JP2001274153A - 絶縁膜の製造方法 - Google Patents
絶縁膜の製造方法Info
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- JP2001274153A JP2001274153A JP2000083781A JP2000083781A JP2001274153A JP 2001274153 A JP2001274153 A JP 2001274153A JP 2000083781 A JP2000083781 A JP 2000083781A JP 2000083781 A JP2000083781 A JP 2000083781A JP 2001274153 A JP2001274153 A JP 2001274153A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】比誘電率の低い絶縁膜であって、信頼性の高い
素子が得られる絶縁膜の製造方法を提供する 【解決手段】一般式 【化１】 （式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基、エチル基、メト
キシ基またはエトキシ基であり、Ｒ２は、メチル基、エ
チル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基またはビ
ニル基であり、Ｒ３は、メチル基、エチル基、メトキシ
基、エトキシ基、フェニル基またはビニル基である。）
で表されるビニルシラン化合物の少なくとも１種と、エ
チレン、アセチレン、プロピレンおよびプロピンからな
る群より選ばれた少なくとも１つの化合物とを用いてプ
ラズマＣＶＤ法により基板上に絶縁膜を形成する。
素子が得られる絶縁膜の製造方法を提供する 【解決手段】一般式 【化１】 （式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基、エチル基、メト
キシ基またはエトキシ基であり、Ｒ２は、メチル基、エ
チル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基またはビ
ニル基であり、Ｒ３は、メチル基、エチル基、メトキシ
基、エトキシ基、フェニル基またはビニル基である。）
で表されるビニルシラン化合物の少なくとも１種と、エ
チレン、アセチレン、プロピレンおよびプロピンからな
る群より選ばれた少なくとも１つの化合物とを用いてプ
ラズマＣＶＤ法により基板上に絶縁膜を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁膜の製造方法
に関し、特に、金属多層配線を有する半導体装置におい
て、金属層間絶縁膜としての使用に適したプラズマＣＶ
Ｄによる従来のシリコン酸化膜やフッ素含有シリコン酸
化膜よりも低い比誘電率を有する絶縁膜の製造方法に関
する。
に関し、特に、金属多層配線を有する半導体装置におい
て、金属層間絶縁膜としての使用に適したプラズマＣＶ
Ｄによる従来のシリコン酸化膜やフッ素含有シリコン酸
化膜よりも低い比誘電率を有する絶縁膜の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】配線遅延τは、層間絶縁膜により形成さ
れる静電容量Ｃに比例し（τ＝ｋ・Ｒ・Ｃ０、静電容量
Ｃは層間絶縁膜の比誘電率εに比例する（Ｃ＝ｋ’・ε
・ε０・ｄ／Ｓ）。故に、層間絶縁膜の誘電率εを低下
させることにより、配線遅延τを減少させることができ
る。
れる静電容量Ｃに比例し（τ＝ｋ・Ｒ・Ｃ０、静電容量
Ｃは層間絶縁膜の比誘電率εに比例する（Ｃ＝ｋ’・ε
・ε０・ｄ／Ｓ）。故に、層間絶縁膜の誘電率εを低下
させることにより、配線遅延τを減少させることができ
る。
【０００３】ＬＳＩ等の半導体装置の高集積化が進展す
るに伴い、多層配線構造においては同一配線層内の隣り
合う配線間の層間絶縁膜の幅が狭まるとともに、異なる
上下の配線層間の厚さも薄くなりつつある。これら配線
間または配線層間の縮小により、配線間容量の上昇が問
題となりつつある。
るに伴い、多層配線構造においては同一配線層内の隣り
合う配線間の層間絶縁膜の幅が狭まるとともに、異なる
上下の配線層間の厚さも薄くなりつつある。これら配線
間または配線層間の縮小により、配線間容量の上昇が問
題となりつつある。
【０００４】配線間容量の上昇は、高集積度半導体装置
の高速動作、消費電力、発熱などに非常に悪影響をもた
らすために、解決しなければならない問題である。
の高速動作、消費電力、発熱などに非常に悪影響をもた
らすために、解決しなければならない問題である。
【０００５】現在使われている層間絶縁膜は、比誘電率
４程度のＳｉＯ２にフッ素を含有させて比誘電率を低下
させた膜（ＳｉＯＦ膜）であるが、フッ素の含有量に対
して比誘電率の低下は顕著でなくせいぜい比誘電率は３
程度にとどまっている。
４程度のＳｉＯ２にフッ素を含有させて比誘電率を低下
させた膜（ＳｉＯＦ膜）であるが、フッ素の含有量に対
して比誘電率の低下は顕著でなくせいぜい比誘電率は３
程度にとどまっている。
【０００６】またＳｉＯ２等の無機材料よりも誘電率の
低いポリイミド等の有機材料やさらに比誘電率の低い非
晶質弗化炭素膜などが層間絶縁材料として検討されてい
る。しかし、これらの低誘電率材料に関しては、有機ポ
リマーであるために極めて高い温度に耐えられない、ま
た配線材料との密着性の悪さ、成膜後の加工性の悪さな
ど様々な問題点があげられている。
低いポリイミド等の有機材料やさらに比誘電率の低い非
晶質弗化炭素膜などが層間絶縁材料として検討されてい
る。しかし、これらの低誘電率材料に関しては、有機ポ
リマーであるために極めて高い温度に耐えられない、ま
た配線材料との密着性の悪さ、成膜後の加工性の悪さな
ど様々な問題点があげられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主な
目的は、従来層間絶縁膜として用いられているＳｉ
Ｏ２、ＳｉＯＦよりも比誘電率の低い絶縁膜であって、
信頼性の高い素子が得られる絶縁膜の製造方法を提供す
ることにある。
目的は、従来層間絶縁膜として用いられているＳｉ
Ｏ２、ＳｉＯＦよりも比誘電率の低い絶縁膜であって、
信頼性の高い素子が得られる絶縁膜の製造方法を提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、
【０００９】一般式
【化９】 （式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基、エチル基、メト
キシ基またはエトキシ基であり、Ｒ２は、メチル基、エ
チル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基またはビ
ニル基であり、Ｒ３は、メチル基、エチル基、メトキシ
基、エトキシ基、フェニル基またはビニル基である。）
で表されるビニルシラン化合物の少なくとも１種と、エ
チレン、アセチレン、プロピレンおよびプロピンからな
る群より選ばれた少なくとも１つの化合物とを用いてプ
ラズマＣＶＤ法により基板上に絶縁膜を形成することを
特徴とする絶縁膜の製造方法が提供される。
キシ基またはエトキシ基であり、Ｒ２は、メチル基、エ
チル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基またはビ
ニル基であり、Ｒ３は、メチル基、エチル基、メトキシ
基、エトキシ基、フェニル基またはビニル基である。）
で表されるビニルシラン化合物の少なくとも１種と、エ
チレン、アセチレン、プロピレンおよびプロピンからな
る群より選ばれた少なくとも１つの化合物とを用いてプ
ラズマＣＶＤ法により基板上に絶縁膜を形成することを
特徴とする絶縁膜の製造方法が提供される。
【００１０】また、本発明によれば、一般式
【化１０】 （式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基、エチル基、メト
キシ基またはエトキシ基であり、Ｒ２は、メチル基、エ
チル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基またはビ
ニル基であり、Ｒ３は、メチル基、エチル基、メトキシ
基、エトキシ基、フェニル基またはビニル基である。）
で表されるビニルシラン化合物の少なくとも１種と、エ
チレン、アセチレン、プロピレンおよびプロピンからな
る群より選ばれた少なくとも１つの化合物と、メタンま
たはエタンの一方もしくは両方とを用いてプラズマＣＶ
Ｄ法により基板上に絶縁膜を形成することを特徴とする
絶縁膜の製造方法が提供される。
キシ基またはエトキシ基であり、Ｒ２は、メチル基、エ
チル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基またはビ
ニル基であり、Ｒ３は、メチル基、エチル基、メトキシ
基、エトキシ基、フェニル基またはビニル基である。）
で表されるビニルシラン化合物の少なくとも１種と、エ
チレン、アセチレン、プロピレンおよびプロピンからな
る群より選ばれた少なくとも１つの化合物と、メタンま
たはエタンの一方もしくは両方とを用いてプラズマＣＶ
Ｄ法により基板上に絶縁膜を形成することを特徴とする
絶縁膜の製造方法が提供される。
【００１１】また、本発明によれば、一般式
【化１１】 （式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基、エチル基、メト
キシ基またはエトキシ基であり、Ｒ２は、メチル基、エ
チル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基またはビ
ニル基であり、Ｒ３は、メチル基、エチル基、メトキシ
基、エトキシ基、フェニル基またはビニル基である。）
で表されるビニルシラン化合物の少なくとも１種と、酸
素と、一般式
キシ基またはエトキシ基であり、Ｒ２は、メチル基、エ
チル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基またはビ
ニル基であり、Ｒ３は、メチル基、エチル基、メトキシ
基、エトキシ基、フェニル基またはビニル基である。）
で表されるビニルシラン化合物の少なくとも１種と、酸
素と、一般式
【化１２】 （式中、Ｒ１１は、−Ｈ、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｏ
ＣＨ３または−ＯＣ２Ｈ ５、Ｒ１２は、−Ｈ、−Ｃ
Ｈ３、−Ｃ２Ｈ５、−ＯＣＨ３または−ＯＣ２Ｈ５、Ｒ
１３は、−Ｈ、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−ＯＣＨ３また
は−ＯＣ２Ｈ５、Ｒ１ ４は、−Ｈ、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ
５、−ＯＣＨ３または−ＯＣ２Ｈ５である。）で表され
る化合物の少なくとも１種とを用いてプラズマＣＶＤ法
により基板上に絶縁膜を形成することを特徴とする絶縁
膜の製造方法が提供される。
ＣＨ３または−ＯＣ２Ｈ ５、Ｒ１２は、−Ｈ、−Ｃ
Ｈ３、−Ｃ２Ｈ５、−ＯＣＨ３または−ＯＣ２Ｈ５、Ｒ
１３は、−Ｈ、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−ＯＣＨ３また
は−ＯＣ２Ｈ５、Ｒ１ ４は、−Ｈ、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ
５、−ＯＣＨ３または−ＯＣ２Ｈ５である。）で表され
る化合物の少なくとも１種とを用いてプラズマＣＶＤ法
により基板上に絶縁膜を形成することを特徴とする絶縁
膜の製造方法が提供される。
【００１２】放電解離条件下でプラズマ中に少なくとも
１種類の上記ビニルシラン化合物（１つ以上のビニル基
を持つシラン化合物）を投入することにより、ビニル基
によるラジカル重合で形成される炭素と珪素からなる主
鎖を有する絶縁膜が形成され、原料となるビニルシラン
化合物の置換基を選択することにより形成する絶縁膜の
諸特性（耐熱性、絶縁特性）を選択できる。
１種類の上記ビニルシラン化合物（１つ以上のビニル基
を持つシラン化合物）を投入することにより、ビニル基
によるラジカル重合で形成される炭素と珪素からなる主
鎖を有する絶縁膜が形成され、原料となるビニルシラン
化合物の置換基を選択することにより形成する絶縁膜の
諸特性（耐熱性、絶縁特性）を選択できる。
【００１３】上記ビニルシラン化合物としては、次に示
すものが好適に使用できる。ビニルトリメチルシラン、
ビニルトリエチルシラン、ビニルトリメトキシシラン、
ビニルトリエトキシシラン、ビニルフェニルメチルシラ
ン、ビニルフェニルメチルメトキシシラン、ビニルフェ
ニルジメチルシラン、ビニルフェニルジエトキシシラ
ン、ビニルエチルジメチルシラン、ビニルジフェニルエ
トキシシラン、ビニルジメチルシラン、ビニルジメチル
エトキシシラン、ビニルジエチルメチルシラン、ジエト
キシジビニルシラン、ジフェニルジビニルシラン、ジフ
ェニルメチルビニルシラン、ビニルメチルジエトキシシ
ラン、ビニルメチルジメトキシシラン、トリビニルメト
キシシラン、トリビニルエトキシシラン、トリビニルメ
チルシラン、トリビニルシラン、メトキシジメチルビニ
ルシラン。
すものが好適に使用できる。ビニルトリメチルシラン、
ビニルトリエチルシラン、ビニルトリメトキシシラン、
ビニルトリエトキシシラン、ビニルフェニルメチルシラ
ン、ビニルフェニルメチルメトキシシラン、ビニルフェ
ニルジメチルシラン、ビニルフェニルジエトキシシラ
ン、ビニルエチルジメチルシラン、ビニルジフェニルエ
トキシシラン、ビニルジメチルシラン、ビニルジメチル
エトキシシラン、ビニルジエチルメチルシラン、ジエト
キシジビニルシラン、ジフェニルジビニルシラン、ジフ
ェニルメチルビニルシラン、ビニルメチルジエトキシシ
ラン、ビニルメチルジメトキシシラン、トリビニルメト
キシシラン、トリビニルエトキシシラン、トリビニルメ
チルシラン、トリビニルシラン、メトキシジメチルビニ
ルシラン。
【００１４】上記化合物は、いずれも市販の試薬で容易
に入手可能であり、またその性質は常温で液体である
が、気化器等を用いることにより、減圧下、１００℃以
下で容易に気化しマスフローコントローラーを経てＣＶ
Ｄ装置への気体供給が可能な物質である。
に入手可能であり、またその性質は常温で液体である
が、気化器等を用いることにより、減圧下、１００℃以
下で容易に気化しマスフローコントローラーを経てＣＶ
Ｄ装置への気体供給が可能な物質である。
【００１５】そして、放電解離条件下で上記ビニルシラ
ン化合物と共にエチレン、アセチレン、プロピレンおよ
びプロピンからなる群より選ばれた少なくとも１つの化
合物をプラズマ中に投入することにより、これらの低級
（カーボン数３以下）不飽和炭化水素がビニルシラン化
合物と共重合体を形成する。
ン化合物と共にエチレン、アセチレン、プロピレンおよ
びプロピンからなる群より選ばれた少なくとも１つの化
合物をプラズマ中に投入することにより、これらの低級
（カーボン数３以下）不飽和炭化水素がビニルシラン化
合物と共重合体を形成する。
【００１６】この場合、共重合させる低級不飽和化合物
の供給量をコントロールすることにより、カーボン濃度
をコントロールすることができ、その結果、形成される
絶縁膜の比誘電率をコントロールすることができる。こ
こで共重合モノマーをカーボン数３以下としたのは、こ
れらのモノマーが常温で気体であるため、ＣＶＤ装置へ
の供給が非常に容易であるためである。
の供給量をコントロールすることにより、カーボン濃度
をコントロールすることができ、その結果、形成される
絶縁膜の比誘電率をコントロールすることができる。こ
こで共重合モノマーをカーボン数３以下としたのは、こ
れらのモノマーが常温で気体であるため、ＣＶＤ装置へ
の供給が非常に容易であるためである。
【００１７】また、上記ビニルシラン化合物にさらにメ
タンまたはエタンの一方もしくは両方を加えることによ
り、架橋構造を増加させ耐熱性を増加させることができ
る。
タンまたはエタンの一方もしくは両方を加えることによ
り、架橋構造を増加させ耐熱性を増加させることができ
る。
【００１８】また、上記ビニルシラン化合物に酸素およ
び上記一般式
び上記一般式
【化１３】 で表される化合物を加えることによりビニル重合の側鎖
で酸化珪素を生成させることにより珪素濃度をコントロ
ールすることが可能であり、これによっても比誘電率を
コントロールすることが可能である。
で酸化珪素を生成させることにより珪素濃度をコントロ
ールすることが可能であり、これによっても比誘電率を
コントロールすることが可能である。
【００１９】このように、放電解離条件下で上記ビニル
シラン化合物に酸素と共にプラズマ中に投入することに
より、ビニルシラン化合物のプラズマ重合とともにシロ
キサン結合を形成する化合物としては、好ましくは、モ
ノシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチル
シラン、テトラメチルシラン、テトラエチルシラン、テ
トラメチルオルソシリケート、テトラエチルオルソシリ
ケート、ジエチルジエトキシシラン、ジメチルメチルシ
ラン、ジエチルシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジ
メチルジメトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、エ
チルジメチルシラン、エチルトリエトキシシラン、エチ
ルトリメトキシシラン、エチルトリメチルシラン、メチ
ルジエトキシシラン、メチルジエトキシシラン、メチル
トリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、トリ
メトキシシラン、トリエトキシシランが挙げられる。
シラン化合物に酸素と共にプラズマ中に投入することに
より、ビニルシラン化合物のプラズマ重合とともにシロ
キサン結合を形成する化合物としては、好ましくは、モ
ノシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチル
シラン、テトラメチルシラン、テトラエチルシラン、テ
トラメチルオルソシリケート、テトラエチルオルソシリ
ケート、ジエチルジエトキシシラン、ジメチルメチルシ
ラン、ジエチルシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジ
メチルジメトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、エ
チルジメチルシラン、エチルトリエトキシシラン、エチ
ルトリメトキシシラン、エチルトリメチルシラン、メチ
ルジエトキシシラン、メチルジエトキシシラン、メチル
トリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、トリ
メトキシシラン、トリエトキシシランが挙げられる。
【００２０】上記化合物は、いずれも市販の試薬で容易
に入手可能であり、またその性質は常温で液体である
が、気化器等を用いることにより、減圧下、１００℃以
下で容易に気化しマスフローコントローラーを経てＣＶ
Ｄ装置への気体供給が可能な物質である。
に入手可能であり、またその性質は常温で液体である
が、気化器等を用いることにより、減圧下、１００℃以
下で容易に気化しマスフローコントローラーを経てＣＶ
Ｄ装置への気体供給が可能な物質である。
【００２１】また、本発明によれば、
【００２２】一般式
【化１４】 （式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基あるいはエチル基
であり、Ｒ２は、メチル基、エチル基、メトキシ基、エ
トキシ基、フェニル基あるいはビニル基であり、Ｒ
３は、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基、
フェニル基あるいはビニル基である。）、一般式
であり、Ｒ２は、メチル基、エチル基、メトキシ基、エ
トキシ基、フェニル基あるいはビニル基であり、Ｒ
３は、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基、
フェニル基あるいはビニル基である。）、一般式
【化１５】 （式中、Ｒ１は、メトキシ基あるいはエトキシ基であ
り、Ｒ２は、メチル基、エチル基あるいはフェニル基で
あり、Ｒ３は、メチル基、エチル基、メトキシ基、エト
キシ基、フェニル基あるいはビニル基である。）、一般
式
り、Ｒ２は、メチル基、エチル基あるいはフェニル基で
あり、Ｒ３は、メチル基、エチル基、メトキシ基、エト
キシ基、フェニル基あるいはビニル基である。）、一般
式
【化１６】 （式中、Ｒ１は、メトキシ基あるいはエトキシ基であ
り、Ｒ２は、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキ
シ基、フェニル基あるいはビニル基であり、Ｒ３は、メ
チル基、エチル基またはフェニル基である。）、また
は、一般式
り、Ｒ２は、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキ
シ基、フェニル基あるいはビニル基であり、Ｒ３は、メ
チル基、エチル基またはフェニル基である。）、また
は、一般式
【化１７】 （式中、Ｒ１は、メトキシ基またはエトキシ基であり、
Ｒ２はビニル基であり、Ｒ３はビニル基である。）で表
されるビニルシラン化合物の少なくとも１種を主原料と
して用いてプラズマＣＶＤ法により基板上に絶縁膜を形
成することを特徴とする絶縁膜の形成方法が提供され
る。
Ｒ２はビニル基であり、Ｒ３はビニル基である。）で表
されるビニルシラン化合物の少なくとも１種を主原料と
して用いてプラズマＣＶＤ法により基板上に絶縁膜を形
成することを特徴とする絶縁膜の形成方法が提供され
る。
【００２３】放電解離条件下でプラズマ中に少なくとも
１種類の上記ビニルシラン化合物（１つ以上のビニル基
を持つシラン化合物）を投入することにより、ビニル基
によるラジカル重合で形成される炭素と珪素からなる主
鎖を有する絶縁膜が形成され、原料となるビニルシラン
化合物の置換基を選択することにより形成する絶縁膜の
諸特性（耐熱性、絶縁特性）を選択できる。
１種類の上記ビニルシラン化合物（１つ以上のビニル基
を持つシラン化合物）を投入することにより、ビニル基
によるラジカル重合で形成される炭素と珪素からなる主
鎖を有する絶縁膜が形成され、原料となるビニルシラン
化合物の置換基を選択することにより形成する絶縁膜の
諸特性（耐熱性、絶縁特性）を選択できる。
【００２４】上記ビニルシラン化合物としては、次に示
すものが好適に使用できる。ビニルトリメチルシラン、
ビニルトリエチルシラン、ビニルフェニルメチルシラ
ン、ビニルフェニルメチルメトキシシラン、ビニルフェ
ニルジメチルシラン、ビニルフェニルジエトキシシラ
ン、ビニルエチルジメチルシラン、ビニルジフェニルエ
トキシシラン、ビニルジメチルシラン、ビニルジメチル
エトキシシラン、ビニルジエチルメチルシラン、ジエト
キシジビニルシラン、ジフェニルジビニルシラン、ジフ
ェニルメチルビニルシラン、ビニルメチルジエトキシシ
ラン、ビニルメチルジメトキシシラン、トリビニルメト
キシシラン、トリビニルエトキシシラン、トリビニルメ
チルシラン、トリビニルシラン、メトキシジメチルビニ
ルシラン。
すものが好適に使用できる。ビニルトリメチルシラン、
ビニルトリエチルシラン、ビニルフェニルメチルシラ
ン、ビニルフェニルメチルメトキシシラン、ビニルフェ
ニルジメチルシラン、ビニルフェニルジエトキシシラ
ン、ビニルエチルジメチルシラン、ビニルジフェニルエ
トキシシラン、ビニルジメチルシラン、ビニルジメチル
エトキシシラン、ビニルジエチルメチルシラン、ジエト
キシジビニルシラン、ジフェニルジビニルシラン、ジフ
ェニルメチルビニルシラン、ビニルメチルジエトキシシ
ラン、ビニルメチルジメトキシシラン、トリビニルメト
キシシラン、トリビニルエトキシシラン、トリビニルメ
チルシラン、トリビニルシラン、メトキシジメチルビニ
ルシラン。
【００２５】上記化合物は、いずれも市販の試薬で容易
に入手可能であり、またその性質は常温で液体である
が、気化器等を用いることにより、減圧下、１００℃以
下で容易に気化しマスフローコントローラーを経てＣＶ
Ｄ装置への気体供給が可能な物質である。
に入手可能であり、またその性質は常温で液体である
が、気化器等を用いることにより、減圧下、１００℃以
下で容易に気化しマスフローコントローラーを経てＣＶ
Ｄ装置への気体供給が可能な物質である。
【００２６】上記本発明によれば、比誘電率が２．４〜
３．５の絶縁膜を形成できる。
３．５の絶縁膜を形成できる。
【００２７】また、好ましくは、基板に負のバイアスが
印可された状態とすることにより、該バイアスにより加
速されたイオンを基板に照射しつつ成膜を行うことがで
きる。
印可された状態とすることにより、該バイアスにより加
速されたイオンを基板に照射しつつ成膜を行うことがで
きる。
【００２８】また、好ましくは、絶縁膜形成に用いられ
るプラズマが、平行平板型プラズマ、ヘリコン波型プラ
ズマ、マイクロ波型プラズマ、マグネトロン型プラズ
マ、誘導結合型プラズマのいずれかの放電を用いるもの
である。
るプラズマが、平行平板型プラズマ、ヘリコン波型プラ
ズマ、マイクロ波型プラズマ、マグネトロン型プラズ
マ、誘導結合型プラズマのいずれかの放電を用いるもの
である。
【００２９】以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例】図１は本発明の実施例の絶縁膜の製造方法に
好適に使用される半導体製造装置の一例の断面模式図で
ある。この装置は、平行平板型プラズマ反応装置であ
り、下部電極である基板支持台１２上にシリコン基板１
１を設置する。下部電極内には、ヒータが内蔵されてお
り基板１１を任意の温度に加熱することが可能である。
反応炉１４は、アルミ合金で構成された真空室でありほ
ぼ完全に真空状態である。マスフローコントローラー
（図示せず。）によって流量を制御された原料ガスが、
平行平板電極の上部電極であるシャワーヘッド１３より
真空炉内のシリコン基板１１上に投入される。マッチン
グ回路１５を通って高周波電源１６から１３．５６ＭＨ
ｚの高周波が上部電極１３に供給されることにより、原
料ガスが放電をしてシリコン基板１１上に絶縁膜を形成
する。また下部電極１２にはマッチング回路１８を通っ
て電源１７から４００ｋＨｚの低周波を供給することが
可能となっている。下部電極１２に電力を供給すること
により、負のバイアスを基板１１にかけることが可能で
ある。
好適に使用される半導体製造装置の一例の断面模式図で
ある。この装置は、平行平板型プラズマ反応装置であ
り、下部電極である基板支持台１２上にシリコン基板１
１を設置する。下部電極内には、ヒータが内蔵されてお
り基板１１を任意の温度に加熱することが可能である。
反応炉１４は、アルミ合金で構成された真空室でありほ
ぼ完全に真空状態である。マスフローコントローラー
（図示せず。）によって流量を制御された原料ガスが、
平行平板電極の上部電極であるシャワーヘッド１３より
真空炉内のシリコン基板１１上に投入される。マッチン
グ回路１５を通って高周波電源１６から１３．５６ＭＨ
ｚの高周波が上部電極１３に供給されることにより、原
料ガスが放電をしてシリコン基板１１上に絶縁膜を形成
する。また下部電極１２にはマッチング回路１８を通っ
て電源１７から４００ｋＨｚの低周波を供給することが
可能となっている。下部電極１２に電力を供給すること
により、負のバイアスを基板１１にかけることが可能で
ある。
【００３０】なお、本発明の絶縁膜を形成するためのプ
ラズマ源としては、上記容量結合型の平行平板放電に限
らず、その他、ヘリコン波型プラズマ、マイクロ波型プ
ラズマ、マグネトロン型プラズマ、誘導結合型プラズマ
のいずれのプラズマを用いても形成可能である。
ラズマ源としては、上記容量結合型の平行平板放電に限
らず、その他、ヘリコン波型プラズマ、マイクロ波型プ
ラズマ、マグネトロン型プラズマ、誘導結合型プラズマ
のいずれのプラズマを用いても形成可能である。
【００３１】次に、上記平行平板型プラズマ反応装置を
使用した本発明の各実施例について説明する。
使用した本発明の各実施例について説明する。
【００３２】（実施例１）ビニルシラン化合物であるビ
ニルフェニルジエトキシシランとエチレンとを反応させ
たときの、その両者の混合比と堆積した絶縁膜の比誘電
率の関係を図２に示す。図２に示すようにエチレンの混
合比を増加させると比誘電が低下することがわかる。
ニルフェニルジエトキシシランとエチレンとを反応させ
たときの、その両者の混合比と堆積した絶縁膜の比誘電
率の関係を図２に示す。図２に示すようにエチレンの混
合比を増加させると比誘電が低下することがわかる。
【００３３】（実施例２）ビニルシラン化合物であるビ
ニルフェニルジエトキシシランとエチレンとを反応させ
たときの、その両者の混合比と堆積した絶縁膜の絶縁破
壊電圧を図３に示す。ビニルシラン化合物の混合比が高
い程、絶縁破壊電圧が高くなり良好な性能を示す。ビニ
ルシラン化合物の混合比２５％以上でＩＣの絶縁膜とし
て必要な３ＭＶ／ｃｍ程度の絶縁破壊電圧を有すること
が示されている。
ニルフェニルジエトキシシランとエチレンとを反応させ
たときの、その両者の混合比と堆積した絶縁膜の絶縁破
壊電圧を図３に示す。ビニルシラン化合物の混合比が高
い程、絶縁破壊電圧が高くなり良好な性能を示す。ビニ
ルシラン化合物の混合比２５％以上でＩＣの絶縁膜とし
て必要な３ＭＶ／ｃｍ程度の絶縁破壊電圧を有すること
が示されている。
【００３４】混合比５０／５０の時の成膜条件を次に示
す。
す。
【表１】 ビニルフェニルジエトキシシラン ：２００ｓｃｃｍ エチレン ：２００ｓｃｃｍ 反応室圧力 ：６６５Ｐａ ＲＦパワー ：４５０Ｗ（２Ｗ／ｃｍ２） 基板温度 ：２７０℃
【００３５】この条件で本発明による絶縁膜をシリコン
基板上に堆積させた時の絶縁膜の諸特性を下記に示す。
基板上に堆積させた時の絶縁膜の諸特性を下記に示す。
【表２】 堆積速度 ３８００Ａ／毎分 比誘電率 ３．０１ 絶縁耐圧 ４．１ＭＶ／ｃｍ これは半導体素子を製造するための特性および堆積速度
として充分なものである。
として充分なものである。
【００３６】（実施例３）エチレンと各種ビニルシラン
化合物を５０／５０の混合比で下記条件下で放電したと
きの絶縁膜堆積速度を表４に示す。（なお、表４中＊は
混合比７５／２５の場合である。）
化合物を５０／５０の混合比で下記条件下で放電したと
きの絶縁膜堆積速度を表４に示す。（なお、表４中＊は
混合比７５／２５の場合である。）
【表３】 反応室圧力 ：６６５Ｐａ ＲＦパワー ：４５０Ｗ（２Ｗ／ｃｍ２） 基板温度 ：２７０℃
【００３７】
【表４】 堆積速度は原料のビニルシラン化合物により異なるが、
３０００〜５０００Å／毎分の範囲にあり、いずれの原
料でも半導体を製造するための堆積速度として充分なも
のである。
３０００〜５０００Å／毎分の範囲にあり、いずれの原
料でも半導体を製造するための堆積速度として充分なも
のである。
【００３８】（実施例４）エチレンとビニルフェニルジ
エトキシシラン混合比５０／５０にＴＥＯＳ（テトラエ
チルオルソシリケート）およびＴＥＯＳの３倍の流量の
酸素を添加して堆積させたときのＴＥＯＳの添加量に対
する絶縁膜の比誘電率を図４に示す。
エトキシシラン混合比５０／５０にＴＥＯＳ（テトラエ
チルオルソシリケート）およびＴＥＯＳの３倍の流量の
酸素を添加して堆積させたときのＴＥＯＳの添加量に対
する絶縁膜の比誘電率を図４に示す。
【００３９】ＴＥＯＳと酸素の混合ガスの添加量の増加
に伴い、比誘電率が増加することがわかる。これは、絶
縁膜中のＳｉＯ２結合が増加しているためであり、ＩＲ
（赤外分光）によってもこのことは確認されている。シ
ラン化合物、酸素の添加量を調整することにより、堆積
する絶縁膜の比誘電率をコントロールすることが可能で
ある。
に伴い、比誘電率が増加することがわかる。これは、絶
縁膜中のＳｉＯ２結合が増加しているためであり、ＩＲ
（赤外分光）によってもこのことは確認されている。シ
ラン化合物、酸素の添加量を調整することにより、堆積
する絶縁膜の比誘電率をコントロールすることが可能で
ある。
【００４０】なお、ＩＣにおいて積層される各層は段差
部等において下地の形状によく倣うこと、すなわちカバ
レージのよいことが重要になるが、本発明に係る方法で
作成した絶縁膜のカバレージは従来のプラズマＣＶＤ法
により成膜した絶縁膜（たとえばＴＥＯＳ酸化膜）と同
等のカバレージである。また、成膜時にアルゴン等を混
合し下部電極にＲＦパワーを印可することにより、下部
電極に負のバイアス電圧が印可され、加速されるイオン
により段差のエッジ部分がたたかれ、さらにカバレージ
のよい膜となることが確認された。
部等において下地の形状によく倣うこと、すなわちカバ
レージのよいことが重要になるが、本発明に係る方法で
作成した絶縁膜のカバレージは従来のプラズマＣＶＤ法
により成膜した絶縁膜（たとえばＴＥＯＳ酸化膜）と同
等のカバレージである。また、成膜時にアルゴン等を混
合し下部電極にＲＦパワーを印可することにより、下部
電極に負のバイアス電圧が印可され、加速されるイオン
により段差のエッジ部分がたたかれ、さらにカバレージ
のよい膜となることが確認された。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、比誘電率の低い絶縁膜
であって、信頼性の高い素子が得られる絶縁膜が製造さ
れる。
であって、信頼性の高い素子が得られる絶縁膜が製造さ
れる。
【図１】本発明の絶縁膜を形成するために好適に使用さ
れる半導体製造装置の一例の断面模式図である。
れる半導体製造装置の一例の断面模式図である。
【図２】ビニルフェニルジエトキシシランとエチレンと
を反応させたときの、その両者の混合比と堆積した絶縁
膜の比誘電率との関係を示すグラフである。
を反応させたときの、その両者の混合比と堆積した絶縁
膜の比誘電率との関係を示すグラフである。
【図３】ビニルフェニルジエトキシシランとエチレンを
反応させたときの、その両者の混合比と堆積した絶縁膜
の絶縁破壊電圧を示すグラフである。
反応させたときの、その両者の混合比と堆積した絶縁膜
の絶縁破壊電圧を示すグラフである。
【図４】エチレンとビニルフェニルジエトキシシランと
の混合物（混合比５０／５０）にＴＥＯＳ（テトラエチ
ルオルソシリケート）およびＴＥＯＳの３倍の流量の酸
素を添加して堆積させたときのＴＥＯＳの添加量に対す
る絶縁膜の比誘電率を表すグラフである。
の混合物（混合比５０／５０）にＴＥＯＳ（テトラエチ
ルオルソシリケート）およびＴＥＯＳの３倍の流量の酸
素を添加して堆積させたときのＴＥＯＳの添加量に対す
る絶縁膜の比誘電率を表すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/768 Ｈ０１Ｌ 21/90 Ｐ Ｆターム(参考） 4J011 AA05 AA07 AB06 BA03 BB04 CA02 CB03 CC04 DA06 MA01 MA20 MB05 QA43 QA48 UA05 VA03 WA01 4J100 AA02Q AA03Q AP16P AP17P AT01Q AT02Q BA72P BA77P CA04 CA23 DA57 FA00 FA22 JA44 5F033 RR01 SS01 SS03 SS04 SS15 XX23 5F058 AA10 AC03 AC10 AF02 AH01 AH02 BF07 BF37 BF39 BG01 BG02 BG03 BG04
Claims (4)
- 【請求項１】一般式 【化１】 （式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基、エチル基、メト
キシ基またはエトキシ基であり、Ｒ２は、メチル基、エ
チル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基またはビ
ニル基であり、Ｒ３は、メチル基、エチル基、メトキシ
基、エトキシ基、フェニル基またはビニル基である。）
で表されるビニルシラン化合物の少なくとも１種と、エ
チレン、アセチレン、プロピレンおよびプロピンからな
る群より選ばれた少なくとも１つの化合物とを用いてプ
ラズマＣＶＤ法により基板上に絶縁膜を形成することを
特徴とする絶縁膜の製造方法。 - 【請求項２】一般式 【化２】 （式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基、エチル基、メト
キシ基またはエトキシ基であり、Ｒ２は、メチル基、エ
チル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基またはビ
ニル基であり、Ｒ３は、メチル基、エチル基、メトキシ
基、エトキシ基、フェニル基またはビニル基である。）
で表されるビニルシラン化合物の少なくとも１種と、エ
チレン、アセチレン、プロピレンおよびプロピンからな
る群より選ばれた少なくとも１つの化合物と、メタンま
たはエタンの一方もしくは両方とを用いてプラズマＣＶ
Ｄ法により基板上に絶縁膜を形成することを特徴とする
絶縁膜の製造方法。 - 【請求項３】一般式 【化３】 （式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基、エチル基、メト
キシ基またはエトキシ基であり、Ｒ２は、メチル基、エ
チル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基またはビ
ニル基であり、Ｒ３は、メチル基、エチル基、メトキシ
基、エトキシ基、フェニル基またはビニル基である。）
で表されるビニルシラン化合物の少なくとも１種と、酸
素と、一般式 【化４】 （式中、Ｒ１１は、−Ｈ、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｏ
ＣＨ３または−ＯＣ２Ｈ ５、Ｒ１２は、−Ｈ、−Ｃ
Ｈ３、−Ｃ２Ｈ５、−ＯＣＨ３または−ＯＣ２Ｈ５、Ｒ
１３は、−Ｈ、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−ＯＣＨ３また
は−ＯＣ２Ｈ５、Ｒ１ ４は、−Ｈ、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ
５、−ＯＣＨ３または−ＯＣ２Ｈ５である。）で表され
る化合物の少なくとも１種とを用いてプラズマＣＶＤ法
により基板上に絶縁膜を形成することを特徴とする絶縁
膜の製造方法。 - 【請求項４】一般式 【化５】 （式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基あるいはエチル基
であり、Ｒ２は、メチル基、エチル基、メトキシ基、エ
トキシ基、フェニル基あるいはビニル基であり、Ｒ
３は、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基、
フェニル基あるいはビニル基である。）、一般式 【化６】 （式中、Ｒ１は、メトキシ基あるいはエトキシ基であ
り、Ｒ２は、メチル基、エチル基あるいはフェニル基で
あり、Ｒ３は、メチル基、エチル基、メトキシ基、エト
キシ基、フェニル基あるいはビニル基である。）、一般
式 【化７】 （式中、Ｒ１は、メトキシ基あるいはエトキシ基であ
り、Ｒ２は、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキ
シ基、フェニル基あるいはビニル基であり、Ｒ３は、メ
チル基、エチル基またはフェニル基である。）、また
は、一般式 【化８】 （式中、Ｒ１は、メトキシ基またはエトキシ基であり、
Ｒ２はビニル基であり、Ｒ３はビニル基である。）で表
されるビニルシラン化合物の少なくとも１種を主原料と
して用いてプラズマＣＶＤ法により基板上に絶縁膜を形
成することを特徴とする絶縁膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000083781A JP2001274153A (ja) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | 絶縁膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000083781A JP2001274153A (ja) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | 絶縁膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001274153A true JP2001274153A (ja) | 2001-10-05 |
Family
ID=18600359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000083781A Withdrawn JP2001274153A (ja) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | 絶縁膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001274153A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004049422A1 (ja) * | 2002-11-28 | 2004-06-10 | Tosoh Corporation | 有機シラン、有機シロキサン化合物を含んでなる絶縁膜用材料、その製造方法および半導体デバイス |
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| JP2005072584A (ja) * | 2003-08-20 | 2005-03-17 | Asm Japan Kk | 低誘電率及び低膜応力を有するシリコン系絶縁膜を形成する方法 |
| JP2005170852A (ja) * | 2003-12-11 | 2005-06-30 | Tosoh Corp | 多置換ビニルシラン化合物を含んで成る銅錯体及び銅錯体組成物 |
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-
2000
- 2000-03-24 JP JP2000083781A patent/JP2001274153A/ja not_active Withdrawn
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