JPH07307293A

JPH07307293A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH07307293A
Application number: JP9763194A
Authority: JP
Inventors: Shingo Kadomura; 新吾門村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-05-11
Filing date: 1994-05-11
Publication date: 1995-11-21

Abstract

(57)【要約】【目的】有機シラン系ガスによるＣＶＤ法により、残
留水酸基や有機成分が低減され、セルフフロー特性に優
れたＳｉＯＦ系低誘電率層間絶縁膜有する半導体装置の
製造方法を提供する。【構成】ヘリコン波プラズマＣＶＤ装置等高密度プラ
ズマを発生しうるプラズマＣＶＤ装置を用い、第１のガ
スシャワーリング９からはＯ系ガスとＦ系ガスを、第２
のガスシャワーリング１０からＴＥＯＳとＨ₂Ｏを供給
する。【効果】酸化・脱水反応の促進および中間重合体構造
の制御により、膜質の優れた低誘電率平坦化層間絶縁膜
の形成が可能となる。塩基性ガスをさらに添加すれば、
その触媒作用によりこの効果は一層徹底される。これら
の効果により、配線容量が低減された信頼性の高い半導
体装置の製造が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、更に詳しくは段差や凹部を有する下地上に形成し
て平坦な表面を得ることができるとともに、膜質に優れ
た低誘電率の酸化シリコン系絶縁膜を形成する工程を含
む半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の高集積化が進展
し、そのデザインルールがサブハーフミクロンからクォ
ータミクロンのレベルへと微細化されるに伴い、内部配
線のパターン幅も縮小されつつある。一方配線抵抗を低
いレベルに保ち信号伝播の遅延や各種マイグレーション
を防止するには、Ｃｕ等低抵抗の配線材料の採用もさる
ことながら、配線の断面積を確保することが必要であ
る。すなわち配線の高さはある程度必要であることか
ら、配線のアスペクト比は増加の傾向にある。

【０００３】かかる微細配線を多層配線として用いる場
合には、下層配線により形成された段差や凹部上に平坦
化層間絶縁膜を形成してフラットな表面を確保し、この
上に上層配線を形成するプロセスを繰り返すことが必要
となる。このため平坦性と膜質にすぐれた層間絶縁膜の
形成方法が高集積度半導体装置のキープロセスの１つと
なっている。

【０００４】従来より各種の平坦化層間絶縁膜の形成方
法が開発されており、例えば月間セミコンダクター・ワ
ールド誌（プレスジャーナル社刊）１９８９年１１月号
８１ページにはこれら形成方法の総説が掲載されてい
る。このうち、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒ
ｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ、あるいはＴｅｔｒａｅｔｈ
ｏｘｙｓｉｌａｎｅ）等の有機シランガスと、Ｏ₂ま
たはＯ₃とを原料ガスとしたＣＶＤ法による酸化シリコ
ン系の絶縁膜は、成膜時に下地段差を吸収して良好なス
テップカバリッジを得ることができるいわゆるセルフフ
ロープロセスとして注目されている。中でもプラズマＣ
ＶＤによれば、４００℃程度迄反応温度を下げられるこ
とから、Ａｌ系金属配線上の層間絶縁膜としての利用も
可能となりつつある。

【０００５】このＴＥＯＳを原料ガスとするプラズマＣ
ＶＤ層間絶縁膜のステップカバリッジの更なる改良プロ
セスとして、気体のＨ₂Ｏ（水蒸気）を酸化剤として用
いる方法が第３８回応用物理学関係連合講演会（１９９
１年春期年会）講演予稿集ｐ６３２、講演番号２９ｐ−
Ｖ−８及び２９ｐ−Ｖ−９に提案されている。これはＨ
₂ＯとＴＥＯＳが気相中で中間重合体をつくり、これが
下地の配線材料やＳｉ基板、ＳｉＯ₂等の絶縁膜の表面
に優先的に吸着し、この吸着面でさらに縮重合反応を起
こしてＳｉＯ₂が形成される表面反応およびその繰り返
しを利用することにより、下地表面の依存性なくステッ
プカバリッジの向上を図るものである。

【０００６】一方、半導体装置内での信号伝播の遅延を
防止する意味から、層間絶縁膜の比誘電率の低減による
寄生容量の低下も重要課題である。従来より低誘電率材
料としてポリイミドや酸素添加ＳｉＢＮ等が検討されて
いるが、一般的な絶縁材料であるＳｉＯ₂にＦを添加し
たＳｉＯ_xＦ_y（以下ＳｉＯＦと記す）は、成膜プロセ
スの連続性という観点からも注目されている。一例とし
てＴＥＯＳ／Ｏ₂／ＣＦ₄系原料ガスによるプラズマＣ
ＶＤ方法が１９９３ＤｒｙＰｒｏｃｅｓｓＳｙｍｐ
ｏｓｉｕｍ予稿集１６３ページ講演番号Ｖ−２に掲載
されている。この方法によれば、ＣＶＤ−ＳｉＯ₂絶縁
膜に６ａｔ％程度のＦを含有させることにより、比誘電
率を４．１程度から３．２程度まで低減できるとしてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
形成方法による絶縁膜は、膜質やステップカバリッジ等
層間絶縁膜に要求される諸特性をすべての面で満足して
いる訳ではない。例えば、Ｈ₂Ｏは酸化作用が弱く、形
成された層間絶縁膜や中間重合体中に水酸基や有機成分
が多く残留する。このため層間絶縁膜中からのガス脱離
やこれに起因する膜の収縮やクラックの発生、耐圧の低
下、さらにはＡｌ系金属配線を使用した場合のアフター
コロージョン発生の問題等が残る。

【０００８】また上述したＳｉＯＦは中間生成物の構造
制御によるステップカバリッジやギャップフィル特性、
さらに残留カーボンの低減等に関しては配慮が払われて
いない。

【０００９】ところで、本願出願人は先に出願した特願
平５−０２２１９７号明細書において、原料ガス中に反
応触媒として塩基性ガスを添加することにより、脱水縮
合の反応速度を飛躍的に高める方法を提案した。このプ
ロセスにより、膜中の水酸基を減少するとともに、残留
カーボンを低減し、セルフフロー形状に優れた分子量の
大きい反応生成物を得て、層間絶縁膜のステップカバリ
ッジを向上することが可能となった。

【００１０】本発明の課題は上記各従来技術を更に改良
し、プラズマＣＶＤ条件を最適化することにより膜中の
残留水酸基や有機物が低減され、しかもセルフフロー特
性に優れた平坦面を持つ酸化シリコン系絶縁膜を有する
半導体装置の製造方法を提供することである。

【００１１】本発明の他の課題は成膜後のガス脱離やこ
れに伴う膜の収縮やクラックの発生、耐圧の低下がな
く、さらにはＡｌ系金属配線を用いた場合にあってもア
フターコロージョン発生の虞れのない、信頼性に優れた
酸化シリコン系絶縁膜を有する半導体装置の製造方法を
提供することである。

【００１２】さらに本発明の別の課題は層間絶縁膜の比
誘電率を低減し、配線間容量の小さい高速半導体装置の
製造方法を提供することである。本発明の上記以外の課
題は、本願明細書および添付図面の説明により明らかに
される。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、上記の課題を解決するために提案するもので
あり、有機シラン系ガス、水蒸気、Ｏ系ガスおよびＦ系
ガスを主体とする原料ガスを用い、１×１０¹¹／ｃｍ³
以上１×１０¹⁴／ｃｍ³未満のプラズマ密度を発生しう
るプラズマ発生源を有するプラズマＣＶＤ装置を用いた
プラズマＣＶＤ法により、被処理基板上に酸化シリコン
系絶縁膜を形成するものである。

【００１４】１×１０¹¹／ｃｍ³以上１×１０¹⁴／ｃｍ
³未満のプラズマ密度を発生しうるプラズマ発生源を有
するプラズマＣＶＤ装置としては、ヘリコン波プラズマ
（ＨｅｌｉｃｏｎＷａｖｅＰｌａｓｍａ）ＣＶＤ装
置、ＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄ
Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤ装置、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｆｏ
ｒｍｅｒＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）ＣＶＤ装
置、ＥＣＲ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマＣＶＤ装置等を例示でき
る。これら各高密度プラズマ装置についての技術的説明
は、個々の技術リポート等に詳述されているので省略す
るが、総説としては月間セミコンダクターワールド誌
（プレスジャーナル社刊）１９９２年１０月号５９ペー
ジに掲載されている。

【００１５】上記プラズマＣＶＤ装置によりプラズマＣ
ＶＤを行う場合、有機シラン系ガスおよび水蒸気は被処
理基板近傍にガス供給リング等により供給し、Ｏ系ガス
およびＦ系ガスはプラズマ発生源内部に供給することが
望ましい。

【００１６】原料ガスには更に塩基性ガスを添加するこ
とが望ましい。この場合、塩基性ガスは有機シラン系ガ
ス、水蒸気とともに被処理基板近傍にガス供給リング等
により供給することが望ましい。

【００１７】

【作用】本発明のポイントは、ＴＥＯＳ等の有機シラン
系ガス、水蒸気、Ｏ系ガスおよびＦ系ガスを主体とする
原料ガスを用い、１×１０¹¹／ｃｍ³以上１×１０¹⁴／
ｃｍ³未満のプラズマ密度を発生しうる高密度プラズマ
発生源を有するプラズマＣＶＤ装置を用いたプラズマＣ
ＶＤ法により、被処理基板上に酸化シリコン系絶縁膜を
形成する点にある。

【００１８】先に述べたように、ＴＥＯＳ／Ｈ₂Ｏ系に
よるプロセスは、ＴＥＯＳすなわち（ＲＯ）₄−Ｓｉを
予め気相重合させ、２量体である（ＲＯ）₃−Ｓｉ−
（ＲＯ）₃や３量体さらに高次の重合体を形成してお
き、これら中間重合体を加熱された被処理基板に供給す
ることにより、基板上での表面マイグレーションや表面
反応を制御するのである。なおＲＯ−はアルコキシ基、
ＴＥＯＳの場合にはエトキシ基を示すものとする。この
ようにＴＥＯＳを気相重合させ中間生成物の構造を制御
し、１部のアルキル基Ｒ−やアルコキシ基ＲＯ−をＣＯ
₂やＨ₂Ｏの形で酸化除去しておくことにより、（−Ｓ
ｉ−Ｏ−Ｓｉ−）_nのシロキサンネットワークがよりス
ムーズに形成される。

【００１９】しかしながら、Ｈ₂Ｏは酸化力が弱く膜中
の水酸基やＨ₂Ｏの残存が問題視されている。本発明は
Ｆ系ガスを添加することにより、これら−ＯＨ基やＨ₂
ＯからＨをＨＦの形で引き抜く反応を利用する。これに
加え別途Ｏ系ガスを添加し、水蒸気の酸化力を補うので
ある。さらに、高密度プラズマ発生源を用いることによ
り、原料ガスの解離を促進し−ＯＨ基やＨ₂ＯからのＨ
引き抜き効果が徹底される。なおＦ系ガス添加によるＳ
ｉ−Ｆ結合形成による酸化シリコン系絶縁膜の低誘電率
化のメカニズムそのものは従来と変わることはない。

【００２０】本発明は以上にあげた作用を基本的な技術
思想とするが、より一層の膜質向上のため、原料ガス中
にさらに塩基性ガスを添加する方法を提案する。これ
は、高密度プラズマ発生源により有機シラン系ガスの解
離が過度となり、膜中の残存カーボンが増加する懸念に
対する対策である。すなわち、ＮＨ₃をはじめとする塩
基性ガスは触媒的に作用し、有機シラン系ガスの脱水縮
合反応速度を高めるとともに、プラズマ中に解離生成す
るＮ^*によるカーボンの引き抜き効果により膜中の残存
カーボンを大幅に低減するのである。

【００２１】以上述べた各作用の総合により、膜中の残
存水酸基やＨ₂Ｏ、カーボンの含有量の少ない、しかも
ステップカバリッジやギャップフィル性能に優れたＳｉ
ＯＦ系絶縁膜を形成することが可能となる。

【００２２】ところで、従来一般的にプラズマＣＶＤ装
置として採用されている平行平板型プラズマＣＶＤ装置
は、プラズマ密度として１×１０⁹／ｃｍ³台、磁界を
併用するマグネトロン型装置であっても１×１０¹⁰／ｃ
ｍ³オーダのプラズマ密度であり、プラズマ密度や原料
ガスの解離効率の点で不十分である。しかし本発明の趣
旨に基づき、有機シラン系ガス／水蒸気／Ｏ系ガス／Ｆ
系ガスないしはこれに塩基性ガスを添加した原料ガスを
用いれば、従来のガス系による酸化シリコン系絶縁膜よ
りは優れた膜質を得ることが可能である。

【００２３】一方、プラズマ密度の上限値については原
料ガス圧力と密接な関連があり、本発明で採用する高密
度プラズマ発生源を有するプラズマＣＶＤ装置の主たる
動作圧力である１０^-1Ｐａ台ガス圧力においては、１×
１０¹⁴／ｃｍ³のプラズマ密度はほぼ完全解離に近い値
である。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき図面を参
照しながら説明する。

【００２５】実施例１始めに本実施例で用いるヘリコン波プラズマＣＶＤ装置
の一構成例につき、図１に示す概略断面図を参照して説
明する。

【００２６】ヘリコン波プラズマ発生源は、石英または
アルミナ等からなるベルジャ３を周回するヘリコン波ア
ンテナ４、ヘリコン波プラズマ電源５、マッチングネッ
トワーク６およびソレノイドコイルアッセンブリ７等か
ら構成する。このうちソレノイドコイルアッセンブリ７
は、ヘリコン波の伝播に寄与する内周コイルと、生成し
たプラズマの輸送に寄与する外周コイルからなる。ＣＶ
Ｄチャンバ１１内には被処理基板１を載置した基板ステ
ージ２、被処理基板１近傍の第２のガスシャワーリング
１０およびプラズマ発生源直下の第１のガスシャワーリ
ング９の各々をベルジャ３に対し軸対象に配置する。こ
の第１のガスシャワーリング９は、ベルジャ３内に向け
処理ガス噴出する複数のノズルが開口している。なおマ
ッチングネットッワーク６をベルジャ３の側面に配設す
る場合には、ベルジャ３頂部にノズルを設け、ここから
第１のガスを供給してもよい。基板ステージ２は温度制
御手段、基板バイアス印加手段等を有していてもよい。
８はエッチングチャンバ１１内の発散磁界を制御するマ
ルチポール磁石である。本装置によれば、ヘリコン波ア
ンテナ４の構造特性により、１０¹³／ｃｍ³オーダの高
密度プラズマを用いたプラズマＣＶＤが可能である。な
お同図では真空ポンプ、ゲートバルブ、搬送系等の装置
細部は図示を省略する。

【００２７】本実施例は、上記プラズマＣＶＤ装置を用
い、ＴＥＯＳ／Ｈ₂Ｏ／Ｏ₂／Ｃ₂Ｆ₆を原料ガスとし
て用いてＡｌ系金属配線上の層間絶縁膜を形成した例で
あり、これを図３（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。

【００２８】まず図示しないＳｉ等の半導体基板上の層
間絶縁膜２０上にＴｉ／ＴｉＮ等からなる密着層兼バリ
アメタル層２１とＡｌ−１％Ｓｉ等によるＡｌ系金属配
線層２２を共にスパッタリング等で形成する。層間絶縁
膜２０には、Ｓｉ等の半導体基板に形成された不純物拡
散層に臨む、図示しない接続孔が形成されていてもよ
い。なお密着層兼バリアメタル層２１の厚さは一例とし
てＴｉ層が３０ｎｍ、ＴｉＮ層が４０ｎｍで合計７０ｎ
ｍ、Ａｌ系金属配線層２２の厚さは一例として５００ｎ
ｍである。この状態が図３（ａ）である。

【００２９】つぎに化学増幅型レジストとエキシマレー
ザリソグラフィによりレジストマスクを形成し、ＢＣｌ
₃／Ｃｌ₂混合ガス等のＣｌ系ガスにより、Ａｌ系金属
配線層２２と密着層兼バリアメタル層２１をパターニン
グする。パターン幅、スペース幅は共に一例として０．
３５μｍである。なおＡｌ系金属配線層２２上にＳｉＯ
Ｎ等からなる反射防止層を形成しておけば、リソグラフ
ィの精度が向上する。この状態が図３（ｂ）である。

【００３０】図３（ｂ）の状態の被処理基板１を図１に
示すヘリコン波プラズマＣＶＤ装置の基板ステージ２に
載置し、一例として下記条件によりＳｉＯＦ系層間絶縁
膜２３を形成する。形成後の状態が図３（ｃ）である。第２のガスシャワーリング１０よりＴＥＯＳ２０ｓｃｃｍＨ₂Ｏ（水蒸気）５０ｓｃｃｍ第１のガスシャワーリング９よりＣ₂Ｆ₆ ２０ｓｃｃｍＯ₂ ５０ｓｃｃｍガス圧力０．１３Ｐａヘリコン波プラズマ電源パワー２５００Ｗ（１３．
５６ＭＨｚ）

【００３１】上記プラズマＣＶＤ過程においては、まず
ヘリコン波プラズマ発生源での放電により、第１のガス
シャワーリング９から供給するＣ₂Ｆ₆とＯ₂が解離し
て多量のＯおよびＦの活性種を含む高密度プラズマが形
成する。この高密度プラズマを、ソレノイドコイルアッ
センブリ７の外周コイルが形成する磁界に沿ってＣＶＤ
チャンバ１１に輸送する。一方、第２のガスシャワーリ
ング１０から供給するＴＥＯＳ／Ｈ₂Ｏは、高密度プラ
ズマにより気相中で効果的に中間重合体を生成し、この
中間重合体はマイグレートしながら被処理基板上に堆積
する。このとき、プラズマ中のＦの活性種は一部堆積膜
中に取り込まれるとともに、堆積膜中の−ＯＨ基やＨ₂
ＯからＨをＨＦの形で引き抜き、膜質を改善しながらＳ
ｉＯＦ絶縁膜を形成する。本実施例によれば、Ｃ₂Ｆ₆
とＨ₂Ｏ添加効果およびヘリコン波プラズマ発生源によ
る高密度プラズマの相乗効果により、水酸基や有機成分
の少ないセルフフロー性に優れた低誘電率の層間絶縁膜
が形成できる。

【００３２】実施例２本実施例は、ヘリコン波プラズマ発生源とＩＣＰ（Ｉｎ
ｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）発
生源を有するハイブリッド型のプラズマＣＶＤ装置を用
いて酸化シリコン系絶縁膜を形成した例であり、始めに
このプラズマＣＶＤ装置の一構成例につき、図２に示す
概略断面図を参照して説明する。

【００３３】本装置は実施例１で用いたヘリコン波プラ
ズマＣＶＤ装置と基本的には同じ構成であるので、特徴
部分のみの説明にとどめ、同じ機能の部分には図１と同
一の参照番号を付すものとする。図２に示す本装置の特
徴部分は、ＣＶＤチャンバ１１上部の側壁を石英等誘電
体材料からなるシリンダ１２で構成し、この外周を大型
のマルチターンアンテナ１３で巻回した点にある。１４
はマルチターンアンテナ１３に電力を供給するＩＣＰ電
源である。ベルジャ３およびシリンダ１２は共に被処理
基板１の中心軸に対し軸対象に構成する。したがってベ
ルジャ３から発散するヘリコン波プラズマを、マルチタ
ーンアンテナ１３の発生する磁界が効率よく引き出すと
ともにこれを閉じ込め、シリンダ１２やＣＶＤチャンバ
１１内壁と活性種との反応を抑制し、被処理基板に対し
２〜５×１０¹³／ｃｍ³の高密度プラズマによる均一な
プラズマＣＶＤを施すことが可能である。

【００３４】本実施例では、上記プラズマＣＶＤ装置を
用い、ＴＥＯＳ／Ｈ₂Ｏ／ＮＨ₃／Ｏ₂／Ｃ₂Ｆ₆を原
料ガスとして用いてＡｌ系金属配線上の層間絶縁膜を形
成した例であり、これを同じく図３（ａ）〜（ｃ）を参
照して説明する。

【００３５】図３（ａ）、および図３（ｂ）に示す被処
理基板は実施例１と同じであるので説明を省略する。こ
の被処理基板１を図２に示すプラズマＣＶＤ装置の基板
ステージ２にセッティングし、一例として下記条件によ
りＳｉＯＦ系層間絶縁膜２３を形成する。形成後の状態
が図３（ｃ）である。第２のガスシャワーリング１０よりＴＥＯＳ２０ｓｃｃｍＨ₂Ｏ（水蒸気）５０ｓｃｃｍＮＨ₃ ２０ｓｃｃｍ第１のガスシャワーリング９よりＣ₂Ｆ₆ ２０ｓｃｃｍＯ₂ ５０ｓｃｃｍガス圧力０．１３Ｐａヘリコン波プラズマ電源パワー２５００Ｗ（１３．
５６ＭＨｚ）ＩＣＰ電源パワー９００Ｗ（２ＭＨ
ｚ）

【００３６】上記プラズマＣＶＤ過程においては、まず
ヘリコン波プラズマ発生源での放電により、第１のガス
シャワーリング９から供給するＣ₂Ｆ₆とＯ₂が解離し
て多量のＯおよびＦの活性種を含む高密度プラズマを形
成する。この高密度プラズマを、ソレノイドコイルアッ
センブリ７の外周コイルが形成する磁界およびマルチタ
ーンアンテナ１３が発生する磁界によりＣＶＤチャンバ
１１に輸送する。一方、第２のガスシャワーリング１０
から供給するＴＥＯＳ／Ｈ₂Ｏは高密度プラズマにより
気相中で効果的に中間重合体を生成し、この中間重合体
はマイグレートしながら被処理基板上に堆積する。この
とき、プラズマ中のＦの活性種は一部堆積膜中に取り込
まれるとともに、堆積膜中の−ＯＨ基やＨ₂ＯからＨを
ＨＦの形で引き抜く反応を促進する。一方、ＮＨ₃はＴ
ＥＯＳの脱水縮合反応速度を高めるとともに、プラズマ
中に解離生成するＮ^*によるカーボンの引き抜き反応に
関与し、膜質を改善しながらＳｉＯＦ絶縁膜を形成す
る。本実施例によれば、Ｃ₂Ｆ₆、Ｈ₂ＯおよびＮＨ₃
の添加効果およびヘリコン波プラズマ／ＩＣＰハイブリ
ッド型プラズマ発生源による高密度プラズマの相乗効果
により、水酸基や残留カーボンおよび有機成分の少ない
セルフフロー性に優れた低誘電率の層間絶縁膜が形成で
きる。

【００３７】以上、本発明を２例の実施例をもって説明
したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるもので
はない。

【００３８】有機シラン系ガスとしてＴＥＯＳを例示し
たが、Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃ
ａｔｅ（ＴＭＯＳ）、Ｄｉａｃｅｔｏｘｙｄｉｔｅｒ
ｔｉａｌｙｂｕｔｏｘｙｓｉｌａｎｅ（ＤＡＤＢ
Ｓ）、Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ（ＴＥ
Ｓ）、Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ（ＴＭ
Ｓ）等他の有機シラン系ガスを適宜使用することができ
る。またこれら有機シラン系ガスにＳｉＨ₄、Ｓｉ₂Ｈ
₆等無機系のシランガスを添加してもよい。

【００３９】またＰＨ₃、Ｂ₂Ｈ₆、ＡｓＨ₃やＴｒｉ
ｍｅｔｈｌｐｈｏｓｐｈａｔｅ（ＴＭＰ）、Ｔｔｉｍｅ
ｔｈｙｌｂｏｒａｔｅ（ＴＭＢ）等の不純物ソースガス
を添加してＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ、ＡｓＳＧ等のシ
リケートガラスを形成することも可能である。

【００４０】塩基性ガスとしてＮＨ₃を例示したがＨｙ
ｄｒａｚｉｎｅ（Ｎ₂Ｈ₂）やその誘導体、ＣＨ₃ＮＨ
₂、Ｃ₂Ｈ₅ＮＨ₃、ＮＨ₂（ＣＨ₂）₂ＮＨ₂等のア
ルキルアミンを使用することも可能である。

【００４１】Ｆ系ガスとしてＣ₂Ｆ₆を用いたが、ＣＦ
₄、Ｃ₃Ｆ₈、ＳｉＦ₄やＮＦ₃等プラズマ中にＦの活
性種を生成しうるガスを用いることができる。

【００４２】その他、希釈ガスとしてＨｅやＡｒ等の希
ガス、更に他のＮＯ₂やＯ₃等の酸化剤を混合して用い
てもよい。

【００４３】高密度プラズマ発生源としてヘリコン波プ
ラズマおよびヘリコン波プラズマ／ＩＣＰハイブリッド
方式を例示したが、他にＴＣＰ、ＥＣＲプラズマ等１×
１０ ¹¹／ｃｍ³以上１×１０¹⁴／ｃｍ³未満のプラズマ
密度を発生しうるプラズマ発生源を任意に用いてよい。

【００４４】前述の実施例は、Ａｌ系金属配線上の層間
絶縁膜を形成する場合について例示したが、ポリシリコ
ンやシリサイド、高融点金属等他の配線材料層を用いる
場合や、最終パッシベーション膜として用いる場合、さ
らにはトレンチアイソレーションをボイドの発生なく平
坦に埋め込む場合等に適用することもできることは言う
までもない。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば有機シラン系ガス、Ｈ₂Ｏ、Ｏ系ガスおよびＦ
系ガスとを主体とする原料ガスを用い、高密度プラズマ
ＣＶＤ法により酸化シリコン系絶縁膜を形成することに
より、下記の効果が得られる。

【００４６】すなわち、従来のＣＶＤ法と比較して、膜
中の残留水酸基、Ｈ₂Ｏや有機物が少なく、セルフフロ
ー特性に優れた酸化シリコン系絶縁膜を形成することが
出来また塩基性ガスをさらに添加すれば、膜中の残留カ
ーボンの低減が達成される。形成される酸化シリコン系
絶縁膜は、Ｓｉ−Ｆ結合を含むＳｉＯＦ低誘電率膜であ
る。

【００４７】これらの効果により、０．５μｍ以下の微
細な段差凹部でもボイドの発生なく埋め込むことが可能
であると同時に、配線間容量が低減された高速デバイス
を信頼性高く製造することが可能となった。成膜された
酸化シリコン系絶縁膜は膜収縮やクラックの発生がない
ので、Ａｌ系金属配線を用いた場合にもアフターコロー
ジョンやマイグレーションの発生の虞れがない。

【００４８】以上の効果により、多層配線の多用により
高段差を有する半導体装置の平坦化層間絶縁膜等の信頼
性を高めることが可能となり、微細なデザインルールに
基づく高性能半導体装置の製造プロセスに本発明が奏す
る効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１用いたヘリコン波プラズマＣ
ＶＤ装置の構成例を示す概略断面図である。

【図２】本発明の実施例２用いたヘリコン波プラズマ／
ＩＣＰハイブリッド型プラズマＣＶＤ装置の構成例を示
す概略断面図である。

【図３】本発明の実施例１および実施例２のプロセスを
説明する概略断面図であり、（ａ）は層間絶縁膜上にＡ
ｌ系金属配線層を形成した状態、（ｂ）Ａｌ系金属配線
層をパターニングした状態、（ｃ）は酸化シリコン系絶
縁膜からなる平坦化層間絶縁膜を形成した状態である。

【符号の説明】

１被処理基板２基板ステージ３ベルジャ４ヘリコン波アンテナ５ヘリコン波プラズマ電源６マッチングネットワーク７ソレノイドコイルアッセンブリ８マルチポールアンテナ９第１のガスシャワーリング１０第２のガスシャワーリング１１被処理基板１２シリンダ１３マルチターンアンテナ１４ＩＣＰ電源２０層間絶縁膜２１密着層兼バリアメタル層２２Ａｌ系金属配線層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機シラン系ガス、水蒸気、Ｏ系ガスお
よびＦ系ガスを主体とする原料ガスを用い、１×１０¹¹
／ｃｍ³以上１×１０¹⁴／ｃｍ³未満のプラズマ密度を
発生しうるプラズマ発生源を有するプラズマＣＶＤ装置
を用いたプラズマＣＶＤ法により、被処理基板上に酸化
シリコン系絶縁膜を形成する工程を有することを特徴と
する、半導体装置の製造方法。
【請求項２】有機シラン系ガスおよび水蒸気は被処理
基板近傍に供給し、Ｏ系ガスおよびＦ系ガスはプラズマ
発生源内部に供給することを特徴とする、請求項１記載
の半導体装置の製造方法。
【請求項３】原料ガスに更に塩基性ガスを添加するこ
とを特徴とする、請求項１記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項４】有機シラン系ガス、水蒸気および塩基性
ガスは被処理基板近傍に供給し、Ｏ系ガスおよびＦ系ガ
スはプラズマ発生源内部に供給することを特徴とする、
請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】塩基性ガスは、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｈ₄、Ｎ₂
Ｈ₄誘導体およびアルキルアミンからなる群から選ばれ
る少なくとも１種であることを特徴とする、請求項３記
載の半導体装置の製造方法。