbon content of less than 30%. The same can be said for the SiCNH film.

リーク電流特性が悪くなるメカニズムとしては、Si原子上にダンクリングボンドが形成されることが挙げられる。ダングリングボンド上の電子は不安定なため化学的に活性であり、特に結晶表面の物性に重要な影響を与える(例えば、特許文献1、非特許文献1参照)。
ダングリングボンドのような原子欠陥によるリーク電流特性の悪化は、炭素含有割合が20%以上のSiCNH膜、SiCH膜、SiOCH膜において多数認められている。
A mechanism that deteriorates the leakage current characteristic is that a dunk ring bond is formed on the Si atom. The electrons on the dangling bonds are chemically active because they are unstable, and particularly have an important influence on the physical properties of the crystal surface (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).
Many deteriorations in leakage current characteristics due to atomic defects such as dangling bonds have been observed in SiCNH films, SiCH films, and SiOCH films having a carbon content of 20% or more.

特開2002‐368084号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-368084

第69回応用物理学会学術講演会 公演予稿集、2008年、p.720、4a−CD−2The 69th JSAP Academic Lecture Performance Proceedings, 2008, p. 720, 4a-CD-2

ところで、絶縁膜材料によっては、低い比誘電率化された銅拡散バリア性を有する層間絶縁膜を成膜することが可能だが、絶縁膜材料によっては、リーク電流特性が悪化した層間絶縁膜になるという不都合がある。特に、層間絶縁膜中の炭素含有割合が30%以上になると、原子欠陥に起因すると考えられるリーク電流特性が悪化するという不都合がある。   By the way, depending on the insulating film material, it is possible to form an interlayer insulating film having a copper diffusion barrier property with a low relative dielectric constant, but depending on the insulating film material, an interlayer insulating film having a deteriorated leakage current characteristic is obtained. There is an inconvenience. In particular, when the carbon content in the interlayer insulating film is 30% or more, there is an inconvenience that the leakage current characteristic that is considered to be caused by atomic defects deteriorates.

また、絶縁膜材料の構造にCHを含むiBTMS(イソブチルトリメチルシラン)、DiBDMS(ジイソブチルジメチルシラン)等のイソブチル系材料を用いて銅拡散バリア性を有する層間絶縁膜を成膜すると、比誘電率を3.5より小さくすることは可能であるが、面内均一性が極めて悪くなる。 Further, when an interlayer insulating film having a copper diffusion barrier property is formed using an isobutyl-based material such as iBTMS (isobutyltrimethylsilane) or DiBDMS (diisobutyldimethylsilane) containing CH 3 in the structure of the insulating film material, the relative permittivity Can be made smaller than 3.5, but the in-plane uniformity becomes extremely poor.

このような背景の下、比誘電率を低く維持したままで、リーク電流特性および、もしくは面内均一性が良好な銅拡散バリア性を有する層間絶縁膜が要望されていたが、有効適切なものが提供されていないのが実情であった。   Under such circumstances, there has been a demand for an interlayer insulating film having a copper diffusion barrier property with good leakage current characteristics and / or in-plane uniformity while maintaining a low relative dielectric constant. The fact is that is not provided.

上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、層間絶縁膜の成膜方法であって、
基板上に下記化学式(1)で示され、かつ、イソブチル基を有する絶縁膜材料と、窒素を含有するガスとを用いてプラズマCVD法によって層間絶縁膜を成膜することを特徴とする層間絶縁膜の成膜方法である。

Figure 0005607394
化学式(1)において、X、Y、ZはCnHmのいずれかであり、nは1〜10の整数、mは1〜25の整数である。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a method of forming an interlayer insulating film,
An interlayer insulating film characterized by forming an interlayer insulating film by plasma CVD using an insulating film material represented by the following chemical formula (1) and having an isobutyl group on a substrate and a gas containing nitrogen This is a film forming method.
Figure 0005607394
In the chemical formula (1), X, Y, and Z are any of CnHm , n is an integer of 1 to 10, and m is an integer of 1 to 25.

請求項2に係る発明は、層間絶縁膜の成膜方法であって、基板上に下記化学式(2)で示され、かつ、イソブチル基を有する絶縁膜材料を用いてプラズマCVD法によって層間絶縁膜を成膜した後、加熱雰囲気において窒素を含有するガスを基板に供給することを特徴とする層間絶縁膜の成膜方法である。

Figure 0005607394
化学式(2)において、X、Y、ZはCnHmのいずれかであり、nは1〜10の整数、mは1〜25の整数である。 The invention according to claim 2 is a method of forming an interlayer insulating film, wherein the interlayer insulating film is formed on the substrate by plasma CVD using an insulating film material represented by the following chemical formula (2) and having an isobutyl group. After the film is formed, a gas containing nitrogen is supplied to the substrate in a heated atmosphere.
Figure 0005607394
In the chemical formula (2), X, Y and Z are any one of CnHm , n is an integer of 1 to 10, and m is an integer of 1 to 25.

請求項3に係る発明は、前記窒素を含有するガスがアンモニアガスであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の絶縁膜の成膜方法である。   The invention according to claim 3 is the method for forming an insulating film according to claim 1 or 2, wherein the gas containing nitrogen is ammonia gas.

請求項4に係る発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の絶縁膜の成膜方法によって成膜された絶縁膜である。   The invention according to claim 4 is an insulating film formed by the method for forming an insulating film according to any one of claims 1 to 3.

請求項5に係る発明は、前記絶縁膜中の窒素含有量が30%を超えないことを特徴とする請求項4に記載の絶縁膜である。   The invention according to claim 5 is the insulating film according to claim 4, wherein the nitrogen content in the insulating film does not exceed 30%.

本発明によれば、比誘電率を低く維持したままで、リーク電流特性および面内均一性が良好な銅拡散バリア性を有する層間絶縁膜を成膜することができる。   According to the present invention, it is possible to form an interlayer insulating film having a copper diffusion barrier property with good leakage current characteristics and in-plane uniformity while maintaining a low dielectric constant.

図1は、本発明の実施形態に用いられる成膜装置の一例を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a film forming apparatus used in an embodiment of the present invention. 図2は、絶縁膜材料としてiBTMSを用い、アンモニア量を変化させた際の比誘電率とリーク電流との関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the relative dielectric constant and the leakage current when iBTMS is used as the insulating film material and the amount of ammonia is changed. 図3は、絶縁膜材料としてDiBDMSを用い、アンモニア量を変化させた際の比誘電率とリーク電流との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the relative dielectric constant and the leakage current when DiBDMS is used as the insulating film material and the amount of ammonia is changed. 図4は、絶縁膜材料として4MSを用い、アンモニア量を変化させた際の比誘電率とリーク電流との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the relative dielectric constant and the leakage current when 4MS is used as the insulating film material and the amount of ammonia is changed.

[第1の実施形態]
以下、本発明を適用した第1の実施形態である層間絶縁膜の成膜方法および層間絶縁膜について説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a method for forming an interlayer insulating film and an interlayer insulating film according to a first embodiment to which the present invention is applied will be described.

<絶縁膜材料>
まず、本実施形態で用いられる絶縁膜材料について説明する。本実施形態の絶縁膜材料は、上記化学式(1)に示された化合物であり、その構造にCHを含む公知化合物であって、公知合成方法によって得ることができる。
もっとも、これらの化合物を用いて、比誘電率が低く、かつ面内均一およびリーク電流特性が良好になるように層間絶縁膜を成膜する方法は、従来知られていない。
<Insulating film material>
First, the insulating film material used in this embodiment will be described. The insulating film material of this embodiment is a compound represented by the above chemical formula (1), a known compound containing CH 3 in its structure, and can be obtained by a known synthesis method.
However, a method for forming an interlayer insulating film using these compounds so as to have a low relative dielectric constant, uniform in-plane and good leakage current characteristics has not been known.

絶縁膜材料としては、上記化学式(1)で示される化合物であればどのようなものであっても構わないが、本実施形態に特に好適な化合物は、iBTMS、DiBDMS、TiBMS(トリイソブチルメチルシラン)のように、その構造中にイソブチル基を有する化合物である。また、4MS(テトラメチルシラン)、3MS(トリメチルシラン)、2MS(ジメチルシラン)のような化合物も好適である。   The insulating film material may be any compound as long as it is a compound represented by the above chemical formula (1), but iBTMS, DiBDMS, TiBMS (triisobutylmethylsilane) are particularly suitable for the present embodiment. ) And a compound having an isobutyl group in its structure. Also suitable are compounds such as 4MS (tetramethylsilane), 3MS (trimethylsilane), and 2MS (dimethylsilane).

iBTMSは、上記化学式(1)において、X=CH、Y=CH、Z=isoCで表わされる化合物である。DiBDMSは、上記化学式(1)において、X=CH、Y=isoC、Z=isoCで表わされる化合物である。TiBMSは、上記化学式(1)において、X=isoC、Y=isoC、Z=isoCで表わされる化合物である。
4MSは、上記化学式(1)において、X=CH、Y=CH、Z=CHで表わされる化合物である。3MSは、上記化学式(1)において、X=CH、Y=CH、Z=Hで表わされる化合物である。2MSは、上記化学式(1)において、X=CH、Y=H、Z=Hで表わされる化合物である。
iBTMS is a compound represented by X = CH 3 , Y = CH 3 , Z = isoC 4 H 9 in the chemical formula (1). DiBDMS is a compound represented by X = CH 3 , Y = isoC 4 H 9 , Z = isoC 4 H 9 in the chemical formula (1). TiBMS is a compound represented by X = isoC 4 H 9 , Y = isoC 4 H 9 , Z = isoC 4 H 9 in the chemical formula (1).
4MS is a compound represented by X = CH 3 , Y = CH 3 , and Z = CH 3 in the chemical formula (1). 3MS is a compound represented by X = CH 3 , Y = CH 3 , and Z = H in the chemical formula (1). 2MS is a compound represented by X = CH 3 , Y = H, Z = H in the chemical formula (1).

<層間絶縁膜の成膜方法>
次に、本実施形態の層間絶縁膜の成膜方法について説明する。
本実施形態の層間絶縁膜の成膜方法は、基本的には、シリコンウェーハ等の基板上に上記化学式(1)で示される絶縁膜材料と、窒素を含有するガスを用いてプラズマCVD法によって層間絶縁膜を成膜する方法である。
<Method for forming interlayer insulating film>
Next, a method for forming an interlayer insulating film according to this embodiment will be described.
The interlayer insulating film forming method of the present embodiment is basically performed by a plasma CVD method using an insulating film material represented by the above chemical formula (1) on a substrate such as a silicon wafer and a gas containing nitrogen. In this method, an interlayer insulating film is formed.

絶縁膜材料には、上記化学式(1)で示される化合物を単独で用いることができ、また2種類以上の化合物を混合して用いることもできる。2種類以上の化合物を混合して用いる場合は、得られる層間絶縁膜の比誘電率、面内均一性及びリーク電流特性を勘案して、適宜の混合比率で混合すればよい。   As the insulating film material, the compound represented by the chemical formula (1) can be used alone, or two or more kinds of compounds can be mixed and used. When two or more kinds of compounds are mixed and used, they may be mixed at an appropriate mixing ratio in consideration of the relative dielectric constant, in-plane uniformity and leakage current characteristics of the obtained interlayer insulating film.

また、絶縁膜材料は、1種類であっても2種類以上であっても、iBTMS、DiBDMS、TiBMS、4MS、3MS、もしくは2MSの中から選択される化合物を用いることが好ましい。   Moreover, it is preferable to use the compound selected from iBTMS, DiBDMS, TiBMS, 4MS, 3MS, or 2MS, even if it is 1 type or 2 types or more.

絶縁膜材料と、窒素を含有するガスの混合比率については、得られる層間絶縁膜の比誘電率、面内均一性及びリーク電流特性を勘案して、適宜に設定すればよい。
また、窒素を含有するガスは、アンモニアガスであることが好ましいが、これに限定されない。また、窒素を含有するガスの純度も特に限定されない。
The mixing ratio of the insulating film material and the nitrogen-containing gas may be set as appropriate in consideration of the relative dielectric constant, in-plane uniformity, and leakage current characteristics of the obtained interlayer insulating film.
The nitrogen-containing gas is preferably ammonia gas, but is not limited thereto. Further, the purity of the gas containing nitrogen is not particularly limited.

また、窒素を含有するガスの流量は、成膜された層間絶縁膜中の窒素含有量が0.02%以上30%以下に適宜設計することが好ましい。
ここで、絶縁膜中の窒素含有量は、フーリエ変換赤外分光装置で得ることができる吸収スペクトルから、SiHのピーク波数より下記数式(1)で算出することができる。
The flow rate of the nitrogen-containing gas is preferably designed so that the nitrogen content in the deposited interlayer insulating film is 0.02% or more and 30% or less.
Here, the nitrogen content in the insulating film can be calculated by the following formula (1) from the peak wave number of SiH from an absorption spectrum that can be obtained by a Fourier transform infrared spectrometer.

なお、SiHピーク波数とは、2000(1/cm)〜2400(1/cm)で吸収スペクトルが最大となる波数のことである。また、このSiHのピーク波数は、Si原子に結合する原子によりシフトする。例えば、Si原子の4本の結合種のうち2本がN原子、1本がC原子、1本がH原子の場合と3本がC原子、1本がH原子の場合とを比較するとN原子が多いほうがSiHのピーク位置は高波数側にシフトする。   Note that the SiH peak wave number is a wave number at which the absorption spectrum becomes maximum at 2000 (1 / cm) to 2400 (1 / cm). Further, the peak wave number of SiH is shifted by atoms bonded to Si atoms. For example, when 4 bonds of Si atoms are 2 N atoms, 1 is a C atom, 1 is an H atom and 3 are a C atom and 1 is an H atom, N As the number of atoms increases, the peak position of SiH shifts to the higher wavenumber side.

Figure 0005607394
Figure 0005607394

絶縁膜材料および窒素を含有するガスは、常温で気体状であればそのまま用いることができ、液体状のものであれば、ヘリウムなどの不活性ガスを用いたバブリングによる気化、気化器による気化、または加熱による気化によってガス化して用いる。
また、絶縁膜材料および窒素を含有するガスは、1気圧における沸点が300℃以下であることが望ましい。
The insulating film material and nitrogen-containing gas can be used as they are if they are gaseous at room temperature, and if they are liquid, they can be vaporized by bubbling using an inert gas such as helium, vaporized by a vaporizer, Alternatively, it is used after being gasified by vaporization by heating.
The insulating film material and the nitrogen-containing gas desirably have a boiling point of 300 ° C. or less at 1 atmosphere.

プラズマCVD法自体は周知のものを用いることができ、例えば図1に示すような平行平板型の成膜装置1などを使用して成膜することができる。
図1に示したプラズマ成膜装置1は、減圧可能なチャンバー2を備え、このチャンバー2は、排気管3、開閉弁4を介して排気ポンプ5に接続されている。また、チャンバー2には、図示しない圧力計が備えられ、チャンバー2内の圧力が測定できるようになっている。チャンバー2内には、相対向する一対の平板状の上部電極6と下部電極7とが設けられている。上部電極6は、高周波電源8に接続され、上部電極6に高周波電流が印加されるようになっている。
As the plasma CVD method itself, a well-known one can be used. For example, a film can be formed using a parallel plate type film forming apparatus 1 as shown in FIG.
The plasma film forming apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a chamber 2 that can be depressurized. The chamber 2 is connected to an exhaust pump 5 through an exhaust pipe 3 and an on-off valve 4. The chamber 2 is provided with a pressure gauge (not shown) so that the pressure in the chamber 2 can be measured. In the chamber 2, a pair of flat plate-like upper electrode 6 and lower electrode 7 that are opposed to each other are provided. The upper electrode 6 is connected to a high frequency power source 8 so that a high frequency current is applied to the upper electrode 6.

下部電極7は、基板9を載置する載置台を兼ねており、その内部にはヒーター10が内蔵され、基板を加熱できるようになっている。
また、上部電極6には、ガス供給配管11が接続されている。このガス供給配管11には、図示しない成膜用ガス供給源が接続され、この成膜用ガス供給装置からの成膜用のガスが供給され、このガスは上部電極6内に形成された複数の貫通孔を通って、下部電極7に向けて拡散しつつ流れ出るようになっている。
The lower electrode 7 also serves as a mounting table on which the substrate 9 is mounted. A heater 10 is built in the lower electrode 7 so that the substrate can be heated.
In addition, a gas supply pipe 11 is connected to the upper electrode 6. A film-forming gas supply source (not shown) is connected to the gas supply pipe 11 and a film-forming gas is supplied from the film-forming gas supply device. It flows out through the through-holes while diffusing toward the lower electrode 7.

また、上記成膜用ガス供給源には、上述の絶縁膜材料を気化する気化装置と、その流量を調整する流量調整弁を備えるとともに、キャリアガスを供給する供給装置が設けられており、これらのガスもガス供給配管11を流れて、上部電極6からチャンバー2内に流れ出るようになっている。
プラズマ成膜装置のチャンバー2内の下部電極7上に基板9を置き、成膜用ガス供給源から上記成膜用ガスをチャンバー2内に送り込む。高周波電源8から高周波電流を上部電極6に印加して、チャンバー2内にプラズマを発生させる。これにより、基板9上に上記成膜用ガスから気相化学反応により生成した絶縁膜が形成される。
基板9には、主にシリコンウェーハからなるものが用いられるが、このシリコンウェーハ上にはあらかじめ形成された他の絶縁膜、導電膜、配線構造などが存在していてもよい。
The film forming gas supply source includes a vaporizer for vaporizing the insulating film material and a flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate, and a supply device for supplying a carrier gas. The gas flows through the gas supply pipe 11 and flows out from the upper electrode 6 into the chamber 2.
The substrate 9 is placed on the lower electrode 7 in the chamber 2 of the plasma film forming apparatus, and the film forming gas is sent into the chamber 2 from a film forming gas supply source. A high frequency current is applied to the upper electrode 6 from the high frequency power source 8 to generate plasma in the chamber 2. As a result, an insulating film generated by the gas phase chemical reaction from the film forming gas is formed on the substrate 9.
The substrate 9 is mainly made of a silicon wafer, but other insulating films, conductive films, wiring structures, etc. may be formed on the silicon wafer in advance.

プラズマCVD法としては、平行平板型の他に、ICPプラズマ、ECRプラズマ、マグネトロンプラズマ、高周波プラズマ、マイクロ波プラズマ、容量結合プラズマ、誘導結合プラズマなどを用いることが可能であり、平行平板型装置の下部電極にも高周波を導入する2周波励起プラズマを使用することもできる。   As the plasma CVD method, in addition to the parallel plate type, ICP plasma, ECR plasma, magnetron plasma, high frequency plasma, microwave plasma, capacitively coupled plasma, inductively coupled plasma, etc. can be used. It is also possible to use a two-frequency excitation plasma that introduces a high frequency to the lower electrode.

このプラズマ成膜装置における成膜条件は、以下の範囲が好適であるがこの限りではない。
絶縁膜材料流量 :5〜200cc/分 (2種以上の場合は合計量である)
窒素含有ガスの流量 :0〜200cc/分
圧力 :0.2Pa〜5000Pa
RFパワー :30〜2000W、好ましくは50〜700W
LFパワー :0〜1000W、好ましくは0〜200W
基板温度 :500℃以下
反応時間 :60秒程度(任意の時間でよい)
成膜厚さ :5nm〜800nm
The film forming conditions in this plasma film forming apparatus are preferably in the following range, but are not limited thereto.
Insulating film material flow rate: 5 to 200 cc / min.
Flow rate of nitrogen-containing gas: 0 to 200 cc / min Pressure: 0.2 Pa to 5000 Pa
RF power: 30 to 2000 W, preferably 50 to 700 W
LF power: 0 to 1000 W, preferably 0 to 200 W
Substrate temperature: 500 ° C. or less Reaction time: about 60 seconds (may be any time)
Deposition thickness: 5 nm to 800 nm

なお、成膜時に、ヘリウムを流通させても構わない。その際、ヘリウムの流量は、0以上3000sccm以下の範囲で、望ましくは原料(絶縁膜材料と窒素を含有するガス)とヘリウムとの関係で、原料1sccmに対して、0以上1000sccm以下の範囲に設定することが好ましい。   Note that helium may be circulated during film formation. At that time, the flow rate of helium is in the range of 0 to 3000 sccm, preferably in the range of 0 to 1000 sccm with respect to 1 sccm of the raw material, preferably in relation to the raw material (insulating film material and nitrogen-containing gas) and helium. It is preferable to set.

また、成膜条件において、好ましい基板温度は150〜380℃の範囲である。絶縁膜の比誘電率を低くするには300℃程度(270〜300℃)がよく、面内均一性、リーク電流特性を良好にするには350℃程度(300〜380℃)がよいため、目的の物性に合わせて、この範囲の適当な温度に設定することができる   Moreover, in the film-forming conditions, a preferable substrate temperature is in the range of 150 to 380 ° C. In order to reduce the relative dielectric constant of the insulating film, about 300 ° C. (270 to 300 ° C.) is good, and in order to improve the in-plane uniformity and leakage current characteristics, about 350 ° C. (300 to 380 ° C.) is good. It can be set to an appropriate temperature within this range according to the desired physical properties.

<層間絶縁膜>
次に、本実施形態の層間絶縁膜について、説明する。
本実施形態の層間絶縁膜は、上述のプラズマCVD用絶縁膜材料と、窒素を含有するガスとを用い、プラズマ成膜装置によって、プラズマCVD反応により成膜されたものである。
この層間絶縁膜は、窒素含有量が0.02%以上30%以下であることが好ましい。窒素の含有量が0.02%よりも少ないと、面内均一性、リーク電流特性を良好にすることができず、また30%よりも多いと、比誘電率が増大し、不都合となる。
<Interlayer insulation film>
Next, the interlayer insulating film of this embodiment will be described.
The interlayer insulating film of the present embodiment is formed by a plasma CVD reaction using a plasma film forming apparatus using the above-described plasma CVD insulating film material and a nitrogen-containing gas.
The interlayer insulating film preferably has a nitrogen content of 0.02% to 30%. If the nitrogen content is less than 0.02%, the in-plane uniformity and leakage current characteristics cannot be improved, and if it exceeds 30%, the relative dielectric constant increases, which is inconvenient.

本実施形態の層間絶縁膜の成膜方法によって得られた層間絶縁膜は、比誘電率が3.5程度と低く、かつ優れた面内均一性およびリーク電流特性を有する。このような特性を有する理由は、不明な点もあるが、以下のように推測される。   The interlayer insulating film obtained by the interlayer insulating film forming method of this embodiment has a low relative dielectric constant of about 3.5, and has excellent in-plane uniformity and leakage current characteristics. The reason for having such characteristics is unclear, but is presumed as follows.

<リーク電流特性について>
本実施形態の層間絶縁膜は、絶縁膜材料と、窒素を含有するガス(アンモニアガス)とを用いてプラズマCVD反応によって成膜されたものであるため、絶縁膜形成時に、層間絶縁膜中の炭素原子もしくはSi原子付近に形成されやすいダングリングボンドの生成が抑制されて、電流のリークパスが減少したものと考えられる。
<Leakage current characteristics>
The interlayer insulating film of this embodiment is formed by a plasma CVD reaction using an insulating film material and a nitrogen-containing gas (ammonia gas). It is considered that the generation of dangling bonds that are likely to be formed in the vicinity of carbon atoms or Si atoms is suppressed, and the current leakage path is reduced.

リーク電流特性の悪化の要因としては、層間絶縁膜中にダングリングボンドが存在することが挙げられる。すなわち、ダングリングボンドをパスとして電流が流れるため、リーク電流特性が悪化するのである。本実施形態では、窒素を含有するガスを添加して成膜したので、ダングリングボンドの形成を抑制することができる。   The cause of the deterioration of the leakage current characteristic is the presence of dangling bonds in the interlayer insulating film. That is, since current flows through the dangling bond as a path, the leakage current characteristic is deteriorated. In the present embodiment, since a film containing nitrogen-containing gas is added, the formation of dangling bonds can be suppressed.

また、ダングリングボンドが形成された場合、チャンバー内にSiCHのみが存在する状況もしくはHがチャンバー内に十分に存在しない状況では、ダングリングボンドは層間絶縁膜中に残留しやすい。
しかし、チャンバー内に窒素を含有するガスが存在すると、層間絶縁膜中のSiと窒素を含有するガスのうちのHもしくはNとが結合してSiH結合もしくはSiN結合を形成してダングリングボンドが解消される。
In addition, when a dangling bond is formed, the dangling bond tends to remain in the interlayer insulating film in a situation where only SiCH exists in the chamber or a situation where H does not exist sufficiently in the chamber.
However, if a gas containing nitrogen is present in the chamber, Si in the interlayer insulating film and H or N of the gas containing nitrogen are bonded to form a SiH bond or a SiN bond, thereby forming a dangling bond. It will be resolved.

以上より、ダングリングボンドの生成が抑制されるので、リーク電流特性が向上する。また、層間絶縁膜中にダングリングボンドが形成されたまま空気中に放置すると、空気中の水分が層間絶縁膜表面に付着反応して、SiOH結合を形成することもある。ダングリングボンドの生成が抑制されることは、空気中での層間絶縁膜の安定性も向上させることになる。   As described above, since the generation of dangling bonds is suppressed, the leakage current characteristics are improved. Further, when left in the air with dangling bonds formed in the interlayer insulating film, moisture in the air may adhere to the surface of the interlayer insulating film and form SiOH bonds. Suppressing the generation of dangling bonds also improves the stability of the interlayer insulating film in air.

<面内均一性について>
CHを含むiBTMS、DiBDMS等のイソブチル系材料を用いると、例えば比誘電率が3.5未満のような低い誘電率を有するように成膜すると、基板(ウェーハ)面上および基板面内で均一に反応が進まなくなる。これを面内均一性が悪いという。面内均一性が悪いと、成膜された層間絶縁膜の厚さが均一でなくなり、例えば、最大厚さと最小厚さで3%以上の差が生じる場合がある。
<In-plane uniformity>
When an isobutyl-based material such as iBTMS or DiBDMS containing CH 3 is used, for example, when a film having a low dielectric constant such as a relative dielectric constant of less than 3.5 is formed, on the substrate (wafer) surface and in the substrate surface The reaction does not progress uniformly. This is said to have poor in-plane uniformity. If the in-plane uniformity is poor, the thickness of the formed interlayer insulating film is not uniform, and for example, a difference of 3% or more may occur between the maximum thickness and the minimum thickness.

これは、選択的に結合を切断することを目的として、成膜装置のRFパワーを抑制するために生じる。すなわち、選択的に切断される結合はイソブチル結合のCα―Cβ間の結合で、この結合を特異的に切断して、Si―CH―Si結合を増やすような成膜をするために生じる現象である。このとき、SiCHはイソブチル結合に比べて比較的安定な結合であるため、プラズマ中で切断されず、SiCHのまま絶縁膜中に取り込まれるが、反応が局所的になり、基板上の一部に反応が集中し、面内均一性が低下する。
しかしながら、窒素を含有するガスを添加することで、Si‐CHとNとが反応してSiNHを形成し、さらにSiNHSi結合が容易に形成される。したがって、反応が基板全体で生じ、面内均一性が改善される。
This occurs in order to suppress the RF power of the film forming apparatus for the purpose of selectively cutting the bond. That is, the selectively cleaved bond is a Cα-Cβ bond of isobutyl bond, and this phenomenon occurs because the film is formed by specifically cleaving this bond to increase the Si—CH 2 —Si bond. It is. At this time, since SiCH 3 is a relatively stable bond as compared with the isobutyl bond, it is not cut in the plasma and is taken into the insulating film as SiCH 3 , but the reaction becomes local, and one on the substrate. The reaction concentrates on the part and the in-plane uniformity decreases.
However, by adding a nitrogen-containing gas, Si—CH 3 and N react to form SiNH 3 , and a SiNHSi bond is easily formed. Accordingly, the reaction occurs across the entire substrate, and the in-plane uniformity is improved.

<比誘電率の低下について>
以上のように、ダングリングボンドの生成を抑制する際にはSiH結合やSiN結合が存在することでSiNHSi架橋が形成されやすいように、また、特にイソブチル系材料を用いる場合ではSiCHSi結合を増やすように成膜を行うから、結果としてSiCHが比較的多く層間絶縁膜中に残留する。このため、層間絶縁膜の密度が低下し、比誘電率が低減される。
<About reduction of relative permittivity>
As described above, as SiNHSi crosslinking is easily formed in the presence of SiH bonds and SiN bonds in suppressing the generation of dangling bonds and, in particular SiCH 2 Si bond in the case of using isobutyl-based material Since film formation is performed so as to increase, as a result, a relatively large amount of SiCH 3 remains in the interlayer insulating film. For this reason, the density of the interlayer insulating film is lowered and the relative dielectric constant is reduced.

以上より、本実施形態の層間絶縁膜が、低比誘電率を有し、かつ、優れたリーク電流特性、面内均一性を有する層間絶縁膜になるものと考えられる。   From the above, it is considered that the interlayer insulating film of this embodiment becomes an interlayer insulating film having a low relative dielectric constant, excellent leakage current characteristics, and in-plane uniformity.

[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態である層間絶縁膜の成膜方法および層間絶縁膜について説明する。なお、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、同様の部分については説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, an interlayer insulating film forming method and an interlayer insulating film according to a second embodiment of the present invention will be described. In addition, this embodiment is a modification of 1st Embodiment, and abbreviate | omits description about the same part.

本実施形態に用いる絶縁膜材料は、第1の実施形態と同様のものである。本実施形態では、第1の実施形態と異なり、上記化学式(1)で示した絶縁膜材料をプラズマCVD法によって成膜した後に、加熱雰囲気において窒素を含有するガスを基板上に供給して、層間絶縁膜を成膜する。   The insulating film material used in this embodiment is the same as that in the first embodiment. In this embodiment, unlike the first embodiment, after the insulating film material represented by the chemical formula (1) is formed by the plasma CVD method, a gas containing nitrogen is supplied onto the substrate in a heated atmosphere. An interlayer insulating film is formed.

具体的には、基板上に絶縁膜材料を用いてプラズマCVD法によって成膜した後に、不活性ガスとアンモニアガスとの混合ガスを、成膜装置に流通させつつ、基板を加熱して絶縁膜の熱処理を行う。
不活性ガスには、例えば窒素を用いることができ、基板温度は例えば350℃程度にして熱処理を行う。
Specifically, after an insulating film material is formed on the substrate by a plasma CVD method, a mixed gas of an inert gas and ammonia gas is circulated through the film forming apparatus, and the substrate is heated to form an insulating film. The heat treatment is performed.
Nitrogen can be used as the inert gas, for example, and the heat treatment is performed at a substrate temperature of, for example, about 350 ° C.

本実施形態でも、第1の実施形態と同様に低比誘電率を有し、かつ、優れたリーク電流特性、面内均一性を有する層間絶縁膜を成膜することができる。   Also in this embodiment, an interlayer insulating film having a low relative dielectric constant and excellent leakage current characteristics and in-plane uniformity can be formed as in the first embodiment.

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明する。
ただし、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
However, the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
まず、実施例1では、図1に示すような平行平板型の容量結合プラズマCVD装置を使用し、あらかじめ350℃程度に加熱したサセプタ上に、8インチ(直径200mm)のシリコンウェーハ(基板)を搬送し、絶縁膜材料ガスとしてイソブチルトリメチルシラン(iBTMS)を30cc/min、窒素含有ガスとしてアンモニアを30cc/minの体積流量で流通させ、プラズマ発生用高周波電源装置の出力(RFパワー)を700Wに、プラズマ発生用低周波電源の出力(LFパワー)を0Wに設定して層間絶縁膜を成膜した。このときのプラズマCVD装置のチャンバー内圧力は4torrであった。
なお、成膜された層間絶縁膜中の、上記数式(1)を用いて算出した窒素含有割合が、30%未満になるようにアンモニア流通量を決定している。
Example 1
First, in Example 1, an 8 inch (200 mm diameter) silicon wafer (substrate) was placed on a susceptor heated to about 350 ° C. in advance using a parallel plate type capacitively coupled plasma CVD apparatus as shown in FIG. Transported, isobutyltrimethylsilane (iBTMS) as an insulating film material gas was circulated at a volume flow rate of 30 cc / min and nitrogen-containing gas was circulated at a volume flow rate of 30 cc / min, and the output (RF power) of the high frequency power supply for plasma generation was set to 700 W Then, the output (LF power) of the low frequency power source for plasma generation was set to 0 W, and an interlayer insulating film was formed. At this time, the pressure in the chamber of the plasma CVD apparatus was 4 torr.
Note that the ammonia circulation amount is determined so that the nitrogen content ratio calculated by using the above formula (1) in the formed interlayer insulating film is less than 30%.

得られた層間絶縁膜の比誘電率を測定するために、シリコンウェーハをSSM社製CV測定装置上に搬送し、水銀電極を用いて層間絶縁膜の比誘電率を測定した結果、3.22を示した。結果を表1に示す。   In order to measure the relative dielectric constant of the obtained interlayer insulating film, the silicon wafer was transferred onto a CV measuring apparatus manufactured by SSM, and the relative dielectric constant of the interlayer insulating film was measured using a mercury electrode. showed that. The results are shown in Table 1.

また、得られた層間絶縁膜のリーク電流を測定するために、シリコンウェーハをSSM社製CV測定装置上に搬送し、水銀電極を用いて層間絶縁膜のリーク電流特性(電圧電流特性)、を測定した。なお、リーク電流特性の良し悪しの判断は、印加電圧が1MV/cmを基準とし、リークする電流が低い場合にリーク電流特性が良いと判断できる。測定した結果、印加電圧が1MV/cmの時にリーク電流が6.4×10−10A/cmであった。結果を表1に示す。 In addition, in order to measure the leakage current of the obtained interlayer insulating film, the silicon wafer is transferred onto a CV measuring device manufactured by SSM, and the leakage current characteristic (voltage current characteristic) of the interlayer insulating film is measured using a mercury electrode. It was measured. Whether the leakage current characteristic is good or bad can be determined that the leakage current characteristic is good when the applied voltage is 1 MV / cm and the leakage current is low. As a result of the measurement, the leakage current was 6.4 × 10 −10 A / cm 2 when the applied voltage was 1 MV / cm. The results are shown in Table 1.

その他、得られた層間絶縁膜の炭素含有割合と窒素含有割合については、FT−IR装置により分析して、フーリエ変換を利用して赤外光に対する炭素の波長および赤外光に対する窒素の波長における強度分布を調べることによった。測定した結果、上記数式(1)により、11.7%の窒素を含むことを確認した。結果を表1に示す。   In addition, about the carbon content rate and nitrogen content rate of the obtained interlayer insulation film, it analyzes with a FT-IR apparatus, and uses the Fourier transform for the wavelength of carbon with respect to infrared light and the wavelength of nitrogen with respect to infrared light. By examining the intensity distribution. As a result of the measurement, it was confirmed by the above formula (1) that 11.7% of nitrogen was contained. The results are shown in Table 1.

また、得られた層間絶縁膜について面内均一性を測定した。具体的には、9点もしくは18点の膜厚を測定し、下記数式(2)によって得られる値を基準として良し悪しを判断した。結果を表1に示す。   Further, the in-plane uniformity of the obtained interlayer insulating film was measured. Specifically, the film thickness of 9 points or 18 points was measured, and the quality was judged based on the value obtained by the following mathematical formula (2). The results are shown in Table 1.

Figure 0005607394
Figure 0005607394

(実施例2)
次に、実施例2では、絶縁膜材料としてジイソブチルジメチルシラン(DiBDMS)を30cc/min、窒素含有ガスとしてアンモニアを30cc/minの体積流量で流通させ、プラズマ発生用高周波電源装置の出力を650Wに設定して層間絶縁膜を成膜した。このときのプラズマCVD装置のチャンバー内圧力は3torrであった。なお、その他の条件は、実施例1と同様である。
(Example 2)
Next, in Example 2, diisobutyldimethylsilane (DiBDMS) as an insulating film material is circulated at a volume flow rate of 30 cc / min and ammonia as a nitrogen-containing gas is circulated at a volume flow rate of 30 cc / min. An interlayer insulating film was formed by setting. At this time, the pressure in the chamber of the plasma CVD apparatus was 3 torr. Other conditions are the same as in the first embodiment.

得られた層間絶縁膜の比誘電率、リーク電流特性、炭素含有割合、窒素含有割合、面内均一性の測定・評価結果を表1に示す。   Table 1 shows the measurement and evaluation results of the relative dielectric constant, leakage current characteristics, carbon content ratio, nitrogen content ratio, and in-plane uniformity of the obtained interlayer insulating film.

(比較例1)
次に、比較例1として、絶縁膜材料としてイソブチルトリメチルシラン(iBTMS)を30cc/minの体積流量で流通させて層間絶縁膜を成膜した。このときのプラズマCVD装置のチャンバー内圧力は3torrであった。なお、その他の条件は、実施例1と同様である。
(Comparative Example 1)
Next, as Comparative Example 1, an interlayer insulating film was formed by circulating isobutyltrimethylsilane (iBTMS) as an insulating film material at a volume flow rate of 30 cc / min. At this time, the pressure in the chamber of the plasma CVD apparatus was 3 torr. Other conditions are the same as in the first embodiment.

得られた層間絶縁膜の比誘電率、リーク電流特性、炭素含有割合、窒素含有割合、面内均一性の測定・評価結果を表1に示す。なお、リーク電流特性については、図2に示す。   Table 1 shows the measurement and evaluation results of the relative dielectric constant, leakage current characteristics, carbon content ratio, nitrogen content ratio, and in-plane uniformity of the obtained interlayer insulating film. The leakage current characteristics are shown in FIG.

(比較例2)
次に、比較例2として、絶縁膜材料としてジイソブチルジメチルシラン(DiBDMS)を30cc/minの体積流量で流通させて層間絶縁膜を成膜した。その他の条件は、実施例2と同様である。
(Comparative Example 2)
Next, as Comparative Example 2, an interlayer insulating film was formed by flowing diisobutyldimethylsilane (DiBDMS) as an insulating film material at a volume flow rate of 30 cc / min. Other conditions are the same as in Example 2.

得られた層間絶縁膜の比誘電率、リーク電流特性、炭素含有割合、窒素含有割合、面内均一性の測定・評価結果を表1に示す。   Table 1 shows the measurement and evaluation results of the relative dielectric constant, leakage current characteristics, carbon content ratio, nitrogen content ratio, and in-plane uniformity of the obtained interlayer insulating film.

Figure 0005607394
Figure 0005607394

表1に示した結果から、実施例1で成膜された層間絶縁膜は比誘電率が3.22であるのに対し、比較例1で成膜された層間絶縁膜は比誘電率が3.28であり、アンモニアを同伴させることで、リーク電流特性が向上したことがわかった。   From the results shown in Table 1, the interlayer dielectric film formed in Example 1 has a relative dielectric constant of 3.22, whereas the interlayer dielectric film formed in Comparative Example 1 has a relative dielectric constant of 3 It was found that the leakage current characteristic was improved by entraining ammonia.

また、表1に示した結果から、実施例2で成膜された層間絶縁膜は比誘電率が3.36であるのに対し、比較例2で成膜された層間絶縁膜は比誘電率が3.24であり、アンモニアを同伴させることで、比誘電率を低く維持しながらリーク電流特性が向上したことがわかった。   From the results shown in Table 1, the interlayer dielectric film formed in Example 2 has a relative dielectric constant of 3.36, whereas the interlayer dielectric film formed in Comparative Example 2 has a relative dielectric constant. It was found that the leakage current characteristic was improved while keeping the relative dielectric constant low by bringing ammonia together.

(実施例3〜5)
次に、実施例3では、絶縁膜材料としてイソブチルトリメチルシラン(iBTMS)を用い、窒素含有ガスとしてアンモニアを選択し、絶縁膜材料に対する窒素含有ガスの割合ごとに、プラズマCVD法によって成膜した際のリーク電流と比誘電率を調べた。結果を表2及び図2に示す。なお、図2は、縦軸はリーク電流特性(電界が1MV/cmの時のリーク電流A/cm)、横軸は比誘電率を表わしており、パラメータはアンモニアの量で絶縁膜材料に対する割合を表している。
(Examples 3 to 5)
Next, in Example 3, when isobutyltrimethylsilane (iBTMS) is used as the insulating film material, ammonia is selected as the nitrogen-containing gas, and the film is formed by the plasma CVD method for each ratio of the nitrogen-containing gas to the insulating film material. The leakage current and relative dielectric constant were investigated. The results are shown in Table 2 and FIG. In FIG. 2, the vertical axis represents the leakage current characteristics (leakage current A / cm 2 when the electric field is 1 MV / cm), the horizontal axis represents the relative dielectric constant, the parameter is the amount of ammonia, and the parameter is relative to the insulating film material. Represents a percentage.

同様に、実施例4では、絶縁膜材料としてジイソブチルジメチルシラン(DiBDMS)を用い、実施例5では、絶縁膜材料としてテトラメチルシラン(4MS)を用いてプラズマCVD法によって成膜した際のリーク電流と比誘電率を調べた。結果をそれぞれ、表3、表4、図3、図4に示す。   Similarly, in Example 4, diisobutyldimethylsilane (DiBDMS) is used as the insulating film material, and in Example 5, the leakage current when the film is formed by plasma CVD using tetramethylsilane (4MS) as the insulating film material. And the relative dielectric constant was investigated. The results are shown in Table 3, Table 4, FIG. 3, and FIG.

Figure 0005607394
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図2より、絶縁膜材料としてiBTMSを用いた場合、絶縁膜材料に対してアンモニア同伴量が0.2〜11%の場合、比誘電率が低くかつアンモニアの同伴量が適切であると判断できる。   From FIG. 2, when iBTMS is used as the insulating film material, it can be determined that the relative permittivity is low and the ammonia accompanying amount is appropriate when the ammonia accompanying amount is 0.2 to 11% with respect to the insulating film material. .

図3より、絶縁膜材料としてDiBDMSを用いた場合、絶縁膜材料に対してアンモニア同伴量が0.2〜10%の場合、比誘電率が低くかつアンモニアの同伴量が適切であると判断できる。   From FIG. 3, when DiBDMS is used as the insulating film material, it can be determined that when the ammonia entrainment amount is 0.2 to 10% with respect to the insulating film material, the relative dielectric constant is low and the ammonia entrainment amount is appropriate. .

図4より、絶縁膜材料として4MSを用いた場合、絶縁膜材料に対してアンモニア同伴量が0.02〜15%の場合、比誘電率が低くかつアンモニアの同伴量が適切であると判断できる。   From FIG. 4, when 4MS is used as the insulating film material, it can be determined that when the ammonia entrainment amount is 0.02 to 15% with respect to the insulating film material, the relative dielectric constant is low and the ammonia entrainment amount is appropriate. .

(実施例6)
次に、実施例6では、窒素含有ガスとしてアンモニアを選択し、絶縁膜材料に対する窒素含有ガスの割合を、0.02%以上15%以下の範囲に設定し、プラズマCVD法によって成膜した際の、膜中窒素量、比誘電率、およびリーク電流を調べた。結果を表5に示す。なお、絶縁膜材料として選択した材料、圧力、パワー密度、絶縁膜材料の流量およびアンモニアの流量については、表5に示す条件とした。
(Example 6)
Next, in Example 6, when ammonia was selected as the nitrogen-containing gas, the ratio of the nitrogen-containing gas to the insulating film material was set in the range of 0.02% to 15%, and the film was formed by plasma CVD. The amount of nitrogen in the film, the relative permittivity, and the leakage current were examined. The results are shown in Table 5. The material selected as the insulating film material, the pressure, the power density, the flow rate of the insulating film material, and the flow rate of ammonia were the conditions shown in Table 5.

(比較例3)
また、比較例3では、窒素を含有するガスを用いずにプラズマCVD法によって成膜した際の、膜中窒素量、比誘電率、およびリーク電流を調べた。結果を表6に示す。なお、絶縁膜材料として選択した材料、圧力、パワー密度、絶縁膜材料の流量およびアンモニアの流量については、表6に示す条件とした。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, the amount of nitrogen in the film, the relative permittivity, and the leakage current when the film was formed by the plasma CVD method without using a nitrogen-containing gas were examined. The results are shown in Table 6. The material selected as the insulating film material, the pressure, the power density, the flow rate of the insulating film material, and the flow rate of ammonia were the conditions shown in Table 6.

Figure 0005607394
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表5および表6より、絶縁膜材料にアンモニアを加えて成膜することで、比誘電率を低く維持したままで、リーク電流特性が向上することが分かる。   From Tables 5 and 6, it can be seen that by adding ammonia to the insulating film material and forming a film, the leakage current characteristics are improved while the dielectric constant is kept low.

以上、上記化学式(1)で示される絶縁膜材料を用いて、プラズマCVD法によって層間絶縁膜を成膜すれば、比誘電率が低く、かつ、リーク電流特性および面内均一性が良好な層間絶縁膜を得ることができる。   As described above, when an interlayer insulating film is formed by a plasma CVD method using the insulating film material represented by the chemical formula (1), the interlayer has a low relative dielectric constant and good leakage current characteristics and in-plane uniformity. An insulating film can be obtained.

本発明は、次世代に求められる高集積化されたLSI配線を使用する半導体装置に適用することができる。   The present invention can be applied to a semiconductor device using highly integrated LSI wiring required for the next generation.

1・・・成膜装置、2・・・チャンバー、3・・・排気管、4・・・開閉弁、5・・・排気ポンプ、6・・・上部電極、7・・・下部電極、8・・・高周波電源、9・・・基板、10・・・ヒーター、11・・・ガス供給配管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Film-forming apparatus, 2 ... Chamber, 3 ... Exhaust pipe, 4 ... On-off valve, 5 ... Exhaust pump, 6 ... Upper electrode, 7 ... Lower electrode, 8 ... High frequency power supply, 9 ... Substrate, 10 ... Heater, 11 ... Gas supply piping

Claims (5)

層間絶縁膜の成膜方法であって、
基板上に下記化学式(1)で示され、かつ、イソブチル基を有する絶縁膜材料と、窒素を含有するガスとを用いてプラズマCVD法によって層間絶縁膜を成膜することを特徴とする層間絶縁膜の成膜方法。
Figure 0005607394
化学式(1)において、X、Y、ZはCnHmのいずれかであり、nは1〜10の整数、mは1〜25の整数である。
A method for forming an interlayer insulating film, comprising:
An interlayer insulating film characterized by forming an interlayer insulating film by plasma CVD using an insulating film material represented by the following chemical formula (1) and having an isobutyl group on a substrate and a gas containing nitrogen A film forming method.
Figure 0005607394
In the chemical formula (1), X, Y, and Z are any of CnHm , n is an integer of 1 to 10, and m is an integer of 1 to 25.
層間絶縁膜の成膜方法であって、
基板上に下記化学式(2)で示され、かつ、イソブチル基を有する絶縁膜材料を用いてプラズマCVD法によって層間絶縁膜を成膜した後、加熱雰囲気において窒素を含有するガスを基板に供給することを特徴とする層間絶縁膜の成膜方法。
Figure 0005607394
化学式(2)において、X、Y、ZはCnHmのいずれかであり、nは1〜10の整数、mは1〜25の整数である。
A method for forming an interlayer insulating film, comprising:
After an interlayer insulating film is formed by plasma CVD using an insulating film material represented by the following chemical formula (2) and having an isobutyl group on the substrate, a gas containing nitrogen is supplied to the substrate in a heated atmosphere. A method for forming an interlayer insulating film characterized by the above.
Figure 0005607394
In the chemical formula (2), X, Y and Z are any one of CnHm , n is an integer of 1 to 10, and m is an integer of 1 to 25.
前記窒素を含有するガスがアンモニアガスであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の層間絶縁膜の成膜方法。   The method for forming an interlayer insulating film according to claim 1, wherein the nitrogen-containing gas is ammonia gas. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の層間絶縁膜の成膜方法によって成膜された層間絶縁膜。   The interlayer insulation film formed by the film-forming method of the interlayer insulation film of any one of Claim 1 thru | or 3. 前記層間絶縁膜中の窒素含有量が0.02%以上30%以下であることを特徴とする請求項4に記載の層間絶縁膜。   The interlayer insulating film according to claim 4, wherein a nitrogen content in the interlayer insulating film is 0.02% or more and 30% or less.
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