JPH09326386A - Forming method of interlayer insulating film - Google Patents
Forming method of interlayer insulating filmInfo
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- JPH09326386A JPH09326386A JP8165309A JP16530996A JPH09326386A JP H09326386 A JPH09326386 A JP H09326386A JP 8165309 A JP8165309 A JP 8165309A JP 16530996 A JP16530996 A JP 16530996A JP H09326386 A JPH09326386 A JP H09326386A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体装
置の層間絶縁膜に用いられる低比誘電率の絶縁膜に関
し、特に、蒸着重合を利用した複合膜に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an insulating film having a low relative dielectric constant used as, for example, an interlayer insulating film of a semiconductor device, and more particularly to a composite film utilizing vapor deposition polymerization.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、半導体装置の層間絶縁膜として
は、回転塗布法によるSOG(Spin onGlass)膜やCV
D法(化学蒸着法:Chemical Vapor Deposition)による
SiO2膜が主に用いられている。これらの方法によって
形成された層間絶縁膜の比誘電率は約4となるが、最近
はLSIの高集積化の進展により層間絶縁膜の低比誘電
率化が大きな課題とされており、比誘電率が4以下の層
間絶縁膜が要求されるようになっている。2. Description of the Related Art Conventionally, as an interlayer insulating film of a semiconductor device, an SOG (Spin on Glass) film or a CV
A SiO 2 film formed by the D method (Chemical Vapor Deposition method: Chemical Vapor Deposition) is mainly used. The relative permittivity of the interlayer insulating film formed by these methods is about 4, but recently, a reduction in the relative permittivity of the interlayer insulating film has become a major issue due to the progress of high integration of LSI, and the relative permittivity is increased. An interlayer insulating film having a rate of 4 or less is required.
【0003】このような要求に対しては、近年、プラズ
マCVD法によって形成されたSiO2膜にフッ素を添
加したSiOF膜が提案されており、この膜によれば層
間絶縁膜の比誘電率を3.7〜3.2程度に抑えること
ができる。To meet such demands, in recent years, a SiOF film in which fluorine is added to a SiO 2 film formed by a plasma CVD method has been proposed. According to this film, the relative dielectric constant of the interlayer insulating film is increased. It can be suppressed to about 3.7 to 3.2.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来技術においては、次のような問題があった。すなわ
ち、上述のプラズマCVD法によるSiOF膜は低比誘
電率化が達成できる反面、膜の形成方法や成膜条件によ
って膜特性が大きく異なったり、膜中のフッ素の脱離や
吸湿性が大きいといった膜の不安定性により誘電率を悪
化させてしまう問題が指摘されており、将来の低比誘電
率材料としての応用は難しい状況にある。However, such a conventional technique has the following problems. That is, while the SiOF film formed by the above-mentioned plasma CVD method can achieve a low relative dielectric constant, the film characteristics greatly differ depending on the film forming method and the film forming conditions, and the desorption and the hygroscopicity of fluorine in the film are large. It has been pointed out that the dielectric constant deteriorates due to the instability of the film, and it is difficult to apply it as a low dielectric constant material in the future.
【0005】また、回転塗布法によるSOG膜は、有機
溶媒を除去するために400℃近傍の温度でベークし脱
水重合反応させて形成することから、有機溶媒や水が発
生するなどの課題がある。Further, since the SOG film formed by the spin coating method is formed by baking at a temperature near 400 ° C. to remove the organic solvent and carrying out a dehydration polymerization reaction, there is a problem that an organic solvent and water are generated. .
【0006】その一方、使用する半導体装置に応じて、
種々の比誘電率を有する層間絶縁膜も要望されるように
なってきている。On the other hand, depending on the semiconductor device used,
There is a growing demand for interlayer insulating films having various relative dielectric constants.
【0007】本発明は、このような従来の技術の課題を
解決するためになされたもので、比誘電率が低く、か
つ、簡易な工程で安定した特性を有する絶縁膜が得られ
る層間絶縁膜の形成方法を提供することを目的とするも
のである。The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and an interlayer insulating film having a low relative dielectric constant and having stable characteristics in a simple process can be obtained. It is an object of the present invention to provide a method for forming the.
【0008】また、本発明は、必要に応じて比誘電率を
変化させることのできる層間絶縁膜の形成方法を提供す
ることを目的とするものである。Another object of the present invention is to provide a method for forming an interlayer insulating film, which can change the relative dielectric constant as needed.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、原料モノマーの蒸
着重合とSiO2の蒸着等により形成した複合膜に紫外線
の照射及び(又は)熱処理を行うことにより、簡易な工
程で安定した特性を有する低比誘電率の薄膜が得られ、
かつ、所望の比誘電率値を達成しることを見い出し、本
発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have performed ultraviolet irradiation on a composite film formed by vapor deposition polymerization of raw material monomers and vapor deposition of SiO 2 and ( Or) by performing heat treatment, a low relative dielectric constant thin film having stable characteristics can be obtained in a simple process,
Moreover, they have found that a desired relative dielectric constant value is achieved, and completed the present invention.
【0010】請求項1記載の発明は、かかる知見に基づ
いてなされたもので、真空中で原料モノマーを蒸発さ
せ、基体上で蒸着重合させる際に、この基体に対しSi
O2を蒸着させて複合膜を形成し、さらに、重合体部の
比誘電率がSiO2部の比誘電率より小さくなるように、
上述の複合膜に紫外線の照射及び(又は)熱処理を行い
架橋反応及び(又は)高分子量化を行うことを特徴とす
る。The invention according to claim 1 is based on such knowledge, and when the raw material monomer is evaporated in a vacuum and vapor-deposited and polymerized on the substrate, Si is added to the substrate.
O 2 is vapor-deposited to form a composite film, and further, the relative dielectric constant of the polymer part is smaller than that of the SiO 2 part,
It is characterized in that the above-mentioned composite film is irradiated with ultraviolet rays and / or heat-treated to carry out a crosslinking reaction and / or a high molecular weight.
【0011】この場合、請求項2記載の発明のように、
請求項1記載の発明において、原料モノマーの蒸着重合
と同時にSiO2の蒸着を行い、重合体部に対するSiO2
部の比率を調整することも効果的である。In this case, as in the second aspect of the present invention,
In the invention of claim 1, wherein, at the same time performs the deposition of SiO 2 and vapor deposition polymerization of the raw material monomer, SiO 2 for the polymer portion
It is also effective to adjust the ratio of parts.
【0012】また、請求項3記載の発明のように、真空
中で原料モノマーを蒸発させ、基体上で蒸着重合させる
際に、この基体に対し原料モノマーの蒸着重合と交互に
SiO2、SiN又はSiONによる薄膜を成膜して複合膜
を形成し、さらに、重合体部の比誘電率がSiO2、Si
N又はSiON部の比誘電率より小さくなるように、上
述の複合膜に紫外線の照射及び(又は)熱処理を施して
架橋反応及び(又は)高分子量化を行い、上述の重合体
部に対する上述のSiO2、SiN又はSiON部の比率を
調整することも効果的である。When the raw material monomer is evaporated in a vacuum and vapor-deposited and polymerized on the substrate as in the third aspect of the present invention, SiO 2 , SiN or SiO 2 or SiN A thin film of SiON is formed to form a composite film, and the relative dielectric constant of the polymer portion is SiO 2 , Si
The above-mentioned composite film is irradiated with ultraviolet rays and / or heat-treated so as to be smaller than the relative dielectric constant of the N or SiON part to carry out a crosslinking reaction and / or a high molecular weight, and the above-mentioned polymer part is added. It is also effective to adjust the ratio of the SiO 2 , SiN or SiON part.
【0013】この場合、SiO2の薄膜の成膜は、蒸着の
ほか、例えばCVD、スパッタリング等によって行うこ
とができる。また、SiN又はSiONの薄膜の成膜は、
CVD又はスパッタリング等によって行うことができ
る。In this case, the thin film of SiO 2 can be formed by vapor deposition, CVD, sputtering or the like. In addition, the formation of a thin film of SiN or SiON,
It can be performed by CVD or sputtering.
【0014】さらに、本発明の場合、請求項4に記載さ
れるように、請求項1乃至3のいずれか1項記載の発明
において、蒸着重合させる高分子重合体が芳香族ポリ尿
素である場合に効果的である。Further, in the case of the present invention, as described in claim 4, in the invention according to any one of claims 1 to 3, the high molecular polymer to be vapor-deposited is aromatic polyurea. Is effective in.
【0015】この場合、原料モノマーとしては、4,4′-
ジアミノジフェニルエーテル、4,4′-ジアミノ3,3′-ジ
メチルジフェニルメタン、4,4′-ジアミノジフェニルメ
タン(MDA)、4,4′-ジアミノジフェニルサルファイ
ド等のジアミンと、4,4′-ジフェニルメタンジイソシア
ナート(MDI)、4,4′-ジイソシアン酸メチレンジフ
ェニル、4,4′-ジイソシアン酸3,3′-ジメチルジフェニ
ル等のジイソシアナートを用いることができる。In this case, the raw material monomer is 4,4'-
Diamines such as diaminodiphenyl ether, 4,4′-diamino 3,3′-dimethyldiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylmethane (MDA) and 4,4′-diaminodiphenyl sulfide, and 4,4′-diphenylmethane diisocyanate Diisocyanates such as (MDI), methylenediphenyl 4,4'-diisocyanate, and 3,3'-dimethyldiphenyl 4,4'-diisocyanate can be used.
【0016】特に、請求項5記載の発明のように、原料
モノマーとして、4,4′-ジアミノジフェニルメタン(M
DA)と、4,4′-ジフェニルメタンジイソシアナート(M
DI)を用いるとより効果的である。In particular, according to the invention of claim 5, 4,4'-diaminodiphenylmethane (M
DA) and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (M
It is more effective to use DI).
【0017】また、本発明は、請求項6に記載されるよ
うに、請求項1乃至3のいずれか1項記載の発明におい
て、蒸着重合させる高分子重合体が芳香族ポリイミドで
ある場合にも効果的である。Further, according to the present invention, as described in claim 6, in the invention according to any one of claims 1 to 3, when the high molecular polymer to be vapor-deposited is an aromatic polyimide. It is effective.
【0018】この場合、原料モノマーとしては、2,2′-
ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BA
PP)、4,4′-ジアミノジフェニルエーテル、4,4′-ジ
アミノ3,3′-ジメチルジフェニルメタン、4,4′-ジアミ
ノジフェニルメタン、4,4′-ジアミノジフェニルサルフ
ァイド等のジアミンと、二無水ピロメリト酸、3,3′4,
4′-ベンゾフェノンテトラカルボン酸等の酸無水物を用
いると効果的である。In this case, the raw material monomer is 2,2'-
Bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane (BA
PP), 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diamino 3,3'-dimethyldiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, and other diamines, and pyromellitic dianhydride. , 3,3′4,
It is effective to use an acid anhydride such as 4'-benzophenonetetracarboxylic acid.
【0019】特に、請求項7記載の発明のように、原料
モノマーとして、2,2′-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)
フェニル]プロパン(BAPP)と、二無水ピロメリト酸
を用いるとより効果的である。In particular, according to the invention of claim 7, 2,2′-bis [4- (4-aminophenoxy)) is used as a raw material monomer.
It is more effective to use phenyl] propane (BAPP) and pyromellitic dianhydride.
【0020】低比誘電率化のため照射する紫外線の波長
としては、i線(365nm)やKrFエキシマレーザ
ー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193n
m)等の選択された波長のものを用いることができる。The wavelength of ultraviolet rays to be irradiated for lowering the relative dielectric constant is i-line (365 nm), KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193n).
m) or the like having a selected wavelength can be used.
【0021】また、請求項8記載の発明のように、請求
項1乃至7のいずれか1項記載の発明において、半導体
装置を作製する際の最高温度より高い温度で熱処理を行
うことも効果的である。Further, as in the eighth aspect of the invention, in the invention of any one of the first to seventh aspects, it is also effective to perform the heat treatment at a temperature higher than the maximum temperature when manufacturing the semiconductor device. Is.
【0022】例えば、400℃程度の温度で、30分程
度の熱処理を行うとよい。この場合、処理雰囲気は、大
気又は真空中のどちらでもよい。For example, heat treatment may be performed at a temperature of about 400 ° C. for about 30 minutes. In this case, the processing atmosphere may be air or vacuum.
【0023】一方、請求項9記載の発明のように、金属
配線が形成された半導体基体上に、請求項1乃至8のい
ずれか1項記載の方法によって層間絶縁膜を形成するこ
とも効果的である。On the other hand, it is also effective to form an interlayer insulating film on the semiconductor substrate on which the metal wiring is formed by the method according to any one of claims 1 to 8 as in the invention according to claim 9. Is.
【0024】真空中で複数の原料モノマーを蒸発させ、
これらを基体上で蒸着重合させて低分子量の膜を形成す
ると、オリゴマー状の比誘電率が約4未満の蒸着膜が得
られるが、この蒸着膜に紫外線の照射及び(又は)熱処
理を行うと、未反応末端基の反応による高分子量化と同
時に結合部分が架橋反応することによって結合部分が変
化し、比誘電率が3前後にまで低下する。Evaporating a plurality of raw material monomers in a vacuum,
When these are vapor-deposited and polymerized on a substrate to form a low molecular weight film, an oligomer-like vapor-deposited film having a relative dielectric constant of less than about 4 can be obtained. However, when this vapor-deposited film is irradiated with ultraviolet rays and / or heat-treated. At the same time that the unreacted terminal group reacts to increase the molecular weight, the binding portion undergoes a cross-linking reaction to change the binding portion, and the relative dielectric constant decreases to around 3.
【0025】特に、原料モノマーとして、MDI等のジ
アミンとMDA等のジイソシアナートを用い、ポリ尿素
膜を形成する場合において、このポリ尿素膜に紫外線の
照射と熱処理を行うと、未反応末端基の反応による高分
子量化と同時に尿素結合部分が架橋反応することによっ
て尿素結合部分が変化し、比誘電率が2、8前後にまで
低下する。In particular, when a polyurea film is formed by using a diamine such as MDI and a diisocyanate such as MDA as raw material monomers, when the polyurea film is irradiated with ultraviolet rays and heat-treated, unreacted end groups are not formed. At the same time as the increase in the molecular weight by the reaction of (1), the urea binding part changes due to the cross-linking reaction of the urea binding part, and the relative dielectric constant decreases to around 2 and 8.
【0026】このことから、請求項1記載の発明のよう
に、真空中で原料モノマーを蒸発させ、基体上で蒸着重
合させる際に、この基体に対しSiO2を蒸着させて複合
膜を形成し、さらに、重合体部の比誘電率がSiO2部の
比誘電率より小さくなるように、上述の複合膜に紫外線
の照射及び(又は)熱処理を行い架橋反応及び(又は)
高分子量化を行えば、SiO2を単独で基体上に蒸着させ
た場合に比べて膜の比誘電率を低下させることができ
る。Therefore, when the raw material monomer is evaporated in vacuum and vapor-deposited and polymerized on the substrate as in the invention described in claim 1, SiO 2 is vapor-deposited on the substrate to form a composite film. Further, the above composite film is irradiated with ultraviolet rays and / or heat-treated so that the relative dielectric constant of the polymer portion becomes smaller than the relative dielectric constant of the SiO 2 portion, and the crosslinking reaction and / or
When the molecular weight is increased, the relative dielectric constant of the film can be lowered as compared with the case where SiO 2 is vapor-deposited alone on the substrate.
【0027】しかも、請求項1記載の発明によれば、回
転塗布法によるSOG膜のベーク工程は必要とせず、水
が発生することもない。さらに、プラズマCVD法によ
るSiOF膜のように膜の不安定性による特性の悪化の
問題は発生せず、装置設備も簡単なもので十分である。Further, according to the invention described in claim 1, the baking step of the SOG film by the spin coating method is not necessary, and water is not generated. Further, unlike the SiOF film formed by the plasma CVD method, the problem of deterioration of characteristics due to instability of the film does not occur, and simple equipment is sufficient.
【0028】この場合、請求項2記載の発明のように、
請求項1記載の発明において、原料モノマーの蒸着重合
と同時にSiO2の蒸着を行い、重合体部に対するSiO2
部の比率を調整すれば、当該重合体とSiO2の比誘電率
の間において、複合膜の比誘電率を任意に変化させるこ
とができる。In this case, as in the invention described in claim 2,
In the invention of claim 1, wherein, at the same time performs the deposition of SiO 2 and vapor deposition polymerization of the raw material monomer, SiO 2 for the polymer portion
By adjusting the ratio of the parts, the relative permittivity of the composite film can be arbitrarily changed between the relative permittivity of the polymer and SiO 2 .
【0029】また、請求項3記載の発明のように、真空
中で原料モノマーを蒸発させ、基体上で蒸着重合させる
際に、この基体に対し原料モノマーの蒸着重合と交互に
SiO2、SiN又はSiONによる薄膜を成膜して複合膜
を形成し、さらに、重合体部の比誘電率がSiO2、Si
N又はSiON部の比誘電率より小さくなるように、上
述の複合膜に紫外線の照射及び(又は)熱処理を施して
架橋反応及び(又は)高分子量化を行い、上述の重合体
部に対する上述のSiO2、SiN又はSiON部の比率を
調整すれば、当該重合体とSiO2、SiN又はSiONの
比誘電率の間において、複合膜の比誘電率を任意に変化
させることができる。When the raw material monomer is evaporated in a vacuum and vapor-deposited and polymerized on the substrate as in the third aspect of the present invention, SiO 2 , SiN or SiO 2 or SiN A thin film of SiON is formed to form a composite film, and the relative dielectric constant of the polymer portion is SiO 2 , Si
The above-mentioned composite film is irradiated with ultraviolet rays and / or heat-treated so as to be smaller than the relative dielectric constant of the N or SiON part to carry out a crosslinking reaction and / or a high molecular weight, and the above-mentioned polymer part is added. By adjusting the ratio of the SiO 2 , SiN or SiON portion, the relative permittivity of the composite film can be arbitrarily changed between the polymer and the relative permittivity of SiO 2 , SiN or SiON.
【0030】さらに、請求項4記載の発明のように、請
求項1乃至3のいずれか1項記載の発明において、蒸着
重合させる高分子重合体が芳香族ポリ尿素である場合、
特に、請求項5記載の発明のように、原料モノマーとし
て、4,4′-ジアミノジフェニルメタン(MDA)と、4,
4′-ジフェニルメタンジイソシアナート(MDI)を用い
る場合には、低比誘電率のSiO2とポリ尿素の複合膜が
容易に得られる。Further, as in the invention described in claim 4, in the invention described in any one of claims 1 to 3, when the high molecular polymer to be vapor-deposited is aromatic polyurea,
In particular, according to the invention of claim 5, 4,4'-diaminodiphenylmethane (MDA) is used as a raw material monomer,
When 4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) is used, a composite film of SiO 2 and polyurea having a low relative dielectric constant can be easily obtained.
【0031】さらにまた、請求項6記載の発明のよう
に、請求項1乃至3のいずれか1項記載の発明におい
て、蒸着重合させる高分子重合体が芳香族ポリイミドで
ある場合、特に、請求項7記載の発明のように、原料モ
ノマーとして、2,2′-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フ
ェニル]プロパン(BAPP)と、二無水ピロメリト酸を
用いる場合には、低比誘電率のSiO2とポリイミドの複
合膜が容易に得られる。Further, as in the invention described in claim 6, in the invention described in any one of claims 1 to 3, when the high molecular polymer to be vapor-deposited is an aromatic polyimide, particularly, In the case of using 2,2'-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane (BAPP) as raw material monomers and pyromellitic dianhydride as in the invention of 7, the low relative dielectric constant A composite film of SiO 2 and polyimide can be easily obtained.
【0032】加えて、請求項8記載の発明のように、請
求項1乃至7のいずれか1項記載の発明において、半導
体装置を作製する際の最高温度より高い温度で熱処理を
行えば、その後の半導体装置の製造工程において、高分
子部分が分解してしまうことが回避される。In addition, as in the invention described in claim 8, in the invention described in any one of claims 1 to 7, if the heat treatment is performed at a temperature higher than the maximum temperature when manufacturing the semiconductor device, In the manufacturing process of the semiconductor device, it is possible to prevent the polymer portion from being decomposed.
【0033】一方、請求項9記載の発明のように、金属
配線が形成された半導体基体上に、請求項1乃至8のい
ずれか1項記載の方法によって層間絶縁膜を形成すれ
ば、現在用いられているSOG膜やSiO2膜より低い任
意の比誘電率(3〜4)を有する層間絶縁膜が得られ
る。On the other hand, when the interlayer insulating film is formed by the method according to any one of claims 1 to 8 on the semiconductor substrate on which the metal wiring is formed as in the invention according to claim 9, it is currently used. It is possible to obtain an interlayer insulating film having an arbitrary relative dielectric constant (3 to 4) lower than that of the SOG film and the SiO 2 film used.
【0034】[0034]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面を参照して詳細に説明する。Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0035】図1は、本発明を実施するための成膜装置
の一例を示す概略構成図である。図1に示すように、こ
の装置においては、第1及び第2の処理室1、2が設け
られ、これら第1及び第2の処理室1、2は、ゲートバ
ルブ3を介して連結されている。なお、第1及び第2の
処理室1、2は、図示しない真空ポンプ等の真空排気系
に連結されている。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a film forming apparatus for carrying out the present invention. As shown in FIG. 1, in this apparatus, first and second processing chambers 1 and 2 are provided, and these first and second processing chambers 1 and 2 are connected via a gate valve 3. There is. The first and second processing chambers 1 and 2 are connected to a vacuum exhaust system such as a vacuum pump (not shown).
【0036】第1の処理室1内には、処理すべき基板4
が基板ホルダー5によって保持される。この基板ホルダ
ー5は、第1の処理室1の外部に貫通して配置される搬
送アーム6の先端部6aに取り付けられている。この搬
送アーム6は、搬送モータ7の回転に伴って水平方向に
移動自在となるように構成されている。すなわち、搬送
モータ7のシャフト8にネジ部が形成される一方、搬送
アーム6の先端部6aにもネジ部が形成され、これらの
噛み合いによって搬送アーム6が矢印方向に移動して基
板4が第2の処理室2に入り込むように構成される。A substrate 4 to be processed is provided in the first processing chamber 1.
Is held by the substrate holder 5. The substrate holder 5 is attached to a distal end 6a of a transfer arm 6 that is disposed to penetrate outside the first processing chamber 1. The transfer arm 6 is configured to be movable in the horizontal direction as the transfer motor 7 rotates. That is, while the threaded portion is formed on the shaft 8 of the carry motor 7, the threaded portion is also formed on the tip end portion 6a of the carry arm 6, and the meshing of these causes the carry arm 6 to move in the arrow direction to move the substrate 4 to the first position. It is configured so as to enter the two processing chambers 2.
【0037】また、第1の処理室1の下方には、エレク
トロンビーム加熱源9が配置される。このエレクトロン
ビーム加熱源9の上部には、蒸発材料10である例えば
アルミニウムが載置される。そして、エレクトロンビー
ム源9aから射出されたエレクトロンビームEBが偏向
磁場によって偏向され、蒸発材料10に到達するように
構成される。An electron beam heating source 9 is arranged below the first processing chamber 1. An evaporation material 10, for example, aluminum is placed on the electron beam heating source 9. Then, the electron beam EB emitted from the electron beam source 9a is deflected by the deflection magnetic field and reaches the evaporation material 10.
【0038】さらに、基板4とエレクトロンビーム加熱
源9との間には、シャッター11が設けられ、このシャ
ッター11の近傍には、基板4上に形成される薄膜の膜
厚を検出するための膜厚モニター12が設けられてい
る。Further, a shutter 11 is provided between the substrate 4 and the electron beam heating source 9, and a film for detecting the thickness of a thin film formed on the substrate 4 is provided in the vicinity of the shutter 11. A thickness monitor 12 is provided.
【0039】一方、第2の処理室2の下方には、ポリ尿
素膜、ポリイミド膜等を形成するため、2種類のモノマ
ーの蒸発源13A、13Bと、上記同様のエレクトロン
ビーム加熱源90がそれぞれ配置される。On the other hand, below the second processing chamber 2, in order to form a polyurea film, a polyimide film, etc., two types of monomer evaporation sources 13A and 13B and an electron beam heating source 90 similar to the above are respectively provided. Will be placed.
【0040】ここで、各蒸発源13A、13Bのハウジ
ング14A、14B内には、それぞれ蒸発用容器15
A、15Bが設けられる。そして、各蒸発用容器15
A、15Bの内部には、モノマーA、Bがそれぞれ注入
され、さらに、各蒸発用容器15A、15Bの近傍に
は、各モノマーA、Bを加熱するためのヒータ16A、
16Bが設けられる。また、各蒸発源13A、13Bの
間には、モノマーA、B同士の蒸気の混合を防止すると
ともに、互いの熱の影響を防止するための仕切板17が
配置される。Here, the evaporation container 15 is provided in each of the housings 14A and 14B of the evaporation sources 13A and 13B.
A and 15B are provided. And each evaporation container 15
Monomers A and B are respectively injected into A and 15B, and heaters 16A for heating the monomers A and B are provided in the vicinity of the evaporation containers 15A and 15B, respectively.
16B is provided. Further, a partition plate 17 is disposed between the evaporation sources 13A and 13B to prevent the vapors of the monomers A and B from being mixed with each other and to prevent the influence of heat from each other.
【0041】エレクトロンビーム加熱源90の上部に
は、蒸発材料100であるSiO2が載置される。そし
て、エレクトロンビーム源90aから射出されたエレク
トロンビームEBが偏向磁場によって偏向され、蒸発材
料91に到達するように構成される。また、蒸発源13
Aとエレクトロンビーム加熱源90との間には、モノマ
ーAとSiO2の蒸気の混合を防止するとともに、互いの
熱の影響を防止するための仕切板17が配置される。On the upper part of the electron beam heating source 90, SiO 2 as the evaporation material 100 is placed. Then, the electron beam EB emitted from the electron beam source 90 a is deflected by the deflection magnetic field and reaches the evaporation material 91. In addition, the evaporation source 13
A partition plate 17 is arranged between A and the electron beam heating source 90 to prevent the monomer A and the vapor of SiO 2 from mixing with each other and to prevent the influence of heat from each other.
【0042】一方、エレクトロンビーム加熱源90及び
蒸発源13A、13Bの上方には、シャッター18が設
けられ、このシャッター18の近傍には、それぞれ膜厚
モニター12A、12Bが設けられている。On the other hand, a shutter 18 is provided above the electron beam heating source 90 and evaporation sources 13A and 13B, and film thickness monitors 12A and 12B are provided near the shutter 18, respectively.
【0043】この装置を用いて基板4上に複合膜を形成
する場合には、ゲートバルブ3を開け、モーター7を回
転させて基板4を処理室2に搬送する。そして、シャッ
ター18を閉じた状態で第2の処理室2内の圧力を所定
の値に設定し、膜圧モニター12A、12Bで各原料モ
ノマーA、Bの蒸発量を測定しながらヒーター16A、
16Bによって各原料モノマーA、Bを所定の温度に加
熱する。When a composite film is formed on the substrate 4 using this apparatus, the gate valve 3 is opened and the motor 7 is rotated to convey the substrate 4 to the processing chamber 2. Then, with the shutter 18 closed, the pressure in the second processing chamber 2 is set to a predetermined value, and the heater 16A, while measuring the evaporation amount of each raw material monomer A, B with the film pressure monitors 12A, 12B,
The raw material monomers A and B are heated to a predetermined temperature by 16B.
【0044】次いで、各原料モノマーA、Bが所定の温
度に達して所要の蒸発量が得られた後に、エレクトロン
ビーム加熱源90の蒸発材料91であるSiO2を所定の
パワーで加熱して蒸発させる。しかる後、シャッター1
8を開き、所定の析出速度で基板4上にSiO2と高分子
重合体の複合膜を蒸着し、堆積させた後にシャッター1
8を閉じる。Next, after each of the raw material monomers A and B reaches a predetermined temperature to obtain a required amount of evaporation, the evaporation material 91 of the electron beam heating source 90, SiO 2 , is heated by a predetermined power and evaporated. Let After that, shutter 1
8 is opened, a composite film of SiO 2 and a high molecular polymer is vapor-deposited on the substrate 4 at a predetermined deposition rate, and after the deposition, the shutter 1
Close 8.
【0045】その後、第2の処理室2から基板4を取り
出し、230nm〜500nmの波長の紫外線を複合膜
の全面に対して所定時間照射(ポリ尿素の場合)すると
ともに熱処理を行い、架橋反応と高分子量化することに
より重合体部の比誘電率をSiO2部の比誘電率より低下
させる。この場合、熱処理の条件は、温度が400℃程
度、時間は30分程度で行う。また、処理雰囲気は、大
気又は真空中のどちらでもよい。After that, the substrate 4 is taken out from the second processing chamber 2, and ultraviolet rays having a wavelength of 230 nm to 500 nm are applied to the entire surface of the composite film for a predetermined time (in the case of polyurea) and heat treatment is performed to carry out a crosslinking reaction. By increasing the molecular weight, the relative permittivity of the polymer portion is made lower than that of the SiO 2 portion. In this case, the heat treatment condition is that the temperature is about 400 ° C. and the time is about 30 minutes. Further, the processing atmosphere may be either air or vacuum.
【0046】このような本実施の形態によれば、比誘電
率が低く、かつ、安定した特性を有する絶縁膜を得るこ
とができる。According to this embodiment as described above, an insulating film having a low relative dielectric constant and stable characteristics can be obtained.
【0047】図2(a)〜(e)は、本発明を用いて半導体
装置の層間絶縁膜を形成する工程の一例を示すものであ
る。まず、図2(a)に示すように、半導体基板20と、
この半導体基板20表面に形成され、所定の位置に窓開
けがされたシリコン熱酸化膜21と、その上に成膜さ
れ、パターニングが施された第1層目の配線22とを有
する例えばSiからなる基板31を用意する。2A to 2E show an example of a process of forming an interlayer insulating film of a semiconductor device using the present invention. First, as shown in FIG. 2A, a semiconductor substrate 20,
A silicon thermal oxide film 21 formed on the surface of the semiconductor substrate 20 and having a window opened at a predetermined position, and a patterned first layer wiring 22 formed on the silicon thermal oxide film 21 are formed of, for example, Si. A substrate 31 is prepared.
【0048】この基板31の表面に、上述した方法によ
ってポリ尿素又はポリイミドとSiO2との複合膜を所
望の厚みに全面成膜して層間絶縁膜23を形成した後、
この層間絶縁膜23に紫外線24の照射(ポリ尿素の場
合)と熱処理を行い(図2(b))、架橋反応及び(又は)
高分子量化を行う。On the surface of the substrate 31, a composite film of polyurea or polyimide and SiO 2 is formed over the entire surface to a desired thickness by the above-mentioned method to form an interlayer insulating film 23,
The interlayer insulating film 23 is irradiated with ultraviolet rays 24 (in the case of polyurea) and heat-treated (FIG. 2 (b)), cross-linking reaction and / or
Increase the molecular weight.
【0049】次いで、その層間絶縁膜23の表面に所定
のパターニングが施されたレジスト膜25を形成し(図
2(c))、ドライエッチングを行ってレジスト膜25の
窓開け部分に露出した層間絶縁膜23を除去する(図2
(d))。そして、上述のレジスト膜25を除去した後、
配線薄膜を全面成膜し、パターニングを施して第2層目
の配線26を形成する。すると、層間絶縁膜23が除去
された窓開け部分27で、第1層目の配線22と第2層
目の配線26とが電気的に接続され、その結果、多層配
線を有する半導体装置35を得ることができる(図2
(e))。Next, a resist film 25 having a predetermined pattern is formed on the surface of the interlayer insulating film 23 (FIG. 2C), and dry etching is performed to expose the interlayer exposed in the window opening portion of the resist film 25. The insulating film 23 is removed (FIG. 2
(d)). Then, after removing the resist film 25 described above,
A wiring thin film is formed on the entire surface and patterned to form the second-layer wiring 26. Then, the wiring 22 of the first layer and the wiring 26 of the second layer are electrically connected at the window opening portion 27 where the interlayer insulating film 23 is removed, and as a result, the semiconductor device 35 having the multilayer wiring is formed. Can be obtained (Fig. 2
(e)).
【0050】本実施の形態によれば、低比誘電率化した
複合膜によって層間絶縁膜23を構成しているので、第
1層目の配線22と第2層目の配線26との間で形成さ
れるコンデンサーの容量が小さくなり、半導体装置35
の動作速度を向上させることが可能になる。しかも、本
実施の形態によれば、安定した特性を有する種々の半導
体装置を得ることができる。According to the present embodiment, since the interlayer insulating film 23 is composed of the composite film having a low relative dielectric constant, the first layer wiring 22 and the second layer wiring 26 are connected to each other. The capacity of the formed capacitor is reduced, and the semiconductor device 35
It is possible to improve the operation speed of. Moreover, according to the present embodiment, various semiconductor devices having stable characteristics can be obtained.
【0051】なお、本発明は上述の実施の形態に限られ
ることなく、種々の変更を行うことができる。例えば、
上述の実施の形態においては、原料モノマーの蒸着重合
とSiO2の蒸着を同時に行うようにしたが、これらを交
互に行うようにしてもよく、その場合には、例えばCV
Dやスパッタリング等によってSiO2膜を成膜すること
もできる。The present invention is not limited to the above-described embodiment, but various changes can be made. For example,
In the above-mentioned embodiment, the vapor deposition polymerization of the raw material monomers and the vapor deposition of SiO 2 are carried out at the same time, but they may be carried out alternately. In that case, for example, CV
The SiO 2 film can be formed by D, sputtering, or the like.
【0052】また、原料モノマーの蒸着重合と、CV
D、スパッタリング等によるSiN、SiON等の成膜
を交互に行って複合膜を形成することもできる。Further, vapor deposition polymerization of raw material monomers and CV
It is also possible to form a composite film by alternately depositing SiN, SiON, etc. by D, sputtering or the like.
【0053】さらに、重合体部とSiO2部との比率(膜
厚比)を、種々の値に変えてもよい。これにより、複合
膜の比誘電率を任意のものとすることができる。Further, the ratio of the polymer part to the SiO 2 part (film thickness ratio) may be changed to various values. Thereby, the relative permittivity of the composite film can be made arbitrary.
【0054】さらにまた、本発明は層間絶縁膜のみなら
ず、種々の絶縁膜に適用しうるものである。Furthermore, the present invention can be applied not only to the interlayer insulating film but also to various insulating films.
【0055】[0055]
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を比較例とと
もに説明する。EXAMPLES Hereinafter, specific examples of the present invention will be described together with comparative examples.
【0056】図1に示す成膜装置を用いて基板4上に層
間絶縁膜を形成した。まず、基板ホルダー5に、長さ7
6mm×幅26mm×厚み1.0mmの例えばコーニン
グ#7059からなる基板4を取り付け、処理室1にお
いて、蒸発材料10であるアルミニウムを7のエレクト
ロンビーム(E/B)加熱により蒸発させ、膜厚モニタ
ー12で蒸発速度を制御しながら基板4上に1000オ
ングストロームとなるように蒸着して下部電極を形成す
る。この場合、ゲートバルブ3は閉じておき、基板4の
温度は20℃に保ち、蒸着中の第1の処理室1内の圧力
を3×10-3 Pa とした。An interlayer insulating film was formed on the substrate 4 by using the film forming apparatus shown in FIG. First, attach the substrate holder 5 to the length 7
A substrate 4 made of, for example, Corning # 7059 having a size of 6 mm × width of 26 mm × thickness of 1.0 mm is attached, and aluminum as an evaporation material 10 is evaporated by electron beam (E / B) heating of 7 in a processing chamber 1 to monitor a film thickness. A lower electrode is formed on the substrate 4 by controlling the evaporation rate at 12 so as to have a thickness of 1000 Å. In this case, the gate valve 3 was closed, the temperature of the substrate 4 was kept at 20 ° C., and the pressure in the first processing chamber 1 during vapor deposition was set to 3 × 10 −3 Pa.
【0057】次に、ゲートバルブ3を開け、モーター7
を回転させて基板4を第2の処理室2に搬送し、基板4
上に複合膜を蒸着する。この場合、原料モノマーA、B
としては、ポリ尿素膜を形成するための原料モノマーで
ある、4,4′-ジアミノジフェニルメタン(MDA)と、
4,4′-ジフェニルメタンジイソシアナート(MDI)を
用い、高真空中(3×10-3Pa)においてMDAは1
00.0±0.1℃で、MDIについては70.5±
0.1℃の温度で蒸発させ膜厚モニター12A、12B
により各モノマーの蒸発速度を制御した。Next, the gate valve 3 is opened and the motor 7
Is rotated to transfer the substrate 4 to the second processing chamber 2,
Deposit the composite film on top. In this case, the raw material monomers A and B
And 4,4′-diaminodiphenylmethane (MDA), which is a raw material monomer for forming a polyurea film,
MDA was 1 in high vacuum (3 × 10 −3 Pa) using 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI).
00.0 ± 0.1 ° C, 70.5 ± for MDI
Evaporate at a temperature of 0.1 ° C and monitor film thickness 12A, 12B
The evaporation rate of each monomer was controlled by.
【0058】また、原料モノマーA、Bの蒸発と同時に
エレクトロンビーム加熱源90によって蒸発材料91で
あるSiO2を加熱して蒸発させ、両者を基板4上に蒸着
して複合膜を形成した。Simultaneously with the evaporation of the raw material monomers A and B, the electron beam heating source 90 heats and evaporates SiO 2 as the evaporation material 91, and both are evaporated on the substrate 4 to form a composite film.
【0059】なお、本実施例の場合、MDAとMDIの
組成比が化学量論比で1:1となるように制御した。ま
た、SiO2とポリ尿素の膜厚比が1:1になるように制
御した。In this example, the composition ratio of MDA and MDI was controlled so that the stoichiometric ratio was 1: 1. Further, the film thickness ratio of SiO 2 and polyurea was controlled to be 1: 1.
【0060】その後、基板4を装置から取り出し、23
0nm〜500nmの波長の紫外線を複合膜の全面に対
して照射するとともに熱処理を行い、架橋反応と高分子
量化を行った。この場合、紫外線の照射時間は30分と
し、熱処理の温度は400℃とした。Then, the substrate 4 is taken out of the apparatus, and 23
The entire surface of the composite film was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 0 nm to 500 nm, and heat treatment was performed to carry out a crosslinking reaction and a high molecular weight. In this case, the ultraviolet irradiation time was 30 minutes, and the heat treatment temperature was 400 ° C.
【0061】紫外線の照射と熱処理後、基板4を再度第
1の処理室1内に挿入し、上述の下部電極の場合と同様
の条件でアルミニウムを蒸着して上部電極を形成し、比
誘電率測定用の素子を作成した。この素子について複合
膜の比誘電率を測定したところ、3.35であった。こ
の場合、比誘電率の値は、横河ヒューレットパッカード
社製のマルチ・フリケンシLCRメータ(モデル427
5A)を使用して静電容量Cを測定し、計算によって求
めた。After the ultraviolet irradiation and the heat treatment, the substrate 4 is again inserted into the first processing chamber 1 and aluminum is vapor-deposited under the same conditions as in the case of the lower electrode described above to form the upper electrode. A device for measurement was prepared. The relative dielectric constant of the composite film of this device was measured and found to be 3.35. In this case, the value of the relative permittivity is the multi frequency LCR meter (model 427 manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard Co.).
5A) was used to measure the capacitance C and was calculated.
【0062】一方、比較例として、実施例と同様の方法
によって下部電極及び複合膜を形成し、紫外線の照射と
熱処理をせずに複合膜上に上部電極を形成して、比誘電
率測定用の素子を作成した。この素子について実施例と
同様の方法により複合膜の比誘電率を測定したところ、
4.0前後であった。On the other hand, as a comparative example, a lower electrode and a composite film were formed by the same method as that of the embodiment, and an upper electrode was formed on the composite film without irradiation of ultraviolet rays and heat treatment, and the relative dielectric constant was measured. The element of was created. When the relative permittivity of the composite film was measured for this device by the same method as in Example,
It was around 4.0.
【0063】このように、紫外線を照射した複合膜は、
照射時間30分で誘電率が3.35と紫外線未照射及び
非熱処理膜の4より低い値となった。このことから、紫
外線の照射と熱処理をすることで複合膜の比誘電率を低
下させることができること明らかになった。As described above, the composite film irradiated with ultraviolet rays is
After the irradiation time of 30 minutes, the dielectric constant was 3.35, which was lower than that of the film not irradiated with ultraviolet rays and the non-heat treated film. From this, it was clarified that the relative permittivity of the composite film can be lowered by irradiating with ultraviolet rays and heat treatment.
【0064】また、この複合膜を大気中に放置した場
合、1週間後に吸湿により1%の容量変化が観測され
た。この容量変化を防ぐため、上述の方法により複合膜
を形成し、紫外線を照射した後にグロー放電処理を行っ
た。この場合、ガスとしてArを用い、圧力0.666
61Pa(=0.005Torr)で、200WのRF
電力により10秒間処理を行った。その結果、大気中で
1週間放置した場合における容量変化は0.5%以下で
あり、吸湿性の改善が確認された。When this composite film was left in the atmosphere, a change in capacity of 1% was observed after 1 week due to moisture absorption. In order to prevent this change in capacity, a glow discharge treatment was performed after forming the composite film by the above method and irradiating it with ultraviolet rays. In this case, Ar is used as the gas and the pressure is 0.666.
RF of 200 W at 61 Pa (= 0.005 Torr)
Processing was performed for 10 seconds with electric power. As a result, the capacity change when left in the air for 1 week was 0.5% or less, and improvement in hygroscopicity was confirmed.
【0065】[0065]
【発明の効果】以上述べたように、請求項1記載の発明
によれば、真空中で原料モノマーを蒸発させ、基体上で
蒸着重合させる際に、この基体に対しSiO2を蒸着させ
て複合膜を形成し、さらに、重合体部の比誘電率がSi
O2部の比誘電率より小さくなるように、上述の複合膜
に紫外線の照射及び(又は)熱処理を行い架橋反応及び
(又は)高分子量化を行うことにより、SiO2を単独で
基体上に蒸着させた場合に比べて比誘電率の低い層間絶
縁膜を得ることができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, when the raw material monomer is evaporated in vacuum and vapor deposition polymerization is performed on the substrate, SiO 2 is vapor-deposited on the substrate to form a composite. A film is formed, and the relative dielectric constant of the polymer part is Si
By subjecting the above composite film to irradiation of ultraviolet rays and / or heat treatment so as to be smaller than the relative dielectric constant of O 2 part to carry out a crosslinking reaction and / or a high molecular weight, SiO 2 alone is applied onto a substrate. An interlayer insulating film having a lower relative dielectric constant than that obtained by vapor deposition can be obtained.
【0066】また、請求項1記載の発明によれば、回転
塗布法によるSOG膜のベーク工程を必要とせず、しか
も水の発生がないので、工程の簡素化を図ることができ
る。さらに、プラズマCVD法によるSiOF膜の様に
膜の不安定性による特性の悪化や装置の複雑化に起因す
るコストアップの問題を解消することができる。Further, according to the invention described in claim 1, since the baking step of the SOG film by the spin coating method is not necessary and no water is generated, the steps can be simplified. Further, it is possible to solve the problem of cost increase due to the deterioration of characteristics due to the instability of the film and the increase in complexity of the device like the SiOF film formed by the plasma CVD method.
【0067】この場合、請求項2記載の発明のように、
請求項1記載の発明において、原料モノマーの蒸着重合
と同時にSiO2の蒸着を行い、重合体部に対するSiO2
部の比率を調整することにより、当該重合体とSiO2の
比誘電率の間において、所望の比誘電率を有する層間絶
縁膜を得ることができる。In this case, as in the invention described in claim 2,
In the invention of claim 1, wherein, at the same time performs the deposition of SiO 2 and vapor deposition polymerization of the raw material monomer, SiO 2 for the polymer portion
By adjusting the ratio of the parts, an interlayer insulating film having a desired relative dielectric constant between the polymer and the relative dielectric constant of SiO 2 can be obtained.
【0068】また、請求項3記載の発明のように、真空
中で原料モノマーを蒸発させ、基体上で蒸着重合させる
際に、この基体に対し原料モノマーの蒸着重合と交互に
SiO2、SiN又はSiONによる薄膜を成膜して複合膜
を形成し、さらに、重合体部の比誘電率がSiO2、Si
N又はSiON部の比誘電率より小さくなるように、上
述の複合膜に紫外線の照射及び(又は)熱処理を施して
架橋反応及び(又は)高分子量化を行い、上述の重合体
部に対する上述のSiO2、SiN又はSiON部の比率を
調整することにより、当該重合体とSiO2、SiN又は
SiONの比誘電率の間において、所望の比誘電率を有
する層間絶縁膜を得ることができ、更に汎用性を広げる
ことができる。When the raw material monomer is evaporated in a vacuum and vapor-deposited and polymerized on the substrate as in the third aspect of the present invention, SiO 2 , SiN, or SiN A thin film of SiON is formed to form a composite film, and the relative dielectric constant of the polymer portion is SiO 2 , Si
The above-mentioned composite film is irradiated with ultraviolet rays and / or heat-treated so as to be smaller than the relative dielectric constant of the N or SiON part to carry out a crosslinking reaction and / or a high molecular weight, and the above-mentioned polymer part is added. By adjusting the ratio of the SiO 2 , SiN or SiON portion, an interlayer insulating film having a desired relative dielectric constant between the polymer and the relative dielectric constant of SiO 2 , SiN or SiON can be obtained. The versatility can be expanded.
【0069】さらに、請求項4記載の発明のように、請
求項1乃至3のいずれか1項記載の発明において、蒸着
重合させる高分子重合体が芳香族ポリ尿素である場合、
特に、請求項5記載の発明のように、原料モノマーとし
て、4,4′-ジアミノジフェニルメタン(MDA)と、4,
4′-ジフェニルメタンジイソシアナート(MDI)を用い
ることにより、容易に低比誘電率のSiO2とポリ尿素の
複合膜を形成することができる。Further, as in the invention described in claim 4, in the invention described in any one of claims 1 to 3, when the high molecular polymer to be vapor-deposited is aromatic polyurea,
In particular, according to the invention of claim 5, 4,4'-diaminodiphenylmethane (MDA) is used as a raw material monomer,
By using 4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), a composite film of SiO 2 and polyurea having a low relative dielectric constant can be easily formed.
【0070】さらにまた、請求項6記載の発明のよう
に、請求項1乃至3のいずれか1項記載の発明におい
て、蒸着重合させる高分子重合体が芳香族ポリイミドで
ある場合、特に、請求項7記載の発明のように、原料モ
ノマーとして、2,2′-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フ
ェニル]プロパン(BAPP)と、二無水ピロメリト酸を
用いることにより、容易に低比誘電率のSiO2とポリイ
ミドの複合膜を形成することができる。Further, as in the invention described in claim 6, in the invention described in any one of claims 1 to 3, when the high molecular polymer to be vapor-deposited is an aromatic polyimide, particularly, As in the invention described in 7, the use of 2,2′-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane (BAPP) as raw material monomers and pyromellitic dianhydride facilitates the low relative dielectric constant. It is possible to form a composite film of SiO 2 and polyimide.
【0071】加えて、請求項8記載の発明のように、請
求項1乃至7のいずれか1項記載の発明において、半導
体装置を作製する際の最高温度より高い温度で熱処理を
行うことにより、その後の半導体装置の製造工程におい
て、高分子成分の分解を回避でき、層間絶縁膜の特性の
安定化を図ることができる。In addition, as in the invention described in claim 8, in the invention described in any one of claims 1 to 7, the heat treatment is performed at a temperature higher than the maximum temperature for manufacturing the semiconductor device. In the subsequent manufacturing process of the semiconductor device, the decomposition of the polymer component can be avoided, and the characteristics of the interlayer insulating film can be stabilized.
【0072】一方、請求項9記載の発明のように、金属
配線が形成された半導体基体上に、請求項1乃至8のい
ずれか1項記載の方法によって層間絶縁膜を形成するこ
とにより、現在用いられているSOG膜やSiO2膜より
低い任意の比誘電率を有する層間絶縁膜が得られる。し
たがって、本発明を用いて多層配線の層間絶縁膜を形成
すれば、動作速度が大きく、かつ、安定した特性を有す
る種々の半導体装置を得ることができる。On the other hand, as in the invention described in claim 9, the interlayer insulating film is formed by the method according to any one of claims 1 to 8 on the semiconductor substrate on which the metal wiring is formed. An interlayer insulating film having an arbitrary relative dielectric constant lower than that of the SOG film or SiO 2 film used can be obtained. Therefore, by forming an interlayer insulating film of a multi-layer wiring by using the present invention, various semiconductor devices having a high operation speed and stable characteristics can be obtained.
【図1】本発明を実施するための成膜装置の一例の概略
構成図FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a film forming apparatus for carrying out the present invention.
【図2】(a)〜(e):本発明を用いて半導体装置の層間絶
縁膜を形成する工程の一例を示す工程図2A to 2E are process diagrams showing an example of a process of forming an interlayer insulating film of a semiconductor device by using the present invention.
1…第1の処理室、2…第2の処理室、ゲートバルブ、
4…基板、5…基板ホルダー、9…エレクトロンビーム
加熱源、9a…エレクトロンビーム源、10…蒸発材料
(アルミニウム)、12、12A、12B…膜厚モニタ
ー、13A、13B…蒸発源、15A、15B…蒸発用
容器、16A、16B…ヒーター、18…シャッター、
20…半導体基板、21…シリコン熱酸化膜、22…配
線、23…層間絶縁膜、24…紫外線、25…レジスト
膜、26…配線、31…基板、35…半導体装置、90
…エレクトロンビーム加熱源、90a…エレクトロンビ
ーム源、100…蒸発材料(SiO2)、A、B…原料モ
ノマー、EB…エレクトロンビーム1 ... 1st process chamber, 2 ... 2nd process chamber, gate valve,
4 ... Substrate, 5 ... Substrate holder, 9 ... Electron beam heating source, 9a ... Electron beam source, 10 ... Evaporation material (aluminum), 12, 12A, 12B ... Film thickness monitor, 13A, 13B ... Evaporation source, 15A, 15B ... evaporation container, 16A, 16B ... heater, 18 ... shutter,
20 ... Semiconductor substrate, 21 ... Silicon thermal oxide film, 22 ... Wiring, 23 ... Interlayer insulating film, 24 ... Ultraviolet ray, 25 ... Resist film, 26 ... Wiring, 31 ... Substrate, 35 ... Semiconductor device, 90
... Electron beam heating source, 90a ... electron beam source, 100 ... evaporation material (SiO 2), A, B ... raw material monomer, EB ... Electron beam
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 // C23C 16/30 H01L 21/90 K Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location // C23C 16/30 H01L 21/90 K
Claims (9)
で蒸着重合させる際に、該基体に対しSiO2を蒸着させ
て複合膜を形成し、さらに、重合体部の比誘電率がSi
O2部の比誘電率より小さくなるように、上記複合膜に
紫外線の照射及び(又は)熱処理を行い架橋反応及び
(又は)高分子量化を行うことを特徴とする層間絶縁膜
の形成方法。1. When a raw material monomer is evaporated in a vacuum and vapor-deposited and polymerized on a substrate, SiO 2 is vapor-deposited on the substrate to form a composite film, and the relative dielectric constant of the polymer portion is Si.
A method for forming an interlayer insulating film, which comprises subjecting the composite film to irradiation of ultraviolet rays and / or heat treatment so as to be smaller than the relative permittivity of O 2 part to carry out a crosslinking reaction and / or a high molecular weight.
蒸着を行い、重合体部に対するSiO2部の比率を調整す
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。 2. The method for forming an interlayer insulating film according to claim 1, wherein SiO 2 is vapor-deposited simultaneously with vapor deposition polymerization of the raw material monomer to adjust the ratio of the SiO 2 part to the polymer part.
で蒸着重合させる際に、該基体に対し原料モノマーの蒸
着重合と交互にSiO2、SiN又はSiONによる薄膜を
成膜して複合膜を形成し、さらに、重合体部の比誘電率
がSiO2、SiN又はSiON部の比誘電率より小さくな
るように、上記複合膜に紫外線の照射及び(又は)熱処
理を施して架橋反応及び(又は)高分子量化を行い、上
記重合体部に対する上記SiO2、SiN又はSiON部の
比率を調整することを特徴とする層間絶縁膜の形成方
法。3. A composite film formed by evaporating a raw material monomer in a vacuum and vapor-depositing and polymerizing the raw material monomer on the substrate, alternately forming a thin film of SiO 2 , SiN or SiON on the substrate. Further, the composite film is subjected to ultraviolet irradiation and / or heat treatment so that the relative dielectric constant of the polymer portion becomes smaller than the relative dielectric constant of the SiO 2 , SiN or SiON portion, and the crosslinking reaction and ( Or) A method for forming an interlayer insulating film, which comprises increasing the molecular weight to adjust the ratio of the SiO 2 , SiN or SiON portion to the polymer portion.
尿素であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
1項記載の層間絶縁膜の形成方法。4. The method for forming an interlayer insulating film according to claim 1, wherein the high molecular polymer to be vapor-deposited and polymerized is aromatic polyurea.
ェニルメタン(MDA)と、4,4′-ジフェニルメタンジイ
ソシアナート(MDI)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。5. The formation of an interlayer insulating film according to claim 4, wherein 4,4'-diaminodiphenylmethane (MDA) and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) are used as raw material monomers. Method.
イミドであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれ
か1項記載の層間絶縁膜の形成方法。6. The method for forming an interlayer insulating film according to claim 1, wherein the high molecular weight polymer to be vapor-deposited and polymerized is an aromatic polyimide.
ミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BAPP)と、二
無水ピロメリト酸を用いることを特徴とする請求項6記
載の層間絶縁膜の形成方法。7. The interlayer insulation according to claim 6, wherein 2,2'-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane (BAPP) and pyromellitic dianhydride are used as raw material monomers. Method of forming a film.
い温度で熱処理を行うことを特徴とする請求項1乃至7
のいずれか1項記載の層間絶縁膜の形成方法。8. The heat treatment is performed at a temperature higher than the maximum temperature for manufacturing a semiconductor device.
9. The method for forming an interlayer insulating film according to any one of 1.
求項1乃至8のいずれか1項記載の方法によって複合膜
を形成する工程を有することを特徴とする層間絶縁膜の
形成方法。9. A method of forming an interlayer insulating film, comprising the step of forming a composite film by the method according to claim 1 on a semiconductor substrate having a metal wiring formed thereon.
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KR102206663B1 (en) * | 2019-12-30 | 2021-01-22 | 주식회사 지에스아이 | Appratus for deposition, Method of depositing using the same, Organic insulating material |
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