JPH1187340A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体の層間絶縁として、フッ素含有シリコ
ン酸化膜は比誘電率が低いが、膜の耐吸湿性を劣化させ
るという問題がある。 【解決手段】 層間絶縁膜を、シリコン−酸素結合及び
シリコン−フッ素結合を含む分子構造で構成し、濃度1
011個/cm2以上の希ガス類を含有させる。そのため
に、アルゴンなどの希ガス類の流量を大きくして、CVD
装置で成膜する。
ン酸化膜は比誘電率が低いが、膜の耐吸湿性を劣化させ
るという問題がある。 【解決手段】 層間絶縁膜を、シリコン−酸素結合及び
シリコン−フッ素結合を含む分子構造で構成し、濃度1
011個/cm2以上の希ガス類を含有させる。そのため
に、アルゴンなどの希ガス類の流量を大きくして、CVD
装置で成膜する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置とそ
の製造方法に関し、特に、半導体装置の層間絶縁膜およ
びその形成方法に関するものである。
の製造方法に関し、特に、半導体装置の層間絶縁膜およ
びその形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体デバイスの微細化にともな
い、層間絶縁膜の容量に起因した配線遅延の問題が深刻
になってきている。このため、今後の層間絶縁膜におい
ては、その容量を減らすことが大命題となっている。特
に、0.3μm以下と微細になった配線間の容量を減少
させることが重要であり、そのため、比誘電率力が低
く、かつ埋め込み性、平坦化特性に優れた層間絶縁膜が
求められている。
い、層間絶縁膜の容量に起因した配線遅延の問題が深刻
になってきている。このため、今後の層間絶縁膜におい
ては、その容量を減らすことが大命題となっている。特
に、0.3μm以下と微細になった配線間の容量を減少
させることが重要であり、そのため、比誘電率力が低
く、かつ埋め込み性、平坦化特性に優れた層間絶縁膜が
求められている。
【0003】このような要求を満たす材料として、フッ
素を膜中に含有したシリコン酸化膜(フッ素含有シリコ
ン酸化膜)(以降、SiOF膜と略す)が注目されている。
(例えば、 "High density plasma CVD fluolo-silicate
glass gap-filling for sub-half micron CMOS device
s" (Proceedings of VMIC Conference 1997)を参照)。S
iOF膜は、シリコン酸化膜中にSi-F結合を混入すること
により膜の比誘電率が減少する。例えば、Si-F結合が存
在しない場合では比誘電率が4.4であるのに対し、混
入しているF濃度が約10%で比誘電率が3.5まで減
少する。
素を膜中に含有したシリコン酸化膜(フッ素含有シリコ
ン酸化膜)(以降、SiOF膜と略す)が注目されている。
(例えば、 "High density plasma CVD fluolo-silicate
glass gap-filling for sub-half micron CMOS device
s" (Proceedings of VMIC Conference 1997)を参照)。S
iOF膜は、シリコン酸化膜中にSi-F結合を混入すること
により膜の比誘電率が減少する。例えば、Si-F結合が存
在しない場合では比誘電率が4.4であるのに対し、混
入しているF濃度が約10%で比誘電率が3.5まで減
少する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この比誘電率の低下
は、Si-F結合が膜中に存在するため、Si-Oネットワーク
の一部が切断され、図7(a)に示すような3員環、あ
るいは図7(b)に示すような4員環などミクロな穴
(欠陥)が膜中に形成されることによる膜密度の低下が
引き起こすと考えられる。ところが、このミクロな欠陥
は、膜の耐吸湿性を劣化させるという新たな問題を引き
起こす。すなわち、膜の比誘電率を下げるためにF原子
を膜中に混入させると、3員環あるいは4員環などミク
ロな欠陥が膜中に増加し、外気から膜中への水分の浸透
が容易になるため、結果として含有水分の多い膜へと変
成してしまうことになる。このような膜中に多くの水を
含有する膜の比誘電率は約4.0と高く、低誘電率の効
果が薄れるとともに、図8に示すように、後工程におい
て層間絶縁膜からの脱ガス(おもに水)が原因となりビ
アホールでのコンタクト不良が発生する(これをポイズ
ンドビア不良という)。図8は、シリコン基板101の
上に、アルミ配線102と従来のフッ素含有シリコン酸
化膜103が形成され、その上にさらに窒化チタン膜1
05及びタングステン膜106が形成された例を示して
いる。フッ素含有シリコン酸化膜103に開孔が形成さ
れ、ここにフッ素含有シリコン酸化膜103から水分1
07が出て、コンタクト不良を起こす状態を示してい
る。
は、Si-F結合が膜中に存在するため、Si-Oネットワーク
の一部が切断され、図7(a)に示すような3員環、あ
るいは図7(b)に示すような4員環などミクロな穴
(欠陥)が膜中に形成されることによる膜密度の低下が
引き起こすと考えられる。ところが、このミクロな欠陥
は、膜の耐吸湿性を劣化させるという新たな問題を引き
起こす。すなわち、膜の比誘電率を下げるためにF原子
を膜中に混入させると、3員環あるいは4員環などミク
ロな欠陥が膜中に増加し、外気から膜中への水分の浸透
が容易になるため、結果として含有水分の多い膜へと変
成してしまうことになる。このような膜中に多くの水を
含有する膜の比誘電率は約4.0と高く、低誘電率の効
果が薄れるとともに、図8に示すように、後工程におい
て層間絶縁膜からの脱ガス(おもに水)が原因となりビ
アホールでのコンタクト不良が発生する(これをポイズ
ンドビア不良という)。図8は、シリコン基板101の
上に、アルミ配線102と従来のフッ素含有シリコン酸
化膜103が形成され、その上にさらに窒化チタン膜1
05及びタングステン膜106が形成された例を示して
いる。フッ素含有シリコン酸化膜103に開孔が形成さ
れ、ここにフッ素含有シリコン酸化膜103から水分1
07が出て、コンタクト不良を起こす状態を示してい
る。
【0005】本発明は、以上のような従来法における問
題を解決することを目的としている。詳しくは、絶縁膜
の比誘電率を下げるためにフッ素原子をシリコン酸化膜
中に混入させた場合において、耐吸湿性を劣化させない
絶縁膜とその製造方法を提供することを目的としてい
る。
題を解決することを目的としている。詳しくは、絶縁膜
の比誘電率を下げるためにフッ素原子をシリコン酸化膜
中に混入させた場合において、耐吸湿性を劣化させない
絶縁膜とその製造方法を提供することを目的としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体装置
は、シリコン−酸素結合及びシリコン−フッ素結合を含
む分子構造で構成され、濃度1011個/cm2以上の希ガ
ス類を含有する層間絶縁膜を備えたことを特徴とするも
のである。
は、シリコン−酸素結合及びシリコン−フッ素結合を含
む分子構造で構成され、濃度1011個/cm2以上の希ガ
ス類を含有する層間絶縁膜を備えたことを特徴とするも
のである。
【0007】また、この発明の半導体装置は、上記層間
絶縁膜が、濃度1011個/cm2以上の希ガス類を含有す
るフッ素含有シリコン酸化膜であることを特徴とするも
のである。
絶縁膜が、濃度1011個/cm2以上の希ガス類を含有す
るフッ素含有シリコン酸化膜であることを特徴とするも
のである。
【0008】また、この発明の半導体装置は、シリコン
−酸素結合及びシリコン−フッ素結合を含む分子構造で
構成され、濃度1018個/cm3以上の希ガス類を含有す
る層間絶縁膜を備えたことを特徴とするものである。
−酸素結合及びシリコン−フッ素結合を含む分子構造で
構成され、濃度1018個/cm3以上の希ガス類を含有す
る層間絶縁膜を備えたことを特徴とするものである。
【0009】また、この発明の半導体装置は、上記層間
絶縁膜が、濃度1018個/cm3以上の希ガス類を含有す
るフッ素含有シリコン酸化膜であることを特徴とするも
のである。
絶縁膜が、濃度1018個/cm3以上の希ガス類を含有す
るフッ素含有シリコン酸化膜であることを特徴とするも
のである。
【0010】また、この発明の半導体装置は、上記希ガ
ス類が、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)及
びキセノン(Xe)のうちの1種以上であることを特徴とす
るものである。
ス類が、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)及
びキセノン(Xe)のうちの1種以上であることを特徴とす
るものである。
【0011】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、シリコン含有ガス、酸素ガス、フッ素化合物ガス及
び希ガス類を原料ガスとして、化学気相成長法により、
上記希ガス類を1011個/cm2以上の濃度に含むよう
に、シリコン−酸素結合及びシリコン−フッ素結合を有
する分子構造で構成される層間絶縁膜を形成する工程を
含むことを特徴とするものである。
は、シリコン含有ガス、酸素ガス、フッ素化合物ガス及
び希ガス類を原料ガスとして、化学気相成長法により、
上記希ガス類を1011個/cm2以上の濃度に含むよう
に、シリコン−酸素結合及びシリコン−フッ素結合を有
する分子構造で構成される層間絶縁膜を形成する工程を
含むことを特徴とするものである。
【0012】次に、この発明の半導体装置の製造方法
は、上記層間絶縁膜として、濃度1011個/cm2以上の
希ガス類を含有するフッ素含有シリコン酸化膜を形成す
ることを特徴とするものである。
は、上記層間絶縁膜として、濃度1011個/cm2以上の
希ガス類を含有するフッ素含有シリコン酸化膜を形成す
ることを特徴とするものである。
【0013】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、シリコン含有ガス、酸素ガス、フッ素化合物ガス及
び希ガス類を原料ガスとして、化学気相成長法により、
上記希ガス類を1018個/cm3以上の濃度に含むよう
に、シリコン−酸素結合及びシリコン−フッ素結合を有
する分子構造で構成される層間絶縁膜を形成する工程を
含むことを特徴とするものである。
は、シリコン含有ガス、酸素ガス、フッ素化合物ガス及
び希ガス類を原料ガスとして、化学気相成長法により、
上記希ガス類を1018個/cm3以上の濃度に含むよう
に、シリコン−酸素結合及びシリコン−フッ素結合を有
する分子構造で構成される層間絶縁膜を形成する工程を
含むことを特徴とするものである。
【0014】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、上記層間絶縁膜として、濃度1018個/cm3以上の
希ガス類を含有するフッ素含有シリコン酸化膜を形成す
ることを特徴とするものである。
は、上記層間絶縁膜として、濃度1018個/cm3以上の
希ガス類を含有するフッ素含有シリコン酸化膜を形成す
ることを特徴とするものである。
【0015】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、上記シリコン含有ガス及びフッ素化合物ガスとし
て、SiH4ガス及びSiF4ガスを用い、上記希ガス類及び上
記酸素ガスの流量の和が、上記SiH4ガス及びSiF4ガスの
流量の和の3倍より多くなるようにしたことを特徴とす
るものである。
は、上記シリコン含有ガス及びフッ素化合物ガスとし
て、SiH4ガス及びSiF4ガスを用い、上記希ガス類及び上
記酸素ガスの流量の和が、上記SiH4ガス及びSiF4ガスの
流量の和の3倍より多くなるようにしたことを特徴とす
るものである。
【0016】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、上記シリコン含有ガス及びフッ素化合物ガスとし
て、SiH4ガス及びSiF4ガスを用い、上記希ガス類の流量
が、上記SiH4ガス及びSiF4ガスの流量の和の3倍より多
くなるようにしたことを特徴とするものである。
は、上記シリコン含有ガス及びフッ素化合物ガスとし
て、SiH4ガス及びSiF4ガスを用い、上記希ガス類の流量
が、上記SiH4ガス及びSiF4ガスの流量の和の3倍より多
くなるようにしたことを特徴とするものである。
【0017】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、上記希ガス類として、ネオン(Ne)、アルコ゛ン(Ar)、クリ
プトン(Kr)及びキセノン(Xe)のうちの1種以上を用いる
ことを特徴とするものである。
は、上記希ガス類として、ネオン(Ne)、アルコ゛ン(Ar)、クリ
プトン(Kr)及びキセノン(Xe)のうちの1種以上を用いる
ことを特徴とするものである。
【0018】
実施の形態1.図1は本発明の実施の形態1における層
間絶縁膜の形成フローを示す図である。図1にしたがっ
て、本発明による層間絶縁膜の形成フローを説明する。
先ず、図1(a)に示すように、その上に素子及び絶縁
層等(図示省略)が形成されたシリコン基板1を用意す
る。そして、この基板1の上に所望のパターンをもつア
ルミ配線2を形成する。このように準備されたものを、
ここではウェーハ3とする。
間絶縁膜の形成フローを示す図である。図1にしたがっ
て、本発明による層間絶縁膜の形成フローを説明する。
先ず、図1(a)に示すように、その上に素子及び絶縁
層等(図示省略)が形成されたシリコン基板1を用意す
る。そして、この基板1の上に所望のパターンをもつア
ルミ配線2を形成する。このように準備されたものを、
ここではウェーハ3とする。
【0019】次に、図1(b)に示すように、ウェーハ
3の上に、層間絶縁膜としてのSiOF膜4を形成する。本
実施の形態では、高密度プラズマCVD法(Chemical Vapo
r Deposition)によりSiOF膜4を形成した。その形成方
法の詳細については、後述する。次に、図1(c)に示
すように、高密度プラズマCVD法により形成したSiOF膜
4を、CMP法(Chemical Mechanical Polishing)により
研磨し平坦なSiOF膜とする。なお、図示していないが、
通常は、この後、SiOF膜4に接続孔を形成し、その上に
上層配線を形成し、半導体装置を製造していく。このプ
ロセスは、通常の場合と変わりはないので、説明は省略
する。
3の上に、層間絶縁膜としてのSiOF膜4を形成する。本
実施の形態では、高密度プラズマCVD法(Chemical Vapo
r Deposition)によりSiOF膜4を形成した。その形成方
法の詳細については、後述する。次に、図1(c)に示
すように、高密度プラズマCVD法により形成したSiOF膜
4を、CMP法(Chemical Mechanical Polishing)により
研磨し平坦なSiOF膜とする。なお、図示していないが、
通常は、この後、SiOF膜4に接続孔を形成し、その上に
上層配線を形成し、半導体装置を製造していく。このプ
ロセスは、通常の場合と変わりはないので、説明は省略
する。
【0020】次に、本実施の形態による、SiOF膜の形成
方法について説明する。本実施の形態では、高密度プラ
ズマCVD法によりSiOF膜を形成した。図2は、本実施の
形態で使用した高密度プラズマCVD装置の反応室の模式
図である。このCVD装置は、誘導結合型プラズマを利用
したCVD装置で、シリコンウェーハ3は基板保持台11
上に置かれており、その回りを囲むようにセラミック製
のドーム12が配置された反応室13を持つ。セラミッ
クドーム12の周りにはコイル電極14があり、このコ
イル電極14に高周波電圧を印加することにより反応室
13内にプラズマを発生させることができる。反応室1
3内には、反応ガスを供給するガスノズル15および真
空ポンプ(図示せず)へとつながる排気口16が備えら
れている。また、コイル電極14へ高周波電圧を印加す
るソース用高周波電源17および整合器19aが備えら
れている。また、基板保持台11に高周波電圧を印加す
る基板バイアス用高周波電源18および整合器19bが
備えられている。
方法について説明する。本実施の形態では、高密度プラ
ズマCVD法によりSiOF膜を形成した。図2は、本実施の
形態で使用した高密度プラズマCVD装置の反応室の模式
図である。このCVD装置は、誘導結合型プラズマを利用
したCVD装置で、シリコンウェーハ3は基板保持台11
上に置かれており、その回りを囲むようにセラミック製
のドーム12が配置された反応室13を持つ。セラミッ
クドーム12の周りにはコイル電極14があり、このコ
イル電極14に高周波電圧を印加することにより反応室
13内にプラズマを発生させることができる。反応室1
3内には、反応ガスを供給するガスノズル15および真
空ポンプ(図示せず)へとつながる排気口16が備えら
れている。また、コイル電極14へ高周波電圧を印加す
るソース用高周波電源17および整合器19aが備えら
れている。また、基板保持台11に高周波電圧を印加す
る基板バイアス用高周波電源18および整合器19bが
備えられている。
【0021】このような装置により、SiOF膜を形成す
る。原料ガスとしては、シリコン含有ガス、酸素ガス、
フッ素化合物ガス及び希ガス類を混合して用いる。具体
的な例としては、シリコン含有ガス及びフッ素化合物ガ
スとして、SiH4ガス及びSiF4ガスを用いる。また、希ガ
ス類としてはアルゴン(Ar)ガスを用いる。後に説明する
ように、この実施の形態では、希ガス類の流量を十分に
大きくし、形成された膜中での希ガス類の含有濃度を十
分に確保することがキーとなる。以上のような装置と方
法によりSiOF膜を形成するが、形成条件により膜構造が
非常に変化することがわかった。各種の形成条件でSiOF
膜を形成したが、図3は、その代表的な形成条件を示す
図である。
る。原料ガスとしては、シリコン含有ガス、酸素ガス、
フッ素化合物ガス及び希ガス類を混合して用いる。具体
的な例としては、シリコン含有ガス及びフッ素化合物ガ
スとして、SiH4ガス及びSiF4ガスを用いる。また、希ガ
ス類としてはアルゴン(Ar)ガスを用いる。後に説明する
ように、この実施の形態では、希ガス類の流量を十分に
大きくし、形成された膜中での希ガス類の含有濃度を十
分に確保することがキーとなる。以上のような装置と方
法によりSiOF膜を形成するが、形成条件により膜構造が
非常に変化することがわかった。各種の形成条件でSiOF
膜を形成したが、図3は、その代表的な形成条件を示す
図である。
【0022】図4は、各条件で形成されたSiOF膜の脱離
ガス特性を昇温脱離ガス分析(TDS:Thermal Desorptio
n Spectroscopy)法により分析した結果を示す図であ
る。図4から明らかなように、条件(a)では、脱離し
てくる水分量が条件(b)および条件(c)に比較して
格段に少ない。また、条件(a)では、条件(b)およ
び条件(c)よりも多量のアルゴンの脱離が観測されて
いる。この結果より、膜中にアルゴンが含まれているSi
OF膜においては、脱離水分量が著しく減少することがわ
かる。
ガス特性を昇温脱離ガス分析(TDS:Thermal Desorptio
n Spectroscopy)法により分析した結果を示す図であ
る。図4から明らかなように、条件(a)では、脱離し
てくる水分量が条件(b)および条件(c)に比較して
格段に少ない。また、条件(a)では、条件(b)およ
び条件(c)よりも多量のアルゴンの脱離が観測されて
いる。この結果より、膜中にアルゴンが含まれているSi
OF膜においては、脱離水分量が著しく減少することがわ
かる。
【0023】図5は、上記の形成条件を含め各種の形成
条件にて形成したSiOF膜について、昇温脱離ガス分析法
(TDS法)により得られたアルゴンガスの脱離量と、実
際にSiOF膜中に含まれるアルゴン原子の濃度との関係を
示す図である。両者の間には比例関係があることが示さ
れている。SiOF膜中に実際に含まれるアルゴン原子の濃
度は、全反射蛍光X線測定により測定したものである。
条件にて形成したSiOF膜について、昇温脱離ガス分析法
(TDS法)により得られたアルゴンガスの脱離量と、実
際にSiOF膜中に含まれるアルゴン原子の濃度との関係を
示す図である。両者の間には比例関係があることが示さ
れている。SiOF膜中に実際に含まれるアルゴン原子の濃
度は、全反射蛍光X線測定により測定したものである。
【0024】図5にも示したように、実験によると、Si
OF膜中のアルゴン原子の含有濃度が、1011個/cm2よ
り少ないと吸湿性が問題となることが分かった。これ
は、昇温脱離ガス分析法(TDS法)により得られたアル
ゴンガスの脱離量が20(図示の任意単位)より少ない
場合に相当する。昇温脱離ガス分析法(TDS法)により
得られたアルゴンガスの脱離量が20(図示の任意単
位)以上で、従って、SiOF膜中のアルゴン原子の含有濃
度が1011個/cm2以上の場合には、膜の吸湿性が大き
く改善されることが分かった。
OF膜中のアルゴン原子の含有濃度が、1011個/cm2よ
り少ないと吸湿性が問題となることが分かった。これ
は、昇温脱離ガス分析法(TDS法)により得られたアル
ゴンガスの脱離量が20(図示の任意単位)より少ない
場合に相当する。昇温脱離ガス分析法(TDS法)により
得られたアルゴンガスの脱離量が20(図示の任意単
位)以上で、従って、SiOF膜中のアルゴン原子の含有濃
度が1011個/cm2以上の場合には、膜の吸湿性が大き
く改善されることが分かった。
【0025】上記の図3の形成条件(a)〜(c)を図
5に照らしてみると、形成条件(a)の場合には、昇温
脱離ガス分析法(TDS法)により得られたアルゴンガス
の脱離量が約120(図示の任意単位)であり、SiOF膜
中のアルゴン原子の含有濃度が6×1011個/cm2程度
であることが分かる。一方、形成条件(b)及び(c)
の場合には、昇温脱離ガス分析法(TDS法)により得ら
れたアルゴンガスの脱離量が小さく、SiOF膜中のアルゴ
ン原子の含有濃度が極めて小さいことが分かる。すなわ
ち、本発明の効果を奏するSiOF膜を形成できる条件は、
条件(a)であり、条件(b)および条件(c)では従
来と同様のSiOF膜しか形成されない。
5に照らしてみると、形成条件(a)の場合には、昇温
脱離ガス分析法(TDS法)により得られたアルゴンガス
の脱離量が約120(図示の任意単位)であり、SiOF膜
中のアルゴン原子の含有濃度が6×1011個/cm2程度
であることが分かる。一方、形成条件(b)及び(c)
の場合には、昇温脱離ガス分析法(TDS法)により得ら
れたアルゴンガスの脱離量が小さく、SiOF膜中のアルゴ
ン原子の含有濃度が極めて小さいことが分かる。すなわ
ち、本発明の効果を奏するSiOF膜を形成できる条件は、
条件(a)であり、条件(b)および条件(c)では従
来と同様のSiOF膜しか形成されない。
【0026】なお、以上の実験では、使用した測定器か
ら求められるSiOF膜中のアルゴン原子の含有濃度は、単
位面積あたりの濃度であるので、単位面積あたりの濃度
で説明した。これを単位体積あたりに変換すると、10
11個/cm2は、1018個/cm3となる。
ら求められるSiOF膜中のアルゴン原子の含有濃度は、単
位面積あたりの濃度であるので、単位面積あたりの濃度
で説明した。これを単位体積あたりに変換すると、10
11個/cm2は、1018個/cm3となる。
【0027】次に、このようにSiOF膜中のアルゴン原子
の含有濃度を1011個/cm2以上とするための、形成条
件について検討した。各種の実験の結果、得られた結論
は、次のような条件である。すなわち、 (Ar流量+O2流量)≧(SiH4流量+SiF4流量)の3倍 式(1) あるいは、 Ar流量 ≧ (SiH4流量+SiF4流量)の3倍 式(2)
の含有濃度を1011個/cm2以上とするための、形成条
件について検討した。各種の実験の結果、得られた結論
は、次のような条件である。すなわち、 (Ar流量+O2流量)≧(SiH4流量+SiF4流量)の3倍 式(1) あるいは、 Ar流量 ≧ (SiH4流量+SiF4流量)の3倍 式(2)
【0028】これを上記の図3の条件で見てみると、条
件(a)の場合は、 Ar流量=450 (sccm) Ar流量+O2流量=600 (sccm) SiH4流量+SiF4流量の3倍=300 (sccm) であるから、式(1)、(2)とも満たしている。条件
(b)の場合は、Ar流量=0、Ar流量+O2流量=15
0、SiH4流量+SiF4流量の3倍=300であるから、式
(1),(2)とも満たしていない。また、条件(c)
の場合は、Ar流量=50、Ar流量+O2流量=150、Si
H4流量+SiF4流量の3倍=240であるから、式
(1),(2)とも満たしていないことが分かる。
件(a)の場合は、 Ar流量=450 (sccm) Ar流量+O2流量=600 (sccm) SiH4流量+SiF4流量の3倍=300 (sccm) であるから、式(1)、(2)とも満たしている。条件
(b)の場合は、Ar流量=0、Ar流量+O2流量=15
0、SiH4流量+SiF4流量の3倍=300であるから、式
(1),(2)とも満たしていない。また、条件(c)
の場合は、Ar流量=50、Ar流量+O2流量=150、Si
H4流量+SiF4流量の3倍=240であるから、式
(1),(2)とも満たしていないことが分かる。
【0029】以上の結果より、本発明の作用・効果を以
下のように考える。従来法によるSiOF膜は、すでに図7
に示したように膜中に3員環や4員環などの欠陥が存在
しており、外気から容易に水分がSiOF膜中を浸透してい
くため、膜中に多量の水分を含有した膜へと変成してい
く。この結果、図8に示したポイズンドビア不良が発生
し、デバイスの信頼性を著しく劣化させる。一方、本発
明においては、図6で示すように膜形成過程で発生した
3員環や4員環などの欠陥を1011個/cm2以上の含有
濃度のアルゴン原子あるいはアルゴンイオンで埋めるこ
とにより、外気からの水分の浸透を抑制し、ポイズンド
ビア不良の発生を防いでいる。
下のように考える。従来法によるSiOF膜は、すでに図7
に示したように膜中に3員環や4員環などの欠陥が存在
しており、外気から容易に水分がSiOF膜中を浸透してい
くため、膜中に多量の水分を含有した膜へと変成してい
く。この結果、図8に示したポイズンドビア不良が発生
し、デバイスの信頼性を著しく劣化させる。一方、本発
明においては、図6で示すように膜形成過程で発生した
3員環や4員環などの欠陥を1011個/cm2以上の含有
濃度のアルゴン原子あるいはアルゴンイオンで埋めるこ
とにより、外気からの水分の浸透を抑制し、ポイズンド
ビア不良の発生を防いでいる。
【0030】以上の説明では、混合ガスとして用いる希
ガス類としては、アルゴンガスを用いた。しかし、希ガ
ス類としては、アルゴンガスのほかに、ネオン(Ne)、ク
リプトン(Kr)、キセノン(Xe)などのガスのいずれか、ま
たはこれらのいずれかの混合物を用いても同様な効果を
奏する。
ガス類としては、アルゴンガスを用いた。しかし、希ガ
ス類としては、アルゴンガスのほかに、ネオン(Ne)、ク
リプトン(Kr)、キセノン(Xe)などのガスのいずれか、ま
たはこれらのいずれかの混合物を用いても同様な効果を
奏する。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、シリコン−酸素結合及びシリコン−フッ素結合を含
む分子構造で構成され、濃度1011個/cm2以上、ある
いは、濃度1018個/cm3以上の希ガス類を含有し、比
誘電率を下げながら、耐吸湿性を劣化させない層間絶縁
膜を備えた半導体装置が得られる。特に、比誘電率を小
さくし、かつ耐吸湿性を劣化させない、フッ素含有シリ
コン酸化膜を備えた半導体装置が得られる。
ば、シリコン−酸素結合及びシリコン−フッ素結合を含
む分子構造で構成され、濃度1011個/cm2以上、ある
いは、濃度1018個/cm3以上の希ガス類を含有し、比
誘電率を下げながら、耐吸湿性を劣化させない層間絶縁
膜を備えた半導体装置が得られる。特に、比誘電率を小
さくし、かつ耐吸湿性を劣化させない、フッ素含有シリ
コン酸化膜を備えた半導体装置が得られる。
【図1】 この発明の実施の形態1による層間絶縁膜の
形成フローを示す図である。
形成フローを示す図である。
【図2】 この発明の実施の形態1において使用した高
密度プラズマCVD装置の反応室を示す模式図である。
密度プラズマCVD装置の反応室を示す模式図である。
【図3】 この発明の実施の形態1において実施したSi
OF膜の形成条件を示す図である。
OF膜の形成条件を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態1において、昇温脱離
ガス分析法により測定したSiOF膜からの脱離ガスの測定
結果を示す図である。
ガス分析法により測定したSiOF膜からの脱離ガスの測定
結果を示す図である。
【図5】 この発明の実施の形態1において、昇温脱離
ガス分析法により測定したSiOF膜からのArの脱離量とSi
OF膜中のAr 濃度との関係を示す図である。
ガス分析法により測定したSiOF膜からのArの脱離量とSi
OF膜中のAr 濃度との関係を示す図である。
【図6】 この発明におけるSiOF膜の膜構造を示してい
る。(a)は3員環のなかに存在しているアルゴン原子
の状態、(b)は4員環のなかに存在しているアルゴン
原子の状態を模式的に示している。
る。(a)は3員環のなかに存在しているアルゴン原子
の状態、(b)は4員環のなかに存在しているアルゴン
原子の状態を模式的に示している。
【図7】 従来のSiOF膜の膜構造を示している。(a)
は3員環構造、(b)は4員環構造を模式的に示してい
る。
は3員環構造、(b)は4員環構造を模式的に示してい
る。
【図8】 従来のポイズンドビア不良のメカニズムを説
明する模式図である。
明する模式図である。
1 シリコン基板、2 アルミ配線、3 ウェーハ、1
1 基板保持台、12セラミック製ドーム、13 反応
室、14 コイル電極、15 ガスノズル、16 排気
口、17 ソース用高周波電源、18 基板バイアス用
高周波電源、19a,19b 整合器。
1 基板保持台、12セラミック製ドーム、13 反応
室、14 コイル電極、15 ガスノズル、16 排気
口、17 ソース用高周波電源、18 基板バイアス用
高周波電源、19a,19b 整合器。
Claims (12)
- 【請求項1】 シリコン−酸素結合及びシリコン−フッ
素結合を含む分子構造で構成され、濃度1011個/cm2
以上の希ガス類を含有する層間絶縁膜を備えたことを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 上記層間絶縁膜が、濃度1011個/cm2
以上の希ガス類を含有するフッ素含有シリコン酸化膜で
あることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 【請求項3】 シリコン−酸素結合及びシリコン−フッ
素結合を含む分子構造で構成され、濃度1018個/cm3
以上の希ガス類を含有する層間絶縁膜を備えたことを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項4】 上記層間絶縁膜が、濃度1018個/cm3
以上の希ガス類を含有するフッ素含有シリコン酸化膜で
あることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。 - 【請求項5】 上記希ガス類が、ネオン(Ne)、アルゴン
(Ar)、クリプトン(Kr)及びキセノン(Xe)のうちの1種以
上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記
載の半導体装置。 - 【請求項6】 シリコン含有ガス、酸素ガス、フッ素化
合物ガス及び希ガス類を原料ガスとして、化学気相成長
法により、上記希ガス類を1011個/cm2以上の濃度に
含むように、シリコン−酸素結合及びシリコン−フッ素
結合を有する分子構造で構成される層間絶縁膜を形成す
る工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 上記層間絶縁膜として、濃度1011個/
cm2以上の希ガス類を含有するフッ素含有シリコン酸化
膜を形成することを特徴とする請求項6に記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項8】 シリコン含有ガス、酸素ガス、フッ素化
合物ガス及び希ガス類を原料ガスとして、化学気相成長
法により、上記希ガス類を1018個/cm3以上の濃度に
含むように、シリコン−酸素結合及びシリコン−フッ素
結合を有する分子構造で構成される層間絶縁膜を形成す
る工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項9】 上記層間絶縁膜として、濃度1018個/
cm3以上の希ガス類を含有するフッ素含有シリコン酸化
膜を形成することを特徴とする請求項8に記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項10】 上記シリコン含有ガス及びフッ素化合
物ガスとして、SiH4ガス及びSiF4ガスを用い、上記希ガ
ス類及び上記酸素ガスの流量の和が、上記SiH4ガス及び
SiF4ガスの流量の和の3倍より多くなるようにしたこと
を特徴とする請求項6〜9のいずれかに記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項11】 上記シリコン含有ガス及びフッ素化合
物ガスとして、SiH4ガス及びSiF4ガスを用い、上記希ガ
ス類の流量が、上記SiH4ガス及びSiF4ガスの流量の和の
3倍より多くなるようにしたことを特徴とする請求項6
〜9のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項12】 上記希ガス類として、ネオン(Ne)、ア
ルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)及びキセノン(Xe)のうちの
1種以上を用いることを特徴とする請求項6〜11のい
ずれかに記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9240617A JPH1187340A (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 半導体装置及びその製造方法 |
US09/034,997 US6034418A (en) | 1997-09-05 | 1998-03-05 | Semiconductor device having improved insulation film and manufacturing method thereof |
KR1019980015935A KR100306853B1 (ko) | 1997-09-05 | 1998-05-04 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
US09/372,590 US6228778B1 (en) | 1997-09-05 | 1999-08-12 | Semiconductor device having improved insulation film and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9240617A JPH1187340A (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1187340A true JPH1187340A (ja) | 1999-03-30 |
Family
ID=17062169
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9240617A Pending JPH1187340A (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US6034418A (ja) |
JP (1) | JPH1187340A (ja) |
KR (1) | KR100306853B1 (ja) |
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US7955994B2 (en) | 2007-10-18 | 2011-06-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device, semiconductor device, and electronic appliance |
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KR102326982B1 (ko) * | 2018-05-17 | 2021-11-16 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | 압전성 단결정 기판과 지지 기판의 접합체 |
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-
1997
- 1997-09-05 JP JP9240617A patent/JPH1187340A/ja active Pending
-
1998
- 1998-03-05 US US09/034,997 patent/US6034418A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-04 KR KR1019980015935A patent/KR100306853B1/ko not_active IP Right Cessation
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1999
- 1999-08-12 US US09/372,590 patent/US6228778B1/en not_active Expired - Fee Related
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