JPH10229081A - 絶縁膜の成膜方法及びその半導体装置 - Google Patents
絶縁膜の成膜方法及びその半導体装置Info
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- JPH10229081A JPH10229081A JP9031690A JP3169097A JPH10229081A JP H10229081 A JPH10229081 A JP H10229081A JP 9031690 A JP9031690 A JP 9031690A JP 3169097 A JP3169097 A JP 3169097A JP H10229081 A JPH10229081 A JP H10229081A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＳｉＦ4 ガスを用いたプラズマＣＶＤ法による
ＳｉＯＦ膜の成膜において、非結合性の沸素原子が膜内
に取り込まれることなく、誘電率のより低い絶縁膜を成
膜する方法を提供する。 【解決手段】電磁石４による磁場と導波管から導入され
るマイクロ波により、ボンベ５ａ内から導入口６ａを通
過して入ってくるガス７ａ（ＳｉＦ4 ）とボンベ５ｂ，
５ｃから導入口６ｂ，６ｃを通過して入ってくるガス７
ｂ（Ｏ2 ），７ｃ（Ａｒ）が電離し、プラズマが生成す
る。この時ガス７ｄ（Ｈ2 ）をボンベ５ｄ内から導入口
６ｄを通過させてプラズマ内に流入させ、気相でのＨ＋
Ｆ→ＨＦと膜内でのＦ−Ｓｉ−Ｆ＋Ｈ→Ｆ−Ｓｉ＋ＨＦ
が主要となる様にする。
ＳｉＯＦ膜の成膜において、非結合性の沸素原子が膜内
に取り込まれることなく、誘電率のより低い絶縁膜を成
膜する方法を提供する。 【解決手段】電磁石４による磁場と導波管から導入され
るマイクロ波により、ボンベ５ａ内から導入口６ａを通
過して入ってくるガス７ａ（ＳｉＦ4 ）とボンベ５ｂ，
５ｃから導入口６ｂ，６ｃを通過して入ってくるガス７
ｂ（Ｏ2 ），７ｃ（Ａｒ）が電離し、プラズマが生成す
る。この時ガス７ｄ（Ｈ2 ）をボンベ５ｄ内から導入口
６ｄを通過させてプラズマ内に流入させ、気相でのＨ＋
Ｆ→ＨＦと膜内でのＦ−Ｓｉ−Ｆ＋Ｈ→Ｆ−Ｓｉ＋ＨＦ
が主要となる様にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁膜の成膜方法
およびその半導体装置に関する。
およびその半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体装置の高集積化は著しく、
すでに最小０.３mm 幅の配線を含む６４ＭビットＤＲＡ
Ｍも実用化段階に入っている。このため配線間を絶縁用
の層間絶縁膜の薄膜化が著しい。しかし、層間絶縁膜の
薄膜化に伴い誘電率が高くなり、配線遅延の問題が生じ
ている。特に最小０.３mm 幅の配線のデザインルールで
は全体の遅延に占める配線遅延（配線抵抗Ｒと配線容量
ＣによるＲＣ遅延）の割合が７０％以上となると予想さ
れている。このため、配線遅延を低減し、集積回路の動
作を高速化するために層間絶縁膜を低誘電率化する方法
の開発が本質的に重要となっている。現在、従来の層間
絶縁膜であるＳｉＯ2 膜にＦを添加し、低誘電率化する
方法が最有力候補である。
すでに最小０.３mm 幅の配線を含む６４ＭビットＤＲＡ
Ｍも実用化段階に入っている。このため配線間を絶縁用
の層間絶縁膜の薄膜化が著しい。しかし、層間絶縁膜の
薄膜化に伴い誘電率が高くなり、配線遅延の問題が生じ
ている。特に最小０.３mm 幅の配線のデザインルールで
は全体の遅延に占める配線遅延（配線抵抗Ｒと配線容量
ＣによるＲＣ遅延）の割合が７０％以上となると予想さ
れている。このため、配線遅延を低減し、集積回路の動
作を高速化するために層間絶縁膜を低誘電率化する方法
の開発が本質的に重要となっている。現在、従来の層間
絶縁膜であるＳｉＯ2 膜にＦを添加し、低誘電率化する
方法が最有力候補である。
【０００３】このＦ添加ＳｉＯ2 膜（ＳｉＯＦ膜）の生
成法はプラズマＣＶＤ法を利用した成膜法が提案されて
いる。公知技術としては特願平5−89891号明細書にある
ようにプラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ2 膜を形成する際
に、Ｆ原子を含むエッチングガス（Ｃ2Ｆ6，ＣＦ4，Ｎ
Ｆ3）を添加する方法と、特願平2−77127号明細書にあ
るようにＳｉＯ2 膜を形成する際にＳｉＦ4 を反応ガス
として添加する方法が報告されている。
成法はプラズマＣＶＤ法を利用した成膜法が提案されて
いる。公知技術としては特願平5−89891号明細書にある
ようにプラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ2 膜を形成する際
に、Ｆ原子を含むエッチングガス（Ｃ2Ｆ6，ＣＦ4，Ｎ
Ｆ3）を添加する方法と、特願平2−77127号明細書にあ
るようにＳｉＯ2 膜を形成する際にＳｉＦ4 を反応ガス
として添加する方法が報告されている。
【０００４】さらに、ＳｉＯＦ膜は従来のＳｉＯ2 膜に
比べ耐水性特に水透過性が低下する場合があるが、誘電
率の低下を抑えたまま耐水性劣化の抑止策としてＳｉＯ
2 とＳｉＯＦ積層構造が提案されている（特願平7−299
75号明細書）。
比べ耐水性特に水透過性が低下する場合があるが、誘電
率の低下を抑えたまま耐水性劣化の抑止策としてＳｉＯ
2 とＳｉＯＦ積層構造が提案されている（特願平7−299
75号明細書）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、公知技術では
以下の問題点を存在する。ＳｉＯ2 膜を形成する際に、
Ｆ原子を含むエッチングガス（Ｃ2Ｆ6，ＣＦ4，ＮＦ3）
を添加する方法では、プラズマ内の電子との衝突により
Ｃ2Ｆ6，ＣＦ4，ＮＦ3が分解して出来る、炭素，窒素が
絶縁膜内に取り込まれ、不純物として作用する可能性が
ある。この不純物は誘電率を高くすることだけでなく、
絶縁膜の電気的性能を変える可能性がある。しかも、こ
の方法で膜内にＳｉ−Ｆ結合を生成するには、エッチン
グガスを分解し、Ｆラジカルをプラズマ中に発生させる
必要がある。
以下の問題点を存在する。ＳｉＯ2 膜を形成する際に、
Ｆ原子を含むエッチングガス（Ｃ2Ｆ6，ＣＦ4，ＮＦ3）
を添加する方法では、プラズマ内の電子との衝突により
Ｃ2Ｆ6，ＣＦ4，ＮＦ3が分解して出来る、炭素，窒素が
絶縁膜内に取り込まれ、不純物として作用する可能性が
ある。この不純物は誘電率を高くすることだけでなく、
絶縁膜の電気的性能を変える可能性がある。しかも、こ
の方法で膜内にＳｉ−Ｆ結合を生成するには、エッチン
グガスを分解し、Ｆラジカルをプラズマ中に発生させる
必要がある。
【０００６】このＦラジカルが大量にプラズマ内に存在
すると膜内に遊離Ｆラジカル（膜構成原子との結合性が
弱いＦラジカル）が、絶縁膜の水吸湿性を高めたり、化
学反応に対する安定性が低下し、半導体素子の性能が劣
化する可能性がある。
すると膜内に遊離Ｆラジカル（膜構成原子との結合性が
弱いＦラジカル）が、絶縁膜の水吸湿性を高めたり、化
学反応に対する安定性が低下し、半導体素子の性能が劣
化する可能性がある。
【０００７】一方、ＳｉＦ4 を反応ガスとして添加する
場合も、プラズマ内に大量のＦラジカルを発生させ、遊
離Ｆラジカルを膜内に取り込むと同時に、ＳｉＦ4 とＦ
ラジカルの会合によりＳｉＦ5 をプラズマ内に生成す
る。ＳｉＦ5 は非常に電子親和力が大きいため（７ｅ
Ｖ；Ｆラジカルの約２倍）、プラズマ内の電子を捕獲し
安定な負イオンとなる。このＳｉＦ5 及び負イオンを膜
内に取り込むと、遊離Ｆラジカルと同様に吸湿性を高め
ると共に、絶縁破壊電界を低下させ、層間膜の絶縁性が
劣化する恐れがある。また、膜内には、吸湿性の増加要
因であるＦ−Ｓｉ−Ｆ構造，ＳｉＦ3 構造の比率が高く
なり、吸湿性が高くなると期待できる。
場合も、プラズマ内に大量のＦラジカルを発生させ、遊
離Ｆラジカルを膜内に取り込むと同時に、ＳｉＦ4 とＦ
ラジカルの会合によりＳｉＦ5 をプラズマ内に生成す
る。ＳｉＦ5 は非常に電子親和力が大きいため（７ｅ
Ｖ；Ｆラジカルの約２倍）、プラズマ内の電子を捕獲し
安定な負イオンとなる。このＳｉＦ5 及び負イオンを膜
内に取り込むと、遊離Ｆラジカルと同様に吸湿性を高め
ると共に、絶縁破壊電界を低下させ、層間膜の絶縁性が
劣化する恐れがある。また、膜内には、吸湿性の増加要
因であるＦ−Ｓｉ−Ｆ構造，ＳｉＦ3 構造の比率が高く
なり、吸湿性が高くなると期待できる。
【０００８】本発明の目的はプラズマＣＶＤ法を用いた
ＳｉＯＦ膜の成膜法において、化学的な反応性が低く、
絶縁破壊電界が高く、吸湿性が低い絶縁膜を成膜する方
法とこの方法により成膜した絶縁膜を有する半導体装置
を提供することにある。
ＳｉＯＦ膜の成膜法において、化学的な反応性が低く、
絶縁破壊電界が高く、吸湿性が低い絶縁膜を成膜する方
法とこの方法により成膜した絶縁膜を有する半導体装置
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、半導体成膜装置内に、少なくとも
ＳｉＦ4 ガスに酸化剤ガスを加えたガスを導入し、変動
する電磁界を加える事によりプラズマを発生し、少なく
ともＳｉ−ＯとＳｉ−Ｆ結合を有する絶縁膜を成膜する
方法において、上記ガスに加えて、水素ガスを導入する
事を特徴とする絶縁膜の成膜方法が提供される。
に、本発明によれば、半導体成膜装置内に、少なくとも
ＳｉＦ4 ガスに酸化剤ガスを加えたガスを導入し、変動
する電磁界を加える事によりプラズマを発生し、少なく
ともＳｉ−ＯとＳｉ−Ｆ結合を有する絶縁膜を成膜する
方法において、上記ガスに加えて、水素ガスを導入する
事を特徴とする絶縁膜の成膜方法が提供される。
【００１０】好ましくは、請求項１においてＳｉＦ4 ガ
ス，酸化剤ガス，水素ガスに加え希ガスを加える事を特
徴とする絶縁膜の成膜方法が提供される。
ス，酸化剤ガス，水素ガスに加え希ガスを加える事を特
徴とする絶縁膜の成膜方法が提供される。
【００１１】好ましくは、上記手法の少なくとも一つの
成膜方法により生成し、かつ誘電率が３.５ 以下の絶縁
膜を有することを特徴とする半導体装置が提供される。
成膜方法により生成し、かつ誘電率が３.５ 以下の絶縁
膜を有することを特徴とする半導体装置が提供される。
【００１２】以上の様に構成した目的を達成するための
本発明においては供給ガスであるＳｉＦ4 ガスは、プラ
ズマ中の電子との衝突により、Ｆ，ＳｉＦ3 ，ＳｉＦ2
の各種ラジカルに分解する。この中でＳｉ−Ｆ結合を含
むラジカルは、ＳｉＦ4 ガスと同時に導入された酸化剤
ガスが分解して生じるＯラジカルと表面上で結合してＳ
ｉ−Ｆ結合を含むＳｉＯ2 膜、すなわちＳｉＯＦ膜を生
成する。個々の手段の具体的な作用の説明前に、ＳｉＦ
4 ガスの電子衝突により解離解析について述べる。
本発明においては供給ガスであるＳｉＦ4 ガスは、プラ
ズマ中の電子との衝突により、Ｆ，ＳｉＦ3 ，ＳｉＦ2
の各種ラジカルに分解する。この中でＳｉ−Ｆ結合を含
むラジカルは、ＳｉＦ4 ガスと同時に導入された酸化剤
ガスが分解して生じるＯラジカルと表面上で結合してＳ
ｉ−Ｆ結合を含むＳｉＯ2 膜、すなわちＳｉＯＦ膜を生
成する。個々の手段の具体的な作用の説明前に、ＳｉＦ
4 ガスの電子衝突により解離解析について述べる。
【００１３】図１には、分子軌道法により計算した電子
衝突により生じるラジカル種の、しきい値（解離に必要
な電子の運動エネルギ）及び電子衝突回数の依存性を示
している。本分子軌道法によりＳｉＨ4 の解離しきいエ
ネルギを計算したところ、３％の差で実験と一致し本計
算の信頼性を確認出来た。また通常のHigh densityPlas
ma−ＣＶＤ法では電子衝突の回数は１〜２回であるた
め、図１により、プラズマ内のラジカルの比率を把握す
る事ができる。
衝突により生じるラジカル種の、しきい値（解離に必要
な電子の運動エネルギ）及び電子衝突回数の依存性を示
している。本分子軌道法によりＳｉＨ4 の解離しきいエ
ネルギを計算したところ、３％の差で実験と一致し本計
算の信頼性を確認出来た。また通常のHigh densityPlas
ma−ＣＶＤ法では電子衝突の回数は１〜２回であるた
め、図１により、プラズマ内のラジカルの比率を把握す
る事ができる。
【００１４】本表から、（ｉ）多くの解離経路でＦラジ
カルを発生する事，（ii）Ｓｉ−Ｆ結合を多く持つラジ
カルＳｉＦ2 ，ＳｉＦ3 の比率が高い事が判る。（ｉ）
により遊離Ｆラジカルが膜内に存在し、(ii）から水吸
湿性が高まる（理由：ＳｉＦ3，ＳｉＦ2 構造を経由し
て水が拡散しやすいため）事が判る。
カルを発生する事，（ii）Ｓｉ−Ｆ結合を多く持つラジ
カルＳｉＦ2 ，ＳｉＦ3 の比率が高い事が判る。（ｉ）
により遊離Ｆラジカルが膜内に存在し、(ii）から水吸
湿性が高まる（理由：ＳｉＦ3，ＳｉＦ2 構造を経由し
て水が拡散しやすいため）事が判る。
【００１５】ここで、Ｈ2 ガスをＳｉＦ4 ガス，Ｏ2 ガ
ス，希ガスの導入と同時にプラズマ内に導入する事によ
り、Ｈ2 ガスが電子衝突によりＨラジカルに分解する
（Ｈ2→ ２Ｈ)。分解で生じたＨラジカルは気相及び膜
内のＦラジカルと結合して、化学的に安定なＨＦ分子を
作る（Ｈ＋ Ｆ→ ＨＦ）。また膜内のＦ−Ｓｉ−Ｆ，Ｓ
ｉＦ3 結合もＨラジカルによるＦ引抜き反応（活性化エ
ネルギ１０kcal／mol程度）により、それぞれＦ−Ｓｉ
とＦ−Ｓｉ−Ｆに変化する（Ｆ−Ｓｉ−Ｆ＋Ｈ→ Ｆ−
Ｓｉ＋ＨＦ)。ここで生じたＨＦ分子は揮発性を有し、
安定であるので、容易に膜外に放出される。
ス，希ガスの導入と同時にプラズマ内に導入する事によ
り、Ｈ2 ガスが電子衝突によりＨラジカルに分解する
（Ｈ2→ ２Ｈ)。分解で生じたＨラジカルは気相及び膜
内のＦラジカルと結合して、化学的に安定なＨＦ分子を
作る（Ｈ＋ Ｆ→ ＨＦ）。また膜内のＦ−Ｓｉ−Ｆ，Ｓ
ｉＦ3 結合もＨラジカルによるＦ引抜き反応（活性化エ
ネルギ１０kcal／mol程度）により、それぞれＦ−Ｓｉ
とＦ−Ｓｉ−Ｆに変化する（Ｆ−Ｓｉ−Ｆ＋Ｈ→ Ｆ−
Ｓｉ＋ＨＦ)。ここで生じたＨＦ分子は揮発性を有し、
安定であるので、容易に膜外に放出される。
【００１６】以上より、Ｈ2 ガスの添加により、気相中
及び膜内の遊離Ｆラジカルの比率が減少すると共に、Ｓ
ｉＦ5 の比率が減少し、かつ膜内のＦ−Ｓｉ−Ｆ，Ｓｉ
Ｆ3構造の比率を削減する事が可能となる。
及び膜内の遊離Ｆラジカルの比率が減少すると共に、Ｓ
ｉＦ5 の比率が減少し、かつ膜内のＦ−Ｓｉ−Ｆ，Ｓｉ
Ｆ3構造の比率を削減する事が可能となる。
【００１７】またＳｉＦ4 ガス，酸化材ガス，水素ガス
に加え希ガスを加える事により、ＳｉＦ4 ガス，酸化材
ガス，水素ガスを希釈でき、取り扱いを容易となる。ま
た、希ガスイオンは膜との衝突により膜を緻密化でき、
膜の安定性を高める。さらに希ガスの準安定状態からの
放出光により成膜用ガス分子の解離を促進でき、成膜速
度を高速化できる。
に加え希ガスを加える事により、ＳｉＦ4 ガス，酸化材
ガス，水素ガスを希釈でき、取り扱いを容易となる。ま
た、希ガスイオンは膜との衝突により膜を緻密化でき、
膜の安定性を高める。さらに希ガスの準安定状態からの
放出光により成膜用ガス分子の解離を促進でき、成膜速
度を高速化できる。
【００１８】
(a）実施例１ 本発明の第１の実施例を図２に従って説明する。図２に
示す本実施例の装置は、マイクロ波により生成したプラ
ズマを利用するマイクロ波ＥＣＲ−ＣＶＤ装置である。
ここでマグネトロン１からでたマイクロ波は導波管２に
導かれ、成膜容器３内部に誘導される。この時電磁石４
による磁場とマイクロ波により、ボンベ５ａ内から導入
口６ａを通過して入ってくるガス７ａ(ＳｉＦ4 )とボン
ベ５ｂ，５ｃ，５ｄ内から導入口６ｂ,６ｃ,６ｄを通過
して入ってくるガス７ｂ(Ｏ2），７ｃ（Ａｒ），７ｄ
（Ｈ2 ）が電離し、プラズマが生成する。成膜容器内の
ガスは排気口１２を通し、外部のポンプ１０を用いて排
気されるが、圧力が設定値になるように排気量は制御さ
れている。
示す本実施例の装置は、マイクロ波により生成したプラ
ズマを利用するマイクロ波ＥＣＲ−ＣＶＤ装置である。
ここでマグネトロン１からでたマイクロ波は導波管２に
導かれ、成膜容器３内部に誘導される。この時電磁石４
による磁場とマイクロ波により、ボンベ５ａ内から導入
口６ａを通過して入ってくるガス７ａ(ＳｉＦ4 )とボン
ベ５ｂ，５ｃ，５ｄ内から導入口６ｂ,６ｃ,６ｄを通過
して入ってくるガス７ｂ(Ｏ2），７ｃ（Ａｒ），７ｄ
（Ｈ2 ）が電離し、プラズマが生成する。成膜容器内の
ガスは排気口１２を通し、外部のポンプ１０を用いて排
気されるが、圧力が設定値になるように排気量は制御さ
れている。
【００１９】このときプラズマの電子はＳｉＦ4 ，
Ｏ2 ，Ｈ2 と衝突し、各種ラジカルを生成する。この中
でＳｉを含むラジカルはＯ2 が分解してできるＯラジカ
ルとホルダ１４上の基板上で反応して、Ｓｉ−Ｏ結合，
ＦＳｉＯ結合等を生成する。プラズマ中のラジカルが励
起状態から基底状態に変化するとき光を放出する。この
発光は石英で出来た観測窓１６を通して分光器１７によ
り測定する。このとき高周波１５をホルダに印加するこ
とにより正イオンを基板に引き込み膜質を緻密化してい
る。
Ｏ2 ，Ｈ2 と衝突し、各種ラジカルを生成する。この中
でＳｉを含むラジカルはＯ2 が分解してできるＯラジカ
ルとホルダ１４上の基板上で反応して、Ｓｉ−Ｏ結合，
ＦＳｉＯ結合等を生成する。プラズマ中のラジカルが励
起状態から基底状態に変化するとき光を放出する。この
発光は石英で出来た観測窓１６を通して分光器１７によ
り測定する。このとき高周波１５をホルダに印加するこ
とにより正イオンを基板に引き込み膜質を緻密化してい
る。
【００２０】この時、マイクロ波パワーを６００Ｗ，圧
力を１ｍTorrに設定し、ガス流量をマスフローコントロ
ーラ８ａ，８ｂ，８ｃより表１の様に設定すると、半導
体ウエハ１３上に成膜した膜内の（ｉ）ＨラジカルとＦ
ラジカルの発光強度、（ii）ＦＴＩＲ比（Ｆ−Ｓｉ−Ｆ
とＳｉ−Ｆ赤外吸収面積強度比：(Ｓｉ−Ｆ結合の数)／
（Ｓｉ−Ｏ結合の数）に対応）は表１の様になった。
力を１ｍTorrに設定し、ガス流量をマスフローコントロ
ーラ８ａ，８ｂ，８ｃより表１の様に設定すると、半導
体ウエハ１３上に成膜した膜内の（ｉ）ＨラジカルとＦ
ラジカルの発光強度、（ii）ＦＴＩＲ比（Ｆ−Ｓｉ−Ｆ
とＳｉ−Ｆ赤外吸収面積強度比：(Ｓｉ−Ｆ結合の数)／
（Ｓｉ−Ｏ結合の数）に対応）は表１の様になった。
【００２１】
【表１】
【００２２】表１から以下の事が読み取れる。Ｈ2 の流
量が１０から２５sccmに変化すると (1）Ｆラジカルの発光が減少し、Ｈラジカルの発光が増
加 (2）膜内のＦＴＩＲ比が減少 することが分かる。発光強度はラジカルの存在比率に比
例するので、(1)よりＨ2ガス流量比が増加するにつれＨ
ラジカルの存在比率が増加し、Ｆラジカルの存在比率が
減少する事が分かる。また、(2）よりＨ2 ガス流量比が
増加するにつれ膜内のＦ−Ｓｉ−Ｆ構造の比率が低下す
る事が判った。何れの流量比においても誘電率が３.３
以下であった。
量が１０から２５sccmに変化すると (1）Ｆラジカルの発光が減少し、Ｈラジカルの発光が増
加 (2）膜内のＦＴＩＲ比が減少 することが分かる。発光強度はラジカルの存在比率に比
例するので、(1)よりＨ2ガス流量比が増加するにつれＨ
ラジカルの存在比率が増加し、Ｆラジカルの存在比率が
減少する事が分かる。また、(2）よりＨ2 ガス流量比が
増加するにつれ膜内のＦ−Ｓｉ−Ｆ構造の比率が低下す
る事が判った。何れの流量比においても誘電率が３.３
以下であった。
【００２３】(b）実施例２ 実施例１で用いた装置の代わりに誘導結合型のプラズマ
発生装置を用いている。装置構成図を図３に示す。本装
置は実施例１の方法に比べると電磁石が不要であり、コ
ンパクトであるという利点を持つ。本装置を用いて実施
例１と同様にＳｉＦ4 ，Ｏ2 ，Ｈ2 ，Ａｒガスを装置内
に導入し、実施例１とは異なる各種プラズマ条件でプラ
ズマを発生させ、半導体ウエハ上にＳｉＯＦ膜を成膜
し、発光強度，膜の誘電率を調べたところ、表１と同様
の結果を得た。
発生装置を用いている。装置構成図を図３に示す。本装
置は実施例１の方法に比べると電磁石が不要であり、コ
ンパクトであるという利点を持つ。本装置を用いて実施
例１と同様にＳｉＦ4 ，Ｏ2 ，Ｈ2 ，Ａｒガスを装置内
に導入し、実施例１とは異なる各種プラズマ条件でプラ
ズマを発生させ、半導体ウエハ上にＳｉＯＦ膜を成膜
し、発光強度，膜の誘電率を調べたところ、表１と同様
の結果を得た。
【００２４】(c）実施例３ 実施例１で用いた装置の代わりに平行平板型のプラズマ
発生装置を用いている。装置構成図を図４に示す。本装
置は実施例１，２の方法に比べると電磁石，コイルが不
要であり、コンパクトであり、ウエハ面上の成膜の均一
性が高く、かつクリーニング時間が少ないという利点を
持つ。本装置を用いて実施例１と同様にＳｉＦ4 ，
Ｏ2 ，Ｈ2 ，Ａｒガスを装置内に導入し、実施例１とは
異なる各種プラズマ条件でプラズマを発生させ、半導体
ウエハ上にＳｉＯＦ膜を成膜し、発光強度，膜の誘電率
を調べたところ、表１とほぼ同一傾向の結果を得た。
発生装置を用いている。装置構成図を図４に示す。本装
置は実施例１，２の方法に比べると電磁石，コイルが不
要であり、コンパクトであり、ウエハ面上の成膜の均一
性が高く、かつクリーニング時間が少ないという利点を
持つ。本装置を用いて実施例１と同様にＳｉＦ4 ，
Ｏ2 ，Ｈ2 ，Ａｒガスを装置内に導入し、実施例１とは
異なる各種プラズマ条件でプラズマを発生させ、半導体
ウエハ上にＳｉＯＦ膜を成膜し、発光強度，膜の誘電率
を調べたところ、表１とほぼ同一傾向の結果を得た。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、ＳｉＦ4 ガスとの電子
衝突により発生するＦラジカルの気相内比率をＨ2 ガス
の導入により、削減するとともに、膜内のＦ−Ｓｉ−Ｆ
構造の比率を低減することにより、遊離Ｆラジカル及び
負イオンを膜内に取り込むことなく、吸湿性が低く、化
学的に安定で、かつ、誘電率を３.５ 以下に低減でき
る。
衝突により発生するＦラジカルの気相内比率をＨ2 ガス
の導入により、削減するとともに、膜内のＦ−Ｓｉ−Ｆ
構造の比率を低減することにより、遊離Ｆラジカル及び
負イオンを膜内に取り込むことなく、吸湿性が低く、化
学的に安定で、かつ、誘電率を３.５ 以下に低減でき
る。
【００２６】従ってこの成膜法により生成した誘電率の
低い膜を層間絶縁膜として用いる事により、高集積化に
伴う半導体素子における配線遅延を削減出来る。これに
より、膜の絶縁性を落とさずに次世代の高集積ＭＰＵお
よびＤＲＡＭの動作速度を向上できる。
低い膜を層間絶縁膜として用いる事により、高集積化に
伴う半導体素子における配線遅延を削減出来る。これに
より、膜の絶縁性を落とさずに次世代の高集積ＭＰＵお
よびＤＲＡＭの動作速度を向上できる。
【図１】非経験的分子軌道法によるＳｉＦ4 の解離反応
しきい値，反応経路，解離エネルギ計算結果を示す説明
図。
しきい値，反応経路，解離エネルギ計算結果を示す説明
図。
【図２】マイクロ波ＥＣＲ−ＣＶＤ装置を示した系統
図。
図。
【図３】誘導結合型プラズマ発生装置を示した系統図。
【図４】平行平板型プラズマ発生装置を示した系統図。
１…マグネトロン、２…導波管、３…成膜容器、４…電
磁石、５ａ〜５ｄ…ボンベ、６ａ〜６ｄ…導入口、７ａ
…ＳｉＨ2Ｆ2ガスまたはＳｉＨ4 ガス、７ｂ…Ｏ2 ガ
ス、７ｃ…Ａｒガス、７ｄ…Ｈ2 ガス、８ａ〜８ｄ…バ
ルブ、９ａ〜９ｄ…ガスフローコントローラ、１０…外
部のポンプ、１１…除外装置、１２…排気口、１３…半
導体ウエハ、１４…ホルダ、１５…高周波電源、１６…
石英窓、１７…分光器。
磁石、５ａ〜５ｄ…ボンベ、６ａ〜６ｄ…導入口、７ａ
…ＳｉＨ2Ｆ2ガスまたはＳｉＨ4 ガス、７ｂ…Ｏ2 ガ
ス、７ｃ…Ａｒガス、７ｄ…Ｈ2 ガス、８ａ〜８ｄ…バ
ルブ、９ａ〜９ｄ…ガスフローコントローラ、１０…外
部のポンプ、１１…除外装置、１２…排気口、１３…半
導体ウエハ、１４…ホルダ、１５…高周波電源、１６…
石英窓、１７…分光器。
Claims (3)
- 【請求項１】半導体成膜装置内に、ＳｉＦ4 ガスに酸化
剤ガスを加えたガスを導入し、変動する電磁界を加える
事によりプラズマを発生し、ＳｉＯとＳｉＦ結合を有す
る絶縁膜を成膜する方法において、上記ガスに加えて、
水素ガスを導入する事を特徴とする絶縁膜の成膜方法。 - 【請求項２】請求項１において、ＳｉＦ4 ガス，酸化剤
ガス，水素ガスに加え希ガスを加える絶縁膜の成膜方
法。 - 【請求項３】請求項１または２において、誘電率が３.
５ 以下の絶縁膜を有する半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9031690A JPH10229081A (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | 絶縁膜の成膜方法及びその半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9031690A JPH10229081A (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | 絶縁膜の成膜方法及びその半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10229081A true JPH10229081A (ja) | 1998-08-25 |
Family
ID=12338082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9031690A Pending JPH10229081A (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | 絶縁膜の成膜方法及びその半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10229081A (ja) |
-
1997
- 1997-02-17 JP JP9031690A patent/JPH10229081A/ja active Pending
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