JPH0964176A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

半導体素子の製造方法

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JPH0964176A
JPH0964176A JP7212004A JP21200495A JPH0964176A JP H0964176 A JPH0964176 A JP H0964176A JP 7212004 A JP7212004 A JP 7212004A JP 21200495 A JP21200495 A JP 21200495A JP H0964176 A JPH0964176 A JP H0964176A
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semiconductor device
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siof
silicon oxide
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賢 小泉
Masaki Yoshimaru
正樹 吉丸
Yukihiro Mori
幸博 森
Hideaki Fukuda
秀明 福田
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＳｉＯＦからなる絶縁膜の吸湿性を低減し、
信頼性の高い半導体素子を得る。 【解決手段】 半導体集積回路の層間絶縁膜としてフッ
素を含むシリコン酸化膜を用いる半導体素子の製造方法
において、前記フッ素を含むシリコン酸化膜を形成する
際に、ソースガス１１〜１３とは別に不活性ガス１４を
導入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
方法に係り、特に、そのシリコン酸化膜を用いた層間絶
縁膜の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、文献 「ＰＥＣＶＤ ＳｉＯＦ膜の構造検討」
宇佐見 隆志 他 信学技報 ＳＤＭ ９４−１４６
（１９９４−１１）に開示されるものがあった。従来、
半導体素子の絶縁膜はプラズマ化学気相成長（ＰＥ−Ｃ
ＶＤ）法を用いたシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）が広く用
いられてきた。しかしながら素子の微細化及び高集積化
が進むにつれ、配線間の容量が増大し、素子の駆動力に
影響を与えるようになってきた。
【０００３】そこで、比誘電率の低い絶縁膜の要求が高
まり、低誘電率材料の一つとして、フッ素（Ｆ）添加シ
リコン酸化膜（ＳｉＯＦ）が注目をあびるようになっ
た。このＳｉＯＦは上記文献に開示されているように、
テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）、酸素（Ｏ
2 ）及びＦを含むエッチングガス（例えばＣ2 Ｆ6 ，Ｃ
Ｆ4 ，ＮＦ3 ，ＨＦなど）をプラズマ放電させた反応室
中で混合することで形成できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の方法で形成したＳｉＯＦなる絶縁膜は、吸湿性が
高く、膜中に多量の水分を吸蔵するため、 （１）半導体素子の構成因子である金属配線の腐食の原
因になる。 （２）半導体素子の構成因子であるトランジスタの寿命
を劣化させる。 といった問題があり、信頼性の高い半導体素子の製造が
困難であった。
【０００５】本発明は、上記問題点を除去し、ＳｉＯＦ
からなる絶縁膜の吸湿性を低減し、信頼性の高い半導体
素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 （１）半導体集積回路の層間絶縁膜としてフッ素を含む
シリコン酸化膜を用いる半導体素子の製造方法におい
て、前記フッ素を含むシリコン酸化膜を形成する際に、
ソースガスとは別に不活性ガスを導入する。
【０００７】したがって、原料ガスの解離効率の向上を
図ることができ、より均質な膜を形成することができ
る。 （２）上記（１）記載の半導体素子の製造方法におい
て、前記不活性ガスがヘリウム、アルゴンの中から選ば
れた少なくとも一つのガスである。したがって、ＳｉＯ
Ｆ膜の圧縮ストレスが増大し、膜が緻密化することがで
きる。
【０００８】（３）上記（１）記載の半導体素子の製造
方法において、前記ソースガスにシリコンソースとして
テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）、フッ素ソ
ースとしてヘキサフロロカーボン（Ｃ2 Ｆ6 ）、酸化剤
として酸素（Ｏ2 ）を用い、不活性ガスをソースガスに
対して７倍以上の量を用いる。したがって、形成される
膜の吸湿性が改善される。
【０００９】また、ヘリウムの供給量を増やすことによ
り、よりその効果が上がる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施
例を示すＳｉＯＦ層間絶縁膜の形成に用いるＰＥ−ＣＶ
Ｄ装置を示す図、図２は本発明の実施例を示すＳｉＯＦ
層間絶縁膜の形成断面図である。
【００１１】図１において、１は従来と同じ平行平板型
ＰＥ−ＣＶＤ装置の反応室、その反応室１内には、ヒー
ター２、そのヒーター２上にサセプタ３、そのサセプタ
３上に処理すべきウエハ４が配置される。反応室１の上
部にはガス供給口５が形成されており、このガス供給口
５には、配管１０を介して、シリコンソースガス１１、
フッ素ソースガス１２、酸化剤１３である各ソースガス
の混合ガスを導入し、さらに不活性ガス１４を供給し、
プラズマ放電させて成膜する。なお、１５〜１８はＭＦ
Ｃ（流量制御器）である。
【００１２】すなわち、上記ＰＥ−ＣＶＤ装置にフッ素
を含むシリコン酸化膜を形成する際に、ソースガス１１
〜１３とは別に不活性ガス１４を導入することにより、
ウエハ４としての、図２に示すように、半導体集積回路
が形成された基板２１上にフッ素（Ｆ）添加シリコン酸
化膜（ＳｉＯＦ膜）２２を形成する。その後、ＳｉＯＦ
膜２２上には上層配線２３が形成される。
【００１３】このように構成したので、層間絶縁膜の形
成時に、電離ポテンシャルの高い不活性ガスを供給する
ことにより、各ソースガスの解離効率を向上させること
ができ、均質な層間絶縁膜を形成することができる。次
に、本発明の第２実施例について説明する。第１実施例
における不活性ガスに希ガスであるヘリウムまたはアル
ゴンを用いる。これらの希ガスをソースガスとともに反
応室へ導入し、成膜を行う。
【００１４】この場合、ソースガスと不活性ガスとして
のヘリウムまたはアルゴンの体積比は３：１以下である
ことが望ましい。このように構成したので、ＳｉＯＦ膜
の圧縮ストレスが増大し、膜が緻密になる。図３は本発
明の実施例を示すヘリウム、アルゴンの供給量に対する
ＳｉＯＦ膜の圧縮ストレスを示す図であり、縦軸は圧縮
ストレス（Ｐａ：パスカル）、横軸は各ガス流量（ｓｃ
ｃｍ）を示している。
【００１５】この図から明らかなように、ヘリウムの方
が効果が大きいが、共に供給量が増えるにつれ、膜の圧
縮ストレスが増大する傾向にあり、膜がより緻密化され
る。次に、本発明の第３実施例について説明する。第１
実施例におけるソースガスとしてシリコンソースにテト
ラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）、フッ素ソース
としてヘキサフロロカーボン（Ｃ2 Ｆ6 ）、酸化剤とし
て酸素（Ｏ2 ）を、以下に示す条件で用い、不活性ガス
にヘリウムを以下の条件で用いる。
【００１６】 ＴＥＯＳ １４０ｃｃ／ｍｉｎ Ｃ2 Ｆ6 ５００ｃｃ／ｍｉｎ Ｏ2 ２０００ｃｃ／ｍｉｎ Ｈｅ １０００，２０００ｃｃ／ｍｉｎ 上記の条件で形成した２０００ÅのＳｉＯＦ膜の赤外吸
収スペクトルを図４に示す。この図において、３４００
ｃｍ-1付近のブロードなピークは膜中に吸収された水
（Ｈ2 Ｏ）を示すものである。
【００１７】図４は本発明の実施例を示す大気圧温度８
０℃、湿度８０％の条件下で３時間加湿した後に測定し
た２０００ÅのＳｉＯＦ膜の赤外吸収スペクトルを示す
図である。図４の赤外吸収スペクトルは、大気圧温度８
０℃、湿度８０％の条件下で３時間加湿した後に測定し
たものであるが、膜形成時に供給したヘリウムが多いほ
ど、加湿試験によって膜中に吸収された水が少ないのが
分かる。つまり、ヘリウムをシリコンソースガスである
ＴＥＯＳに対して７倍程度、もしくはそれ以上膜形成時
に供給してやることにより、膜の吸湿性が改善される。
【００１８】また、ヘリウムの供給量を増やすとその効
果が上がる。なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００１９】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （１）請求項１記載の発明によれば、フッ素を含むシリ
コン酸化膜を形成する際に、ソースガスとは別に不活性
ガスを導入したことにより、原料ガスの解離効率の向上
を図ることができ、より均質な膜を形成することができ
る。
【００２０】（２）請求項２記載の発明によれば、不活
性ガスとしてヘリウム又はアルゴンを導入するようにし
たので、ＳｉＯＦ膜の圧縮ストレスが増大し、膜が緻密
化することができる。 （３）請求項３記載の発明によれば、ソースガスにシリ
コンソースとしてテトラエチルオルソシリケート（ＴＥ
ＯＳ）、フッ素ソースとしてヘキサフロロカーボン（Ｃ
2 Ｆ6 ）、酸化剤として酸素（Ｏ2 ）を用い、不活性ガ
スをソースガスに対して７倍以上の量を用いるようにし
たので、形成される膜の吸湿性が改善される。
【００２１】また、ヘリウムの供給量を増やすことによ
り、よりその効果が上がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すＳｉＯＦ層間絶縁膜の形
成に用いるＰＥ−ＣＶＤ装置を示す図である。
【図２】本発明の実施例を示すＳｉＯＦ層間絶縁膜の形
成断面図である。
【図３】本発明の実施例を示すヘリウム、アルゴンの供
給量に対するＳｉＯＦ膜の圧縮ストレスを示す図であ
る。
【図４】本発明の実施例を示す大気圧温度８０℃、湿度
８０％の条件下で３時間加湿した後に測定した２０００
ÅのＳｉＯＦ膜の赤外吸収スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
１ 平行平板型ＰＥ−ＣＶＤ装置の反応室 ２ ヒーター ３ サセプタ ４ ウエハ ５ ガス供給口 １１ シリコンソースガス １２ フッ素ソースガス １３ 酸化剤 １４ 不活性ガス １５〜１８ ＭＦＣ（流量制御器） ２１ 基板 ２２ ＳｉＯＦ膜 ２３ 上層配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 幸博 東京都多摩市永山６丁目23番１ 日本エ ー・エス・エム株式会社内 (72)発明者 福田 秀明 東京都多摩市永山６丁目23番１ 日本エ ー・エス・エム株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体集積回路の層間絶縁膜としてフッ
    素を含むシリコン酸化膜を用いる半導体素子の製造方法
    において、 前記フッ素を含むシリコン酸化膜を形成する際に、ソー
    スガスとは別に不活性ガスを導入することを特徴とする
    半導体素子の製造方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体素子の製造方法に
    おいて、前記不活性ガスがヘリウム、アルゴンの中から
    選ばれた少なくとも一つのガスであることを特徴とする
    半導体素子の製造方法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の半導体素子の製造方法に
    おいて、前記ソースガスにシリコンソースとしてテトラ
    エチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）、フッ素ソースと
    してヘキサフロロカーボン（Ｃ2 Ｆ6 ）、酸化剤として
    酸素（Ｏ2 ）を用い、不活性ガスをソースガスに対して
    ７倍以上の量を用いることを特徴とする半導体素子の製
    造方法。
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