JPH0950993A - 絶縁膜形成方法と半導体装置 - Google Patents
絶縁膜形成方法と半導体装置Info
- Publication number
- JPH0950993A JPH0950993A JP20204695A JP20204695A JPH0950993A JP H0950993 A JPH0950993 A JP H0950993A JP 20204695 A JP20204695 A JP 20204695A JP 20204695 A JP20204695 A JP 20204695A JP H0950993 A JPH0950993 A JP H0950993A
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- Japan
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- film
- insulating film
- solution
- plasma
- dielectric constant
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は半導体集積回路の多層配線におけ
る絶縁膜形成方法に関し、層間絶縁膜として低誘電率で
下地段差を平坦化しつつ、且つ絶縁性、耐湿性、耐熱性
の優れた膜を得る。 【構成】 基板上に形成された有機珪素化合物からな
る絶縁膜を弗素プラズマ処理し、続いて、該絶縁膜を酸
素プラズマ処理する。
る絶縁膜形成方法に関し、層間絶縁膜として低誘電率で
下地段差を平坦化しつつ、且つ絶縁性、耐湿性、耐熱性
の優れた膜を得る。 【構成】 基板上に形成された有機珪素化合物からな
る絶縁膜を弗素プラズマ処理し、続いて、該絶縁膜を酸
素プラズマ処理する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の多層
配線における絶縁膜形成方法に関する。近年、高速デバ
イスの実現を目的として、多層絶縁膜に用いるための低
誘電率で、且つ平坦性の優れたクラックのない耐湿性の
強い絶縁膜が求められている。
配線における絶縁膜形成方法に関する。近年、高速デバ
イスの実現を目的として、多層絶縁膜に用いるための低
誘電率で、且つ平坦性の優れたクラックのない耐湿性の
強い絶縁膜が求められている。
【０００２】本発明の絶縁膜形成方法により、下地凹凸
を有する基板、例えばＩＣ、ＬＳＩ等の集積度の高い半
導体装置の多層配線形成において、層間絶縁膜として低
誘電率で下地段差を平坦化しつつ、且つ絶縁性、耐湿
性、耐熱性の優れた膜を用いることができる。
を有する基板、例えばＩＣ、ＬＳＩ等の集積度の高い半
導体装置の多層配線形成において、層間絶縁膜として低
誘電率で下地段差を平坦化しつつ、且つ絶縁性、耐湿
性、耐熱性の優れた膜を用いることができる。
【０００３】
【従来の技術】半導体集積回路の集積度の向上にともな
い、素子形成後の表面段差が大きくなるとともに、配線
の微細化による配線容量の低下を防ぐために、配線を厚
くする必要に迫られ、配線後の段差も激しくなる傾向に
ある。
い、素子形成後の表面段差が大きくなるとともに、配線
の微細化による配線容量の低下を防ぐために、配線を厚
くする必要に迫られ、配線後の段差も激しくなる傾向に
ある。
【０００４】このため、多層配線を形成する上で、優れ
た平坦性が得られる層間絶縁膜の形成方法が必要となっ
ている。一方、配線遅延（Ｔ）は、配線抵抗（Ｒ）と配
線間の容量（Ｃ）に影響を受け下記II式で表される。
た平坦性が得られる層間絶縁膜の形成方法が必要となっ
ている。一方、配線遅延（Ｔ）は、配線抵抗（Ｒ）と配
線間の容量（Ｃ）に影響を受け下記II式で表される。
【０００５】 Ｔ＝１／２ＲＣｌ2 （ｌは配線長） 〔II〕 尚II式において、ε（誘電率）とＣとの関係をIII式に
示す。 Ｃ＝ε0 εr Ｓ／ｄ 〔III〕 （Ｓは電極面積、ε0 は真空の誘電率、ｄは膜厚） 従って、配線遅延を少なくするには、層間絶縁膜の低誘
電率化が有効な手段となる。
示す。 Ｃ＝ε0 εr Ｓ／ｄ 〔III〕 （Ｓは電極面積、ε0 は真空の誘電率、ｄは膜厚） 従って、配線遅延を少なくするには、層間絶縁膜の低誘
電率化が有効な手段となる。
【０００６】従来、層間絶縁膜の材料としては、二酸化
シリコン（ＳｉＯ2 ）、窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）、
燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）等の無機膜、あるいはポリイミ
ド、シリコーン樹脂などの有機系高分子絶縁材料、また
はこれらの積層体が用いられてきた。
シリコン（ＳｉＯ2 ）、窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）、
燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）等の無機膜、あるいはポリイミ
ド、シリコーン樹脂などの有機系高分子絶縁材料、また
はこれらの積層体が用いられてきた。
【０００７】ＣＶＤ系材料で、最も誘電率の低いＳｉＯ
2 で約４であり、低誘電率ＣＶＤ膜として検討されてい
るＳｉＯＦで約３〜３.5であるが、吸湿による誘電率の
上昇という問題がある。
2 で約４であり、低誘電率ＣＶＤ膜として検討されてい
るＳｉＯＦで約３〜３.5であるが、吸湿による誘電率の
上昇という問題がある。
【０００８】また、比較的誘電率の低いとされている有
機系高分子材料は、酸素（Ｏ2 ）プラズマ処理において
有機基が酸化されてクラックを生じるという欠点を有し
ている。
機系高分子材料は、酸素（Ｏ2 ）プラズマ処理において
有機基が酸化されてクラックを生じるという欠点を有し
ている。
【０００９】また、Ｏ2 プラズマ処理において酸化分解
を起こさない膜にテフロンが知られているが、耐熱性に
弱く熱処理で分解するという問題がある。そのため、信
頼性の点でより特性の優れた材料が要求される。
を起こさない膜にテフロンが知られているが、耐熱性に
弱く熱処理で分解するという問題がある。そのため、信
頼性の点でより特性の優れた材料が要求される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ポリイミド、シリコー
ン樹脂に代表される有機系高分子材料は、低誘電率の層
間絶縁材料として広く導入が検討されているが、多層配
線工程におけるＯ2 プラズマ処理によって有機基が酸化
され、膜からの脱ガスを生じるために不良の原因とな
る。
ン樹脂に代表される有機系高分子材料は、低誘電率の層
間絶縁材料として広く導入が検討されているが、多層配
線工程におけるＯ2 プラズマ処理によって有機基が酸化
され、膜からの脱ガスを生じるために不良の原因とな
る。
【００１１】また、酸化による歪みからクラックを生じ
るという欠点を有している。一方、従来から無機膜を形
成する方法として用いられてきたＣＶＤ法は、真空系な
ど高価な装置が必要であり、しかも、爆発性、毒性の高
い原料を使用するという欠点がある。
るという欠点を有している。一方、従来から無機膜を形
成する方法として用いられてきたＣＶＤ法は、真空系な
ど高価な装置が必要であり、しかも、爆発性、毒性の高
い原料を使用するという欠点がある。
【００１２】本発明の目的は、上記に説明したこれらの
幾つかの欠点を解消して優れた層間絶縁膜を開発するこ
とであり、更に従来の膜に比べて低誘電率の膜を提供す
ることにある。
幾つかの欠点を解消して優れた層間絶縁膜を開発するこ
とであり、更に従来の膜に比べて低誘電率の膜を提供す
ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記問題点
を解決するために、有機珪素化合物を成膜した後、弗素
プラズマで処理し、続いて酸素プラズマで処理すること
を特徴としている。
を解決するために、有機珪素化合物を成膜した後、弗素
プラズマで処理し、続いて酸素プラズマで処理すること
を特徴としている。
【００１４】すなわち、本発明の目的は、基板上に形成
された有機珪素化合物からなる絶縁膜を弗素プラズマ処
理し、続いて、該絶縁膜を酸素プラズマ処理することに
より達成される。
された有機珪素化合物からなる絶縁膜を弗素プラズマ処
理し、続いて、該絶縁膜を酸素プラズマ処理することに
より達成される。
【００１５】本発明により、ベースとなる有機珪素化合
物の特性を低下させずに低誘電率の膜が形成でき、高速
デバイスの製造が可能となり、さらに平坦性、絶縁性に
優れた膜が形成出来る。また、弗素化により酸素プラズ
マ耐性も付与できる特徴がある。
物の特性を低下させずに低誘電率の膜が形成でき、高速
デバイスの製造が可能となり、さらに平坦性、絶縁性に
優れた膜が形成出来る。また、弗素化により酸素プラズ
マ耐性も付与できる特徴がある。
【００１６】
【作用】本発明に係わる有機珪素化合物は、−Ｓｉ−Ｏ
−結合（Ｏを含むもの）を有するようなシロキサンのよ
うな化合物を含まなければ、特に限定されない。
−結合（Ｏを含むもの）を有するようなシロキサンのよ
うな化合物を含まなければ、特に限定されない。
【００１７】本発明に係わる絶縁膜は成膜した有機珪素
化合物に先ず弗素プラズマ処理を行って、絶縁膜中に弗
素を導入するとともに、絶縁膜の弗素化後、次のＯ2 プ
ラズマ処理を施すことにより、絶縁膜中の弗素濃度を均
一化できるので、信頼性の高い低誘電率の膜が形成でき
る。
化合物に先ず弗素プラズマ処理を行って、絶縁膜中に弗
素を導入するとともに、絶縁膜の弗素化後、次のＯ2 プ
ラズマ処理を施すことにより、絶縁膜中の弗素濃度を均
一化できるので、信頼性の高い低誘電率の膜が形成でき
る。
【００１８】また、本発明に係わる絶縁膜は、酸素プラ
ズマ耐性を付与できるので、無機膜と同等のプロセスで
多層配線の形成が可能となり、更に、膜の物理的特性は
使用する有機珪素化合物によるため、平坦性、絶縁性の
優れた膜が得られ、半導体集積回路の層間絶縁膜として
有効である。
ズマ耐性を付与できるので、無機膜と同等のプロセスで
多層配線の形成が可能となり、更に、膜の物理的特性は
使用する有機珪素化合物によるため、平坦性、絶縁性の
優れた膜が得られ、半導体集積回路の層間絶縁膜として
有効である。
【００１９】また、半導体集積回路に限らず、薄膜回路
基板の表面平坦化や絶縁層としても同様の効果が得られ
る。
基板の表面平坦化や絶縁層としても同様の効果が得られ
る。
【００２０】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例に用いた装置の
模式断面図である。図において、１は基板、２は高周波
電源、３はヒータ内蔵の基板ステージ、４は真空チャン
バ、５はガス導入管、６は弗素プラズマ、７は活性種
（ラジカル）である。
模式断面図である。図において、１は基板、２は高周波
電源、３はヒータ内蔵の基板ステージ、４は真空チャン
バ、５はガス導入管、６は弗素プラズマ、７は活性種
（ラジカル）である。
【００２１】本発明の第１の実施例について説明する。
先ず、シリコン（Ｓｉ）の基板１上にスピンコート法に
よりポリカルボシランのキシレン溶液を５，０００Åの
厚さに塗布する。塗布後、不活性ガス雰囲気中で溶剤乾
燥を行う。
先ず、シリコン（Ｓｉ）の基板１上にスピンコート法に
よりポリカルボシランのキシレン溶液を５，０００Åの
厚さに塗布する。塗布後、不活性ガス雰囲気中で溶剤乾
燥を行う。
【００２２】次に、図１に示すダウンフロー型プラズマ
発生装置を用い、出力１．５ｋｗ、処理ガスに三弗化窒
素（ＮＦ3 ）を用い、１．０Ｔｏｒｒでプラズマ処理を
行う。
発生装置を用い、出力１．５ｋｗ、処理ガスに三弗化窒
素（ＮＦ3 ）を用い、１．０Ｔｏｒｒでプラズマ処理を
行う。
【００２３】続いて、バレル型プラズマ発生装置を用
い、出力４００ｗ、処理ガスに酸素（Ｏ2 ）とアルゴン
（Ａｒ）ガスを用いて酸素プラズマ処理を行う。この処
理により、処理された絶縁膜にクラックの発生はみられ
なかった。また、この絶縁膜上に電極を形成し、誘電率
を測定した結果、ＳｉＯ2 膜の４に比べて、２．５と低
い値が得られた。
い、出力４００ｗ、処理ガスに酸素（Ｏ2 ）とアルゴン
（Ａｒ）ガスを用いて酸素プラズマ処理を行う。この処
理により、処理された絶縁膜にクラックの発生はみられ
なかった。また、この絶縁膜上に電極を形成し、誘電率
を測定した結果、ＳｉＯ2 膜の４に比べて、２．５と低
い値が得られた。
【００２４】更に、この絶縁膜を大気中に一週間放置し
た後、誘電率を再度測定した結果、誘電率の上昇は見ら
れず安定していた。次に、本発明の第２の実施例につい
て説明する。
た後、誘電率を再度測定した結果、誘電率の上昇は見ら
れず安定していた。次に、本発明の第２の実施例につい
て説明する。
【００２５】第１の実施例と同様の条件で、５段のリン
グオッシレータを形成した基板上に薄膜を形成し、リン
グオッシレータが５段に直列に接続するようにスルーホ
ールを形成、二層目までの層間絶縁膜を形成した。
グオッシレータを形成した基板上に薄膜を形成し、リン
グオッシレータが５段に直列に接続するようにスルーホ
ールを形成、二層目までの層間絶縁膜を形成した。
【００２６】本発明の第３の実施例について説明する。
第１の実施例と同様に、Ｓｉの基板１上にスピンコート
法によりポリカルボシランのキシレン溶液を５，０００
Åの厚さに塗布する。塗布後、不活性ガス雰囲気中で溶
剤乾燥を行う。
第１の実施例と同様に、Ｓｉの基板１上にスピンコート
法によりポリカルボシランのキシレン溶液を５，０００
Åの厚さに塗布する。塗布後、不活性ガス雰囲気中で溶
剤乾燥を行う。
【００２７】次に、図１に示すダウンフロー型プラズマ
発生装置を用い、出力１．５ｋｗ、処理ガスに四弗化炭
素（ＣＦ4 ）を用い、１．０Ｔｏｒｒでプラズマ処理を
行う。
発生装置を用い、出力１．５ｋｗ、処理ガスに四弗化炭
素（ＣＦ4 ）を用い、１．０Ｔｏｒｒでプラズマ処理を
行う。
【００２８】続いて、バレル型プラズマ発生装置を用
い、出力４００ｗ、処理ガスにＯ2 とＡｒガスを用いて
酸素プラズマ処理を行う。この処理により、処理された
絶縁膜にクラックの発生は第１の実施例と同様に見られ
なかった。また、この絶縁膜上に電極を形成し、誘電率
を測定した結果も２．５と低い値が得られた。
い、出力４００ｗ、処理ガスにＯ2 とＡｒガスを用いて
酸素プラズマ処理を行う。この処理により、処理された
絶縁膜にクラックの発生は第１の実施例と同様に見られ
なかった。また、この絶縁膜上に電極を形成し、誘電率
を測定した結果も２．５と低い値が得られた。
【００２９】また、比較材料として、従来のＴＥＯＳ−
酸化膜を用いた基板を作成した。それぞれの基板で配線
遅延を測定した結果、本発明による絶縁膜を用いた基板
は、従来の比較した基板より約２５％も配線遅延の短縮
が可能であることがわかった。
酸化膜を用いた基板を作成した。それぞれの基板で配線
遅延を測定した結果、本発明による絶縁膜を用いた基板
は、従来の比較した基板より約２５％も配線遅延の短縮
が可能であることがわかった。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により、低
誘電率で下地段差平坦能力に優れた、信頼性の高い絶縁
膜を得ることができ、半導体装置の性能向上に寄与する
ところが大きい。
誘電率で下地段差平坦能力に優れた、信頼性の高い絶縁
膜を得ることができ、半導体装置の性能向上に寄与する
ところが大きい。
【図１】 本発明の第１の実施例に用いた装置の模式断
面図
面図
図において １ 基板 ２ 高周波電源 ３ ヒータ内蔵の基板ステージ ４ 真空チャンバ ５ ガス導入管 ６ 弗素プラズマ ７ 活性種（ラジカル）
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に形成された有機珪素化合物から
なる絶縁膜を弗素プラズマ処理し、続いて、該絶縁膜を
酸素プラズマ処理することを特徴とする絶縁膜形成方
法。 - 【請求項２】 前記プラズマ処理はいずれもラジカル反
応にて行うことを特徴とする請求項１記載の絶縁膜の製
造方法。 - 【請求項３】 前記有機珪素化合物は下記Ｉ式記載の化
学式からなることを特徴とする請求項１または２記載の
絶縁膜の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の絶縁膜が半導体基板上に
層間絶縁膜または絶縁保護膜として形成されてなること
を特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20204695A JPH0950993A (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 絶縁膜形成方法と半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20204695A JPH0950993A (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 絶縁膜形成方法と半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0950993A true JPH0950993A (ja) | 1997-02-18 |
Family
ID=16451038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20204695A Withdrawn JPH0950993A (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 絶縁膜形成方法と半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0950993A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6140225A (en) * | 1997-06-27 | 2000-10-31 | Nec Corporation | Method of manufacturing semiconductor device having multilayer wiring |
| WO2001070628A2 (en) * | 2000-03-20 | 2001-09-27 | Dow Corning Corporation | Plasma processing for porous silica thin film |
| US6558755B2 (en) | 2000-03-20 | 2003-05-06 | Dow Corning Corporation | Plasma curing process for porous silica thin film |
| US6719919B1 (en) | 1998-12-23 | 2004-04-13 | Micron Technology, Inc. | Composition of matter |
-
1995
- 1995-08-08 JP JP20204695A patent/JPH0950993A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6140225A (en) * | 1997-06-27 | 2000-10-31 | Nec Corporation | Method of manufacturing semiconductor device having multilayer wiring |
| US6225217B1 (en) | 1997-06-27 | 2001-05-01 | Nec Corporation | Method of manufacturing semiconductor device having multilayer wiring |
| US6719919B1 (en) | 1998-12-23 | 2004-04-13 | Micron Technology, Inc. | Composition of matter |
| WO2001070628A2 (en) * | 2000-03-20 | 2001-09-27 | Dow Corning Corporation | Plasma processing for porous silica thin film |
| WO2001070628A3 (en) * | 2000-03-20 | 2002-04-18 | Dow Corning | Plasma processing for porous silica thin film |
| US6558755B2 (en) | 2000-03-20 | 2003-05-06 | Dow Corning Corporation | Plasma curing process for porous silica thin film |
| KR100730633B1 (ko) * | 2000-03-20 | 2007-06-22 | 다우 코닝 코포레이션 | 다공성 실리카 박막을 제조하기 위한 플라즈마 가공 |
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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: 20021105 |