JPH04165623A - シリコンボロンナイトライド膜の形成方法 - Google Patents
シリコンボロンナイトライド膜の形成方法Info
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- JPH04165623A JPH04165623A JP29287490A JP29287490A JPH04165623A JP H04165623 A JPH04165623 A JP H04165623A JP 29287490 A JP29287490 A JP 29287490A JP 29287490 A JP29287490 A JP 29287490A JP H04165623 A JPH04165623 A JP H04165623A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はシリコンボロンナイトライド膜の形成方法に間
し、特に超ＬＳＩデバイス多層配線層間膜として用いる
低誘電率膜シリコンボロンナイトライド膜の形成方法に
関する。
し、特に超ＬＳＩデバイス多層配線層間膜として用いる
低誘電率膜シリコンボロンナイトライド膜の形成方法に
関する。
多層配線形成は、ＩＭｂ ｉ ｔＤＲＡＭクラス以上の
超ＬＳＩを製造するための必須技術である。
超ＬＳＩを製造するための必須技術である。
その中でも、眉間絶縁膜の形成方法については改良すべ
き点が多くある。
き点が多くある。
眉間絶縁膜に関しては、誘電率が小さいこと、段差被覆
性が優れていること、クラック耐性が大きいこと、等が
望まれる膜特性である。特に、誘電率を小さくすること
は、メタル配線間の容量を小さくするので、高速動作の
超ＬＳＩを製造するなめに必要欠くべからざるポイント
である。この低誘電率（ε／ε０〜２〜３）材料として
、一般に良く知られている材料にシリコンボロンナイト
ライド膜がある。
性が優れていること、クラック耐性が大きいこと、等が
望まれる膜特性である。特に、誘電率を小さくすること
は、メタル配線間の容量を小さくするので、高速動作の
超ＬＳＩを製造するなめに必要欠くべからざるポイント
である。この低誘電率（ε／ε０〜２〜３）材料として
、一般に良く知られている材料にシリコンボロンナイト
ライド膜がある。
従来、低誘電率膜シリコンボロンナイトライドを形成す
るために、モノシラン（ＳｆＨ４）とアンモニア〔ＮＨ
ｓ ）とジボラン〔Ｂ２ Ｈａ ）とから成るガス系の
プラズマ反応を用いる化学気相成長方法が通常とられて
いた。この事例は、（１〉ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｔ
ｉｏｎ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ
ｓ、ｖｏｌ、３６゜Ｎｏ９．１９８９．ｐ、１６１０．
（２）電気学会研究会報告書ＳＤＭ８７−１３３．
ｐ、５５等に記載されている。
るために、モノシラン（ＳｆＨ４）とアンモニア〔ＮＨ
ｓ ）とジボラン〔Ｂ２ Ｈａ ）とから成るガス系の
プラズマ反応を用いる化学気相成長方法が通常とられて
いた。この事例は、（１〉ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｔ
ｉｏｎ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ
ｓ、ｖｏｌ、３６゜Ｎｏ９．１９８９．ｐ、１６１０．
（２）電気学会研究会報告書ＳＤＭ８７−１３３．
ｐ、５５等に記載されている。
従来のシリコンボロンナイトライド膜のプラズマ化学気
相成長方法では、モノシラン［５ｉＨ４）ガスをシリコ
ン原子ソースガスとして用いているため、形成される膜
の段差被覆性が悪いという問題があった。また、膜スト
レスが大きく、クラックが入り易いといった問題もあっ
た。
相成長方法では、モノシラン［５ｉＨ４）ガスをシリコ
ン原子ソースガスとして用いているため、形成される膜
の段差被覆性が悪いという問題があった。また、膜スト
レスが大きく、クラックが入り易いといった問題もあっ
た。
本発明の目的は、段差被覆性が優れ、かつクラック耐性
の大きなシリコンボロンナイトライド膜の形成方法を提
供することにある。
の大きなシリコンボロンナイトライド膜の形成方法を提
供することにある。
本発明のシリコンボロンナイトライド膜のプラズマ化学
気相成長方法は、シリコン原子ソースガスとしてテトラ
エトキシシラン（Ｓｉ （ＯＣ２Ｈ５）４ ： ＴＥ０
１と略記〕の様な有機シリコンガスを用い、これとアン
モニア〔ＮＨ３）の様な窒素原子ソースガスとジボラン
（Ｂ２ Ｈ６〕あるいはトリメチルボレイト〔Ｂ （Ｏ
ＣＢ３ ） ３ ：ＴＭＢと略記〕の様なホウ素原子
ソースガスとを混合し、プラズマ反応をさせることを特
徴とする。
気相成長方法は、シリコン原子ソースガスとしてテトラ
エトキシシラン（Ｓｉ （ＯＣ２Ｈ５）４ ： ＴＥ０
１と略記〕の様な有機シリコンガスを用い、これとアン
モニア〔ＮＨ３）の様な窒素原子ソースガスとジボラン
（Ｂ２ Ｈ６〕あるいはトリメチルボレイト〔Ｂ （Ｏ
ＣＢ３ ） ３ ：ＴＭＢと略記〕の様なホウ素原子
ソースガスとを混合し、プラズマ反応をさせることを特
徴とする。
モノシラン（ＳｉＨ４）の代わりにＴＥ０１の様な有機
シリコンガスを用いた場合、基板表面で漿液体層が形成
される。このことが、本発明によって膜段差被覆性が大
幅に改善される理由である。また、有機シリコンガスは
酸素原子をその分子構造内に含んでいるため、形成され
るシリコンボロンナイトライド膜中に若干の酸素がとり
込まれる。このことが、形成される膜のクラック耐性が
大きい理由である。
シリコンガスを用いた場合、基板表面で漿液体層が形成
される。このことが、本発明によって膜段差被覆性が大
幅に改善される理由である。また、有機シリコンガスは
酸素原子をその分子構造内に含んでいるため、形成され
るシリコンボロンナイトライド膜中に若干の酸素がとり
込まれる。このことが、形成される膜のクラック耐性が
大きい理由である。
次に、本発明について、図面を参照して説明する。第１
図は、本発明の一実施例に用いたプラズマ気相成長シス
テムを示す概略図である。１０１はプラズマ反応室、１
０２はガスインレット兼プラズマ電極、１０３は５００
℃まで昇温できるサセプター、１０４はプラズマを発生
させるための１３．５６ＭＨｚ高周波発生器、１０５は
ロータリーポンプを主体としたガス排気部、１０９はＮ
Ｈ，ガスボンベ、１１０はＢ２ Ｈ６ガスボンベ、１１
１はＴＥＯＳ液体ボンベである。ＴＥ○Ｓガスは、液体
ソースをＴＥＯ３温度制御器１１２により６５℃に温調
し、Ａｒガスでバブリングすることにより生成された。
図は、本発明の一実施例に用いたプラズマ気相成長シス
テムを示す概略図である。１０１はプラズマ反応室、１
０２はガスインレット兼プラズマ電極、１０３は５００
℃まで昇温できるサセプター、１０４はプラズマを発生
させるための１３．５６ＭＨｚ高周波発生器、１０５は
ロータリーポンプを主体としたガス排気部、１０９はＮ
Ｈ，ガスボンベ、１１０はＢ２ Ｈ６ガスボンベ、１１
１はＴＥＯＳ液体ボンベである。ＴＥ○Ｓガスは、液体
ソースをＴＥＯ３温度制御器１１２により６５℃に温調
し、Ａｒガスでバブリングすることにより生成された。
ＴＥ０１゜ＮＨ，、Ｂ、Ｈ６から成る反応ガスをガスイ
ンレット１０２を通しプラズマ反応室１０１に導入し、
ガス排気部にあるポンプの排気量を調整することにより
反応室内圧力を０．６Ｔｏｒｒに制御し、１．１Ｗ／ｃ
ｍ”の高周波電力をプラズマ電極１０２に印加すること
によりプラズマ状態にして基板１１３上にシリコンボロ
ンナイトライド膜を形成した。ガス流量は所望の組成に
応じ自由に選択してかまわないが、典型的な条件として
は、ＴＥＯ８流量＝１５ｓｃｃｍ、ＮＨ３流量＝１０ｓ
ｃｃｍ、Ｂ２ Ｈ６＝２０ｓｃｃｍを用いた。
ンレット１０２を通しプラズマ反応室１０１に導入し、
ガス排気部にあるポンプの排気量を調整することにより
反応室内圧力を０．６Ｔｏｒｒに制御し、１．１Ｗ／ｃ
ｍ”の高周波電力をプラズマ電極１０２に印加すること
によりプラズマ状態にして基板１１３上にシリコンボロ
ンナイトライド膜を形成した。ガス流量は所望の組成に
応じ自由に選択してかまわないが、典型的な条件として
は、ＴＥＯ８流量＝１５ｓｃｃｍ、ＮＨ３流量＝１０ｓ
ｃｃｍ、Ｂ２ Ｈ６＝２０ｓｃｃｍを用いた。
アルミニウム配線２０３上に形成されるシリコンボロン
ナイトライド膜２０４の段差被覆性に関しては、第２図
に示す被覆度Ｓを求めることによりこれを評価した。こ
の評価法に基づくと、本発明の方法で形成されるシリコ
ンボロンナイトライド膜の被覆度Ｓは８２％であり、従
来（Ｓｉ８４ＮＨ３Ｂ２Ｈ６ガスのプラズマ反応より形
成される膜）の５７％に比べ格段と優れたものであった
。
ナイトライド膜２０４の段差被覆性に関しては、第２図
に示す被覆度Ｓを求めることによりこれを評価した。こ
の評価法に基づくと、本発明の方法で形成されるシリコ
ンボロンナイトライド膜の被覆度Ｓは８２％であり、従
来（Ｓｉ８４ＮＨ３Ｂ２Ｈ６ガスのプラズマ反応より形
成される膜）の５７％に比べ格段と優れたものであった
。
本発明の方法により形成されるシリコンボロンナイトラ
イド膜のストレスを測定した結果を、従来の方法（Ｓ
Ｉ ＨＮＨ３Ｂ２ Ｈ６ガスを用いたプラズマ気相成長
）で形成される膜のストレスと比較し、第３図に示す。
イド膜のストレスを測定した結果を、従来の方法（Ｓ
Ｉ ＨＮＨ３Ｂ２ Ｈ６ガスを用いたプラズマ気相成長
）で形成される膜のストレスと比較し、第３図に示す。
第３図から判る様に、本発明により、形成される膜のス
トレスも小さくすることができる。従って、本発明の方
法により形成されるシリコンボロンナイトライド膜は、
従来の方法で形成される膜よりもクラック耐性が大きい
ものである。
トレスも小さくすることができる。従って、本発明の方
法により形成されるシリコンボロンナイトライド膜は、
従来の方法で形成される膜よりもクラック耐性が大きい
ものである。
続いて、本発明の他の実施例について説明する。第４図
は第２の実施例に用いたプラズマ化学気相成長システム
を示す概略図である。第２の実施例の特有点は、第４図
から判かる様に、ホウ素原子ソースカスとして毒性が無
＜ （８２Ｈ６は極めて有毒）かつ有機ガスであるトリ
メチルボしイｈ 〔Ｂ （ＯＣＨ３）＊ ： ＴＭＢ
と略記〕を用いた点である。ＴＭＢは液体ソースである
。従って、ＴＭＢガスは、ＴＥＯＳガス生成と同様の方
式、バブリング方式で生成された。第２の実施例におい
ては、ＴＥＯ３流量−１５ｓｃ ｃｍ、ＮＨ３流量＝１
０ｓ ｅ ｃｍ、ＴＭＢ流量＝２０ｓｃｅｍ。
は第２の実施例に用いたプラズマ化学気相成長システム
を示す概略図である。第２の実施例の特有点は、第４図
から判かる様に、ホウ素原子ソースカスとして毒性が無
＜ （８２Ｈ６は極めて有毒）かつ有機ガスであるトリ
メチルボしイｈ 〔Ｂ （ＯＣＨ３）＊ ： ＴＭＢ
と略記〕を用いた点である。ＴＭＢは液体ソースである
。従って、ＴＭＢガスは、ＴＥＯＳガス生成と同様の方
式、バブリング方式で生成された。第２の実施例におい
ては、ＴＥＯ３流量−１５ｓｃ ｃｍ、ＮＨ３流量＝１
０ｓ ｅ ｃｍ、ＴＭＢ流量＝２０ｓｃｅｍ。
圧力−ｌ 、 ＱＴｏｒｒ、高周波電力１．２Ｗ／ｃｍ
２がシリコンボロンナイトライド膜形成のための典型的
条件として用いられた。
２がシリコンボロンナイトライド膜形成のための典型的
条件として用いられた。
以上の条件で形成された膜を種々評価した結果、第１の
実施例の場合と同様、従来に比べ格段と優れたシリコン
ボロンナイトライド膜であった。
実施例の場合と同様、従来に比べ格段と優れたシリコン
ボロンナイトライド膜であった。
以−Ｌ説明したように本発明は、シリコンボロンナイト
ライド膜プラズマ化学気相成長のためのシリコン原子ソ
ースガスとして、有機シリコンガスを用いているので、
段差被覆性の優れたシリコンボロンナイトライド膜を形
成できる。また、有機シリコンガスを用いたことにより
、膜中に若干の酸素原子がとり込まれるのでクラック耐
性の大きなシリコンボロンナイトライド膜となる。
ライド膜プラズマ化学気相成長のためのシリコン原子ソ
ースガスとして、有機シリコンガスを用いているので、
段差被覆性の優れたシリコンボロンナイトライド膜を形
成できる。また、有機シリコンガスを用いたことにより
、膜中に若干の酸素原子がとり込まれるのでクラック耐
性の大きなシリコンボロンナイトライド膜となる。
本発明は上記ふたつの効果をもつもので、高速動作の超
ＬＳＩを製造するのに大いに役立つものである。
ＬＳＩを製造するのに大いに役立つものである。
第１図は、本発明の第１の実施例に用いたプラズマ気相
成長システムを示す概略図、第２図は膜段差被覆性評価
基準を説明するための断面図、第３図は形成された膜の
ストレスとＢ原子比との関係を示す図、第４図は本発明
の第２の実施例に用いたプラズマ気相成長システムを示
す概略図である６ １０１・・・プラズマ反応室、１０２・・・ガスインレ
ット兼プラズマ電極、１０３・・・サセプター、１．０
４−１．３．５６ＭＨｚ高周波発生器、１０５・・・ガ
ス排気部、１０６，１０７，１．０８・・・バルブ、１
０９・・・Ｎ１（３ボンベ、１１０・・・Ｂ２Ｈ，ボン
ベ、１１１・・・ＴＥＯＳボンベ、１１２・・・ＴＥＯ
８温度制御器、１１３・・・基板、２０］・・・シリコ
ン基板、２０２・・・シリコン酸化膜、２０３・・・ア
ルミニウム配線、２０４・・シリコンボロンナイトライ
ド膜、４０１・・・ＴＭＢボンベ、４０２・・ＴＭＢ温
度制御器。
成長システムを示す概略図、第２図は膜段差被覆性評価
基準を説明するための断面図、第３図は形成された膜の
ストレスとＢ原子比との関係を示す図、第４図は本発明
の第２の実施例に用いたプラズマ気相成長システムを示
す概略図である６ １０１・・・プラズマ反応室、１０２・・・ガスインレ
ット兼プラズマ電極、１０３・・・サセプター、１．０
４−１．３．５６ＭＨｚ高周波発生器、１０５・・・ガ
ス排気部、１０６，１０７，１．０８・・・バルブ、１
０９・・・Ｎ１（３ボンベ、１１０・・・Ｂ２Ｈ，ボン
ベ、１１１・・・ＴＥＯＳボンベ、１１２・・・ＴＥＯ
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ン基板、２０２・・・シリコン酸化膜、２０３・・・ア
ルミニウム配線、２０４・・シリコンボロンナイトライ
ド膜、４０１・・・ＴＭＢボンベ、４０２・・ＴＭＢ温
度制御器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 有機シリコンソースガス、例えばテトラエトキシシラ
ン〔Ｓｉ（ＯＣ＿２Ｈ＿５）＿４〕と、窒素原子ソース
ガス、例えばアンモニア〔ＮＨ＿３〕と、ホウ素原子ソ
ースガス、例えばジボラン〔Ｂ＿２Ｈ＿６〕あるいはト
リメチルボレート〔Ｂ（ＯＣＨ＿３）＿３〕とをプラズ
マ反応させシリコンボロンナイトライド膜を形成するこ
とを特徴とするシリコンボロンナイトライド膜の形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29287490A JPH04165623A (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | シリコンボロンナイトライド膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29287490A JPH04165623A (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | シリコンボロンナイトライド膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04165623A true JPH04165623A (ja) | 1992-06-11 |
Family
ID=17787500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29287490A Pending JPH04165623A (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | シリコンボロンナイトライド膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04165623A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6537904B1 (en) * | 1998-10-26 | 2003-03-25 | Tokyo Electron Limited | Method for manufacturing a semiconductor device having a fluorine containing carbon inter-layer dielectric film |
| JP2006013503A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | ドープ窒化膜、ドープ酸化膜、およびその他のドープ膜 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5275273A (en) * | 1975-12-19 | 1977-06-24 | Matsushita Electronics Corp | Method of forming boron nitride-boron oxidesilicon oxide mixed film |
| JPS62156822A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 絶縁薄膜とその形成方法及び形成装置 |
-
1990
- 1990-10-30 JP JP29287490A patent/JPH04165623A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5275273A (en) * | 1975-12-19 | 1977-06-24 | Matsushita Electronics Corp | Method of forming boron nitride-boron oxidesilicon oxide mixed film |
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| JP2006013503A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | ドープ窒化膜、ドープ酸化膜、およびその他のドープ膜 |
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