JPH09191008A - 層間絶縁膜の形成方法及び半導体装置 - Google Patents
層間絶縁膜の形成方法及び半導体装置Info
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- JPH09191008A JPH09191008A JP8001201A JP120196A JPH09191008A JP H09191008 A JPH09191008 A JP H09191008A JP 8001201 A JP8001201 A JP 8001201A JP 120196 A JP120196 A JP 120196A JP H09191008 A JPH09191008 A JP H09191008A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 層間絶縁膜の形成方法及び半導体装置に関
し、低比誘電率で、耐熱性に優れ、且つ、薄層化が可能
なフッ素系樹脂膜からなる層間絶縁膜を提供する。 【解決手段】 Ｃ／Ｆ比が１／２のフロロカーボンガス
に含水素化合物ガスを混入した状態でプラズマ化学気相
堆積法を行うことによってフッ素系樹脂膜４を形成す
る。
し、低比誘電率で、耐熱性に優れ、且つ、薄層化が可能
なフッ素系樹脂膜からなる層間絶縁膜を提供する。 【解決手段】 Ｃ／Ｆ比が１／２のフロロカーボンガス
に含水素化合物ガスを混入した状態でプラズマ化学気相
堆積法を行うことによってフッ素系樹脂膜４を形成す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は層間絶縁膜の形成方法及
び半導体装置に関するものであり、特に、高集積度半導
体集積回路装置の層間絶縁膜として用いる低誘電率で耐
熱性の良好なフッ素系樹脂からなる層間絶縁膜の形成方
法及び半導体装置に関するものである。
び半導体装置に関するものであり、特に、高集積度半導
体集積回路装置の層間絶縁膜として用いる低誘電率で耐
熱性の良好なフッ素系樹脂からなる層間絶縁膜の形成方
法及び半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路装置におけるデバ
イス設計及びプロセスの進展により、基本ゲートの遅延
の問題が改善されるにしたがって、回路全体における遅
延に占める配線に起因する遅延の割合が大きくなってき
ている。
イス設計及びプロセスの進展により、基本ゲートの遅延
の問題が改善されるにしたがって、回路全体における遅
延に占める配線に起因する遅延の割合が大きくなってき
ている。
【０００３】ＳｉＯ2 膜は、安定性及び成膜の容易性等
の観点から従来より半導体集積回路装置の層間絶縁膜と
して広く用いられているが、近年の微細化の進行に伴っ
て伝送遅延時間が問題になってきており、回路性能を向
上させる観点から、多層配線に用いる層間絶縁膜の見直
しが行われている。
の観点から従来より半導体集積回路装置の層間絶縁膜と
して広く用いられているが、近年の微細化の進行に伴っ
て伝送遅延時間が問題になってきており、回路性能を向
上させる観点から、多層配線に用いる層間絶縁膜の見直
しが行われている。
【０００４】即ち、層間絶縁膜として用いているプラズ
マ化学気相堆積法（ＰＣＶＤ法）によるＳｉＯ2 膜はそ
の誘電率が約４．１（１ＭＨｚ）と高いために配線層間
の寄生容量が比較的大きく、微細化が進行するとそれに
伴って配線層の間隔も狭くなるので寄生容量は更に増大
し、また、この寄生容量は信号伝送遅延の原因になるの
で、素子等を微細化した割りには動作速度が向上しない
という問題が生ずる。
マ化学気相堆積法（ＰＣＶＤ法）によるＳｉＯ2 膜はそ
の誘電率が約４．１（１ＭＨｚ）と高いために配線層間
の寄生容量が比較的大きく、微細化が進行するとそれに
伴って配線層の間隔も狭くなるので寄生容量は更に増大
し、また、この寄生容量は信号伝送遅延の原因になるの
で、素子等を微細化した割りには動作速度が向上しない
という問題が生ずる。
【０００５】即ち、層間絶縁膜の比誘電率をｋ、配線層
の抵抗をＲとすると、配線層に起因する配線遅延時間τ
は、τ∝ｋＲで表され、配線遅延時間は層間絶縁膜の比
誘電率に比例して長くなるので、この配線遅延時間を短
くするには比誘電率の小さな絶縁材料を層間絶縁膜とし
て用いれば良い。
の抵抗をＲとすると、配線層に起因する配線遅延時間τ
は、τ∝ｋＲで表され、配線遅延時間は層間絶縁膜の比
誘電率に比例して長くなるので、この配線遅延時間を短
くするには比誘電率の小さな絶縁材料を層間絶縁膜とし
て用いれば良い。
【０００６】そこで、本出願人は、低誘電率化のために
プラズマＣＶＤ法によって安定した経時特性を有するフ
ッ素含有シリコン酸化膜、即ち、ＳｉＯＦ膜の形成方法
を提案（特願平６−４５９２０号、及び、特願平７−２
９１３７号）している。
プラズマＣＶＤ法によって安定した経時特性を有するフ
ッ素含有シリコン酸化膜、即ち、ＳｉＯＦ膜の形成方法
を提案（特願平６−４５９２０号、及び、特願平７−２
９１３７号）している。
【０００７】このＳｉＯＦ膜は、原料ガスとしてテトラ
エチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ：Ｔｅｔｒａ−Ｅｔ
ｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）、酸素、及
び、Ｃ 2 Ｆ6 を用いたプラズマＣＶＤ法によって形成す
るものであり、ＳｉＯＦ膜の吸湿性を制御することによ
って約３．４〜３．８（１ＭＨｚ）の比誘電率の層間絶
縁膜を得ているが、近い将来の超高速論理ＬＳＩにおい
ては、ＳｉＯＦ膜のような低誘電率の層間絶縁膜でも高
速動作には必ずしも十分なものではない。
エチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ：Ｔｅｔｒａ−Ｅｔ
ｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）、酸素、及
び、Ｃ 2 Ｆ6 を用いたプラズマＣＶＤ法によって形成す
るものであり、ＳｉＯＦ膜の吸湿性を制御することによ
って約３．４〜３．８（１ＭＨｚ）の比誘電率の層間絶
縁膜を得ているが、近い将来の超高速論理ＬＳＩにおい
ては、ＳｉＯＦ膜のような低誘電率の層間絶縁膜でも高
速動作には必ずしも十分なものではない。
【０００８】また、ＳｉＯ2 膜或いはＳｉＯＦ膜の誘電
率よりさらに誘電率の低い絶縁膜としてはフッ素系高分
子が知られており、例えば、ポリテトラフルオロエチレ
ン（Ｐ−ＴＦＥ）の比誘電率は２．２（１ＭＨｚ）と有
機材料の中では最も小さく有望視されている。
率よりさらに誘電率の低い絶縁膜としてはフッ素系高分
子が知られており、例えば、ポリテトラフルオロエチレ
ン（Ｐ−ＴＦＥ）の比誘電率は２．２（１ＭＨｚ）と有
機材料の中では最も小さく有望視されている。
【０００９】しかしながら、フッ素系高分子は一般にほ
とんどの溶媒にとけないため、通常の感光性樹脂のよう
にスピンコートやプレスコートができず、薄膜の形成が
困難であるという欠点がある。
とんどの溶媒にとけないため、通常の感光性樹脂のよう
にスピンコートやプレスコートができず、薄膜の形成が
困難であるという欠点がある。
【００１０】また、スピンコートできるフッ素系の高分
子材料が一部で商品化されているが、密着性及び耐熱性
に乏しく、基板加熱時に分解や基板からの剥離が生ずる
という問題がある。
子材料が一部で商品化されているが、密着性及び耐熱性
に乏しく、基板加熱時に分解や基板からの剥離が生ずる
という問題がある。
【００１１】さらに、この様な密着性の問題を解決する
ために、プラズマ重合によりＰ−ＴＦＥ薄膜を形成する
報告もあるが、このプラズマ重合膜は密着性は良好であ
るものの、耐熱性が悪く、且つ、低分子量の重合体が膜
中に取り込まれ、基板加熱時に膜外に放出されるため、
比誘電率が２．７（１ＭＨｚ）程度のものしか得られて
いないという問題がある。
ために、プラズマ重合によりＰ−ＴＦＥ薄膜を形成する
報告もあるが、このプラズマ重合膜は密着性は良好であ
るものの、耐熱性が悪く、且つ、低分子量の重合体が膜
中に取り込まれ、基板加熱時に膜外に放出されるため、
比誘電率が２．７（１ＭＨｚ）程度のものしか得られて
いないという問題がある。
【００１２】例えば、Ｋａｚｕｈｉｋｏ ＥｎｄｏとＴ
ｏｒｕ Ｔａｔｓｕｍｉは、平行平板型プラズマＣＶＤ
装置（ＣＣＰ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｐｌａｓｍａ）及びヘリコン波プラズマＣＶＤ装置を
用いて、ＣＦ4 ＋ＣＨ4 またはＣ2 Ｆ6 ＋ＣＨ4 を原料
ガスとし、基板温度を５０℃とすることによってフッ化
アモルファスカーボン膜（フッ素系樹脂膜）を成膜して
いる（必要ならば、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｒｅｓｅａｒ
ｃｈ ｓｏｃｉｅｔｙ，ｓｙｍｐｏｓｉｕｍｐｒｏｃｅ
ｅｄｉｎｇｓ，ｖｏｌ．３８１，“Ｌｏｗ−Ｄｉｅｌｅ
ｃｔｒｉｃＣｏｎｓｔａｎｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ−Ｓ
ｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ｉｎ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ”，１９９
５，ｐｐ．２４９〜２５４参照）。
ｏｒｕ Ｔａｔｓｕｍｉは、平行平板型プラズマＣＶＤ
装置（ＣＣＰ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｐｌａｓｍａ）及びヘリコン波プラズマＣＶＤ装置を
用いて、ＣＦ4 ＋ＣＨ4 またはＣ2 Ｆ6 ＋ＣＨ4 を原料
ガスとし、基板温度を５０℃とすることによってフッ化
アモルファスカーボン膜（フッ素系樹脂膜）を成膜して
いる（必要ならば、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｒｅｓｅａｒ
ｃｈ ｓｏｃｉｅｔｙ，ｓｙｍｐｏｓｉｕｍｐｒｏｃｅ
ｅｄｉｎｇｓ，ｖｏｌ．３８１，“Ｌｏｗ−Ｄｉｅｌｅ
ｃｔｒｉｃＣｏｎｓｔａｎｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ−Ｓ
ｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ｉｎ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ”，１９９
５，ｐｐ．２４９〜２５４参照）。
【００１３】これは、成膜の際に、含水素化合物である
ＣＨ4 を混入することによって、堆積時にエッチング作
用の基となるＦ（フッ素）ラジカルをＨ（水素）でゲッ
タリングしてエッチング作用を低減させ、その結果、カ
ーボンリッチで架橋密度の高く耐熱性に優れたフッ素系
樹脂膜を得ようとするものである。
ＣＨ4 を混入することによって、堆積時にエッチング作
用の基となるＦ（フッ素）ラジカルをＨ（水素）でゲッ
タリングしてエッチング作用を低減させ、その結果、カ
ーボンリッチで架橋密度の高く耐熱性に優れたフッ素系
樹脂膜を得ようとするものである。
【００１４】この得られたフッ素系樹脂膜の比誘電率
は、平行平板型プラズマＣＶＤ装置で２．１、ヘリコン
波プラズマＣＶＤ装置で２．４のものが得られている
が、３００℃のアニール処理によって、比誘電率は２．
７と大きくなる。
は、平行平板型プラズマＣＶＤ装置で２．１、ヘリコン
波プラズマＣＶＤ装置で２．４のものが得られている
が、３００℃のアニール処理によって、比誘電率は２．
７と大きくなる。
【００１５】また、３００℃における１時間のアニール
処理によって、Ｃ2 Ｆ6 ＋ＣＨ4 を原料ガスとしたヘリ
コン波プラズマＣＶＤ装置による膜以外の残膜率は、７
０％以下となり耐熱性が非常に悪いという問題がある。
処理によって、Ｃ2 Ｆ6 ＋ＣＨ4 を原料ガスとしたヘリ
コン波プラズマＣＶＤ装置による膜以外の残膜率は、７
０％以下となり耐熱性が非常に悪いという問題がある。
【００１６】また、Ｃ2 Ｆ6 ＋ＣＨ4 を原料ガスとした
ヘリコン波プラズマＣＶＤ装置による膜の３００℃にお
ける１時間のアニール処理後の残膜率は１００％である
が、４００℃のアニール処理後には６０％以下に低下す
る。
ヘリコン波プラズマＣＶＤ装置による膜の３００℃にお
ける１時間のアニール処理後の残膜率は１００％である
が、４００℃のアニール処理後には６０％以下に低下す
る。
【００１７】また、同じく、Ｋａｚｕｈｉｋｏ Ｅｎｄ
ｏとＴｏｒｕ Ｔａｔｓｕｍｉは、平行平板型プラズマ
ＣＶＤ装置を用いて、ＣＦ4 ＋ＣＨ4 にＮ2 を添加した
ものを原料ガスとし、基板温度を５０℃とすることによ
ってフッ化アモルファスカーボン膜（フッ素系樹脂膜）
を成膜している（必要ならば、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂ
ｓｔｒａｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ １９９５ Ｉｎｔｅｒ
ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｏ
ｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄＭａｔｅ
ｒｉａｌｓ，Ｏｓａｋａ，１９９５，ｐｐ．１７７〜１
７９参照）。
ｏとＴｏｒｕ Ｔａｔｓｕｍｉは、平行平板型プラズマ
ＣＶＤ装置を用いて、ＣＦ4 ＋ＣＨ4 にＮ2 を添加した
ものを原料ガスとし、基板温度を５０℃とすることによ
ってフッ化アモルファスカーボン膜（フッ素系樹脂膜）
を成膜している（必要ならば、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂ
ｓｔｒａｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ １９９５ Ｉｎｔｅｒ
ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｏ
ｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄＭａｔｅ
ｒｉａｌｓ，Ｏｓａｋａ，１９９５，ｐｐ．１７７〜１
７９参照）。
【００１８】この場合のフッ素系樹脂膜の比誘電率は、
２．５のものが得られており、３００℃における１時間
のアニール処理によっても、比誘電率は２．５のままで
ほとんど変化が見られないが、残膜率は９０％以下とな
り耐熱性が悪いという問題がある。
２．５のものが得られており、３００℃における１時間
のアニール処理によっても、比誘電率は２．５のままで
ほとんど変化が見られないが、残膜率は９０％以下とな
り耐熱性が悪いという問題がある。
【００１９】なお、上記の２つのフッ化アモルファスカ
ーボン膜（フッ素系樹脂膜）に関する報告におけるアニ
ール温度は、ヒータの温度であり、実際のフッ化アモル
ファスカーボン膜の温度はそれよりもかなり低くなって
いるものと考えられる。
ーボン膜（フッ素系樹脂膜）に関する報告におけるアニ
ール温度は、ヒータの温度であり、実際のフッ化アモル
ファスカーボン膜の温度はそれよりもかなり低くなって
いるものと考えられる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】一方、将来の０．１８
μｍルール程度の高集積度半導体装置の層間絶縁膜に求
められる特性は、比誘電率が２．５以下で、且つ、３０
０℃以上の熱処理後の残膜率としては略１００％が要求
されるものと考えるが、上記フッ素系樹脂膜の内の前者
は３００℃以上の熱処理後の比誘電率は２．７と比較的
高く、配線遅延時間が大きくなるという問題があり、ま
た、後者は３００℃以上の熱処理後の残膜率が９０％以
下となり耐熱性が悪いという問題がある。
μｍルール程度の高集積度半導体装置の層間絶縁膜に求
められる特性は、比誘電率が２．５以下で、且つ、３０
０℃以上の熱処理後の残膜率としては略１００％が要求
されるものと考えるが、上記フッ素系樹脂膜の内の前者
は３００℃以上の熱処理後の比誘電率は２．７と比較的
高く、配線遅延時間が大きくなるという問題があり、ま
た、後者は３００℃以上の熱処理後の残膜率が９０％以
下となり耐熱性が悪いという問題がある。
【００２１】したがって、本発明は、低比誘電率で、耐
熱性に優れ、且つ、薄層化が可能なフッ素系樹脂膜から
なる層間絶縁膜を提供することを目的とする。
熱性に優れ、且つ、薄層化が可能なフッ素系樹脂膜から
なる層間絶縁膜を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 （１）本発明は、層間絶縁膜の形成方法において、Ｃ／
Ｆ比が１／２のフロロカーボンガスに含水素化合物ガス
を混入した状態でプラズマ化学気相堆積法を行うことに
よってフッ素系樹脂膜４を形成することを特徴とする。
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 （１）本発明は、層間絶縁膜の形成方法において、Ｃ／
Ｆ比が１／２のフロロカーボンガスに含水素化合物ガス
を混入した状態でプラズマ化学気相堆積法を行うことに
よってフッ素系樹脂膜４を形成することを特徴とする。
【００２３】この様に、成膜の際に、Ｃ／Ｆ比が１／２
のフロロカーボンガスを用いることによって、カーボン
リッチで架橋密度の高い耐熱性に優れたフッ素系樹脂膜
４を得ることができる。
のフロロカーボンガスを用いることによって、カーボン
リッチで架橋密度の高い耐熱性に優れたフッ素系樹脂膜
４を得ることができる。
【００２４】即ち、Ｃの比率が高くなると架橋密度が高
く耐熱性が向上するが、比誘電率が高くなるという問題
があり、他方、Ｆの比率が高くなると比誘電率は低くな
るものの、Ｆラジカルのエッチング作用によって膜の再
現性が悪くなり、且つ、耐熱性が悪くなるので、入手が
容易なフロロカーボンガスとしては、Ｃ／Ｆ比が１／２
のものが適している。
く耐熱性が向上するが、比誘電率が高くなるという問題
があり、他方、Ｆの比率が高くなると比誘電率は低くな
るものの、Ｆラジカルのエッチング作用によって膜の再
現性が悪くなり、且つ、耐熱性が悪くなるので、入手が
容易なフロロカーボンガスとしては、Ｃ／Ｆ比が１／２
のものが適している。
【００２５】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、フロロカーボンガスとして、Ｃ 2 Ｆ4 、Ｃ3 Ｆ6 、
或いは、Ｃ4 Ｆ8 のいずれかを用いることを特徴とす
る。
て、フロロカーボンガスとして、Ｃ 2 Ｆ4 、Ｃ3 Ｆ6 、
或いは、Ｃ4 Ｆ8 のいずれかを用いることを特徴とす
る。
【００２６】この様に、フロロカーボンガスとして、Ｃ
2 Ｆ4 、Ｃ3 Ｆ6 、或いは、Ｃ4 Ｆ 8 のいずれかを用い
ることによって、比誘電率が２．５以下の低比誘電率の
層間絶縁膜を得ることができ、この比誘電率は含水素化
合物ガスの流量と共に上昇する。
2 Ｆ4 、Ｃ3 Ｆ6 、或いは、Ｃ4 Ｆ 8 のいずれかを用い
ることによって、比誘電率が２．５以下の低比誘電率の
層間絶縁膜を得ることができ、この比誘電率は含水素化
合物ガスの流量と共に上昇する。
【００２７】（３）また、本発明は、上記（２）におい
て、フロロカーボンガスとして、Ｃ 4 Ｆ8 を用いること
を特徴とする。
て、フロロカーボンガスとして、Ｃ 4 Ｆ8 を用いること
を特徴とする。
【００２８】この様に、フロロカーボンガスとしてＣ4
Ｆ8 を用いることによって、比誘電率が２．５以下の低
比誘電率で、且つ、残膜率の良好な層間絶縁膜を得るこ
とができる。
Ｆ8 を用いることによって、比誘電率が２．５以下の低
比誘電率で、且つ、残膜率の良好な層間絶縁膜を得るこ
とができる。
【００２９】（４）また、本発明は、上記（１）乃至
（３）のいずれかにおいて、含水素化合物ガスとして、
Ｈ2 、ＳｉＨ4 、Ｃ2 Ｈ2 、Ｃ3 Ｈ8 、Ｃ2 Ｈ6 、或い
は、ＣＨ4 のいずれかを用いることを特徴とする。
（３）のいずれかにおいて、含水素化合物ガスとして、
Ｈ2 、ＳｉＨ4 、Ｃ2 Ｈ2 、Ｃ3 Ｈ8 、Ｃ2 Ｈ6 、或い
は、ＣＨ4 のいずれかを用いることを特徴とする。
【００３０】この様に、含水素化合物ガスとして、
Ｈ2 、ＳｉＨ4 、Ｃ2 Ｈ2 、Ｃ3 Ｈ8 、Ｃ2 Ｈ6 、或い
は、ＣＨ4 のいずれかを用いることによって、比誘電率
が２．５以下の低比誘電率の層間絶縁膜を得ることがで
き、この比誘電率は含水素化合物ガスの流量と共に上昇
する。
Ｈ2 、ＳｉＨ4 、Ｃ2 Ｈ2 、Ｃ3 Ｈ8 、Ｃ2 Ｈ6 、或い
は、ＣＨ4 のいずれかを用いることによって、比誘電率
が２．５以下の低比誘電率の層間絶縁膜を得ることがで
き、この比誘電率は含水素化合物ガスの流量と共に上昇
する。
【００３１】（５）また、本発明は、上記（４）におい
て、含水素化合物ガスとして、Ｃ2Ｈ2 またはＣ3 Ｈ8
のいずれかを用いることを特徴とする。
て、含水素化合物ガスとして、Ｃ2Ｈ2 またはＣ3 Ｈ8
のいずれかを用いることを特徴とする。
【００３２】この様に、含水素化合物ガスとして、Ｃ2
Ｈ2 またはＣ3 Ｈ8 のいずれかを用いることによって、
比誘電率が２．５以下の低比誘電率で、且つ、耐熱性優
れた層間絶縁膜を得ることができる。
Ｈ2 またはＣ3 Ｈ8 のいずれかを用いることによって、
比誘電率が２．５以下の低比誘電率で、且つ、耐熱性優
れた層間絶縁膜を得ることができる。
【００３３】（６）また、本発明は、上記（１）乃至
（５）のいずれかにおいて、プラズマ化学気相堆積工程
における成膜温度を、２５０℃以上としたことを特徴と
する。
（５）のいずれかにおいて、プラズマ化学気相堆積工程
における成膜温度を、２５０℃以上としたことを特徴と
する。
【００３４】この様に、プラズマ化学気相堆積工程にお
ける成膜温度を、２５０℃以上とすることによって、カ
ーボンリッチな架橋密度の高い耐熱性に優れたフッ素系
樹脂膜４を得ることができる。
ける成膜温度を、２５０℃以上とすることによって、カ
ーボンリッチな架橋密度の高い耐熱性に優れたフッ素系
樹脂膜４を得ることができる。
【００３５】（７）また、本発明は、半導体装置におい
て、上記（１）乃至（６）のいずれかの形成方法によっ
て形成した層間絶縁膜を有することを特徴とする。
て、上記（１）乃至（６）のいずれかの形成方法によっ
て形成した層間絶縁膜を有することを特徴とする。
【００３６】この様な、低比誘電率で耐熱性に優れたフ
ッ素系樹脂膜４を層間絶縁膜として用いることによっ
て、高集積度半導体装置の配線層３における配線遅延時
間を大幅に小さくでき、且つ、信頼性を向上することが
できる。
ッ素系樹脂膜４を層間絶縁膜として用いることによっ
て、高集積度半導体装置の配線層３における配線遅延時
間を大幅に小さくでき、且つ、信頼性を向上することが
できる。
【００３７】
【発明の実施の形態】図２乃至図１０を参照して本発明
の実施の形態を説明する。 図２参照 図２は、フロロカーボンガスとしてＣ／Ｆ比が１／２の
Ｃ4 Ｆ8 を用いた場合に、含水素化合物ガスとして、Ｈ
2 、ＳｉＨ4 、Ｃ2 Ｈ2 、Ｃ3 Ｈ8 、Ｃ2 Ｈ6、及び、
ＣＨ4 を用いた場合の、フッ素系樹脂膜の成膜速度のＣ
4 Ｆ8 に対する含水素化合物ガスの流量比依存性を示す
図である。
の実施の形態を説明する。 図２参照 図２は、フロロカーボンガスとしてＣ／Ｆ比が１／２の
Ｃ4 Ｆ8 を用いた場合に、含水素化合物ガスとして、Ｈ
2 、ＳｉＨ4 、Ｃ2 Ｈ2 、Ｃ3 Ｈ8 、Ｃ2 Ｈ6、及び、
ＣＨ4 を用いた場合の、フッ素系樹脂膜の成膜速度のＣ
4 Ｆ8 に対する含水素化合物ガスの流量比依存性を示す
図である。
【００３８】なお、含水素化合物ガスはＨｅで希釈した
ものを流し、その希釈度は流量比で、含水素化合物ガス
（ｓｃｃｍ）：Ｈｅガス（ｓｃｃｍ）＝１：９である
が、図２における流量比は含水素化合物ガスの実流量の
Ｃ4 Ｆ8 に対する比であり、以下の他の実験においても
同様である。また、Ｈｅはプラズマ反応にほとんど影響
を与えないものと考えられるので、希釈度は問題になら
ないものである。
ものを流し、その希釈度は流量比で、含水素化合物ガス
（ｓｃｃｍ）：Ｈｅガス（ｓｃｃｍ）＝１：９である
が、図２における流量比は含水素化合物ガスの実流量の
Ｃ4 Ｆ8 に対する比であり、以下の他の実験においても
同様である。また、Ｈｅはプラズマ反応にほとんど影響
を与えないものと考えられるので、希釈度は問題になら
ないものである。
【００３９】なお、この場合のＣ4 Ｆ8 の流量は６０ｓ
ｃｃｍ、成膜圧力は１．２Ｔｏｒｒ、成膜温度は２５０
℃、また、印加電力は０．５９Ｗ／ｃｍ2 であり、この
条件下で平行平板型プラズマＣＶＤ装置（ＣＣＰ−プラ
ズマＣＶＤ装置）を用いたＣＣＰ−プラズマＣＶＤ法に
よって成膜を行った。
ｃｃｍ、成膜圧力は１．２Ｔｏｒｒ、成膜温度は２５０
℃、また、印加電力は０．５９Ｗ／ｃｍ2 であり、この
条件下で平行平板型プラズマＣＶＤ装置（ＣＣＰ−プラ
ズマＣＶＤ装置）を用いたＣＣＰ−プラズマＣＶＤ法に
よって成膜を行った。
【００４０】図２から明らかなように、含水素化合物ガ
スのＣ4 Ｆ8 に対する流量比の増加に伴って成膜速度が
増加するが、これは、含水素化合物ガスの流量比の増加
に伴ってＦがＨにトラップされる割合が増えて、Ｆラジ
カルのエッチング作用が低下するためと考えられる。
スのＣ4 Ｆ8 に対する流量比の増加に伴って成膜速度が
増加するが、これは、含水素化合物ガスの流量比の増加
に伴ってＦがＨにトラップされる割合が増えて、Ｆラジ
カルのエッチング作用が低下するためと考えられる。
【００４１】また、含水素化合物ガスの中では、ＳｉＨ
4 の成膜速度が最も大きく、また、炭化水素の中ではＣ
2 Ｈ2 以外は、分子量が大きくなるにつれて成膜速度が
大きくなる。
4 の成膜速度が最も大きく、また、炭化水素の中ではＣ
2 Ｈ2 以外は、分子量が大きくなるにつれて成膜速度が
大きくなる。
【００４２】これは、二重結合或いは三重結合を有さな
い炭化水素の場合は、成膜速度は分子量に依存する傾向
があり、三重結合を有するＣ2 Ｈ2 の場合には、二重結
合或いは三重結合を有さない炭化水素とは異なる傾向を
有する。
い炭化水素の場合は、成膜速度は分子量に依存する傾向
があり、三重結合を有するＣ2 Ｈ2 の場合には、二重結
合或いは三重結合を有さない炭化水素とは異なる傾向を
有する。
【００４３】なお、この様な条件で成膜した場合には、
含水素化合物ガスとしてＳｉＨ4 を用いた場合にも、フ
ッ素系樹脂膜中に実質上Ｓｉが含まれることはない。
含水素化合物ガスとしてＳｉＨ4 を用いた場合にも、フ
ッ素系樹脂膜中に実質上Ｓｉが含まれることはない。
【００４４】図３参照 また、図３は、含水素化合物ガスとしてＣ2 Ｈ2 を用い
た場合に、フロロカーボンガスとしてＣ／Ｆ比が１／２
のＣ2 Ｆ4 、Ｃ3 Ｆ6 、及び、Ｃ4 Ｆ8 を用いた場合
の、フッ素系樹脂膜の成膜速度のフロロカーボン（Ｃx
Ｆ2x）に対するＣ 2 Ｈ2 の流量比依存性を示す図であ
る。
た場合に、フロロカーボンガスとしてＣ／Ｆ比が１／２
のＣ2 Ｆ4 、Ｃ3 Ｆ6 、及び、Ｃ4 Ｆ8 を用いた場合
の、フッ素系樹脂膜の成膜速度のフロロカーボン（Ｃx
Ｆ2x）に対するＣ 2 Ｈ2 の流量比依存性を示す図であ
る。
【００４５】なお、この場合のフロロカーボン（Ｃx Ｆ
2x）の流量は６０ｓｃｃｍ、成膜圧力は１．２Ｔｏｒ
ｒ、成膜温度は２５０℃、また、印加電力は０．５９Ｗ
／ｃｍ 2 であり、この条件下でＣＣＰ−プラズマＣＶＤ
法によって成膜を行った。
2x）の流量は６０ｓｃｃｍ、成膜圧力は１．２Ｔｏｒ
ｒ、成膜温度は２５０℃、また、印加電力は０．５９Ｗ
／ｃｍ 2 であり、この条件下でＣＣＰ−プラズマＣＶＤ
法によって成膜を行った。
【００４６】図３から明らかなように、図２と同様にＣ
2 Ｈ2 のフロロカーボン（Ｃx Ｆ2x）に対する流量比の
増加に伴って成膜速度が増加し、含水素化合物ガスのう
ちＣ 4 Ｆ8 が最も成膜速度が大きく、分子量が大きいほ
ど成膜速度が大きい傾向が見られる。
2 Ｈ2 のフロロカーボン（Ｃx Ｆ2x）に対する流量比の
増加に伴って成膜速度が増加し、含水素化合物ガスのう
ちＣ 4 Ｆ8 が最も成膜速度が大きく、分子量が大きいほ
ど成膜速度が大きい傾向が見られる。
【００４７】図４参照 また、図４は、フロロカーボンガスとしてＣ4 Ｆ8 を用
いた場合に、含水素化合物ガスとして、Ｈ2 、Ｓｉ
Ｈ4 、Ｃ2 Ｈ2 、Ｃ3 Ｈ8 、Ｃ2 Ｈ6 、及び、ＣＨ 4 を
用いた場合の、フッ素系樹脂膜の比誘電率のＣ4 Ｆ8 に
対する含水素化合物ガスの流量比依存性を示す図であ
る。
いた場合に、含水素化合物ガスとして、Ｈ2 、Ｓｉ
Ｈ4 、Ｃ2 Ｈ2 、Ｃ3 Ｈ8 、Ｃ2 Ｈ6 、及び、ＣＨ 4 を
用いた場合の、フッ素系樹脂膜の比誘電率のＣ4 Ｆ8 に
対する含水素化合物ガスの流量比依存性を示す図であ
る。
【００４８】なお、この場合のＣ4 Ｆ8 の流量は６０ｓ
ｃｃｍ、成膜圧力は１．２Ｔｏｒｒ、成膜温度は２５０
℃、また、印加電力は０．５９Ｗ／ｃｍ2 であり、この
条件下でＣＣＰ−プラズマＣＶＤ法によって成膜を行っ
た。
ｃｃｍ、成膜圧力は１．２Ｔｏｒｒ、成膜温度は２５０
℃、また、印加電力は０．５９Ｗ／ｃｍ2 であり、この
条件下でＣＣＰ−プラズマＣＶＤ法によって成膜を行っ
た。
【００４９】図４から明らかなように、含水素化合物ガ
スのＣ4 Ｆ8 に対する流量比の増加に伴って比誘電率が
増加する傾向があるが、これは、含水素化合物ガスの流
量比の増加に伴ってＦがＨにトラップされる割合が増え
て、膜中に取り込まれるＦの量が低下してカーボンリッ
チな膜となり、Ｃの増加に伴って比誘電率が上昇するた
めと考えられる。
スのＣ4 Ｆ8 に対する流量比の増加に伴って比誘電率が
増加する傾向があるが、これは、含水素化合物ガスの流
量比の増加に伴ってＦがＨにトラップされる割合が増え
て、膜中に取り込まれるＦの量が低下してカーボンリッ
チな膜となり、Ｃの増加に伴って比誘電率が上昇するた
めと考えられる。
【００５０】また、含水素化合物ガスの中では、Ｃ3 Ｈ
8 が最も比誘電率の増加傾向が大きく、水素を用いた場
合の比誘電率の増加傾向が最も小さい。
8 が最も比誘電率の増加傾向が大きく、水素を用いた場
合の比誘電率の増加傾向が最も小さい。
【００５１】図５参照 また、図５は、含水素化合物ガスとしてＣ2 Ｈ2 を用い
た場合に、フロロカーボンガスとしてＣ2 Ｆ4 、Ｃ3 Ｆ
6 、及び、Ｃ4 Ｆ8 を用いた場合の、フッ素系樹脂膜の
比誘電率のフロロカーボン（Ｃx Ｆ2x）に対するＣ2 Ｈ
2 の流量比依存性を示す図である。
た場合に、フロロカーボンガスとしてＣ2 Ｆ4 、Ｃ3 Ｆ
6 、及び、Ｃ4 Ｆ8 を用いた場合の、フッ素系樹脂膜の
比誘電率のフロロカーボン（Ｃx Ｆ2x）に対するＣ2 Ｈ
2 の流量比依存性を示す図である。
【００５２】なお、この場合のフロロカーボン（Ｃx Ｆ
2x）の流量は６０ｓｃｃｍ、成膜圧力は１．２Ｔｏｒ
ｒ、成膜温度は２５０℃、また、印加電力は０．５９Ｗ
／ｃｍ 2 であり、この条件下でＣＣＰ−プラズマＣＶＤ
法によって成膜を行った。
2x）の流量は６０ｓｃｃｍ、成膜圧力は１．２Ｔｏｒ
ｒ、成膜温度は２５０℃、また、印加電力は０．５９Ｗ
／ｃｍ 2 であり、この条件下でＣＣＰ−プラズマＣＶＤ
法によって成膜を行った。
【００５３】図５から明らかなように、図４と同様に、
Ｃ2 Ｈ2 のフロロカーボン（Ｃx Ｆ 2x）に対する流量比
の増加に伴って比誘電率が増加し、含水素化合物ガスの
うちＣ4 Ｆ8 が最も比誘電率の増加傾向が小さく、分子
量が大きいほど比誘電率の増加傾向が小さい。
Ｃ2 Ｈ2 のフロロカーボン（Ｃx Ｆ 2x）に対する流量比
の増加に伴って比誘電率が増加し、含水素化合物ガスの
うちＣ4 Ｆ8 が最も比誘電率の増加傾向が小さく、分子
量が大きいほど比誘電率の増加傾向が小さい。
【００５４】図６参照 また、図６は、フロロカーボンガスとしてＣ4 Ｆ8 を用
いた場合に、含水素化合物ガスとして、Ｈ2 、Ｓｉ
Ｈ4 、Ｃ2 Ｈ2 、Ｃ3 Ｈ8 、Ｃ2 Ｈ6 、及び、ＣＨ 4 を
用いた場合の、フッ素系樹脂膜の残膜率のＣ4 Ｆ8 に対
する含水素化合物ガスの流量比依存性を示す図である。
いた場合に、含水素化合物ガスとして、Ｈ2 、Ｓｉ
Ｈ4 、Ｃ2 Ｈ2 、Ｃ3 Ｈ8 、Ｃ2 Ｈ6 、及び、ＣＨ 4 を
用いた場合の、フッ素系樹脂膜の残膜率のＣ4 Ｆ8 に対
する含水素化合物ガスの流量比依存性を示す図である。
【００５５】なお、この場合の成膜時のＣ4 Ｆ8 の流量
は６０ｓｃｃｍ、成膜圧力は１．２Ｔｏｒｒ、成膜温度
は２５０℃、また、印加電力は０．５９Ｗ／ｃｍ2 であ
り、この条件下でＣＣＰ−プラズマＣＶＤ法によって成
膜を行った。
は６０ｓｃｃｍ、成膜圧力は１．２Ｔｏｒｒ、成膜温度
は２５０℃、また、印加電力は０．５９Ｗ／ｃｍ2 であ
り、この条件下でＣＣＰ−プラズマＣＶＤ法によって成
膜を行った。
【００５６】また、残膜率は、常圧の窒素雰囲気中で、
４００℃で１０分間アニールした前後のフッ素系樹脂膜
の膜厚の変化を百分率で表したものであるが、この場合
のアニール温度は、ヒータの温度ではなく、フッ素系樹
脂膜自体の温度を表すものである。
４００℃で１０分間アニールした前後のフッ素系樹脂膜
の膜厚の変化を百分率で表したものであるが、この場合
のアニール温度は、ヒータの温度ではなく、フッ素系樹
脂膜自体の温度を表すものである。
【００５７】図６から明らかなように、含水素化合物ガ
スのＣ4 Ｆ8 に対する流量比の増加に伴って残膜率が増
加する傾向、即ち、耐熱性が向上する傾向があるが、こ
れは、含水素化合物ガスの流量比の増加に伴ってＦがＨ
にトラップされる割合が増えて、膜中に取り込まれるＦ
の量が低下してカーボンリッチな架橋密度の高い分子量
の大きな膜となり、基板加熱時に膜外に放出されにくく
なるためであると考えられ、また、含水素化合物ガスの
種類に関しては、成膜速度及び比誘電率と略同様な傾向
が見られる。
スのＣ4 Ｆ8 に対する流量比の増加に伴って残膜率が増
加する傾向、即ち、耐熱性が向上する傾向があるが、こ
れは、含水素化合物ガスの流量比の増加に伴ってＦがＨ
にトラップされる割合が増えて、膜中に取り込まれるＦ
の量が低下してカーボンリッチな架橋密度の高い分子量
の大きな膜となり、基板加熱時に膜外に放出されにくく
なるためであると考えられ、また、含水素化合物ガスの
種類に関しては、成膜速度及び比誘電率と略同様な傾向
が見られる。
【００５８】図７参照 また、図７は、含水素化合物ガスとしてＣ2 Ｈ2 を用い
た場合に、フロロカーボンガスとしてＣ2 Ｆ4 、Ｃ3 Ｆ
6 、及び、Ｃ4 Ｆ8 を用いた場合の、フッ素系樹脂膜の
残膜率のフロロカーボン（Ｃx Ｆ2x）に対するＣ2 Ｈ2
の流量比依存性を示す図である。
た場合に、フロロカーボンガスとしてＣ2 Ｆ4 、Ｃ3 Ｆ
6 、及び、Ｃ4 Ｆ8 を用いた場合の、フッ素系樹脂膜の
残膜率のフロロカーボン（Ｃx Ｆ2x）に対するＣ2 Ｈ2
の流量比依存性を示す図である。
【００５９】なお、この場合のフロロカーボン（Ｃx Ｆ
2x）の流量は６０ｓｃｃｍ、成膜圧力は１．２Ｔｏｒ
ｒ、成膜温度は２５０℃、また、印加電力は０．５９Ｗ
／ｃｍ 2 であり、この条件下でＣＣＰ−プラズマＣＶＤ
法によって成膜を行った。
2x）の流量は６０ｓｃｃｍ、成膜圧力は１．２Ｔｏｒ
ｒ、成膜温度は２５０℃、また、印加電力は０．５９Ｗ
／ｃｍ 2 であり、この条件下でＣＣＰ−プラズマＣＶＤ
法によって成膜を行った。
【００６０】また、この場合の残膜率も、常圧の窒素雰
囲気中で、膜自体の温度が４００℃で１０分間アニール
した前後のフッ素系樹脂膜の膜厚の変化を百分率で表し
たものであり、図６と同様に、Ｃ2 Ｈ2 のフロロカーボ
ン（Ｃx Ｆ2x）に対する流量比の増加に伴って残膜率が
増加し、フロロカーボンガスのうちＣ2 Ｆ4 が最も耐熱
性が良好で、分子量が小さくＦ原子の少ないフロロカー
ボンほど耐熱性が良好である。
囲気中で、膜自体の温度が４００℃で１０分間アニール
した前後のフッ素系樹脂膜の膜厚の変化を百分率で表し
たものであり、図６と同様に、Ｃ2 Ｈ2 のフロロカーボ
ン（Ｃx Ｆ2x）に対する流量比の増加に伴って残膜率が
増加し、フロロカーボンガスのうちＣ2 Ｆ4 が最も耐熱
性が良好で、分子量が小さくＦ原子の少ないフロロカー
ボンほど耐熱性が良好である。
【００６１】図８参照 また、図８は、フロロカーボンガスとしてＣ4 Ｆ8 を用
いた場合に、含水素化合物ガスとして、Ｈ2 、Ｓｉ
Ｈ4 、Ｃ2 Ｈ2 、Ｃ3 Ｈ8 、Ｃ2 Ｈ6 、及び、ＣＨ 4 を
用いた場合の、フッ素系樹脂膜の残膜率と比誘電率の相
関関係を示す図であり、図４及び図６に基づいて作成し
たものである。
いた場合に、含水素化合物ガスとして、Ｈ2 、Ｓｉ
Ｈ4 、Ｃ2 Ｈ2 、Ｃ3 Ｈ8 、Ｃ2 Ｈ6 、及び、ＣＨ 4 を
用いた場合の、フッ素系樹脂膜の残膜率と比誘電率の相
関関係を示す図であり、図４及び図６に基づいて作成し
たものである。
【００６２】図８から明らかなように、比誘電率が増加
するにしたがって残膜率が増加し、いずれのガスの場合
にも比誘電率がある程度以上の値になると残膜率が１０
０％になり、含水素化合物ガスとしてＣ3 Ｈ8 を用いた
場合に最も比誘電率が小さくて耐熱性に優れたフッ素系
樹脂膜が得られ、ＳｉＨ4 及びＣ2 Ｈ2 を用いた場合に
も同様な傾向が見られる。
するにしたがって残膜率が増加し、いずれのガスの場合
にも比誘電率がある程度以上の値になると残膜率が１０
０％になり、含水素化合物ガスとしてＣ3 Ｈ8 を用いた
場合に最も比誘電率が小さくて耐熱性に優れたフッ素系
樹脂膜が得られ、ＳｉＨ4 及びＣ2 Ｈ2 を用いた場合に
も同様な傾向が見られる。
【００６３】図９参照 また、図９は、含水素化合物ガスとしてＣ2 Ｈ2 を用い
た場合に、フロロカーボンガスとしてＣ2 Ｆ4 、Ｃ3 Ｆ
6 、及び、Ｃ4 Ｆ8 を用いた場合の、フッ素系樹脂膜の
残膜率と比誘電率の相関関係を示す図であり、図５及び
図７に基づいて作成したものである。
た場合に、フロロカーボンガスとしてＣ2 Ｆ4 、Ｃ3 Ｆ
6 、及び、Ｃ4 Ｆ8 を用いた場合の、フッ素系樹脂膜の
残膜率と比誘電率の相関関係を示す図であり、図５及び
図７に基づいて作成したものである。
【００６４】図９から明らかなように、比誘電率が増加
するにしたがって残膜率が増加し、いずれのガスの場合
にも比誘電率がある程度以上の値になると残膜率が１０
０％になり、フロロカーボンガスとしてＣ4 Ｆ8 を用い
た場合に最も比誘電率が小さくて耐熱性に優れたフッ素
系樹脂膜が得られ、分子量が大きいほど特性の優れたフ
ッ素系樹脂膜が得られる傾向が見られる。
するにしたがって残膜率が増加し、いずれのガスの場合
にも比誘電率がある程度以上の値になると残膜率が１０
０％になり、フロロカーボンガスとしてＣ4 Ｆ8 を用い
た場合に最も比誘電率が小さくて耐熱性に優れたフッ素
系樹脂膜が得られ、分子量が大きいほど特性の優れたフ
ッ素系樹脂膜が得られる傾向が見られる。
【００６５】図１０参照 また、図１０は、含水素化合物ガスとしてＣ2 Ｈ2 を用
い、また、フロロカーボンガスとしてＣ4 Ｆ8 を用い、
その流量比がＣ2 Ｈ2 ：Ｃ4 Ｆ8 ＝１：７となるように
６０ｓｃｃｍのＣ4 Ｆ8 を流し、成膜圧力を１．２Ｔｏ
ｒｒとし、また、印加電力を０．５９Ｗ／ｃｍ2 とした
条件下でＣＣＰ−プラズマＣＶＤ法によって成膜した場
合の、フッ素系樹脂膜の残膜率の成膜温度依存性を示す
図である。
い、また、フロロカーボンガスとしてＣ4 Ｆ8 を用い、
その流量比がＣ2 Ｈ2 ：Ｃ4 Ｆ8 ＝１：７となるように
６０ｓｃｃｍのＣ4 Ｆ8 を流し、成膜圧力を１．２Ｔｏ
ｒｒとし、また、印加電力を０．５９Ｗ／ｃｍ2 とした
条件下でＣＣＰ−プラズマＣＶＤ法によって成膜した場
合の、フッ素系樹脂膜の残膜率の成膜温度依存性を示す
図である。
【００６６】この場合の残膜率は、常圧の窒素雰囲気中
で、膜自体の温度を３５０℃、４００℃、及び、４５０
℃とした状態で１０分間アニールした前後のフッ素系樹
脂膜の膜厚の変化を百分率で表したものであり、図１０
から明らかなように、アニール温度の上昇と共に残膜率
は低下し、一方、成膜温度が上昇するにしたがって残膜
率が増加し、例えば、４００℃で成膜した場合には、４
５０℃のアニールにも耐える耐熱性の良好な膜が得られ
る。
で、膜自体の温度を３５０℃、４００℃、及び、４５０
℃とした状態で１０分間アニールした前後のフッ素系樹
脂膜の膜厚の変化を百分率で表したものであり、図１０
から明らかなように、アニール温度の上昇と共に残膜率
は低下し、一方、成膜温度が上昇するにしたがって残膜
率が増加し、例えば、４００℃で成膜した場合には、４
５０℃のアニールにも耐える耐熱性の良好な膜が得られ
る。
【００６７】また、３５０℃で成膜したフッ素系樹脂膜
も４００℃までの耐熱性が得られることが分かり、少な
くとも２５０℃以上の基板温度で成膜した場合には、従
来例以上の耐熱性が得られるが、半導体装置の品種によ
ってより高い耐熱性が要求される場合には、図１０に示
す傾向に基づいて適正な成膜温度を選択して成膜を行え
ば良い。
も４００℃までの耐熱性が得られることが分かり、少な
くとも２５０℃以上の基板温度で成膜した場合には、従
来例以上の耐熱性が得られるが、半導体装置の品種によ
ってより高い耐熱性が要求される場合には、図１０に示
す傾向に基づいて適正な成膜温度を選択して成膜を行え
ば良い。
【００６８】上述の結果から、成膜の際に、フロロカー
ボンガスとしてＣ／Ｆ比が１／２のフロロカーボンを用
いることにより、従来のＣ／Ｆ比の小さいＣＦ4 やＣ2
Ｆ6を用いた場合に比べて、２．５以下の低比誘電率
で、且つ、カーボンリッチで架橋密度が高く、３００℃
以上のアニール処理後の残膜率が略１００％の耐熱性の
良好なフッ素系樹脂膜を得ることができる。
ボンガスとしてＣ／Ｆ比が１／２のフロロカーボンを用
いることにより、従来のＣ／Ｆ比の小さいＣＦ4 やＣ2
Ｆ6を用いた場合に比べて、２．５以下の低比誘電率
で、且つ、カーボンリッチで架橋密度が高く、３００℃
以上のアニール処理後の残膜率が略１００％の耐熱性の
良好なフッ素系樹脂膜を得ることができる。
【００６９】特に、フロロカーボンガスとしては、分子
量の大きなＣ4 Ｆ8 が最も好適であり、また、含水素化
合物ガスとしては、種々の条件を総合的に判断するとＣ
2 Ｈ 2 が最も好適で、その次にはＣ3 Ｈ8 が好適であ
り、さらに、本発明におけるフッ素系樹脂膜は２５０℃
以上の成膜温度で形成しているので、従来の５０℃で成
膜した膜に比べてアニール処理後の比誘電率の変化がほ
とんどないものである。
量の大きなＣ4 Ｆ8 が最も好適であり、また、含水素化
合物ガスとしては、種々の条件を総合的に判断するとＣ
2 Ｈ 2 が最も好適で、その次にはＣ3 Ｈ8 が好適であ
り、さらに、本発明におけるフッ素系樹脂膜は２５０℃
以上の成膜温度で形成しているので、従来の５０℃で成
膜した膜に比べてアニール処理後の比誘電率の変化がほ
とんどないものである。
【００７０】なお、上記の図２乃至図１０の説明におい
ては、成膜工程及びその結果についてのみ説明したが、
実際の半導体装置に用いる場合には、図１に示した様
に、配線層を形成したのち、Ｃ／Ｆ比が１／２のフロロ
カーボンガスに含水素化合物ガスを混入した状態でプラ
ズマＣＶＤ法でフッ素系樹脂膜の成膜を行い層間絶縁膜
すれば良く、多層配線構造にする場合には、配線層の形
成工程及びフッ素系樹脂膜の成膜工程を交互に繰り返せ
ば良い。
ては、成膜工程及びその結果についてのみ説明したが、
実際の半導体装置に用いる場合には、図１に示した様
に、配線層を形成したのち、Ｃ／Ｆ比が１／２のフロロ
カーボンガスに含水素化合物ガスを混入した状態でプラ
ズマＣＶＤ法でフッ素系樹脂膜の成膜を行い層間絶縁膜
すれば良く、多層配線構造にする場合には、配線層の形
成工程及びフッ素系樹脂膜の成膜工程を交互に繰り返せ
ば良い。
【００７１】この場合、集積度の向上と共に、同じ階層
にある配線層の間隔が狭くなっても、ＰＣＶＤ法による
ＳｉＯ2 膜の略半分の比誘電率ｋ＝２．３程度のフッ素
系樹脂膜を層間絶縁膜として用いることにより、耐熱性
を良好に保持したまま寄生容量を小さくでき、それによ
って配線遅延時間をより小さくすることができる。
にある配線層の間隔が狭くなっても、ＰＣＶＤ法による
ＳｉＯ2 膜の略半分の比誘電率ｋ＝２．３程度のフッ素
系樹脂膜を層間絶縁膜として用いることにより、耐熱性
を良好に保持したまま寄生容量を小さくでき、それによ
って配線遅延時間をより小さくすることができる。
【００７２】また、上記の実施の形態の説明において
は、プラズマＣＶＤ法としてＣＣＰ−プラズマＣＶＤ法
で説明しているが、ＣＣＰ−プラズマＣＶＤ法に限られ
るものでなく、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐ
ｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）−プラズマＣＶＤ法、Ｈｅｌｉ
ｃｏｎ Ｐｌａｓｍａ−プラズマＣＶＤ法、或いは、Ｅ
ＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｒｏｔｒｏｎ Ｒｅｓ
ｏｎａｎｃｅ）−プラズマＣＶＤ法等の高密度プラズマ
（ＨＤＰ：Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ）
方式を用いて成膜しても良いものである。
は、プラズマＣＶＤ法としてＣＣＰ−プラズマＣＶＤ法
で説明しているが、ＣＣＰ−プラズマＣＶＤ法に限られ
るものでなく、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐ
ｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）−プラズマＣＶＤ法、Ｈｅｌｉ
ｃｏｎ Ｐｌａｓｍａ−プラズマＣＶＤ法、或いは、Ｅ
ＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｒｏｔｒｏｎ Ｒｅｓ
ｏｎａｎｃｅ）−プラズマＣＶＤ法等の高密度プラズマ
（ＨＤＰ：Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ）
方式を用いて成膜しても良いものである。
【００７３】この場合、ＣＣＰ−プラズマＣＶＤ法は操
作が簡単であるため、平坦なベタ状の膜を形成するのに
向いており、一方、ＨＤＰ方式はステップカバレッジに
優れているので、凹部を埋め込む場合に適している。
作が簡単であるため、平坦なベタ状の膜を形成するのに
向いており、一方、ＨＤＰ方式はステップカバレッジに
優れているので、凹部を埋め込む場合に適している。
【００７４】
【発明の効果】本発明によれば、Ｃ／Ｆ比が１／２のフ
ロロカーボンガスに含水素化合物ガスを混入した状態で
プラズマＣＶＤ法によって低比誘電率で、且つ、耐熱性
に優れたフッ素系樹脂膜が得られるので、超高集積度の
半導体集積回路装置の層間絶縁膜として用いることによ
って配線層の寄生容量に起因する配線遅延時間を低減で
き、次世代の半導体集積回路装置の高速化に寄与すると
ころが大きい。
ロロカーボンガスに含水素化合物ガスを混入した状態で
プラズマＣＶＤ法によって低比誘電率で、且つ、耐熱性
に優れたフッ素系樹脂膜が得られるので、超高集積度の
半導体集積回路装置の層間絶縁膜として用いることによ
って配線層の寄生容量に起因する配線遅延時間を低減で
き、次世代の半導体集積回路装置の高速化に寄与すると
ころが大きい。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】フッ素系樹脂膜の成膜速度のＣ4 Ｆ8 ガスに対
する含水素化合物ガス流量比依存性を示す図である。
する含水素化合物ガス流量比依存性を示す図である。
【図３】フッ素系樹脂膜の成膜速度のフロロカーボンガ
スに対するＣ2 Ｈ2 ガス流量比依存性を示す図である。
スに対するＣ2 Ｈ2 ガス流量比依存性を示す図である。
【図４】フッ素系樹脂膜の比誘電率のＣ4 Ｆ8 ガスに対
する含水素化合物ガス流量比依存性を示す図である。
する含水素化合物ガス流量比依存性を示す図である。
【図５】フッ素系樹脂膜の比誘電率のフロロカーボンガ
スに対するＣ2 Ｈ2 ガス流量比依存性を示す図である。
スに対するＣ2 Ｈ2 ガス流量比依存性を示す図である。
【図６】フッ素系樹脂膜の残膜率のＣ4 Ｆ8 ガスに対す
る含水素化合物ガス流量比依存性を示す図である。
る含水素化合物ガス流量比依存性を示す図である。
【図７】フッ素系樹脂膜の残膜率のフロロカーボンガス
に対するＣ2 Ｈ2 ガス流量比依存性を示す図である。
に対するＣ2 Ｈ2 ガス流量比依存性を示す図である。
【図８】フロロカーボンガスとしてＣ4 Ｆ8 ガスを用い
た場合の、フッ素系樹脂膜の残膜率と比誘電率との相関
関係を示す図である。
た場合の、フッ素系樹脂膜の残膜率と比誘電率との相関
関係を示す図である。
【図９】含水素化合物ガスとしてＣ2 Ｈ2 ガスを用いた
場合の、フッ素系樹脂膜の残膜率と比誘電率との相関関
係を示す図である。
場合の、フッ素系樹脂膜の残膜率と比誘電率との相関関
係を示す図である。
【図１０】フッ素系樹脂膜の残膜率の成膜温度依存性を
示す図である。
示す図である。
１ 半導体基板 ２ 下地絶縁層 ３ 配線層 ４ フッ素系樹脂膜
Claims (7)
- 【請求項１】 Ｃ／Ｆ比が１／２のフロロカーボンガス
に含水素化合物ガスを混入した状態でプラズマ化学気相
堆積法を行うことによってフッ素系樹脂膜を形成するこ
とを特徴とする層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項２】 上記フロロカーボンガスとして、Ｃ2 Ｆ
4 、Ｃ3 Ｆ6 、或いは、Ｃ4 Ｆ8 のいずれかを用いるこ
とを特徴とする請求項１記載の層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項３】 上記フロロカーボンガスとして、Ｃ4 Ｆ
8 を用いることを特徴とする請求項２記載の層間絶縁膜
の形成方法。 - 【請求項４】 上記含水素化合物ガスとして、Ｈ2 、Ｓ
ｉＨ4 、Ｃ2 Ｈ2 、Ｃ3 Ｈ8 、Ｃ2 Ｈ6 、或いは、ＣＨ
4 のいずれかを用いることを特徴とする請求項１乃至３
のいずれか１項に記載の層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項５】 上記含水素化合物ガスとして、Ｃ
2 Ｈ2 、または、Ｃ3 Ｈ8のいずれかを用いることを特
徴とする請求項４記載の層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項６】 上記プラズマ化学気相堆積工程における
成膜温度を、２５０℃以上としたことを特徴とする請求
項１乃至５のいずれか１項に記載の層間絶縁膜の形成方
法。 - 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
形成方法によって形成した層間絶縁膜を有することを特
徴とする半導体装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8001201A JPH09191008A (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | 層間絶縁膜の形成方法及び半導体装置 |
| US08/597,879 US6037274A (en) | 1995-02-17 | 1996-02-07 | Method for forming insulating film |
| KR1019960003328A KR100268074B1 (ko) | 1995-02-17 | 1996-02-12 | 반도체장치 및 절연막의 형성방법 |
| US09/389,009 US6448666B1 (en) | 1995-02-17 | 1999-09-02 | Semiconductor device and method for forming insulating film |
| KR1020000016028A KR100294376B1 (ko) | 1995-02-17 | 2000-03-29 | 반도체장치 및 절연막 형성방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8001201A JPH09191008A (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | 層間絶縁膜の形成方法及び半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09191008A true JPH09191008A (ja) | 1997-07-22 |
Family
ID=11494856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8001201A Withdrawn JPH09191008A (ja) | 1995-02-17 | 1996-01-09 | 層間絶縁膜の形成方法及び半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09191008A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000196099A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-14 | Matsushita Electronics Industry Corp | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
-
1996
- 1996-01-09 JP JP8001201A patent/JPH09191008A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000196099A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-14 | Matsushita Electronics Industry Corp | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
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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: 20030401 |