JP2001144084A - 成膜方法及び半導体装置 - Google Patents
成膜方法及び半導体装置Info
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- JP2001144084A JP2001144084A JP32795099A JP32795099A JP2001144084A JP 2001144084 A JP2001144084 A JP 2001144084A JP 32795099 A JP32795099 A JP 32795099A JP 32795099 A JP32795099 A JP 32795099A JP 2001144084 A JP2001144084 A JP 2001144084A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳｉＨ4 （モノシラン）やＴＥＯＳ（Ｔｅｔ
ｒａ−Ｅｔｈｏｘｙ−Ｓｉｎａｎｅ）を用いるＣＶＤ法
とは異なる新規なシリコン酸化膜の形成方法、及びそれ
を用いて成膜されたシリコン酸化膜を備えた半導体装置
を提供すること。 【解決手段】 ＴＭＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｍｅｔｈｏｘｙ
−Ｓｉｌａｎｅ）と酸化性ガスとを含む反応ガスをプラ
ズマ化し、反応させてシリコン酸化膜２０４を被堆積基
板１０３上に形成する成膜方法。
ｒａ−Ｅｔｈｏｘｙ−Ｓｉｎａｎｅ）を用いるＣＶＤ法
とは異なる新規なシリコン酸化膜の形成方法、及びそれ
を用いて成膜されたシリコン酸化膜を備えた半導体装置
を提供すること。 【解決手段】 ＴＭＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｍｅｔｈｏｘｙ
−Ｓｉｌａｎｅ）と酸化性ガスとを含む反応ガスをプラ
ズマ化し、反応させてシリコン酸化膜２０４を被堆積基
板１０３上に形成する成膜方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は成膜方法、及び半導
体装置に関し、より詳細にはプラズマＣＶＤ法（化学的
気相成長法）によりシリコン含有絶縁膜を形成する成膜
方法、及び該シリコン含有絶縁膜を備えた半導体装置に
関する。
体装置に関し、より詳細にはプラズマＣＶＤ法（化学的
気相成長法）によりシリコン含有絶縁膜を形成する成膜
方法、及び該シリコン含有絶縁膜を備えた半導体装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン酸化膜を形成する方法と
して、ＳｉＨ4 （モノシラン）を含む反応ガスや、ＴＥ
ＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｏｘｙ−Ｓｉｎａｎｅ）を含
む反応ガスを用いるＣＶＤ法がある。これらのシリコン
酸化膜は、半導体装置の層間絶縁膜等に用いられる。
して、ＳｉＨ4 （モノシラン）を含む反応ガスや、ＴＥ
ＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｏｘｙ−Ｓｉｎａｎｅ）を含
む反応ガスを用いるＣＶＤ法がある。これらのシリコン
酸化膜は、半導体装置の層間絶縁膜等に用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにして形成されるシリコン酸化膜を半導体装置に用
いると、その半導体装置が所望の特性とならない場合が
ある。本発明は係る従来例の問題点に鑑みて創作された
ものであり、ＳｉＨ4 （モノシラン）やＴＥＯＳを含む
反応ガスを用いるＣＶＤ法とは異なる新規なシリコン酸
化膜の成膜方法、及びそれにより成膜されたシリコン酸
化膜を備えた半導体装置を提供することを目的とするも
のである。
ようにして形成されるシリコン酸化膜を半導体装置に用
いると、その半導体装置が所望の特性とならない場合が
ある。本発明は係る従来例の問題点に鑑みて創作された
ものであり、ＳｉＨ4 （モノシラン）やＴＥＯＳを含む
反応ガスを用いるＣＶＤ法とは異なる新規なシリコン酸
化膜の成膜方法、及びそれにより成膜されたシリコン酸
化膜を備えた半導体装置を提供することを目的とするも
のである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、第１の
発明である、ＴＭＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｍｅｔｈｏｘｙ−
Ｓｉｌａｎｅ）と酸化性ガスとを含む反応ガスをプラズ
マ化し、反応させてシリコン含有絶縁膜を被堆積基板上
に形成する成膜方法によって解決する。または、第２の
発明である、前記反応ガスは、前記ＴＭＯＳ（Ｔｅｔｒ
ａ−Ｍｅｔｈｏｘｙ−Ｓｉｌａｎｅ）を酸化する化学当
量以上の前記酸化性ガスを含むことを特徴とする第１の
発明に記載の成膜方法によって解決する。
発明である、ＴＭＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｍｅｔｈｏｘｙ−
Ｓｉｌａｎｅ）と酸化性ガスとを含む反応ガスをプラズ
マ化し、反応させてシリコン含有絶縁膜を被堆積基板上
に形成する成膜方法によって解決する。または、第２の
発明である、前記反応ガスは、前記ＴＭＯＳ（Ｔｅｔｒ
ａ−Ｍｅｔｈｏｘｙ−Ｓｉｌａｎｅ）を酸化する化学当
量以上の前記酸化性ガスを含むことを特徴とする第１の
発明に記載の成膜方法によって解決する。
【０００５】または、第３の発明である、前記酸化性ガ
スは、Ｏ2 、ＮＯ2 、ＮＯ、Ｎ 2Ｏ、ＣＯ、ＣＯ2 、又
はＨ 2Ｏの内少なくとも一つを含むことを特徴とする第
１の発明又は第２の発明に記載の成膜方法によって解決
する。または、第４の発明である、前記プラズマ化は、
周波数が１３．５６ＭＨｚである高周波電力、又は周波
数が３８０ｋＨｚである高周波電力を前記反応ガスに印
加することにより行われることを特徴とする第１の発明
から第３の発明のいずれか一に記載の成膜方法によって
解決する。
スは、Ｏ2 、ＮＯ2 、ＮＯ、Ｎ 2Ｏ、ＣＯ、ＣＯ2 、又
はＨ 2Ｏの内少なくとも一つを含むことを特徴とする第
１の発明又は第２の発明に記載の成膜方法によって解決
する。または、第４の発明である、前記プラズマ化は、
周波数が１３．５６ＭＨｚである高周波電力、又は周波
数が３８０ｋＨｚである高周波電力を前記反応ガスに印
加することにより行われることを特徴とする第１の発明
から第３の発明のいずれか一に記載の成膜方法によって
解決する。
【０００６】または、第５の発明である、第１の発明か
ら第４の発明のいずれか一に記載の成膜方法を用いて形
成される前記シリコン含有絶縁膜を備えた半導体装置に
よって解決する。
ら第４の発明のいずれか一に記載の成膜方法を用いて形
成される前記シリコン含有絶縁膜を備えた半導体装置に
よって解決する。
【０００７】
【作用】本発明に係る成膜方法では、ＴＭＯＳ（Ｔｅｔ
ｒａ−Ｍｅｔｈｏｘｙ−Ｓｉｌａｎｅ）と酸化性ガスと
を含む反応ガスを用いるプラズマＣＶＤ法（プラズマ化
学的気相成長法）により、被堆積基板上にシリコン酸化
膜を形成する。このとき用いる酸化性ガスには、Ｏ2 、
ＮＯ2 、ＮＯ、Ｎ 2Ｏ、ＣＯ、ＣＯ2 及びＨ 2Ｏがあ
り、これらの内いずれか一が反応ガスに含まれる。な
お、上述したＴＭＯＳの化学式は、化１に示してある。
ｒａ−Ｍｅｔｈｏｘｙ−Ｓｉｌａｎｅ）と酸化性ガスと
を含む反応ガスを用いるプラズマＣＶＤ法（プラズマ化
学的気相成長法）により、被堆積基板上にシリコン酸化
膜を形成する。このとき用いる酸化性ガスには、Ｏ2 、
ＮＯ2 、ＮＯ、Ｎ 2Ｏ、ＣＯ、ＣＯ2 及びＨ 2Ｏがあ
り、これらの内いずれか一が反応ガスに含まれる。な
お、上述したＴＭＯＳの化学式は、化１に示してある。
【０００８】このようにして形成されるシリコン酸化膜
は、次のような特徴を有することが本願発明者の行った
調査により明らかになった。第１に、ＴＭＯＳとＯ2 と
を反応ガスに含むプラズマＣＶＤ法で形成されるシリコ
ン酸化膜は、ＴＥＯＳやＳｉＨ4 （モノシラン）を用い
て形成されるシリコン酸化膜に比べ、膜中に含まれる水
分量及び水素量が少ない。この内、膜中に含まれる水分
量がＳｉＨ4 （モノシラン）を用いて形成した場合に比
べて少ないのは以下のような理由によるものと考えられ
る。
は、次のような特徴を有することが本願発明者の行った
調査により明らかになった。第１に、ＴＭＯＳとＯ2 と
を反応ガスに含むプラズマＣＶＤ法で形成されるシリコ
ン酸化膜は、ＴＥＯＳやＳｉＨ4 （モノシラン）を用い
て形成されるシリコン酸化膜に比べ、膜中に含まれる水
分量及び水素量が少ない。この内、膜中に含まれる水分
量がＳｉＨ4 （モノシラン）を用いて形成した場合に比
べて少ないのは以下のような理由によるものと考えられ
る。
【０００９】すなわち、ＳｉＨ4 （モノシラン）はＳｉ
−Ｈ結合を有しているため、これを用いて形成されるシ
リコン酸化膜の膜中にはＳｉ−Ｈ結合の形でＨ（水素）
が残留し易い。これに対し、本発明に係る成膜方法で用
いるＴＭＯＳはＳｉ−Ｈ結合を有していないので、Ｓｉ
Ｈ4 （モノシラン）を用いる場合に比べて膜中に水素が
残留し難いと考えられる。
−Ｈ結合を有しているため、これを用いて形成されるシ
リコン酸化膜の膜中にはＳｉ−Ｈ結合の形でＨ（水素）
が残留し易い。これに対し、本発明に係る成膜方法で用
いるＴＭＯＳはＳｉ−Ｈ結合を有していないので、Ｓｉ
Ｈ4 （モノシラン）を用いる場合に比べて膜中に水素が
残留し難いと考えられる。
【００１０】第２に、ＴＭＯＳと該ＴＭＯＳを酸化する
化学当量以上のＮ 2Ｏとを反応ガスに含むプラズマＣＶ
Ｄ法で形成されるシリコン酸化膜は、ＴＥＯＳを用いて
形成されるシリコン酸化膜に比べ、膜中に含まれる炭素
量が少ない。第３に、ＳｉＨ4 （モノシラン）を用いて
形成されるシリコン酸化膜に比べ、カバーレッジ特性が
良い。すなわち、図６に例示するように、ＳｉＨ4 （モ
ノシラン）を用いてシリコン酸化膜３０１を形成する
と、配線２０３間にボイド３０２が形成され易い。これ
に対し、ＴＭＯＳを反応ガスに含む本発明では、そのよ
うなボイドが形成されないということが本願発明者によ
って確かめられた。
化学当量以上のＮ 2Ｏとを反応ガスに含むプラズマＣＶ
Ｄ法で形成されるシリコン酸化膜は、ＴＥＯＳを用いて
形成されるシリコン酸化膜に比べ、膜中に含まれる炭素
量が少ない。第３に、ＳｉＨ4 （モノシラン）を用いて
形成されるシリコン酸化膜に比べ、カバーレッジ特性が
良い。すなわち、図６に例示するように、ＳｉＨ4 （モ
ノシラン）を用いてシリコン酸化膜３０１を形成する
と、配線２０３間にボイド３０２が形成され易い。これ
に対し、ＴＭＯＳを反応ガスに含む本発明では、そのよ
うなボイドが形成されないということが本願発明者によ
って確かめられた。
【００１１】ところで、半導体装置の絶縁膜中に水分や
水素が含まれると、該半導体装置の特性が悪化する。ま
た、絶縁膜のカバーレッジ特性が悪いと、半導体装置を
高集積化する際に支障をきたす。従って、他の成膜方法
に比べて膜中の水分量及び水素量が少ないという第１の
特徴、及びカバーレッジ特性が良いという第３の特徴に
より、本発明に係る成膜方法を用いて成膜されたシリコ
ン酸化膜を半導体装置に適用すると、該半導体装置の特
性が向上することが期待される。
水素が含まれると、該半導体装置の特性が悪化する。ま
た、絶縁膜のカバーレッジ特性が悪いと、半導体装置を
高集積化する際に支障をきたす。従って、他の成膜方法
に比べて膜中の水分量及び水素量が少ないという第１の
特徴、及びカバーレッジ特性が良いという第３の特徴に
より、本発明に係る成膜方法を用いて成膜されたシリコ
ン酸化膜を半導体装置に適用すると、該半導体装置の特
性が向上することが期待される。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。 （１）本実施形態に係る成膜方法に用いられる反応ガス
についての説明 （ｉ）反応ガス中に含まれるＴＭＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｍ
ｅｔｈｏｘｙ−Ｓｉｌａｎｅ）の説明 本実施形態では、シリコン酸化膜を成膜するために、Ｔ
ＭＯＳを含む反応ガスを用いる。このＴＭＯＳは次の構
造式を有する。
の実施の形態について説明する。 （１）本実施形態に係る成膜方法に用いられる反応ガス
についての説明 （ｉ）反応ガス中に含まれるＴＭＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｍ
ｅｔｈｏｘｙ−Ｓｉｌａｎｅ）の説明 本実施形態では、シリコン酸化膜を成膜するために、Ｔ
ＭＯＳを含む反応ガスを用いる。このＴＭＯＳは次の構
造式を有する。
【００１３】
【化１】
【００１４】また、これの化学的な性質を表１に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】これは無色透明の液体であり、ＳｉＨ
4 （モノシラン）のような爆発性や自燃性は無い。その
ため、ＳｉＨ4 （モノシラン）に比べてその取り扱いが
容易である。 （ii）上記ＴＭＯＳに酸化性反応ガスを組み合わせた反
応ガスの具体例本実施形態では、上記ＴＭＯＳの他に酸
化性ガスが反応ガス中に含まれる。
4 （モノシラン）のような爆発性や自燃性は無い。その
ため、ＳｉＨ4 （モノシラン）に比べてその取り扱いが
容易である。 （ii）上記ＴＭＯＳに酸化性反応ガスを組み合わせた反
応ガスの具体例本実施形態では、上記ＴＭＯＳの他に酸
化性ガスが反応ガス中に含まれる。
【００１７】このようにＴＭＯＳと酸化性ガスとが組み
合わされた反応ガスとして、次の７種類の反応ガスがあ
る。 ＴＭＯＳにＯ2 を加えた反応ガス ＴＭＯＳにＮ2 Ｏを加えた反応ガス ＴＭＯＳにＮＯを加えた反応ガス ＴＭＯＳにＮＯ2 を加えた反応ガス ＴＭＯＳにＣＯを加えた反応ガス ＴＭＯＳにＣＯ2 を加えた反応ガス ＴＭＯＳにＨ 2Ｏを加えた反応ガス なお、上の反応ガスでは、一種類の酸化性ガスのみが反
応ガスに含まれているが、複数の種類の酸化性ガスが反
応ガスに含まれても良い。
合わされた反応ガスとして、次の７種類の反応ガスがあ
る。 ＴＭＯＳにＯ2 を加えた反応ガス ＴＭＯＳにＮ2 Ｏを加えた反応ガス ＴＭＯＳにＮＯを加えた反応ガス ＴＭＯＳにＮＯ2 を加えた反応ガス ＴＭＯＳにＣＯを加えた反応ガス ＴＭＯＳにＣＯ2 を加えた反応ガス ＴＭＯＳにＨ 2Ｏを加えた反応ガス なお、上の反応ガスでは、一種類の酸化性ガスのみが反
応ガスに含まれているが、複数の種類の酸化性ガスが反
応ガスに含まれても良い。
【００１８】これらの内、ＴＭＯＳにＯ2 を加えた反
応ガス、及びＴＭＯＳにＮ2 Ｏを加えた反応ガスを用
いた場合の成膜条件、及びこれにより得られたシリコン
酸化膜の特性については後述する。 （２）半導体装置への適用例についての説明 （ｉ）プラズマＣＶＤ装置についての説明 図１は、本実施形態に係る成膜方法に用いられる平行平
板型プラズマＣＶＤ装置について示す構成図である。
応ガス、及びＴＭＯＳにＮ2 Ｏを加えた反応ガスを用
いた場合の成膜条件、及びこれにより得られたシリコン
酸化膜の特性については後述する。 （２）半導体装置への適用例についての説明 （ｉ）プラズマＣＶＤ装置についての説明 図１は、本実施形態に係る成膜方法に用いられる平行平
板型プラズマＣＶＤ装置について示す構成図である。
【００１９】図１において、１０１は成膜を行うための
チャンバであり、１０２と１０４は対向して設けられた
対の電極である。電極１０４には第１の高周波電源１０
７が接続され、電極１０２には第２の高周波電源１０９
が接続される。そして、第１の高周波電源１０７により
第１の高周波電力が電極１０４に供給される。同様に、
第２の高周波電源１０９により第２の高周波電力が電極
１０２に供給される。
チャンバであり、１０２と１０４は対向して設けられた
対の電極である。電極１０４には第１の高周波電源１０
７が接続され、電極１０２には第２の高周波電源１０９
が接続される。そして、第１の高周波電源１０７により
第１の高周波電力が電極１０４に供給される。同様に、
第２の高周波電源１０９により第２の高周波電力が電極
１０２に供給される。
【００２０】なお、成膜を行う時は、第１、又は第２の
高周波電力のいずれか一方のみが印加される。そして、
電極１０２は、被堆積基板１０３を載置するための載置
台を兼ねている。一方、第１の高周波電源１０７が接続
される方の電極１０４は、反応ガスをチャンバ１０１内
に放出するためのシャワーヘッドを兼ねている。反応ガ
スは、ガス導入口１０８を通り、シャワーヘッド１０４
からチャンバ１０１内に供給される。
高周波電力のいずれか一方のみが印加される。そして、
電極１０２は、被堆積基板１０３を載置するための載置
台を兼ねている。一方、第１の高周波電源１０７が接続
される方の電極１０４は、反応ガスをチャンバ１０１内
に放出するためのシャワーヘッドを兼ねている。反応ガ
スは、ガス導入口１０８を通り、シャワーヘッド１０４
からチャンバ１０１内に供給される。
【００２１】そして、電極１０２には、被堆積基板１０
３を所望の温度に加熱するたものヒータ（図示せず）が
内蔵されている。１０５は、このヒータに電力を供給す
るための配線である。また、１０６は、使用済みの反応
ガスをチャンバ１０１の外に排出すると共に、チャンバ
１０１内の雰囲気を所望の圧力に保持するための排気口
である。
３を所望の温度に加熱するたものヒータ（図示せず）が
内蔵されている。１０５は、このヒータに電力を供給す
るための配線である。また、１０６は、使用済みの反応
ガスをチャンバ１０１の外に排出すると共に、チャンバ
１０１内の雰囲気を所望の圧力に保持するための排気口
である。
【００２２】（ii）本実施形態に係る成膜方法について
の説明 以下では、半導体装置の層間絶縁膜の形成方法を例にし
て、本実施形態に係る成膜方法を説明する。特に、Ｏ
2 を酸化性ガスとして用いる場合、及びＮ2Ｏを酸化
性ガスとして用いる場合のそれぞれの成膜方法について
説明する。 Ｏ2 を酸化性ガスとして用いる場合の成膜方法 図２（ａ）〜（ｂ）は、本実施形態に係る成膜方法につ
いて示す断面図である。
の説明 以下では、半導体装置の層間絶縁膜の形成方法を例にし
て、本実施形態に係る成膜方法を説明する。特に、Ｏ
2 を酸化性ガスとして用いる場合、及びＮ2Ｏを酸化
性ガスとして用いる場合のそれぞれの成膜方法について
説明する。 Ｏ2 を酸化性ガスとして用いる場合の成膜方法 図２（ａ）〜（ｂ）は、本実施形態に係る成膜方法につ
いて示す断面図である。
【００２３】本願発明者は、本実施例に係る成膜方法を
発明するのに、様々な成膜パラメータ（温度、圧力、高
周波電力、反応ガス流量等）で実験を行った。従って、
本実施形態では、成膜パラメータが範囲を以って指定さ
れる。図２（ａ）は、被堆積基板に成膜を行う前の状態
を示す断面図である。図２（ａ）において、２０１シリ
コン基板である。そして、２０２は、シリコン酸化膜や
ＢＰＳＧ膜等の下地絶縁膜である。この下地絶縁膜２０
２上には、アルミニウム配線層２０３が形成されてい
る。これらにより、被堆積基板１０３が構成される。
発明するのに、様々な成膜パラメータ（温度、圧力、高
周波電力、反応ガス流量等）で実験を行った。従って、
本実施形態では、成膜パラメータが範囲を以って指定さ
れる。図２（ａ）は、被堆積基板に成膜を行う前の状態
を示す断面図である。図２（ａ）において、２０１シリ
コン基板である。そして、２０２は、シリコン酸化膜や
ＢＰＳＧ膜等の下地絶縁膜である。この下地絶縁膜２０
２上には、アルミニウム配線層２０３が形成されてい
る。これらにより、被堆積基板１０３が構成される。
【００２４】このような状態で、まず、被堆積基板１０
３を電極１０２の上に載置し、チャンバ１０１内を減圧
する。載置した後、電極１０２に内蔵された不図示のヒ
ータにより被堆積基板１０３を加熱する。これにより、
被堆積基板１０３の温度を２５０℃から４００℃に保持
する。続いて、液状のＴＭＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｍｅｔｈ
ｏｘｙ−Ｓｉｌａｎｅ）をチャンバ１０１内に導入す
る。これは、液状のＴＭＯＳを液体ＭＦＣ（Ｍａｓｓ−
Ｆｌｏｗ−Ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ）でその流量を調整し、
シャワーヘッド１０４から放出させることにより行われ
る。
３を電極１０２の上に載置し、チャンバ１０１内を減圧
する。載置した後、電極１０２に内蔵された不図示のヒ
ータにより被堆積基板１０３を加熱する。これにより、
被堆積基板１０３の温度を２５０℃から４００℃に保持
する。続いて、液状のＴＭＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｍｅｔｈ
ｏｘｙ−Ｓｉｌａｎｅ）をチャンバ１０１内に導入す
る。これは、液状のＴＭＯＳを液体ＭＦＣ（Ｍａｓｓ−
Ｆｌｏｗ−Ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ）でその流量を調整し、
シャワーヘッド１０４から放出させることにより行われ
る。
【００２５】このときのＴＭＯＳの流量は、１００ｓｃ
ｃｍから３００ｓｃｃｍである。また、ＴＭＯＳをチャ
ンバ１０１に導入する際、該ＴＭＯＳに酸化性ガスとし
てＯ 2 を添加する。Ｏ2 の流量は、実験のために１００
０ｓｃｃｍ〜９０００ｓｃｃｍの範囲で変化させた。先
に説明したように、これらＴＭＯＳとＯ2 とで反応ガス
が構成される。
ｃｍから３００ｓｃｃｍである。また、ＴＭＯＳをチャ
ンバ１０１に導入する際、該ＴＭＯＳに酸化性ガスとし
てＯ 2 を添加する。Ｏ2 の流量は、実験のために１００
０ｓｃｃｍ〜９０００ｓｃｃｍの範囲で変化させた。先
に説明したように、これらＴＭＯＳとＯ2 とで反応ガス
が構成される。
【００２６】これと同時に、排気口１０６から排気され
る反応ガスの速度を調節し、チャンバ１０１内の圧力を
０．５Ｔｏｒｒ〜２．２Ｔｏｒｒの範囲内に保持する。
次に、第１、又は第２の高周波電力のいずれか一を電極
に印加する。すなわち、電極１０４に第１の高周波電力
を印加するか、又は電極１０２に第２の高周波電力を印
加する。なお、本願発明者は、周波数が１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電力を第１の高周波電力として用い、周波数
が３８０ｋＨｚの高周波電力を第２の高周波電力として
用いた。
る反応ガスの速度を調節し、チャンバ１０１内の圧力を
０．５Ｔｏｒｒ〜２．２Ｔｏｒｒの範囲内に保持する。
次に、第１、又は第２の高周波電力のいずれか一を電極
に印加する。すなわち、電極１０４に第１の高周波電力
を印加するか、又は電極１０２に第２の高周波電力を印
加する。なお、本願発明者は、周波数が１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電力を第１の高周波電力として用い、周波数
が３８０ｋＨｚの高周波電力を第２の高周波電力として
用いた。
【００２７】このとき印加される高周波電力のパワー
は、第１の高周波電力を印加する場合、及び第２の高周
波電力を印加する場合のいずれも２５０〜１５００Ｗで
ある。これにより、電極１０２と１０４の間にある反応
ガスがプラズマ化する。そしてこのプラズマ化により、
図２（ｂ）に示すように、被堆積基板１０３上にシリコ
ン酸化膜２０４が形成される。
は、第１の高周波電力を印加する場合、及び第２の高周
波電力を印加する場合のいずれも２５０〜１５００Ｗで
ある。これにより、電極１０２と１０４の間にある反応
ガスがプラズマ化する。そしてこのプラズマ化により、
図２（ｂ）に示すように、被堆積基板１０３上にシリコ
ン酸化膜２０４が形成される。
【００２８】次に、このようにして形成されたシリコン
含有絶縁膜の膜質について説明する。上で説明したよう
なＴＭＯＳとＯ2 とを反応ガスとして用い、シリコン酸
化膜２０４を成膜する場合の成膜条件を表２にまとめ
る。
含有絶縁膜の膜質について説明する。上で説明したよう
なＴＭＯＳとＯ2 とを反応ガスとして用い、シリコン酸
化膜２０４を成膜する場合の成膜条件を表２にまとめ
る。
【００２９】
【表２】
【００３０】（屈折率） １．４５〜１．４７である。 （成膜速度）８００Å／分〜４５００Å／分となった。
また、本願発明者が行った測定結果によると、成膜速度
は第１又は第２の高周波電力のパワーを増加させること
によって上昇することが分かった。同様に、反応ガスの
流量を増加させても成膜速度が上昇することが分かっ
た。
また、本願発明者が行った測定結果によると、成膜速度
は第１又は第２の高周波電力のパワーを増加させること
によって上昇することが分かった。同様に、反応ガスの
流量を増加させても成膜速度が上昇することが分かっ
た。
【００３１】（応力）第１の高周波電力のみを印加し、
その周波数を１３．５６ＭＨｚにした場合、形成された
シリコン酸化膜２０４の応力は０．５×１０9 ｄｙｎｅ
／ｃｍ2 〜４×１０9 ｄｙｎｅ／ｃｍ2 の引っ張り応力
となった。また、第２の高周波電力のみを印加し、その
周波数を３８０ｋＨｚにした場合、応力は０．５×１０
9 ｄｙｎｅ／ｃｍ2 〜３×１０9 ｄｙｎｅ／ｃｍ2 の圧
縮応力となった。
その周波数を１３．５６ＭＨｚにした場合、形成された
シリコン酸化膜２０４の応力は０．５×１０9 ｄｙｎｅ
／ｃｍ2 〜４×１０9 ｄｙｎｅ／ｃｍ2 の引っ張り応力
となった。また、第２の高周波電力のみを印加し、その
周波数を３８０ｋＨｚにした場合、応力は０．５×１０
9 ｄｙｎｅ／ｃｍ2 〜３×１０9 ｄｙｎｅ／ｃｍ2 の圧
縮応力となった。
【００３２】このように、反応ガスをプラズマ化するた
めに印加する高周波電力の周波数に依存してシリコン酸
化膜２０４の応力が変化することが分かった。 Ｎ2 Ｏを酸化性ガスとして用いる場合の成膜方法 Ｎ2 Ｏを酸化性ガスとして用いる場合も、で説明した
ようなＯ2 を酸化性ガスとして用いる場合と同様にシリ
コン酸化膜２０４を形成することができる。
めに印加する高周波電力の周波数に依存してシリコン酸
化膜２０４の応力が変化することが分かった。 Ｎ2 Ｏを酸化性ガスとして用いる場合の成膜方法 Ｎ2 Ｏを酸化性ガスとして用いる場合も、で説明した
ようなＯ2 を酸化性ガスとして用いる場合と同様にシリ
コン酸化膜２０４を形成することができる。
【００３３】この場合のシリコン酸化膜の成膜条件を表
３に示す。
３に示す。
【００３４】
【表３】
【００３５】（３）比較例 次に、本実施形態に係る成膜方法により形成されたシリ
コン酸化膜の膜質について、他の反応ガスを用いて形成
されたシリコン酸化膜と比較しながら説明する。特に、
反応ガス中にＳｉＨ4 （モノシラン）、又はＴＥＯＳ
（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｏｘｙ−Ｓｉｎａｎｅ）を含むＣ
ＶＤ法で形成されるシリコン酸化膜と比較しながら説明
する。
コン酸化膜の膜質について、他の反応ガスを用いて形成
されたシリコン酸化膜と比較しながら説明する。特に、
反応ガス中にＳｉＨ4 （モノシラン）、又はＴＥＯＳ
（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｏｘｙ−Ｓｉｎａｎｅ）を含むＣ
ＶＤ法で形成されるシリコン酸化膜と比較しながら説明
する。
【００３６】（ｉ）第１の比較例 本比較例では、反応ガスとしてＴＭＯＳとＯ2 とを用い
て形成されるシリコン酸化膜の水分含有量に注目し、そ
れを他の反応ガスを用いて形成されるシリコン酸化膜の
水分含有量と比較する。図３は、ＴＤＳ（Ｔｈｅｒｍａ
ｌ−Ｄｉｓｓｏｒｐｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐ
ｅ）法により、シリコン酸化膜２０４の膜中の水分含有
量を調査した結果について説明する特性図である。な
お、ＴＤＳ法とは、不純物が吸着している固体試料を加
熱していき、固体試料から離脱された不純物を質量分析
計で検出し、不純物量を温度の関数として求めるもので
ある。
て形成されるシリコン酸化膜の水分含有量に注目し、そ
れを他の反応ガスを用いて形成されるシリコン酸化膜の
水分含有量と比較する。図３は、ＴＤＳ（Ｔｈｅｒｍａ
ｌ−Ｄｉｓｓｏｒｐｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐ
ｅ）法により、シリコン酸化膜２０４の膜中の水分含有
量を調査した結果について説明する特性図である。な
お、ＴＤＳ法とは、不純物が吸着している固体試料を加
熱していき、固体試料から離脱された不純物を質量分析
計で検出し、不純物量を温度の関数として求めるもので
ある。
【００３７】図３において、縦軸は水分含有量を重量パ
ーセント（ｗｔ％）で示したものであり、横軸はシリコ
ン酸化膜２０４の分析サンプルを加熱した時の温度を示
すものである。この調査結果においては、分析サンプル
を加熱し、その温度を室温から８００℃まで上昇させ
た。そして、分析サンプルとしては、ＴＭＯＳ流量１５
０ｓｃｃｍ、Ｏ2 流量８５０ｓｃｃｍ、圧力２．０Ｔｏ
ｒｒ、基板温度３５０℃、第１の高周波電力の周波数１
３．５６ＭＨｚ、第１の高周波電力のパワー３００Ｗの
条件の下で形成されたシリコン酸化膜を用いた。
ーセント（ｗｔ％）で示したものであり、横軸はシリコ
ン酸化膜２０４の分析サンプルを加熱した時の温度を示
すものである。この調査結果においては、分析サンプル
を加熱し、その温度を室温から８００℃まで上昇させ
た。そして、分析サンプルとしては、ＴＭＯＳ流量１５
０ｓｃｃｍ、Ｏ2 流量８５０ｓｃｃｍ、圧力２．０Ｔｏ
ｒｒ、基板温度３５０℃、第１の高周波電力の周波数１
３．５６ＭＨｚ、第１の高周波電力のパワー３００Ｗの
条件の下で形成されたシリコン酸化膜を用いた。
【００３８】なお、図３には、ＳｉＨ4 （モノシラン）
を反応ガス中に含むＣＶＤ法で形成した場合、及びＴＥ
ＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｏｘｙ−Ｓｉｎａｎｅ）を反
応ガス中に含むＣＶＤ法で形成した場合のシリコン酸化
膜の調査結果を比較のために併記してある。図３から分
かるように、反応ガスとしてＴＭＯＳとＯ2 とを用いる
場合、４００℃以下の温度範囲では分析サンプル中に水
分が存在することを示す顕著な波形は見られない。そし
て、温度が４００℃を超えると、分析サンプル中に構造
水が存在することを示す波形が確認される。ここで、構
造水とは、Ｓｉ−Ｈ結合の状態で膜中に存在する水分を
意味する。
を反応ガス中に含むＣＶＤ法で形成した場合、及びＴＥ
ＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｏｘｙ−Ｓｉｎａｎｅ）を反
応ガス中に含むＣＶＤ法で形成した場合のシリコン酸化
膜の調査結果を比較のために併記してある。図３から分
かるように、反応ガスとしてＴＭＯＳとＯ2 とを用いる
場合、４００℃以下の温度範囲では分析サンプル中に水
分が存在することを示す顕著な波形は見られない。そし
て、温度が４００℃を超えると、分析サンプル中に構造
水が存在することを示す波形が確認される。ここで、構
造水とは、Ｓｉ−Ｈ結合の状態で膜中に存在する水分を
意味する。
【００３９】このように分析サンプルを加熱してゆき、
膜中に含まれる全水分量を求めたところ、０．１ｗｔ％
〜０．４ｗｔ％の水分が膜中に含まれていることが分か
った。これに対し、図３に示されるように、ＳｉＨ
4 （モノシラン）を反応ガス中に含むＣＶＤ法で形成し
た場合のシリコン酸化膜の膜中には、１．３３ｗｔ％の
水分が含まれることが分かった。また、ＴＥＯＳを反応
ガス中に含むＣＶＤ法で形成した場合のシリコン酸化膜
の膜中には、０．４９ｗｔ％の水分が含まれることが分
かった。
膜中に含まれる全水分量を求めたところ、０．１ｗｔ％
〜０．４ｗｔ％の水分が膜中に含まれていることが分か
った。これに対し、図３に示されるように、ＳｉＨ
4 （モノシラン）を反応ガス中に含むＣＶＤ法で形成し
た場合のシリコン酸化膜の膜中には、１．３３ｗｔ％の
水分が含まれることが分かった。また、ＴＥＯＳを反応
ガス中に含むＣＶＤ法で形成した場合のシリコン酸化膜
の膜中には、０．４９ｗｔ％の水分が含まれることが分
かった。
【００４０】この調査結果から分かるように、反応ガス
としてＴＭＯＳとＯ2 を用いてシリコン酸化膜を形成す
る本実施形態では、ＳｉＨ4 （モノシラン）やＴＥＯＳ
を反応ガスを用いてシリコン酸化膜を形成する場合に比
べて膜の水分含有量が小さくなる。 （ii）第２の比較例 本比較例では、反応ガスとしてＴＭＯＳとＯ2 とを用い
て形成されるシリコン酸化膜の水素含有量に注目し、そ
れを他の反応ガスを用いて形成されるシリコン酸化膜の
水素含有量と比較する。
としてＴＭＯＳとＯ2 を用いてシリコン酸化膜を形成す
る本実施形態では、ＳｉＨ4 （モノシラン）やＴＥＯＳ
を反応ガスを用いてシリコン酸化膜を形成する場合に比
べて膜の水分含有量が小さくなる。 （ii）第２の比較例 本比較例では、反応ガスとしてＴＭＯＳとＯ2 とを用い
て形成されるシリコン酸化膜の水素含有量に注目し、そ
れを他の反応ガスを用いて形成されるシリコン酸化膜の
水素含有量と比較する。
【００４１】図４は、第１の比較例で説明したＴＤＳ法
を用いて、シリコン酸化膜２０４の膜中の水素含有量を
調査した結果について説明する特性図である。図４にお
いて、縦軸は加熱によりシリコン酸化膜２０４の分析サ
ンプルから離脱した水素イオンの相対イオン強度を示す
ものである。そして、横軸はシリコン酸化膜２０４の分
析サンプルを加熱した時の温度を示すものである。
を用いて、シリコン酸化膜２０４の膜中の水素含有量を
調査した結果について説明する特性図である。図４にお
いて、縦軸は加熱によりシリコン酸化膜２０４の分析サ
ンプルから離脱した水素イオンの相対イオン強度を示す
ものである。そして、横軸はシリコン酸化膜２０４の分
析サンプルを加熱した時の温度を示すものである。
【００４２】本比較例では、第１の比較例と同様に分析
サンプルを加熱し、その温度を室温から８００℃まで上
昇させた。なお、分析サンプルとしては、ＴＭＯＳ流量
３００ｓｃｃｍ、Ｏ2 流量１７００ｓｃｃｍ、圧力０．
５Ｔｏｒｒ、基板温度３５０℃、第１の高周波電力の周
波数１３．５６ＭＨｚ、第１の高周波電力のパワー３０
０Ｗの条件の下で形成されたシリコン酸化膜を用いた。
サンプルを加熱し、その温度を室温から８００℃まで上
昇させた。なお、分析サンプルとしては、ＴＭＯＳ流量
３００ｓｃｃｍ、Ｏ2 流量１７００ｓｃｃｍ、圧力０．
５Ｔｏｒｒ、基板温度３５０℃、第１の高周波電力の周
波数１３．５６ＭＨｚ、第１の高周波電力のパワー３０
０Ｗの条件の下で形成されたシリコン酸化膜を用いた。
【００４３】また、図４には、ＳｉＨ4 （モノシラン）
を反応ガス中に含むＣＶＤ法で形成した場合、及びＴＥ
ＯＳを反応ガス中に含むＣＶＤ法で形成した場合のシリ
コン酸化膜の調査結果を比較のために併記してある。図
４から分かるように、反応ガスとしてＴＭＯＳとＯ2 を
用いてシリコン酸化膜を形成する本実施形態では、Ｓｉ
Ｈ4 （モノシラン）を反応ガスとして用いる場合に比べ
て膜中の水素含有量が極めて小さくなる。
を反応ガス中に含むＣＶＤ法で形成した場合、及びＴＥ
ＯＳを反応ガス中に含むＣＶＤ法で形成した場合のシリ
コン酸化膜の調査結果を比較のために併記してある。図
４から分かるように、反応ガスとしてＴＭＯＳとＯ2 を
用いてシリコン酸化膜を形成する本実施形態では、Ｓｉ
Ｈ4 （モノシラン）を反応ガスとして用いる場合に比べ
て膜中の水素含有量が極めて小さくなる。
【００４４】これは、ＳｉＨ4 （モノシラン）はＳｉ−
Ｈ結合を有しているため、ＳｉＨ4（モノシラン）を用
いて形成するシリコン酸化膜の膜中に水素が残留し易く
なるためであると考えられる。これに対して本実施形態
で用いるＴＭＯＳは、その構造式から分かるようにＳｉ
−Ｈ結合を有していない。これにより、ＳｉＨ4 （モノ
シラン）を用いる場合に比べて、ＴＭＯＳを用いる場合
にはそれにより形成されるシリコン酸化膜の水素含有量
が小さくなるものと考えられる。
Ｈ結合を有しているため、ＳｉＨ4（モノシラン）を用
いて形成するシリコン酸化膜の膜中に水素が残留し易く
なるためであると考えられる。これに対して本実施形態
で用いるＴＭＯＳは、その構造式から分かるようにＳｉ
−Ｈ結合を有していない。これにより、ＳｉＨ4 （モノ
シラン）を用いる場合に比べて、ＴＭＯＳを用いる場合
にはそれにより形成されるシリコン酸化膜の水素含有量
が小さくなるものと考えられる。
【００４５】（iii)第３の比較例 本比較例では、反応ガスとしてＴＭＯＳとＮ2 Ｏを用い
て形成されるシリコン酸化膜の炭素含有量に注目し、そ
れを他の反応ガスを用いて形成されるシリコン酸化膜の
炭素含有量と比較する。ＴＭＯＳには、その構造式から
分かるように、Ｃ（炭素）が含まれている。従って、Ｔ
ＭＯＳを反応ガス中に含むＣＶＤ法で形成されるシリコ
ン含有絶縁膜には炭素が含まれる可能性がある。
て形成されるシリコン酸化膜の炭素含有量に注目し、そ
れを他の反応ガスを用いて形成されるシリコン酸化膜の
炭素含有量と比較する。ＴＭＯＳには、その構造式から
分かるように、Ｃ（炭素）が含まれている。従って、Ｔ
ＭＯＳを反応ガス中に含むＣＶＤ法で形成されるシリコ
ン含有絶縁膜には炭素が含まれる可能性がある。
【００４６】また、ＴＭＯＳと同様に、ＴＥＯＳにも炭
素が含まれる。そのため、反応ガス中にＴＥＯＳを含む
ＣＶＤ法で形成したシリコン酸化膜にも炭素が含まれる
可能性がある。そのため、本願発明者は、ＴＭＯＳを用
いる場合とＴＥＯＳを用いる場合とで、それにより形成
されるシリコン酸化膜に含まれる炭素の量がどの程度異
なるのかを調査した。
素が含まれる。そのため、反応ガス中にＴＥＯＳを含む
ＣＶＤ法で形成したシリコン酸化膜にも炭素が含まれる
可能性がある。そのため、本願発明者は、ＴＭＯＳを用
いる場合とＴＥＯＳを用いる場合とで、それにより形成
されるシリコン酸化膜に含まれる炭素の量がどの程度異
なるのかを調査した。
【００４７】図５は、ＡＥＳ（Ａｕｇｅｒ−Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ−Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法を用いて、シリ
コン酸化膜２０４の膜中の炭素含有量を調査した結果に
ついて説明する特性図である。なお、ＡＥＳ法とは、オ
ージェ効果により分析サンプル表面から放出されたオー
ジェ電子のエネルギスペクトルを測定し、分析サンプル
表面に含まれる元素の量を測定する測定方法である。
ｒｏｎ−Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法を用いて、シリ
コン酸化膜２０４の膜中の炭素含有量を調査した結果に
ついて説明する特性図である。なお、ＡＥＳ法とは、オ
ージェ効果により分析サンプル表面から放出されたオー
ジェ電子のエネルギスペクトルを測定し、分析サンプル
表面に含まれる元素の量を測定する測定方法である。
【００４８】図５において、縦軸はシリコン酸化膜２０
４の炭素含有量（ａｔ／％）である。そして、横軸はＮ
2 Ｏの流量であり、それはＴＭＯＳをＳｉＯ2 にするた
めに必要な酸素量（化学当量に相当する量）で正規化し
てある。なお、この場合の分析サンプルは、ＴＭＯＳ流
量３００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ、基板温度３５
０℃、第１の高周波電力の周波数１３．５６の条件の下
で第１の高周波電力のパワーが５００Ｗ、１０００Ｗ、
及び１５００Ｗのそれぞれの場合について作製し、更に
それぞれのパワーの下でＮ2 Ｏ流量を変化させたのを作
製した。
４の炭素含有量（ａｔ／％）である。そして、横軸はＮ
2 Ｏの流量であり、それはＴＭＯＳをＳｉＯ2 にするた
めに必要な酸素量（化学当量に相当する量）で正規化し
てある。なお、この場合の分析サンプルは、ＴＭＯＳ流
量３００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ、基板温度３５
０℃、第１の高周波電力の周波数１３．５６の条件の下
で第１の高周波電力のパワーが５００Ｗ、１０００Ｗ、
及び１５００Ｗのそれぞれの場合について作製し、更に
それぞれのパワーの下でＮ2 Ｏ流量を変化させたのを作
製した。
【００４９】また、図５には、ＴＥＯＳとＮ2 Ｏとを反
応ガスに用いるＣＶＤで形成されたシリコン酸化膜につ
いての調査結果を比較のために併記してある。図５から
分かるように、化学当量以下のＮ2 Ｏを加えたとき、す
なわち正規化したＮ2 Ｏ流量が１以下のとき、ＴＭＯＳ
を用いた場合及びＴＥＯＳを用いた場合のいずれの場合
もシリコン酸化膜２０４の炭素含有量は多くなってい
る。
応ガスに用いるＣＶＤで形成されたシリコン酸化膜につ
いての調査結果を比較のために併記してある。図５から
分かるように、化学当量以下のＮ2 Ｏを加えたとき、す
なわち正規化したＮ2 Ｏ流量が１以下のとき、ＴＭＯＳ
を用いた場合及びＴＥＯＳを用いた場合のいずれの場合
もシリコン酸化膜２０４の炭素含有量は多くなってい
る。
【００５０】しかしながら、ＴＭＯＳと化学当量以上の
Ｎ2 Ｏとを反応ガスとして用いた場合、シリコン酸化膜
２０４の炭素含有量はＡＥＳの検知限界以下の量にまで
低減されている。これに対し、ＴＥＯＳと化学当量以上
のＮ2 Ｏとを反応ガスとして用いて形成されたシリコン
酸化膜には、ＴＭＯＳを用いた場合に比べて多くの炭素
が膜中に含まれている。
Ｎ2 Ｏとを反応ガスとして用いた場合、シリコン酸化膜
２０４の炭素含有量はＡＥＳの検知限界以下の量にまで
低減されている。これに対し、ＴＥＯＳと化学当量以上
のＮ2 Ｏとを反応ガスとして用いて形成されたシリコン
酸化膜には、ＴＭＯＳを用いた場合に比べて多くの炭素
が膜中に含まれている。
【００５１】この調査結果より、ＴＥＯＳを用いる場合
に比べ、ＴＭＯＳを用いる場合の方がシリコン酸化膜２
０４の炭素含有量が少ないことが分かる。 （iv) 第４の比較例 本比較例では、ＴＭＯＳとＯ2 を反応ガスとして用いる
場合、及びＴＭＯＳとＮ2 Ｏを反応ガスとして用いる場
合について、これらにより形成されるシリコン酸化膜の
カバーレッジ特性に注目する。そして、このカバーレッ
ジ特性を、ＳｉＨ4 （モノシラン）を用いて成膜された
シリコン酸化膜のそれと比較する。
に比べ、ＴＭＯＳを用いる場合の方がシリコン酸化膜２
０４の炭素含有量が少ないことが分かる。 （iv) 第４の比較例 本比較例では、ＴＭＯＳとＯ2 を反応ガスとして用いる
場合、及びＴＭＯＳとＮ2 Ｏを反応ガスとして用いる場
合について、これらにより形成されるシリコン酸化膜の
カバーレッジ特性に注目する。そして、このカバーレッ
ジ特性を、ＳｉＨ4 （モノシラン）を用いて成膜された
シリコン酸化膜のそれと比較する。
【００５２】図６は、ＳｉＨ4 （モノシラン）を用いて
成膜されたシリコン酸化膜の断面図である。図６におい
て、図２で説明したのと同様の構成要素については、図
２と同様の参照符号を付してある。図６に示されるよう
に、ＳｉＨ4 （モノシラン）を用いてシリコン酸化膜３
０１を形成すると、隣接するアルミニウム配線２０３間
にボイド３０２が形成され易い。
成膜されたシリコン酸化膜の断面図である。図６におい
て、図２で説明したのと同様の構成要素については、図
２と同様の参照符号を付してある。図６に示されるよう
に、ＳｉＨ4 （モノシラン）を用いてシリコン酸化膜３
０１を形成すると、隣接するアルミニウム配線２０３間
にボイド３０２が形成され易い。
【００５３】これに対し、ＴＭＯＳを反応ガスに含む本
実施形態では、このようなボイド３０２が形成されない
ことが本願発明者によって確かめられた。このように、
ＳｉＨ4 （モノシラン）を用いる場合に比べ、本実施形
態のようにＴＭＯＳを用いる場合のほうがカバーレッジ
特性が良い。上記比較例１〜４を表４にまとめる。な
お、表４には、上で説明した点以外の比較項目も含まれ
ている。
実施形態では、このようなボイド３０２が形成されない
ことが本願発明者によって確かめられた。このように、
ＳｉＨ4 （モノシラン）を用いる場合に比べ、本実施形
態のようにＴＭＯＳを用いる場合のほうがカバーレッジ
特性が良い。上記比較例１〜４を表４にまとめる。な
お、表４には、上で説明した点以外の比較項目も含まれ
ている。
【００５４】
【表４】
【００５５】比較例１、及び２で説明したように、本実
施形態のようにＴＭＯＳを含む反応ガスを用いて形成さ
れるシリコン酸化膜は、膜中に含まれる水分量、及び水
素量がＳｉＨ4 やＴＥＯＳを用いる場合に比べて少ない
という特徴を有している。また、比較例４で説明したよ
うに、本実施形態のようにＴＭＯＳを含む反応ガスを用
いて形成されるシリコン酸化膜は、ＳｉＨ4 を用いて形
成されるシリコン酸化膜に比べてカバーレッジ特性が良
い。
施形態のようにＴＭＯＳを含む反応ガスを用いて形成さ
れるシリコン酸化膜は、膜中に含まれる水分量、及び水
素量がＳｉＨ4 やＴＥＯＳを用いる場合に比べて少ない
という特徴を有している。また、比較例４で説明したよ
うに、本実施形態のようにＴＭＯＳを含む反応ガスを用
いて形成されるシリコン酸化膜は、ＳｉＨ4 を用いて形
成されるシリコン酸化膜に比べてカバーレッジ特性が良
い。
【００５６】これらの特徴により、このようなシリコン
酸化膜を半導体装置に用いると、以下のような理由で優
れた特性を有する半導体装置を提供することができるこ
とを本願発明者は見出した。すなわち、最近、ＤＲＡＭ
等の揮発性メモリデバイスに用いられるキャパシタ材料
として、Ｔａ2 Ｏ5 やＢＳＴ（Ｂａx Ｓｒ1-x Ｔｉ
Ｏ3 ）等の高誘電体膜の導入が検討されている。同様
に、不揮発性メモリデバイスに用いられるキャパシタ材
料として、ＰＺＴ（Ｌｅａｄ−Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ−Ｔ
ｉｔａｎａｔｅ）やＹ−１等の強誘電体膜の導入が検討
されている。
酸化膜を半導体装置に用いると、以下のような理由で優
れた特性を有する半導体装置を提供することができるこ
とを本願発明者は見出した。すなわち、最近、ＤＲＡＭ
等の揮発性メモリデバイスに用いられるキャパシタ材料
として、Ｔａ2 Ｏ5 やＢＳＴ（Ｂａx Ｓｒ1-x Ｔｉ
Ｏ3 ）等の高誘電体膜の導入が検討されている。同様
に、不揮発性メモリデバイスに用いられるキャパシタ材
料として、ＰＺＴ（Ｌｅａｄ−Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ−Ｔ
ｉｔａｎａｔｅ）やＹ−１等の強誘電体膜の導入が検討
されている。
【００５７】Ｔａ2 Ｏ5 やＢＳＴ等の高誘電体膜は、還
元性を有する物質に対して弱いと考えられる。そのた
め、これらの高誘電体膜を保護するシリコン酸化膜の膜
中には、還元性を有する物質が含まれていないことが好
ましい。特に、水素や水は上記した還元性要因として働
き、高誘電体膜から酸素を離脱させ、該高誘電体膜の誘
電率高くする可能性があるので、シリコン酸化膜の膜中
に水素や水が含まれるのは好ましくないと考えられる。
元性を有する物質に対して弱いと考えられる。そのた
め、これらの高誘電体膜を保護するシリコン酸化膜の膜
中には、還元性を有する物質が含まれていないことが好
ましい。特に、水素や水は上記した還元性要因として働
き、高誘電体膜から酸素を離脱させ、該高誘電体膜の誘
電率高くする可能性があるので、シリコン酸化膜の膜中
に水素や水が含まれるのは好ましくないと考えられる。
【００５８】同様に、ＰＺＴやＹ−１等の強誘電体膜
も、還元性を有する物質に対して弱いと考えられる。上
記したことから、半導体デバイスに用いるシリコン酸化
膜は、その膜中に水素や水が含まれていないことが好ま
しい。加えて、このシリコン酸化膜は、半導体デバイス
の微細化に耐えられるように形成されなければならな
い。具体的には、良好なカバーレッジ特性を有するよう
に形成されなければならない。また、このシリコン酸化
膜を形成するためのＳｉ（シリコン）ソースは、安全に
取り扱うことができるのが好ましい。
も、還元性を有する物質に対して弱いと考えられる。上
記したことから、半導体デバイスに用いるシリコン酸化
膜は、その膜中に水素や水が含まれていないことが好ま
しい。加えて、このシリコン酸化膜は、半導体デバイス
の微細化に耐えられるように形成されなければならな
い。具体的には、良好なカバーレッジ特性を有するよう
に形成されなければならない。また、このシリコン酸化
膜を形成するためのＳｉ（シリコン）ソースは、安全に
取り扱うことができるのが好ましい。
【００５９】そして、本実施形態のようにＴＭＯＳを含
む反応ガスを用いて形成されるシリコン酸化膜を半導体
装置に用いると、そのシリコン酸化膜はＳｉＨ4 やＴＥ
ＯＳを用いて形成する場合に比べて膜中の水分量や水素
量が少なく、またカバーレッジ特性も良い。したがっ
て、本実施形態に係るシリコン含有絶縁膜の成膜方法を
用いて形成されたシリコン含有絶縁膜を半導体装置に適
用すると、該半導体装置はＳｉＨ4 やＴＥＯＳを用いて
形成されたシリコン酸化膜を適用する場合に比べ、優れ
た特性を有すると期待される。更に、ＴＭＯＳはＳｉＨ
4 （モノシラン）に見られるような自燃性が無いため、
ＳｉＨ4 （モノシラン）に比べてその取り扱いが容易で
ある。
む反応ガスを用いて形成されるシリコン酸化膜を半導体
装置に用いると、そのシリコン酸化膜はＳｉＨ4 やＴＥ
ＯＳを用いて形成する場合に比べて膜中の水分量や水素
量が少なく、またカバーレッジ特性も良い。したがっ
て、本実施形態に係るシリコン含有絶縁膜の成膜方法を
用いて形成されたシリコン含有絶縁膜を半導体装置に適
用すると、該半導体装置はＳｉＨ4 やＴＥＯＳを用いて
形成されたシリコン酸化膜を適用する場合に比べ、優れ
た特性を有すると期待される。更に、ＴＭＯＳはＳｉＨ
4 （モノシラン）に見られるような自燃性が無いため、
ＳｉＨ4 （モノシラン）に比べてその取り扱いが容易で
ある。
【００６０】なお、上記したような高誘電体膜を保護す
るシリコン酸化膜以外に、層間絶縁膜等にも本実施形態
に係る成膜方法を用いて形成されたシリコン酸化膜を適
用することができる。
るシリコン酸化膜以外に、層間絶縁膜等にも本実施形態
に係る成膜方法を用いて形成されたシリコン酸化膜を適
用することができる。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る成膜
方法によれば、ＴＭＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｍｅｔｈｏｘｙ
−Ｓｉｌａｎｅ）と酸化性ガスとを反応ガスに含むプラ
ズマＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜を成膜することに
より、以下のような効果を得ることができる。
方法によれば、ＴＭＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｍｅｔｈｏｘｙ
−Ｓｉｌａｎｅ）と酸化性ガスとを反応ガスに含むプラ
ズマＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜を成膜することに
より、以下のような効果を得ることができる。
【００６２】（１）ＳｉＨ4 （モノシラン）やＴＥＯＳ
を反応ガスに含むＣＶＤ法で形成されるシリコン酸化膜
に比べ、膜中に含まれる水分や水素の低減されたシリコ
ン酸化膜を成膜することができる。 （２）ＴＥＯＳを反応ガスに含むＣＶＤ法で形成される
シリコン酸化膜に比べ、膜中に含まれる炭素の低減され
たシリコン酸化膜を成膜することができる。
を反応ガスに含むＣＶＤ法で形成されるシリコン酸化膜
に比べ、膜中に含まれる水分や水素の低減されたシリコ
ン酸化膜を成膜することができる。 （２）ＴＥＯＳを反応ガスに含むＣＶＤ法で形成される
シリコン酸化膜に比べ、膜中に含まれる炭素の低減され
たシリコン酸化膜を成膜することができる。
【００６３】（３）ＳｉＨ4 を反応ガスに含むＣＶＤ法
で形成されるシリコン酸化膜に比べ、カバーレッジ特性
の良いシリコン酸化膜を成膜することができる。 また、ＴＭＯＳと酸化性ガスとを反応ガスに含むプラズ
マＣＶＤ法で形成されるシリコン酸化膜を半導体装置の
絶縁膜に適用することにより、該半導体装置の特性を向
上させることができる。
で形成されるシリコン酸化膜に比べ、カバーレッジ特性
の良いシリコン酸化膜を成膜することができる。 また、ＴＭＯＳと酸化性ガスとを反応ガスに含むプラズ
マＣＶＤ法で形成されるシリコン酸化膜を半導体装置の
絶縁膜に適用することにより、該半導体装置の特性を向
上させることができる。
【図１】本発明の実施の形態に係る成膜方法で用いられ
るプラズマＣＶＤ装置について示す構成図である。
るプラズマＣＶＤ装置について示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る成膜方法について示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】ＴＤＳ（Ｔｈｅｒｍａｌ−Ｄｉｓｓｏｒｐｔｉ
ｏｎ−Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅ）法により、シリコン
酸化膜の膜中の水分含有量を調査した結果について説明
する特性図である。
ｏｎ−Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅ）法により、シリコン
酸化膜の膜中の水分含有量を調査した結果について説明
する特性図である。
【図４】ＴＤＳ法により、シリコン酸化膜の膜中の水素
含有量を調査した結果について説明する特性図である。
含有量を調査した結果について説明する特性図である。
【図５】ＡＥＳ（Ａｕｇｅｒ−Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−Ｓｐ
ｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法により、シリコン酸化膜の膜
中の炭素含有量を調査した結果について説明する特性図
である。
ｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法により、シリコン酸化膜の膜
中の炭素含有量を調査した結果について説明する特性図
である。
【図６】ＳｉＨ4 （モノシラン）を用いて成膜されたシ
リコン酸化膜の断面図である。
リコン酸化膜の断面図である。
１０１ チャンバ、 １０２、１０４ 電極、 １０３ 被堆積基板、 １０５ ヒータへの電力供給配線、 １０６ 排気口、 １０７ 第１の高周波電源、 １０８ ガス導入口、 １０９ 第２の高周波電源、 ２０１ シリコン基板、 ２０２ 下地絶縁膜、 ２０３ 配線アルミニウム、 ２０４、３０１ シリコン酸化膜、 ３０２ ボイド。
フロントページの続き (72)発明者 徳増 徳 東京都港区港南２−13−29株式会社半導体 プロセス研究所内 (72)発明者 黒飛 誠 東京都港区三田３−11−28キヤノン販売株 式会社内 Ｆターム(参考） 5F045 AA09 AB32 AC08 AC11 AD06 AD07 AE19 AE21 BB04 BB19 DC61 DC64 DP02 DP03 DQ10 EK05
Claims (5)
- 【請求項１】 ＴＭＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｍｅｔｈｏｘｙ
−Ｓｉｌａｎｅ）と酸化性ガスとを含む反応ガスをプラ
ズマ化し、反応させてシリコン含有絶縁膜を被堆積基板
上に形成する成膜方法。 - 【請求項２】 前記反応ガスは、前記ＴＭＯＳ（Ｔｅｔ
ｒａ−Ｍｅｔｈｏｘｙ−Ｓｉｌａｎｅ）を酸化する化学
当量以上の前記酸化性ガスを含むことを特徴とする請求
項１に記載の成膜方法。 - 【請求項３】 前記酸化性ガスは、Ｏ2 、ＮＯ2 、Ｎ
Ｏ、Ｎ 2Ｏ、ＣＯ、ＣＯ2 、又はＨ 2Ｏの内少なくとも
一つを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記
載の成膜方法。 - 【請求項４】 前記プラズマ化は、周波数が１３．５６
ＭＨｚである高周波電力、又は周波数が３８０ｋＨｚで
ある高周波電力を前記反応ガスに印加することにより行
われることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれ
か一に記載の成膜方法。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれか一に記
載の成膜方法を用いて形成される前記シリコン含有絶縁
膜を備えた半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32795099A JP2001144084A (ja) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | 成膜方法及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32795099A JP2001144084A (ja) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | 成膜方法及び半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001144084A true JP2001144084A (ja) | 2001-05-25 |
Family
ID=18204832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32795099A Pending JP2001144084A (ja) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | 成膜方法及び半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001144084A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006344783A (ja) * | 2005-06-09 | 2006-12-21 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
-
1999
- 1999-11-18 JP JP32795099A patent/JP2001144084A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006344783A (ja) * | 2005-06-09 | 2006-12-21 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020205 |