JPH09223693A

JPH09223693A - シリコン化合物系絶縁膜の成膜方法

Info

Publication number: JPH09223693A
Application number: JP23624396A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Muroyama; 雅和室山; Hideyoshi Kitou; 英至鬼頭
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-12-11
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1997-08-26
Anticipated expiration: 2016-09-06
Also published as: JP3440714B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低誘電率で、優れた膜質を有し、埋め込み特
性に優れるとともに、経時変化の少ない膜質の安定した
Ｓｉ化合物系絶縁膜の成膜方法を提供する。【解決手段】プラズマを生成させるプラズマ室１と、
ウエハＷが載置され、該ウエハＷ上に所望の材料膜を成
膜させる反応室３とが連結されてなるＥＣＲプラズマＣ
ＶＤ装置を用い、プラズマ室１に、第１のガス供給管７
よりＦ系化学種を放出可能な化合物を含むガスを導入
し、ウエハＷ上に所望の材料膜としてＦを含有するＳｉ
化合物系絶縁膜を成膜する。なお、ウエハＷにはバイア
ス電力を印加し、Ｆ系化学種を放出可能な化合物として
は、Ｓｉ−Ｆ結合を有するＳｉ化合物を用いる。さらに
酸素ガスを添加することが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低誘電率の層間絶
縁膜として、フッ素（Ｆ）を含有するシリコン（Ｓｉ）
化合物系絶縁膜を成膜する方法に関し、特にＣＶＤ法に
よるＳｉＯＦ膜の形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの微細化・高集積
化に伴って配線パターンは微細化・多層化の方向に進ん
でいる。しかし、半導体デバイスの微細化・高集積化に
よって層間絶縁膜の段差が大きく且つ急峻となると、そ
の上に形成される配線パターンの加工精度、信頼性は低
下し、半導体デバイス自体の信頼性をも低下させる要因
となる。このため、主としてスパッタリング法により成
膜されるＡｌ系材料よりなる配線層の段差被覆性（カバ
レージ）を大幅に改善することが困難である現在、平坦
化された層間絶縁膜を形成することが必要とされてい
る。

【０００３】従来、平坦化された層間絶縁膜を形成する
技術としては、例えばＳＯＧ（ＳｐｉｎＯｎＧｌａ
ｓｓ）を塗布する方法、絶縁膜をさらにレジスト材料で
平坦化した後にこれらをまとめてエッチバックする方
法、熱処理により絶縁膜をリフローさせる方法等が知ら
れている。また、テトラエトキシシラン（以下、ＴＥＯ
Ｓと称す。）に代表される有機Ｓｉ系化合物とオゾンと
の混合ガスを用いて常圧にて化学気相成長（以下、ＣＶ
Ｄと称す。）を行う方法、上記有機Ｓｉ系化合物に水あ
るいは酸素を添加したガスを用いてプラズマＣＶＤを行
う方法等、成膜時のフロー効果を利用して絶縁膜を成膜
する方法も注目されている。

【０００４】しかしながら、上述の方法を適用しても、
配線間隔が広い配線パターン上では平坦化度が不足し、
逆に配線間隔が狭い配線上では配線パターン間に「す」
が発生して十分な埋め込みが困難であることから、最近
では、バイアス電力を印加しながら電子サイクロトロン
共鳴（以下、ＥＣＲと称す。）プラズマＣＶＤを行って
層間絶縁膜を成長したり、成膜された層間絶縁膜を化学
的機械研磨によって平坦化する技術も適用されるように
なってきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、今後、半導
体デバイスの一層の微細化・高集積化を図るためには、
層間絶縁膜を平坦化するのみならず、低誘電率化するこ
とも必要となる。半導体デバイスが微細化・高集積化さ
れるほど、配線間の寄生容量が半導体デバイスの動作速
度に与える影響が大きくなるためである。

【０００６】低誘電率の層間絶縁膜を形成する方法とし
ては、１９９３年インターナショナル・カンファレンス
・オン・ソリッド・ステイト・デバイシズ・アンド・マ
テリアルズ抄録集（ＥｘｔｅｎｄｅｄＡｂｓｔｒａｃ
ｔｓｏｆｔｈｅ１９９３Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏ
ｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＳｏｌｉｄＳｔ
ａｔｅＤｅｖｉｃｅｓａｎｄｍａｔｅｒｉａｌ
ｓ，１９９３）ｐ１６１〜１６３に開示されるように、
ＴＥＯＳおよびＯ₂にＣ₂Ｆ₆を添加したガスを用いたプ
ラズマＣＶＤによってＳｉＯＦ系絶縁膜を成膜する方法
がある。また、第４０回応用物理学会関係連合講演会
（１９９３年春季年会）予稿集１ａ−ＺＶー９には、Ｔ
ＥＯＳおよびＯ₂にＮＦ₃を添加したガスを用いたプラズ
マＣＶＤによって、ＳｉＯＦ系絶縁膜を成膜する方法が
開示されている。そして、いずれの文献においても、膜
中のＦ濃度を増加させることにより、低誘電率化が図れ
ることが示されている。

【０００７】しかしながら、上述したようにＦ系ガスを
添加すると、絶縁膜の低誘電率化を図ることができる反
面、Ｆ濃度の増加に伴って膜質が劣化し、吸湿性が著し
く増大するといった問題が生じてしまう。

【０００８】第４０回応用物理学会関係連合講演会（１
９９３年春季年会）予稿集３１ａ−ＺＶー９では、膜質
の安定化を図るためには、同一分子中にＳｉと共にＦが
含有されるＳｉＦ₄ガスを原料ガスとして用いることが
有効であることが示されている。しかし、この方法を用
いて、段差を有する基体上にＳｉＯＦ系絶縁膜を成膜す
ると、局所的に埋め込み特性が劣化する。例えば、図５
に示されるように、Ｓｉ基板１２１上にＳｉＯ₂膜１２
２を介して、パターン幅が異なる配線パターン１２３が
形成されてなるウエハＷに対して、ＳｉＦ₄ガスを用い
てＳｉＯＦ系絶縁膜１２４を成膜すると、幅広の配線パ
ターン１２３に隣接する狭い凹部への埋め込みが不十分
なものとなる。

【０００９】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、低誘電率で、優れた膜質を有
し、且つ、埋め込み特性にも優れたＳｉ化合物系絶縁膜
を成膜する方法を提供することを目的とする。

【００１０】また、前述のように、従来半導体装置の層
間絶縁膜には、ＴＥＯＳを用いたＣＶＤあるいはＳＯＧ
によるＳｉＯ膜などが用いられてきた。しかし、近年の
超ＬＳＩの高集積化に伴い配線が微細化し、超ＬＳＩの
処理速度を制限する配線容量の増加が問題となってきて
おり、良好なカバレージ特性をもつだけでなく、層間絶
縁膜の低誘電率化が望まれている。それらの条件を満た
す材料としてはＳｉＯＦ膜があるが、従来法によるＴＥ
ＯＳにＣ₂Ｆ₆ などを添加する単周波ＲＦ放電による膜
では、膜中に含有される不安定なＦや炭化水素の影響に
より吸湿を伴うため、デバイスの配線信頼性などに悪影
響を及ぼす。

【００１１】そのため、ガス分子中にＳｉ−Ｆ結合を含
むガスである（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃ＳｉＦ（ＴＥＦＳ）を用い
た検討が行われている。しかし、ＴＥＦＳを単独で用い
て成膜を行った場合には、安定な膜質は得られるが、段
差側壁部の被覆性が不十分であった。そこで、ＴＥＦＳ
をＴＥＯＳあるいは（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃ＳｉＦ（ＴＥＳ）と
混合し、さらに酸素を添加したガス系でＳｉＯＦ膜の形
成検討が行われている。しかし、これまでカバレージは
改善されているものの、安定な膜質を達成する条件およ
び方法は確立されていなかった。

【００１２】したがって、従来のＲＦ放電ＣＶＤ装置を
用いて安定に膜中にＦを導入し安定した膜質を形成する
技術が切望されている。そこで、本発明はさらに、安定
した膜質の条件および方法を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために提案されたものであり、プラズマを生成
させるプラズマ室と、基体が載置され、該基体上に所望
の材料膜を成膜させる反応室とが連結されてなるプラズ
マＣＶＤ装置を用い、前記プラズマ室に、Ｆ系化学種を
放出可能な化合物を含むガスを導入し、前記基体上に、
前記所望の材料膜としてＦを含有するＳｉ化合物系絶縁
膜（以下、ＳｉＯＦ系絶縁膜と称す。）を成膜するもの
である。

【００１４】ＦをＳｉ化合物系絶縁膜に含有させると、
この絶縁膜の低誘電率化を図ることができる。さらに、
本発明においては、Ｆ系化学種を反応室でなく、プラズ
マ密度の高いプラズマ室にて放出させることにより、Ｆ
のラジカル種に対するＦのイオン種の比率を増加させる
ことができる。Ｆ系化学種はＳｉＯ系絶縁膜に対してエ
ッチャントとしても働くものであるため、被エッチング
面積が少ない狭い凹部では、Ｆ系化学種が溜まりやす
く、エッチングが進んで埋め込みが不十分なものとなり
やすかった。しかし、本発明では、基体に対して任意方
向に入射するＦのラジカル種に比して、基体への入射方
向を制御しやすいＦのイオン種を効率的に生成させるこ
とができるようになるため、埋め込み特性の基体段差依
存性を抑制することが可能となる。

【００１５】本発明においては、基体にバイアス電力を
印加して好適であり、これにより、上述のようにしてプ
ラズマ室内で生成されたＦのイオン種が、基体に対して
垂直に且つ均一に供給されるようになる。そして、イオ
ン・スパッタ作用によって、段差を有する基体に対して
も、ＳｉＯＦ系絶縁膜の緻密性を向上させることがで
き、膜質の向上を図ることができるようになる。また、
埋め込み特性も向上する。

【００１６】なお、十分なイオン・スパッタ作用を発揮
させるためには、プラズマ室内に、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、
Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガスをも導入して、プラズマ中で
これらをイオン化することが好ましい。

【００１７】プラズマ室内にＦ系化学種を放出するため
の化合物としては、Ｃ₂Ｆ₆に代表されるフッ化炭素系化
合物、ＮＦ₃に代表されるフッ化窒素系化合物等を用い
てもよいが、該プラズマ室内にＳｉ系化学種も同時に放
出可能な化合物、即ち、Ｓｉ−Ｆ結合を有するＳｉ化合
物を用いて好適である。このＳｉ化合物は、無機化合物
であっても、有機化合物であってもよい。例示するなら
ば、ＳｉＦ₄、ＳｉＨＦ₃、ＳｉＨ₂Ｆ₂、ＳｉＨ₃Ｆ、Ｓ
ｉ₂Ｆ₆、ＳｉＦ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＳｉＦＨ（ＯＣ
₂Ｈ₅）₂、ＳｉＦ₂（ＯＣ₂Ｈ₅）₂、ＳｉＦ₃（ＯＣ₂Ｈ₅）
等、Ｆが導入された無機あるいは有機シラン化合物を挙
げることができる。また、Ｆが導入された鎖状または環
状のシロキサン等を用いてもよい。そして、プラズマ室
には、Ｏ₂ガスをも同時に導入して好適である。

【００１８】プラズマ室にＳｉーＦ結合を有するＳｉ化
合物のガスおよびＯ₂ガスを導入する場合には、該プラ
ズマ室内で、ＳｉＯＦ系絶縁膜を成膜するために必要な
全ての原料が揃うこととなる。このため、反応室にはい
ずれのガスも導入しないでＳｉＯＦ系絶縁膜を成膜する
ことも可能である。しかし、例えば、Ｓｉ化合物として
ＳｉＦ₄ガスのみを用いると、Ｓｉ／Ｆ比が低くなりす
ぎ、膜の堆積よりもエッチングが支配的になることも考
えられる。したがって、プラズマ室内にＳｉ系化学種と
Ｆ系化学種とを放出可能な化合物を含むガスを導入する
場合においても、反応室内にＳｉ系化学種を放出可能な
化合物を含むガスを導入して好適である。ここで、反応
室内に導入するガスとしては、Ｆ系化学種を放出しない
Ｓｉ化合物、例えば、ＳｉＨ₄、Ｓｉ₂Ｈ₆ガス等に代表
される無機シラン系化合物であって好適である。また、
ＴＥＯＳに代表されるアルコキシシランの他、鎖状また
は環状のシロキサン等であってもよい。

【００１９】本発明で用いられるプラズマＣＶＤ装置と
しては、プラズマ室と反応室とが独立したものであれ
ば、どのようなプラズマ発生手段を有するものであって
もよい。例えば、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置、ヘリコン
波プラズマＣＶＤ装置が使用できる。これらのプラズマ
ＣＶＤ装置を用いると、低ガス圧下で１０¹¹/ｃｍ³オー
ダー以上の高密度のプラズマを生成できるため、ガス解
離効率が高く、また、高エネルギーイオンを基体に入射
させることができるため、膜中の不純物量や欠陥量を低
減でき、膜の緻密性を向上させることができる。さら
に、カバレージに優れた膜を成膜することができ、段差
を有する基体に対する埋め込み特性も向上する。

【００２０】本発明を適用すると、低誘電率であり、且
つ、膜質にも優れたＳｉＯＦ系絶縁膜を成膜できること
から、この膜を半導体デバイスの層間絶縁膜として適用
して好適である。なお、本発明を適用して成膜された層
間絶縁膜は、埋め込み特性にも優れたものとなるため、
配線間の絶縁が確実に行える。

【００２１】さらに本発明は、例えば平行平板型プラズ
マＣＶＤ装置を用い、その反応室に、原料ガスとしてＳ
ｉ−Ｆ結合を含む有機Ｓｉ化合物のガスと他の有機Ｓｉ
化合物のガスの混合ガスを導入し、さらに添加ガスとし
て酸素または酸素を含むガスを導入して基体上にフッ素
を含有するシリコン化合物系絶縁膜を成膜することを特
徴とするシリコン化合物系絶縁膜の成膜方法を提供す
る。

【００２２】上記平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い
た本発明においては、前記混合ガス中の有機Ｓｉ化合物
の混合比率がモル比でα：β：γ…である場合であっ
て、各有機Ｓｉ化合物のガスの１分子中に含まれる炭素
原子数が順にａ，ｂ，ｃ…、水素原子数が順にｋ，ｌ，
ｍ…であり、各有機Ｓｉ化合物のガスの分解率がδ％で
あるとき、酸素の添加割合を少なくとも［｛α（ａ＋ｋ
／２）＋β（ｂ＋ｌ／２）＋γ（ｃ＋ｍ／２）…｝／
δ］×１００程度のモル比で添加することが望ましい。

【００２３】このような成膜方法により安定したシリコ
ン化合物系絶縁膜が形成できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るＳｉ化合物系
絶縁膜の成膜方法を適用した実施の形態について図面を
参照しながら説明する。

【００２５】第１の実施の形態本実施の形態では、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用いた
ＳｉＯＦ系絶縁膜の成膜方法について説明する。

【００２６】ここで、成膜に用いたＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ装置は、図１に示されるように、プラズマの生成がな
されるプラズマ室１、ウエハＷが載置され、所望の膜の
成膜がなされる反応室３より構成される。

【００２７】ここで、プラズマ室１には、マグネトロン
にて発生させたマイクロ波が、導波管４内を通過し、石
英窓５を介して導かれるようになされている。また、こ
のプラズマ室１の周囲には、ソレノイドコイル６が配さ
れ、マイクロ波による電場に直交する磁場を発生可能と
なされている。

【００２８】さらに、プラズマ室１内には、リング状の
第１のガス供給管７が開口している。そして、この第１
のガス供給管７は、図示しないが、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、
Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガスの供給源、Ｏ₂ガスの供給源
にそれぞれ接続されていると共に、Ｆ系化学種を放出可
能な化合物ガスの供給源にも接続されている。

【００２９】一方、反応室３には、該反応室３内を減圧
するための排気口１０が設けられているとともに、該反
応室３内へウエハＷを搬入するための搬入路１１がゲー
トバルブ１２を介して接続されている。また、この反応
室３内にはウエハＷを載置するサセプタ８が配設されて
いる。このサセプタ８には、ヒータ１３が内蔵され、ウ
エハＷを加熱できるようになされているとともに、イン
ピーダンス整合用のマッチング・ネットワーク（Ｍ／
Ｎ）１５を介してバイアス印加用ＲＦ電源１４が接続さ
れ、ウエハＷにバイアス電力を印加できるようになされ
ている。

【００３０】また、この反応室３内には、Ｓｉ系化学種
を放出可能な化合物ガスを供給するためのリング状のガ
ス供給管９が開口している。

【００３１】したがって、以上のような構成を有するＥ
ＣＲプラズマＣＶＤ装置を用いて、ＳｉＯＦ系絶縁膜を
成膜するには、プラズマ室１内に不活性ガス、Ｏ₂ガ
ス、さらには、Ｆ系化学種を放出可能な化合物ガスを導
入し、ＥＣＲを利用して低ガス圧下で高いイオン電流密
度を有するＥＣＲプラズマＰＥを生成させる。このと
き、Ｆ系化学種を放出可能な化合物ガスが供給される
と、ＥＣＲプラズマＰＥ中でＦのイオン種が効率的に生
成される。

【００３２】そして、反応室３内で、このＥＣＲプラズ
マＰＥにＳｉ系化学種を放出可能な化合物ガスを供給
し、これにより、所望の化学種を生成させ、ウエハＷに
堆積させることとなる。このとき、プラズマ生成とは独
立に基板バイアスを制御することにより、Ｆのイオン種
がウエハＷに対して垂直に且つ均一に供給されるように
なり、堆積した膜の緻密性を向上させつつ、優れた埋め
込み特性にて成膜が行える。

【００３３】なお、プラズマ室１内に、Ｆ系化学種を放
出可能な化合物ガスとして、Ｓｉ−Ｆ結合を有するＳｉ
化合物ガスを導入すると、該プラズマ室１内にＳｉＯ₂
系絶縁膜の堆積が起こることが考えられるが、ここで
は、同じプラズマ室１内にＦ系化学種が存在し、これが
エッチャントとして働くことから、パーティクルが発生
する虞がない。

【００３４】第２の実施の形態本実施の形態では、ヘリコン波プラズマＣＶＤ装置を用
いたＳｉＯＦ系絶縁膜の成膜方法について説明する。

【００３５】ここで、成膜に用いたヘリコン波プラズマ
ＣＶＤ装置は、図２に示されるように、ヘリコン波プラ
ズマ生成部と、ここで発生させたヘリコン波プラズマを
拡散させ、このプラズマ中で生成させた化学種をウエハ
Ｗに堆積させる成膜部とからなる。

【００３６】ヘリコン波プラズマ生成部は、内部にヘリ
コン波プラズマＰＨを生成させるための非導電性材料か
らなるベルジャ３１（プラズマ室に対応する。）、該ベ
ルジャ３１内に所定のガスを供給する第１のガス供給管
４８、ベルジャ３１を周回する２個のループを有し、Ｒ
Ｆパワーをプラズマへカップリングさせるためのループ
・アンテナ３２、ベルジャ３１を周回するごとく設けら
れ、該ベルジャ３１の軸方向に沿った磁界を生成させる
ソレノイドコイル３３を主な構成要素とする。ベルジャ
３１の上部には、非導電性材料よりなる蓋体３０が設け
られ、該蓋体３０に第１のガス供給管４８が貫通してい
る。

【００３７】第１のガス供給管４８は、図示しないが、
プラズマ生成用のＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不
活性ガスの供給源、Ｏ₂ガスの供給源にそれぞれ接続さ
れていると共に、Ｆ系化学種を放出可能な化合物ガスの
供給源にも接続されている。ループ・アンテナ３２に
は、プラズマ励起用電源３４からインピーダンス整合用
の第１のマッチング・ネットワーク（Ｍ／Ｎ）３５を介
してＲＦパワーが印加され、その上下２個のループには
互いに逆回りの方向の電流が流れる。

【００３８】ソレノイドコイル３３は、主としてヘリコ
ン波の伝搬に寄与する内周側ソレノイドコイル３３ａ
と、主としてヘリコン波プラズマＰＨの輸送に寄与する
外周側ソレノイドコイル３３ｂの二重構成とされてい
る。

【００３９】一方、成膜部は、上述したベルジャ３１に
接続された拡散チャンバ３７（反応室に対応する。）、
この拡散チャンバ３７内に所定のガスを供給するリング
状の第２のガス供給管３８、上記拡散チャンバ３７内に
ウエハＷを載置させるウエハ・ステージ３９を主な構成
要素とする。

【００４０】拡散チャンバ３７は、ステンレス鋼等の導
電性材料にて構成されており、特にウエハ・ステージ３
９の対向面である天板４１の部分は基板バイアスに対す
る大面積のＤＣ接地電極として機能している。また、こ
の拡散チャンバ３７には、内部を減圧するための排気口
４０が設けられているとともに、該拡散チャンバ３７内
へウエハＷを搬入するための搬入路４６がゲートバルブ
４７を介して接続されている。

【００４１】第２のガス供給管３８は、図示しないが、
Ｓｉ系化学種を放出可能な化合物ガスの供給源に接続さ
れている。

【００４２】ウエハ・ステージ３９は、拡散チャンバ３
７の壁面から電気的に絶縁された導電性部材からなり、
第２のマッチング・ネットワーク（Ｍ／Ｎ）４３を介し
てバイアス印加用ＲＦ電源４２に接続されている。ま
た、ウエハ・ステージ３９の内部には、成膜中のウエハ
Ｗを所望の温度に維持するためのヒータ４４が内蔵され
ている。

【００４３】さらに、上述の拡散チャンバ３７の外部に
は、ウエハ・ステージ３９近傍における発散磁界を収束
させるために、補助磁界生成手段としてマルチカスプ磁
場を生成可能な永久磁石４５が配設されている。なお、
この永久磁石４５の配設位置は、図示される例に限られ
ず、また、永久磁石４５の代わりに、ミラー磁場形成用
のソレノイドコイルを配設してもよい。

【００４４】上述のような構成を有するヘリコン波プラ
ズマＣＶＤ装置を用いて、ＳｉＯＦ系絶縁膜を成膜する
には、ベルジャ３１内に不活性ガス、Ｏ₂ガス、さらに
は、Ｆ系化学種を放出可能な化合物ガスを導入し、ベル
ジャ３１内にヘリコン波プラズマＰＨを発生させる。こ
のとき、Ｆ系化学種を放出可能な化合物ガスが供給され
ると、ヘリコン波プラズマＰＨ中でＦのイオン種が効率
的に生成される。

【００４５】そして、このヘリコン波プラズマＰＨを拡
散チャンバ３７の内部へ引き出し、このヘリコン波プラ
ズマＰＨに向かってＳｉ系化学種を放出可能な化合物ガ
スを供給することによって、所望の化学種を生成させ、
これをウエハＷに堆積させることによって成膜を行う。
このとき、プラズマ生成とは独立に基板バイアスを制御
することにより、Ｆのイオン種がウエハＷに対して垂直
に且つ均一に供給されるようになり、堆積した膜の緻密
性を向上させつつ、優れた埋め込み特性にて成膜が行え
る。

【００４６】なお、ヘリコン波プラズマＣＶＤ装置も、
第１の実施の形態と同様、ベルジャ３１内にＳｉ系化学
種が供給されても、Ｆ系化学種の存在によってパーティ
クルの発生が防止される。

【００４７】第３の実施の形態本実施の形態では、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用
いたＳｉＯＦ系絶縁膜の成膜方法について説明する。

【００４８】図６は、この実施形態における成膜に用い
た平行平板型プラズマＣＶＤ装置の構成図である。反応
室２０１内に、ＲＦ電源（図示しない）に接続された上
部電極２０２およびアース接続された下部電極２０３が
設けられ、これらにより一対の平行平板電極を構成す
る。下部電極２０３上には成膜すべきウエハ２０５が搭
載支持される。下部電極２０３の下側にはヒータ２０４
が備わり、下部電極２０３を介してウエハ２０５を加熱
して昇温させる。このウエハの加熱は成膜反応に適する
所定の温度となるように行われるが、膜質の劣化がない
かぎりできるだけ低温で行うことが望ましい。この反応
室２０１は、図示しない真空排気装置に接続され、成膜
反応時には内部が真空排気され、後述の原料ガスが導入
される。

【００４９】上部電極２０２は、その内部がガスチャン
バーとして形成されここにガス導入口２１２が接続さ
れ、下面に多数の噴射ポートを有し、この噴射ポートか
ら反応室２０１内にガスを均一に分散して噴射するシャ
ワー電極として構成される。

【００５０】ガス導入口２１２には、酸素ガス供給源２
１０および第１、第２の原料ガス源２０８ａ，２０８ｂ
がそれぞれバルブを介して接続される。第１、第２の原
料ガス源２０８ａ，２０８ｂは同様の構成であり（図で
は一方のみ示す）、後述の液体状の有機シリコン化合物
２０６をヒータ２０７で加熱しながら、バブリングガス
としてヘリウム（Ｈｅ）を吹込み、有機シリコン化合物
２０６を気化させるバブラー２０９により構成される。

【００５１】以上のような構成の平行平板型プラズマＣ
ＶＤ装置を用いて、ＳｉＯＦ系絶縁膜を成膜するには、
反応室２０１内に原料ガスとしてＳｉ−Ｆ結合を含む有
機Ｓｉ化合物のガスを第１の原料ガス源２０８ａから導
入し、他の有機Ｓｉ化合物（例えば、Ｓｉ−Ｏ結合を含
む有機Ｓｉ化合物）のガスを第２の原料ガス源２０８ｂ
から導入し、さらに酸素または酸素を含むガスを導入
し、ＲＦ電圧を印加して、真空圧下で上下電極２０２，
２０３間にプラズマを発生させる。これによりウエハ２
０５上にＳｉＯＦ系絶縁膜の安定した膜質を得ることが
できる。

【００５２】上述のように安定した膜質を得る条件およ
び方法は、Ｓｉ−Ｆ結合を含む有機Ｓｉ化合物のガスと
他の有機Ｓｉ化合物のガスの混合比率がモル比でα：
β：γ…である場合であって、各有機Ｓｉ化合物のガス
の１分子中に含まれる炭素原子数が順にａ，ｂ，ｃ…、
水素原子数が順にｋ，ｌ，ｍ…であり、各有機Ｓｉ化合
物のガスの分解率がδ％であるとき、酸素の添加割合を
少なくとも［｛α（ａ＋ｋ／２）＋β（ｂ＋ｌ／２）＋
γ（ｃ＋ｍ／２）…｝／δ］×１００程度のモル比で添
加することである。

【００５３】上述の条件および方法は、次のような科学
的知見に基づいて案出されたものである。すなわち、酸
素を有機Ｓｉ化合物に添加した場合には、有機Ｓｉ化合
物中の炭素や水素は成膜反応時にＣＯ、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏと
いった形で除去されることが知られており、そのため成
膜には有機Ｓｉ化合物中の炭化水素に対応する量の酸素
が必要となる。そこで、例として、（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃Ｓｉ
Ｆと（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃ＳｉＨを原料ガスとして１：１のモ
ル比で混合して用いる場合について説明する。この場合
には、原料ガス（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃ＳｉＦの分子１個中には
炭素原子が６個、水素原子が１５個存在し、また原料ガ
ス（Ｃ₂Ｈ₅０）₃ＳｉＨの分子１個中には炭素原子が６
個、水素原子が１６個存在する。したがって、両原料ガ
スの合計で炭素原子が１２個、水素原子が３１個存在す
ることになる。単純に全てＣＯ₂、Ｈ₂Ｏという形で除去
されると考えた場合には、約２８個のＯ₂分子が必要と
なることがわかる。しかし、実際には導入したＯ₂の全
てが反応に寄与するわけではなく、プラズマ中で活性化
されたものが主に反応に用いられる。そのため、プラズ
マ中での混合ガスの分解率をδとし、分解されたＯ₂が
活性化されているとすると、炭化水素を除去するのに必
要な酸素ガスは単純に見積って（２８／δ）×１００個
となる。また、分解される原料ガスが全体の約３０％前
後であったとすると、反応に寄与すると思われる活性な
Ｏ₂は添加割合をモル比で示すと、（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃Ｓｉ
Ｆ：（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃ＳｉＨ：Ｏ₂＝１：１：９４にする必
要があり、また、実際にはプラズマ中で活性種となった
酸素のすべてが有機残基の除去に使用されるわけではな
いため、条件に応じて前述の割合以上に酸素を混合する
必要がある。このような知見に基づいて酸素を添加する
ことにより、上述した作用により、膜中の炭化水素が脱
離され、膜質の安定性を向上させることができる。

【００５４】

【実施例】以下、半導体デバイスの製造プロセスにおい
て、段差を有する基体（ウエハ）に対し、第１の実施の
形態、第２の実施の形態に示されたようなプラズマＣＶ
Ｄ装置を用いて、ＳｉＯＦ系絶縁膜の成膜を行った例に
ついて説明する。

【００５５】実施例１本実施例では、第１の実施の形態に示されたＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ装置を用いてＳｉＯＦ系絶縁膜の成膜を行っ
た。

【００５６】具体的には、図３に示されるような、トラ
ンジスタ素子が形成されたＳｉ基板２１上にＳｉＯ₂膜
２２、Ａｌ系材料よりなる配線パターン２３がこの順に
形成されたウエハＷを用意し、このウエハＷを図１に示
したＥＣＲプラズマＣＶＤ装置のサセプタ８に載置させ
た。そして、ヒータ１３によって該ウエハＷを昇温する
と共に、バイアス印加用ＲＦ電源１４によってバイアス
電力を印加した。

【００５７】また、プラズマ室１内に、Ａｒガス、Ｏ₂
ガス、さらには、Ｆ系化学種を放出可能な化合物ガスと
してＳｉＦ₄を導入し、ここで発生したＥＣＲプラズマ
ＰＥを反応室３内に拡散させた。そして、このＥＣＲプ
ラズマＰＥに向かって、Ｓｉ系化学種を放出可能な化合
物ガスとしてＳｉＨ₄ガスを供給した。

【００５８】なお、成膜条件は、プラズマ室への導入ガス：ＳｉＦ₄ 流量２０ｓｃｃｍＯ₂ 流量１４０ｓｃｃｍＡｒ流量７０ｓｃｃｍ反応室への導入ガス：ＳｉＨ₄ 流量１０ｓｃｃｍ圧力：０．２Ｐａマイクロ波電力：２０００Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ＲＦバイアス電力：２０００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）ウエハ温度：２００℃ とした。

【００５９】これにより、図４に示されるように、ウエ
ハＷ上に、ＳｉＯＦ膜よりなる層間絶縁膜２４が優れた
埋め込み特性をもって形成された。

【００６０】この後、アニール処理を行った。なお、こ
のアニール条件は、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流量８０００ｓｃｃｍアニール時間：６０分圧力：大気圧アニール温度：４００℃ とした。

【００６１】そして、上述の層間絶縁膜２４が形成され
たウエハに対して腐蝕試験を行った。この腐蝕試験の条
件は、腐蝕試験条件塩酸濃度：５％試験時間：５分溶液温度：２５℃ とした。

【００６２】この腐蝕試験の結果、Ａｌ系配線２３には
腐蝕がみられなかった。これより、上述のようにして形
成された層間絶縁膜２４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。

【００６３】なお、層間絶縁膜２４の膜質が良好となっ
たのは、高密度のＥＣＲプラズマＰＥを用いたためガス
解離効率に優れていたこと、また、バイアス電力の印加
により高エネルギーイオンをウエハＷに入射させること
ができたため、膜中の不純物量や欠陥量を低減でき、膜
の緻密性を向上させることができたことによる。また、
埋め込み特性が良好となったのは、Ｆ系化学種を放出可
能な化合物ガスが反応室３ではなく、プラズマ室１に導
入されたためにＦのイオン種が効率的に生成され、これ
がバイアス電力の印加により、ウエハＷに対して垂直に
且つ均一に供給されたため、ウエハＷの段差凹部で膜が
薄くなることがなく、カバレージの段差依存性が抑制さ
れたことによる。

【００６４】また、本実施例では、プラズマ室１内に、
Ｆ系化学種を放出可能な化合物ガスとして、ＳｉＦ₄の
ごとき、Ｓｉ系化学種をも放出する化合物ガスを導入し
たが、プラズマ室１内にはＦ系化学種が存在し、これが
エッチャントとして働くことから、プラズマ室１内にＳ
ｉＯ系絶縁膜が堆積してパーティクルとなることはなか
った。

【００６５】実施例２本実施例では、第２の実施の形態に示されたヘリコン波
プラズマＣＶＤ装置を用いてＳｉＯＦ系絶縁膜の成膜を
行った。

【００６６】具体的には、図３に示されるようなウエハ
を用意し、このウエハＷを図２に示したヘリコン波プラ
ズマＣＶＤ装置のウエハ・ステージ３９に載置させた。
そして、ヒータ４４によって該ウエハＷを昇温すると共
に、ＲＦ電源４２によってバイアス電力を印加した。

【００６７】また、ベルジャ３１内に、Ａｒガス、Ｏ₂
ガス、さらには、Ｆ系化学種を放出可能な化合物ガスと
してＳｉ₂Ｆ₆を導入し、ここで発生したヘリコン波プラ
ズマＰＨを拡散チャンバ３７内に拡散させた。そして、
このヘリコン波プラズマＰＨに向かって、Ｓｉを放出可
能な化合物ガスとしてＳｉＨ₄ガスを供給して、ＳｉＯ
Ｆ膜の成膜を行った。

【００６８】なお、成膜条件は、ベルジャへの導入ガス：Ｓｉ₂Ｆ₆ 流量１０ｓｃｃｍＯ₂ 流量１４０ｓｃｃｍＡｒ流量７０ｓｃｃｍ拡散チャンバへの導入ガス：ＳｉＨ₄ 流量７０ｓｃｃｍ圧力：０．２Ｐａプラズマ励起用ＲＦ電力：１８００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）バイアス印加用ＲＦ電力：２０００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）ウエハ温度：４００℃ とした。

【００６９】これにより、図４に示されるように、ウエ
ハＷ上に、ＳｉＯＦ膜よりなる層間絶縁膜２４が優れた
埋め込み特性をもって形成された。

【００７０】この後、実施例１と同様にしてアニール処
理を行った後、腐蝕試験を行った。この腐蝕試験の結
果、Ａｌ系配線２３には腐蝕がみられなかった。これよ
り、上述のようにして形成された層間絶縁膜２４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。

【００７１】なお、層間絶縁膜２４の膜質が良好となっ
たのは、実施例１同様、ガス解離効率に優れていたこ
と、また、高エネルギーイオンをウエハＷに入射させる
ことができたため、膜中の不純物量や欠陥量を低減で
き、膜の緻密性を向上させることができたことによる。
また、埋め込み特性が良好となったのは、Ｆのイオン種
が効率的に生成され、これがウエハＷに対して垂直に且
つ均一に供給されたため、カバレージの段差依存性が抑
制されたことによる。

【００７２】また、本実施例でも、プラズマ室１内に、
Ｆ系化学種を放出可能な化合物ガスとして、Ｓｉ系化学
種をも放出する化合物ガスを導入したが、プラズマ室１
内のＦ系化学種がエッチャントとして働くことから、プ
ラズマ室１内にＳｉＯ系絶縁膜が堆積してパーティクル
となることはなかった。

【００７３】また、本実施例においては、プラズマ室１
にＳｉ₂Ｆ₆のようなＳｉーＳｉ結合を有する化合物ガス
を供給したため、成膜速度を高めることができた。これ
は、２原子間の結合エネルギーを比較すると、ＳｉーＳ
ｉ結合の結合エネルギーはＳｉ−Ｈ結合に比して小さ
く、プラズマ中ではＳｉーＳｉ結合が優先的に切断され
るため、ジシラン系の化合物を用いると、同じ放電解離
条件下でも、モノシラン系の化合物を用いた場合に比し
て、１分子当りのＳｉ活性種の供給量が単純計算で２倍
となるからである。

【００７４】実施例３本実施例では、実施例１同様ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置
を用い、プラズマ室１に供給するＦ系化学種を放出可能
な化合物ガスとして有機Ｓｉ化合物を用いた例について
示す。

【００７５】本実施例では、プラズマ室１内に、Ａｒガ
ス、Ｏ₂ガス、さらには、Ｆ系化学種を放出可能な化合
物ガスとしてＳｉＦ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃を導入し、ここで発
生したＥＣＲプラズマＰＥを反応室３内に拡散させた。
そして、このＥＣＲプラズマＰＥに向かって、Ｓｉを放
出可能な化合物ガスとしてＳｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄ガスを供
給して、ＳｉＯＦ膜の成膜を行った。

【００７６】なお、成膜条件は、プラズマ室への導入ガス：ＳｉＦ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃ キャリアＨｅを含んで流量１００ｓｃｃｍＯ₂ 流量２００ｓｃｃｍＡｒ流量７０ｓｃｃｍ反応室への導入ガス：Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄ 流量１００ｓｃｃｍ圧力：０．３Ｐａプラズマ励起用ＲＦ電力：１８００Ｗ（２．４５ＧＨｚ）バイアス印加用ＲＦ電力：２０００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）ウエハ温度：４００℃ とした。

【００７７】これにより、図４に示されるように、ウエ
ハＷ上に、ＳｉＯＦ膜よりなる層間絶縁膜２４が優れた
埋め込み特性をもって形成された。

【００７８】この後、実施例１と同様にしてアニール処
理を行った後、腐蝕試験を行った。この腐蝕試験の結
果、Ａｌ系配線２３には腐蝕がみられなかった。これよ
り、上述のようにして形成された層間絶縁膜２４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。

【００７９】なお、層間絶縁膜２４の膜質が良好となっ
た理由、埋め込み特性が良好となった理由は実施例１、
実施例２と同様である。また、本実施例においては、プ
ラズマ室１に、ＳｉＦ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃といった有機Ｓｉ
化合物を供給したが、該プラズマ室１にて生成されたＦ
系化学種によるクリーニング効果により、炭素成分によ
る汚染、ＳｉＯ系絶縁膜によるパーティクルの問題が生
じることはなかった。実施例４本実施例では、前述の第３の実施の形態に示された平行
平板型プラズマＣＶＤ装置（図６）を用いてＳｉＯＦ系
絶縁膜の成膜を行った。

【００８０】具体的には、図７（ａ）に示されるよう
な、Ｓｉ等からなる半導体基板２３１上にＳｉＯ₂等か
らなる層間絶縁膜２３２を形成し、その上にＡｌ配線層
２３３を形成したウエハ２０５を用意し、このウエハ２
０５を図６に示したＣＶＤ装置の下部電極２０３上に載
置させた。そして、ヒータ２０４によって該ウエハ２０
５を加熱昇温し、１３。５６ＭＨZのＲＦ電源によって
高周波電力を印加しプラズマを発生させた。

【００８１】また、反応室２０１内に、Ｓｉ−Ｆ結合を
含む有機Ｓｉ化合物のガスとして（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃ＳｉＦ
を第１の原料ガス源２０８ａのバブラー２０９から導入
し、Ｓｉ−Ｏ結合を含む有機Ｓｉ化合物のガスとして
（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃ＳｉＨを第２の原料ガス源２０８ｂのバ
ブラーから導入し、さらにＯ₂ガスを添加した。ここ
で、Ｓｉ−Ｆ結合を含む有機Ｓｉ化合物である（Ｃ₂Ｈ₅
Ｏ）₃ＳｉＦ（トリエトキシフロロフラン）と、Ｓｉ−
Ｏ結合を含む有機Ｓｉ化合物である（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃Ｓｉ
Ｈ（トリエトキシシラン）は液体材料であるためヒータ
２０７で４８℃に昇温し、Ｈｅによりバブリングして反
応室に導入している。酸素の添加割合はガスの分解率
（２０％）を考慮してモル比で（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃ＳｉＦ：
（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃ＳｉＨ：Ｏ₂＝１：２：３００としてい
る。

【００８２】この実施例での成膜条件は、（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃ＳｉＦ／Ｈｅバブリングガス流量：５０
０ｓｃｃｍ（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃ＳｉＨ／Ｈｅバブリングガス流量：１０
００ｓｃｃｍＯ₂ガス流量：８０００ｓｃｃｍ圧力：６５０ＰａＲＦ電力：７５０Ｗウエハ温度：４００℃ 電極間距離：１０ｍｍである。

【００８３】このような条件により、図７（ｂ）に示す
ように、アルミ配線層２３３を覆って層間絶縁膜２３４
を形成した。ここで得られた絶縁膜２３４について、比
誘電率の経時変化を調査した結果、比誘電率は３．８で
一か月間変化しなかった。また、赤外線を吸収させる膜
構造の経時変化でも同様に一か月間変化しないことが確
認された。

【００８４】実施例５本実施例では、実施例４と同じく、第３の実施の形態に
示された平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いてＳｉＯ
Ｆ系絶縁膜の成膜を行った。

【００８５】具体的には、前記実施例４では、Ｓｉ−Ｆ
結合を含む有機Ｓｉ化合物である（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃ＳｉＦ
と、Ｓｉ−Ｏ結合を含む有機Ｓｉ化合物である（Ｃ₂Ｈ₅
Ｏ）₃ＳｉＨが液体材料であるため昇温し、Ｈｅにより
バブリングして反応室に導入したが、本実施例では、液
体の（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃ＳｉＦと（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₄Ｓｉを直接イ
ンジェクション方式で反応室に導入して成膜を行った。
ここで、酸素の添加割合はガスの分解率（２０％）を考
慮してモル比で（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃ＳｉＦ：（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₄Ｓ
ｉ：Ｏ₂＝１：２：３６０としている。

【００８６】この実施例での成膜条件は、（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₃ＳｉＦ：５０ｓｃｃｍ（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₄Ｓｉ：１００ｓｃｃｍＯ₂ガス流量：８０００ｓｃｃｍ圧力：６５０ＰａＲＦ電力：７５０Ｗウエハ温度：４００℃ 電極間距離：１０ｍｍである。

【００８７】上記条件により得られた膜について、比誘
電率の経時変化について調査した結果、比誘電率は３．
８で一か月間変化しなかった。また、赤外線を吸収させ
る膜構造の経時変化でも同様に一か月間変化しないこと
が確認された。

【００８８】以上、本発明に係るＳｉ化合物系絶縁膜の
成膜方法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、実施例１〜実施例３
においては、不活性ガスとしてＡｒガスを添加したが、
Ａｒガスの代わりに、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ等を使用
してもよい。

【００８９】また、実施例１および実施例２において
は、Ｆ系化学種を放出可能な化合物ガスとして、ＳｉＦ
₄やＳｉ₂Ｆ₆を用いたが、これらの代わりに、ＳｉＨ
Ｆ₃、ＳｉＨ₂Ｆ₂、ＳｉＨ₃Ｆ等を用いてもよい。さら
に、実施例１、実施例２においては、反応室３あるいは
拡散チャンバ３７にＳｉＨ₄を供給したが、ＳｉＨ₄の代
わりに、Ｓｉ₂Ｈ₆等、他の無機シラン化合物を供給して
もよい。

【００９０】実施例３においては、プラズマ室１に導入
するＦ系化学種を放出可能な化合物ガスとしてＳｉＦ
（ＯＣ₂Ｈ₅）₃を用いたが、この代わりに、Ｆを含有す
る他のアルコキシシラン、アルキルシラン、シロキサン
等を用いてもよい。さらに、Ｃ2Ｆ₆やＮＦ₃のように、
Ｓｉ系化学種を放出しない化合物を用いてもよい。一
方、反応室３に導入するＳｉ系化学種を放出可能な化合
物ガスとしてＳｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄を用いたが、その他の
有機シラン化合物を用いてもよいし、無機シラン化合物
を用いても構わない。また、鎖状または環状のシロキサ
ン等を用いても構わない。

【００９１】また、第１の実施の形態、第２の実施の形
態にて示したようなプラズマＣＶＤ装置は、単独で用い
られてもよいが、マルチチャンバ装置の１つのチャンバ
として用いられ、他の装置と真空搬送路を介して接続さ
れていてもよい。

【００９２】その他、本発明を適用して成膜がなされる
ウエハの構成や、成膜時の各種条件等も適宜変更可能で
ある。

【００９３】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すると、低誘電率であり、且つ、膜質に優れた
Ｓｉ化合物系絶縁膜を優れた埋め込み特性をもって成膜
することが可能となる。

【００９４】このため、層間絶縁膜の形成に適用すれ
ば、微細化・多層化した配線パターン間の寄生容量を低
減でき、且つ、信頼性の高いものとなる。

【００９５】したがって、本発明を半導体デバイスの製
造プロセスに適用することにより、高速化が図られ、ま
た、信頼性の高い製品を提供することが可能となる。

【００９６】さらに、カバレージ特性を向上させるとと
もに、比誘電率等の半導体デバイス特性に関し経時変化
の少ない安定した膜質の絶縁膜を形成することができ、
長期にわたって信頼性の高い半導体製品を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用されるＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置の構成例を示す模式図。

【図２】本発明に使用されるヘリコン波プラズマＣＶ
Ｄ装置の構成例を示す模式図。

【図３】配線パターンが形成されたウエハを示す模式
的断面図。

【図４】図３のウエハに対して、層間絶縁膜を成膜し
た状態を示す模式的断面図。

【図５】従来法によって、ＳｉＯＦ系絶縁膜が成膜さ
れたウエハを示す模式的断面図。

【図６】本発明が適用される平行平板型ＣＶＤ装置の
構成図。

【図７】図６の装置で成膜する場合のウエハ断面構成
の説明図。

【符号の説明】

１：プラズマ室、３：反応室、７：第１のガス供給管、
９：第２のガス供給管、１４：バイアス印加用ＲＦ電
源、２１：Ｓｉ基板、２２：ＳｉＯ₂膜、２３：配線パ
ターン、２４：層間絶縁膜、２０１：反応室、２０２：
上部電極、２０３：下部電極、２０５：ウエハ、２０８
ａ：第１原料ガス源、２０８ｂ：第２原料ガス源、２１
０：酸素ガス供給源、２１２：ガス導入口。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマを生成させるプラズマ室と、基体
が載置され、該基体上に所望の材料膜を成膜させる反応
室とが連結されてなるプラズマＣＶＤ装置を用い、前記プラズマ室に、フッ素系化学種を放出可能な化合物
を含むガスを導入し、前記基体上に、前記所望の材料膜
としてフッ素を含有するシリコン化合物系絶縁膜を成膜
することを特徴とするシリコン化合物系絶縁膜の成膜方
法。
【請求項２】前記基体に、バイアス電力を印加すること
を特徴とする請求項１に記載のシリコン化合物系絶縁膜
の成膜方法。
【請求項３】前記フッ素系化学種を放出可能な化合物と
して、Ｓｉ−Ｆ結合を有するシリコン化合物を用いるこ
とを特徴とする請求項１に記載のシリコン化合物系絶縁
膜の成膜方法。
【請求項４】前記反応室に、シリコン系化学種を放出可
能な化合物を含むガスを導入することを特徴とする請求
項１に記載のシリコン化合物系絶縁膜の成膜方法。
【請求項５】前記プラズマＣＶＤ装置として、電子サイ
クロトロン共鳴プラズマＣＶＤ装置またはヘリコン波プ
ラズマＣＶＤ装置を用いることを特徴とする請求項１に
記載のシリコン化合物系絶縁膜の成膜方法。
【請求項６】原料ガスとしてＳｉ−Ｆ結合を含む有機Ｓ
ｉ化合物のガスと他の有機Ｓｉ化合物のガスの混合ガス
を用い、さらにこの混合ガスに酸素または酸素を含むガ
スを添加して基体上にＣＶＤ法によりフッ素を含有する
シリコン化合物系絶縁膜を成膜することを特徴とするシ
リコン化合物系絶縁膜の成膜方法。
【請求項７】原料ガスとしてＳｉ−Ｆ結合を含む有機Ｓ
ｉ化合物のガスとＳｉ−Ｏ結合を含む有機Ｓｉ化合物の
ガスの混合ガスを用い、さらにこの混合ガスに酸素また
は酸素を含むガスを添加して基体上にＣＶＤ法によりフ
ッ素を含有するシリコン化合物系絶縁膜を成膜すること
を特徴とする請求項６に記載のシリコン化合物系絶縁膜
の成膜方法。
【請求項８】前記混合ガス中の有機Ｓｉ化合物の混合比
率がモル比でα：β：γ…である場合であって、各有機
Ｓｉ化合物のガスの１分子中に含まれる炭素原子数が順
にａ，ｂ，ｃ…、水素原子数が順にｋ，ｌ，ｍ…であ
り、各有機Ｓｉ化合物のガスの分解率がδ％であると
き、酸素の添加割合を少なくとも［｛α（ａ＋ｋ／２）
＋β（ｂ＋ｌ／２）＋γ（ｃ＋ｍ／２）…｝／δ］×１
００程度のモル比で添加することを特徴とする請求項６
または７に記載のシリコン化合物系絶縁膜の成膜方法。
【請求項９】平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いるこ
とを特徴とする請求項６、７または８に記載のシリコン
化合物系絶縁膜の成膜方法。