JPH1079384A - 絶縁膜の形成方法 - Google Patents
絶縁膜の形成方法Info
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- JPH1079384A JPH1079384A JP23398396A JP23398396A JPH1079384A JP H1079384 A JPH1079384 A JP H1079384A JP 23398396 A JP23398396 A JP 23398396A JP 23398396 A JP23398396 A JP 23398396A JP H1079384 A JPH1079384 A JP H1079384A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ホットキャリア耐性に優れ、比誘電率εの低
いＳｉＯＦ膜を成膜する。 【解決手段】 テトライソシアン酸珪素（ＴＩＣＳ）と
酸素族元素のフッ化物を含むガスを用いてプラズマＣＶ
Ｄを行い、ＳｉＯＦ膜２３を成膜する。つまり、成膜ガ
スからＨ原子を排し、かつＳｉ供給源とＦ供給源とを分
けることにより、膜中へのＦ原子の取込みに追随したＳ
ｉ原子の取込みを防止する。この結果、十分量のＦ原子
を取り込むことで低誘電率化される一方で、Ｓｉ−ＯＨ
結合の生成量が少ないために耐湿性やホットキャリア耐
性にも優れるＳｉＯＦ膜２３が得られる。酸素族元素の
フッ化物としてはＯＦ2 ，ＳｅＦ4 ，ＴｅＦ4 を用いる
が、これらは昇華性化合物なので、成膜に関与しなかっ
た未反応分は速やかに系外へ除去される。
いＳｉＯＦ膜を成膜する。 【解決手段】 テトライソシアン酸珪素（ＴＩＣＳ）と
酸素族元素のフッ化物を含むガスを用いてプラズマＣＶ
Ｄを行い、ＳｉＯＦ膜２３を成膜する。つまり、成膜ガ
スからＨ原子を排し、かつＳｉ供給源とＦ供給源とを分
けることにより、膜中へのＦ原子の取込みに追随したＳ
ｉ原子の取込みを防止する。この結果、十分量のＦ原子
を取り込むことで低誘電率化される一方で、Ｓｉ−ＯＨ
結合の生成量が少ないために耐湿性やホットキャリア耐
性にも優れるＳｉＯＦ膜２３が得られる。酸素族元素の
フッ化物としてはＯＦ2 ，ＳｅＦ4 ，ＴｅＦ4 を用いる
が、これらは昇華性化合物なので、成膜に関与しなかっ
た未反応分は速やかに系外へ除去される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はたとえば半導体装置
の層間絶縁膜として用いられる絶縁膜の形成方法に関
し、特に比誘電率εが低く、かつホットキャリア耐性に
優れたＳｉＯＦ膜を得る方法に関する。
の層間絶縁膜として用いられる絶縁膜の形成方法に関
し、特に比誘電率εが低く、かつホットキャリア耐性に
優れたＳｉＯＦ膜を得る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩのデザイン・ルールが０．５μｍ
より大きかった世代では、ＬＳＩ性能はトランジスタ性
能でほぼ決定されており、配線遅延はそれほど大きな問
題ではなかった。このため、ＬＳＩ動作の高速化には、
いわゆる１／Ｋ（Ｋはスケーリング・ファクタ，Ｋ＞
１）のスケーリング則にしたがった微細化で対応してき
た。この微細化は、配線膜厚や層間絶縁膜厚といった縦
方向の縮小ではなく、専ら配線幅や配線間隔といった横
方向の縮小に依存してきた。縦方向の縮小が遅れたの
は、所定の絶縁耐圧を確保したり成膜方法に起因するス
テップ・カバレージの不足を補う観点から、ある程度以
上の層間絶縁膜の薄膜化が困難であったことも一因であ
る。
より大きかった世代では、ＬＳＩ性能はトランジスタ性
能でほぼ決定されており、配線遅延はそれほど大きな問
題ではなかった。このため、ＬＳＩ動作の高速化には、
いわゆる１／Ｋ（Ｋはスケーリング・ファクタ，Ｋ＞
１）のスケーリング則にしたがった微細化で対応してき
た。この微細化は、配線膜厚や層間絶縁膜厚といった縦
方向の縮小ではなく、専ら配線幅や配線間隔といった横
方向の縮小に依存してきた。縦方向の縮小が遅れたの
は、所定の絶縁耐圧を確保したり成膜方法に起因するス
テップ・カバレージの不足を補う観点から、ある程度以
上の層間絶縁膜の薄膜化が困難であったことも一因であ
る。
【０００３】しかし、デザイン・ルール０．５μｍ以降
の世代から、配線間隔の縮小に伴う線間容量の増加が顕
在化してきており、トランジスタの動作速度が１／Ｋに
高速化されても、配線遅延は１／Ｋ2-a （ａは容量増加
度，１＜ａ＜２）の割合でしか低減できない事態が生じ
てきた。しかも、ＬＳＩの高集積化，高機能化に伴って
多層配線構造の採用が必須となっている折、線間容量は
左右の配線間だけではなく、上下の配線間でも発生す
る。
の世代から、配線間隔の縮小に伴う線間容量の増加が顕
在化してきており、トランジスタの動作速度が１／Ｋに
高速化されても、配線遅延は１／Ｋ2-a （ａは容量増加
度，１＜ａ＜２）の割合でしか低減できない事態が生じ
てきた。しかも、ＬＳＩの高集積化，高機能化に伴って
多層配線構造の採用が必須となっている折、線間容量は
左右の配線間だけではなく、上下の配線間でも発生す
る。
【０００４】そこで、この線間容量を低減させるひとつ
の手法として、比誘電率εの低い層間絶縁膜を用いるこ
とが検討されている。すなわち、従来の層間絶縁膜の代
表的な材料であるＳｉＯ2 膜（ε〜３．９）よりも比誘
電率εの低い絶縁膜（以下、低誘電率膜と称する。）を
利用することで、低電圧駆動，低消費電力，高クロック
周波数を実現するのである。また、かかる低誘電率膜の
利用は層間絶縁膜の薄膜化にもつながるため、多層配線
デバイスの表面段差が低減され、これにより上層配線膜
のステップ・カバレージが改善されてＬＳＩの信頼性も
向上する。
の手法として、比誘電率εの低い層間絶縁膜を用いるこ
とが検討されている。すなわち、従来の層間絶縁膜の代
表的な材料であるＳｉＯ2 膜（ε〜３．９）よりも比誘
電率εの低い絶縁膜（以下、低誘電率膜と称する。）を
利用することで、低電圧駆動，低消費電力，高クロック
周波数を実現するのである。また、かかる低誘電率膜の
利用は層間絶縁膜の薄膜化にもつながるため、多層配線
デバイスの表面段差が低減され、これにより上層配線膜
のステップ・カバレージが改善されてＬＳＩの信頼性も
向上する。
【０００５】低誘電率膜は、有機系膜と無機系膜とに大
別される。有機系膜では、立体障害の大きいアルキル基
の存在による膜の低密度化、および分子自身の分極率の
低下等の要因により比誘電率の低下がもたらされてお
り、たとえばポリイミド系樹脂膜で比誘電率３．５〜
３．０、フッ素系樹脂膜で２．７〜１．９が達成されて
いる。しかし、加工性や耐熱性にはまだ改良の余地があ
り、既存プロセスとの整合性の高さでは無機系膜の方が
有利である。
別される。有機系膜では、立体障害の大きいアルキル基
の存在による膜の低密度化、および分子自身の分極率の
低下等の要因により比誘電率の低下がもたらされてお
り、たとえばポリイミド系樹脂膜で比誘電率３．５〜
３．０、フッ素系樹脂膜で２．７〜１．９が達成されて
いる。しかし、加工性や耐熱性にはまだ改良の余地があ
り、既存プロセスとの整合性の高さでは無機系膜の方が
有利である。
【０００６】この無機系低誘電率膜の代表例は、ＳｉＯ
Ｆ膜である。ＳｉＯＦ膜の成膜方法としてはこれまで
に、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）にフッ素（Ｆ）
源としてＣ2 Ｆ6 やＮＦ3 を添加したガス系、予め分子
中に安定なＳｉ−Ｆ結合を導入したトリエトキシフルオ
ロシランを含むガス系、あるいはＳｉＨ4 にＳｉＦ4 を
添加したガス系を用いたプラズマＣＶＤが知られてい
る。ＳｉＯＦ膜の比誘電率εは膜中のＦ濃度の増加に伴
って減少し、これまでに３．７〜３．２程度の値が達成
されている。
Ｆ膜である。ＳｉＯＦ膜の成膜方法としてはこれまで
に、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）にフッ素（Ｆ）
源としてＣ2 Ｆ6 やＮＦ3 を添加したガス系、予め分子
中に安定なＳｉ−Ｆ結合を導入したトリエトキシフルオ
ロシランを含むガス系、あるいはＳｉＨ4 にＳｉＦ4 を
添加したガス系を用いたプラズマＣＶＤが知られてい
る。ＳｉＯＦ膜の比誘電率εは膜中のＦ濃度の増加に伴
って減少し、これまでに３．７〜３．２程度の値が達成
されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の成膜
方法で得られたＳｉＯＦ膜には、使用するガス系に起因
する膜特性上の問題がある。その第一は、Ｈ原子の取り
込みに関連する問題である。上述のＴＥＯＳやＳｉＨ4
を用いる成膜方法では、これらガス分子内のＨ原子が必
ずＳｉＯＦ膜中に取り込まれる。しかし、このＨ原子が
たとえばＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜とＳｉ基板
との界面付近に拡散すると、高ドレイン電界下でゲート
酸化膜中へ注入されるホット・ホールとＨ原子とが反応
して正電荷と界面トラップが発生し、負のＶth（閾値電
圧）変動が生ずる。
方法で得られたＳｉＯＦ膜には、使用するガス系に起因
する膜特性上の問題がある。その第一は、Ｈ原子の取り
込みに関連する問題である。上述のＴＥＯＳやＳｉＨ4
を用いる成膜方法では、これらガス分子内のＨ原子が必
ずＳｉＯＦ膜中に取り込まれる。しかし、このＨ原子が
たとえばＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜とＳｉ基板
との界面付近に拡散すると、高ドレイン電界下でゲート
酸化膜中へ注入されるホット・ホールとＨ原子とが反応
して正電荷と界面トラップが発生し、負のＶth（閾値電
圧）変動が生ずる。
【０００８】また、ＳｉＯＦ膜中に取り込まれたＨ原子
はＳｉ−ＯＨ結合の生成に寄与するが、この結合につい
ては従来より耐湿性の低下との関連が指摘されている。
Ｓｉ−ＯＨ結合が一旦形成されてしまうと、大気中のＨ
2 Ｏとの間で水素結合が形成され、吸湿が進行すると考
えられている。この吸湿により膜中にフッ酸が生成する
と、配線の腐食や半導体製造装置の汚染・腐食が生ず
る。また、層間絶縁膜の平坦化をＣＭＰ（化学機械研
磨）により行う場合は、このフッ酸が研磨スラリーのｐ
Ｈを変化させ、研磨速度を不安定化させる。
はＳｉ−ＯＨ結合の生成に寄与するが、この結合につい
ては従来より耐湿性の低下との関連が指摘されている。
Ｓｉ−ＯＨ結合が一旦形成されてしまうと、大気中のＨ
2 Ｏとの間で水素結合が形成され、吸湿が進行すると考
えられている。この吸湿により膜中にフッ酸が生成する
と、配線の腐食や半導体製造装置の汚染・腐食が生ず
る。また、層間絶縁膜の平坦化をＣＭＰ（化学機械研
磨）により行う場合は、このフッ酸が研磨スラリーのｐ
Ｈを変化させ、研磨速度を不安定化させる。
【０００９】なお、Ｓｉ−ＯＨ結合の生成メカニズムに
ついては、月刊セミコンダクター・ワールド１９９５年
１２月号ｐ．ｌ６６〜１６９（プレスジャーナル社刊）
に次のような説明がなされている。すなわち、吸湿性の
高いＳｉＯＦ膜には、Ｈ2 Ｏとの反応性の高い不安定な
結合が含まれている。この不安定な結合とは、１個のＳ
ｉ原子に２個のＦ原子が結合したと考えられるＳｉ（−
Ｆ）2 結合、およびＯ原子を介して近接していると考え
られるＳｉ−Ｆ結合であり、これらが加水分解反応を経
てＳｉ−ＯＨ結合に変化する、というものである。
ついては、月刊セミコンダクター・ワールド１９９５年
１２月号ｐ．ｌ６６〜１６９（プレスジャーナル社刊）
に次のような説明がなされている。すなわち、吸湿性の
高いＳｉＯＦ膜には、Ｈ2 Ｏとの反応性の高い不安定な
結合が含まれている。この不安定な結合とは、１個のＳ
ｉ原子に２個のＦ原子が結合したと考えられるＳｉ（−
Ｆ）2 結合、およびＯ原子を介して近接していると考え
られるＳｉ−Ｆ結合であり、これらが加水分解反応を経
てＳｉ−ＯＨ結合に変化する、というものである。
【００１０】第二の問題は、ＳｉＦ4 をＦ供給源として
用いた場合にＳｉＯＦ膜が相対的にとＳｉリッチとな
り、所望の低誘電率化が図れないという問題である。こ
れは、ＳｉＦ4 がＳｉ供給源ともなってしまうからであ
る。前述のように、ＳｉＯＦ膜の比誘電率εはＦ濃度が
高いほど低下する。ただし、低誘電率化を図るために膜
中のＦ濃度を高めることは、前述のように不安定なＳｉ
（−Ｆ）2 結合やＳｉ−Ｆ結合を増大させ、ひいては耐
湿性を劣化させる結果となる。つまり、ＳｉＯＦ膜の低
誘電率化と高耐湿化とは、相反する要請である。そこで
本発明は、ホットキャリア耐性に優れ比誘電率εの低い
ＳｉＯＦ膜を成膜するための絶縁膜の形成方法を提供す
ることを目的とする。
用いた場合にＳｉＯＦ膜が相対的にとＳｉリッチとな
り、所望の低誘電率化が図れないという問題である。こ
れは、ＳｉＦ4 がＳｉ供給源ともなってしまうからであ
る。前述のように、ＳｉＯＦ膜の比誘電率εはＦ濃度が
高いほど低下する。ただし、低誘電率化を図るために膜
中のＦ濃度を高めることは、前述のように不安定なＳｉ
（−Ｆ）2 結合やＳｉ−Ｆ結合を増大させ、ひいては耐
湿性を劣化させる結果となる。つまり、ＳｉＯＦ膜の低
誘電率化と高耐湿化とは、相反する要請である。そこで
本発明は、ホットキャリア耐性に優れ比誘電率εの低い
ＳｉＯＦ膜を成膜するための絶縁膜の形成方法を提供す
ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の絶縁膜の形成方
法は、Ｓｉ原子とＦ原子とが互いに異なる化合物から各
々供給されるようになされ、かつＨ原子が実質的に排除
された組成を有するガスを用い、基板上にＳｉＯＦ膜を
気相成長させることにより、上述の目的を達成しようと
するものである。
法は、Ｓｉ原子とＦ原子とが互いに異なる化合物から各
々供給されるようになされ、かつＨ原子が実質的に排除
された組成を有するガスを用い、基板上にＳｉＯＦ膜を
気相成長させることにより、上述の目的を達成しようと
するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の基本的な考え方は、ホッ
トキャリア耐性を向上させるためにＳｉＯＦ膜の成膜ガ
スからＨ原子を排し、かつＳｉ供給源とＦ供給源とを分
けることにより、膜中へのＦ原子の取込みに追随したＳ
ｉ原子の取込みを防止することにある。ここで、Ｓｉ供
給源となる化合物と、Ｆ供給源となる化合物の少なくと
も一方は昇華性化合物とすることが好適である。これ
は、成膜に関与しなかった未反応の化合物を、速やかに
系外へ除去するためである。
トキャリア耐性を向上させるためにＳｉＯＦ膜の成膜ガ
スからＨ原子を排し、かつＳｉ供給源とＦ供給源とを分
けることにより、膜中へのＦ原子の取込みに追随したＳ
ｉ原子の取込みを防止することにある。ここで、Ｓｉ供
給源となる化合物と、Ｆ供給源となる化合物の少なくと
も一方は昇華性化合物とすることが好適である。これ
は、成膜に関与しなかった未反応の化合物を、速やかに
系外へ除去するためである。
【００１３】実用性の高いガス組成としては、Ｓｉ原子
を供給する化合物としてテトライソシアン酸珪素（ＴＩ
ＣＳ）を用い、Ｆ原子を供給する化合物として昇華性化
合物を用いる組成を挙げることができる。上記ＴＩＣＳ
は、化学式Ｓｉ（ＮＣＯ）4 で表される化合物である。
従来使用されていたＴＥＯＳと異なり、構成原子として
Ｈ原子を含まない。一方、上記昇華性化合物としては、
酸素族元素のフッ化物を用いることができ、特にＯ
Ｆ2 ，ＳｅＦ4 ，ＴｅＦ4 の少なくともいずれかを用い
ることが特に好適である。これらの化合物は、従来使用
されていたＳｉＦ4 と異なり、構成原子としてＳｉ原子
を含まず、もちろんＨ原子も含まない。なお、上記のガ
スには酸化性ガスを添加し、ＴＩＣＳの酸化を促進する
ようにしても良い。この酸化性ガスとしては、Ｏ2 ，Ｏ
3 ，Ｈ2 Ｏ，Ｎ2 Ｏが例示される。
を供給する化合物としてテトライソシアン酸珪素（ＴＩ
ＣＳ）を用い、Ｆ原子を供給する化合物として昇華性化
合物を用いる組成を挙げることができる。上記ＴＩＣＳ
は、化学式Ｓｉ（ＮＣＯ）4 で表される化合物である。
従来使用されていたＴＥＯＳと異なり、構成原子として
Ｈ原子を含まない。一方、上記昇華性化合物としては、
酸素族元素のフッ化物を用いることができ、特にＯ
Ｆ2 ，ＳｅＦ4 ，ＴｅＦ4 の少なくともいずれかを用い
ることが特に好適である。これらの化合物は、従来使用
されていたＳｉＦ4 と異なり、構成原子としてＳｉ原子
を含まず、もちろんＨ原子も含まない。なお、上記のガ
スには酸化性ガスを添加し、ＴＩＣＳの酸化を促進する
ようにしても良い。この酸化性ガスとしては、Ｏ2 ，Ｏ
3 ，Ｈ2 Ｏ，Ｎ2 Ｏが例示される。
【００１４】本発明のＳｉＯＦ膜を成膜するための化学
的気相成長法としては、プラズマＣＶＤ法が好適であ
る。また、この成膜中には基板に超音波振動を与えるこ
とにより、成膜反応を促進することができる。以下、か
かる成膜を可能とするプラズマＣＶＤ装置の一構成例に
ついて、図１を参照しながら説明する。
的気相成長法としては、プラズマＣＶＤ法が好適であ
る。また、この成膜中には基板に超音波振動を与えるこ
とにより、成膜反応を促進することができる。以下、か
かる成膜を可能とするプラズマＣＶＤ装置の一構成例に
ついて、図１を参照しながら説明する。
【００１５】この装置は、成膜を行うチャンバ１内にガ
ス供給管を兼ねたアノードである上部電極３と、ウェハ
・ステージを兼ねたカソードである下部電極７とが対面
配置され、アノード・カップル型のグロー放電を行うこ
とにより該チャンバ１内に成膜ガスのプラズマＰを生成
させ、このプラズマＰ中に生成した堆積種をウェハＷ上
に堆積させるものである。上記チャンバ１の内部は、そ
の底面に開口された排気孔２を通じて真空排気装置（図
示せず。）により矢印Ａ方向に排気されると共に、上部
電極３の内部を通じて矢印Ｂ方向から成膜ガスの供給を
受け、この排気速度と成膜ガス流量のバランスにより所
定の圧力に維持されている。上部電極３の主面には多数
の開口３ａが、また内部にはガス拡散板４が設けられる
ことにより、均一なガス供給が行われるようになされて
いる。また、プラズマ励起は、この上部電極３にマッチ
ング・ネットワーク５（Ｍ／Ｎ）を介して接続されるＲ
Ｆ電源６からのパワー供給により行われる。上記ＲＦ電
源６の周波数は、ここでは一例として１３．５６ＭＨｚ
とした。
ス供給管を兼ねたアノードである上部電極３と、ウェハ
・ステージを兼ねたカソードである下部電極７とが対面
配置され、アノード・カップル型のグロー放電を行うこ
とにより該チャンバ１内に成膜ガスのプラズマＰを生成
させ、このプラズマＰ中に生成した堆積種をウェハＷ上
に堆積させるものである。上記チャンバ１の内部は、そ
の底面に開口された排気孔２を通じて真空排気装置（図
示せず。）により矢印Ａ方向に排気されると共に、上部
電極３の内部を通じて矢印Ｂ方向から成膜ガスの供給を
受け、この排気速度と成膜ガス流量のバランスにより所
定の圧力に維持されている。上部電極３の主面には多数
の開口３ａが、また内部にはガス拡散板４が設けられる
ことにより、均一なガス供給が行われるようになされて
いる。また、プラズマ励起は、この上部電極３にマッチ
ング・ネットワーク５（Ｍ／Ｎ）を介して接続されるＲ
Ｆ電源６からのパワー供給により行われる。上記ＲＦ電
源６の周波数は、ここでは一例として１３．５６ＭＨｚ
とした。
【００１６】一方、ウェハＷを載置する下部電極７は、
成膜中のウェハＷに超音波振動を与えるための超音波振
動子８と、成膜中のウェハＷを所定温度に加熱するため
のヒータ１１とを内蔵している。上記超音波振動子８
は、スイッチ９を介して超音波発生器１０に接続されて
いる。図１では上記スイッチ９のＯＮとした状態が図示
されているが、後述の実施例では超音波照射の有無に応
じてこのスイッチ９のＯＮ／ＯＦＦを切り換える。
成膜中のウェハＷに超音波振動を与えるための超音波振
動子８と、成膜中のウェハＷを所定温度に加熱するため
のヒータ１１とを内蔵している。上記超音波振動子８
は、スイッチ９を介して超音波発生器１０に接続されて
いる。図１では上記スイッチ９のＯＮとした状態が図示
されているが、後述の実施例では超音波照射の有無に応
じてこのスイッチ９のＯＮ／ＯＦＦを切り換える。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
する。
【００１８】実施例１〜実施例５ 本実施例では、層間絶縁膜上に予め形成された配線パタ
ーンを被覆するＳｉＯＦ膜を、ＴＩＣＳと酸素族元素の
フッ化物とを含むガスを用いたプラズマＣＶＤで成膜す
るプロセスについて説明する。図２に、ＳｉＯＦ膜を成
膜する前のウェハＷを示す。このウェハＷは、基板２０
上を層間絶縁膜２１で被覆し、さらにこの上に配線パタ
ーン２２を形成したものである。上記基板２０は、Ｓｉ
基板であっても、あるいはその上に既に多層配線構造が
形成されたものであっても良い。また、上記層間絶縁膜
２１は、ＰＳＧ（リン・シリケート・ガラス），ＢＰＳ
Ｇ（ホウ素リン・シリケート・ガラス），ＳＯＧ（スピ
ン・オン・グラス），ＳｉＮ，ＳｉＯＮ等の公知の絶縁
膜の単独または組合せよりなる。さらに、配線パターン
２１は、Ａｌ系膜，Ｗ等の高融点金属膜，ポリシリコン
膜，ポリサイド膜，ポリメタル膜等の公知の材料を用い
て形成することができ、その形成パターンはここでは約
０．２５μｍのライン・アンド・スペース状、膜厚は約
３００ｎｍとした。
ーンを被覆するＳｉＯＦ膜を、ＴＩＣＳと酸素族元素の
フッ化物とを含むガスを用いたプラズマＣＶＤで成膜す
るプロセスについて説明する。図２に、ＳｉＯＦ膜を成
膜する前のウェハＷを示す。このウェハＷは、基板２０
上を層間絶縁膜２１で被覆し、さらにこの上に配線パタ
ーン２２を形成したものである。上記基板２０は、Ｓｉ
基板であっても、あるいはその上に既に多層配線構造が
形成されたものであっても良い。また、上記層間絶縁膜
２１は、ＰＳＧ（リン・シリケート・ガラス），ＢＰＳ
Ｇ（ホウ素リン・シリケート・ガラス），ＳＯＧ（スピ
ン・オン・グラス），ＳｉＮ，ＳｉＯＮ等の公知の絶縁
膜の単独または組合せよりなる。さらに、配線パターン
２１は、Ａｌ系膜，Ｗ等の高融点金属膜，ポリシリコン
膜，ポリサイド膜，ポリメタル膜等の公知の材料を用い
て形成することができ、その形成パターンはここでは約
０．２５μｍのライン・アンド・スペース状、膜厚は約
３００ｎｍとした。
【００１９】この状態のウェハＷを前掲の図１に示した
プラズマＣＶＤ装置の下部電極７上にセットし、図３に
示されるように配線パターン２２を被覆するＳｉＯＦ膜
２３を成膜した。このときの成膜条件を、表１に示す。
プラズマＣＶＤ装置の下部電極７上にセットし、図３に
示されるように配線パターン２２を被覆するＳｉＯＦ膜
２３を成膜した。このときの成膜条件を、表１に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】ここに示した条件は、成膜ガスに含まれる
各成分ガスの流量であり、これ以外の条件については各
実施例共通とした。すなわち 圧力 ２７ Ｐａ ＲＦパワー密度 ０．０８ Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６
ＭＨｚ） ウェハ温度 ３００ ℃ である。ただし、実施例５については、これに加えて１
００Ｗ（２００ｋＨｚ）の超音波照射を行った。表１に
はまた、得られたＳｉＯＦ膜の比誘電率εも併せて示し
た。
各成分ガスの流量であり、これ以外の条件については各
実施例共通とした。すなわち 圧力 ２７ Ｐａ ＲＦパワー密度 ０．０８ Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６
ＭＨｚ） ウェハ温度 ３００ ℃ である。ただし、実施例５については、これに加えて１
００Ｗ（２００ｋＨｚ）の超音波照射を行った。表１に
はまた、得られたＳｉＯＦ膜の比誘電率εも併せて示し
た。
【００２２】実施例１，２の相違点は、Ｏ2 の添加の有
無である。この系ではＦ供給量が比較的少ないので、得
られるＳｉＯＦ膜の比誘電率εについては両実施例とも
大差なかったが、Ｏ2 添加を行った実施例２では成膜時
間が約１０％短縮された。実施例３，４では、同じ流量
でも１分子内のＦ原子数の多い化合物をＦ供給源として
用いているために、実施例１，２に比べて膜中へのＦ原
子の取込み量が多くなり、一層の低誘電率化を図ること
ができた。さらに、実施例４，５とを比較すると、成膜
中に超音波印加を行った実施例５ではプラズマＰ中にお
ける成膜ガスの解離が促進され、膜中へのＦ原子の取込
み量が増大した。この結果、より一層の低誘電率化に成
功した。
無である。この系ではＦ供給量が比較的少ないので、得
られるＳｉＯＦ膜の比誘電率εについては両実施例とも
大差なかったが、Ｏ2 添加を行った実施例２では成膜時
間が約１０％短縮された。実施例３，４では、同じ流量
でも１分子内のＦ原子数の多い化合物をＦ供給源として
用いているために、実施例１，２に比べて膜中へのＦ原
子の取込み量が多くなり、一層の低誘電率化を図ること
ができた。さらに、実施例４，５とを比較すると、成膜
中に超音波印加を行った実施例５ではプラズマＰ中にお
ける成膜ガスの解離が促進され、膜中へのＦ原子の取込
み量が増大した。この結果、より一層の低誘電率化に成
功した。
【００２３】この後、ウェハＷの全面にたとえばプラズ
マＣＶＤにより図示されないＳｉＮ膜を成膜してパッシ
ベーションを行い、デバイスを完成させた。このデバイ
スについて、相対湿度１００％，１２０℃，２気圧の湿
潤高温高圧環境下で１０００時間の加速劣化試験を行っ
たが、配線パターン２２の腐食やホットキャリヤ耐性の
劣化は認められず、したがって上記ＳｉＯＦ膜２３の長
期信頼性が確認された。
マＣＶＤにより図示されないＳｉＮ膜を成膜してパッシ
ベーションを行い、デバイスを完成させた。このデバイ
スについて、相対湿度１００％，１２０℃，２気圧の湿
潤高温高圧環境下で１０００時間の加速劣化試験を行っ
たが、配線パターン２２の腐食やホットキャリヤ耐性の
劣化は認められず、したがって上記ＳｉＯＦ膜２３の長
期信頼性が確認された。
【００２４】以上、本発明を５例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、プラズマＣＶＤ条件，プラズ
マＣＶＤ装置の構成の細部，サンプル・ウェハの構造に
ついては、適宜変更や選択が可能である。また、ガス系
に添加する酸化性ガスとしては、上記のＯ2 の他、
Ｏ3 ，Ｈ2 Ｏ，Ｎ2 Ｏを用いても良い。
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、プラズマＣＶＤ条件，プラズ
マＣＶＤ装置の構成の細部，サンプル・ウェハの構造に
ついては、適宜変更や選択が可能である。また、ガス系
に添加する酸化性ガスとしては、上記のＯ2 の他、
Ｏ3 ，Ｈ2 Ｏ，Ｎ2 Ｏを用いても良い。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、ホットキャリア耐性に優れ比誘電率εの低
いＳｉＯＦ膜を、既存プロセスの工程数を何ら増加させ
ることなく、また装置の大幅な改造を要することなく成
膜することが可能となる。したがって本発明は、ＳｉＯ
Ｆ膜の高信頼化を通じて半導体装置の高集積化，高性能
化，高信頼化に大きく貢献するものである。
明によれば、ホットキャリア耐性に優れ比誘電率εの低
いＳｉＯＦ膜を、既存プロセスの工程数を何ら増加させ
ることなく、また装置の大幅な改造を要することなく成
膜することが可能となる。したがって本発明は、ＳｉＯ
Ｆ膜の高信頼化を通じて半導体装置の高集積化，高性能
化，高信頼化に大きく貢献するものである。
【図１】本発明の絶縁膜の形成に用いるプラズマＣＶＤ
装置の模式的断面図である。
装置の模式的断面図である。
【図２】層間絶縁膜上に配線パターンが形成された、本
発明のＳｉＯＦ膜成膜前のウェハを示す模式的断面図で
ある。
発明のＳｉＯＦ膜成膜前のウェハを示す模式的断面図で
ある。
【図３】図２の配線パターンを被覆するＳｉＯＦ膜が成
膜された状態を示す模式的断面図である。
膜された状態を示す模式的断面図である。
１…チャンバ ３…上部電極 ６…ＲＦ電源 ７…下部
電極 ８…超音波振動子 １１…ヒータ ２１…層間絶縁膜 ２２…配線パターン
２３…ＳｉＯＦ膜 Ｗ…ウェハ Ｐ…プラズマ
電極 ８…超音波振動子 １１…ヒータ ２１…層間絶縁膜 ２２…配線パターン
２３…ＳｉＯＦ膜 Ｗ…ウェハ Ｐ…プラズマ
Claims (8)
- 【請求項１】 Ｓｉ原子とＦ原子とが互いに異なる化合
物から各々供給されるようになされ、かつＨ原子が実質
的に排除された組成を有するガスを用い、基板上にＳｉ
ＯＦ膜を気相成長させることを特徴とする絶縁膜の形成
方法。 - 【請求項２】 前記化合物の少なくともひとつを昇華性
化合物とすることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜の
形成方法。 - 【請求項３】 Ｓｉ原子を供給する化合物としてテトラ
イソシアン酸珪素、Ｆ原子を供給する化合物として昇華
性化合物を用いることを特徴とする請求項２記載の絶縁
膜の形成方法。 - 【請求項４】 前記昇華性化合物として酸素族元素のフ
ッ化物を用いることを特徴とする請求項３記載の絶縁膜
の形成方法。 - 【請求項５】 前記酸素族元素のフッ化物が、ＯＦ2 ，
ＳｅＦ4 ，ＴｅＦ4 の少なくともいずれかであることを
特徴とする請求項４記載の絶縁膜の形成方法。 - 【請求項６】 前記ガスに酸化性ガスが含まれることを
特徴とする請求項３記載の絶縁膜の形成方法。 - 【請求項７】 前記気相成長をプラズマＣＶＤにより行
うことを特徴とする請求項１記載の絶縁膜の形成方法。 - 【請求項８】 前記基板に超音波を照射しながら前記気
相成長を行うことを特徴とする請求項１記載の絶縁膜の
形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23398396A JPH1079384A (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23398396A JPH1079384A (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 絶縁膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1079384A true JPH1079384A (ja) | 1998-03-24 |
Family
ID=16963706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23398396A Pending JPH1079384A (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1079384A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6121162A (en) * | 1997-06-03 | 2000-09-19 | Nec Corporation | Method of forming a fluorine-added insulating film |
| US6817211B2 (en) * | 2000-04-28 | 2004-11-16 | Corning Incorporated | Vacuum ultraviolet transmitting direct deposit vitrified silicon oxyfluoride lithography glass photomask blanks |
| US9224783B2 (en) | 2013-12-23 | 2015-12-29 | Intermolecular, Inc. | Plasma densification of dielectrics for improved dielectric loss tangent |
| US9593414B2 (en) | 2013-12-31 | 2017-03-14 | Intermolecular, Inc. | Hydrogenated amorphous silicon dielectric for superconducting devices |
-
1996
- 1996-09-04 JP JP23398396A patent/JPH1079384A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6121162A (en) * | 1997-06-03 | 2000-09-19 | Nec Corporation | Method of forming a fluorine-added insulating film |
| US6817211B2 (en) * | 2000-04-28 | 2004-11-16 | Corning Incorporated | Vacuum ultraviolet transmitting direct deposit vitrified silicon oxyfluoride lithography glass photomask blanks |
| US9224783B2 (en) | 2013-12-23 | 2015-12-29 | Intermolecular, Inc. | Plasma densification of dielectrics for improved dielectric loss tangent |
| US9593414B2 (en) | 2013-12-31 | 2017-03-14 | Intermolecular, Inc. | Hydrogenated amorphous silicon dielectric for superconducting devices |
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