JPH08167604A - 絶縁膜およびその製造方法 - Google Patents
絶縁膜およびその製造方法Info
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- JPH08167604A JPH08167604A JP31013794A JP31013794A JPH08167604A JP H08167604 A JPH08167604 A JP H08167604A JP 31013794 A JP31013794 A JP 31013794A JP 31013794 A JP31013794 A JP 31013794A JP H08167604 A JPH08167604 A JP H08167604A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、フッ素を含む酸化シリコンからな
る低誘電率絶縁膜でありながら、膜からのフッ素の離
脱、膜中でのフッ化水素を生成を防止し、絶縁膜による
金属配線の腐食の防止を図る。 【構成】 絶縁膜11は、例えば液相ＣＶＤ法によって成
膜されたもので成膜時に流動性を有する酸化膜12と、そ
の中に均等に分散してなるものでフッ素を含む酸化シリ
コン粒子13を酸化シリコン膜14で包含した粒子15とから
なるものである。その製造方法は、第１工程でフッ素を
含む酸化シリコン粒子13の第１前駆体を形成し、第２工
程で第１前駆体と活性な酸素とをモノシランガス中に通
して第１前駆体を包含した酸化シリコン膜14からなる第
２前駆体を形成する。その後第３工程で第２前駆体にモ
ノシランガスと酸素を水に溶解させて気化させたものを
混合し、それを反応させて高流動性の酸化膜12を生成し
て絶縁膜11を形成する。
る低誘電率絶縁膜でありながら、膜からのフッ素の離
脱、膜中でのフッ化水素を生成を防止し、絶縁膜による
金属配線の腐食の防止を図る。 【構成】 絶縁膜11は、例えば液相ＣＶＤ法によって成
膜されたもので成膜時に流動性を有する酸化膜12と、そ
の中に均等に分散してなるものでフッ素を含む酸化シリ
コン粒子13を酸化シリコン膜14で包含した粒子15とから
なるものである。その製造方法は、第１工程でフッ素を
含む酸化シリコン粒子13の第１前駆体を形成し、第２工
程で第１前駆体と活性な酸素とをモノシランガス中に通
して第１前駆体を包含した酸化シリコン膜14からなる第
２前駆体を形成する。その後第３工程で第２前駆体にモ
ノシランガスと酸素を水に溶解させて気化させたものを
混合し、それを反応させて高流動性の酸化膜12を生成し
て絶縁膜11を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁膜およびその製造
方法に関し、特には半導体装置の層間絶縁膜や配線間の
埋め込み膜に用いる絶縁膜およびその製造方法に関する
ものである。
方法に関し、特には半導体装置の層間絶縁膜や配線間の
埋め込み膜に用いる絶縁膜およびその製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来は、低誘電率の絶縁膜であるフッ素
を含む酸化シリコン（以下ＳｉＯＦと記す）膜の成膜を
行うときには、テトラエトキシシラン〔tetraetoxysila
ne（ＴＥＯＳ）〕にヘキサフルオロエタン（Ｃ2 Ｆ6 ）
のようなフッ素（Ｆ）を含むガスを添加してＰＥ−ＣＶ
Ｄ（Plasma Enhanced-Chemical Vapour Deposition）法
で成膜することが一般的であり、この場合は膜のどの部
分にも一様にフッ素（Ｆ）が含有されていた（Extended
Abstract of the 1993 Solid State Devices and Mate
rials ，(1993) T.Usami,K.Shimokawa and M.Yoshimar
u,p.161-163）。
を含む酸化シリコン（以下ＳｉＯＦと記す）膜の成膜を
行うときには、テトラエトキシシラン〔tetraetoxysila
ne（ＴＥＯＳ）〕にヘキサフルオロエタン（Ｃ2 Ｆ6 ）
のようなフッ素（Ｆ）を含むガスを添加してＰＥ−ＣＶ
Ｄ（Plasma Enhanced-Chemical Vapour Deposition）法
で成膜することが一般的であり、この場合は膜のどの部
分にも一様にフッ素（Ｆ）が含有されていた（Extended
Abstract of the 1993 Solid State Devices and Mate
rials ，(1993) T.Usami,K.Shimokawa and M.Yoshimar
u,p.161-163）。
【０００３】もしくは、フルオロトリエトキシシラン
〔fluorotrietoxysilane（ＦＴＥＳ）〕のようにフッ素
（Ｆ）を含む有機シリコン化合物を原料に、低圧ＣＶＤ
法でＳｉＯＦ膜を成膜した例もあるが、この場合も上記
同様に、膜中に一様にフッ素（Ｆ）が含有されていた
（Journal of Electrochemical Society 140 [3] (199
3)T.Homma,R.Yamaguchi,Y.Murao,p.687-692)。
〔fluorotrietoxysilane（ＦＴＥＳ）〕のようにフッ素
（Ｆ）を含む有機シリコン化合物を原料に、低圧ＣＶＤ
法でＳｉＯＦ膜を成膜した例もあるが、この場合も上記
同様に、膜中に一様にフッ素（Ｆ）が含有されていた
（Journal of Electrochemical Society 140 [3] (199
3)T.Homma,R.Yamaguchi,Y.Murao,p.687-692)。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で成膜した
ＳｉＯＦ膜は、膜中に一様にフッ素を含んでいたため、
成膜後の熱処理（ポストアニール）時に容易にフッ素を
放出し、膜の組成を変えてしまっていた。また膜中に含
まれる水素とフッ素とが反応してフッ化水素（ＨＦ）が
生成され、配線用の金属、例えばアルミニウムを腐食し
ていた（Japan Journal of Applied Physics 33 [1] (1
994) T.Usami,K.Shimokawa and M.Yoshimaru,p.408-41
2）。特に、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）のよう
な高流動性膜は、吸湿により膜中に大量のＨ2 Ｏを含ん
でいるため、フッ化水素がＨ2 Ｏに溶け込むとフッ酸と
なって、腐食が深刻になる。
ＳｉＯＦ膜は、膜中に一様にフッ素を含んでいたため、
成膜後の熱処理（ポストアニール）時に容易にフッ素を
放出し、膜の組成を変えてしまっていた。また膜中に含
まれる水素とフッ素とが反応してフッ化水素（ＨＦ）が
生成され、配線用の金属、例えばアルミニウムを腐食し
ていた（Japan Journal of Applied Physics 33 [1] (1
994) T.Usami,K.Shimokawa and M.Yoshimaru,p.408-41
2）。特に、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）のよう
な高流動性膜は、吸湿により膜中に大量のＨ2 Ｏを含ん
でいるため、フッ化水素がＨ2 Ｏに溶け込むとフッ酸と
なって、腐食が深刻になる。
【０００５】本発明は、ＳｉＯＦを含んだ低誘電率絶縁
膜でありながら、フッ素の膜からの離脱や膜中でのフッ
化水素の生成を防止して、膜中に大量のＨ2 Ｏを含んで
いても金属配線を腐食しない絶縁膜およびその製造方法
を提供することを目的とする。
膜でありながら、フッ素の膜からの離脱や膜中でのフッ
化水素の生成を防止して、膜中に大量のＨ2 Ｏを含んで
いても金属配線を腐食しない絶縁膜およびその製造方法
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた絶縁膜およびその製造方法であ
る。すなわち、絶縁膜は、酸化膜として、例えば液相Ｃ
ＶＤ法によって成膜されたもので成膜時に流動性を有す
る酸化膜と、酸化膜中に均等に分散してなるものでフッ
素を含む酸化シリコン粒子を酸化シリコン膜で包含した
粒子とからなるものである。
成するためになされた絶縁膜およびその製造方法であ
る。すなわち、絶縁膜は、酸化膜として、例えば液相Ｃ
ＶＤ法によって成膜されたもので成膜時に流動性を有す
る酸化膜と、酸化膜中に均等に分散してなるものでフッ
素を含む酸化シリコン粒子を酸化シリコン膜で包含した
粒子とからなるものである。
【０００７】絶縁膜の第１の製造方法は、第１工程で、
シリコンを含むガスとフッ素を含むガスとからなる混合
ガスまたはシリコンとフッ素とからなるガスをプラズマ
で分解し、この分解したシリコンとフッ素とに酸素から
なる酸化性ガスまたは酸素と窒素とからなる酸化性ガス
とを反応させてフッ素を含む酸化シリコンの第１前駆体
を形成する。そして第２工程で、第１前駆体と活性な酸
素とをシリコンを含みフッ素を含まないガス中に通し
て、第１前駆体を包含した酸化シリコン膜からなる第２
前駆体を形成する。その後第３工程で、第２前駆体にシ
リコンを含むガスと液体の酸化剤を気化させたものを混
合し、それを基板上に堆積して高流動性の酸化膜を形成
する。
シリコンを含むガスとフッ素を含むガスとからなる混合
ガスまたはシリコンとフッ素とからなるガスをプラズマ
で分解し、この分解したシリコンとフッ素とに酸素から
なる酸化性ガスまたは酸素と窒素とからなる酸化性ガス
とを反応させてフッ素を含む酸化シリコンの第１前駆体
を形成する。そして第２工程で、第１前駆体と活性な酸
素とをシリコンを含みフッ素を含まないガス中に通し
て、第１前駆体を包含した酸化シリコン膜からなる第２
前駆体を形成する。その後第３工程で、第２前駆体にシ
リコンを含むガスと液体の酸化剤を気化させたものを混
合し、それを基板上に堆積して高流動性の酸化膜を形成
する。
【０００８】また第２の製造方法は、上記第１，第２工
程を行った後、第３工程で、第２前駆体を基板上に堆積
して絶縁膜を形成する。
程を行った後、第３工程で、第２前駆体を基板上に堆積
して絶縁膜を形成する。
【０００９】
【作用】上記絶縁膜では、酸化膜中のフッ素を含んだ酸
化シリコン（以下ＳｉＯＦと記す）粒子が酸化シリコン
膜で包含されていることから、酸化シリコン膜が障壁と
なってＳｉＯＦ粒子中のフッ素が酸化膜中に拡散しな
い。そのため、酸化膜からフッ素やそのフッ素と反応し
たフッ化水素が発生しなくなる。
化シリコン（以下ＳｉＯＦと記す）粒子が酸化シリコン
膜で包含されていることから、酸化シリコン膜が障壁と
なってＳｉＯＦ粒子中のフッ素が酸化膜中に拡散しな
い。そのため、酸化膜からフッ素やそのフッ素と反応し
たフッ化水素が発生しなくなる。
【００１０】上記第１の製造方法では、フッ素を含む酸
化シリコンの第１前駆体を酸化シリコン膜で包含して第
２前駆体を形成した後、第２前駆体にシリコンを含むガ
スと液体の酸化剤を気化させたものを混合し、それを基
板上に堆積して高流動性の酸化膜を形成することから、
例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）のような高流
動性膜の原料を用いた場合でも、膜中に残るＨ2 Ｏと第
１前駆体中のフッ素と反応することがない。そのため、
絶縁膜中でフッ酸を生成することがほとんどない。
化シリコンの第１前駆体を酸化シリコン膜で包含して第
２前駆体を形成した後、第２前駆体にシリコンを含むガ
スと液体の酸化剤を気化させたものを混合し、それを基
板上に堆積して高流動性の酸化膜を形成することから、
例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）のような高流
動性膜の原料を用いた場合でも、膜中に残るＨ2 Ｏと第
１前駆体中のフッ素と反応することがない。そのため、
絶縁膜中でフッ酸を生成することがほとんどない。
【００１１】また第２の製造方法では、フッ素を含む酸
化シリコンの第１前駆体を酸化シリコン膜で包含した第
２前駆体を形成し、それを基板上に堆積して絶縁膜を形
成することから、酸化シリコン膜によって絶縁膜中に混
入された水素と第１前駆体中のフッ素との反応が阻止さ
れる。
化シリコンの第１前駆体を酸化シリコン膜で包含した第
２前駆体を形成し、それを基板上に堆積して絶縁膜を形
成することから、酸化シリコン膜によって絶縁膜中に混
入された水素と第１前駆体中のフッ素との反応が阻止さ
れる。
【００１２】
【実施例】本発明の絶縁膜の実施例を図１の要部断面図
によって説明する。図１に示すように、本発明の絶縁膜
１１は以下の構成を成す。すなわち、例えば液相ＣＶＤ
法によって成膜された流動性を有する酸化膜（ここでは
酸化シリコン膜）１２と、上記酸化膜１２中に分散させ
たものでフッ素を含む酸化シリコン（以下ＳｉＯＦと記
す）粒子１３を酸化シリコン膜１４で包含した粒子１５
とからなる。上記酸化膜１２は液相ＣＶＤ法で形成され
たものでなくても良く、例えば有機金属シランであるテ
トラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を用いたプラズマＣＶ
Ｄ法で形成されたものであってもよい。
によって説明する。図１に示すように、本発明の絶縁膜
１１は以下の構成を成す。すなわち、例えば液相ＣＶＤ
法によって成膜された流動性を有する酸化膜（ここでは
酸化シリコン膜）１２と、上記酸化膜１２中に分散させ
たものでフッ素を含む酸化シリコン（以下ＳｉＯＦと記
す）粒子１３を酸化シリコン膜１４で包含した粒子１５
とからなる。上記酸化膜１２は液相ＣＶＤ法で形成され
たものでなくても良く、例えば有機金属シランであるテ
トラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を用いたプラズマＣＶ
Ｄ法で形成されたものであってもよい。
【００１３】上記絶縁膜１１では、酸化膜１２中のＳｉ
ＯＦ粒子１３が酸化シリコン膜１４で包含されているこ
とから、ＳｉＯＦ粒子１３中のフッ素が酸化膜１２中に
拡散しなくなる。そのため、フッ素やそのフッ素と酸化
膜１２中に含まれている水素と反応して生成されるフッ
化水素が絶縁膜１１から発生しなくなる。
ＯＦ粒子１３が酸化シリコン膜１４で包含されているこ
とから、ＳｉＯＦ粒子１３中のフッ素が酸化膜１２中に
拡散しなくなる。そのため、フッ素やそのフッ素と酸化
膜１２中に含まれている水素と反応して生成されるフッ
化水素が絶縁膜１１から発生しなくなる。
【００１４】次に本発明の製造方法の第１実施例を図２
の製造工程図によって説明する。図では、上記図１で説
明したのと同様の構成部品には同一符号を付す。また
（１），（２）は（３）よりも拡大して描いた。
の製造工程図によって説明する。図では、上記図１で説
明したのと同様の構成部品には同一符号を付す。また
（１），（２）は（３）よりも拡大して描いた。
【００１５】図２の（１）に示すように、第１工程で、
シリコンとフッ素とからなるガスとして四フッ化シリコ
ン（ＳｉＦ4 ）をプラズマで分解し、この分解したシリ
コンとフッ素とに酸素からなる酸化性ガスとして酸素
（Ｏ2 ）を反応させてフッ素を含む酸化シリコン（以下
ＳｉＯＦと記す）の第１前駆体２１を形成する。
シリコンとフッ素とからなるガスとして四フッ化シリコ
ン（ＳｉＦ4 ）をプラズマで分解し、この分解したシリ
コンとフッ素とに酸素からなる酸化性ガスとして酸素
（Ｏ2 ）を反応させてフッ素を含む酸化シリコン（以下
ＳｉＯＦと記す）の第１前駆体２１を形成する。
【００１６】上記反応には、例えば２．４５ＧＨｚのマ
イクロ波と８．７５ｃＴ（centi tesla ）の磁場とが印
加されるＥＣＲ（Electron Cycrotron Resonance）発
生装置を用いる。そして原料ガスには、流量が１０ｓｃ
ｃｍの四フッ化シリコン（ＳｉＦ4 ）と流量が１００ｓ
ｃｃｍの酸素（Ｏ2 ）との混合ガスを用いる。そして生
成条件として、例えば、生成雰囲気の圧力を１．３３Ｐ
ａ、マイクロ波パワーを１．０ｋＷに設定する。上記条
件下で、ＳｉＯＦの第１前駆体２１を形成した。
イクロ波と８．７５ｃＴ（centi tesla ）の磁場とが印
加されるＥＣＲ（Electron Cycrotron Resonance）発
生装置を用いる。そして原料ガスには、流量が１０ｓｃ
ｃｍの四フッ化シリコン（ＳｉＦ4 ）と流量が１００ｓ
ｃｃｍの酸素（Ｏ2 ）との混合ガスを用いる。そして生
成条件として、例えば、生成雰囲気の圧力を１．３３Ｐ
ａ、マイクロ波パワーを１．０ｋＷに設定する。上記条
件下で、ＳｉＯＦの第１前駆体２１を形成した。
【００１７】上記原料ガスには、例えばＳｉＦ4 の他
に、例えばシリコンを含むガスとフッ素を含むガスとか
らなる混合ガスとして、モノシラン（ＳｉＨ4 ），ジシ
ラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ），トリシラン（Ｓｉ3 Ｈ8 ）等のシ
ラン系ガスとテトラフロロメタン（ＣＦ4 ），ヘキサフ
ルオロエタン（Ｃ2 Ｆ6 ）等の炭化水素系ガスとの混合
ガスを用いることも可能である。また酸化性ガスとし
て、オゾン（Ｏ3 ）または酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）を用い
ることも可能である。
に、例えばシリコンを含むガスとフッ素を含むガスとか
らなる混合ガスとして、モノシラン（ＳｉＨ4 ），ジシ
ラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ），トリシラン（Ｓｉ3 Ｈ8 ）等のシ
ラン系ガスとテトラフロロメタン（ＣＦ4 ），ヘキサフ
ルオロエタン（Ｃ2 Ｆ6 ）等の炭化水素系ガスとの混合
ガスを用いることも可能である。また酸化性ガスとし
て、オゾン（Ｏ3 ）または酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）を用い
ることも可能である。
【００１８】次いで第２工程を行う。この工程では、上
記第１前駆体２１と活性な酸素とを、シリコンを含みフ
ッ素を含まないガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4 ）ガス
雰囲気中に通す。そして図２の（２）に示すように、上
記第１前駆体（２１）であるＳｉＯＦ粒子１３の周囲に
酸化シリコン膜１４を形成して第２前駆体２２を形成す
る。
記第１前駆体２１と活性な酸素とを、シリコンを含みフ
ッ素を含まないガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4 ）ガス
雰囲気中に通す。そして図２の（２）に示すように、上
記第１前駆体（２１）であるＳｉＯＦ粒子１３の周囲に
酸化シリコン膜１４を形成して第２前駆体２２を形成す
る。
【００１９】上記反応には、図１の（１）で説明したの
と同一のＥＣＲ発生装置を用い、シリコンを含みフッ素
を含まないガスとして、例えば流量が５０ｓｃｃｍで供
給されるモノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスを用いる。このモ
ノシランガスはＥＣＲプラズマで発生した後の未反応の
酸素ラジカルによって分解されて、そこで分解したシリ
コンと活性な酸素である酸素ラジカルとが反応する。こ
のとき、活性なフッ素も一緒に拡散してきたとしても、
シリコン−フッ素の結合エネルギー（１３０ｋｃａｌ／
モル）よりもシリコン−酸素の結合エネルギー（１９２
ｋｃａｌ／モル）の方が大きいため、優先的に酸化シリ
コンが形成される。その結果、第１前駆体２１の周囲に
酸化シリコン膜１４が形成される。この酸化シリコン１
４は、ほとんど水素やＨ2 Ｏを含まない状態で形成され
る。このようにして、第１前駆体２１を酸化シリコン膜
１４で包含した第２前駆体２２を形成した。
と同一のＥＣＲ発生装置を用い、シリコンを含みフッ素
を含まないガスとして、例えば流量が５０ｓｃｃｍで供
給されるモノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスを用いる。このモ
ノシランガスはＥＣＲプラズマで発生した後の未反応の
酸素ラジカルによって分解されて、そこで分解したシリ
コンと活性な酸素である酸素ラジカルとが反応する。こ
のとき、活性なフッ素も一緒に拡散してきたとしても、
シリコン−フッ素の結合エネルギー（１３０ｋｃａｌ／
モル）よりもシリコン−酸素の結合エネルギー（１９２
ｋｃａｌ／モル）の方が大きいため、優先的に酸化シリ
コンが形成される。その結果、第１前駆体２１の周囲に
酸化シリコン膜１４が形成される。この酸化シリコン１
４は、ほとんど水素やＨ2 Ｏを含まない状態で形成され
る。このようにして、第１前駆体２１を酸化シリコン膜
１４で包含した第２前駆体２２を形成した。
【００２０】続いて第３工程を行う、この工程では、上
記第２前駆体２２と、シリコンを含むガスとして例えば
モノシラン（ＳｉＨ4 ）と、液体の酸化剤を気化させた
ものとして例えば水（Ｈ2 Ｏ）に溶解したオゾン
（Ｏ3 ）を加熱気化させたものと混合する。そして図２
の（３）に示すように、上記混合したものを基板３１上
で反応させて、高流動性を有する酸化膜（ここでは酸化
シリコン膜）１２を形成する。この酸化膜１２中には、
ＳｉＯＦ粒子１３を酸化シリコン膜１４で包含してなる
粒子１５（第２前駆体２２）が分散されている。
記第２前駆体２２と、シリコンを含むガスとして例えば
モノシラン（ＳｉＨ4 ）と、液体の酸化剤を気化させた
ものとして例えば水（Ｈ2 Ｏ）に溶解したオゾン
（Ｏ3 ）を加熱気化させたものと混合する。そして図２
の（３）に示すように、上記混合したものを基板３１上
で反応させて、高流動性を有する酸化膜（ここでは酸化
シリコン膜）１２を形成する。この酸化膜１２中には、
ＳｉＯＦ粒子１３を酸化シリコン膜１４で包含してなる
粒子１５（第２前駆体２２）が分散されている。
【００２１】上記反応条件の一例としては、タンク内に
５０℃に保持した水を貯蔵し、その水の上部雰囲気を２
ａｔｍのオゾン雰囲気にして水にオゾンを溶解させる。
そのオゾンを溶解した水を２０ｇ／分の流量で反応雰囲
気に供給するとともに、流量が３０ｓｃｃｍのモノシラ
ン（ＳｉＨ4 ）を上記反応雰囲気に供給する。また基板
温度は０℃、基板近傍の反応雰囲気の圧力を４０．０Ｐ
ａに設定する。上記条件によって、第２前駆体（２２）
からなる粒子１５を分散させた酸化膜１２からなる絶縁
膜１１を形成した。
５０℃に保持した水を貯蔵し、その水の上部雰囲気を２
ａｔｍのオゾン雰囲気にして水にオゾンを溶解させる。
そのオゾンを溶解した水を２０ｇ／分の流量で反応雰囲
気に供給するとともに、流量が３０ｓｃｃｍのモノシラ
ン（ＳｉＨ4 ）を上記反応雰囲気に供給する。また基板
温度は０℃、基板近傍の反応雰囲気の圧力を４０．０Ｐ
ａに設定する。上記条件によって、第２前駆体（２２）
からなる粒子１５を分散させた酸化膜１２からなる絶縁
膜１１を形成した。
【００２２】上記第１実施例では、第１前駆体２１を酸
化シリコン膜１４で包含した第２前駆体２２を形成した
後、第２前駆体２２にシリコンを含むガスと液体の酸化
剤を気化させたものを混合し、それを基板３１上に堆積
して高流動性の酸化膜１２を形成することから、酸化膜
１２の原料に例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）
とオゾンを溶解した水とを用いた場合でも、吸湿により
膜中に残るＨ2 Ｏと第１前駆体２１中のフッ素とが反応
することがない。そのため、絶縁膜１１中でフッ酸を生
成することがない。
化シリコン膜１４で包含した第２前駆体２２を形成した
後、第２前駆体２２にシリコンを含むガスと液体の酸化
剤を気化させたものを混合し、それを基板３１上に堆積
して高流動性の酸化膜１２を形成することから、酸化膜
１２の原料に例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）
とオゾンを溶解した水とを用いた場合でも、吸湿により
膜中に残るＨ2 Ｏと第１前駆体２１中のフッ素とが反応
することがない。そのため、絶縁膜１１中でフッ酸を生
成することがない。
【００２３】上記製造方法を実現する成膜装置の一例を
図３の概略構成図によって説明する。図３に示すよう
に、成膜装置６０はＥＣＲプラズマＣＶＤ装置と低圧Ｃ
ＶＤ装置とを組み合わせた構成を成す。
図３の概略構成図によって説明する。図３に示すよう
に、成膜装置６０はＥＣＲプラズマＣＶＤ装置と低圧Ｃ
ＶＤ装置とを組み合わせた構成を成す。
【００２４】すなわち、チェンバー６１の上部にはマイ
クロ波を導入する導波管６２が石英窓６３を介して設け
られ、上部外側周には磁石６４が設けられている。また
チェンバー６１の上部側には、第１前駆体（２１）を形
成するための原料ガスを導入する第１ガス導入管６５が
設けられている。上記磁石６４に囲まれているチェンバ
ー６１内ではＥＣＲプラズマＰが生成される。このＥＣ
ＲプラズマＰが生成される領域の下方におけるチェンバ
ー６１内には、第１前駆体（２１）に酸化シリコン膜
（１４）を形成するための原料ガスを導入する第２ガス
導入管６６が導かれていて、その先端には第１ガス拡散
器６７が接続されている。そして上記導波管６２から上
記第１ガス拡散器６７までがＥＣＲプラズマＣＶＤ装置
になる。
クロ波を導入する導波管６２が石英窓６３を介して設け
られ、上部外側周には磁石６４が設けられている。また
チェンバー６１の上部側には、第１前駆体（２１）を形
成するための原料ガスを導入する第１ガス導入管６５が
設けられている。上記磁石６４に囲まれているチェンバ
ー６１内ではＥＣＲプラズマＰが生成される。このＥＣ
ＲプラズマＰが生成される領域の下方におけるチェンバ
ー６１内には、第１前駆体（２１）に酸化シリコン膜
（１４）を形成するための原料ガスを導入する第２ガス
導入管６６が導かれていて、その先端には第１ガス拡散
器６７が接続されている。そして上記導波管６２から上
記第１ガス拡散器６７までがＥＣＲプラズマＣＶＤ装置
になる。
【００２５】さらにその第１ガス拡散器６７の下方にお
けるチェンバー６１の内部には、酸化膜（１２）を形成
するための原料ガスを導入第３ガス導入管６８が導かれ
ていて、その先端には第２ガス拡散器６９が接続されて
いる。そして上記第２ガス拡散器６９の下方におけるチ
ェンバー６１の内部には、試料となる例えば基板３１が
載置されるステージ７０が設置されている。このステー
ジ７０の内部にはヒータ（図示省略）が設置されてい
る。そして上記第２ガス拡散器６９から上記ステージ７
０までの部分が低圧ＣＶＤ装置になる。また上記チェン
バー６１の底部側には、真空排気装置（図示省略）に接
続される排気管７１が接続されている。
けるチェンバー６１の内部には、酸化膜（１２）を形成
するための原料ガスを導入第３ガス導入管６８が導かれ
ていて、その先端には第２ガス拡散器６９が接続されて
いる。そして上記第２ガス拡散器６９の下方におけるチ
ェンバー６１の内部には、試料となる例えば基板３１が
載置されるステージ７０が設置されている。このステー
ジ７０の内部にはヒータ（図示省略）が設置されてい
る。そして上記第２ガス拡散器６９から上記ステージ７
０までの部分が低圧ＣＶＤ装置になる。また上記チェン
バー６１の底部側には、真空排気装置（図示省略）に接
続される排気管７１が接続されている。
【００２６】上記成膜装置６０では、まず第１ガス導入
管６５から四フッ化シリコン（ＳｉＦ4 ）と酸素
（Ｏ2 ）とをチェンバー内に導入に、２．４５ＧＨｚの
マイクロ波と８．７５ｃＴ（centi tesla ）の磁場とを
印加してＥＣＲプラズマを発生させる。そしてＳｉＯＦ
の第１前駆体（２１）を形成する。
管６５から四フッ化シリコン（ＳｉＦ4 ）と酸素
（Ｏ2 ）とをチェンバー内に導入に、２．４５ＧＨｚの
マイクロ波と８．７５ｃＴ（centi tesla ）の磁場とを
印加してＥＣＲプラズマを発生させる。そしてＳｉＯＦ
の第１前駆体（２１）を形成する。
【００２７】さらに第２ガス導入管６６から第１ガス拡
散器６７を介してモノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスをチェン
バー６１の内部に導入して、第１ガス拡散器６７の近傍
にモノシラン雰囲気を生成する。そして、上記第１前駆
体２１とＥＣＲプラズマで発生した後の未反応の酸素ラ
ジカルとを、そのモノシラン雰囲気中に通す。その結
果、上記第１前駆体（２１）であるＳｉＯＦ粒子（１
３）の周囲に酸化シリコン膜（１４）を形成した第２前
駆体（２２）が形成される。
散器６７を介してモノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスをチェン
バー６１の内部に導入して、第１ガス拡散器６７の近傍
にモノシラン雰囲気を生成する。そして、上記第１前駆
体２１とＥＣＲプラズマで発生した後の未反応の酸素ラ
ジカルとを、そのモノシラン雰囲気中に通す。その結
果、上記第１前駆体（２１）であるＳｉＯＦ粒子（１
３）の周囲に酸化シリコン膜（１４）を形成した第２前
駆体（２２）が形成される。
【００２８】続いて第３ガス導入管６８から第２ガス拡
散器６９を介してモノシラン（ＳｉＨ4 ）と水（Ｈ
2 Ｏ）に溶解したオゾン（Ｏ3 ）を加熱気化させたもの
と混合し、それを基板３１上に導入する。このとき、チ
ェンバー６１は排気管７１によって排気されているの
で、基板３１上には上記第２前駆体２２も導入される。
そしてこの混合したものを基板３１上で反応させて高流
動性の絶縁膜である酸化膜（１２）を形成する。
散器６９を介してモノシラン（ＳｉＨ4 ）と水（Ｈ
2 Ｏ）に溶解したオゾン（Ｏ3 ）を加熱気化させたもの
と混合し、それを基板３１上に導入する。このとき、チ
ェンバー６１は排気管７１によって排気されているの
で、基板３１上には上記第２前駆体２２も導入される。
そしてこの混合したものを基板３１上で反応させて高流
動性の絶縁膜である酸化膜（１２）を形成する。
【００２９】次に上記第１実施例で説明した絶縁膜の形
成方法を半導体装置の層間絶縁膜に適用した一例を図４
によって説明する。図では、アルミニウム配線間の溝に
上記酸化シリコン膜を埋め込む例を示す。
成方法を半導体装置の層間絶縁膜に適用した一例を図４
によって説明する。図では、アルミニウム配線間の溝に
上記酸化シリコン膜を埋め込む例を示す。
【００３０】図４の（１）に示すように、基板〔例えば
表面に絶縁膜（図示省略）が形成されているシリコンウ
エハ〕９１上に厚さ１．０μｍ、間隔０．３μｍ（アス
ペクト比３．３）のアルミニウム配線９２を通常の配線
形成プロセス（例えば、スパッタリングによるアルミニ
ウム膜の成膜、リソグラフィー技術によるレジストから
なるエッチングマスクの形成、ドライエッチングによる
パターニング）によって形成した。
表面に絶縁膜（図示省略）が形成されているシリコンウ
エハ〕９１上に厚さ１．０μｍ、間隔０．３μｍ（アス
ペクト比３．３）のアルミニウム配線９２を通常の配線
形成プロセス（例えば、スパッタリングによるアルミニ
ウム膜の成膜、リソグラフィー技術によるレジストから
なるエッチングマスクの形成、ドライエッチングによる
パターニング）によって形成した。
【００３１】続いて図４の（２）に示すように、上記第
１実施例で説明したと同様にして、上記アルミニウム配
線９２を覆う状態に、ＳｉＯＦ粒子（１３）を酸化シリ
コン膜（１４）で包含した粒子（１５）を分散させた酸
化膜（１２）からなる絶縁膜１１を上記基板９１上に成
膜した。
１実施例で説明したと同様にして、上記アルミニウム配
線９２を覆う状態に、ＳｉＯＦ粒子（１３）を酸化シリ
コン膜（１４）で包含した粒子（１５）を分散させた酸
化膜（１２）からなる絶縁膜１１を上記基板９１上に成
膜した。
【００３２】上記絶縁膜１１の誘電率を測定した結果、
誘電率の値は３．４であった。また、この絶縁膜１１は
成膜時に流動性を有するため、アルミニウム配線９２間
にボイドを発生することなく成膜された。さらにこの絶
縁膜１１からはフッ素やフッ化水素を発生しないので、
アルミニウム配線９２の腐食は観察されなかった。
誘電率の値は３．４であった。また、この絶縁膜１１は
成膜時に流動性を有するため、アルミニウム配線９２間
にボイドを発生することなく成膜された。さらにこの絶
縁膜１１からはフッ素やフッ化水素を発生しないので、
アルミニウム配線９２の腐食は観察されなかった。
【００３３】上記説明した適用例は、配線間の埋め込み
についての適用例であったが、本発明はそれに限定され
ることはなく、ＭＯＳトランジスタの保護膜などの段差
の解消や埋め込みが必要とされる用途全般に適用するこ
とが可能である。
についての適用例であったが、本発明はそれに限定され
ることはなく、ＭＯＳトランジスタの保護膜などの段差
の解消や埋め込みが必要とされる用途全般に適用するこ
とが可能である。
【００３４】次に製造方法の第２実施例を図５の製造工
程図によって説明する。この図５では、前記図２で説明
したのと同様の構成要素には同一符号を付した。また
（１）は（２）よりも拡大して描いた。
程図によって説明する。この図５では、前記図２で説明
したのと同様の構成要素には同一符号を付した。また
（１）は（２）よりも拡大して描いた。
【００３５】この第２の製造方法は、上記第１実施例で
説明した第１，第２工程を行って、図５の（１）に示す
ように、ＳｉＯＦ粒子１３を酸化シリコン膜１４で包含
した第２前駆体２２を形成する。そして基板３１上に上
記第２前駆体２２を堆積することによって、図５の
（２）に示すように、基板３１上に絶縁膜４１を形成す
る。
説明した第１，第２工程を行って、図５の（１）に示す
ように、ＳｉＯＦ粒子１３を酸化シリコン膜１４で包含
した第２前駆体２２を形成する。そして基板３１上に上
記第２前駆体２２を堆積することによって、図５の
（２）に示すように、基板３１上に絶縁膜４１を形成す
る。
【００３６】上記第２の製造方法では、第１実施例と同
様に、第１前駆体２１であるＳｉＯＦ粒子１３を酸化シ
リコン膜１４で包含した第２前駆体２２を形成し、その
第２前駆体２２を基板３１上に堆積して絶縁膜４１を形
成していることから、酸化シリコン膜１４によって絶縁
膜４１中に混入された水素と第１前駆体２１中のフッ素
との反応が阻止される。またこの第２実施例も上記第１
実施例と同様に、層間絶縁膜の形成、配線，ゲート電極
等の保護膜の形成に適用できる。
様に、第１前駆体２１であるＳｉＯＦ粒子１３を酸化シ
リコン膜１４で包含した第２前駆体２２を形成し、その
第２前駆体２２を基板３１上に堆積して絶縁膜４１を形
成していることから、酸化シリコン膜１４によって絶縁
膜４１中に混入された水素と第１前駆体２１中のフッ素
との反応が阻止される。またこの第２実施例も上記第１
実施例と同様に、層間絶縁膜の形成、配線，ゲート電極
等の保護膜の形成に適用できる。
【００３７】さらに上記各実施例で説明した方法のよう
に、ＳｉＯＦ粒子１３の原料ガスとして四フッ化シリコ
ン（ＳｉＦ4 ）と酸素（Ｏ2 ）とを用いれば、ＳｉＯＦ
膜中に水素が含まれない。このため、フッ化水素（Ｈ
Ｆ）ガスのような、金属配線に対して有害なガスの発生
が一層抑制される。また第１前駆体２１を形成するとき
のプラズマ源として、ＥＣＲ（ElectronCycrotron Res
onance）のような高密度プラズマを用いることから、原
料ガスの分解が高効率に行われ、その結果、大量のＳｉ
ＯＦ粒子１３が短時間に生成される。
に、ＳｉＯＦ粒子１３の原料ガスとして四フッ化シリコ
ン（ＳｉＦ4 ）と酸素（Ｏ2 ）とを用いれば、ＳｉＯＦ
膜中に水素が含まれない。このため、フッ化水素（Ｈ
Ｆ）ガスのような、金属配線に対して有害なガスの発生
が一層抑制される。また第１前駆体２１を形成するとき
のプラズマ源として、ＥＣＲ（ElectronCycrotron Res
onance）のような高密度プラズマを用いることから、原
料ガスの分解が高効率に行われ、その結果、大量のＳｉ
ＯＦ粒子１３が短時間に生成される。
【００３８】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の絶縁膜に
よれば、酸化膜中に分散されているフッ素を含んだ酸化
シリコン粒子が酸化シリコン膜で包含されているので、
フッ素が膜中に拡散しない。そのため、酸化膜からフッ
素やそのフッ素と反応したフッ化水素が発生しなくなる
ので、絶縁膜上に形成される配線または絶縁膜で覆われ
る配線を腐食することがない。したがって、信頼性に優
れた絶縁膜になる。
よれば、酸化膜中に分散されているフッ素を含んだ酸化
シリコン粒子が酸化シリコン膜で包含されているので、
フッ素が膜中に拡散しない。そのため、酸化膜からフッ
素やそのフッ素と反応したフッ化水素が発生しなくなる
ので、絶縁膜上に形成される配線または絶縁膜で覆われ
る配線を腐食することがない。したがって、信頼性に優
れた絶縁膜になる。
【００３９】請求項２の製造方法によれば、フッ素を含
む酸化シリコンの第１前駆体を酸化シリコン膜で包含し
て第２前駆体を形成した後、第２前駆体にシリコンを含
むガスと液体の酸化剤を気化させたものを混合し、それ
を基板上に堆積するので、高流動性の酸化膜が形成でき
る。またこの酸化膜の形成にＨ2 Ｏを多く含む原料を用
いた場合でも、酸化膜中に残るＨ2 Ｏと第１前駆体中の
フッ素との反応を防止することができる。
む酸化シリコンの第１前駆体を酸化シリコン膜で包含し
て第２前駆体を形成した後、第２前駆体にシリコンを含
むガスと液体の酸化剤を気化させたものを混合し、それ
を基板上に堆積するので、高流動性の酸化膜が形成でき
る。またこの酸化膜の形成にＨ2 Ｏを多く含む原料を用
いた場合でも、酸化膜中に残るＨ2 Ｏと第１前駆体中の
フッ素との反応を防止することができる。
【００４０】請求項３の製造方法によれば、フッ素を含
む酸化シリコンの第１前駆体を酸化シリコン膜で包含し
て第２前駆体を形成し、それを基板上に堆積して絶縁膜
を形成したので、絶縁膜中に混入された水素と第１前駆
体中のフッ素との反応を防止することができる。
む酸化シリコンの第１前駆体を酸化シリコン膜で包含し
て第２前駆体を形成し、それを基板上に堆積して絶縁膜
を形成したので、絶縁膜中に混入された水素と第１前駆
体中のフッ素との反応を防止することができる。
【図１】本発明の絶縁膜の実施例に関する要部断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明の製造方法の第１実施例に関する製造工
程図である。
程図である。
【図３】成膜装置の概略構成図である。
【図４】層間絶縁膜への適用例の説明図である。
【図５】本発明の製造方法の第２実施例に関する製造工
程図である。
程図である。
１１ 絶縁膜 １２ 酸化膜 １３ フッ素を含む酸化シリコン膜（ＳｉＯＦ膜） １４ 酸化シリコン膜 １５ 粒子 ２１ 第１前駆体 ２２ 第２前駆
体 ３１ 基板 ４１ 絶縁膜
体 ３１ 基板 ４１ 絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/768
Claims (3)
- 【請求項１】 酸化膜と、 前記酸化膜中に分散してなるものでフッ素を含む酸化シ
リコン粒子を酸化シリコン膜で包含した粒子とからなる
ことを特徴とする絶縁膜。 - 【請求項２】 シリコンを含むガスとフッ素を含むガス
とからなる混合ガスまたはシリコンとフッ素とからなる
ガスをプラズマで分解し、該分解したシリコンとフッ素
とに酸素からなる酸化性ガスまたは酸素と窒素とからな
る酸化性ガスとを反応させて、フッ素を含む酸化シリコ
ンの第１前駆体を形成する第１工程と、 前記第１前駆体と活性な酸素とをシリコンを含みフッ素
を含まないガス中に通して、前記第１前駆体を包含した
酸化シリコン膜からなる第２前駆体を形成する第２工程
と、 前記第２前駆体とシリコンを含むガスと液体の酸化剤を
気化させたものとを混合し、前記混合したものを基板上
に堆積して高流動性の酸化膜を形成する第３工程とから
なることを特徴とする絶縁膜の製造方法。 - 【請求項３】 シリコンを含むガスとフッ素を含むガス
とからなる混合ガスまたはシリコンとフッ素とからなる
ガスをプラズマで分解し、該分解したシリコンとフッ素
とに酸素とからなる酸化性ガスまたは酸素と窒素とから
なる酸化性ガスを反応させて、フッ素を含む酸化シリコ
ンの第１前駆体を形成する第１工程と、 前記第１前駆体と活性な酸素とをシリコンを含みフッ素
を含まないガス中に通して、前記第１前駆体を包含した
酸化シリコン膜からなる第２前駆体を形成する第２工程
と、 前記第２前駆体を基板上に堆積して絶縁膜を形成する第
３工程とからなることを特徴とする絶縁膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31013794A JPH08167604A (ja) | 1994-12-14 | 1994-12-14 | 絶縁膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31013794A JPH08167604A (ja) | 1994-12-14 | 1994-12-14 | 絶縁膜およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08167604A true JPH08167604A (ja) | 1996-06-25 |
Family
ID=18001616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31013794A Pending JPH08167604A (ja) | 1994-12-14 | 1994-12-14 | 絶縁膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08167604A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007141951A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Asm Japan Kk | 多孔質膜の形成方法 |
-
1994
- 1994-12-14 JP JP31013794A patent/JPH08167604A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007141951A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Asm Japan Kk | 多孔質膜の形成方法 |
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