JPS6348847A - 薄膜堆積方法 - Google Patents
薄膜堆積方法Info
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- JPS6348847A JPS6348847A JP19202286A JP19202286A JPS6348847A JP S6348847 A JPS6348847 A JP S6348847A JP 19202286 A JP19202286 A JP 19202286A JP 19202286 A JP19202286 A JP 19202286A JP S6348847 A JPS6348847 A JP S6348847A
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Landscapes
- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、酸化シリコン膜の気相成長法、特に多層配置
層間の層間絶縁膜の堆積方法に関する。
層間の層間絶縁膜の堆積方法に関する。
（従来の技術）
多層配線技術における層間絶縁膜として一般に酸化シリ
コン膜（ＳｉＯ□）が用いられる。層間絶縁膜としては
、体温で形成しうろことおよび段差＆＆ ）１形状が良
好であることが必要である。Ｓ１０□膜の堆積方法とし
て、気相成長法、プラズマ気相成長法、バイアススパッ
タ法など各種あるが、低温で形成できるため、プラズマ
気相成長法やバイアススパッタ法が用いられて来た。
コン膜（ＳｉＯ□）が用いられる。層間絶縁膜としては
、体温で形成しうろことおよび段差＆＆ ）１形状が良
好であることが必要である。Ｓ１０□膜の堆積方法とし
て、気相成長法、プラズマ気相成長法、バイアススパッ
タ法など各種あるが、低温で形成できるため、プラズマ
気相成長法やバイアススパッタ法が用いられて来た。
しかし、素子の微細化とともに、埋め込まなければなら
ないスペース部のアスペクト比（パターンの幅と深さの
比）が増大しており、現在量も段差被覆形状が良いとさ
れるバイアススパッタ法でも埋め込みきれず、空洞が残
るようになって来ている。
ないスペース部のアスペクト比（パターンの幅と深さの
比）が増大しており、現在量も段差被覆形状が良いとさ
れるバイアススパッタ法でも埋め込みきれず、空洞が残
るようになって来ている。
一方、最近フッ素樹脂の表面エネルギーが小さいことを
利用した選択堆積方法が最近見い出された（粟屋、有田
、第３３回応物予稿集、Ｐ４９９．ＩＰ−Ｐ−９，１９
８６） 、これは、まずレジストパターンの形成された
基板をＮＦ、プラズマにさらしレジスト表層をフッ素化
する。次に四塩化シリコン５ｉＣＩ２４ と水蒸気を導
入し、５ｉＣｆ１４の加水分解により５ｉｎ２膜を形成
する。この際、フッ素化されたレジスト表面は、表面自
由エネルギーが低いため５ｉＣＱ、分子や水蒸気分子が
吸着せず、したがってレジスト上にはＳｉｎ、膜が形成
されない、この方法で、選択的に成長しうる最大膜厚は
、約２０００人である。
利用した選択堆積方法が最近見い出された（粟屋、有田
、第３３回応物予稿集、Ｐ４９９．ＩＰ−Ｐ−９，１９
８６） 、これは、まずレジストパターンの形成された
基板をＮＦ、プラズマにさらしレジスト表層をフッ素化
する。次に四塩化シリコン５ｉＣＩ２４ と水蒸気を導
入し、５ｉＣｆ１４の加水分解により５ｉｎ２膜を形成
する。この際、フッ素化されたレジスト表面は、表面自
由エネルギーが低いため５ｉＣＱ、分子や水蒸気分子が
吸着せず、したがってレジスト上にはＳｉｎ、膜が形成
されない、この方法で、選択的に成長しうる最大膜厚は
、約２０００人である。
ｌやＮ融点金属の配線間に、上記選択成長法を応用しつ
るならば、配線間を完全に埋め込めないまでも、アスペ
クト比を低減することが可能である。たとえば、幅０．
６．．深さ０．８ｔ１ｍのスペース部は、アスペクト比
１．３であり、バイアススパッタ法でも埋め込むことは
できない、しかし、上記選択成長法でスペース部のみ２
０００人堆積することができれば、アスペクト比は１に
低下する。アスペクト比１ならばバイアススパッタ法で
埋め込むことが可能である。
るならば、配線間を完全に埋め込めないまでも、アスペ
クト比を低減することが可能である。たとえば、幅０．
６．．深さ０．８ｔ１ｍのスペース部は、アスペクト比
１．３であり、バイアススパッタ法でも埋め込むことは
できない、しかし、上記選択成長法でスペース部のみ２
０００人堆積することができれば、アスペクト比は１に
低下する。アスペクト比１ならばバイアススパッタ法で
埋め込むことが可能である。
しかしながら、゛この方法は、Ｓｉｎ、と金属との間で
は何ら選択性がなく、全面に膜が堆積するため実際には
多層配線技術への応用は不可能であった。
は何ら選択性がなく、全面に膜が堆積するため実際には
多層配線技術への応用は不可能であった。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明の目的は、金属配線間のスペース部に選択的に絶
縁膜を堆積する方法を提供することにある。
縁膜を堆積する方法を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、絶縁膜上に形成された金属配線上に選択的に
フロロカーボン膜を堆積する工程と、酸化Ｓｉ膜を堆積
する工程とを具備するものである。
フロロカーボン膜を堆積する工程と、酸化Ｓｉ膜を堆積
する工程とを具備するものである。
（作用）
一対の平行平板電極を有する真空青白にＣド４等フレオ
ンガスとＨ，ガスを６人し、 １３．５６ＭＩＩｚなど
の高周波電力を印加すると、通常接地側の電極（陽極）
上にフロロカーボン膜（一種のテフロン膜）が堆積する
のは、よく知られた事実である。（■２添加量を増加す
ると、高周波電力の印加されたｆｔ１極（陰極）上でも
フロロカーボン膜が堆積するようになる。
ンガスとＨ，ガスを６人し、 １３．５６ＭＩＩｚなど
の高周波電力を印加すると、通常接地側の電極（陽極）
上にフロロカーボン膜（一種のテフロン膜）が堆積する
のは、よく知られた事実である。（■２添加量を増加す
ると、高周波電力の印加されたｆｔ１極（陰極）上でも
フロロカーボン膜が堆積するようになる。
本発明者は、ＶＡ＋＋上でのフロロカーボン膜の形成に
ついて詳細な検討を行なったところ、フロロカーボン膜
の堆積する条件が、材料によって微妙に異なることを見
い出した。
ついて詳細な検討を行なったところ、フロロカーボン膜
の堆積する条件が、材料によって微妙に異なることを見
い出した。
第２図は、結果の一例で、第１図（ａ）に示す装置内を
用いてＣＦ４流量２０ Ｂ ／ ｍ ｉ ｎ、 圧力０
．０ＩＴｏｒｒ、印加ｒｆ？Ｍ力１５０Ｗ の条件で放
電を行ない、ＡＱ、カーボン板、レジスト、 ＳＬ、
ＳＬＯ，の各材料上でのフロロカーボン堆積速度を添加
Ｉ！２量の関数として示したものである。この図から明
らかなように、カーボンやレジストのように炭素質の材
料上では、最も少ないＨ７添加量で堆積が始まる０次に
ＳｉやＡＱ等で、酸素を含有するＳｉｎ、上では、最も
５鰍の水素添加を必要とする。
用いてＣＦ４流量２０ Ｂ ／ ｍ ｉ ｎ、 圧力０
．０ＩＴｏｒｒ、印加ｒｆ？Ｍ力１５０Ｗ の条件で放
電を行ない、ＡＱ、カーボン板、レジスト、 ＳＬ、
ＳＬＯ，の各材料上でのフロロカーボン堆積速度を添加
Ｉ！２量の関数として示したものである。この図から明
らかなように、カーボンやレジストのように炭素質の材
料上では、最も少ないＨ７添加量で堆積が始まる０次に
ＳｉやＡＱ等で、酸素を含有するＳｉｎ、上では、最も
５鰍の水素添加を必要とする。
ＣＦ、／ｌ−１，混合ガスでのフロロカーボン膜堆積過
程は１次のように考えられる。
程は１次のように考えられる。
まず、プラズマ中で、 ＣＦ、は次のように解離する。
ＣＦ、 ＋ ｅ −＋ ＣＦ’−＋ Ｆ’↓
ＣＦ？＋Ｆに
↓
ＣＦに十Ｆｉｌ
↓
Ｃ残
もちろんラジカルばかりではなく、ＣＦ、”、 ＣＦ２
＋などの正しくオンも生成する。フロロカーボンポリマ
ー膜は、ＣＦ□やＣＦなど重合性を有する化学種によっ
て形成される。Ｈ２を添加したすると、１２の解離から
生じた１１賞がＣ１！３’やＣＦ２’と反応してＦを引
き抜き。
＋などの正しくオンも生成する。フロロカーボンポリマ
ー膜は、ＣＦ□やＣＦなど重合性を有する化学種によっ
て形成される。Ｈ２を添加したすると、１２の解離から
生じた１１賞がＣ１！３’やＣＦ２’と反応してＦを引
き抜き。
ＣＦ３’＋Ｈ’→ＣＦよ＋１ｌＦ
ＣＦ−＋Ｈ＾→ＣＦ＋ＨＦ
重合性を有するＣＦ！ ’やＣＦにが多量に生成する。
そのため堆積膜を生成しやすくなる。
気相のＣＦ−やＣＦ’は拡散して表面に吸着し１表面で
重合反応が進む。陰極の表面は、単に陰極降下電圧によ
って加速されたイオンの衝撃を受けている。カーボン板
やレジストのような材料では、イオン衝撃によって分解
すると同時に表面にラジカルのようなものが形成される
。このようなラジカルサイトには、ＣＦ、 ”やＣＦ１
′１が吸着しやすい、そのためレジストやカーボン板上
では、最もフロロカーボン膜が形成されやすい。一方Ｓ
ｉｎ、の場合。
重合反応が進む。陰極の表面は、単に陰極降下電圧によ
って加速されたイオンの衝撃を受けている。カーボン板
やレジストのような材料では、イオン衝撃によって分解
すると同時に表面にラジカルのようなものが形成される
。このようなラジカルサイトには、ＣＦ、 ”やＣＦ１
′１が吸着しやすい、そのためレジストやカーボン板上
では、最もフロロカーボン膜が形成されやすい。一方Ｓ
ｉｎ、の場合。
イオン衝撃によって分解され、酸素を発生する。
表面に接近したＣＦ−やＣＦ”は、この酸素によって酸
化されるため、他材料に比較して表面のＣＦ２１″やＣ
Ｆ’の量が減少し、最も重合反応が進みにくい。
化されるため、他材料に比較して表面のＣＦ２１″やＣ
Ｆ’の量が減少し、最も重合反応が進みにくい。
このことが、最も多量のＨ２を添加しないとフロロカー
ボン膜が形成されないことにつながっている。
ボン膜が形成されないことにつながっている。
この結果より、適当なＨ２添加量を選定すると。
５ｉｎ２上に堆積することなくＡ２等配線材料の上のみ
にフロロカーボン膜を堆積することが可能となる。
にフロロカーボン膜を堆積することが可能となる。
このようにして形成したフロロカーボン膜もまた表面自
由エネルギーが低く 、 ５ｉＣＱＪＩＩよ０の混合ガ
スを導入するとその上には堆積しない、したがって、Ａ
２等金属配線上に堆積することなく、配線間にのみＳｉ
Ｏよ膜を堆積することが可能である。
由エネルギーが低く 、 ５ｉＣＱＪＩＩよ０の混合ガ
スを導入するとその上には堆積しない、したがって、Ａ
２等金属配線上に堆積することなく、配線間にのみＳｉ
Ｏよ膜を堆積することが可能である。
（実施例）
以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
まず、第２回船いて、Ｓｕｎ、 ２上に幅０．６．．
高さ０．８−のＡ！配線３の形成されたＳｉ基板１を
２枚準備する（第２図（ａ））、このうちの１枚のウェ
ーハには、以下の処理を施す。
高さ０．８−のＡ！配線３の形成されたＳｉ基板１を
２枚準備する（第２図（ａ））、このうちの１枚のウェ
ーハには、以下の処理を施す。
まず、第１図（ａ）に示す平行平板型ドライエツチング
装置内に基板１を入れる。ここで１１は真空チャンバ、
１２は陽極、１３は陰極、２２はガス感入管。
装置内に基板１を入れる。ここで１１は真空チャンバ、
１２は陽極、１３は陰極、２２はガス感入管。
１５は水冷管、１６は絶縁材、１７はマツチング回路、
１８は高周波電源、１９はバルブ、２０は拡散ポンプ。
１８は高周波電源、１９はバルブ、２０は拡散ポンプ。
２１はロータリーポンプである。ＣＦ４２０ＩＩＱ／ｍ
ｊｎ。
ｊｎ。
Ｈ，１１ｄ／ａ＋ｉｎを導入し、メインバルブを操作し
て圧力を０．０１Ｔｏｒｒに制御する１次に高周波電力
１５０Ｗを投入し、１０分間堆積を行なう、これにより
、Ａ２膜３上に、フロロカーボン膜４が２００〜３００
人堆積する（第２図（ｂ））、次に０２プラズママツシ
ングによりフロロカーボン膜４を除去する。
て圧力を０．０１Ｔｏｒｒに制御する１次に高周波電力
１５０Ｗを投入し、１０分間堆積を行なう、これにより
、Ａ２膜３上に、フロロカーボン膜４が２００〜３００
人堆積する（第２図（ｂ））、次に０２プラズママツシ
ングによりフロロカーボン膜４を除去する。
次に、５ｉＣＱ４と水蒸気をそれぞれ１０ｍＱ／ｌｌｌ
１ｎ ＊２０ａＱ／＠ｉｎで導入し、圧力を０． ＩＴ
ｏｒｒに保つ、この処理により、＾Ｑｌ１３上にはＳｉ
Ｏ□膜５は堆積しないが、ＳｉＯ□膜２上には堆積が起
こる（第２図（ｃ））。
１ｎ ＊２０ａＱ／＠ｉｎで導入し、圧力を０． ＩＴ
ｏｒｒに保つ、この処理により、＾Ｑｌ１３上にはＳｉ
Ｏ□膜５は堆積しないが、ＳｉＯ□膜２上には堆積が起
こる（第２図（ｃ））。
次に、両ウェーハをバイアススパッタ装置内に入れ、Ａ
ｒ１０．混合ガス（＾ｒ３０％）圧力２ Ｘ １０−’
Ｔｏｒｒ。
ｒ１０．混合ガス（＾ｒ３０％）圧力２ Ｘ １０−’
Ｔｏｒｒ。
ターゲット側ｒｆ電力１にυ、基板側１００−でスパッ
タ ４リングを行ない、約１−のＳｉｎ、膜を堆積する
。その後ウェーハを割り断面を観察すると、直接バイア
ススパッタ膜６を堆積した場合には、第２図（ｄ）のご
とく空洞ができているのに対し１本発明の処理を施した
ウェーハでは第２図（、）のように空洞が発生せずに完
全に埋め込めていることが判明した。
タ ４リングを行ない、約１−のＳｉｎ、膜を堆積する
。その後ウェーハを割り断面を観察すると、直接バイア
ススパッタ膜６を堆積した場合には、第２図（ｄ）のご
とく空洞ができているのに対し１本発明の処理を施した
ウェーハでは第２図（、）のように空洞が発生せずに完
全に埋め込めていることが判明した。
なお本実施例では、Ｓ ｉ Ｏ、、上のＡ２配線につい
て述べたが、配線材料はＡＱに限るものではなく、Ｗ。
て述べたが、配線材料はＡＱに限るものではなく、Ｗ。
Ｍｏ、 Ｔｉおよびそれらのシリサイド等でも同様の効
果は起こる。さらに、配線材料の下地も５ｉｎ２に限る
ことなく、Ｓｉ、 Ｎ４膜でもよい。
果は起こる。さらに、配線材料の下地も５ｉｎ２に限る
ことなく、Ｓｉ、 Ｎ４膜でもよい。
Ａｌ１の多層配線形成において１本発明により、まずス
ペース部に２０００人の程度の５ｉｎ２膜を形成し。
ペース部に２０００人の程度の５ｉｎ２膜を形成し。
続いてバイアススパッタ法によりＳｉＯ□膜を堆積する
と、前半の２００人の選択成長によりアスペクト比が低
下しているため空洞を生じることなく埋め込むことが可
能である。
と、前半の２００人の選択成長によりアスペクト比が低
下しているため空洞を生じることなく埋め込むことが可
能である。
第１図は平行平板型ドライエツチング装置の１例を示す
構成図、第２図はＣＦ４７Ｈ２混合ガスを八人してフロ
ロカーボン膜を堆積した場合の堆積速度を示す特性図、
第３図は本発明の実施例である多層配線の層間絶縁膜堆
積工程を示す図である。 １・・・Ｓｉ基板、２・・・酸化シリコン膜、３・・・
Ａ Ｑ 配線、４・・・フロロカーボン膜。 ５・・・酸化シリコン膜、６・・・スパッタＳｉＯ，膜
、１１・・・真空チャンバ、１２・・・陽極、 １３・
・・陰極、１４・・・ウェーハ、１５・・・水冷管、１
６・・・絶縁材、１７・・・マツチング回路、１８・・
・高周波電源。 １９・・・バルブ、 ２０・・・拡散ポンプ、２１・・
・ロータリーポンプ、２２・・・ガス導入管。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹花喜久男 ２υ 第 １ 図 Ｈ２未力口１１←ｒｄ、 ／％４４） 第 ２ 図
構成図、第２図はＣＦ４７Ｈ２混合ガスを八人してフロ
ロカーボン膜を堆積した場合の堆積速度を示す特性図、
第３図は本発明の実施例である多層配線の層間絶縁膜堆
積工程を示す図である。 １・・・Ｓｉ基板、２・・・酸化シリコン膜、３・・・
Ａ Ｑ 配線、４・・・フロロカーボン膜。 ５・・・酸化シリコン膜、６・・・スパッタＳｉＯ，膜
、１１・・・真空チャンバ、１２・・・陽極、 １３・
・・陰極、１４・・・ウェーハ、１５・・・水冷管、１
６・・・絶縁材、１７・・・マツチング回路、１８・・
・高周波電源。 １９・・・バルブ、 ２０・・・拡散ポンプ、２１・・
・ロータリーポンプ、２２・・・ガス導入管。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹花喜久男 ２υ 第 １ 図 Ｈ２未力口１１←ｒｄ、 ／％４４） 第 ２ 図
Claims (6)
- （１）絶縁膜上に形成された金属配線上に選択的にフロ
ロカーボン膜を堆積する工程と、酸化シリコン膜を堆積
する工程とを具備してなることを特徴とする薄膜堆積方
法。 - （２）前記金属配線上に選択的にフロロカーボン膜を堆
積する工程が、一対の平行平板電極を有する真空装置内
にフッ化炭素と水素の混合ガスを導入し、高周波電力を
印加して放電させることであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の薄膜堆積方法。 - （３）前記フッ化炭素がＣＦ＿４であることを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載の薄膜堆積方法。 - （４）前記フッ化炭素と水素の混合ガスが、ＣＦ＿４１
００に対し、水素５０ないし８０％の比率で混合されて
たものであることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
載の薄膜堆積方法。 - （５）前記酸化Ｓｉ膜を堆積する工程が、ハロゲン化ケ
イ素の加水分解反応であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の薄膜堆積方法。 - （６）前記ハロゲン化ケイ素が四塩化ケイ素であること
を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の薄膜堆積方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19202286A JPS6348847A (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 薄膜堆積方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19202286A JPS6348847A (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 薄膜堆積方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6348847A true JPS6348847A (ja) | 1988-03-01 |
Family
ID=16284295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19202286A Pending JPS6348847A (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 薄膜堆積方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6348847A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100331053B1 (ko) * | 1994-05-17 | 2002-06-20 | 가나이 쓰도무 | 플라즈마처리장치및플라즈마처리방법 |
| WO2022270304A1 (ja) * | 2021-06-22 | 2022-12-29 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法及び成膜装置 |
-
1986
- 1986-08-19 JP JP19202286A patent/JPS6348847A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100331053B1 (ko) * | 1994-05-17 | 2002-06-20 | 가나이 쓰도무 | 플라즈마처리장치및플라즈마처리방법 |
| WO2022270304A1 (ja) * | 2021-06-22 | 2022-12-29 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法及び成膜装置 |
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