JPH07254599A - 絶縁膜の成膜方法 - Google Patents
絶縁膜の成膜方法Info
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- JPH07254599A JPH07254599A JP4374594A JP4374594A JPH07254599A JP H07254599 A JPH07254599 A JP H07254599A JP 4374594 A JP4374594 A JP 4374594A JP 4374594 A JP4374594 A JP 4374594A JP H07254599 A JPH07254599 A JP H07254599A
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- film
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 Ｓｉ原子に、炭素数１以上のアルキル基もし
くは炭素数１以上のアルコキシル基の少なくとも１方
と、−ＮＲ2 基（但し、Ｒは炭素数１以上の炭化水素を
示す）とがそれぞれ少なくとも１つずつ結合されてなる
有機Ｓｉ化合物を原料ガスとして用い、プラズマＣＶＤ
によってＳｉＮ系絶縁膜４またはＳｉＯＮ系絶縁膜５を
成膜する。 【効果】 ボイドやクラックが発生することなく良好な
カバレージを有するＳｉＮ系絶縁膜あるいはＳｉＯＮ系
絶縁膜が得られる。このため、これをパッシベーション
膜や層間絶縁膜の形成に適用すると、信頼性の高い半導
体装置を作製することができる。
くは炭素数１以上のアルコキシル基の少なくとも１方
と、−ＮＲ2 基（但し、Ｒは炭素数１以上の炭化水素を
示す）とがそれぞれ少なくとも１つずつ結合されてなる
有機Ｓｉ化合物を原料ガスとして用い、プラズマＣＶＤ
によってＳｉＮ系絶縁膜４またはＳｉＯＮ系絶縁膜５を
成膜する。 【効果】 ボイドやクラックが発生することなく良好な
カバレージを有するＳｉＮ系絶縁膜あるいはＳｉＯＮ系
絶縁膜が得られる。このため、これをパッシベーション
膜や層間絶縁膜の形成に適用すると、信頼性の高い半導
体装置を作製することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体装置にお
いてウェハの最終保護膜あるいは層間絶縁膜として用い
られる絶縁膜の成膜方法に関し、特にＳｉＮ系絶縁膜、
ＳｉＯＮ系絶縁膜のカバレージを改善する方法に関す
る。
いてウェハの最終保護膜あるいは層間絶縁膜として用い
られる絶縁膜の成膜方法に関し、特にＳｉＮ系絶縁膜、
ＳｉＯＮ系絶縁膜のカバレージを改善する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ウェハの最終保護膜、いわゆ
るパッシベーション膜には、ＳｉＮ系絶縁膜が広く用い
られている。このＳｉＮ系絶縁膜を成膜するに際して
は、既に形成されたＡｌ系配線等にダメージを与えない
ように、プラズマＣＶＤ法によって低温での成膜が行わ
れている。原料ガスとしては、従来、ＳｉＨ4 ／ＮＨ3
混合ガス、ＳｉＨ4 ／Ｎ2 混合ガス等が用いられてき
た。
るパッシベーション膜には、ＳｉＮ系絶縁膜が広く用い
られている。このＳｉＮ系絶縁膜を成膜するに際して
は、既に形成されたＡｌ系配線等にダメージを与えない
ように、プラズマＣＶＤ法によって低温での成膜が行わ
れている。原料ガスとしては、従来、ＳｉＨ4 ／ＮＨ3
混合ガス、ＳｉＨ4 ／Ｎ2 混合ガス等が用いられてき
た。
【０００３】しかし、このようにして成膜されるＳｉＮ
系絶縁膜のカバレージは、半導体装置の微細化あるいは
多層配線化に伴う基板の表面段差の増大に追従できなく
なっている。図３に、Ｓｉ基板１上にＳｉＯ系層間絶縁
膜２およびＡｌ系配線３が形成され、この上にＳｉＮ系
絶縁膜１４を成膜したウェハを示すが、ＳｉＮ系絶縁膜
１４のステップカバレージ（断差被覆性）が悪いため
に、ボイド１５が形成されてしまっている。また、この
ようなＳｉＮ系絶縁膜１４にはクラックも発生しやすく
なる。
系絶縁膜のカバレージは、半導体装置の微細化あるいは
多層配線化に伴う基板の表面段差の増大に追従できなく
なっている。図３に、Ｓｉ基板１上にＳｉＯ系層間絶縁
膜２およびＡｌ系配線３が形成され、この上にＳｉＮ系
絶縁膜１４を成膜したウェハを示すが、ＳｉＮ系絶縁膜
１４のステップカバレージ（断差被覆性）が悪いため
に、ボイド１５が形成されてしまっている。また、この
ようなＳｉＮ系絶縁膜１４にはクラックも発生しやすく
なる。
【０００４】上記ステップカバレージを改善する方法と
しては、２周波法によってプラズマ状態を制御すること
が提案されている。これは、プラズマＣＶＤ装置の平行
平板電極において、ウェハを載置する側の電極には数百
ｋＨｚの低周波ＲＦ電圧を印加し、他の電極にはＭＨｚ
オーダーの高周波ＲＦ電圧を印加するものであり、低エ
ネルギーのイオンボンバードメントを増加させて、カバ
レージを向上させようとするものである。しかし、この
方法によっても、パターンの微細化や表面断差の増大に
十分に対応できるわけではなく、コンフォーマル成膜を
達成するには至っていない。
しては、２周波法によってプラズマ状態を制御すること
が提案されている。これは、プラズマＣＶＤ装置の平行
平板電極において、ウェハを載置する側の電極には数百
ｋＨｚの低周波ＲＦ電圧を印加し、他の電極にはＭＨｚ
オーダーの高周波ＲＦ電圧を印加するものであり、低エ
ネルギーのイオンボンバードメントを増加させて、カバ
レージを向上させようとするものである。しかし、この
方法によっても、パターンの微細化や表面断差の増大に
十分に対応できるわけではなく、コンフォーマル成膜を
達成するには至っていない。
【０００５】そこで、さらにカバレージに優れたＳｉＮ
系絶縁膜を成膜する方法として、原料ガスに有機Ｓｉ化
合物を用いてＣＶＤを行うことが提案された。ここで、
有機Ｓｉ化合物とは、［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］4 Ｓｉ、
［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］3 ＳｉＨ、［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］2 Ｓ
ｉＨ2 といった、Ｓｉ原子，Ｎ原子，Ｃ原子，Ｈ原子を
主な構成要素とし、Ｓｉ−Ｎ結合を有する化合物であ
る。これを原料ガスとして成膜を行うと、Ｓｉ−Ｎ結合
の存在により、効率のよいＳｉＮ系絶縁膜の成膜が可能
となる。また、炭素成分の存在により、成膜時に生成さ
れる中間生成物が高分子化されやすく、流動性が高くな
るために、カバレージに優れたＳｉＮ系絶縁膜が成膜で
きると考えられている。
系絶縁膜を成膜する方法として、原料ガスに有機Ｓｉ化
合物を用いてＣＶＤを行うことが提案された。ここで、
有機Ｓｉ化合物とは、［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］4 Ｓｉ、
［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］3 ＳｉＨ、［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］2 Ｓ
ｉＨ2 といった、Ｓｉ原子，Ｎ原子，Ｃ原子，Ｈ原子を
主な構成要素とし、Ｓｉ−Ｎ結合を有する化合物であ
る。これを原料ガスとして成膜を行うと、Ｓｉ−Ｎ結合
の存在により、効率のよいＳｉＮ系絶縁膜の成膜が可能
となる。また、炭素成分の存在により、成膜時に生成さ
れる中間生成物が高分子化されやすく、流動性が高くな
るために、カバレージに優れたＳｉＮ系絶縁膜が成膜で
きると考えられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した有
機Ｓｉ化合物の構造を検討すると、必ずしも、成膜時に
生成する中間生成物が十分な流動性を示すほど高分子化
されていないことも予想され、半導体装置の微細化ある
いは多層配線化に伴う基板の表面断差のさらなる増大化
に対応するにはカバレージに改善の余地があるものと考
えられる。
機Ｓｉ化合物の構造を検討すると、必ずしも、成膜時に
生成する中間生成物が十分な流動性を示すほど高分子化
されていないことも予想され、半導体装置の微細化ある
いは多層配線化に伴う基板の表面断差のさらなる増大化
に対応するにはカバレージに改善の余地があるものと考
えられる。
【０００７】そこで、本発明はかかる従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、成膜時に十分な流動性を有す
る中間生成物を生成可能な有機Ｓｉ化合物を用いること
により、よりステップカバレージに優れた絶縁膜の成膜
を可能とする絶縁膜の成膜方法を提供することを目的と
する。
て提案されたものであり、成膜時に十分な流動性を有す
る中間生成物を生成可能な有機Ｓｉ化合物を用いること
により、よりステップカバレージに優れた絶縁膜の成膜
を可能とする絶縁膜の成膜方法を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上述の目的
を達成せんものと鋭意検討を重ねた結果、有機Ｓｉ化合
物として、Ｓｉ原子がＮ原子と結合する以外に重合反応
を進行させる効果の高い官能基とも結合している構造の
ものを選択すると、流動性の高い中間生成物を生成しや
すくなることを見い出し、本発明を完成するに至った。
を達成せんものと鋭意検討を重ねた結果、有機Ｓｉ化合
物として、Ｓｉ原子がＮ原子と結合する以外に重合反応
を進行させる効果の高い官能基とも結合している構造の
ものを選択すると、流動性の高い中間生成物を生成しや
すくなることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】即ち、本発明に係る絶縁膜の成膜方法は、
ＣＶＤ装置の反応室内に原料ガスを導入して基板上に所
望の絶縁膜を形成するに際し、前記原料ガスとして、Ｓ
ｉ原子に炭素数１以上のアルキル基（以下、−Ｒ' 基と
する。）もしくは炭素数１以上のアルコキシル基（以
下、−Ｒ''Ｏ基とする。）のうち少なくとも一方と−Ｎ
Ｒ2 基（但し、Ｒは炭素数１以上の炭化水素基を示す）
とがそれぞれ少なくとも１つずつ結合されてなる有機Ｓ
ｉ化合物を用いるものである。
ＣＶＤ装置の反応室内に原料ガスを導入して基板上に所
望の絶縁膜を形成するに際し、前記原料ガスとして、Ｓ
ｉ原子に炭素数１以上のアルキル基（以下、−Ｒ' 基と
する。）もしくは炭素数１以上のアルコキシル基（以
下、−Ｒ''Ｏ基とする。）のうち少なくとも一方と−Ｎ
Ｒ2 基（但し、Ｒは炭素数１以上の炭化水素基を示す）
とがそれぞれ少なくとも１つずつ結合されてなる有機Ｓ
ｉ化合物を用いるものである。
【００１０】上記有機Ｓｉ化合物において、−Ｒ' 基、
−Ｒ''Ｏ基は、中間生成物の重合反応を進行させる効果
の高い官能基であり、いずれか一方のみがＳｉ原子に結
合した構造とされても、両者が同一のＳｉ原子に結合し
た構造とされてもよい。また、−ＮＲ2 基は成膜時にＳ
ｉ−Ｎ結合を存続させて効率のよい成膜を可能とさせる
ものである。
−Ｒ''Ｏ基は、中間生成物の重合反応を進行させる効果
の高い官能基であり、いずれか一方のみがＳｉ原子に結
合した構造とされても、両者が同一のＳｉ原子に結合し
た構造とされてもよい。また、−ＮＲ2 基は成膜時にＳ
ｉ−Ｎ結合を存続させて効率のよい成膜を可能とさせる
ものである。
【００１１】なお、−Ｒ' 基および／または−Ｒ''Ｏ基
と−ＮＲ2 基との他に、−ＮＲ2 基と同様Ｓｉ−Ｎ結合
を形成できる−Ｎ3 基をＳｉ原子に結合させた構造とし
てもよい。また、上記の置換基の他に、例えばＨ原子を
Ｓｉ原子に結合させた構造も考えられるが、中間生成物
の重合反応を進行させる効果が小さく、好ましくない。
と−ＮＲ2 基との他に、−ＮＲ2 基と同様Ｓｉ−Ｎ結合
を形成できる−Ｎ3 基をＳｉ原子に結合させた構造とし
てもよい。また、上記の置換基の他に、例えばＨ原子を
Ｓｉ原子に結合させた構造も考えられるが、中間生成物
の重合反応を進行させる効果が小さく、好ましくない。
【００１２】即ち、本発明にて使用可能な有機Ｓｉ化合
物は、下記の一般式（１）ないし一般式（３）に示され
るような構造を有するものとされて好適である。
物は、下記の一般式（１）ないし一般式（３）に示され
るような構造を有するものとされて好適である。
【００１３】使用可能な有機Ｓｉ化合物のうち、Ｓｉ原
子には−Ｒ' 基と−ＮＲ2 基のみが結合する、あるい
は、これらの他に−Ｎ3 基が結合する構造を有するもの
を下記の一般式（１）にて示す。
子には−Ｒ' 基と−ＮＲ2 基のみが結合する、あるい
は、これらの他に−Ｎ3 基が結合する構造を有するもの
を下記の一般式（１）にて示す。
【００１４】 （Ｒ' ）l Ｓｉ（ＮＲ2 ）m （Ｎ3 ）n ・・・（１） （但し、ｌ，ｍ，ｎは、ｌ＋ｍ＋ｎ＝４、１≦ｌ≦３、
１≦ｍ≦３、０≦ｎ≦２を満たす整数であり、Ｒ' は炭
素数１以上の脂肪族飽和炭化水素基を示し、Ｒは炭素数
１以上の炭化水素基を示す。）
１≦ｍ≦３、０≦ｎ≦２を満たす整数であり、Ｒ' は炭
素数１以上の脂肪族飽和炭化水素基を示し、Ｒは炭素数
１以上の炭化水素基を示す。）
【００１５】同様に、Ｓｉ原子には−Ｒ''Ｏ基と−ＮＲ
2 基のみが結合する、あるいは、これらの他に−Ｎ3 基
が結合する構造を有するものを下記の一般式（２）に示
す。
2 基のみが結合する、あるいは、これらの他に−Ｎ3 基
が結合する構造を有するものを下記の一般式（２）に示
す。
【００１６】 （Ｒ''Ｏ）p Ｓｉ（ＮＲ2 ）q （Ｎ3 ）r ・・・（２） （但し、ｐ，ｑ，ｒは、ｐ＋ｑ＋ｒ＝４、１≦ｐ≦３、
１≦ｑ≦３、０≦ｒ≦２を満たす整数であり、Ｒ''は炭
素数１以上の脂肪族飽和炭化水素基を示し、Ｒは炭素数
１以上の炭化水素基を示す。）
１≦ｑ≦３、０≦ｒ≦２を満たす整数であり、Ｒ''は炭
素数１以上の脂肪族飽和炭化水素基を示し、Ｒは炭素数
１以上の炭化水素基を示す。）
【００１７】さらに、同一のＳｉ原子に−Ｒ' 基、−Ｏ
Ｒ''基、−ＮＲ2 基がそれぞれ結合する、あるいは、こ
れらの他に−Ｎ3 基が結合する構造を有するものを下記
の一般式（３）にて示す。
Ｒ''基、−ＮＲ2 基がそれぞれ結合する、あるいは、こ
れらの他に−Ｎ3 基が結合する構造を有するものを下記
の一般式（３）にて示す。
【００１８】 （Ｒ' ）w （Ｒ''Ｏ）x Ｓｉ（ＮＲ2 ）y （Ｎ3 ）z ・・・（３） （但し、ｗ，ｘ，ｙ，ｚは、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝４、１≦
ｗ≦２、１≦ｘ≦２、１≦ｙ≦２、０≦ｚ≦１を満たす
整数であり、Ｒ' およびＲ''は炭素数１以上の脂肪族飽
和炭化水素基を示し、Ｒは炭素数１以上の炭化水素基を
示す。）
ｗ≦２、１≦ｘ≦２、１≦ｙ≦２、０≦ｚ≦１を満たす
整数であり、Ｒ' およびＲ''は炭素数１以上の脂肪族飽
和炭化水素基を示し、Ｒは炭素数１以上の炭化水素基を
示す。）
【００１９】なお、上記Ｒで示される炭化水素基の炭素
骨格は特に限定されず、飽和炭化水素であっても不飽和
炭化水素であってもよい。そして、それぞれの場合につ
いて、直鎖状，分枝状，環状の炭素骨格が考えられる
が、これらのいずれであってもよい。また、Ｒ' および
Ｒ''で示される脂肪族飽和炭化水素基も直鎖状，分岐
状，環状のうちいずれとされてもよい。
骨格は特に限定されず、飽和炭化水素であっても不飽和
炭化水素であってもよい。そして、それぞれの場合につ
いて、直鎖状，分枝状，環状の炭素骨格が考えられる
が、これらのいずれであってもよい。また、Ｒ' および
Ｒ''で示される脂肪族飽和炭化水素基も直鎖状，分岐
状，環状のうちいずれとされてもよい。
【００２０】上述のような有機Ｓｉ化合物のうち上記一
般式（１）にて示される有機Ｓｉ化合物を用い、これに
酸素系ガス等を混合しなければ、ＳｉＮ系絶縁膜が成膜
される。一方、一般式（２），（３）にて示される有機
Ｓｉ化合物を用いると、成膜中に微量のＯ原子が取り込
まれるので、結果的にＳｉＯＮ系絶縁膜が成膜されるこ
ととなる。
般式（１）にて示される有機Ｓｉ化合物を用い、これに
酸素系ガス等を混合しなければ、ＳｉＮ系絶縁膜が成膜
される。一方、一般式（２），（３）にて示される有機
Ｓｉ化合物を用いると、成膜中に微量のＯ原子が取り込
まれるので、結果的にＳｉＯＮ系絶縁膜が成膜されるこ
ととなる。
【００２１】なお、上述のような有機Ｓｉ化合物には、
さらにＮＨ3 やＮ2 を混合してもよい。ＮＨ3 やＮ2 は
炭素成分の還元剤として働くため、堆積したＳｉＮ系絶
縁膜あるいはＳｉＯＮ系絶縁膜中の炭素成分を引き抜
き、これら絶縁膜中の炭素成分の含有量を低減させる。
さらにＮＨ3 やＮ2 を混合してもよい。ＮＨ3 やＮ2 は
炭素成分の還元剤として働くため、堆積したＳｉＮ系絶
縁膜あるいはＳｉＯＮ系絶縁膜中の炭素成分を引き抜
き、これら絶縁膜中の炭素成分の含有量を低減させる。
【００２２】ところで、上記絶縁膜の成膜に際しては、
Ａｌ系配線等にダメージを与えないように低温での処理
が行えることが必要であり、このため、反応室内にプラ
ズマを発生させながら成膜を行って好適である。また、
このときのプラズマＣＶＤ条件は、中間生成物の重合反
応を進行させるように適正化することが必要である。
Ａｌ系配線等にダメージを与えないように低温での処理
が行えることが必要であり、このため、反応室内にプラ
ズマを発生させながら成膜を行って好適である。また、
このときのプラズマＣＶＤ条件は、中間生成物の重合反
応を進行させるように適正化することが必要である。
【００２３】プラズマＣＶＤによる成膜時には、所望の
絶縁膜成分以外に中間生成物、副生成物、原料ガスの未
解離成分等も基板表面の近傍に存在しているため、特に
成膜速度が速い場合には、上記副生成物や原料ガスの未
解離成分等、不純物成分が取り込まれやすい。そこで、
前記プラズマを間欠的に発生させ、一定量の成膜を行っ
たらその度に基板表面近傍から上記不純物成分を排除す
ることが、膜質向上の観点から好適である。
絶縁膜成分以外に中間生成物、副生成物、原料ガスの未
解離成分等も基板表面の近傍に存在しているため、特に
成膜速度が速い場合には、上記副生成物や原料ガスの未
解離成分等、不純物成分が取り込まれやすい。そこで、
前記プラズマを間欠的に発生させ、一定量の成膜を行っ
たらその度に基板表面近傍から上記不純物成分を排除す
ることが、膜質向上の観点から好適である。
【００２４】なお、プラズマを間欠的に発生させるに
は、ＲＦ電極のオン／オフによってプラズマの発生と消
滅を繰り返せばよい。さらに、原料ガスの導入も間欠的
に行えば、原料ガスを節約できると共に、原料ガスの未
解離成分の取り込みを一層抑制することができる。ま
た、この方法により、原子層レベルの成膜制御も可能と
なる。
は、ＲＦ電極のオン／オフによってプラズマの発生と消
滅を繰り返せばよい。さらに、原料ガスの導入も間欠的
に行えば、原料ガスを節約できると共に、原料ガスの未
解離成分の取り込みを一層抑制することができる。ま
た、この方法により、原子層レベルの成膜制御も可能と
なる。
【００２５】
【作用】Ｓｉ原子にアルキル基（−Ｒ' 基）および／ま
たはアルコキシル基（−Ｒ''Ｏ基）と−ＮＲ2 基とがそ
れぞれ少なくとも１つずつ結合した有機Ｓｉ化合物を原
料ガスとして用いてＣＶＤを行うとカバレージが向上す
るのは次のような理由による。
たはアルコキシル基（−Ｒ''Ｏ基）と−ＮＲ2 基とがそ
れぞれ少なくとも１つずつ結合した有機Ｓｉ化合物を原
料ガスとして用いてＣＶＤを行うとカバレージが向上す
るのは次のような理由による。
【００２６】有機Ｓｉ化合物における原子間の結合エネ
ルギーを比較すると、Ｓｉ−Ｎ結合よりＳｉ−Ｃ結合や
Ｓｉ−Ｏ結合の方が小さいことから、成膜時、−Ｒ' 基
や−Ｒ''Ｏ基は、−ＮＲ2 基に比してＳｉ原子から切断
されやすい。そして、遊離した−Ｒ' 基や−Ｒ''Ｏ基同
士の重合反応が進行するため、成膜時に形成される中間
生成物が高分子化する。これにより、上記中間生成物が
基板上にて高い流動性を示すようになり、結果的に成膜
された絶縁膜のカバレージが向上すると考えられる。
ルギーを比較すると、Ｓｉ−Ｎ結合よりＳｉ−Ｃ結合や
Ｓｉ−Ｏ結合の方が小さいことから、成膜時、−Ｒ' 基
や−Ｒ''Ｏ基は、−ＮＲ2 基に比してＳｉ原子から切断
されやすい。そして、遊離した−Ｒ' 基や−Ｒ''Ｏ基同
士の重合反応が進行するため、成膜時に形成される中間
生成物が高分子化する。これにより、上記中間生成物が
基板上にて高い流動性を示すようになり、結果的に成膜
された絶縁膜のカバレージが向上すると考えられる。
【００２７】また、Ｓｉ−Ｎ結合の結合エネルギーはＮ
−Ｃ結合と比較しても大きいため、Ｓｉ原子に結合する
−ＮＲ2 基においては、Ｒにて示される炭化水素基が優
先的に切断され、Ｓｉ−Ｎ結合が存続しやすい。このた
め、Ｓｉ原子に−Ｒ' 基および／または−Ｒ''Ｏ基と−
ＮＲ2 基とがそれぞれ少なくとも１つずつ結合した有機
Ｓｉ化合物を原料ガスとして用いると、Ｓｉ−Ｎ結合が
保存された化学種が生成されやすく、この結果、効率よ
くＳｉＮ系絶縁膜あるいはＳｉＯＮ系絶縁膜が成膜でき
る。
−Ｃ結合と比較しても大きいため、Ｓｉ原子に結合する
−ＮＲ2 基においては、Ｒにて示される炭化水素基が優
先的に切断され、Ｓｉ−Ｎ結合が存続しやすい。このた
め、Ｓｉ原子に−Ｒ' 基および／または−Ｒ''Ｏ基と−
ＮＲ2 基とがそれぞれ少なくとも１つずつ結合した有機
Ｓｉ化合物を原料ガスとして用いると、Ｓｉ−Ｎ結合が
保存された化学種が生成されやすく、この結果、効率よ
くＳｉＮ系絶縁膜あるいはＳｉＯＮ系絶縁膜が成膜でき
る。
【００２８】ところで、上記ＳｉＮ系絶縁膜あるいはＳ
ｉＯＮ系絶縁膜を成膜するに際しては、プラズマＣＶＤ
法を適用すると、低温による成膜が可能となるため、既
に形成されたＡｌ系配線等にダメージを与えることがな
い。また、ＲＦ電力等のプラズマの放電条件を適正化す
ることによって、有機Ｓｉ化合物において上述したよう
に所望の結合を優先的に切断し、所望の結合を存続させ
ることが可能となる。
ｉＯＮ系絶縁膜を成膜するに際しては、プラズマＣＶＤ
法を適用すると、低温による成膜が可能となるため、既
に形成されたＡｌ系配線等にダメージを与えることがな
い。また、ＲＦ電力等のプラズマの放電条件を適正化す
ることによって、有機Ｓｉ化合物において上述したよう
に所望の結合を優先的に切断し、所望の結合を存続させ
ることが可能となる。
【００２９】また、上記プラズマＣＶＤ法を用いた成膜
においては、プラズマを間欠的に発生させることによ
り、所望の絶縁膜中への不純物の混入を抑制し、膜質を
向上させることができる。これは、プラズマ発生時に基
板表面近傍に存在していた不純物成分を、プラズマ消滅
時に基板表面近傍から排除することができるからであ
る。
においては、プラズマを間欠的に発生させることによ
り、所望の絶縁膜中への不純物の混入を抑制し、膜質を
向上させることができる。これは、プラズマ発生時に基
板表面近傍に存在していた不純物成分を、プラズマ消滅
時に基板表面近傍から排除することができるからであ
る。
【００３０】
【実施例】以下、本発明に係る絶縁膜の成膜方法を具体
的な実施例を用いて説明する。ここでは、Ａｌ系配線上
のパッシベーション膜としてＳｉＮ系絶縁膜あるいはＳ
ｉＯＮ系絶縁膜を成膜した例について説明する。
的な実施例を用いて説明する。ここでは、Ａｌ系配線上
のパッシベーション膜としてＳｉＮ系絶縁膜あるいはＳ
ｉＯＮ系絶縁膜を成膜した例について説明する。
【００３１】なお、ここではＣＶＤ装置として、平行平
板型プラズマＣＶＤ装置を用いた。このプラズマＣＶＤ
装置においては、下部電極にウェハを載置し、上部電極
にＲＦ電力を印加するようになされている。また、下部
電極にはヒータが設けられることにより、ウェハ温度が
調整可能とされている。一方、上部電極は原料ガスを基
板上に均一に供給するためのシャワー電極となされてい
る。
板型プラズマＣＶＤ装置を用いた。このプラズマＣＶＤ
装置においては、下部電極にウェハを載置し、上部電極
にＲＦ電力を印加するようになされている。また、下部
電極にはヒータが設けられることにより、ウェハ温度が
調整可能とされている。一方、上部電極は原料ガスを基
板上に均一に供給するためのシャワー電極となされてい
る。
【００３２】実施例１ 本実施例では、原料ガスである有機Ｓｉ化合物として、
ビスジメチルアミノジメチルシラン［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］
2 Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 を用いてＳｉＮ系絶縁膜を形成し
た。
ビスジメチルアミノジメチルシラン［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］
2 Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 を用いてＳｉＮ系絶縁膜を形成し
た。
【００３３】具体的には、図１に示されるような、Ｓｉ
基板１上にＳｉＯ系層間絶縁膜２およびＡｌ系配線３が
形成されたウェハに対して、以下の条件のプラズマＣＶ
ＤによりＳｉＮ系絶縁膜を１μｍなる膜厚に成膜した。
基板１上にＳｉＯ系層間絶縁膜２およびＡｌ系配線３が
形成されたウェハに対して、以下の条件のプラズマＣＶ
ＤによりＳｉＮ系絶縁膜を１μｍなる膜厚に成膜した。
【００３４】プラズマＣＶＤ条件 装置 ： 平行平板型プラズマＣＶＤ装置 原料ガス ： ［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］2 Ｓｉ（ＣＨ3 ）
2 １００ｓｃｃｍ ＲＦ電力 ： ３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 圧力 ： １２００Ｐａ ウェハ温度 ： ４００℃ 電極間距離 ： １０ｍｍ
2 １００ｓｃｃｍ ＲＦ電力 ： ３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 圧力 ： １２００Ｐａ ウェハ温度 ： ４００℃ 電極間距離 ： １０ｍｍ
【００３５】上述のようにして成膜されたＳｉＮ系絶縁
膜４は、図２に示されるように、ボイドやクラックを有
さない、ステップカバレージに優れたものであった。
膜４は、図２に示されるように、ボイドやクラックを有
さない、ステップカバレージに優れたものであった。
【００３６】なお、良好なステップカバレージを達成で
きたのは、原料ガスを構成する有機Ｓｉ化合物におい
て、メチル基がＳｉ原子から切断されやすく、また、ジ
メチルアミノ基からもメチル基が遊離されやすいため、
中間生成物が高分子重合体を形成し、優れた流動性を示
したからであると考えられる。
きたのは、原料ガスを構成する有機Ｓｉ化合物におい
て、メチル基がＳｉ原子から切断されやすく、また、ジ
メチルアミノ基からもメチル基が遊離されやすいため、
中間生成物が高分子重合体を形成し、優れた流動性を示
したからであると考えられる。
【００３７】続いて、下記の条件のアニール処理を行っ
た。 アニール条件 導入ガス ： 上記原料ガスを３％Ｈ2 含有Ｎ2 ガ
スにて希釈したもの ８０００ｓｃｃｍ アニール時間 ： ６０分 圧力 ： 大気圧 アニール温度 ： ４００℃
た。 アニール条件 導入ガス ： 上記原料ガスを３％Ｈ2 含有Ｎ2 ガ
スにて希釈したもの ８０００ｓｃｃｍ アニール時間 ： ６０分 圧力 ： 大気圧 アニール温度 ： ４００℃
【００３８】そして、上述のＳｉＮ系絶縁膜４が形成さ
れたウェハに対して腐蝕試験を行った。この腐蝕試験の
条件を下記に示す。
れたウェハに対して腐蝕試験を行った。この腐蝕試験の
条件を下記に示す。
【００３９】腐蝕試験条件 塩酸濃度 ： ５％ 試験時間 ： ５分 溶液温度 ： ２５℃
【００４０】この腐蝕試験の結果、Ａｌ系配線３には腐
蝕が見られず、成膜されたＳｉＮ系絶縁膜４は良好な耐
水性，耐腐蝕性を示すものであることがわかった。これ
は、カバレージに優れ、ボイドやクラックが発生してい
ないことを示している。
蝕が見られず、成膜されたＳｉＮ系絶縁膜４は良好な耐
水性，耐腐蝕性を示すものであることがわかった。これ
は、カバレージに優れ、ボイドやクラックが発生してい
ないことを示している。
【００４１】以上のように、本実施例によって成膜され
たＳｉＮ系絶縁膜４は、良好なカバレージを示すもので
あるため、パッシベーション膜として用いられて好適で
ある。
たＳｉＮ系絶縁膜４は、良好なカバレージを示すもので
あるため、パッシベーション膜として用いられて好適で
ある。
【００４２】実施例２ 本実施例では、原料ガスとして、ビスジメチルアミノジ
エトキシシラン［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］2 Ｓｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）2 とＮＨ3 との混合ガスを用いてＳｉＯＮ系絶
縁膜を形成した。
エトキシシラン［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］2 Ｓｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）2 とＮＨ3 との混合ガスを用いてＳｉＯＮ系絶
縁膜を形成した。
【００４３】具体的には、実施例１と同様にしてＳｉＯ
系層間絶縁膜２およびＡｌ系配線３が形成されたウェハ
に対して、以下の条件のプラズマＣＶＤによりＳｉＯＮ
系絶縁膜５を１μｍなる膜厚に成膜した。
系層間絶縁膜２およびＡｌ系配線３が形成されたウェハ
に対して、以下の条件のプラズマＣＶＤによりＳｉＯＮ
系絶縁膜５を１μｍなる膜厚に成膜した。
【００４４】プラズマＣＶＤ条件 装置 ： 平行平板型プラズマＣＶＤ装置 原料ガス ： ［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］2 Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ
5 ）2 １００ｓｃｃｍ ＮＨ3 ５０ｓｃｃｍ ＲＦ電力 ： ３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 圧力 ： １２００Ｐａ ウェハ温度 ： ２００℃ 電極間距離 ： １０ｍｍ
5 ）2 １００ｓｃｃｍ ＮＨ3 ５０ｓｃｃｍ ＲＦ電力 ： ３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 圧力 ： １２００Ｐａ ウェハ温度 ： ２００℃ 電極間距離 ： １０ｍｍ
【００４５】上述のようにして成膜されたＳｉＯＮ系絶
縁膜５はボイドやクラックを有さない、ステップカバレ
ージに優れたものであった。
縁膜５はボイドやクラックを有さない、ステップカバレ
ージに優れたものであった。
【００４６】なお、良好なステップカバレージを達成で
きたのは、原料ガスを構成する有機Ｓｉ化合物における
エトキシ基がＳｉ原子から切断されやすく、また、ジメ
チルアミノ基からもメチル基が遊離されるため、中間生
成物が高分子重合体を形成し、優れた流動性を示したか
らであると考えられる。また、原料ガスにはＮＨ3 が含
有されていたため、Ｎ原子による炭素成分の引き抜き効
果が働き、ＳｉＯＮ系絶縁膜５中の炭素成分の含有を低
減させることができた。
きたのは、原料ガスを構成する有機Ｓｉ化合物における
エトキシ基がＳｉ原子から切断されやすく、また、ジメ
チルアミノ基からもメチル基が遊離されるため、中間生
成物が高分子重合体を形成し、優れた流動性を示したか
らであると考えられる。また、原料ガスにはＮＨ3 が含
有されていたため、Ｎ原子による炭素成分の引き抜き効
果が働き、ＳｉＯＮ系絶縁膜５中の炭素成分の含有を低
減させることができた。
【００４７】続いて、上記原料ガスを３％Ｈ2 含有Ｎ2
ガスにて希釈したガスを用いた以外は実施例１と同様に
してアニール処理を行った。
ガスにて希釈したガスを用いた以外は実施例１と同様に
してアニール処理を行った。
【００４８】そして、上述のＳｉＯＮ系絶縁膜５が形成
されたウェハについて、実施例１と同様にして腐蝕試験
を行ったところ、Ａｌ系配線３には腐蝕が見られず、成
膜されたＳｉＯＮ系絶縁膜５は良好な耐水性，耐腐蝕性
を示すものであることがわかった。これは、カバレージ
に優れ、ボイドやクラックが発生していないことを示し
ている。
されたウェハについて、実施例１と同様にして腐蝕試験
を行ったところ、Ａｌ系配線３には腐蝕が見られず、成
膜されたＳｉＯＮ系絶縁膜５は良好な耐水性，耐腐蝕性
を示すものであることがわかった。これは、カバレージ
に優れ、ボイドやクラックが発生していないことを示し
ている。
【００４９】以上のように、本実施例によって成膜され
たＳｉＯＮ系絶縁膜５は、良好なカバレージを示すもの
であるため、パッシベーション膜として用いられて好適
である。
たＳｉＯＮ系絶縁膜５は、良好なカバレージを示すもの
であるため、パッシベーション膜として用いられて好適
である。
【００５０】実施例３ 本実施例では、原料ガスとして、ビスジエチルアミノエ
トキシシリルアジド［（Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｎ］2 Ｓｉ
（Ｎ3 ）（ＯＣ2 Ｈ5 ）を用い、プラズマを間欠的に発
生させてＳｉＯＮ系絶縁膜の成膜を行った。
トキシシリルアジド［（Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｎ］2 Ｓｉ
（Ｎ3 ）（ＯＣ2 Ｈ5 ）を用い、プラズマを間欠的に発
生させてＳｉＯＮ系絶縁膜の成膜を行った。
【００５１】具体的には、実施例１と同様にしてＳｉＯ
系層間絶縁膜２およびＡｌ系配線３が形成されたウェハ
に対して、以下の条件のプラズマＣＶＤによりＳｉＯＮ
系絶縁膜５を１μｍなる膜厚に成膜した。
系層間絶縁膜２およびＡｌ系配線３が形成されたウェハ
に対して、以下の条件のプラズマＣＶＤによりＳｉＯＮ
系絶縁膜５を１μｍなる膜厚に成膜した。
【００５２】プラズマＣＶＤ条件 装置 ： 平行平板型プラズマＣＶＤ装置 原料ガス ： ［（Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｎ］2 Ｓｉ（Ｎ3 ）
（ＯＣ2 Ｈ5 ） １００ｓｃｃｍ ＮＨ3 ５０ｓｃｃｍ ＲＦ電力 ： ３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 圧力 ： １２００Ｐａ ウェハ温度 ： ２００℃ 電極間距離 ： １０ｍｍ 成膜時間／回： ２秒 成膜回数 ： １０回
（ＯＣ2 Ｈ5 ） １００ｓｃｃｍ ＮＨ3 ５０ｓｃｃｍ ＲＦ電力 ： ３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 圧力 ： １２００Ｐａ ウェハ温度 ： ２００℃ 電極間距離 ： １０ｍｍ 成膜時間／回： ２秒 成膜回数 ： １０回
【００５３】上述の条件にて、原料ガスの導入とＲＦ電
力の印加とを交互に繰り返すことにより、一定量の成膜
がなされる毎に不純物をウェハ近傍から排除しながら、
ＳｉＯＮ系絶縁膜５を成膜した。なお、このＳｉＯＮ系
絶縁膜５はボイドやクラックを有さない、ステップカバ
レージに優れたものであり、実施例２によって成膜され
たＳｉＯＮ系絶縁膜５に比して、さらに不純物の取り込
みが少なく膜質に優れたものであった。
力の印加とを交互に繰り返すことにより、一定量の成膜
がなされる毎に不純物をウェハ近傍から排除しながら、
ＳｉＯＮ系絶縁膜５を成膜した。なお、このＳｉＯＮ系
絶縁膜５はボイドやクラックを有さない、ステップカバ
レージに優れたものであり、実施例２によって成膜され
たＳｉＯＮ系絶縁膜５に比して、さらに不純物の取り込
みが少なく膜質に優れたものであった。
【００５４】なお、良好なステップカバレージを達成で
きたのは、原料ガスを構成する有機Ｓｉ化合物におい
て、エトキシ基がＳｉ原子から切断されやすく、またジ
エチルアミノ基からもエタン基が遊離されやすいため、
中間生成物が高分子重合体を形成し、優れた流動性を示
したからであると考えられる。また、原料ガスにはＮＨ
3 が含有されていたため、Ｎ原子による炭素成分の引き
抜き効果が働き、ＳｉＯＮ系絶縁膜５中の炭素成分の含
有量を低減させることができた。
きたのは、原料ガスを構成する有機Ｓｉ化合物におい
て、エトキシ基がＳｉ原子から切断されやすく、またジ
エチルアミノ基からもエタン基が遊離されやすいため、
中間生成物が高分子重合体を形成し、優れた流動性を示
したからであると考えられる。また、原料ガスにはＮＨ
3 が含有されていたため、Ｎ原子による炭素成分の引き
抜き効果が働き、ＳｉＯＮ系絶縁膜５中の炭素成分の含
有量を低減させることができた。
【００５５】続いて、上記原料ガスを３％Ｈ2 含有Ｎ2
ガスにて希釈したガスを用いた以外は実施例１と同様に
してアニール処理を行った。
ガスにて希釈したガスを用いた以外は実施例１と同様に
してアニール処理を行った。
【００５６】そして、上述のＳｉＮ系絶縁膜４が形成さ
れたウェハについて、実施例１と同様にして腐蝕試験を
行ったところ、Ａｌ系配線３には腐蝕が見られず、成膜
されたＳｉＯＮ系絶縁膜５は良好な耐水性，耐腐蝕性を
示すものであることがわかった。これは、カバレージに
優れ、ボイドやクラックが発生していないことを示して
いる。
れたウェハについて、実施例１と同様にして腐蝕試験を
行ったところ、Ａｌ系配線３には腐蝕が見られず、成膜
されたＳｉＯＮ系絶縁膜５は良好な耐水性，耐腐蝕性を
示すものであることがわかった。これは、カバレージに
優れ、ボイドやクラックが発生していないことを示して
いる。
【００５７】以上のように、本実施例によって成膜され
たＳｉＯＮ系絶縁膜５は、良好なカバレージを示すもの
であるため、パッシベーション膜として用いられて好適
である。
たＳｉＯＮ系絶縁膜５は、良好なカバレージを示すもの
であるため、パッシベーション膜として用いられて好適
である。
【００５８】以上、本発明に係る絶縁膜の成膜方法を適
用した例について説明したが、本発明は上述の実施例に
限定されるものではない。例えば、本発明により成膜さ
れるＳｉＮ系絶縁膜やＳｉＯＮ系絶縁膜はパッシベーシ
ョン膜以外に層間絶縁膜として適用することもできる。
また、ＳｉＯＮ系薄膜については、エキシマ・レーザ・
リソグラフィにおける反射防止膜として応用することも
提案されている。
用した例について説明したが、本発明は上述の実施例に
限定されるものではない。例えば、本発明により成膜さ
れるＳｉＮ系絶縁膜やＳｉＯＮ系絶縁膜はパッシベーシ
ョン膜以外に層間絶縁膜として適用することもできる。
また、ＳｉＯＮ系薄膜については、エキシマ・レーザ・
リソグラフィにおける反射防止膜として応用することも
提案されている。
【００５９】また、絶縁膜を成膜するためのＣＶＤ装置
の構成も実施例に示された平行平板型プラズマＣＶＤ装
置に限られない。さらに、ＣＶＤ条件、絶縁膜を形成す
るウェハの構成においても特に限定されない。
の構成も実施例に示された平行平板型プラズマＣＶＤ装
置に限られない。さらに、ＣＶＤ条件、絶縁膜を形成す
るウェハの構成においても特に限定されない。
【００６０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
を適用すると、ステップカバレージに優れたＳｉＮ系絶
縁膜あるいはＳｉＯＮ系絶縁膜が形成できる。したがっ
て、これら絶縁膜は絶縁性が確保され、耐水性、耐腐蝕
性にも優れたものとなり、これをパッシベーション膜あ
るいは層間絶縁膜として用いると、デバイス特性の劣化
が防止された信頼性の高い半導体装置を製造することが
できる。
を適用すると、ステップカバレージに優れたＳｉＮ系絶
縁膜あるいはＳｉＯＮ系絶縁膜が形成できる。したがっ
て、これら絶縁膜は絶縁性が確保され、耐水性、耐腐蝕
性にも優れたものとなり、これをパッシベーション膜あ
るいは層間絶縁膜として用いると、デバイス特性の劣化
が防止された信頼性の高い半導体装置を製造することが
できる。
【図１】本発明を適用して半導体装置を製造する工程を
示すものであり、Ｓｉ基板上にＳｉＯ系層間絶縁膜とＡ
ｌ系配線が形成されたウェハの断面を示す模式図であ
る。
示すものであり、Ｓｉ基板上にＳｉＯ系層間絶縁膜とＡ
ｌ系配線が形成されたウェハの断面を示す模式図であ
る。
【図２】図１のウェハに対してＳｉＮ系絶縁膜あるいは
ＳｉＯＮ系絶縁膜を成膜した状態を示す模式図である。
ＳｉＯＮ系絶縁膜を成膜した状態を示す模式図である。
【図３】従来法によりＳｉＮ系絶縁膜が成膜されたウェ
ハの断面を示す模式図である。
ハの断面を示す模式図である。
１ Ｓｉ基板 ２ ＳｉＯ系層間絶縁膜 ３ Ａｌ系配線 ４ ＳｉＮ系絶縁膜 ５ ＳｉＯＮ系絶縁膜
Claims (5)
- 【請求項１】 ＣＶＤ装置の反応室内に原料ガスを導入
して基板上に所望の絶縁膜を成膜するに際し、 前記原料ガスとして、Ｓｉ原子に炭素数１以上のアルキ
ル基もしくは炭素数１以上のアルコキシル基のうち少な
くとも一方と−ＮＲ2 基（但し、Ｒは炭素数１以上の炭
化水素基を示す）とがそれぞれ少なくとも１つずつ結合
されてなる有機Ｓｉ化合物を用いることを特徴とする絶
縁膜の成膜方法。 - 【請求項２】 前記所望の絶縁膜がＳｉＮ系絶縁膜であ
ることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜の成膜方法。 - 【請求項３】 前記所望の絶縁膜がＳｉＯＮ系絶縁膜で
あることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜の成膜方
法。 - 【請求項４】 前記成膜はプラズマＣＶＤ法により行う
ことを特徴とする請求項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。 - 【請求項５】 前記成膜はプラズマを間欠的に生成させ
ながら行うことを特徴とする請求項４記載の絶縁膜の成
膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4374594A JPH07254599A (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 絶縁膜の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4374594A JPH07254599A (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 絶縁膜の成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07254599A true JPH07254599A (ja) | 1995-10-03 |
Family
ID=12672308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4374594A Withdrawn JPH07254599A (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 絶縁膜の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07254599A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6486015B1 (en) * | 2000-04-25 | 2002-11-26 | Infineon Technologies Ag | Low temperature carbon rich oxy-nitride for improved RIE selectivity |
-
1994
- 1994-03-15 JP JP4374594A patent/JPH07254599A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6486015B1 (en) * | 2000-04-25 | 2002-11-26 | Infineon Technologies Ag | Low temperature carbon rich oxy-nitride for improved RIE selectivity |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010605 |