JPH09260371A - プラズマ励起ｃｖｄ膜の界面品質改良のための方法及び装置 - Google Patents
プラズマ励起ｃｖｄ膜の界面品質改良のための方法及び装置Info
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- JPH09260371A JPH09260371A JP9026908A JP2690897A JPH09260371A JP H09260371 A JPH09260371 A JP H09260371A JP 9026908 A JP9026908 A JP 9026908A JP 2690897 A JP2690897 A JP 2690897A JP H09260371 A JPH09260371 A JP H09260371A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 堆積膜の界面を向上させるための方法及び装
置。 【解決手段】 本発明の方法は、不活性ガスを処理チャ
ンバに導入するステップと、ＲＦ電力を選択した上昇速
度で印加し不活性ガスからプラズマを発生させるステッ
プとを有している。印加ＲＦ電力が実質的にフルパワー
まで致った後、反応物ガスを備えたプロセスガスをプロ
セスチャンバに導入して層を堆積させる。好ましい具体
例では、反応物ガスはＴＥＯＳである。別の具体例で
は、プロセスガスには更に弗素が含まれる。
置。 【解決手段】 本発明の方法は、不活性ガスを処理チャ
ンバに導入するステップと、ＲＦ電力を選択した上昇速
度で印加し不活性ガスからプラズマを発生させるステッ
プとを有している。印加ＲＦ電力が実質的にフルパワー
まで致った後、反応物ガスを備えたプロセスガスをプロ
セスチャンバに導入して層を堆積させる。好ましい具体
例では、反応物ガスはＴＥＯＳである。別の具体例で
は、プロセスガスには更に弗素が含まれる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ処理中にお
ける薄膜の堆積に関する。より具体的に本発明は、膜を
プラズマ励起化学気相堆積法により堆積した場合に膜の
界面を改善するための方法及び装置に関する。
ける薄膜の堆積に関する。より具体的に本発明は、膜を
プラズマ励起化学気相堆積法により堆積した場合に膜の
界面を改善するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の半導体デバイス製造工程における
基本的なステップの１つに、気体の化学反応による半導
体基板上への膜の形成が挙げられる。この堆積プロセス
は、化学気相堆積、あるいは「ＣＶＤ」と称される。従
来からの熱ＣＶＤプロセスでは、基板表面に反応性ガス
を供給し、そこで化学反応を生じさせ所望の膜を堆積す
る。熱ＣＶＤによっては操作する温度が高く、これがメ
タル層を有する基板にダメージを与え得る。他方、プラ
ズマ励起ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）プロセスでは、基板表面
近くの反応領域に高周波（ＲＦ）エネルギーを印加する
ことにより反応性ガスの励起や分解を促し、反応性の高
いイオン種のプラズマを生成する。放出される種の反応
性が高いため、化学反応に要するエネルギーが低減さ
れ、係るＣＶＤプロセスに要する温度を低下する。ＰＥ
ＣＶＤプロセスの温度は比較的低いため、堆積したメタ
ル層の上に絶縁層を形成する場合や、その他の絶縁層の
形成の場合に対して、このプロセスは理想的である。
基本的なステップの１つに、気体の化学反応による半導
体基板上への膜の形成が挙げられる。この堆積プロセス
は、化学気相堆積、あるいは「ＣＶＤ」と称される。従
来からの熱ＣＶＤプロセスでは、基板表面に反応性ガス
を供給し、そこで化学反応を生じさせ所望の膜を堆積す
る。熱ＣＶＤによっては操作する温度が高く、これがメ
タル層を有する基板にダメージを与え得る。他方、プラ
ズマ励起ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）プロセスでは、基板表面
近くの反応領域に高周波（ＲＦ）エネルギーを印加する
ことにより反応性ガスの励起や分解を促し、反応性の高
いイオン種のプラズマを生成する。放出される種の反応
性が高いため、化学反応に要するエネルギーが低減さ
れ、係るＣＶＤプロセスに要する温度を低下する。ＰＥ
ＣＶＤプロセスの温度は比較的低いため、堆積したメタ
ル層の上に絶縁層を形成する場合や、その他の絶縁層の
形成の場合に対して、このプロセスは理想的である。
【０００３】半導体デバイスの幾何は、最初に半導体デ
バイスが表れた数十年前から、急速に小さくなってき
た。それ以来、集積回路は一般に、「サイズが半減する
のに２年」のルール（しばしば、Mooreの法則と称され
る）に従ってきており、このことは、１つのチップに入
るデバイスの数が、２年毎に２倍になってきたことを意
味する。今日のウエハ加工のプラントは、０．５ミクロ
ンの表面形状サイズのデバイス、更には０．３５ミクロ
ンのデバイスをルーティン的に製造し、明日のプラント
では、これよりも更に小さなサイズの幾何を有するデバ
イスを製造しているだろう。
バイスが表れた数十年前から、急速に小さくなってき
た。それ以来、集積回路は一般に、「サイズが半減する
のに２年」のルール（しばしば、Mooreの法則と称され
る）に従ってきており、このことは、１つのチップに入
るデバイスの数が、２年毎に２倍になってきたことを意
味する。今日のウエハ加工のプラントは、０．５ミクロ
ンの表面形状サイズのデバイス、更には０．３５ミクロ
ンのデバイスをルーティン的に製造し、明日のプラント
では、これよりも更に小さなサイズの幾何を有するデバ
イスを製造しているだろう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】デバイスのサイズが小
さくなり集積密度が高くなるにつれて、以前は産業上重
要だとは考えられていなかった事項が問題となる。この
ような問題の１つとして、アウトガス（ないしガス放
出）等の現象により発生し得るクラック、ボイド形成等
の欠陥に対する、堆積膜の耐性が挙げられる。アウトガ
ス分子の顕著な発生源の１つに、膜が最初に堆積した界
面がある。一般に、膜の界面には膜のバルク層に比べて
多くの不純物及び欠陥が存在し、このため膜のバルクに
比べて更に多孔質である。このように膜界面が多孔性で
あるため、シリコンの格子構造の中で原子がしっかりと
結合しない不安定な状態となる。このように、膜界面は
アウトガス分子又は原子の発生源となり得る。この多孔
質な界面は、湿気を収集する源にもなり得る。
さくなり集積密度が高くなるにつれて、以前は産業上重
要だとは考えられていなかった事項が問題となる。この
ような問題の１つとして、アウトガス（ないしガス放
出）等の現象により発生し得るクラック、ボイド形成等
の欠陥に対する、堆積膜の耐性が挙げられる。アウトガ
ス分子の顕著な発生源の１つに、膜が最初に堆積した界
面がある。一般に、膜の界面には膜のバルク層に比べて
多くの不純物及び欠陥が存在し、このため膜のバルクに
比べて更に多孔質である。このように膜界面が多孔性で
あるため、シリコンの格子構造の中で原子がしっかりと
結合しない不安定な状態となる。このように、膜界面は
アウトガス分子又は原子の発生源となり得る。この多孔
質な界面は、湿気を収集する源にもなり得る。
【０００５】従来技術のデバイスでは、膜界面の不純物
源の１つに、ＲＦ電力がフルパワーまで上昇したときプ
ラズマ中で発生する不完全反応がある。例えば、シリコ
ン酸化物層の堆積工程では、ＲＦ電力をチャンバに印加
し、処理チャンバ内に放出されたプロセスガスからプラ
ズマを形成する。既知の従来技術では、チャンバ内にプ
ロセスガスを導入してからＲＦ電力を印加する。一般
に、ＲＦ電力をオフの状態からフルパワーまで上げるた
めには数秒かかり、このように電力が部分的である期間
中に生じる反応は不完全になり易く、このため、フルパ
ワーの条件下で堆積する膜に比べれば、不純物のレベル
が比較的高い膜が堆積する。
源の１つに、ＲＦ電力がフルパワーまで上昇したときプ
ラズマ中で発生する不完全反応がある。例えば、シリコ
ン酸化物層の堆積工程では、ＲＦ電力をチャンバに印加
し、処理チャンバ内に放出されたプロセスガスからプラ
ズマを形成する。既知の従来技術では、チャンバ内にプ
ロセスガスを導入してからＲＦ電力を印加する。一般
に、ＲＦ電力をオフの状態からフルパワーまで上げるた
めには数秒かかり、このように電力が部分的である期間
中に生じる反応は不完全になり易く、このため、フルパ
ワーの条件下で堆積する膜に比べれば、不純物のレベル
が比較的高い膜が堆積する。
【０００６】上記から、新生の技術のペースを守るため
にも、界面の膜品質を改善した膜が必要であることが理
解されよう。また、シリコン酸化物及びその他の膜を安
定化させ、膜の湿気の吸収を防止しアウトガス発生を防
止する方法が必要であることが理解されよう。
にも、界面の膜品質を改善した膜が必要であることが理
解されよう。また、シリコン酸化物及びその他の膜を安
定化させ、膜の湿気の吸収を防止しアウトガス発生を防
止する方法が必要であることが理解されよう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、向上した膜品
質を界面に有する絶縁層を与えることにより、従来技術
の上述の問題を解決する。また、本発明は、このような
絶縁層を形成するための方法及び装置を提供する。
質を界面に有する絶縁層を与えることにより、従来技術
の上述の問題を解決する。また、本発明は、このような
絶縁層を形成するための方法及び装置を提供する。
【０００８】特に、本発明では、プラズマがフルパワー
に致った後まで反応性ガスの導入を遅らせることによ
り、上述のような不完全な反応を低減する方法を提供す
る。具体的には、本発明の方法の具体例の１つでは、処
理チャンバに導入した不活性ガスからプラズマを形成す
る。プラズマ形成に用いるＲＦ電力は、チャンバ内に不
活性ガスを伴って、オフの状態からフルパワーの状態に
される。ＲＦ電力がフルパワーの状態に達してから初め
て、反応性ガスが導入される。
に致った後まで反応性ガスの導入を遅らせることによ
り、上述のような不完全な反応を低減する方法を提供す
る。具体的には、本発明の方法の具体例の１つでは、処
理チャンバに導入した不活性ガスからプラズマを形成す
る。プラズマ形成に用いるＲＦ電力は、チャンバ内に不
活性ガスを伴って、オフの状態からフルパワーの状態に
される。ＲＦ電力がフルパワーの状態に達してから初め
て、反応性ガスが導入される。
【０００９】本発明の好ましい具体例では、ＲＦ電力が
フルパワーになるまでは、それ自身では堆積の源として
不十分である第１の反応性ガスが不活性ガスを伴って導
入される。フルパワーに達した後、残りのその他の堆積
ガスを導入して、プラズマ堆積を行わせる。
フルパワーになるまでは、それ自身では堆積の源として
不十分である第１の反応性ガスが不活性ガスを伴って導
入される。フルパワーに達した後、残りのその他の堆積
ガスを導入して、プラズマ堆積を行わせる。
【００１０】本発明の別の具体例では、ＲＦ電力がフル
パワーになるまでのチャンバに導入するガスの全流量
は、バルク膜層を堆積するためにチャンバに導入するガ
スの全流量と実質的に等しい。
パワーになるまでのチャンバに導入するガスの全流量
は、バルク膜層を堆積するためにチャンバに導入するガ
スの全流量と実質的に等しい。
【００１１】本発明の具体例を利点及び特徴と共に、以
下の説明及び添付の図面により詳細に説明することにす
る。
下の説明及び添付の図面により詳細に説明することにす
る。
【００１２】
（１．代表的なＣＶＤリアクタチャンバ）図１は、本発
明に従った誘電層をを堆積できる真空チャンバ１５を有
する平行平板プラズマ励起化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）
システム１０を例示する。リアクタ１０は、堆積のため
のガスを、サセプタ１２に置かれるウエハ（図示せず）
に散布するためのガス散布マニホールド１１を有してい
る。サセプタ１２は、熱応答性が非常に高い。また、サ
セプタ１２は支持フィンガ１３上に載置され、サセプタ
１２（及びサセプタ１２の上面で支持されるウエハ）
が、下方の搬入出のポジションと、マニホールド１１に
近接した上方の処理のポジション１４の間で、制御によ
り移動できるようになっている。
明に従った誘電層をを堆積できる真空チャンバ１５を有
する平行平板プラズマ励起化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）
システム１０を例示する。リアクタ１０は、堆積のため
のガスを、サセプタ１２に置かれるウエハ（図示せず）
に散布するためのガス散布マニホールド１１を有してい
る。サセプタ１２は、熱応答性が非常に高い。また、サ
セプタ１２は支持フィンガ１３上に載置され、サセプタ
１２（及びサセプタ１２の上面で支持されるウエハ）
が、下方の搬入出のポジションと、マニホールド１１に
近接した上方の処理のポジション１４の間で、制御によ
り移動できるようになっている。
【００１３】サセプタ１２とウエハが処理のポジション
１４にあるときは、これらは、間隔をおいて配置される
複数の穴ないしポート２３を有するバッフル板によって
包囲される。この穴２３から、環状の真空マニホールド
２４の中へと排気される。堆積ガスとキャリアガスが、
ガスライン１８を通じてミキシングチャンバ１９内に供
給され、そこで、これらは混合されマニホールド１１へ
と送られる。処理中に、マニホールド１１に供給された
ガスは、矢印２１に示されるように、ウエハ表面全体に
放射状に、均一に散布される。そして、ガスは真空ポン
プシステム（図示せず）により、ポート２３を介して円
形の真空マニホールド２４内へと排気され、更に、排気
ライン３１へと出て行く。排気ライン３１を通じてガス
が放出される速度は、スロットルバルブ３２によって制
御される。
１４にあるときは、これらは、間隔をおいて配置される
複数の穴ないしポート２３を有するバッフル板によって
包囲される。この穴２３から、環状の真空マニホールド
２４の中へと排気される。堆積ガスとキャリアガスが、
ガスライン１８を通じてミキシングチャンバ１９内に供
給され、そこで、これらは混合されマニホールド１１へ
と送られる。処理中に、マニホールド１１に供給された
ガスは、矢印２１に示されるように、ウエハ表面全体に
放射状に、均一に散布される。そして、ガスは真空ポン
プシステム（図示せず）により、ポート２３を介して円
形の真空マニホールド２４内へと排気され、更に、排気
ライン３１へと出て行く。排気ライン３１を通じてガス
が放出される速度は、スロットルバルブ３２によって制
御される。
【００１４】ＲＦ電源２５からマニホールド１１に印加
されるＲＦエネルギーにより、プラズマがウエハに近隣
に形成され制御される。ここでガス散布マニホールドは
ＲＦ電極であり、サセプタ１２は接地されている。ＲＦ
電源は、チャンバ１５内に導入される反応性の化学種の
分解を促進するために、単一の周波数のＲＦ電力又は混
合周波数のＲＦ電力（又はその他の変形）をマニホール
ド１１に供給することができる。
されるＲＦエネルギーにより、プラズマがウエハに近隣
に形成され制御される。ここでガス散布マニホールドは
ＲＦ電極であり、サセプタ１２は接地されている。ＲＦ
電源は、チャンバ１５内に導入される反応性の化学種の
分解を促進するために、単一の周波数のＲＦ電力又は混
合周波数のＲＦ電力（又はその他の変形）をマニホール
ド１１に供給することができる。
【００１５】円形の外部ランプモジュール２６により、
クオーツウィンドウ２８を介しサセプタ１２の環状外縁
部分の上に、光を、コリメートされた環状のパターン２
７で与える。この熱分布により、サセプタの自然の熱損
失のパターンを補償し、且つ、堆積のを行うためにサセ
プタ及びウエハを迅速且つ均一に加熱する。
クオーツウィンドウ２８を介しサセプタ１２の環状外縁
部分の上に、光を、コリメートされた環状のパターン２
７で与える。この熱分布により、サセプタの自然の熱損
失のパターンを補償し、且つ、堆積のを行うためにサセ
プタ及びウエハを迅速且つ均一に加熱する。
【００１６】モータ（図示せず）により、サセプタ１２
が処理のポジション１４と下側のウエハ搬入のポジショ
ンとの間で昇降する。モータと、ガスライン１８に接続
するガス供給バルブと、スロットルバルブと、ＲＦ電源
２５とが、制御ライン３６を介してプロセッサ３４によ
って制御される。制御ライン３６は、一部のみ図示され
る。プロセッサ３４は、メモリ３８に格納されたコンピ
ュータプログラムによる制御を受けて動作する。ここで
のコンピュータプログラムは、特定のプロセスに対して
タイミング、ガスの混合、チャンバ圧力、チャンバ温
度、ＲＦ電力レベル、サセプタのポジションその他のパ
ラメータの命令を行う。
が処理のポジション１４と下側のウエハ搬入のポジショ
ンとの間で昇降する。モータと、ガスライン１８に接続
するガス供給バルブと、スロットルバルブと、ＲＦ電源
２５とが、制御ライン３６を介してプロセッサ３４によ
って制御される。制御ライン３６は、一部のみ図示され
る。プロセッサ３４は、メモリ３８に格納されたコンピ
ュータプログラムによる制御を受けて動作する。ここで
のコンピュータプログラムは、特定のプロセスに対して
タイミング、ガスの混合、チャンバ圧力、チャンバ温
度、ＲＦ電力レベル、サセプタのポジションその他のパ
ラメータの命令を行う。
【００１７】典型的には、チャンバライニング、ガス流
入マニホールドフェース板、支持フィンガ１３その他の
リアクタのハードウェアの一部又は全部が、アルミニウ
ムや陽極酸化アルミニウム（アノーダイズドアルミニウ
ム）等の材料でできている。このようなＰＥＣＶＤの装
置の例が、標題 "Thermal CVD/PECVD Reactor and Use
for Thermal Chemical Vapor Deposition of Silicon D
ioxide and In-situ Multistep Planarized Process"
（二酸化珪素の熱ＣＶＤ及びインシチュウマルチステッ
プ平坦化プロセスのための熱ＣＶＤ／ＰＥＣＶＤリアク
タ及びその使用法）である米国特許第５,０００,１１３
号に記載されている。
入マニホールドフェース板、支持フィンガ１３その他の
リアクタのハードウェアの一部又は全部が、アルミニウ
ムや陽極酸化アルミニウム（アノーダイズドアルミニウ
ム）等の材料でできている。このようなＰＥＣＶＤの装
置の例が、標題 "Thermal CVD/PECVD Reactor and Use
for Thermal Chemical Vapor Deposition of Silicon D
ioxide and In-situ Multistep Planarized Process"
（二酸化珪素の熱ＣＶＤ及びインシチュウマルチステッ
プ平坦化プロセスのための熱ＣＶＤ／ＰＥＣＶＤリアク
タ及びその使用法）である米国特許第５,０００,１１３
号に記載されている。
【００１８】上述のリアクタの説明は主に例示のための
ものであり、本発明には、電子サイクロトロン共鳴（Ｅ
ＣＲ：electron cyclotron reasonance ）プラズマＣＶ
Ｄ装置や、誘導結合ＲＦ高密度プラズマＣＶＤ装置等、
その他のＣＶＤ装置を用いてもよい。上述のシステムの
変形、例えばサセプタデザイン、ヒーターデザイン、Ｒ
Ｆ電力接続部の配置その他に関する変形も可能である。
例えば、抵抗加熱サセプタによりウエハを支持し加熱し
てもよい。本発明の誘電層やこの誘電層を形成する方法
は、特定の装置や特定のプラズマ励起法に限定されるも
のではない。
ものであり、本発明には、電子サイクロトロン共鳴（Ｅ
ＣＲ：electron cyclotron reasonance ）プラズマＣＶ
Ｄ装置や、誘導結合ＲＦ高密度プラズマＣＶＤ装置等、
その他のＣＶＤ装置を用いてもよい。上述のシステムの
変形、例えばサセプタデザイン、ヒーターデザイン、Ｒ
Ｆ電力接続部の配置その他に関する変形も可能である。
例えば、抵抗加熱サセプタによりウエハを支持し加熱し
てもよい。本発明の誘電層やこの誘電層を形成する方法
は、特定の装置や特定のプラズマ励起法に限定されるも
のではない。
【００１９】（２．プラズマ励起ＣＶＤ法により堆積し
た膜の膜品質の向上）本発明を用いて、プラズマ励起Ｃ
ＶＤ法により堆積した膜の界面における膜品質を向上す
ることができる。具体的には、プラズマが選ばれたフル
パワーレベルに移行した後反応性ガスを導入する新規な
手法により、膜界面での品質の向上が実現される。完全
なプラズマに達するまで反応性ガスの導入を遅らせるこ
とにより、不完全反応が生じる量が減り、膜界面を向上
させる。
た膜の膜品質の向上）本発明を用いて、プラズマ励起Ｃ
ＶＤ法により堆積した膜の界面における膜品質を向上す
ることができる。具体的には、プラズマが選ばれたフル
パワーレベルに移行した後反応性ガスを導入する新規な
手法により、膜界面での品質の向上が実現される。完全
なプラズマに達するまで反応性ガスの導入を遅らせるこ
とにより、不完全反応が生じる量が減り、膜界面を向上
させる。
【００２０】本発明の方法の１つの具体例では、 Ｓｉ
Ｆ4-ＦＳＧ 膜の界面の膜質が向上する。この具体例に
従い、真空ロックドアを介してウエハを真空チャンバ１
５へ搬入し、サセプタ１２上に置く（図２、ステップ２
００）。次いで、サセプタを処理のポジション１４へと
移動させる（図２０５）処理のポジション１４では、ウ
エハはガス散布マニホールド１１から約２００〜６００
ｍｉｌ（１ｍｉｌ＝約２５．４μｍ）に配置される。
Ｆ4-ＦＳＧ 膜の界面の膜質が向上する。この具体例に
従い、真空ロックドアを介してウエハを真空チャンバ１
５へ搬入し、サセプタ１２上に置く（図２、ステップ２
００）。次いで、サセプタを処理のポジション１４へと
移動させる（図２０５）処理のポジション１４では、ウ
エハはガス散布マニホールド１１から約２００〜６００
ｍｉｌ（１ｍｉｌ＝約２５．４μｍ）に配置される。
【００２１】ウエハを適正に配置した後、ウエハとサセ
プタを２００〜５００℃の温度まで加熱し（ステップ２
１０）、不活性ガスをガス散布マニホールドからリアク
タチャンバに導入する（ステップ２１５）。ステップ２
１５で導入するガスは、非反応性のガスであればよい
が、好ましい具体例ではヘリウムを導入している。原子
量に鑑みれば、ヘリウムは、これよりも重いアルゴン等
の不活性ガスに比べて、ウエハへのスパッタ効果が小さ
くなるだろう。不活性ガスを導入した後は、スロットル
バルブ３２を真空ポンプシステムと協働し且つ不活性ガ
スを導入して、チャンバに選択した圧力（約１〜１００
０トール）を設定しこれを維持する（ステップ２２
０）。
プタを２００〜５００℃の温度まで加熱し（ステップ２
１０）、不活性ガスをガス散布マニホールドからリアク
タチャンバに導入する（ステップ２１５）。ステップ２
１５で導入するガスは、非反応性のガスであればよい
が、好ましい具体例ではヘリウムを導入している。原子
量に鑑みれば、ヘリウムは、これよりも重いアルゴン等
の不活性ガスに比べて、ウエハへのスパッタ効果が小さ
くなるだろう。不活性ガスを導入した後は、スロットル
バルブ３２を真空ポンプシステムと協働し且つ不活性ガ
スを導入して、チャンバに選択した圧力（約１〜１００
０トール）を設定しこれを維持する（ステップ２２
０）。
【００２２】そして、単一周波数又は混合周波数のＲＦ
電源を用いて、ＲＦ電力を供給しプラズマを発生させる
（ステップ２２５）。一般に、ＲＦ電力がオフの状態か
らフルパワー（ステップ２３０でＲＦ電源を駆動する電
力レベル）に致るまで数秒以上かかる。無論、フルパワ
ーに致るまでの実際の時間は、ＲＦ上昇速度及び採用す
るフルパワーレベルに依拠する。ＲＦ電力は５０ワット
／秒〜９００ワット／秒の速度で上昇してもよい。ＲＦ
電力を増加させる速度は、上昇の期間中一定であっても
よく、あるいは、この期間中変化させてもよい。好まし
くは、ＲＦ電力上昇速度は５０ワット／秒〜６００ワッ
ト／秒であり、最も好ましくは約２００ワット／秒以下
又は未満である。ＲＦ電力の上昇が低い速度で行われた
場合は、粒子の発生が少なく、その結果、強い界面にな
る。混合周波数の電源を用いた場合は、電源は１３．５
６ＭＨｚの高い周波数では０〜１２００ワット、約３５
０ｋＨｚの低い周波数では約０〜５００ワットで駆動さ
れる。
電源を用いて、ＲＦ電力を供給しプラズマを発生させる
（ステップ２２５）。一般に、ＲＦ電力がオフの状態か
らフルパワー（ステップ２３０でＲＦ電源を駆動する電
力レベル）に致るまで数秒以上かかる。無論、フルパワ
ーに致るまでの実際の時間は、ＲＦ上昇速度及び採用す
るフルパワーレベルに依拠する。ＲＦ電力は５０ワット
／秒〜９００ワット／秒の速度で上昇してもよい。ＲＦ
電力を増加させる速度は、上昇の期間中一定であっても
よく、あるいは、この期間中変化させてもよい。好まし
くは、ＲＦ電力上昇速度は５０ワット／秒〜６００ワッ
ト／秒であり、最も好ましくは約２００ワット／秒以下
又は未満である。ＲＦ電力の上昇が低い速度で行われた
場合は、粒子の発生が少なく、その結果、強い界面にな
る。混合周波数の電源を用いた場合は、電源は１３．５
６ＭＨｚの高い周波数では０〜１２００ワット、約３５
０ｋＨｚの低い周波数では約０〜５００ワットで駆動さ
れる。
【００２３】プラズマが完全な強度まで達した後、反応
性ガスを含有するプロセスガスをチャンバに導入し且つ
不活性ガスの流入を停止して（ステップ２３０）、ＦＳ
Ｇ膜を堆積させる。この具体例でのプロセスガスは、弗
素ソースとしてＳｉＦ4 と、珪素ソースとしてＴＥＯＳ
（テトラエトキシシラン）と、１つ以上の酸素ソースと
を備える混合ガスを有している。ＴＥＯＳは室温では液
状であり、液体インジェクションバルブにより気化され
た後、プロセスガスと混合する前にヘリウム等の不活性
ガスと混合される。気化したＴＥＯＳと混合する不活性
ガスは、ステップ２１５で導入するガスと同じラインに
よる同じガスであってもよく、あるいは別のガスライン
からであってもよい。
性ガスを含有するプロセスガスをチャンバに導入し且つ
不活性ガスの流入を停止して（ステップ２３０）、ＦＳ
Ｇ膜を堆積させる。この具体例でのプロセスガスは、弗
素ソースとしてＳｉＦ4 と、珪素ソースとしてＴＥＯＳ
（テトラエトキシシラン）と、１つ以上の酸素ソースと
を備える混合ガスを有している。ＴＥＯＳは室温では液
状であり、液体インジェクションバルブにより気化され
た後、プロセスガスと混合する前にヘリウム等の不活性
ガスと混合される。気化したＴＥＯＳと混合する不活性
ガスは、ステップ２１５で導入するガスと同じラインに
よる同じガスであってもよく、あるいは別のガスライン
からであってもよい。
【００２４】プロセスガス中に種々の前駆体ガスを導入
する流量は、所望の膜の性質、チャンバ容積その他の因
子に依拠する。２００ｍｍウエハに適する上述の代表的
なＣＶＤシステムを用いる具体例の１つでは、インジェ
クションバルブへのＴＥＯＳの流入量は約４００〜１５
００ｍｇｍである。ＳｉＦ4 が１００〜２５００ｓｃｃ
ｍの流量で導入され、酸素はＯ2 の形態又は同様のソー
スにより、流量約３００〜３０００ｓｃｃｍで導入され
る。ガス混合チャンバ内のガス及びガス散布マニホール
ドを通るガスの全流量は、約１０００〜５０００ｓｃｃ
ｍである。
する流量は、所望の膜の性質、チャンバ容積その他の因
子に依拠する。２００ｍｍウエハに適する上述の代表的
なＣＶＤシステムを用いる具体例の１つでは、インジェ
クションバルブへのＴＥＯＳの流入量は約４００〜１５
００ｍｇｍである。ＳｉＦ4 が１００〜２５００ｓｃｃ
ｍの流量で導入され、酸素はＯ2 の形態又は同様のソー
スにより、流量約３００〜３０００ｓｃｃｍで導入され
る。ガス混合チャンバ内のガス及びガス散布マニホール
ドを通るガスの全流量は、約１０００〜５０００ｓｃｃ
ｍである。
【００２５】上記の具体例の好ましい態様では、ステッ
プ２１５においてＯ2 の形態での酸素が、５０〜７００
ｓｃｃｍ（あるいは酸素：ヘリウムの比が０．０１５〜
１：１）等の所定の量で、不活性ガスに同伴してチャン
バに導入される。次いで、ステップ２３０では、特定の
プロセスに対して適切なレベルまで酸素の量を増加させ
る。ステップ２１５からステップ２３０まで少なくとも
１つのガスの流入を継続させることにより、不活性ガス
が停止したときでもプラズマは消失しないことが確保さ
れ、且つ、更に安定なプラズマを生成する。無論、採用
するプロセスによって、これら２つのステップに共通の
ガスは、Ｏ2 以外の酸素ソース、例えばＮ2Ｏ 、オゾン
又は同様のガスの如きであってもよく、あるいは、全く
別のガスを用いてもよい。しかし、ステップ２１５で導
入するガスが基板上の堆積材料と反応しないことが重要
である。従って、例えば、ＴＥＯＳは、珪素と酸素の両
方を含んでおりこれらは共にプラズマ環境下で反応を生
じ得るため、ステップ２１５では不活性ガスと共に導入
すべきでない。
プ２１５においてＯ2 の形態での酸素が、５０〜７００
ｓｃｃｍ（あるいは酸素：ヘリウムの比が０．０１５〜
１：１）等の所定の量で、不活性ガスに同伴してチャン
バに導入される。次いで、ステップ２３０では、特定の
プロセスに対して適切なレベルまで酸素の量を増加させ
る。ステップ２１５からステップ２３０まで少なくとも
１つのガスの流入を継続させることにより、不活性ガス
が停止したときでもプラズマは消失しないことが確保さ
れ、且つ、更に安定なプラズマを生成する。無論、採用
するプロセスによって、これら２つのステップに共通の
ガスは、Ｏ2 以外の酸素ソース、例えばＮ2Ｏ 、オゾン
又は同様のガスの如きであってもよく、あるいは、全く
別のガスを用いてもよい。しかし、ステップ２１５で導
入するガスが基板上の堆積材料と反応しないことが重要
である。従って、例えば、ＴＥＯＳは、珪素と酸素の両
方を含んでおりこれらは共にプラズマ環境下で反応を生
じ得るため、ステップ２１５では不活性ガスと共に導入
すべきでない。
【００２６】別の具体例では、ステップ２１５での不活
性ガスの導入流量又は不活性ガスと酸素その他のガスの
導入混合流量は、ステップ２３０でのプロセスガスの導
入流量と実質的に等しい。例えば、特定のプロセスでＳ
ｉＦ4 を流量８００ｓｃｃｍでチャンバに導入する場合
は、導入しようとするＴＥＯＳ流量を６００ｍｇｍと
し、導入しようとする酸素の流量を７００ｓｃｃｍと
し、次いで、ステップ２２０で不活性ガスの導入流量
（あるいは不活性ガスと酸素その他のガスの導入混合流
量）を約２１００ｓｃｃｍとすべきである。ステップ２
２０とステップ２３０の間でこのような均一なガスの流
れを維持することにより、堆積が更に均一になる。
性ガスの導入流量又は不活性ガスと酸素その他のガスの
導入混合流量は、ステップ２３０でのプロセスガスの導
入流量と実質的に等しい。例えば、特定のプロセスでＳ
ｉＦ4 を流量８００ｓｃｃｍでチャンバに導入する場合
は、導入しようとするＴＥＯＳ流量を６００ｍｇｍと
し、導入しようとする酸素の流量を７００ｓｃｃｍと
し、次いで、ステップ２２０で不活性ガスの導入流量
（あるいは不活性ガスと酸素その他のガスの導入混合流
量）を約２１００ｓｃｃｍとすべきである。ステップ２
２０とステップ２３０の間でこのような均一なガスの流
れを維持することにより、堆積が更に均一になる。
【００２７】また別の具体例では、弗素その他をドープ
したシリコン酸化物膜を堆積するが、ここではステップ
２３０を別々のステップに分割し、それらのステップで
は、珪素源の後、弗素その他のドーパント源を含有する
前駆体ガスを導入する。即ち、上記の ＳｉＨ4-ＦＳＧ
の例では、ＳｉＦ4 を導入する約１〜１０秒前、ステッ
プ２３０でＴＥＯＳをチャンバに導入する。このような
シーケンスにより、界面にシリコン酸化物の非常に薄い
層を堆積し、この界面で弗素の結合が緩まないことを確
保する。
したシリコン酸化物膜を堆積するが、ここではステップ
２３０を別々のステップに分割し、それらのステップで
は、珪素源の後、弗素その他のドーパント源を含有する
前駆体ガスを導入する。即ち、上記の ＳｉＨ4-ＦＳＧ
の例では、ＳｉＦ4 を導入する約１〜１０秒前、ステッ
プ２３０でＴＥＯＳをチャンバに導入する。このような
シーケンスにより、界面にシリコン酸化物の非常に薄い
層を堆積し、この界面で弗素の結合が緩まないことを確
保する。
【００２８】無論、本発明の方法は、上記の具体例に限
定されるものではない。例えば、上記の具体例ではＳｉ
Ｆ4 を弗素源として用いているが、Ｃ2Ｆ6やＴＥＦＳ等
の他の弗素源を用いてもよい。また、Ｏ2 以外の酸素源
及びＴＥＯＳ以外の珪素源を用いてもよい。別の具体例
では、ＳｉＨ4 やその他の珪素源を用いることができ、
また、Ｎ2Ｏ 、Ｏ3 又は同様の酸素源を用いてもよい。
定されるものではない。例えば、上記の具体例ではＳｉ
Ｆ4 を弗素源として用いているが、Ｃ2Ｆ6やＴＥＦＳ等
の他の弗素源を用いてもよい。また、Ｏ2 以外の酸素源
及びＴＥＯＳ以外の珪素源を用いてもよい。別の具体例
では、ＳｉＨ4 やその他の珪素源を用いることができ、
また、Ｎ2Ｏ 、Ｏ3 又は同様の酸素源を用いてもよい。
【００２９】更に、上記で弗素ドープシリコン酸化物膜
に関して本発明の方法を例示してきたが、本発明は、プ
ラズマ環境下で形成したその他のシリコン酸化物膜、例
えばノンドープシリケートガラス（ＵＳＧ）、リンシリ
ケートガラス（ＰＳＧ）やホウ素リンシリケートガラス
（ＢＰＳＧ）その他のシリコン酸化物膜の膜質を向上さ
せるために用いてもよい。これらの具体例では例えば、
弗素源ではなくリン源を用いてＰＳＧ膜を堆積し、ある
いは、プロセスガスに珪素と酸素を含有させるが弗素を
含有させないでＵＳＧを堆積してもよい。また、本発明
はシリコンナイトライドや、シリコンオキシナイトライ
ドその他の、プラズマ励起堆積層のプラズマ堆積に用い
ることもできる。
に関して本発明の方法を例示してきたが、本発明は、プ
ラズマ環境下で形成したその他のシリコン酸化物膜、例
えばノンドープシリケートガラス（ＵＳＧ）、リンシリ
ケートガラス（ＰＳＧ）やホウ素リンシリケートガラス
（ＢＰＳＧ）その他のシリコン酸化物膜の膜質を向上さ
せるために用いてもよい。これらの具体例では例えば、
弗素源ではなくリン源を用いてＰＳＧ膜を堆積し、ある
いは、プロセスガスに珪素と酸素を含有させるが弗素を
含有させないでＵＳＧを堆積してもよい。また、本発明
はシリコンナイトライドや、シリコンオキシナイトライ
ドその他の、プラズマ励起堆積層のプラズマ堆積に用い
ることもできる。
【００３０】従って、上記のプロセスで挙げたパラメー
タは、ここに記載した特許請求の範囲を制限するべきで
はないことが理解されよう。当業者には、その他の化学
品、処理パラメータ、処理条件を用いて本発明を行うこ
とが可能である。
タは、ここに記載した特許請求の範囲を制限するべきで
はないことが理解されよう。当業者には、その他の化学
品、処理パラメータ、処理条件を用いて本発明を行うこ
とが可能である。
【００３１】（３．代表的な構造体）図３は、本発明に
従った集積回路３００の簡略化いた断面を例示する。図
示の如く、集積回路３００は、ＮＭＯＳトランジスタ３
０３とＰＭＯＳトランジスタ３０６を有しており、これ
らは別々に離れておりフィールド酸化物領域３２０によ
り相互に電気的に絶縁されている。トランジスタ３０３
及び３０６のそれぞれは、ソース領域３１２と、ドレイ
ン領域３１５と、ゲート領域３１８とを有している。
従った集積回路３００の簡略化いた断面を例示する。図
示の如く、集積回路３００は、ＮＭＯＳトランジスタ３
０３とＰＭＯＳトランジスタ３０６を有しており、これ
らは別々に離れておりフィールド酸化物領域３２０によ
り相互に電気的に絶縁されている。トランジスタ３０３
及び３０６のそれぞれは、ソース領域３１２と、ドレイ
ン領域３１５と、ゲート領域３１８とを有している。
【００３２】プレメタル誘電層３２１により、トランジ
スタ３０３及び３０６はメタル層Ｍ１から隔てられつつ
も、メタル層Ｍ１とこれらトランジスタの間の接続はコ
ンタクト３２４によりなされている。メタル層Ｍ１は、
集積回路３００内に含まれる４つのメタル層Ｍ１〜Ｍ４
の中の１つである。メタル層Ｍ１〜Ｍ４のそれぞれは隣
接し合うメタル層とは、それぞれのメタル間誘電層３２
７（ＩＭＤ１、ＩＭＤ２及びＩＭＤ３）によって隔てら
れている。隣接し合うメタル層は、バイア３２６によ
り、選択された開口のところで接続されている。メタル
層Ｍ４の上には、平坦化されたパッシベーション層３３
０が堆積している。
スタ３０３及び３０６はメタル層Ｍ１から隔てられつつ
も、メタル層Ｍ１とこれらトランジスタの間の接続はコ
ンタクト３２４によりなされている。メタル層Ｍ１は、
集積回路３００内に含まれる４つのメタル層Ｍ１〜Ｍ４
の中の１つである。メタル層Ｍ１〜Ｍ４のそれぞれは隣
接し合うメタル層とは、それぞれのメタル間誘電層３２
７（ＩＭＤ１、ＩＭＤ２及びＩＭＤ３）によって隔てら
れている。隣接し合うメタル層は、バイア３２６によ
り、選択された開口のところで接続されている。メタル
層Ｍ４の上には、平坦化されたパッシベーション層３３
０が堆積している。
【００３３】本発明の層は、集積回路３００に示される
誘電層のそれぞれに用いられることが見出されてもよ
い。本発明の層はまた、集積回路によっては含まれるこ
とのあるダマシーン層(damascene layer) に用いられて
もよい。ダマシーン層では、ブランケットを基板上に堆
積し、これを基板に到達するまでエッチングし、次い
で、メタルを充填し、そして、これをエッチバック又は
研磨して、Ｍ１のようなメタルコンタクトを形成する。
メタル層を堆積した後、第２のブランケットを堆積して
これを選択的にエッチングする。エッチングした領域を
その後メタルで充填し、エッチバック又は研磨してバイ
ア３２６を形成する。
誘電層のそれぞれに用いられることが見出されてもよ
い。本発明の層はまた、集積回路によっては含まれるこ
とのあるダマシーン層(damascene layer) に用いられて
もよい。ダマシーン層では、ブランケットを基板上に堆
積し、これを基板に到達するまでエッチングし、次い
で、メタルを充填し、そして、これをエッチバック又は
研磨して、Ｍ１のようなメタルコンタクトを形成する。
メタル層を堆積した後、第２のブランケットを堆積して
これを選択的にエッチングする。エッチングした領域を
その後メタルで充填し、エッチバック又は研磨してバイ
ア３２６を形成する。
【００３４】この単純化した集積回路３００は例示の目
的のみのものであることが理解されよう。当業者には、
マイクロプロセッサや特定用途集積回路（ＡＳＩＣ
Ｓ）、メモリーデバイス等の他の集積回路の製造のため
に本発明を実施することができるだろう。
的のみのものであることが理解されよう。当業者には、
マイクロプロセッサや特定用途集積回路（ＡＳＩＣ
Ｓ）、メモリーデバイス等の他の集積回路の製造のため
に本発明を実施することができるだろう。
【００３５】
（４．試験結果及び測定）本発明の有効性を立証するた
め、本発明の方法の利益を有しない場合の弗素ドープシ
リコン酸化物膜の堆積と、本発明の方法に従った場合の
弗素ドープシリコン酸化物膜の堆積とを行った。これら
実験は、アプライドマテリアルズ社の２００ｍｍチャン
バ用の、ランプ加熱式のＤＣＶＤプレシジョン５０００
処理チャンバにおいて行った。それぞれの実験では、低
抵抗シリコンウエハの上に、フルオロシリケートガラス
（ＦＳＧ）層を堆積した。
め、本発明の方法の利益を有しない場合の弗素ドープシ
リコン酸化物膜の堆積と、本発明の方法に従った場合の
弗素ドープシリコン酸化物膜の堆積とを行った。これら
実験は、アプライドマテリアルズ社の２００ｍｍチャン
バ用の、ランプ加熱式のＤＣＶＤプレシジョン５０００
処理チャンバにおいて行った。それぞれの実験では、低
抵抗シリコンウエハの上に、フルオロシリケートガラス
（ＦＳＧ）層を堆積した。
【００３６】第１の実験では、本発明の方法の利益を有
しないでＳｉＦ4-ＦＳＧ膜を堆積した。具体的には、ウ
エハを処理チャンバに搬入しガス散布マニホールドから
２５０ｍｉｌの処理のポジションまで移動させた。ウエ
ハを適正に配置した後、４００℃まで加熱した。そし
て、ＳｉＦ4 、ＴＥＯＳ及びＯ2 を含むプロセスガスを
チャンバに導入した。ＴＥＯＳの導入流量は９１５ｍｇ
ｍ、酸素（Ｏ2 ）の導入流量は７００ｓｃｃｍ、ＳｉＦ
4 の導入流量は７２５ｓｃｃｍであった。チャンバ内の
圧力を５トールに設定しこれを維持し、１１０ワット、
１３．５６ＭＨｚの高周波数と３４０ワット３５０ｋＨ
ｚの低周波数を用いてプラズマを形成した。ＦＳＧ層が
２０００オングストローム堆積するまでプラズマを維持
した。
しないでＳｉＦ4-ＦＳＧ膜を堆積した。具体的には、ウ
エハを処理チャンバに搬入しガス散布マニホールドから
２５０ｍｉｌの処理のポジションまで移動させた。ウエ
ハを適正に配置した後、４００℃まで加熱した。そし
て、ＳｉＦ4 、ＴＥＯＳ及びＯ2 を含むプロセスガスを
チャンバに導入した。ＴＥＯＳの導入流量は９１５ｍｇ
ｍ、酸素（Ｏ2 ）の導入流量は７００ｓｃｃｍ、ＳｉＦ
4 の導入流量は７２５ｓｃｃｍであった。チャンバ内の
圧力を５トールに設定しこれを維持し、１１０ワット、
１３．５６ＭＨｚの高周波数と３４０ワット３５０ｋＨ
ｚの低周波数を用いてプラズマを形成した。ＦＳＧ層が
２０００オングストローム堆積するまでプラズマを維持
した。
【００３７】上記のプロセス条件により得られたＦＳＧ
膜は、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光分析によるＳ
ｉＦ結合と（ＳｉＦ＋ＳｉＯ）結合のピーク比の測定
で、ＳｉＦを２．５％有していた。堆積膜の安定性を評
価するため、熱吸着データ（ＴＤＳ）測定を従来技術で
知られると同様に行った。図４は、上述のように堆積し
たＳｉＦ4-ＦＳＧ膜から放出されるＨ2Ｏ とＨ2 を示す
グラフである。このグラフでは、約３８０℃で膜の中か
らＨ2 がアウトガスされることが示される。このＨ2 の
源は膜界面であると考えられる。
膜は、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光分析によるＳ
ｉＦ結合と（ＳｉＦ＋ＳｉＯ）結合のピーク比の測定
で、ＳｉＦを２．５％有していた。堆積膜の安定性を評
価するため、熱吸着データ（ＴＤＳ）測定を従来技術で
知られると同様に行った。図４は、上述のように堆積し
たＳｉＦ4-ＦＳＧ膜から放出されるＨ2Ｏ とＨ2 を示す
グラフである。このグラフでは、約３８０℃で膜の中か
らＨ2 がアウトガスされることが示される。このＨ2 の
源は膜界面であると考えられる。
【００３８】第２の実験では、本発明に従ってＳｉＦ4-
ＦＳＧ膜を堆積した。この堆積プロセスでは、ウエハを
処理チャンバに搬入しガス散布マニホールドから２５０
ｍｉｌの処理のポジションまで移動させた。ウエハを適
正に配置した後、４００℃まで加熱した。そして、ヘリ
ウムを含む不活性ガスと酸素をチャンバに導入した。ガ
スの導入流量は１４００ｓｃｃｍ、そのうち流量７００
ｓｃｃｍはＯ2 、流量７００ｓｃｃｍはヘリウムであっ
た。
ＦＳＧ膜を堆積した。この堆積プロセスでは、ウエハを
処理チャンバに搬入しガス散布マニホールドから２５０
ｍｉｌの処理のポジションまで移動させた。ウエハを適
正に配置した後、４００℃まで加熱した。そして、ヘリ
ウムを含む不活性ガスと酸素をチャンバに導入した。ガ
スの導入流量は１４００ｓｃｃｍ、そのうち流量７００
ｓｃｃｍはＯ2 、流量７００ｓｃｃｍはヘリウムであっ
た。
【００３９】チャンバ内の圧力を５トールに設定しこれ
を維持し、１１０ワット、１３．５６ＭＨｚの高周波数
と３４０ワット３５０ｋＨｚの低周波数を用いてプラズ
マを形成した。プラズマの形成にあたり、ＲＦ電力を、
１００ワット／秒の速度で印加した。ＲＦ電力がフルパ
ワーに達した（約３．５秒）後、酸素の流量を７００ｓ
ｃｃｍに上げ、ＴＥＯＳを流量９１５ｍｇｍで導入し、
ＳｉＦ4 を流量７２５ｓｃｃｍで導入し、ヘリウムを停
止した。ＦＳＧ層が２４５８オングストローム堆積する
までプラズマを維持した。
を維持し、１１０ワット、１３．５６ＭＨｚの高周波数
と３４０ワット３５０ｋＨｚの低周波数を用いてプラズ
マを形成した。プラズマの形成にあたり、ＲＦ電力を、
１００ワット／秒の速度で印加した。ＲＦ電力がフルパ
ワーに達した（約３．５秒）後、酸素の流量を７００ｓ
ｃｃｍに上げ、ＴＥＯＳを流量９１５ｍｇｍで導入し、
ＳｉＦ4 を流量７２５ｓｃｃｍで導入し、ヘリウムを停
止した。ＦＳＧ層が２４５８オングストローム堆積する
までプラズマを維持した。
【００４０】上記のプロセスにより、ＳｉＦを２．５％
有するＦＳＧ膜が堆積した。上述のように堆積したＳｉ
Ｆ4-ＦＳＧ膜から放出されるＨ2Ｏ とＨ2 を示す熱吸着
グラフである図５に示されるように、この膜からアウト
ガスにより放出されるＨ2 は、第１の実験の膜に比べて
少なかった。
有するＦＳＧ膜が堆積した。上述のように堆積したＳｉ
Ｆ4-ＦＳＧ膜から放出されるＨ2Ｏ とＨ2 を示す熱吸着
グラフである図５に示されるように、この膜からアウト
ガスにより放出されるＨ2 は、第１の実験の膜に比べて
少なかった。
【００４１】他の一組の実験では、本発明の利益を有す
る場合と有しない場合とで、ガスクロマトグラフィー質
量分析（ＧＣＭＳ）測定を行った。これらの実験の結果
は図６（ａ）と図６（ｂ）に示され、これらの図は、Ｓ
ｉＦ3 イオンのＧＣＭＳにより測定したＳｉＦ4 のアウ
トガスを例示する。
る場合と有しない場合とで、ガスクロマトグラフィー質
量分析（ＧＣＭＳ）測定を行った。これらの実験の結果
は図６（ａ）と図６（ｂ）に示され、これらの図は、Ｓ
ｉＦ3 イオンのＧＣＭＳにより測定したＳｉＦ4 のアウ
トガスを例示する。
【００４２】図６（ａ）の試験結果では、低抵抗シリコ
ンウエハの上に、ＳｉＦ4-ＦＳＧ膜を堆積した。ウエハ
を処理チャンバに搬入しガス散布マニホールドから２５
０ｍｉｌの処理のポジションに配置し、４００℃まで加
熱した。ＳｉＦ4 、ＴＥＯＳ及びＯ2 を有するプロセス
ガスをチャンバに導入した。ＴＥＯＳの導入流量は９１
５ｍｇｍ、酸素（Ｏ2 ）の導入流量は７００ｓｃｃｍ、
ＳｉＦ4 の導入流量は１７００ｓｃｃｍであった。チャ
ンバ内の圧力を５トールに設定しこれを維持し、１１０
ワット、１３．５６ＭＨｚの高周波数と３４０ワット３
５０ｋＨｚの低周波数を用いてプラズマを形成し、５０
００オングストロームのＦＳＧ層を堆積した。
ンウエハの上に、ＳｉＦ4-ＦＳＧ膜を堆積した。ウエハ
を処理チャンバに搬入しガス散布マニホールドから２５
０ｍｉｌの処理のポジションに配置し、４００℃まで加
熱した。ＳｉＦ4 、ＴＥＯＳ及びＯ2 を有するプロセス
ガスをチャンバに導入した。ＴＥＯＳの導入流量は９１
５ｍｇｍ、酸素（Ｏ2 ）の導入流量は７００ｓｃｃｍ、
ＳｉＦ4 の導入流量は１７００ｓｃｃｍであった。チャ
ンバ内の圧力を５トールに設定しこれを維持し、１１０
ワット、１３．５６ＭＨｚの高周波数と３４０ワット３
５０ｋＨｚの低周波数を用いてプラズマを形成し、５０
００オングストロームのＦＳＧ層を堆積した。
【００４３】図６（ｂ）の試験結果では、プラズマを最
初はヘリウムと酸素から形成してＲＦフルパワーに移行
させる点を除いて、同じプロセスを用いた。ＲＦフルパ
ワーに致った（約３．５秒）後、ＴＥＯＳとＳｉＦ4 を
プロセスガスに導入し、プラズマを維持して、５０００
オングストロームのＦＳＧ層を堆積した。
初はヘリウムと酸素から形成してＲＦフルパワーに移行
させる点を除いて、同じプロセスを用いた。ＲＦフルパ
ワーに致った（約３．５秒）後、ＴＥＯＳとＳｉＦ4 を
プロセスガスに導入し、プラズマを維持して、５０００
オングストロームのＦＳＧ層を堆積した。
【００４４】上記のプロセスにより、ＳｉＦを４．５％
有するＦＳＧ膜が堆積した。この一組の実験では、膜を
堆積したウエハは摂氏４００度に３０分間加熱された。
この３０分の間にＧＣＭＳ測定を行い、膜からアウトガ
スにより放出されるＳｉＦ4の量を測定した。このアウ
トガスによる放出分子の量は任意の単位で測定されてい
るが、この測定結果は、図６（ｂ）の膜中のアウトガス
ＳｉＦ4 分子の量と比較した図６（ａ）の膜中のアウト
ガスＳｉＦ4 分子の量を例示している。このように、図
６（ａ）と図６（ｂ）に示されるように、従来技術の方
法に従って堆積した膜からは、本発明の方法に従って堆
積した膜からよりも多くの量のアウトガスが検出され
た。試験結果を図６（ｂ）で示した、ウエハ上に堆積し
た膜が良好な品質を有していたのは、膜の界面がより強
かったからであると考えられる。
有するＦＳＧ膜が堆積した。この一組の実験では、膜を
堆積したウエハは摂氏４００度に３０分間加熱された。
この３０分の間にＧＣＭＳ測定を行い、膜からアウトガ
スにより放出されるＳｉＦ4の量を測定した。このアウ
トガスによる放出分子の量は任意の単位で測定されてい
るが、この測定結果は、図６（ｂ）の膜中のアウトガス
ＳｉＦ4 分子の量と比較した図６（ａ）の膜中のアウト
ガスＳｉＦ4 分子の量を例示している。このように、図
６（ａ）と図６（ｂ）に示されるように、従来技術の方
法に従って堆積した膜からは、本発明の方法に従って堆
積した膜からよりも多くの量のアウトガスが検出され
た。試験結果を図６（ｂ）で示した、ウエハ上に堆積し
た膜が良好な品質を有していたのは、膜の界面がより強
かったからであると考えられる。
【００４５】本発明の具体例をいくつか詳細に説明して
きたが、本発明に従って低誘電定数の酸化物層を堆積す
る別の等価又は代替的な方法が当業者には可能であろ
う。例えば、ここい例示した具体例は、ＴＥＯＳを珪素
源としＯ2 を酸素源として用いるプロセスに関するもの
であるが、シラン等の別の珪素源や、Ｎ2Ｏ 、ＣＯ等の
別の酸素源を用いることも可能である。このような変形
物や同等物は本発明の範囲に含まれると考えられる。
きたが、本発明に従って低誘電定数の酸化物層を堆積す
る別の等価又は代替的な方法が当業者には可能であろ
う。例えば、ここい例示した具体例は、ＴＥＯＳを珪素
源としＯ2 を酸素源として用いるプロセスに関するもの
であるが、シラン等の別の珪素源や、Ｎ2Ｏ 、ＣＯ等の
別の酸素源を用いることも可能である。このような変形
物や同等物は本発明の範囲に含まれると考えられる。
【００４６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、シリコン酸化物及びその他の膜を安定化させアウ
トガス発生を防止する方法及び装置が提供される。
れば、シリコン酸化物及びその他の膜を安定化させアウ
トガス発生を防止する方法及び装置が提供される。
【図１】本発明に従った化学気相堆積装置の単純化した
具体例の断面図である。
具体例の断面図である。
【図２】本発明の方法の１つの具体例を例示するフロー
チャートである。
チャートである。
【図３】本発明の方法に従って製造した半導体デバイス
の断面図である。
の断面図である。
【図４】本発明の方法に従って堆積しなかった２．５％
ＳｉＦ4-ＦＳＧ 膜のＨ2Ｏ 及びＨｅ放出を示すグラフ
である。
ＳｉＦ4-ＦＳＧ 膜のＨ2Ｏ 及びＨｅ放出を示すグラフ
である。
【図５】本発明の方法に従って堆積した２．５％ Ｓｉ
Ｆ4-ＦＳＧ 膜のＨ2Ｏ 及びＨｅ放出を示すグラフであ
る。
Ｆ4-ＦＳＧ 膜のＨ2Ｏ 及びＨｅ放出を示すグラフであ
る。
【図６】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本発明の利益を
有して堆積した場合と有しないで堆積した場合での、膜
のＳｉＦ4 放出を示すグラフである。
有して堆積した場合と有しないで堆積した場合での、膜
のＳｉＦ4 放出を示すグラフである。
１０…化学気相堆積システム、１１…ガス散布マニホー
ルド、１２…サセプタ、１３…支持フィンガ、１４…処
理のポジション、１５…真空チャンバ、２１…矢印、２
３…ポート、２４…真空マニホールド、２５…ＲＦ電
源、２６…ランプモジュール、３１…排気ライン、３２
…スロットルバルブ、３４…プロセッサ、３６…制御ラ
イン、３８…メモリ、３００…集積回路、３０３…ＮＭ
ＯＳトランジスタ、３０６…ＰＭＯＳトランジスタ、３
１２…ソース領域、３１５…ドレイン領域、３１８…ゲ
ート領域、３２０…フィールド酸化物領域、３２４…コ
ンタクト、３２６…ビア、３３０…パッシベーション
層。
ルド、１２…サセプタ、１３…支持フィンガ、１４…処
理のポジション、１５…真空チャンバ、２１…矢印、２
３…ポート、２４…真空マニホールド、２５…ＲＦ電
源、２６…ランプモジュール、３１…排気ライン、３２
…スロットルバルブ、３４…プロセッサ、３６…制御ラ
イン、３８…メモリ、３００…集積回路、３０３…ＮＭ
ＯＳトランジスタ、３０６…ＰＭＯＳトランジスタ、３
１２…ソース領域、３１５…ドレイン領域、３１８…ゲ
ート領域、３２０…フィールド酸化物領域、３２４…コ
ンタクト、３２６…ビア、３３０…パッシベーション
層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴィレンドラ ヴィー． エス． ラナ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ロス ガトス， アンドレ コート 101 (72)発明者 アムリタ ヴァーマ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， ドライ ベッド コー ト 4286 (72)発明者 モリン ケー． バーン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェール， モース アヴェニュー 1063， アパートメント ナンバー13− 302 (72)発明者 スドゥハカー スブラマンヤム アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェール， ワイルドウッド アヴ ェニュー 1235， アパートメント ナン バー168
Claims (24)
- 【請求項１】 処理チャンバ内に配置した基板の上に堆
積した層の界面における膜品質を向上させる方法であっ
て、 （ａ）不活性ガスを備えた第１のガスを前記処理チャン
バに導入するステップと、 （ｂ）ＲＦ電力を印加し、選択した上昇速度以下でフル
パワーまで前記ＲＦ電力を上昇させることにより前記第
１のガスからプラズマを発生させるステップと、 （ｃ）前記印加ＲＦ電力が実質的にフルパワーまで致っ
た後、反応物ガスを備えたプロセスガスを前記プロセス
チャンバに導入して、前記層を堆積するステップとを有
する方法。 - 【請求項２】 更に、 前記印加ＲＦ電力がフルパワーに実質的に致った後、前
記チャンバに前記第１のガスを導入する速度を低下させ
るステップを有する請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記第１のガスが更に第２のガス源を備
え、前記プロセスガスも前記第２のガス源を更に備える
請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記第２のガス源が酸素を備える請求項
３に記載の方法。 - 【請求項５】 前記反応物ガスがテトラエトキシシラン
（ＴＥＯＳ）を備える請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 前記プロセスガスが更に、第２の反応物
ガスを備える請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 前記第１の反応物ガスの１〜１０秒後、
前記第２の反応物ガスが前記チャンバに導入される請求
項６に記載の方法。 - 【請求項８】 前記第１の反応物ガスがＴＥＯＳを備
え、前記第２の反応物ガスがＳｉＦ4 を備える請求項７
に記載の方法。 - 【請求項９】 前記不活性ガスと、前記第１のガス中の
前記第２のガス源との比が、０．０１５〜１：１である
請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記ステップ（ａ）で導入する前記第
２のガス源酸素が、前記ステップ（ｃ）で増加する請求
項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記プロセスガスが、前記第１のガス
を導入する流量と実質的に同じ流量で、前記チャンバに
導入される請求項１に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記不活性ガスがヘリウムである請求
項１に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記選択した上昇速度が、約２００ワ
ット／秒以下である請求項１に記載の方法。 - 【請求項１４】 請求項１、２、５、９又は１０のいず
れかに記載の方法により堆積した層を有する集積回路。 - 【請求項１５】 基板処理システムであって、 処理チャンバを形成するハウジングと、 前記ハウジング内に配置される、基板を保持するための
基板ホルダと、 前記処理チャンバ内にプロセスガスを導入するためのガ
スディストリビュータと、 前記ガスディストリビュータにつながり、複数の源を混
合して前記プロセスガスを形成する、ガス混合チャンバ
と、 前記ガス混合チャンバにつながり、前記複数の源を前記
ガス混合チャンバに導入するための、ガスディストリビ
ューションシステムと前記ガスディストリビューション
システムを制御するためのプロセッサと、 前記プロセッサにつながり、前記基板処理システムの動
作を指示するためのプログラムを保管するメモリであっ
て、前記プログラムは、 前記ガスディストリビューションシステムを制御して、
不活性ガスを備える第１のガスを前記処理チャンバへ導
入させる、第１の命令の組と、 高周波電源を制御して、前記チャンバへＲＦ電力を印加
し、選択した上昇速度以下でフルパワーに致るまで前記
ＲＦ電力を上昇させることにより前記第１のガスからプ
ラズマを発生させる、第２の命令の組と、 前記ガスディストリビューションシステムを制御して、
前記ＲＦ電力が実質的にフルパワーに致った後に反応物
ガスを備えるプロセスガスを前記チャンバに導入させ
る、第３の命令の組とを備える前記メモリとを備える基
板処理システム。 - 【請求項１６】 前記第１のガスが更に第２のガス源を
備え、前記プロセスガスが更に前記第２のガス源を備え
る請求項１５に記載の基板処理システム。 - 【請求項１７】 前記第３の命令の組が、前記ガスディ
ストリビューションシステムを制御して、前記第２のガ
ス源が前記処理チャンバに導入される流量を上昇させ
る、請求項１６に記載の基板処理システム。 - 【請求項１８】 前記第２のガス源が酸素を備える請求
項１５に記載の基板処理システム。 - 【請求項１９】 前記不活性ガスと、前記第１のガス中
の前記第２のガス源との比が、０．０１５〜１：１であ
る請求項１８に記載の基板処理システム。 - 【請求項２０】 前記プロセスガスが更にテトラエトキ
シシラン（ＴＥＯＳ）を備える請求項１６に記載の基板
処理システム。 - 【請求項２１】 前記プロセスガスが更に弗素を備える
請求項２０に記載の基板処理システム。 - 【請求項２２】 前記第３の命令の組が前記ガスディス
トリビューションシステムを制御して、前記プロセスガ
スを、前記第１の命令の組が前記ディストリビューショ
ンシステムを制御して前記第１のガスを導入する流量と
実質的に同じ流量で導入する、請求項１５に記載の基板
処理システム。 - 【請求項２３】 前記不活性ガスがヘリウムを備える請
求項１５に記載の基板処理システム。 - 【請求項２４】 前記選択した上昇速度が約２００ワッ
ト／秒以下である請求項１５に記載の基板処理システ
ム。
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