JPH11233500A - 絶縁膜の形成方法及びそれを用いた半導体装置と半導体装置製造方法 - Google Patents
絶縁膜の形成方法及びそれを用いた半導体装置と半導体装置製造方法Info
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- JPH11233500A JPH11233500A JP3109698A JP3109698A JPH11233500A JP H11233500 A JPH11233500 A JP H11233500A JP 3109698 A JP3109698 A JP 3109698A JP 3109698 A JP3109698 A JP 3109698A JP H11233500 A JPH11233500 A JP H11233500A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 吸湿性による誘電率の経時変化がなく、半導
体装置の製造プロセスにおいて問題のない耐熱性と酸素
プラズマ耐性とを有し、比誘電率が２．５〜３．０の絶
縁膜を形成する方法、及びそれを用いた半導体装置と半
導体装置製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 有機シラン化合物あるいはシロキサン化
合物を容器内に充填して一定温度に加熱し、キャリアガ
スによりバブリングすることにより加熱した配管を通し
て反応室内に導入する。反応室１内に導入された反応ガ
スを所定圧力に調整した後、反応室内の上部電極に所定
周波数を有する所定の高周波電力を印加し、基板上にフ
ッ素及び有機を含む酸化珪素を有する絶縁膜を形成す
る。形成された絶縁膜は多層配線を有する半導体装置の
層間絶縁膜として用いられる。
体装置の製造プロセスにおいて問題のない耐熱性と酸素
プラズマ耐性とを有し、比誘電率が２．５〜３．０の絶
縁膜を形成する方法、及びそれを用いた半導体装置と半
導体装置製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 有機シラン化合物あるいはシロキサン化
合物を容器内に充填して一定温度に加熱し、キャリアガ
スによりバブリングすることにより加熱した配管を通し
て反応室内に導入する。反応室１内に導入された反応ガ
スを所定圧力に調整した後、反応室内の上部電極に所定
周波数を有する所定の高周波電力を印加し、基板上にフ
ッ素及び有機を含む酸化珪素を有する絶縁膜を形成す
る。形成された絶縁膜は多層配線を有する半導体装置の
層間絶縁膜として用いられる。
Description
【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置におけ
る信号遅延を低減するのに役立つ低誘電率のプラズマ重
合膜を層間絶縁膜に用いる技術に関するものであり、プ
ラズマＣＶＤ法による絶縁膜の形成方法及びそれを用い
た半導体装置と半導体装置製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、半導体装置の微細化に伴う信号遅
延の増大が動作速度の高速化を進めるにあたり障害とな
っている。信号遅延を低減するためには、配線材料の低
抵抗化に加え、層間絶縁膜の低誘電率化が求められてい
る。層間絶縁膜の低誘電率化に関しては、以前から用い
られてきた酸化珪素膜（比誘電率３.９〜５.０）に代わ
る材料として、例えば特開平７−２５４５９２号公報に
記載されているフッ素添加酸化珪素膜（比誘電率３.２
〜３.９）が検討されている。 【０００３】以下にフッ素添加酸化珪素膜の形成方法に
ついて説明する。フッ素添加酸化珪素膜は、通常テトラ
エトキシシラン｛Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4｝と酸素とＣ2Ｆ6
を原料としてプラズマＣＶＤ法により形成される。真空
度が数Ｔｏｒｒの条件下において、上記の各原料が平行
平板型プラズマＣＶＤ装置に導入され、１３.５６ＭＨ
ｚで約１ｋＷの高周波電力を平行平板電極に供給して、
プラズマを生成することにより、基板上にフッ素添加酸
化珪素膜が堆積される。 【０００４】こうして形成されたフッ素添加酸化珪素膜
においては、膜中のフッ素濃度の増加に伴って、誘電率
が低下しており、フッ素原子濃度が約１０ａｔｍ％のフ
ッ素添加酸化珪素膜は比誘電率が３.５程度であった。
さらに誘電率の低い材料としては、フッ素添加非晶質炭
素膜（比誘電率２.０〜２.５）が検討されている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フッ素添加酸化珪素膜の場合、フッ素添加量を増やすこ
とにより誘電率は低下するものの、同時に吸湿性が増し
て膜の安定性が損なわれるという問題があった。このた
め、従来のフッ素添加酸化珪素膜は、実用に耐えうる比
誘電率３．２以下の膜に形成することが困難であった。
将来、半導体装置のさらなる微細化と高速化が進むと、
信号遅延をさらに低減する必要があり、そのために、層
間絶縁膜として比誘電率３.２以下の絶縁膜が要求され
るものと考えられる。従って、従来のフッ素添加酸化珪
素膜ではこのような要求に対応できなかった。 【０００６】一方、フッ素添加非晶質炭素膜において
は、比誘電率は低いものの、熱分解温度が４００℃以下
であるため、半導体装置の製造工程において使用される
４００℃以上の処理温度ではフッ素添加非晶質炭素膜が
分解してしまい、このような膜を有する半導体装置を実
用することは困難であった。また、フッ素添加非晶質炭
素膜は、酸素プラズマの照射に弱く、通常酸素プラズマ
が使用されるレジスト膜の除去工程においてエッチング
されてしまうという問題もあった。本発明は上記問題点
に鑑み、低い比誘電率を有し、かつ耐熱性、吸湿性、及
び酸素プラズマ耐性の点で優れた絶縁膜の形成方法、及
びそれを用いた半導体装置と半導体装置製造方法を提供
することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の絶縁膜の形成方法は、下記式（５）で表さ
れる有機シラン化合物を含む雰囲気中において、プラズ
マＣＶＤ法によりプラズマを生成し、炭素、水素、及び
フッ素を含む酸化珪素を有する絶縁膜を形成する。 ＸmＲ1 nＳｉ（ＯＲ2）4-m-n ・・・（５） 上記式（５）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキル
基、Ｒ2は炭素数１〜３のアルキル基あるいは炭素数１
〜３のフッ化炭素、Ｘはフッ素または炭素数１〜３のフ
ッ化炭素、そしてｍとｎは１〜２の整数である。 【０００８】本発明は、上記式（５）で表される有機シ
ラン化合物を含む雰囲気中でプラズマを生成し、炭素、
水素、及びフッ素を含む酸化珪素を有する絶縁膜をプラ
ズマＣＶＤ法により形成するものであり、炭素、水素、
フッ素、珪素、及び酸素を含む材料ガスを分解反応する
ことによって、絶縁膜中に炭素、水素、及びフッ素を取
り込み易く、耐熱性、酸素プラズマ耐性が良好で吸湿性
が少なく低誘電率である絶縁膜を形成することができ
る。上記本発明の絶縁膜の形成方法によれば、２.５〜
３.０の低い比誘電率を実現しつつ、吸湿性が低く、４
５０℃程度の温度でも分解されることがなく、酸素プラ
ズマ処理においてエッチングされない絶縁膜を形成する
ことができる。 【０００９】本発明の絶縁膜の形成方法は、下記式
（６）で表されるシロキサン化合物を含む雰囲気中にお
いて、プラズマＣＶＤ法によりプラズマを生成し、炭
素、水素、及びフッ素を含む酸化珪素を有する絶縁膜を
形成する。 ＸmＲ1 3-mＳｉＯＳｉＸmＲ1 3-m ・・・（６） 上記式（６）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキル
基、Ｘはフッ素でありｍは１〜２の整数、またはＸは炭
素数１〜３のフッ化炭素でありｍは１〜３の整数であ
る。 【００１０】本発明は、上記式（６）で表されるシロキ
サン化合物を含む雰囲気中でプラズマ生成し、炭素、水
素、及びフッ素を含む酸化珪素を有する絶縁膜をプラズ
マＣＶＤ法により形成するものであり、炭素、水素、フ
ッ素、珪素、及び酸素を含む材料ガスを分解反応するこ
とによって、絶縁膜中に炭素、水素、及びフッ素を取り
込みやすく、耐熱性、酸素プラズマ耐性が良好で吸湿性
が少なく低誘電率である絶縁膜を形成することができ
る。上記本発明の絶縁膜の形成方法によれば、２.５〜
３.０の低い比誘電率を実現しつつ、吸湿性が低く、４
５０℃程度の温度でも分解されることがなく、酸素プラ
ズマ処理においてエッチングされない絶縁膜を形成する
ことができる。 【００１１】本発明の半導体装置は、炭素、水素、及び
フッ素を含む酸化珪素を有し、比誘電率が２.５〜３.０
である絶縁膜を、多層配線の同一配線層の配線間及び異
なる配線層の配線間に設けられている。 【００１２】本発明は、前述の絶縁膜を、多層配線の同
一配線層の配線間及び異なる配線層の配線間の絶縁膜と
して含む半導体装置であり、層間絶縁膜の低誘電率化に
より信号遅延を抑制でき、ＬＳＩの高速化が図れる。上
記本発明によれば、低誘電率の絶縁膜を層間絶縁膜とし
て用いた信号遅延の少ない半導体装置を得ることができ
る。 【００１３】本発明の半導体装置は、炭素、水素、及び
フッ素を含む酸化珪素を有し、比誘電率が２.５〜３.０
である絶縁膜を、多層配線の同一配線層の配線間及び異
なる配線層の配線間に設けられている。 【００１４】本発明は、前述の絶縁膜を、多層配線の同
一配線層の配線間及び異なる配線層の配線間の絶縁膜と
して含む半導体装置であり、層間絶縁膜の低誘電率化に
より信号遅延を抑制でき、ＬＳＩの高速化が図れる。上
記本発明によれば、低誘電率の絶縁膜を層間絶縁膜とし
て用いた信号遅延の少ない半導体装置を得ることができ
る。 【００１５】本発明の半導体装置製造方法は、下記式
（７）で表される有機シラン化合物を含む雰囲気中にお
いて、プラズマＣＶＤ法によりプラズマを生成し、炭
素、水素、及びフッ素を含む酸化珪素を有する絶縁膜
を、第１の配線の形成された基板上に形成する工程、レ
ジスト膜を露光して前記第１の配線と第２の配線の接続
体の接続孔となる第１のレジスト膜パターンを形成する
工程、前記第１のレジスト膜パターンをマスクにして前
記絶縁膜をエッチングする工程、前記第１のレジスト膜
パターンを除去する工程、及び第２の配線パターンを形
成する工程、を有する。 ＸmＲ1 nＳｉ（ＯＲ2）4-m-n ・・・（７） 上記式（７）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキル
基、Ｒ2は炭素数１〜３のアルキル基あるいは炭素数１
〜３のフッ化炭素、Ｘはフッ素または炭素数１〜３のフ
ッ化炭素、そしてｍとｎは１〜２の整数である。 【００１６】本発明は、耐熱性、及び酸素プラズマ耐性
に優れた低誘電率の絶縁膜を用いることによって、層間
絶縁膜の形成工程以外は従来の製造方法を用いて、低誘
電率の層間絶縁膜を有する半導体装置を製造できる。上
記本発明の半導体装置製造方法によれば、低誘電率の絶
縁膜を層間絶縁膜として用いた信号遅延の少ない半導体
装置の製造が可能となる。 【００１７】本発明の半導体装置製造方法は、下記式
（８）で表されるシロキサン化合物を含む雰囲気中にお
いて、プラズマＣＶＤ法によりプラズマを生成し、炭
素、水素、及びフッ素を含む酸化珪素を有する絶縁膜
を、第１の配線の形成された基板上に形成する工程、レ
ジスト膜を露光して前記第１の配線と第２の配線の接続
体の接続孔となる第１のレジスト膜パターンを形成する
工程、前記第１のレジスト膜パターンをマスクにして前
記絶縁膜をエッチングする工程、前記第１のレジスト膜
パターンを除去する工程、及び第２の配線パターンを形
成する工程、を有する。 ＸmＲ1 3-mＳｉＯＳｉＸmＲ1 3-m ・・・（８） 上記式（８）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキル
基、Ｘはフッ素でありｍは１〜２の整数、またはＸは炭
素数１〜３のフッ化炭素でありｍは１〜３の整数であ
る。 【００１８】本発明は、耐熱性、及び酸素プラズマ耐性
に優れた低誘電率の絶縁膜を用いることによって、層間
絶縁膜の形成工程以外は従来の製造方法を用いて、低誘
電率の層間絶縁膜を有する半導体装置を製造できる。上
記本発明の半導体装置製造方法によれば、低誘電率の絶
縁膜を層間絶縁膜として用いた信号遅延の少ない半導体
装置の製造が可能となる。 【００１９】 【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を示す
実施例１から実施例４について図１〜図４を参照しなが
ら説明する。 【００２０】《実施例１》図１は本発明の実施例１の半
導体装置の製造装置を模式的に示した構成図である。図
１において、反応室１はその内部空間を所定の真空度に
保持できる気密性を有しており、反応室１内に配置され
た導電性の支持台２上に被処理体である基板１１が載置
されている。支持台２には基板１１を加熱するためのヒ
ータ（図示せず）が設けられている。常温で液体である
反応ガスは反応室１へ導入される。反応ガスの反応室１
への導入は、液体材料を容器６内に充填して一定温度に
加熱し、マスフローコントローラー（図示せず）を介し
て流量制御されたキャリアガスによりバブリングするこ
とにより行うことができる。図１に示すように、キャリ
アガスはボンベ２１に収納されており、ボンベ２１は調
整弁を介して反応室１内の上部電極３に接続されてい
る。反応室１内に設けられている上部電極３には、第１
の電源である高周波電源４が接続されている。この上部
電極３は反応室１内のガス供給部を兼ねている。また、
反応室１と反応室１に連通して設けられた真空ポンプ７
との間に設けた弁８の開閉度の制御により、反応室１内
の真空度は自動制御され構成である。反応室１内が所望
の真空度に保持された後、上部電極３には高周波電源４
が接続され、反応室１内の反応ガスに高周波電力が供給
されるよう構成されている。なお、実施例１の半導体装
置の製造装置には、反応室１内の不要な酸化珪素膜をを
クリーニングするためのクリーニングガス、例えばフッ
化炭素系ガス等を収納したボンベ２２が調整弁を介して
上部電極３に接続されている。 【００２１】実施例１において、被処理体である基板１
１に絶縁膜を形成する場合、基板１１は反応室１内の支
持台２の上に載置される。支持台２は約４００℃に加熱
され、接地されている。基板１１が反応室１内の支持台
２に載置された後、反応室１内は真空引きされ、約３０
℃に加熱した容器６内に充填されているＣＶＤ原料、例
えばメチルフルオロジエトキシシラン｛ＣＨ3ＦＳｉ
（ＯＣ2Ｈ5）2｝を、例えば、アルゴンをキャリアガス
とし、配管を通して反応室１内に導入する。このときＣ
ＶＤ原料は、キャリアガス流量を数１００ｃｃ／分、例
えば５００ｃｃ／分に設定して、約９０℃に加熱した配
管を通して反応室１内に導入される。反応ガスが導入さ
れた反応室１内の圧力は、０.１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒr
の間、例えば約１．０Ｔｏｒｒに調整される。反応室１
内の圧力が所望の値に調整された後、上部電極３に高周
波電源４が接続され、反応室１内の反応ガスに１３.５
６ＭＨｚで１００Ｗ〜１０００Ｗ（０.６〜６Ｗ／ｃ
ｍ2）の高周波電力、例えば２５０Ｗを供給する。この
ように高周波電力が供給された反応室１内では、反応ガ
スが部分的に分解され、イオンやラジカルが生成され
る。また、反応室１内において、反応ガスから生成され
たモノマー、イオン、ラジカルは、さらに反応して、基
板１１上に炭素、水素、及びフッ素を含む酸化珪素から
なる絶縁膜が形成される。 【００２２】上記実施例１の絶縁膜の形成において、反
応ガスの材料としてフッ素、有機、珪素、及び酸素を含
む化合物を用いている。本発明の実施例１の絶縁膜の形
成においては、前述の形成条件を満たして反応ガスを適
度に分解させることによって、酸化珪素を主とする絶縁
膜を形成している。実施例１の絶縁膜の形成方法によれ
ば、このような化合物の適度な分解によって初めて、フ
ッ素と有機を適度に含む酸化珪素膜が形成できる。 【００２３】図２は、各種膜における酸素プラズマによ
るエッチングレートのレジスト膜との比を示す。図２に
おいて、白丸（○）は有機含有酸化珪素膜、白三角
（△）はフッ素添加非晶質炭素膜、黒丸（●）はフッ素
・有機含有酸化珪素膜を示す。有機シランとフッ化炭素
ガスのプラズマ反応においては、条件によって図２に示
した有機含有酸化珪素膜（○）ができる場合と、フッ素
添加非晶質炭素膜（△）ができる場合に大別できる。従
って、有機シランとフッ化炭素ガスのプラズマ反応によ
り、図２において黒丸で示すフッ素と有機を適度に含む
酸化珪素膜を形成することは困難であった。 【００２４】前述の実施例１に示した方法により形成さ
れた絶縁膜の比誘電率は、例えば図２に黒丸で示すよう
に約２.７という低い値であった。この絶縁膜をさらに
２週間室温で放置した後に比誘電率を測定したところ、
この絶縁膜には比誘電率に関して変化がなく安定した膜
質を有していた。従って、実施例１により形成した絶縁
膜は、従来のフッ素添加酸化珪素膜に見られたような吸
湿性の問題を有していない。また、前記の形成条件でシ
リコン基板上に形成した絶縁膜を窒素雰囲気中で４５０
℃に加熱したときの膜圧の収縮率は、１０％以内であっ
た。このため、実施例１により形成された絶縁膜は、４
００℃以上のプロセス温度を必要とするＬＳＩの多層配
線の製造工程に適用するのに十分な耐熱性を有してい
る。 【００２５】図２において、黒丸で示したように、前記
の形成条件でシリコン基板上に形成した絶縁膜を室温の
プラズマ処理装置に導入してエッチングレートを測定し
た。酸素雰囲気中において、１Ｔｏｒｒの圧力で５００
Ｗの高周波電力を供給してプラズマ生成したときの絶縁
膜のエッチングレートは、同一条件においてプラズマを
生成したときのレジスト膜のエッチングレートに比べて
約０.１倍であった。一方、フッ素添加非晶質炭素膜
（図２において、白三角（△））の場合は、エッチング
レートのレジスト膜との比が約１であった。従って、Ｌ
ＳＩの多層配線の製造工程において、層間絶縁膜上のレ
ジスト膜の除去を酸素プラズマにより行う場合、フッ素
添加非晶質炭素膜はレジスト膜と同じように殆どなくな
る可能性がある。一方、上記実施例１の形成方法により
形成した絶縁膜は、レジスト膜除去の工程においてエッ
チングされる量が１０％以内であり、製造プロレスにお
ける問題がない。以上のように、本発明の実施例１によ
る絶縁膜の形成方法は、耐熱性、及び酸素プラズマ耐性
の点で従来のＬＳＩの製造プロセスに適用できるもので
ある。また、実施例１の形成方法によれば、吸湿性が少
なく、比誘電率が２.５〜３.０と低誘電率であるフッ素
と有機を適度に含む酸化珪素膜を容易に形成することが
できる。 【００２６】なお、本発明の実施例１では、キャリアガ
スにアルゴンを使用したが、窒素、ヘリウムなどの不活
性ガスの中から選択して使用してもよい。発明者の実験
によれば、基板温度は３００℃〜５００℃の範囲内が好
ましく、高温で成膜する方が膜の耐熱性が向上すること
が判明した。また、反応ガスに印加する高周波電力につ
いては、反応ガスの総量に対して十分な分解を起こさな
い程度の電力に押さえることがフッ素と有機を膜中に取
り込むのに有効であることが判明した。なお、実施例１
においては、ＣＶＤ原料としてＣＨ3ＦＳｉ（ＯＣ
2Ｈ5）2を用いたが、その代わりにＣＨ3ＦＳｉ（ＯＣＨ
3）2、Ｃ2Ｈ5ＦＳｉ（ＯＣＨ3）2、Ｃ2Ｈ5ＦＳｉ（ＯＣ
2Ｈ5）2、Ｃ6Ｈ5ＦＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）2、Ｃ6Ｈ5ＦＳｉ
（ＯＣＨ3）2、ＣＨ3ＣＦ3Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）2、ＣＨ3Ｃ
Ｆ3Ｓｉ（ＯＣＨ3）2、Ｃ2Ｈ5ＣＦ3Ｓｉ（ＯＣＨ3）2、
Ｃ2Ｈ5ＣＦ3Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）2、Ｃ6Ｈ5ＣＦ3Ｓｉ（Ｏ
Ｃ2Ｈ5）2、Ｃ6Ｈ5ＣＦ3Ｓｉ（ＯＣＨ3）2、ＣＨ3Ｓｉ
（ＯＣＦ3）3、ＣＨ3ＦＳｉ（ＯＣＦ3）2、ＣＨ3ＣＦ3
Ｓｉ（ＯＣＦ3）2、Ｃ6Ｈ5ＦＳｉ（ＯＣＦ3）2、又はＣ
6Ｈ5Ｓｉ（ＯＣＦ3）3等の有機シランの液体材料を使用
しても、上記実施例１と同様に実施可能である。ただ
し、容器６の加熱温度は使用する液体材料の沸点に応じ
て、適温に調整される。 【００２７】本発明の実施例１の絶縁膜の形成方法にお
いて用いられるＣＶＤ原料は、下記式（９）で表される
有機シラン化合物である。 ＸmＲ1 nＳｉ（ＯＲ2）4-m-n ・・・（９） 上記式（１３）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキ
ル基、Ｒ2は炭素数１〜３のアルキル基あるいは炭素数
１〜３のフッ化炭素、Ｘはフッ素または炭素数１〜３の
フッ化炭素、そしてｍとｎは１〜２の整数である。 【００２８】《実施例２》次に、本発明の実施例２の絶
縁膜の形成方法について図を用いて説明する。実施例２
における絶縁膜の形成おいても前述の図１に示した半導
体装置の製造装置を用いた。実施例２において、被処理
体である基板１１に絶縁膜を形成する場合、基板１１は
反応室１内の支持台の上に最置される。支持台２は、約
４００℃に加熱され、接地されている。基板１１が反応
室１内の支持台２に載置された後、反応室１内は真空引
きされ、約３５℃に加熱した容器６内に充填されている
ＣＶＤ原料、例えばテトラメチルジフルオロジシロキサ
ン｛（ＣＨ3）2ＦＳｉＯＳｉＦ（ＣＨ3）2｝を、例え
ば、アルゴンをキャリアガスとし、配管を通して反応室
１内に導入する。このとき、ＣＶＤ原料はキャリアガス
流量を数１００ｃｃ／分、例えば５００ｃｃ／分に設定
して、約９０℃に加熱した配管を通して反応室１内に導
入される。反応ガスが導入された反応室１内の圧力は、
０.１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒの間、例えば約０.６Ｔｏ
ｒｒに調整される。反応室１内の圧力が所望の値に調整
された後、上部電極３に第１の電源である高周波電源４
が接続され、反応室１内の反応ガスに１３.５６ＭＨｚ
で１００Ｗ〜１０００Ｗ（０.６〜６Ｗ／ｃｍ2）の高周
波電力、例えば１００Ｗを供給する。このように高周波
電力が供給された反応室１内において、基板１１上に炭
素、水素、フッ素を含む酸化珪素からなる絶縁膜が形成
される。 【００２９】上記実施例２の絶縁膜の形成において、反
応ガスの材料としてフッ素、有機、珪素、及び酸素を含
む化合物を用いている。本発明の実施例２の絶縁膜の形
成方法においては、前述の形成条件を満たして反応ガス
を適度に分解させることによって、酸化珪素を主とする
絶縁膜を形成している。実施例２の絶縁膜の形成方法に
よれば、この様な化合物の適度な分解によって初めて、
フッ素と有機を適度に含む酸化珪素膜が容易に形成でき
る。 【００３０】本発明の実施例２により形成された絶縁膜
の特性は、前述の実施例１の場合と同様に、比誘電率が
約２.７という低い値であった。この絶縁膜をさらに２
週間室温で放置した後に比誘電率を測定したが、比誘電
率に変化はなかった。また、実施例２により形成された
絶縁膜は、４５０℃程度に耐える耐熱性を有し、酸素プ
ラズマのエッチングレートはレジスト膜の約０.１倍で
あった。このように、本発明の実施例２の絶縁膜の形成
方法によれば、耐熱性、及び酸素プラズマ耐性の点で優
れた絶縁膜を得ることができる。また、実施例２の絶縁
膜の形成方法は、従来のＬＳＩの製造プロセスに適用で
きるものであり、吸湿性が少なく、比誘電率が２.５〜
３.０と低誘電率であるという特徴を有するフッ素と有
機を適度に含む酸化珪素膜を容易に形成することができ
る。 【００３１】なお、本発明の実施例２では、キャリアガ
スにアルゴンを使用したが、窒素、ヘリウムなどの不活
性ガスの中から選択して使用してもよい。発明者の実験
によれば、基板温度は３００℃〜５００℃の範囲内が好
ましく、高温で成膜する方が膜の耐熱性が向上すること
が判明した。また、反応ガスに印加する高周波電力につ
いては、反応ガスの総量に対して十分な分解を起こさな
い程度の電力に押さえることがフッ素と有機を膜中に取
り込むのに有効であることが判明した。 【００３２】なお、実施例２においては、ＣＶＤ原料と
して（ＣＨ3）2ＦＳｉＯＳｉＦ（ＣＨ3）2を用いたが、
その代わりに（Ｃ2Ｈ5）2ＦＳｉＯＳｉＦ（Ｃ2Ｈ5）2、
ＣＨ3Ｆ2ＳｉＯＳｉＦ2ＣＨ3、Ｃ2Ｈ5Ｆ2ＳｉＯＳｉＦ2
Ｃ2Ｈ5、（ＣＨ3）2ＣＦ3ＳｉＯＳｉＣＦ3（ＣＨ3）2、
（Ｃ2Ｈ5）2ＣＦ3ＳｉＯＳｉＣＦ3（Ｃ2Ｈ5）2、ＣＨ3
（ＣＦ3）2ＳｉＯＳｉ(ＣＦ3）2ＣＨ3、Ｃ2Ｈ5(ＣＦ3）
2ＳｉＯＳｉ（ＣＦ3）2Ｃ2Ｈ5、又は（ＣＨ3）3ＳｉＯ
Ｓｉ（ＣＨ3）3等のシロキサンの液体材料を使用して
も、上記実施例２と同様に実施可能である。ただし、容
器６の加熱温度は使用する液体材料の沸点によって適温
に調整される。本発明の実施例２の絶縁膜の形成方法に
おいて用いられるＣＶＤ原料は、下記式（１０）で表さ
れるシロキサン化合物である。 ＸmＲ1 3-mＳｉＯＳｉＸmＲ1 3-m ・・・（１０） 上記式（１０）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキ
ル基、Ｘはフッ素でありｍは１〜２の整数、またはＸは
炭素数１〜３のフッ化炭素でありｍは１〜３の整数であ
る。 【００３３】《実施例３》次に、本発明の実施例３の半
導体装置について図３を用いて説明する。図３は本発明
の実施例３による半導体装置を示す断面図である。図３
に示すように、実施例３の半導体装置は、基板１１上に
アルミ合金と金属の積層膜（ＡｌＳｉＣｕ／ＴｉＮ／Ｔ
ｉ）により構成された第１の金属配線パターン１３が形
成されている。この第１の金属配線パターン１３の上
に、前述の実施例１で示したプラズマＣＶＤ法によりメ
チルフルオロジエトキシシラン｛ＣＨ3ＦＳｉ(ＯＣ
2Ｈ5）2｝の分解反応によって得られた、フッ素と有機
が適度に含まれ比誘電率が２.７の酸化珪素膜の絶縁膜
１４が形成されている。この絶縁膜１４には、第１の金
属配線パターン１３と第２の金属配線パターン２０とを
接続する接続体が設けられる接続孔１６と、第２の配線
パターン２０が設けられる溝１８が形成されている。絶
縁膜１４の接続孔１６と溝１８は、ともに第２の金属配
線パターンとしてのアルミ合金（ＡｌＳｉＣｕ）２０に
よってそれぞれの内部が充填されている。 【００３４】図３に示した半導体装置において、フッ素
と有機が含まれた酸化珪素膜である絶縁膜１４は、第１
の金属配線パターン１３と第２の金属配線パターン２０
との間を電気的に絶縁する層間膜としての役割と、第２
の金属配線パターン２０における線間を絶縁する絶縁体
としての役割とを果たしている。 【００３５】実施例３の半導体装置において、フッ素と
有機が含まれた酸化珪素膜である絶縁膜１４は、比誘電
率が２.５〜３.０であり、従来の絶縁膜として用いられ
ていたフッ素添加酸化珪素膜（比誘電率は３.５程度）
に比べて低誘電率である。このため、実施例３における
絶縁膜１４は、寄生容量を低減でき、素子の高速化を図
ることが可能となる。また、実施例３の半導体装置にお
ける絶縁膜１４は、比誘電率の経時変化がなく、４５０
℃程度の耐熱性を有しているため、素子の信頼性を確保
することができる。なお、本発明の実施例３では、第１
の金属の配線パターン１３及び第２の金属配線パターン
２０の材料としてアルミ合金を用いたが、銅と金属の積
層膜（Ｃｕ／ＴｉＮ）を用いてもよい。上記実施例３で
は、層間の絶縁膜１４として前述の実施例１の形成方法
により形成した絶縁膜を用いたが、前述の実施例２の形
成方法により形成した絶縁膜を用いても、上記実施例３
の半導体装置と同様の効果が得られる。 【００３６】さらに、上記実施例３においては、２層配
線の層間絶縁膜として前述の実施例１及び実施例２の形
成方法により形成した絶縁膜を用いた半導体装置の場合
について説明したが、ＭＯＳトランジスタやＧａＡｓト
ランジスタのゲート配線上の層間絶縁膜として前述の実
施例１及び実施例２の形成方法により形成した絶縁膜を
用いた半導体装置にも本発明は適用できる。また、上記
実施例３では２層配線の構造を有する半導体装置の例に
ついて説明したが、３層以上の配線構造の場合は、実施
例３と同様の層間絶縁膜を用い、接続孔と配線パターン
とを有する絶縁膜を繰り返し積層することによって形成
することができる。 【００３７】《実施例４》次に、本発明の実施例４の半
導体装置の製造方法について図４から図７を用いて説明
する。図４から図７は、本発明の実施例４による半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。図４に示
した半導体材料は、前述の実施例１の絶縁膜の形成方法
により製造される。まず、アルミ合金と金属の積層膜
（ＡｌＳｉＣｕ／ＴｉＮ／Ｔｉ）により構成された第１
の金属配線パターン１３が形成された基板１１は、半導
体装置の製造装置であるＣＶＤ装置の反応室１内の支持
台２上に載置される。この支持台２は約４００℃に加熱
されている。この基板１１が支持台２上に載置された
後、ＣＶＤ原料であるメチルフルオロジエトキシシラン
｛ＣＨ3ＦＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）
2｝を、例えば、アルゴンをキャリアガスとして、配管
を通して反応室１内に導入する。このとき、ＣＶＤ原料
は、キャリアガス流量を数１００ｃｃ／分、例えば５０
０ｃｃ／分に設定して、反応室１内に導入される。反応
ガスが導入された反応室１内の圧力は、０.１Ｔｏｒｒ
〜１０Ｔｏｒｒの間、例えば約１.０Ｔｏｒｒに調整さ
れる。反応室１内の圧力が所望の値に調整された後、上
部電極３に接続された高周波電源４により、反応室１内
の反応ガスに１３.５６ＭＨｚで１００Ｗ〜１０００Ｗ
（０.６〜６Ｗ／ｃｍ2
）の高周波電力、例えば２５０Ｗを供給する。このよう
に高周波電力が供給された反応室１内では、反応ガスが
部分的に分解され、炭素、水素、及びフッ素を含む酸化
珪素からなる絶縁膜１４が約１μｍ堆積する（図４）。
このとき、炭素、水素、及びフッ素を含む酸化珪素から
なる絶縁膜１４は、比誘電率が２.５〜３.０の間にあり
、低誘電率である。 【００３８】次に、前記のように形成された絶縁膜１４
に、第１の金属配線パターン１３と第２の金属配線パタ
ーン２０を接続する接続体を設けるための接続孔を形成
する。この接続孔は絶縁膜１４に形成されるため、まず
、所望の形状を有する第１のレジスト膜パターン１５が
前記絶縁膜１４上に形成される。次に、第１のレジスト
膜パターン１５が形成された半導体材料は、ドライエッ
チング装置内に設置される。ドライエッチング装置内に
は、例えばＣＦ 4 ガスと酸素の混合ガスが導入され、調
圧されている。ドライエッチング装置内が調圧された
後、高周波電力を印加して絶縁膜１４を、所望の形状に
エッチングする。図５に示すように、半導体材料には接
続孔１６が形成される。図５に示した半導体材料はプラ
ズマ処理装置内に設置される。プラズマ処理装置内は、
酸素ガスが導入され、所望の値に調圧される。所望の圧
力に調整されたプラズマ処理装置内には、高周波電力が
印加されて、第１のレジスト膜１５が除去される。実施
例４における絶縁膜１４は、有機を含んで低誘電率であ
るにもかかわらず、酸素プラズマでのエッチングレート
がレジスト膜の約０.１倍であるため、このレジスト膜
１５の除去工程において、絶縁膜１４の膜減少率は１０
％以内に押さえられる。 【００３９】次に、第２の金属配線パターン２０を形成
するために第２のレジスト膜パターン１７を形成する。
第２のレジスト膜パターン１７が形成された半導体材料
は、ドライエッチング装置内に設置される。ドライエッ
チング装置内は、例えばＣＦ4ガスと酸素の混合ガスが
導入されて調圧されている。所望の値に調圧されたドラ
イエッチング装置内には高周波電力が印加されて、半導
体材料において絶縁膜１４が０.４μｍエッチングされ
る。この状態を図６に示す。図６に示すように、半導体
材料には溝１８が形成されている。その後、この半導体
材料は、プラズマ処理装置内に設置され、第２のレジス
ト膜１７が除去される。このレジスト膜除去工程におい
て、半導体材料が設置されたプラズマ処理装置内に酸素
ガスが導入され、プラズマ処理装置内は調圧される。プ
ラズマ処理装置内が調圧された後、高周波電力が印加さ
れて第２のレジスト膜１７は除去される。このレジスト
膜除去工程における絶縁膜１４の膜減少率は、１０％以
内に押さえられている。 【００４０】上記のように形成された第２のレジスト膜
１７が除去された半導体材料は、その表面全面にアルミ
合金（ＡｌＳｉＣｕ）が形成され、４５０℃の熱処理が
施される。この熱処理により、アルミ合金が軟化し、接
続孔１６及び溝１８内にアルミ合金が充填される。その
後、絶縁膜１４上のアルミ合金が研磨除去され、図７に
示す第２の金属配線パターン２０が形成される。上記半
導体装置の製造方法により、２層配線構造を有する半導
体装置が得られる。この半導体装置において、絶縁膜１
４は第２の金属配線パターン２０の配線間の絶縁体とし
ても作用する。この絶縁膜１４は、比誘電率が２.５〜
３.０の間にあり、低誘電率であるため、寄生容量が低
減され、半導体装置の高速化に対して優れた効果がを有
する。 【００４１】また、絶縁膜１４は有機を含んで低誘電率
であるにもかかわらず、４５０℃以上の耐熱性を有して
いるので、半導体装置の製造においてアルミ合金を軟化
させるための熱処理工程を行っても、膜厚の減少がなく
膜質の変化もない。なお、本発明の実施例４では、第１
の金属配線パターン１３及び第２の金属配線パターン２
０の材料としてアルミ合金を用いたが、銅と金属の積層
膜（Ｃｕ／ＴｉＮ）を用いることもできる。上記実施例
４では、層間絶縁膜１４として前述の実施例１の形成方
法により形成した絶縁膜を用いたが、前述の実施例２の
形成方法により形成した絶縁膜を用いても、上記実施例
４における半導体装置の製造工程と同様の製造工程で２
層配線構造を有する半導体装置が得られ、実施例４の半
導体装置の製造方法と同様の効果がある。 【００４２】上記実施例４では、２層配線の層間絶縁膜
として実施例１及び実施例２の形成方法により形成した
絶縁膜を用いた半導体装置の場合について説明したが、
ＭＯＳトランジスタやＧａＡｓトランジスタのゲート配
線上の層間絶縁膜として実施例１及び実施例２の形成方
法により形成した絶縁膜を用いた半導体装置にも本発明
は適用できる。上記実施例４絶縁膜１４の形成方法は、
反応ガスの総量に対して十分な分解を起こさない程度に
高周波電力を印加することによってフッ素と有機を効率
的に膜中に取り込み、低誘電率化を実現している。従っ
て、上記のようなトランジスタに前述の実施例の絶縁膜
の形成方法を用いることにより、トランジスタの直上の
絶縁膜の形成において、プラズマＣＶＤ法を用いてもプ
ラズマ照射によるトランジスタ特性の変動を起こさずに
絶縁膜を形成することができる。上記実施例４では２層
配線の構造を有する半導体装置の例について説明した
が、３層以上の配線構造の場合は、実施例４と同様の層
間絶縁膜を用い、接続孔と配線パターンとを有する絶縁
膜を繰り返し積層することによって形成することができ
る。 【００４３】 【発明の効果】本発明の絶縁膜の形成方法において、炭
素、水素、及びフッ素を含む酸化珪素を有する絶縁膜
は、絶縁膜中に炭素、水素、及びフッ素を取り込みやす
く、優れた耐熱性と酸素プラズマ耐性とを有し、吸湿性
が少なく、比誘電率が２.５〜３.０の間の低誘電率であ
るという特徴を有する。従って、この絶縁膜を半導体装
置の層間絶縁膜として用いる場合、層間絶縁膜の形成工
程以外は従来の製造方法を用いることにより、低誘電率
の層間絶縁膜を有する半導体装置を得ることができる。
その結果、本発明による半導体装置においては、配線間
の寄生容量が小さく、信号遅延が少ないという効果を有
しており、優れた信頼性を有している。
る信号遅延を低減するのに役立つ低誘電率のプラズマ重
合膜を層間絶縁膜に用いる技術に関するものであり、プ
ラズマＣＶＤ法による絶縁膜の形成方法及びそれを用い
た半導体装置と半導体装置製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、半導体装置の微細化に伴う信号遅
延の増大が動作速度の高速化を進めるにあたり障害とな
っている。信号遅延を低減するためには、配線材料の低
抵抗化に加え、層間絶縁膜の低誘電率化が求められてい
る。層間絶縁膜の低誘電率化に関しては、以前から用い
られてきた酸化珪素膜（比誘電率３.９〜５.０）に代わ
る材料として、例えば特開平７−２５４５９２号公報に
記載されているフッ素添加酸化珪素膜（比誘電率３.２
〜３.９）が検討されている。 【０００３】以下にフッ素添加酸化珪素膜の形成方法に
ついて説明する。フッ素添加酸化珪素膜は、通常テトラ
エトキシシラン｛Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4｝と酸素とＣ2Ｆ6
を原料としてプラズマＣＶＤ法により形成される。真空
度が数Ｔｏｒｒの条件下において、上記の各原料が平行
平板型プラズマＣＶＤ装置に導入され、１３.５６ＭＨ
ｚで約１ｋＷの高周波電力を平行平板電極に供給して、
プラズマを生成することにより、基板上にフッ素添加酸
化珪素膜が堆積される。 【０００４】こうして形成されたフッ素添加酸化珪素膜
においては、膜中のフッ素濃度の増加に伴って、誘電率
が低下しており、フッ素原子濃度が約１０ａｔｍ％のフ
ッ素添加酸化珪素膜は比誘電率が３.５程度であった。
さらに誘電率の低い材料としては、フッ素添加非晶質炭
素膜（比誘電率２.０〜２.５）が検討されている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フッ素添加酸化珪素膜の場合、フッ素添加量を増やすこ
とにより誘電率は低下するものの、同時に吸湿性が増し
て膜の安定性が損なわれるという問題があった。このた
め、従来のフッ素添加酸化珪素膜は、実用に耐えうる比
誘電率３．２以下の膜に形成することが困難であった。
将来、半導体装置のさらなる微細化と高速化が進むと、
信号遅延をさらに低減する必要があり、そのために、層
間絶縁膜として比誘電率３.２以下の絶縁膜が要求され
るものと考えられる。従って、従来のフッ素添加酸化珪
素膜ではこのような要求に対応できなかった。 【０００６】一方、フッ素添加非晶質炭素膜において
は、比誘電率は低いものの、熱分解温度が４００℃以下
であるため、半導体装置の製造工程において使用される
４００℃以上の処理温度ではフッ素添加非晶質炭素膜が
分解してしまい、このような膜を有する半導体装置を実
用することは困難であった。また、フッ素添加非晶質炭
素膜は、酸素プラズマの照射に弱く、通常酸素プラズマ
が使用されるレジスト膜の除去工程においてエッチング
されてしまうという問題もあった。本発明は上記問題点
に鑑み、低い比誘電率を有し、かつ耐熱性、吸湿性、及
び酸素プラズマ耐性の点で優れた絶縁膜の形成方法、及
びそれを用いた半導体装置と半導体装置製造方法を提供
することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の絶縁膜の形成方法は、下記式（５）で表さ
れる有機シラン化合物を含む雰囲気中において、プラズ
マＣＶＤ法によりプラズマを生成し、炭素、水素、及び
フッ素を含む酸化珪素を有する絶縁膜を形成する。 ＸmＲ1 nＳｉ（ＯＲ2）4-m-n ・・・（５） 上記式（５）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキル
基、Ｒ2は炭素数１〜３のアルキル基あるいは炭素数１
〜３のフッ化炭素、Ｘはフッ素または炭素数１〜３のフ
ッ化炭素、そしてｍとｎは１〜２の整数である。 【０００８】本発明は、上記式（５）で表される有機シ
ラン化合物を含む雰囲気中でプラズマを生成し、炭素、
水素、及びフッ素を含む酸化珪素を有する絶縁膜をプラ
ズマＣＶＤ法により形成するものであり、炭素、水素、
フッ素、珪素、及び酸素を含む材料ガスを分解反応する
ことによって、絶縁膜中に炭素、水素、及びフッ素を取
り込み易く、耐熱性、酸素プラズマ耐性が良好で吸湿性
が少なく低誘電率である絶縁膜を形成することができ
る。上記本発明の絶縁膜の形成方法によれば、２.５〜
３.０の低い比誘電率を実現しつつ、吸湿性が低く、４
５０℃程度の温度でも分解されることがなく、酸素プラ
ズマ処理においてエッチングされない絶縁膜を形成する
ことができる。 【０００９】本発明の絶縁膜の形成方法は、下記式
（６）で表されるシロキサン化合物を含む雰囲気中にお
いて、プラズマＣＶＤ法によりプラズマを生成し、炭
素、水素、及びフッ素を含む酸化珪素を有する絶縁膜を
形成する。 ＸmＲ1 3-mＳｉＯＳｉＸmＲ1 3-m ・・・（６） 上記式（６）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキル
基、Ｘはフッ素でありｍは１〜２の整数、またはＸは炭
素数１〜３のフッ化炭素でありｍは１〜３の整数であ
る。 【００１０】本発明は、上記式（６）で表されるシロキ
サン化合物を含む雰囲気中でプラズマ生成し、炭素、水
素、及びフッ素を含む酸化珪素を有する絶縁膜をプラズ
マＣＶＤ法により形成するものであり、炭素、水素、フ
ッ素、珪素、及び酸素を含む材料ガスを分解反応するこ
とによって、絶縁膜中に炭素、水素、及びフッ素を取り
込みやすく、耐熱性、酸素プラズマ耐性が良好で吸湿性
が少なく低誘電率である絶縁膜を形成することができ
る。上記本発明の絶縁膜の形成方法によれば、２.５〜
３.０の低い比誘電率を実現しつつ、吸湿性が低く、４
５０℃程度の温度でも分解されることがなく、酸素プラ
ズマ処理においてエッチングされない絶縁膜を形成する
ことができる。 【００１１】本発明の半導体装置は、炭素、水素、及び
フッ素を含む酸化珪素を有し、比誘電率が２.５〜３.０
である絶縁膜を、多層配線の同一配線層の配線間及び異
なる配線層の配線間に設けられている。 【００１２】本発明は、前述の絶縁膜を、多層配線の同
一配線層の配線間及び異なる配線層の配線間の絶縁膜と
して含む半導体装置であり、層間絶縁膜の低誘電率化に
より信号遅延を抑制でき、ＬＳＩの高速化が図れる。上
記本発明によれば、低誘電率の絶縁膜を層間絶縁膜とし
て用いた信号遅延の少ない半導体装置を得ることができ
る。 【００１３】本発明の半導体装置は、炭素、水素、及び
フッ素を含む酸化珪素を有し、比誘電率が２.５〜３.０
である絶縁膜を、多層配線の同一配線層の配線間及び異
なる配線層の配線間に設けられている。 【００１４】本発明は、前述の絶縁膜を、多層配線の同
一配線層の配線間及び異なる配線層の配線間の絶縁膜と
して含む半導体装置であり、層間絶縁膜の低誘電率化に
より信号遅延を抑制でき、ＬＳＩの高速化が図れる。上
記本発明によれば、低誘電率の絶縁膜を層間絶縁膜とし
て用いた信号遅延の少ない半導体装置を得ることができ
る。 【００１５】本発明の半導体装置製造方法は、下記式
（７）で表される有機シラン化合物を含む雰囲気中にお
いて、プラズマＣＶＤ法によりプラズマを生成し、炭
素、水素、及びフッ素を含む酸化珪素を有する絶縁膜
を、第１の配線の形成された基板上に形成する工程、レ
ジスト膜を露光して前記第１の配線と第２の配線の接続
体の接続孔となる第１のレジスト膜パターンを形成する
工程、前記第１のレジスト膜パターンをマスクにして前
記絶縁膜をエッチングする工程、前記第１のレジスト膜
パターンを除去する工程、及び第２の配線パターンを形
成する工程、を有する。 ＸmＲ1 nＳｉ（ＯＲ2）4-m-n ・・・（７） 上記式（７）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキル
基、Ｒ2は炭素数１〜３のアルキル基あるいは炭素数１
〜３のフッ化炭素、Ｘはフッ素または炭素数１〜３のフ
ッ化炭素、そしてｍとｎは１〜２の整数である。 【００１６】本発明は、耐熱性、及び酸素プラズマ耐性
に優れた低誘電率の絶縁膜を用いることによって、層間
絶縁膜の形成工程以外は従来の製造方法を用いて、低誘
電率の層間絶縁膜を有する半導体装置を製造できる。上
記本発明の半導体装置製造方法によれば、低誘電率の絶
縁膜を層間絶縁膜として用いた信号遅延の少ない半導体
装置の製造が可能となる。 【００１７】本発明の半導体装置製造方法は、下記式
（８）で表されるシロキサン化合物を含む雰囲気中にお
いて、プラズマＣＶＤ法によりプラズマを生成し、炭
素、水素、及びフッ素を含む酸化珪素を有する絶縁膜
を、第１の配線の形成された基板上に形成する工程、レ
ジスト膜を露光して前記第１の配線と第２の配線の接続
体の接続孔となる第１のレジスト膜パターンを形成する
工程、前記第１のレジスト膜パターンをマスクにして前
記絶縁膜をエッチングする工程、前記第１のレジスト膜
パターンを除去する工程、及び第２の配線パターンを形
成する工程、を有する。 ＸmＲ1 3-mＳｉＯＳｉＸmＲ1 3-m ・・・（８） 上記式（８）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキル
基、Ｘはフッ素でありｍは１〜２の整数、またはＸは炭
素数１〜３のフッ化炭素でありｍは１〜３の整数であ
る。 【００１８】本発明は、耐熱性、及び酸素プラズマ耐性
に優れた低誘電率の絶縁膜を用いることによって、層間
絶縁膜の形成工程以外は従来の製造方法を用いて、低誘
電率の層間絶縁膜を有する半導体装置を製造できる。上
記本発明の半導体装置製造方法によれば、低誘電率の絶
縁膜を層間絶縁膜として用いた信号遅延の少ない半導体
装置の製造が可能となる。 【００１９】 【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を示す
実施例１から実施例４について図１〜図４を参照しなが
ら説明する。 【００２０】《実施例１》図１は本発明の実施例１の半
導体装置の製造装置を模式的に示した構成図である。図
１において、反応室１はその内部空間を所定の真空度に
保持できる気密性を有しており、反応室１内に配置され
た導電性の支持台２上に被処理体である基板１１が載置
されている。支持台２には基板１１を加熱するためのヒ
ータ（図示せず）が設けられている。常温で液体である
反応ガスは反応室１へ導入される。反応ガスの反応室１
への導入は、液体材料を容器６内に充填して一定温度に
加熱し、マスフローコントローラー（図示せず）を介し
て流量制御されたキャリアガスによりバブリングするこ
とにより行うことができる。図１に示すように、キャリ
アガスはボンベ２１に収納されており、ボンベ２１は調
整弁を介して反応室１内の上部電極３に接続されてい
る。反応室１内に設けられている上部電極３には、第１
の電源である高周波電源４が接続されている。この上部
電極３は反応室１内のガス供給部を兼ねている。また、
反応室１と反応室１に連通して設けられた真空ポンプ７
との間に設けた弁８の開閉度の制御により、反応室１内
の真空度は自動制御され構成である。反応室１内が所望
の真空度に保持された後、上部電極３には高周波電源４
が接続され、反応室１内の反応ガスに高周波電力が供給
されるよう構成されている。なお、実施例１の半導体装
置の製造装置には、反応室１内の不要な酸化珪素膜をを
クリーニングするためのクリーニングガス、例えばフッ
化炭素系ガス等を収納したボンベ２２が調整弁を介して
上部電極３に接続されている。 【００２１】実施例１において、被処理体である基板１
１に絶縁膜を形成する場合、基板１１は反応室１内の支
持台２の上に載置される。支持台２は約４００℃に加熱
され、接地されている。基板１１が反応室１内の支持台
２に載置された後、反応室１内は真空引きされ、約３０
℃に加熱した容器６内に充填されているＣＶＤ原料、例
えばメチルフルオロジエトキシシラン｛ＣＨ3ＦＳｉ
（ＯＣ2Ｈ5）2｝を、例えば、アルゴンをキャリアガス
とし、配管を通して反応室１内に導入する。このときＣ
ＶＤ原料は、キャリアガス流量を数１００ｃｃ／分、例
えば５００ｃｃ／分に設定して、約９０℃に加熱した配
管を通して反応室１内に導入される。反応ガスが導入さ
れた反応室１内の圧力は、０.１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒr
の間、例えば約１．０Ｔｏｒｒに調整される。反応室１
内の圧力が所望の値に調整された後、上部電極３に高周
波電源４が接続され、反応室１内の反応ガスに１３.５
６ＭＨｚで１００Ｗ〜１０００Ｗ（０.６〜６Ｗ／ｃ
ｍ2）の高周波電力、例えば２５０Ｗを供給する。この
ように高周波電力が供給された反応室１内では、反応ガ
スが部分的に分解され、イオンやラジカルが生成され
る。また、反応室１内において、反応ガスから生成され
たモノマー、イオン、ラジカルは、さらに反応して、基
板１１上に炭素、水素、及びフッ素を含む酸化珪素から
なる絶縁膜が形成される。 【００２２】上記実施例１の絶縁膜の形成において、反
応ガスの材料としてフッ素、有機、珪素、及び酸素を含
む化合物を用いている。本発明の実施例１の絶縁膜の形
成においては、前述の形成条件を満たして反応ガスを適
度に分解させることによって、酸化珪素を主とする絶縁
膜を形成している。実施例１の絶縁膜の形成方法によれ
ば、このような化合物の適度な分解によって初めて、フ
ッ素と有機を適度に含む酸化珪素膜が形成できる。 【００２３】図２は、各種膜における酸素プラズマによ
るエッチングレートのレジスト膜との比を示す。図２に
おいて、白丸（○）は有機含有酸化珪素膜、白三角
（△）はフッ素添加非晶質炭素膜、黒丸（●）はフッ素
・有機含有酸化珪素膜を示す。有機シランとフッ化炭素
ガスのプラズマ反応においては、条件によって図２に示
した有機含有酸化珪素膜（○）ができる場合と、フッ素
添加非晶質炭素膜（△）ができる場合に大別できる。従
って、有機シランとフッ化炭素ガスのプラズマ反応によ
り、図２において黒丸で示すフッ素と有機を適度に含む
酸化珪素膜を形成することは困難であった。 【００２４】前述の実施例１に示した方法により形成さ
れた絶縁膜の比誘電率は、例えば図２に黒丸で示すよう
に約２.７という低い値であった。この絶縁膜をさらに
２週間室温で放置した後に比誘電率を測定したところ、
この絶縁膜には比誘電率に関して変化がなく安定した膜
質を有していた。従って、実施例１により形成した絶縁
膜は、従来のフッ素添加酸化珪素膜に見られたような吸
湿性の問題を有していない。また、前記の形成条件でシ
リコン基板上に形成した絶縁膜を窒素雰囲気中で４５０
℃に加熱したときの膜圧の収縮率は、１０％以内であっ
た。このため、実施例１により形成された絶縁膜は、４
００℃以上のプロセス温度を必要とするＬＳＩの多層配
線の製造工程に適用するのに十分な耐熱性を有してい
る。 【００２５】図２において、黒丸で示したように、前記
の形成条件でシリコン基板上に形成した絶縁膜を室温の
プラズマ処理装置に導入してエッチングレートを測定し
た。酸素雰囲気中において、１Ｔｏｒｒの圧力で５００
Ｗの高周波電力を供給してプラズマ生成したときの絶縁
膜のエッチングレートは、同一条件においてプラズマを
生成したときのレジスト膜のエッチングレートに比べて
約０.１倍であった。一方、フッ素添加非晶質炭素膜
（図２において、白三角（△））の場合は、エッチング
レートのレジスト膜との比が約１であった。従って、Ｌ
ＳＩの多層配線の製造工程において、層間絶縁膜上のレ
ジスト膜の除去を酸素プラズマにより行う場合、フッ素
添加非晶質炭素膜はレジスト膜と同じように殆どなくな
る可能性がある。一方、上記実施例１の形成方法により
形成した絶縁膜は、レジスト膜除去の工程においてエッ
チングされる量が１０％以内であり、製造プロレスにお
ける問題がない。以上のように、本発明の実施例１によ
る絶縁膜の形成方法は、耐熱性、及び酸素プラズマ耐性
の点で従来のＬＳＩの製造プロセスに適用できるもので
ある。また、実施例１の形成方法によれば、吸湿性が少
なく、比誘電率が２.５〜３.０と低誘電率であるフッ素
と有機を適度に含む酸化珪素膜を容易に形成することが
できる。 【００２６】なお、本発明の実施例１では、キャリアガ
スにアルゴンを使用したが、窒素、ヘリウムなどの不活
性ガスの中から選択して使用してもよい。発明者の実験
によれば、基板温度は３００℃〜５００℃の範囲内が好
ましく、高温で成膜する方が膜の耐熱性が向上すること
が判明した。また、反応ガスに印加する高周波電力につ
いては、反応ガスの総量に対して十分な分解を起こさな
い程度の電力に押さえることがフッ素と有機を膜中に取
り込むのに有効であることが判明した。なお、実施例１
においては、ＣＶＤ原料としてＣＨ3ＦＳｉ（ＯＣ
2Ｈ5）2を用いたが、その代わりにＣＨ3ＦＳｉ（ＯＣＨ
3）2、Ｃ2Ｈ5ＦＳｉ（ＯＣＨ3）2、Ｃ2Ｈ5ＦＳｉ（ＯＣ
2Ｈ5）2、Ｃ6Ｈ5ＦＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）2、Ｃ6Ｈ5ＦＳｉ
（ＯＣＨ3）2、ＣＨ3ＣＦ3Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）2、ＣＨ3Ｃ
Ｆ3Ｓｉ（ＯＣＨ3）2、Ｃ2Ｈ5ＣＦ3Ｓｉ（ＯＣＨ3）2、
Ｃ2Ｈ5ＣＦ3Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）2、Ｃ6Ｈ5ＣＦ3Ｓｉ（Ｏ
Ｃ2Ｈ5）2、Ｃ6Ｈ5ＣＦ3Ｓｉ（ＯＣＨ3）2、ＣＨ3Ｓｉ
（ＯＣＦ3）3、ＣＨ3ＦＳｉ（ＯＣＦ3）2、ＣＨ3ＣＦ3
Ｓｉ（ＯＣＦ3）2、Ｃ6Ｈ5ＦＳｉ（ＯＣＦ3）2、又はＣ
6Ｈ5Ｓｉ（ＯＣＦ3）3等の有機シランの液体材料を使用
しても、上記実施例１と同様に実施可能である。ただ
し、容器６の加熱温度は使用する液体材料の沸点に応じ
て、適温に調整される。 【００２７】本発明の実施例１の絶縁膜の形成方法にお
いて用いられるＣＶＤ原料は、下記式（９）で表される
有機シラン化合物である。 ＸmＲ1 nＳｉ（ＯＲ2）4-m-n ・・・（９） 上記式（１３）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキ
ル基、Ｒ2は炭素数１〜３のアルキル基あるいは炭素数
１〜３のフッ化炭素、Ｘはフッ素または炭素数１〜３の
フッ化炭素、そしてｍとｎは１〜２の整数である。 【００２８】《実施例２》次に、本発明の実施例２の絶
縁膜の形成方法について図を用いて説明する。実施例２
における絶縁膜の形成おいても前述の図１に示した半導
体装置の製造装置を用いた。実施例２において、被処理
体である基板１１に絶縁膜を形成する場合、基板１１は
反応室１内の支持台の上に最置される。支持台２は、約
４００℃に加熱され、接地されている。基板１１が反応
室１内の支持台２に載置された後、反応室１内は真空引
きされ、約３５℃に加熱した容器６内に充填されている
ＣＶＤ原料、例えばテトラメチルジフルオロジシロキサ
ン｛（ＣＨ3）2ＦＳｉＯＳｉＦ（ＣＨ3）2｝を、例え
ば、アルゴンをキャリアガスとし、配管を通して反応室
１内に導入する。このとき、ＣＶＤ原料はキャリアガス
流量を数１００ｃｃ／分、例えば５００ｃｃ／分に設定
して、約９０℃に加熱した配管を通して反応室１内に導
入される。反応ガスが導入された反応室１内の圧力は、
０.１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒの間、例えば約０.６Ｔｏ
ｒｒに調整される。反応室１内の圧力が所望の値に調整
された後、上部電極３に第１の電源である高周波電源４
が接続され、反応室１内の反応ガスに１３.５６ＭＨｚ
で１００Ｗ〜１０００Ｗ（０.６〜６Ｗ／ｃｍ2）の高周
波電力、例えば１００Ｗを供給する。このように高周波
電力が供給された反応室１内において、基板１１上に炭
素、水素、フッ素を含む酸化珪素からなる絶縁膜が形成
される。 【００２９】上記実施例２の絶縁膜の形成において、反
応ガスの材料としてフッ素、有機、珪素、及び酸素を含
む化合物を用いている。本発明の実施例２の絶縁膜の形
成方法においては、前述の形成条件を満たして反応ガス
を適度に分解させることによって、酸化珪素を主とする
絶縁膜を形成している。実施例２の絶縁膜の形成方法に
よれば、この様な化合物の適度な分解によって初めて、
フッ素と有機を適度に含む酸化珪素膜が容易に形成でき
る。 【００３０】本発明の実施例２により形成された絶縁膜
の特性は、前述の実施例１の場合と同様に、比誘電率が
約２.７という低い値であった。この絶縁膜をさらに２
週間室温で放置した後に比誘電率を測定したが、比誘電
率に変化はなかった。また、実施例２により形成された
絶縁膜は、４５０℃程度に耐える耐熱性を有し、酸素プ
ラズマのエッチングレートはレジスト膜の約０.１倍で
あった。このように、本発明の実施例２の絶縁膜の形成
方法によれば、耐熱性、及び酸素プラズマ耐性の点で優
れた絶縁膜を得ることができる。また、実施例２の絶縁
膜の形成方法は、従来のＬＳＩの製造プロセスに適用で
きるものであり、吸湿性が少なく、比誘電率が２.５〜
３.０と低誘電率であるという特徴を有するフッ素と有
機を適度に含む酸化珪素膜を容易に形成することができ
る。 【００３１】なお、本発明の実施例２では、キャリアガ
スにアルゴンを使用したが、窒素、ヘリウムなどの不活
性ガスの中から選択して使用してもよい。発明者の実験
によれば、基板温度は３００℃〜５００℃の範囲内が好
ましく、高温で成膜する方が膜の耐熱性が向上すること
が判明した。また、反応ガスに印加する高周波電力につ
いては、反応ガスの総量に対して十分な分解を起こさな
い程度の電力に押さえることがフッ素と有機を膜中に取
り込むのに有効であることが判明した。 【００３２】なお、実施例２においては、ＣＶＤ原料と
して（ＣＨ3）2ＦＳｉＯＳｉＦ（ＣＨ3）2を用いたが、
その代わりに（Ｃ2Ｈ5）2ＦＳｉＯＳｉＦ（Ｃ2Ｈ5）2、
ＣＨ3Ｆ2ＳｉＯＳｉＦ2ＣＨ3、Ｃ2Ｈ5Ｆ2ＳｉＯＳｉＦ2
Ｃ2Ｈ5、（ＣＨ3）2ＣＦ3ＳｉＯＳｉＣＦ3（ＣＨ3）2、
（Ｃ2Ｈ5）2ＣＦ3ＳｉＯＳｉＣＦ3（Ｃ2Ｈ5）2、ＣＨ3
（ＣＦ3）2ＳｉＯＳｉ(ＣＦ3）2ＣＨ3、Ｃ2Ｈ5(ＣＦ3）
2ＳｉＯＳｉ（ＣＦ3）2Ｃ2Ｈ5、又は（ＣＨ3）3ＳｉＯ
Ｓｉ（ＣＨ3）3等のシロキサンの液体材料を使用して
も、上記実施例２と同様に実施可能である。ただし、容
器６の加熱温度は使用する液体材料の沸点によって適温
に調整される。本発明の実施例２の絶縁膜の形成方法に
おいて用いられるＣＶＤ原料は、下記式（１０）で表さ
れるシロキサン化合物である。 ＸmＲ1 3-mＳｉＯＳｉＸmＲ1 3-m ・・・（１０） 上記式（１０）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキ
ル基、Ｘはフッ素でありｍは１〜２の整数、またはＸは
炭素数１〜３のフッ化炭素でありｍは１〜３の整数であ
る。 【００３３】《実施例３》次に、本発明の実施例３の半
導体装置について図３を用いて説明する。図３は本発明
の実施例３による半導体装置を示す断面図である。図３
に示すように、実施例３の半導体装置は、基板１１上に
アルミ合金と金属の積層膜（ＡｌＳｉＣｕ／ＴｉＮ／Ｔ
ｉ）により構成された第１の金属配線パターン１３が形
成されている。この第１の金属配線パターン１３の上
に、前述の実施例１で示したプラズマＣＶＤ法によりメ
チルフルオロジエトキシシラン｛ＣＨ3ＦＳｉ(ＯＣ
2Ｈ5）2｝の分解反応によって得られた、フッ素と有機
が適度に含まれ比誘電率が２.７の酸化珪素膜の絶縁膜
１４が形成されている。この絶縁膜１４には、第１の金
属配線パターン１３と第２の金属配線パターン２０とを
接続する接続体が設けられる接続孔１６と、第２の配線
パターン２０が設けられる溝１８が形成されている。絶
縁膜１４の接続孔１６と溝１８は、ともに第２の金属配
線パターンとしてのアルミ合金（ＡｌＳｉＣｕ）２０に
よってそれぞれの内部が充填されている。 【００３４】図３に示した半導体装置において、フッ素
と有機が含まれた酸化珪素膜である絶縁膜１４は、第１
の金属配線パターン１３と第２の金属配線パターン２０
との間を電気的に絶縁する層間膜としての役割と、第２
の金属配線パターン２０における線間を絶縁する絶縁体
としての役割とを果たしている。 【００３５】実施例３の半導体装置において、フッ素と
有機が含まれた酸化珪素膜である絶縁膜１４は、比誘電
率が２.５〜３.０であり、従来の絶縁膜として用いられ
ていたフッ素添加酸化珪素膜（比誘電率は３.５程度）
に比べて低誘電率である。このため、実施例３における
絶縁膜１４は、寄生容量を低減でき、素子の高速化を図
ることが可能となる。また、実施例３の半導体装置にお
ける絶縁膜１４は、比誘電率の経時変化がなく、４５０
℃程度の耐熱性を有しているため、素子の信頼性を確保
することができる。なお、本発明の実施例３では、第１
の金属の配線パターン１３及び第２の金属配線パターン
２０の材料としてアルミ合金を用いたが、銅と金属の積
層膜（Ｃｕ／ＴｉＮ）を用いてもよい。上記実施例３で
は、層間の絶縁膜１４として前述の実施例１の形成方法
により形成した絶縁膜を用いたが、前述の実施例２の形
成方法により形成した絶縁膜を用いても、上記実施例３
の半導体装置と同様の効果が得られる。 【００３６】さらに、上記実施例３においては、２層配
線の層間絶縁膜として前述の実施例１及び実施例２の形
成方法により形成した絶縁膜を用いた半導体装置の場合
について説明したが、ＭＯＳトランジスタやＧａＡｓト
ランジスタのゲート配線上の層間絶縁膜として前述の実
施例１及び実施例２の形成方法により形成した絶縁膜を
用いた半導体装置にも本発明は適用できる。また、上記
実施例３では２層配線の構造を有する半導体装置の例に
ついて説明したが、３層以上の配線構造の場合は、実施
例３と同様の層間絶縁膜を用い、接続孔と配線パターン
とを有する絶縁膜を繰り返し積層することによって形成
することができる。 【００３７】《実施例４》次に、本発明の実施例４の半
導体装置の製造方法について図４から図７を用いて説明
する。図４から図７は、本発明の実施例４による半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。図４に示
した半導体材料は、前述の実施例１の絶縁膜の形成方法
により製造される。まず、アルミ合金と金属の積層膜
（ＡｌＳｉＣｕ／ＴｉＮ／Ｔｉ）により構成された第１
の金属配線パターン１３が形成された基板１１は、半導
体装置の製造装置であるＣＶＤ装置の反応室１内の支持
台２上に載置される。この支持台２は約４００℃に加熱
されている。この基板１１が支持台２上に載置された
後、ＣＶＤ原料であるメチルフルオロジエトキシシラン
｛ＣＨ3ＦＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）
2｝を、例えば、アルゴンをキャリアガスとして、配管
を通して反応室１内に導入する。このとき、ＣＶＤ原料
は、キャリアガス流量を数１００ｃｃ／分、例えば５０
０ｃｃ／分に設定して、反応室１内に導入される。反応
ガスが導入された反応室１内の圧力は、０.１Ｔｏｒｒ
〜１０Ｔｏｒｒの間、例えば約１.０Ｔｏｒｒに調整さ
れる。反応室１内の圧力が所望の値に調整された後、上
部電極３に接続された高周波電源４により、反応室１内
の反応ガスに１３.５６ＭＨｚで１００Ｗ〜１０００Ｗ
（０.６〜６Ｗ／ｃｍ2
）の高周波電力、例えば２５０Ｗを供給する。このよう
に高周波電力が供給された反応室１内では、反応ガスが
部分的に分解され、炭素、水素、及びフッ素を含む酸化
珪素からなる絶縁膜１４が約１μｍ堆積する（図４）。
このとき、炭素、水素、及びフッ素を含む酸化珪素から
なる絶縁膜１４は、比誘電率が２.５〜３.０の間にあり
、低誘電率である。 【００３８】次に、前記のように形成された絶縁膜１４
に、第１の金属配線パターン１３と第２の金属配線パタ
ーン２０を接続する接続体を設けるための接続孔を形成
する。この接続孔は絶縁膜１４に形成されるため、まず
、所望の形状を有する第１のレジスト膜パターン１５が
前記絶縁膜１４上に形成される。次に、第１のレジスト
膜パターン１５が形成された半導体材料は、ドライエッ
チング装置内に設置される。ドライエッチング装置内に
は、例えばＣＦ 4 ガスと酸素の混合ガスが導入され、調
圧されている。ドライエッチング装置内が調圧された
後、高周波電力を印加して絶縁膜１４を、所望の形状に
エッチングする。図５に示すように、半導体材料には接
続孔１６が形成される。図５に示した半導体材料はプラ
ズマ処理装置内に設置される。プラズマ処理装置内は、
酸素ガスが導入され、所望の値に調圧される。所望の圧
力に調整されたプラズマ処理装置内には、高周波電力が
印加されて、第１のレジスト膜１５が除去される。実施
例４における絶縁膜１４は、有機を含んで低誘電率であ
るにもかかわらず、酸素プラズマでのエッチングレート
がレジスト膜の約０.１倍であるため、このレジスト膜
１５の除去工程において、絶縁膜１４の膜減少率は１０
％以内に押さえられる。 【００３９】次に、第２の金属配線パターン２０を形成
するために第２のレジスト膜パターン１７を形成する。
第２のレジスト膜パターン１７が形成された半導体材料
は、ドライエッチング装置内に設置される。ドライエッ
チング装置内は、例えばＣＦ4ガスと酸素の混合ガスが
導入されて調圧されている。所望の値に調圧されたドラ
イエッチング装置内には高周波電力が印加されて、半導
体材料において絶縁膜１４が０.４μｍエッチングされ
る。この状態を図６に示す。図６に示すように、半導体
材料には溝１８が形成されている。その後、この半導体
材料は、プラズマ処理装置内に設置され、第２のレジス
ト膜１７が除去される。このレジスト膜除去工程におい
て、半導体材料が設置されたプラズマ処理装置内に酸素
ガスが導入され、プラズマ処理装置内は調圧される。プ
ラズマ処理装置内が調圧された後、高周波電力が印加さ
れて第２のレジスト膜１７は除去される。このレジスト
膜除去工程における絶縁膜１４の膜減少率は、１０％以
内に押さえられている。 【００４０】上記のように形成された第２のレジスト膜
１７が除去された半導体材料は、その表面全面にアルミ
合金（ＡｌＳｉＣｕ）が形成され、４５０℃の熱処理が
施される。この熱処理により、アルミ合金が軟化し、接
続孔１６及び溝１８内にアルミ合金が充填される。その
後、絶縁膜１４上のアルミ合金が研磨除去され、図７に
示す第２の金属配線パターン２０が形成される。上記半
導体装置の製造方法により、２層配線構造を有する半導
体装置が得られる。この半導体装置において、絶縁膜１
４は第２の金属配線パターン２０の配線間の絶縁体とし
ても作用する。この絶縁膜１４は、比誘電率が２.５〜
３.０の間にあり、低誘電率であるため、寄生容量が低
減され、半導体装置の高速化に対して優れた効果がを有
する。 【００４１】また、絶縁膜１４は有機を含んで低誘電率
であるにもかかわらず、４５０℃以上の耐熱性を有して
いるので、半導体装置の製造においてアルミ合金を軟化
させるための熱処理工程を行っても、膜厚の減少がなく
膜質の変化もない。なお、本発明の実施例４では、第１
の金属配線パターン１３及び第２の金属配線パターン２
０の材料としてアルミ合金を用いたが、銅と金属の積層
膜（Ｃｕ／ＴｉＮ）を用いることもできる。上記実施例
４では、層間絶縁膜１４として前述の実施例１の形成方
法により形成した絶縁膜を用いたが、前述の実施例２の
形成方法により形成した絶縁膜を用いても、上記実施例
４における半導体装置の製造工程と同様の製造工程で２
層配線構造を有する半導体装置が得られ、実施例４の半
導体装置の製造方法と同様の効果がある。 【００４２】上記実施例４では、２層配線の層間絶縁膜
として実施例１及び実施例２の形成方法により形成した
絶縁膜を用いた半導体装置の場合について説明したが、
ＭＯＳトランジスタやＧａＡｓトランジスタのゲート配
線上の層間絶縁膜として実施例１及び実施例２の形成方
法により形成した絶縁膜を用いた半導体装置にも本発明
は適用できる。上記実施例４絶縁膜１４の形成方法は、
反応ガスの総量に対して十分な分解を起こさない程度に
高周波電力を印加することによってフッ素と有機を効率
的に膜中に取り込み、低誘電率化を実現している。従っ
て、上記のようなトランジスタに前述の実施例の絶縁膜
の形成方法を用いることにより、トランジスタの直上の
絶縁膜の形成において、プラズマＣＶＤ法を用いてもプ
ラズマ照射によるトランジスタ特性の変動を起こさずに
絶縁膜を形成することができる。上記実施例４では２層
配線の構造を有する半導体装置の例について説明した
が、３層以上の配線構造の場合は、実施例４と同様の層
間絶縁膜を用い、接続孔と配線パターンとを有する絶縁
膜を繰り返し積層することによって形成することができ
る。 【００４３】 【発明の効果】本発明の絶縁膜の形成方法において、炭
素、水素、及びフッ素を含む酸化珪素を有する絶縁膜
は、絶縁膜中に炭素、水素、及びフッ素を取り込みやす
く、優れた耐熱性と酸素プラズマ耐性とを有し、吸湿性
が少なく、比誘電率が２.５〜３.０の間の低誘電率であ
るという特徴を有する。従って、この絶縁膜を半導体装
置の層間絶縁膜として用いる場合、層間絶縁膜の形成工
程以外は従来の製造方法を用いることにより、低誘電率
の層間絶縁膜を有する半導体装置を得ることができる。
その結果、本発明による半導体装置においては、配線間
の寄生容量が小さく、信号遅延が少ないという効果を有
しており、優れた信頼性を有している。
【図１】本発明の実施例１及び実施例２に用いられる半
導体装置の製造装置の構成を示す概略構成図である。
導体装置の製造装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施例１により形成した絶縁膜の比誘
電率と酸素プラズマ耐性を示すグラフである。
電率と酸素プラズマ耐性を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例３による２層配線を有する半導
体装置を示す断面図である。
体装置を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例４による２層配線を有する半導
体装置の製造方法を示す工程断面図である。
体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図５】本発明の実施例４による２層配線を有する半導
体装置の製造方法における工程断面図である。
体装置の製造方法における工程断面図である。
【図６】本発明の実施例４による２層配線を有する半導
体装置の製造方法における工程断面図である。
体装置の製造方法における工程断面図である。
【図７】本発明の実施例４による２層配線を有する半導
体装置の製造方法における工程断面図である。
体装置の製造方法における工程断面図である。
１ 反応室 ２ 支持台 ３ 上部電極 ４ 高周波電源 １１ 基板 １３ 第１の金属配線パターン １４ 絶縁膜 １６ 接続孔 １８ 溝 ２０ 第２の金属配線パターン
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年５月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】本発明の半導体装置は、炭素、水素、及び
フッ素を含む酸化珪素を有し、比誘電率が２.５〜３.０
である絶縁膜を、ＭＯＳトランジスタやＧａＡｓトラン
ジスタのゲート配線上の層間絶縁膜として用いている。
フッ素を含む酸化珪素を有し、比誘電率が２.５〜３.０
である絶縁膜を、ＭＯＳトランジスタやＧａＡｓトラン
ジスタのゲート配線上の層間絶縁膜として用いている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】本発明は、前述の絶縁膜をＭＯＳトランジ
スタやＧａＡｓトランジスタのゲート配線上の層間絶縁
膜として用いているため、層間絶縁膜の低誘電率化によ
り信号遅延を抑制でき、半導体装置の高速化を達成す
る。
スタやＧａＡｓトランジスタのゲート配線上の層間絶縁
膜として用いているため、層間絶縁膜の低誘電率化によ
り信号遅延を抑制でき、半導体装置の高速化を達成す
る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】《実施例１》図１は本発明の実施例１の半
導体装置の製造装置を模式的に示した構成図である。図
１において、反応室１はその内部空間を所定の真空度に
保持できる気密性を有しており、反応室１内に配置され
た導電性の支持台２上に被処理体である基板１１が載置
されている。支持台２には基板１１を加熱するためのヒ
ータ（図示せず）が設けられている。常温で液体である
反応ガスは反応室１へ導入される。反応ガスの反応室１
への導入は、液体材料を容器６内に充填して一定温度に
加熱し、マスフローコントローラー（図示せず）を介し
て流量制御されたキャリアガスによりバブリングするこ
とにより行われる。図１に示すように、キャリアガスは
ボンベ２１に収納されており、ボンベ２１は調整弁、容
器６等を介して反応室１内の上部電極３に接続され、キ
ャリアガスを反応室１へ導入できるよう構成されてい
る。反応室１内に設けられている上部電極３には、第１
の電源である高周波電源４が接続されている。この上部
電極３は反応室１内のガス供給部と電極とを兼ねてい
る。また、反応室１と反応室１に連通して設けられた真
空ポンプ７との間に設けた弁８の開閉度の制御により、
反応室１内の真空度は自動制御される構成である。反応
室１内が所望の真空度に保持された後、上部電極３には
高周波電源４が接続され、反応室１内の反応ガスに高周
波電力が供給されるよう構成されている。なお、実施例
１の半導体装置の製造装置には、反応室１内の不要な酸
化珪素膜ををクリーニングするためのクリーニングガ
ス、例えばフッ化炭素系ガス等を収納したボンベ２２が
調整弁を介して上部電極３に接続されている。
導体装置の製造装置を模式的に示した構成図である。図
１において、反応室１はその内部空間を所定の真空度に
保持できる気密性を有しており、反応室１内に配置され
た導電性の支持台２上に被処理体である基板１１が載置
されている。支持台２には基板１１を加熱するためのヒ
ータ（図示せず）が設けられている。常温で液体である
反応ガスは反応室１へ導入される。反応ガスの反応室１
への導入は、液体材料を容器６内に充填して一定温度に
加熱し、マスフローコントローラー（図示せず）を介し
て流量制御されたキャリアガスによりバブリングするこ
とにより行われる。図１に示すように、キャリアガスは
ボンベ２１に収納されており、ボンベ２１は調整弁、容
器６等を介して反応室１内の上部電極３に接続され、キ
ャリアガスを反応室１へ導入できるよう構成されてい
る。反応室１内に設けられている上部電極３には、第１
の電源である高周波電源４が接続されている。この上部
電極３は反応室１内のガス供給部と電極とを兼ねてい
る。また、反応室１と反応室１に連通して設けられた真
空ポンプ７との間に設けた弁８の開閉度の制御により、
反応室１内の真空度は自動制御される構成である。反応
室１内が所望の真空度に保持された後、上部電極３には
高周波電源４が接続され、反応室１内の反応ガスに高周
波電力が供給されるよう構成されている。なお、実施例
１の半導体装置の製造装置には、反応室１内の不要な酸
化珪素膜ををクリーニングするためのクリーニングガ
ス、例えばフッ化炭素系ガス等を収納したボンベ２２が
調整弁を介して上部電極３に接続されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】本発明の実施例１の絶縁膜の形成方法にお
いて用いられるＣＶＤ原料は、下記式（９）で表される
有機シラン化合物である。 Ｘm Ｒ1 n Ｓｉ（ＯＲ2）4-m-n ・・・（９） 上記式（９）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキル
基、Ｒ2は炭素数１〜３のアルキル基あるいは炭素数１
〜３のフッ化炭素、Ｘはフッ素または炭素数１〜３のフ
ッ化炭素、そしてｍとｎは１〜２の整数である。
いて用いられるＣＶＤ原料は、下記式（９）で表される
有機シラン化合物である。 Ｘm Ｒ1 n Ｓｉ（ＯＲ2）4-m-n ・・・（９） 上記式（９）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキル
基、Ｒ2は炭素数１〜３のアルキル基あるいは炭素数１
〜３のフッ化炭素、Ｘはフッ素または炭素数１〜３のフ
ッ化炭素、そしてｍとｎは１〜２の整数である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４３】
【発明の効果】本発明の絶縁膜の形成方法において、炭
素、水素、及びフッ素を含む酸化珪素を有する絶縁膜が
形成され、この絶縁膜は膜中に炭素、水素、及びフッ素
を取り込みやすく、優れた耐熱性と酸素プラズマ耐性と
を有し、吸湿性が少なく、比誘電率が２.５〜３.０の間
の低誘電率であるという特徴を有する。本発明の絶縁膜
の形成方法による絶縁膜は優れた耐熱性を有するため、
この絶縁膜を半導体装置の層間絶縁膜として用いる半導
体装置の製造方法において、層間絶縁膜の形成工程以外
は従来の製造方法を用いることができ、この製造方法に
より低誘電率の層間絶縁膜を有する半導体装置を得るこ
とができる。その結果、本発明による半導体装置におい
ては、従来の半導体装置に比べて配線間の寄生容量が小
さく、信号遅延が少ないという効果を有し、半導体装置
の微細化と高速化に対応することが可能な優れた性能を
有している。
素、水素、及びフッ素を含む酸化珪素を有する絶縁膜が
形成され、この絶縁膜は膜中に炭素、水素、及びフッ素
を取り込みやすく、優れた耐熱性と酸素プラズマ耐性と
を有し、吸湿性が少なく、比誘電率が２.５〜３.０の間
の低誘電率であるという特徴を有する。本発明の絶縁膜
の形成方法による絶縁膜は優れた耐熱性を有するため、
この絶縁膜を半導体装置の層間絶縁膜として用いる半導
体装置の製造方法において、層間絶縁膜の形成工程以外
は従来の製造方法を用いることができ、この製造方法に
より低誘電率の層間絶縁膜を有する半導体装置を得るこ
とができる。その結果、本発明による半導体装置におい
ては、従来の半導体装置に比べて配線間の寄生容量が小
さく、信号遅延が少ないという効果を有し、半導体装置
の微細化と高速化に対応することが可能な優れた性能を
有している。
フロントページの続き (72)発明者 宝珍 隆三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 下記式（１）で表される有機シラン化合
物を含む雰囲気中において、プラズマＣＶＤ法によりプ
ラズマを生成し、炭素、水素、及びフッ素を含む酸化珪
素を有する絶縁膜を形成することを特徴とする絶縁膜の
形成方法。 ＸmＲ1 nＳｉ（ＯＲ2）4-m-n ・・・（１） 上記式（１）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキル
基、Ｒ2は炭素数１〜３のアルキル基あるいは炭素数１
〜３のフッ化炭素、Ｘはフッ素または炭素数１〜３のフ
ッ化炭素、そしてｍとｎは１〜２の整数である。 - 【請求項２】 下記式（２）で表されるシロキサン化合
物を含む雰囲気中において、プラズマＣＶＤ法によりプ
ラズマを生成し、炭素、水素、及びフッ素を含む酸化珪
素を有する絶縁膜を形成することを特徴とする絶縁膜の
形成方法。 ＸmＲ1 3-mＳｉＯＳｉＸmＲ1 3-m ・・・（２） 上記式（２）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキル
基、Ｘはフッ素でありｍは１〜２の整数、またはＸは炭
素数１〜３のフッ化炭素でありｍは１〜３の整数であ
る。 - 【請求項３】 炭素、水素、及びフッ素を含む酸化珪素
を有し、比誘電率が２.５〜３.０である絶縁膜を、多層
配線の同一配線層の配線間及び異なる配線層の配線間に
設けられたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】 炭素、水素、及びフッ素を含む酸化珪素
を有し、比誘電率が２.５〜３.０である絶縁膜を、多層
配線の同一配線層の配線間及び異なる配線層の配線間に
設けられたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】 下記式（３）で表される有機シラン化合
物を含む雰囲気中において、プラズマＣＶＤ法によりプ
ラズマを生成し、炭素、水素、及びフッ素を含む酸化珪
素を有する絶縁膜を、第１の配線の形成された基板上に
形成する工程、 レジスト膜を露光して前記第１の配線と第２の配線の接
続体の接続孔となる第１のレジスト膜パターンを形成す
る工程、 前記第１のレジスト膜パターンをマスクにして前記絶縁
膜をエッチングする工程、 前記第１のレジスト膜パターンを除去する工程、及び第
２の配線パターンを形成する工程、を有することを特徴
とする半導体装置製造方法。 ＸmＲ1 nＳｉ（ＯＲ2）4-m-n ・・・（３） 上記式（３）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキル
基、Ｒ2は炭素数１〜３のアルキル基あるいは炭素数１
〜３のフッ化炭素、Ｘはフッ素または炭素数１〜３のフ
ッ化炭素、そしてｍとｎは１〜２の整数である。 - 【請求項６】 下記式（４）で表されるシロキサン化合
物を含む雰囲気中において、プラズマＣＶＤ法によりプ
ラズマを生成し、炭素、水素、及びフッ素を含む酸化珪
素からなる絶縁膜を、第１の配線の形成された基板上に
形成する工程、 レジスト膜を露光して前記第１の配線と第２の配線の接
続体の接続孔となる第１のレジスト膜パターンを形成す
る工程、 前記第１のレジスト膜パターンをマスクにして前記絶縁
膜をエッチングする工程、 前記第１のレジスト膜パターンを除去する工程、及び第
２の配線パターンを形成する工程、を有することを特徴
とする半導体装置製造方法。 ＸmＲ1 3-mＳｉＯＳｉＸmＲ1 3-m ・・・（４） 上記式（４）において、Ｒ1は炭素数１〜６のアルキル
基、Ｘはフッ素でありｍは１〜２の整数、またはＸは炭
素数１〜３のフッ化炭素でありｍは１〜３の整数であ
る。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3109698A JPH11233500A (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 絶縁膜の形成方法及びそれを用いた半導体装置と半導体装置製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3109698A JPH11233500A (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 絶縁膜の形成方法及びそれを用いた半導体装置と半導体装置製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11233500A true JPH11233500A (ja) | 1999-08-27 |
Family
ID=12321881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3109698A Pending JPH11233500A (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 絶縁膜の形成方法及びそれを用いた半導体装置と半導体装置製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11233500A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6613834B2 (en) | 2000-03-29 | 2003-09-02 | Fujitsu Limited | Low dielectric constant film material, film and semiconductor device using such material |
| JP2004172367A (ja) * | 2002-11-20 | 2004-06-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 積層型セラミック電子部品およびその製造方法 |
| US6780498B2 (en) | 2001-03-23 | 2004-08-24 | Fujitsu Limited | Silicon-based composition, low dielectric constant film, semiconductor device, and method for producing low dielectric constant film |
| JP2013136557A (ja) * | 2011-11-30 | 2013-07-11 | Adeka Corp | １，３−ジフルオロジシロキサン化合物の製造方法 |
-
1998
- 1998-02-13 JP JP3109698A patent/JPH11233500A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6613834B2 (en) | 2000-03-29 | 2003-09-02 | Fujitsu Limited | Low dielectric constant film material, film and semiconductor device using such material |
| US6958525B2 (en) | 2000-03-29 | 2005-10-25 | Fujitsu Limited | Low dielectric constant film material, film and semiconductor device using such material |
| US7235866B2 (en) | 2000-03-29 | 2007-06-26 | Fujitsu Limited | Low dielectric constant film material, film and semiconductor device using such material |
| DE10113110B4 (de) * | 2000-03-29 | 2009-01-02 | Fujitsu Ltd., Kawasaki | Filmmaterial und Film mit niedriger Dielektrizitätskonstante |
| US6780498B2 (en) | 2001-03-23 | 2004-08-24 | Fujitsu Limited | Silicon-based composition, low dielectric constant film, semiconductor device, and method for producing low dielectric constant film |
| US7358299B2 (en) | 2001-03-23 | 2008-04-15 | Fujitsu Limited | Silicon-based composition, low dielectric constant film, semiconductor device, and method for producing low dielectric constant film |
| JP2004172367A (ja) * | 2002-11-20 | 2004-06-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 積層型セラミック電子部品およびその製造方法 |
| JP2013136557A (ja) * | 2011-11-30 | 2013-07-11 | Adeka Corp | １，３−ジフルオロジシロキサン化合物の製造方法 |
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|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Effective date: 20040312 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 |