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JP3440714B2 - Method for forming silicon compound based insulating film - Google Patents

Method for forming silicon compound based insulating film

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Publication number
JP3440714B2
JP3440714B2 JP23624396A JP23624396A JP3440714B2 JP 3440714 B2 JP3440714 B2 JP 3440714B2 JP 23624396 A JP23624396 A JP 23624396A JP 23624396 A JP23624396 A JP 23624396A JP 3440714 B2 JP3440714 B2 JP 3440714B2
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JP
Japan
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gas
insulating film
compound
plasma
film
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JP23624396A
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Japanese (ja)
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雅和 室山
英至 鬼頭
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH09223693A publication Critical patent/JPH09223693A/en
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  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、低誘電率の層間絶
縁膜として、フッ素(F)を含有するシリコン(Si)
化合物系絶縁膜を成膜する方法に関し、特にCVD法に
よるSiOF膜の形成方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a silicon (Si) containing fluorine (F) as an interlayer insulating film having a low dielectric constant.
The present invention relates to a method for forming a compound type insulating film, and more particularly to a method for forming a SiOF film by a CVD method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイスの微細化・高集積
化に伴って配線パターンは微細化・多層化の方向に進ん
でいる。しかし、半導体デバイスの微細化・高集積化に
よって層間絶縁膜の段差が大きく且つ急峻となると、そ
の上に形成される配線パターンの加工精度、信頼性は低
下し、半導体デバイス自体の信頼性をも低下させる要因
となる。このため、主としてスパッタリング法により成
膜されるAl系材料よりなる配線層の段差被覆性(カバ
レージ)を大幅に改善することが困難である現在、平坦
化された層間絶縁膜を形成することが必要とされてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization and high integration of semiconductor devices, wiring patterns have become finer and multilayered. However, when the step of the interlayer insulating film becomes large and steep due to the miniaturization and high integration of the semiconductor device, the processing accuracy and reliability of the wiring pattern formed on the interlayer insulating film are deteriorated, and the reliability of the semiconductor device itself is deteriorated. It becomes a factor to decrease. For this reason, it is difficult to significantly improve the step coverage (coverage) of the wiring layer mainly made of an Al-based material formed by the sputtering method. At present, it is necessary to form a planarized interlayer insulating film. It is said that.

【0003】従来、平坦化された層間絶縁膜を形成する
技術としては、例えばSOG(Spin On Gla
ss)を塗布する方法、絶縁膜をさらにレジスト材料で
平坦化した後にこれらをまとめてエッチバックする方
法、熱処理により絶縁膜をリフローさせる方法等が知ら
れている。また、テトラエトキシシラン(以下、TEO
Sと称す。)に代表される有機Si系化合物とオゾンと
の混合ガスを用いて常圧にて化学気相成長(以下、CV
Dと称す。)を行う方法、上記有機Si系化合物に水あ
るいは酸素を添加したガスを用いてプラズマCVDを行
う方法等、成膜時のフロー効果を利用して絶縁膜を成膜
する方法も注目されている。
Conventionally, as a technique for forming a flattened interlayer insulating film, for example, SOG (Spin On Gla) is used.
A method of applying ss), a method of flattening the insulating film with a resist material and then collectively etching back these, a method of reflowing the insulating film by heat treatment, and the like are known. In addition, tetraethoxysilane (hereinafter, TEO
It is called S. Chemical vapor deposition (hereinafter, CV) at atmospheric pressure using a mixed gas of an organic Si compound represented by
It is called D. ), A method of performing plasma CVD using a gas obtained by adding water or oxygen to the above-mentioned organic Si-based compound, and a method of forming an insulating film by utilizing the flow effect at the time of film formation are also drawing attention. .

【0004】しかしながら、上述の方法を適用しても、
配線間隔が広い配線パターン上では平坦化度が不足し、
逆に配線間隔が狭い配線上では配線パターン間に「す」
が発生して十分な埋め込みが困難であることから、最近
では、バイアス電力を印加しながら電子サイクロトロン
共鳴(以下、ECRと称す。)プラズマCVDを行って
層間絶縁膜を成長したり、成膜された層間絶縁膜を化学
的機械研磨によって平坦化する技術も適用されるように
なってきている。
However, even if the above method is applied,
The degree of flatness is insufficient on wiring patterns with wide wiring intervals,
On the other hand, on a wiring with a narrow wiring interval, "
Since it is difficult to sufficiently bury it, recently, electron cyclotron resonance (hereinafter referred to as ECR) plasma CVD is performed while applying bias power to grow an interlayer insulating film or form a film. A technique for planarizing the interlayer insulating film by chemical mechanical polishing has also been applied.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、今後、半導
体デバイスの一層の微細化・高集積化を図るためには、
層間絶縁膜を平坦化するのみならず、低誘電率化するこ
とも必要となる。半導体デバイスが微細化・高集積化さ
れるほど、配線間の寄生容量が半導体デバイスの動作速
度に与える影響が大きくなるためである。
By the way, in order to achieve further miniaturization and higher integration of semiconductor devices,
It is necessary not only to flatten the interlayer insulating film but also to reduce the dielectric constant. This is because as the semiconductor device is miniaturized and highly integrated, the influence of the parasitic capacitance between the wirings on the operation speed of the semiconductor device increases.

【0006】低誘電率の層間絶縁膜を形成する方法とし
ては、1993年インターナショナル・カンファレンス
・オン・ソリッド・ステイト・デバイシズ・アンド・マ
テリアルズ抄録集(Extended Abstrac
ts of the 1993 Internatio
nal Conference on SolidSt
ate Devices and material
s,1993)p161〜163に開示されるように、
TEOSおよびO2にC26を添加したガスを用いたプ
ラズマCVDによってSiOF系絶縁膜を成膜する方法
がある。また、第40回応用物理学会関係連合講演会
(1993年春季年会)予稿集1a−ZVー9には、T
EOSおよびO2にNF3を添加したガスを用いたプラズ
マCVDによって、SiOF系絶縁膜を成膜する方法が
開示されている。そして、いずれの文献においても、膜
中のF濃度を増加させることにより、低誘電率化が図れ
ることが示されている。
As a method of forming a low-dielectric-constant interlayer insulating film, 1993 International Conference on Solid State Devices and Materials Abstracts (Extended Abstract)
ts of the 1993 Internet
nal Conference on SolidSt
ate Devices and material
s, 1993) p161-163,
There is a method of forming an SiOF-based insulating film by plasma CVD using a gas in which C 2 F 6 is added to TEOS and O 2 . In addition, the 40th Japan Society of Applied Physics Association Conference (Spring Annual Meeting 1993) Proceedings 1a-ZV-9, T
A method of forming an SiOF-based insulating film by plasma CVD using a gas in which NF 3 is added to EOS and O 2 is disclosed. And in any of the documents, it is shown that the dielectric constant can be lowered by increasing the F concentration in the film.

【0007】しかしながら、上述したようにF系ガスを
添加すると、絶縁膜の低誘電率化を図ることができる反
面、F濃度の増加に伴って膜質が劣化し、吸湿性が著し
く増大するといった問題が生じてしまう。
However, as described above, when the F-based gas is added, the dielectric constant of the insulating film can be lowered, but the film quality deteriorates with an increase in the F concentration, and the hygroscopicity remarkably increases. Will occur.

【0008】第40回応用物理学会関係連合講演会(1
993年春季年会)予稿集31a−ZVー9では、膜質
の安定化を図るためには、同一分子中にSiと共にFが
含有されるSiF4ガスを原料ガスとして用いることが
有効であることが示されている。しかし、この方法を用
いて、段差を有する基体上にSiOF系絶縁膜を成膜す
ると、局所的に埋め込み特性が劣化する。例えば、図5
に示されるように、Si基板121上にSiO2膜12
2を介して、パターン幅が異なる配線パターン123が
形成されてなるウエハWに対して、SiF4ガスを用い
てSiOF系絶縁膜124を成膜すると、幅広の配線パ
ターン123に隣接する狭い凹部への埋め込みが不十分
なものとなる。
The 40th Joint Lecture Meeting on Applied Physics (1)
In the 993 Spring Annual Meeting) Proceedings 31a-ZV-9, it is effective to use SiF 4 gas containing Si and F in the same molecule as the source gas in order to stabilize the film quality. It is shown. However, when a SiOF-based insulating film is formed on a substrate having a step using this method, the burying property is locally deteriorated. For example, in FIG.
, The SiO 2 film 12 is formed on the Si substrate 121.
When the SiOF insulating film 124 is formed by using SiF 4 gas on the wafer W on which the wiring patterns 123 having different pattern widths are formed, the narrow recesses adjacent to the wide wiring pattern 123 are formed. Will be insufficiently embedded.

【0009】そこで、本発明はかかる従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、低誘電率で、優れた膜質を有
し、且つ、埋め込み特性にも優れたSi化合物系絶縁膜
を成膜する方法を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and forms a Si compound type insulating film having a low dielectric constant, an excellent film quality, and an excellent filling property. The purpose is to provide a method of doing.

【0010】また、前述のように、従来半導体装置の層
間絶縁膜には、TEOSを用いたCVDあるいはSOG
によるSiO膜などが用いられてきた。しかし、近年の
超LSIの高集積化に伴い配線が微細化し、超LSIの
処理速度を制限する配線容量の増加が問題となってきて
おり、良好なカバレージ特性をもつだけでなく、層間絶
縁膜の低誘電率化が望まれている。それらの条件を満た
す材料としてはSiOF膜があるが、従来法によるTE
OSにC26 などを添加する単周波RF放電による膜
では、膜中に含有される不安定なFや炭化水素の影響に
より吸湿を伴うため、デバイスの配線信頼性などに悪影
響を及ぼす。
Further, as described above, for the interlayer insulating film of the conventional semiconductor device, CVD or SOG using TEOS is used.
Have been used. However, with the recent higher integration of VLSI, wiring has become finer, and the increase in wiring capacity that limits the processing speed of VLSI has become a problem. Not only does it have good coverage characteristics, but also the interlayer insulating film. It is desired to reduce the dielectric constant of A SiOF film is a material that meets these requirements, but TE by the conventional method is used.
A film formed by a single-frequency RF discharge in which C 2 F 6 or the like is added to OS involves moisture absorption due to unstable F and hydrocarbon contained in the film, which adversely affects the wiring reliability of the device.

【0011】そのため、ガス分子中にSi−F結合を含
むガスである(C25O)3SiF(TEFS)を用い
た検討が行われている。しかし、TEFSを単独で用い
て成膜を行った場合には、安定な膜質は得られるが、段
差側壁部の被覆性が不十分であった。そこで、TEFS
をTEOSあるいは(C25O)3SiF(TES)と
混合し、さらに酸素を添加したガス系でSiOF膜の形
成検討が行われている。しかし、これまでカバレージは
改善されているものの、安定な膜質を達成する条件およ
び方法は確立されていなかった。
Therefore, studies have been conducted using (C 2 H 5 O) 3 SiF (TEFS), which is a gas containing Si-F bonds in gas molecules. However, when film formation was performed using TEFS alone, stable film quality was obtained, but the coverage of the side wall of the step was insufficient. So TEFS
Is mixed with TEOS or (C 2 H 5 O) 3 SiF (TES), and the formation of a SiOF film is being studied in a gas system to which oxygen is added. However, although the coverage has been improved so far, the conditions and methods for achieving stable film quality have not been established.

【0012】したがって、従来のRF放電CVD装置を
用いて安定に膜中にFを導入し安定した膜質を形成する
技術が切望されている。そこで、本発明はさらに、安定
した膜質の条件および方法を提供することを目的とす
る。
[0012] Therefore, there is a strong demand for a technique of stably introducing F into a film by using a conventional RF discharge CVD apparatus to form a stable film quality. Therefore, the present invention further aims to provide stable film quality conditions and methods.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために提案されたものであり、プラズマを生成
させるプラズマ室と、基体が載置され、該基体上に所望
の材料膜を成膜させる反応室とが連結されてなるプラズ
マCVD装置を用い、前記プラズマ室に、F系化学種を
放出可能な化合物を含むガスを導入し、前記基体上に、
前記所望の材料膜としてFを含有するSi化合物系絶縁
膜(以下、SiOF系絶縁膜と称す。)を成膜するもの
である。
The present invention has been proposed in order to achieve the above-mentioned object, and a plasma chamber for generating plasma and a substrate are placed, and a desired material film is formed on the substrate. Using a plasma CVD apparatus in which a reaction chamber for forming a film is connected, a gas containing a compound capable of releasing an F-based chemical species is introduced into the plasma chamber, and on the substrate,
A Si compound-based insulating film containing F (hereinafter referred to as a SiOF-based insulating film) is formed as the desired material film.

【0014】FをSi化合物系絶縁膜に含有させると、
この絶縁膜の低誘電率化を図ることができる。さらに、
本発明においては、F系化学種を反応室でなく、プラズ
マ密度の高いプラズマ室にて放出させることにより、F
のラジカル種に対するFのイオン種の比率を増加させる
ことができる。F系化学種はSiO系絶縁膜に対してエ
ッチャントとしても働くものであるため、被エッチング
面積が少ない狭い凹部では、F系化学種が溜まりやす
く、エッチングが進んで埋め込みが不十分なものとなり
やすかった。しかし、本発明では、基体に対して任意方
向に入射するFのラジカル種に比して、基体への入射方
向を制御しやすいFのイオン種を効率的に生成させるこ
とができるようになるため、埋め込み特性の基体段差依
存性を抑制することが可能となる。
When F is contained in the Si compound type insulating film,
The dielectric constant of this insulating film can be reduced. further,
In the present invention, by releasing the F-based chemical species not in the reaction chamber but in the plasma chamber having a high plasma density,
It is possible to increase the ratio of the ionic species of F to the radical species of. Since the F-based chemical species also act as an etchant for the SiO-based insulating film, the F-based chemical species are likely to accumulate in a narrow recess having a small area to be etched, and the etching is likely to proceed, resulting in insufficient filling. It was However, in the present invention, it becomes possible to efficiently generate the ionic species of F, which is easier to control the incident direction to the substrate, than the radical species of F, which are incident on the substrate in an arbitrary direction. It is possible to suppress the dependency of the embedding characteristics on the step difference of the substrate.

【0015】本発明においては、基体にバイアス電力を
印加して好適であり、これにより、上述のようにしてプ
ラズマ室内で生成されたFのイオン種が、基体に対して
垂直に且つ均一に供給されるようになる。そして、イオ
ン・スパッタ作用によって、段差を有する基体に対して
も、SiOF系絶縁膜の緻密性を向上させることがで
き、膜質の向上を図ることができるようになる。また、
埋め込み特性も向上する。
In the present invention, it is preferable to apply a bias power to the substrate, whereby the ionic species of F generated in the plasma chamber as described above are supplied vertically and uniformly to the substrate. Will be done. Further, due to the ion-sputtering action, the denseness of the SiOF insulating film can be improved even for a substrate having a step, and the film quality can be improved. Also,
The embedding characteristics are also improved.

【0016】なお、十分なイオン・スパッタ作用を発揮
させるためには、プラズマ室内に、He、Ne、Ar、
Kr、Xe等の不活性ガスをも導入して、プラズマ中で
これらをイオン化することが好ましい。
In order to exhibit a sufficient ion sputtering effect, He, Ne, Ar,
It is preferable to introduce an inert gas such as Kr or Xe to ionize them in plasma.

【0017】プラズマ室内にF系化学種を放出するため
の化合物としては、C26に代表されるフッ化炭素系化
合物、NF3に代表されるフッ化窒素系化合物等を用い
てもよいが、該プラズマ室内にSi系化学種も同時に放
出可能な化合物、即ち、Si−F結合を有するSi化合
物を用いて好適である。このSi化合物は、無機化合物
であっても、有機化合物であってもよい。例示するなら
ば、SiF4、SiHF3、SiH22、SiH3F、S
26、SiF(OC253、SiFH(OC
252、SiF2(OC252、SiF3(OC25
等、Fが導入された無機あるいは有機シラン化合物を挙
げることができる。また、Fが導入された鎖状または環
状のシロキサン等を用いてもよい。そして、プラズマ室
には、O2ガスをも同時に導入して好適である。
As the compound for releasing the F-based chemical species into the plasma chamber, a fluorocarbon-based compound typified by C 2 F 6 or a nitrogen fluoride-based compound typified by NF 3 may be used. However, it is preferable to use a compound capable of simultaneously releasing Si-based chemical species in the plasma chamber, that is, a Si compound having a Si—F bond. This Si compound may be an inorganic compound or an organic compound. For example, SiF 4 , SiHF 3 , SiH 2 F 2 , SiH 3 F, S
i 2 F 6 , SiF (OC 2 H 5 ) 3 , SiFH (OC
2 H 5 ) 2 , SiF 2 (OC 2 H 5 ) 2 , SiF 3 (OC 2 H 5 )
Inorganic or organic silane compounds into which F is introduced can be mentioned. Further, chain-like or cyclic siloxane into which F is introduced may be used. Then, it is preferable to simultaneously introduce O 2 gas into the plasma chamber.

【0018】プラズマ室にSiーF結合を有するSi化
合物のガスおよびO2ガスを導入する場合には、該プラ
ズマ室内で、SiOF系絶縁膜を成膜するために必要な
全ての原料が揃うこととなる。このため、反応室にはい
ずれのガスも導入しないでSiOF系絶縁膜を成膜する
ことも可能である。しかし、例えば、Si化合物として
SiF4ガスのみを用いると、Si/F比が低くなりす
ぎ、膜の堆積よりもエッチングが支配的になることも考
えられる。したがって、プラズマ室内にSi系化学種と
F系化学種とを放出可能な化合物を含むガスを導入する
場合においても、反応室内にSi系化学種を放出可能な
化合物を含むガスを導入して好適である。ここで、反応
室内に導入するガスとしては、F系化学種を放出しない
Si化合物、例えば、SiH4、Si26ガス等に代表
される無機シラン系化合物であって好適である。また、
TEOSに代表されるアルコキシシランの他、鎖状また
は環状のシロキサン等であってもよい。
When introducing a Si compound gas having a Si—F bond and O 2 gas into the plasma chamber, all the raw materials necessary for forming the SiOF-based insulating film must be prepared in the plasma chamber. Becomes Therefore, it is possible to form the SiOF insulating film without introducing any gas into the reaction chamber. However, for example, if only SiF 4 gas is used as the Si compound, the Si / F ratio may be too low, and the etching may be dominant rather than the film deposition. Therefore, even when introducing a gas containing a compound capable of releasing Si-based chemical species and F-based chemical species into the plasma chamber, it is preferable to introduce a gas containing a compound capable of releasing Si-based chemical species into the reaction chamber. Is. Here, the gas introduced into the reaction chamber is preferably a Si compound that does not release F-based chemical species, for example, an inorganic silane-based compound represented by SiH 4 , Si 2 H 6 gas or the like. Also,
In addition to alkoxysilane represented by TEOS, chain or cyclic siloxane may be used.

【0019】本発明で用いられるプラズマCVD装置と
しては、プラズマ室と反応室とが独立したものであれ
ば、どのようなプラズマ発生手段を有するものであって
もよい。例えば、ECRプラズマCVD装置、ヘリコン
波プラズマCVD装置が使用できる。これらのプラズマ
CVD装置を用いると、低ガス圧下で1011/cm3オー
ダー以上の高密度のプラズマを生成できるため、ガス解
離効率が高く、また、高エネルギーイオンを基体に入射
させることができるため、膜中の不純物量や欠陥量を低
減でき、膜の緻密性を向上させることができる。さら
に、カバレージに優れた膜を成膜することができ、段差
を有する基体に対する埋め込み特性も向上する。
The plasma CVD apparatus used in the present invention may have any plasma generating means as long as the plasma chamber and the reaction chamber are independent. For example, an ECR plasma CVD apparatus or a helicon wave plasma CVD apparatus can be used. When these plasma CVD apparatuses are used, high-density plasma of the order of 10 11 / cm 3 or more can be generated under a low gas pressure, so that gas dissociation efficiency is high and high-energy ions can be made incident on the substrate. The amount of impurities and the amount of defects in the film can be reduced, and the denseness of the film can be improved. Further, it is possible to form a film having excellent coverage and improve the burying property for a substrate having a step.

【0020】本発明を適用すると、低誘電率であり、且
つ、膜質にも優れたSiOF系絶縁膜を成膜できること
から、この膜を半導体デバイスの層間絶縁膜として適用
して好適である。なお、本発明を適用して成膜された層
間絶縁膜は、埋め込み特性にも優れたものとなるため、
配線間の絶縁が確実に行える。
When the present invention is applied, a SiOF insulating film having a low dielectric constant and excellent film quality can be formed. Therefore, this film is suitable for application as an interlayer insulating film of a semiconductor device. Since the interlayer insulating film formed by applying the present invention also has excellent filling characteristics,
Insulation between wires can be reliably performed.

【0021】さらに本発明は、例えば平行平板型プラズ
マCVD装置を用い、その反応室に、原料ガスとしてS
i−F結合を含む有機Si化合物のガスと他の有機Si
化合物のガスの混合ガスを導入し、さらに添加ガスとし
て酸素または酸素を含むガスを導入して基体上にフッ素
を含有するシリコン化合物系絶縁膜を成膜することを特
徴とするシリコン化合物系絶縁膜の成膜方法を提供す
る。
Further, according to the present invention, for example, a parallel plate type plasma CVD apparatus is used, and S is used as a source gas in the reaction chamber.
Gas of organic Si compound containing i-F bond and other organic Si
A silicon compound type insulating film characterized by forming a fluorine-containing silicon compound type insulating film on a substrate by introducing a mixed gas of compound gases and further introducing oxygen or a gas containing oxygen as an additive gas. A film forming method for the same is provided.

【0022】上記平行平板型プラズマCVD装置を用い
た本発明においては、前記混合ガス中の有機Si化合物
の混合比率がモル比でα:β:γ…である場合であっ
て、各有機Si化合物のガスの1分子中に含まれる炭素
原子数が順にa,b,c…、水素原子数が順にk,l,
m…であり、各有機Si化合物のガスの分解率がδ%で
あるとき、酸素の添加割合を少なくとも[{α(a+k
/2)+β(b+l/2)+γ(c+m/2)…}/
δ]×100程度のモル比で添加することが望ましい。
In the present invention using the parallel plate type plasma CVD apparatus, the mixing ratio of the organic Si compounds in the mixed gas is α: β: γ ... The number of carbon atoms contained in one molecule of the gas is a, b, c ... In turn, the number of hydrogen atoms is k, l,
m, and when the gas decomposition rate of each organic Si compound is δ%, the oxygen addition ratio is at least [{α (a + k
/2)+β(b+l/2)+γ(c+m/2)...}/
It is desirable to add them in a molar ratio of about δ] × 100.

【0023】このような成膜方法により安定したシリコ
ン化合物系絶縁膜が形成できる。
A stable silicon compound insulating film can be formed by such a film forming method.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るSi化合物系
絶縁膜の成膜方法を適用した実施の形態について図面を
参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments to which the method for forming a Si compound type insulating film according to the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.

【0025】第1の実施の形態 本実施の形態では、ECRプラズマCVD装置を用いた
SiOF系絶縁膜の成膜方法について説明する。
First Embodiment In this embodiment, a method for forming a SiOF insulating film using an ECR plasma CVD apparatus will be described.

【0026】ここで、成膜に用いたECRプラズマCV
D装置は、図1に示されるように、プラズマの生成がな
されるプラズマ室1、ウエハWが載置され、所望の膜の
成膜がなされる反応室3より構成される。
Here, the ECR plasma CV used for film formation
As shown in FIG. 1, the D apparatus includes a plasma chamber 1 in which plasma is generated and a reaction chamber 3 in which a wafer W is placed and a desired film is formed.

【0027】ここで、プラズマ室1には、マグネトロン
にて発生させたマイクロ波が、導波管4内を通過し、石
英窓5を介して導かれるようになされている。また、こ
のプラズマ室1の周囲には、ソレノイドコイル6が配さ
れ、マイクロ波による電場に直交する磁場を発生可能と
なされている。
Here, in the plasma chamber 1, the microwave generated by the magnetron passes through the inside of the waveguide 4 and is guided through the quartz window 5. A solenoid coil 6 is arranged around the plasma chamber 1 so that a magnetic field orthogonal to the electric field generated by the microwave can be generated.

【0028】さらに、プラズマ室1内には、リング状の
第1のガス供給管7が開口している。そして、この第1
のガス供給管7は、図示しないが、He、Ne、Ar、
Kr、Xe等の不活性ガスの供給源、O2ガスの供給源
にそれぞれ接続されていると共に、F系化学種を放出可
能な化合物ガスの供給源にも接続されている。
Further, a ring-shaped first gas supply pipe 7 is opened in the plasma chamber 1. And this first
Although not shown, the gas supply pipe 7 of He, Ne, Ar,
It is connected to a supply source of an inert gas such as Kr and Xe and a supply source of O 2 gas, and is also connected to a supply source of a compound gas capable of releasing an F-based chemical species.

【0029】一方、反応室3には、該反応室3内を減圧
するための排気口10が設けられているとともに、該反
応室3内へウエハWを搬入するための搬入路11がゲー
トバルブ12を介して接続されている。また、この反応
室3内にはウエハWを載置するサセプタ8が配設されて
いる。このサセプタ8には、ヒータ13が内蔵され、ウ
エハWを加熱できるようになされているとともに、イン
ピーダンス整合用のマッチング・ネットワーク(M/
N)15を介してバイアス印加用RF電源14が接続さ
れ、ウエハWにバイアス電力を印加できるようになされ
ている。
On the other hand, the reaction chamber 3 is provided with an exhaust port 10 for reducing the pressure inside the reaction chamber 3, and a loading path 11 for loading the wafer W into the reaction chamber 3 is a gate valve. It is connected via 12. A susceptor 8 on which the wafer W is placed is arranged in the reaction chamber 3. A heater 13 is built in the susceptor 8 so as to heat the wafer W, and a matching network (M / M) for impedance matching is provided.
The RF power source 14 for bias application is connected via N) 15 so that bias power can be applied to the wafer W.

【0030】また、この反応室3内には、Si系化学種
を放出可能な化合物ガスを供給するためのリング状のガ
ス供給管9が開口している。
A ring-shaped gas supply pipe 9 for supplying a compound gas capable of releasing Si chemical species is opened in the reaction chamber 3.

【0031】したがって、以上のような構成を有するE
CRプラズマCVD装置を用いて、SiOF系絶縁膜を
成膜するには、プラズマ室1内に不活性ガス、O2
ス、さらには、F系化学種を放出可能な化合物ガスを導
入し、ECRを利用して低ガス圧下で高いイオン電流密
度を有するECRプラズマPEを生成させる。このと
き、F系化学種を放出可能な化合物ガスが供給される
と、ECRプラズマPE中でFのイオン種が効率的に生
成される。
Therefore, E having the above structure
To form a SiOF-based insulating film using a CR plasma CVD apparatus, an inert gas, an O 2 gas, and a compound gas capable of releasing an F-based chemical species are introduced into the plasma chamber 1, and ECR is performed. Is used to generate ECR plasma PE having a high ion current density under a low gas pressure. At this time, when the compound gas capable of releasing the F-based chemical species is supplied, the F ion species are efficiently generated in the ECR plasma PE.

【0032】そして、反応室3内で、このECRプラズ
マPEにSi系化学種を放出可能な化合物ガスを供給
し、これにより、所望の化学種を生成させ、ウエハWに
堆積させることとなる。このとき、プラズマ生成とは独
立に基板バイアスを制御することにより、Fのイオン種
がウエハWに対して垂直に且つ均一に供給されるように
なり、堆積した膜の緻密性を向上させつつ、優れた埋め
込み特性にて成膜が行える。
Then, in the reaction chamber 3, a compound gas capable of releasing Si-based chemical species is supplied to the ECR plasma PE, whereby desired chemical species are generated and deposited on the wafer W. At this time, by controlling the substrate bias independently of plasma generation, the ion species of F can be supplied vertically and uniformly to the wafer W, and while improving the denseness of the deposited film, Deposition can be performed with excellent embedding characteristics.

【0033】なお、プラズマ室1内に、F系化学種を放
出可能な化合物ガスとして、Si−F結合を有するSi
化合物ガスを導入すると、該プラズマ室1内にSiO2
系絶縁膜の堆積が起こることが考えられるが、ここで
は、同じプラズマ室1内にF系化学種が存在し、これが
エッチャントとして働くことから、パーティクルが発生
する虞がない。
In the plasma chamber 1, Si having a Si--F bond is used as a compound gas capable of releasing F type chemical species.
When a compound gas is introduced, SiO 2 is introduced into the plasma chamber 1.
Although deposition of a system insulating film may occur, there is no possibility that particles will be generated here because F-based chemical species exist in the same plasma chamber 1 and this acts as an etchant.

【0034】第2の実施の形態 本実施の形態では、ヘリコン波プラズマCVD装置を用
いたSiOF系絶縁膜の成膜方法について説明する。
Second Embodiment In this embodiment, a method of forming an SiOF insulating film using a helicon wave plasma CVD apparatus will be described.

【0035】ここで、成膜に用いたヘリコン波プラズマ
CVD装置は、図2に示されるように、ヘリコン波プラ
ズマ生成部と、ここで発生させたヘリコン波プラズマを
拡散させ、このプラズマ中で生成させた化学種をウエハ
Wに堆積させる成膜部とからなる。
Here, the helicon wave plasma CVD apparatus used for film formation, as shown in FIG. 2, diffuses the helicon wave plasma generation unit and the helicon wave plasma generated here, and generates in this plasma. And a film forming unit for depositing the chemical species thus deposited on the wafer W.

【0036】ヘリコン波プラズマ生成部は、内部にヘリ
コン波プラズマPHを生成させるための非導電性材料か
らなるベルジャ31(プラズマ室に対応する。)、該ベ
ルジャ31内に所定のガスを供給する第1のガス供給管
48、ベルジャ31を周回する2個のループを有し、R
Fパワーをプラズマへカップリングさせるためのループ
・アンテナ32、ベルジャ31を周回するごとく設けら
れ、該ベルジャ31の軸方向に沿った磁界を生成させる
ソレノイドコイル33を主な構成要素とする。ベルジャ
31の上部には、非導電性材料よりなる蓋体30が設け
られ、該蓋体30に第1のガス供給管48が貫通してい
る。
The helicon wave plasma generating section is a bell jar 31 (corresponding to a plasma chamber) made of a non-conductive material for generating the helicon wave plasma PH, and supplies a predetermined gas into the bell jar 31. 1 gas supply pipe 48, having two loops that go around the bell jar 31,
A loop antenna 32 for coupling F power to plasma and a solenoid coil 33 which is provided so as to circulate around the bell jar 31 and generates a magnetic field along the axial direction of the bell jar 31 are the main constituent elements. A lid 30 made of a non-conductive material is provided above the bell jar 31, and a first gas supply pipe 48 penetrates the lid 30.

【0037】第1のガス供給管48は、図示しないが、
プラズマ生成用のHe、Ne、Ar、Kr、Xe等の不
活性ガスの供給源、O2ガスの供給源にそれぞれ接続さ
れていると共に、F系化学種を放出可能な化合物ガスの
供給源にも接続されている。ループ・アンテナ32に
は、プラズマ励起用電源34からインピーダンス整合用
の第1のマッチング・ネットワーク(M/N)35を介
してRFパワーが印加され、その上下2個のループには
互いに逆回りの方向の電流が流れる。
The first gas supply pipe 48 is not shown,
It is connected to an inert gas supply source such as He, Ne, Ar, Kr, and Xe for plasma generation and an O 2 gas supply source, respectively, and also serves as a compound gas supply source capable of releasing F-based chemical species. Is also connected. RF power is applied to the loop antenna 32 from a plasma excitation power source 34 via a first matching network (M / N) 35 for impedance matching, and the upper and lower two loops thereof have mutually opposite rotations. Directional current flows.

【0038】ソレノイドコイル33は、主としてヘリコ
ン波の伝搬に寄与する内周側ソレノイドコイル33a
と、主としてヘリコン波プラズマPHの輸送に寄与する
外周側ソレノイドコイル33bの二重構成とされてい
る。
The solenoid coil 33 is an inner circumferential solenoid coil 33a which mainly contributes to the propagation of the helicon wave.
And the outer peripheral side solenoid coil 33b which mainly contributes to the transportation of the helicon wave plasma PH has a double structure.

【0039】一方、成膜部は、上述したベルジャ31に
接続された拡散チャンバ37(反応室に対応する。)、
この拡散チャンバ37内に所定のガスを供給するリング
状の第2のガス供給管38、上記拡散チャンバ37内に
ウエハWを載置させるウエハ・ステージ39を主な構成
要素とする。
On the other hand, the film forming section is a diffusion chamber 37 (corresponding to a reaction chamber) connected to the bell jar 31 described above.
A ring-shaped second gas supply pipe 38 for supplying a predetermined gas into the diffusion chamber 37 and a wafer stage 39 for mounting the wafer W in the diffusion chamber 37 are the main constituent elements.

【0040】拡散チャンバ37は、ステンレス鋼等の導
電性材料にて構成されており、特にウエハ・ステージ3
9の対向面である天板41の部分は基板バイアスに対す
る大面積のDC接地電極として機能している。また、こ
の拡散チャンバ37には、内部を減圧するための排気口
40が設けられているとともに、該拡散チャンバ37内
へウエハWを搬入するための搬入路46がゲートバルブ
47を介して接続されている。
The diffusion chamber 37 is made of a conductive material such as stainless steel, and especially the wafer stage 3
The portion of the top plate 41, which is the facing surface of 9, serves as a large-area DC ground electrode for the substrate bias. Further, the diffusion chamber 37 is provided with an exhaust port 40 for decompressing the inside thereof, and a loading path 46 for loading the wafer W into the diffusion chamber 37 is connected via a gate valve 47. ing.

【0041】第2のガス供給管38は、図示しないが、
Si系化学種を放出可能な化合物ガスの供給源に接続さ
れている。
The second gas supply pipe 38 is not shown,
It is connected to a supply source of compound gas capable of releasing Si-based chemical species.

【0042】ウエハ・ステージ39は、拡散チャンバ3
7の壁面から電気的に絶縁された導電性部材からなり、
第2のマッチング・ネットワーク(M/N)43を介し
てバイアス印加用RF電源42に接続されている。ま
た、ウエハ・ステージ39の内部には、成膜中のウエハ
Wを所望の温度に維持するためのヒータ44が内蔵され
ている。
The wafer stage 39 is the diffusion chamber 3
It consists of a conductive member that is electrically insulated from the wall surface of 7.
It is connected to a bias applying RF power source 42 via a second matching network (M / N) 43. Further, inside the wafer stage 39, a heater 44 for keeping the wafer W during film formation at a desired temperature is built in.

【0043】さらに、上述の拡散チャンバ37の外部に
は、ウエハ・ステージ39近傍における発散磁界を収束
させるために、補助磁界生成手段としてマルチカスプ磁
場を生成可能な永久磁石45が配設されている。なお、
この永久磁石45の配設位置は、図示される例に限られ
ず、また、永久磁石45の代わりに、ミラー磁場形成用
のソレノイドコイルを配設してもよい。
Further, outside the diffusion chamber 37 described above, a permanent magnet 45 capable of generating a multicusp magnetic field is arranged as an auxiliary magnetic field generating means in order to converge the divergent magnetic field in the vicinity of the wafer stage 39. In addition,
The arrangement position of the permanent magnet 45 is not limited to the illustrated example, and a solenoid coil for forming a mirror magnetic field may be arranged instead of the permanent magnet 45.

【0044】上述のような構成を有するヘリコン波プラ
ズマCVD装置を用いて、SiOF系絶縁膜を成膜する
には、ベルジャ31内に不活性ガス、O2ガス、さらに
は、F系化学種を放出可能な化合物ガスを導入し、ベル
ジャ31内にヘリコン波プラズマPHを発生させる。こ
のとき、F系化学種を放出可能な化合物ガスが供給され
ると、ヘリコン波プラズマPH中でFのイオン種が効率
的に生成される。
In order to form a SiOF type insulating film by using the helicon wave plasma CVD apparatus having the above-mentioned structure, an inert gas, an O 2 gas and an F type chemical species are placed in the bell jar 31. A helicon wave plasma PH is generated in the bell jar 31 by introducing a releasable compound gas. At this time, when the compound gas capable of releasing the F-based chemical species is supplied, the F ion species are efficiently generated in the helicon wave plasma PH.

【0045】そして、このヘリコン波プラズマPHを拡
散チャンバ37の内部へ引き出し、このヘリコン波プラ
ズマPHに向かってSi系化学種を放出可能な化合物ガ
スを供給することによって、所望の化学種を生成させ、
これをウエハWに堆積させることによって成膜を行う。
このとき、プラズマ生成とは独立に基板バイアスを制御
することにより、Fのイオン種がウエハWに対して垂直
に且つ均一に供給されるようになり、堆積した膜の緻密
性を向上させつつ、優れた埋め込み特性にて成膜が行え
る。
Then, the helicon wave plasma PH is drawn into the diffusion chamber 37, and a compound gas capable of releasing Si-based chemical species is supplied toward the helicon wave plasma PH to generate a desired chemical species. ,
A film is formed by depositing this on the wafer W.
At this time, by controlling the substrate bias independently of plasma generation, the ion species of F can be supplied vertically and uniformly to the wafer W, and while improving the denseness of the deposited film, Deposition can be performed with excellent embedding characteristics.

【0046】なお、ヘリコン波プラズマCVD装置も、
第1の実施の形態と同様、ベルジャ31内にSi系化学
種が供給されても、F系化学種の存在によってパーティ
クルの発生が防止される。
The helicon wave plasma CVD apparatus is also
Similar to the first embodiment, even if the Si-based chemical species are supplied into the bell jar 31, the presence of the F-based chemical species prevents the generation of particles.

【0047】第3の実施の形態 本実施の形態では、平行平板型プラズマCVD装置を用
いたSiOF系絶縁膜の成膜方法について説明する。
Third Embodiment In this embodiment, a method of forming an SiOF insulating film using a parallel plate plasma CVD apparatus will be described.

【0048】図6は、この実施形態における成膜に用い
た平行平板型プラズマCVD装置の構成図である。反応
室201内に、RF電源(図示しない)に接続された上
部電極202およびアース接続された下部電極203が
設けられ、これらにより一対の平行平板電極を構成す
る。下部電極203上には成膜すべきウエハ205が搭
載支持される。下部電極203の下側にはヒータ204
が備わり、下部電極203を介してウエハ205を加熱
して昇温させる。このウエハの加熱は成膜反応に適する
所定の温度となるように行われるが、膜質の劣化がない
かぎりできるだけ低温で行うことが望ましい。この反応
室201は、図示しない真空排気装置に接続され、成膜
反応時には内部が真空排気され、後述の原料ガスが導入
される。
FIG. 6 is a block diagram of a parallel plate type plasma CVD apparatus used for film formation in this embodiment. An upper electrode 202 connected to an RF power source (not shown) and a lower electrode 203 connected to ground are provided in the reaction chamber 201, and these form a pair of parallel plate electrodes. A wafer 205 to be deposited is mounted and supported on the lower electrode 203. A heater 204 is provided below the lower electrode 203.
And heats the wafer 205 through the lower electrode 203 to raise the temperature. The heating of the wafer is carried out at a predetermined temperature suitable for the film forming reaction, but it is desirable to carry out the heating as low as possible unless the film quality is deteriorated. The reaction chamber 201 is connected to a vacuum exhaust device (not shown), the inside of the reaction chamber 201 is vacuum exhausted during a film formation reaction, and a source gas described later is introduced.

【0049】上部電極202は、その内部がガスチャン
バーとして形成されここにガス導入口212が接続さ
れ、下面に多数の噴射ポートを有し、この噴射ポートか
ら反応室201内にガスを均一に分散して噴射するシャ
ワー電極として構成される。
The upper electrode 202 is internally formed as a gas chamber, to which the gas introduction port 212 is connected, and has a number of injection ports on the lower surface, and the gas is uniformly dispersed from the injection ports into the reaction chamber 201. It is configured as a shower electrode for spraying.

【0050】ガス導入口212には、酸素ガス供給源2
10および第1、第2の原料ガス源208a,208b
がそれぞれバルブを介して接続される。第1、第2の原
料ガス源208a,208bは同様の構成であり(図で
は一方のみ示す)、後述の液体状の有機シリコン化合物
206をヒータ207で加熱しながら、バブリングガス
としてヘリウム(He)を吹込み、有機シリコン化合物
206を気化させるバブラー209により構成される。
The oxygen gas supply source 2 is connected to the gas inlet 212.
10 and first and second source gas sources 208a, 208b
Are respectively connected via valves. The first and second source gas sources 208a and 208b have the same configuration (only one is shown in the figure), and while heating a liquid organic silicon compound 206 described later with a heater 207, helium (He) is used as a bubbling gas. And a bubbler 209 that evaporates the organosilicon compound 206.

【0051】以上のような構成の平行平板型プラズマC
VD装置を用いて、SiOF系絶縁膜を成膜するには、
反応室201内に原料ガスとしてSi−F結合を含む有
機Si化合物のガスを第1の原料ガス源208aから導
入し、他の有機Si化合物(例えば、Si−O結合を含
む有機Si化合物)のガスを第2の原料ガス源208b
から導入し、さらに酸素または酸素を含むガスを導入
し、RF電圧を印加して、真空圧下で上下電極202,
203間にプラズマを発生させる。これによりウエハ2
05上にSiOF系絶縁膜の安定した膜質を得ることが
できる。
Parallel plate type plasma C having the above structure
To form a SiOF-based insulating film using a VD device,
A gas of an organic Si compound containing a Si—F bond is introduced as a source gas into the reaction chamber 201 from a first source gas source 208a, and another organic Si compound (for example, an organic Si compound containing a Si—O bond) is introduced. Gas as the second source gas source 208b
From above, and further oxygen or a gas containing oxygen is introduced, an RF voltage is applied, and the upper and lower electrodes 202,
Plasma is generated between 203. As a result, the wafer 2
05, a stable film quality of the SiOF insulating film can be obtained.

【0052】上述のように安定した膜質を得る条件およ
び方法は、Si−F結合を含む有機Si化合物のガスと
他の有機Si化合物のガスの混合比率がモル比でα:
β:γ…である場合であって、各有機Si化合物のガス
の1分子中に含まれる炭素原子数が順にa,b,c…、
水素原子数が順にk,l,m…であり、各有機Si化合
物のガスの分解率がδ%であるとき、酸素の添加割合を
少なくとも[{α(a+k/2)+β(b+l/2)+
γ(c+m/2)…}/δ]×100程度のモル比で添
加することである。
The conditions and method for obtaining a stable film quality as described above are as follows: the mixing ratio of the gas of the organic Si compound containing the Si--F bond and the gas of the other organic Si compound is α:
In the case of β: γ ..., the number of carbon atoms contained in one molecule of the gas of each organic Si compound is a, b, c ...
When the number of hydrogen atoms is k, l, m ... And the gas decomposition rate of each organic Si compound is δ%, the oxygen addition ratio is at least [{α (a + k / 2) + β (b + l / 2) +
It is to be added at a molar ratio of about γ (c + m / 2) ...} / δ] × 100.

【0053】上述の条件および方法は、次のような科学
的知見に基づいて案出されたものである。すなわち、酸
素を有機Si化合物に添加した場合には、有機Si化合
物中の炭素や水素は成膜反応時にCO、CO2、H2Oと
いった形で除去されることが知られており、そのため成
膜には有機Si化合物中の炭化水素に対応する量の酸素
が必要となる。そこで、例として、(C25O)3Si
Fと(C25O)3SiHを原料ガスとして1:1のモ
ル比で混合して用いる場合について説明する。この場合
には、原料ガス(C25O)3SiFの分子1個中には
炭素原子が6個、水素原子が15個存在し、また原料ガ
ス(C250)3SiHの分子1個中には炭素原子が6
個、水素原子が16個存在する。したがって、両原料ガ
スの合計で炭素原子が12個、水素原子が31個存在す
ることになる。単純に全てCO2、H2Oという形で除去
されると考えた場合には、約28個のO2分子が必要と
なることがわかる。しかし、実際には導入したO2の全
てが反応に寄与するわけではなく、プラズマ中で活性化
されたものが主に反応に用いられる。そのため、プラズ
マ中での混合ガスの分解率をδとし、分解されたO2
活性化されているとすると、炭化水素を除去するのに必
要な酸素ガスは単純に見積って(28/δ)×100個
となる。また、分解される原料ガスが全体の約30%前
後であったとすると、反応に寄与すると思われる活性な
2は添加割合をモル比で示すと、(C25O)3Si
F:(C25O)3SiH:O2=1:1:94にする必
要があり、また、実際にはプラズマ中で活性種となった
酸素のすべてが有機残基の除去に使用されるわけではな
いため、条件に応じて前述の割合以上に酸素を混合する
必要がある。このような知見に基づいて酸素を添加する
ことにより、上述した作用により、膜中の炭化水素が脱
離され、膜質の安定性を向上させることができる。
The above-mentioned conditions and methods have been devised based on the following scientific knowledge. That is, it is known that when oxygen is added to the organic Si compound, carbon and hydrogen in the organic Si compound are removed in the form of CO, CO 2 , H 2 O during the film formation reaction, and therefore, it is known that The film requires oxygen in an amount corresponding to the hydrocarbon in the organic Si compound. Therefore, as an example, (C 2 H 5 O) 3 Si
A case where F and (C 2 H 5 O) 3 SiH are mixed as a source gas at a molar ratio of 1: 1 and used will be described. In this case, there are 6 carbon atoms and 15 hydrogen atoms in one molecule of the source gas (C 2 H 5 O) 3 SiF, and the source gas (C 2 H 5 0) 3 SiH 6 carbon atoms in one molecule
There are 16 hydrogen atoms. Therefore, 12 carbon atoms and 31 hydrogen atoms are present in total of both source gases. It can be understood that about 28 O 2 molecules are required if it is considered that they are simply removed in the form of CO 2 and H 2 O. However, not all of the introduced O 2 actually contributes to the reaction, and those activated in plasma are mainly used for the reaction. Therefore, if the decomposition rate of the mixed gas in the plasma is δ and the decomposed O 2 is activated, the oxygen gas required to remove hydrocarbons can be simply estimated (28 / δ). × 100. Further, assuming that the raw material gas to be decomposed is about 30% of the whole, the active O 2 which is considered to contribute to the reaction is (C 2 H 5 O) 3 Si when the addition ratio is shown by a molar ratio.
F: (C 2 H 5 O) 3 SiH: O 2 = 1: 1: 94 is required, and in fact, all of the oxygen that became active species in plasma is used for removing organic residues. Therefore, it is necessary to mix oxygen in the above proportion or more depending on the conditions. By adding oxygen on the basis of such knowledge, hydrocarbons in the film are desorbed by the above-described action, and the stability of the film quality can be improved.

【0054】[0054]

【実施例】以下、半導体デバイスの製造プロセスにおい
て、段差を有する基体(ウエハ)に対し、第1の実施の
形態、第2の実施の形態に示されたようなプラズマCV
D装置を用いて、SiOF系絶縁膜の成膜を行った例に
ついて説明する。
EXAMPLES In the following, in a semiconductor device manufacturing process, a plasma CV as shown in the first and second embodiments is applied to a substrate (wafer) having a step.
An example of forming a SiOF-based insulating film using the D device will be described.

【0055】実施例1 本実施例では、第1の実施の形態に示されたECRプラ
ズマCVD装置を用いてSiOF系絶縁膜の成膜を行っ
た。
Example 1 In this example, a SiOF insulating film was formed by using the ECR plasma CVD apparatus shown in the first embodiment.

【0056】具体的には、図3に示されるような、トラ
ンジスタ素子が形成されたSi基板21上にSiO2
22、Al系材料よりなる配線パターン23がこの順に
形成されたウエハWを用意し、このウエハWを図1に示
したECRプラズマCVD装置のサセプタ8に載置させ
た。そして、ヒータ13によって該ウエハWを昇温する
と共に、バイアス印加用RF電源14によってバイアス
電力を印加した。
Specifically, as shown in FIG. 3, a wafer W is prepared in which a SiO 2 film 22 and a wiring pattern 23 made of an Al-based material are formed in this order on a Si substrate 21 on which transistor elements are formed. Then, this wafer W was placed on the susceptor 8 of the ECR plasma CVD apparatus shown in FIG. Then, the temperature of the wafer W was raised by the heater 13 and bias power was applied by the bias applying RF power source 14.

【0057】また、プラズマ室1内に、Arガス、O2
ガス、さらには、F系化学種を放出可能な化合物ガスと
してSiF4を導入し、ここで発生したECRプラズマ
PEを反応室3内に拡散させた。そして、このECRプ
ラズマPEに向かって、Si系化学種を放出可能な化合
物ガスとしてSiH4ガスを供給した。
In the plasma chamber 1, Ar gas, O 2
SiF 4 was introduced as a gas and further as a compound gas capable of releasing F-based chemical species, and the ECR plasma PE generated here was diffused into the reaction chamber 3. Then, toward the ECR plasma PE, SiH 4 gas was supplied as a compound gas capable of releasing Si-based chemical species.

【0058】なお、成膜条件は、 プラズマ室への導入ガス: SiF4 流量 20sccm O2 流量140sccm Ar 流量 70sccm 反応室への導入ガス : SiH4 流量 10sccm 圧力 : 0.2Pa マイクロ波電力 : 2000W (2.45GHz) RFバイアス電力 : 2000W (13.56MHz) ウエハ温度 : 200℃ とした。The film forming conditions are as follows: Gas introduced into plasma chamber: SiF 4 flow rate 20 sccm O 2 flow rate 140 sccm Ar flow rate 70 sccm Gas introduced into reaction chamber: SiH 4 flow rate 10 sccm Pressure: 0.2 Pa Microwave power: 2000 W ( 2.45 GHz) RF bias power: 2000 W (13.56 MHz) Wafer temperature: 200 ° C.

【0059】これにより、図4に示されるように、ウエ
ハW上に、SiOF膜よりなる層間絶縁膜24が優れた
埋め込み特性をもって形成された。
As a result, as shown in FIG. 4, the interlayer insulating film 24 made of the SiOF film was formed on the wafer W with excellent filling characteristics.

【0060】この後、アニール処理を行った。なお、こ
のアニール条件は、 アニール条件 導入ガス : 上記原料ガスを3%H2含有N2ガスにて希釈したもの 流量8000sccm アニール時間 : 60分 圧力 : 大気圧 アニール温度 : 400℃ とした。
After that, an annealing treatment was performed. The annealing conditions were as follows: Annealing gas: Diluted source gas with N 2 gas containing 3% H 2 Flow rate: 8000 sccm Annealing time: 60 minutes Pressure: Atmospheric pressure Annealing temperature: 400 ° C.

【0061】そして、上述の層間絶縁膜24が形成され
たウエハに対して腐蝕試験を行った。この腐蝕試験の条
件は、 腐蝕試験条件 塩酸濃度 : 5% 試験時間 : 5分 溶液温度 : 25℃ とした。
Then, a corrosion test was conducted on the wafer on which the above-mentioned interlayer insulating film 24 was formed. The conditions of this corrosion test were as follows: Corrosion test conditions Hydrochloric acid concentration: 5% Test time: 5 minutes Solution temperature: 25 ° C.

【0062】この腐蝕試験の結果、Al系配線23には
腐蝕がみられなかった。これより、上述のようにして形
成された層間絶縁膜24は良好な耐水性、耐腐蝕性を示
すものであることがわかった。
As a result of this corrosion test, no corrosion was observed on the Al-based wiring 23. From this, it was found that the interlayer insulating film 24 formed as described above exhibits good water resistance and corrosion resistance.

【0063】なお、層間絶縁膜24の膜質が良好となっ
たのは、高密度のECRプラズマPEを用いたためガス
解離効率に優れていたこと、また、バイアス電力の印加
により高エネルギーイオンをウエハWに入射させること
ができたため、膜中の不純物量や欠陥量を低減でき、膜
の緻密性を向上させることができたことによる。また、
埋め込み特性が良好となったのは、F系化学種を放出可
能な化合物ガスが反応室3ではなく、プラズマ室1に導
入されたためにFのイオン種が効率的に生成され、これ
がバイアス電力の印加により、ウエハWに対して垂直に
且つ均一に供給されたため、ウエハWの段差凹部で膜が
薄くなることがなく、カバレージの段差依存性が抑制さ
れたことによる。
The quality of the interlayer insulating film 24 was improved because the high-density ECR plasma PE was used, so that the gas dissociation efficiency was excellent, and high-energy ions were transferred to the wafer W by applying bias power. It is possible to reduce the amount of impurities and the amount of defects in the film and improve the denseness of the film. Also,
The embedding property was improved because the compound gas capable of releasing the F-based chemical species was introduced into the plasma chamber 1 rather than into the reaction chamber 3, so that the ionic species of F were efficiently generated, and this is due to the bias power. By the application, the film was supplied vertically and uniformly to the wafer W, so that the film was not thinned in the step concave portion of the wafer W, and the step dependency of the coverage was suppressed.

【0064】また、本実施例では、プラズマ室1内に、
F系化学種を放出可能な化合物ガスとして、SiF4
ごとき、Si系化学種をも放出する化合物ガスを導入し
たが、プラズマ室1内にはF系化学種が存在し、これが
エッチャントとして働くことから、プラズマ室1内にS
iO系絶縁膜が堆積してパーティクルとなることはなか
った。
In this embodiment, the plasma chamber 1 is
As the compound gas capable of releasing the F-based chemical species, a compound gas such as SiF 4 which also releases the Si-based chemical species was introduced. However, the F-based chemical species exist in the plasma chamber 1, and this acts as an etchant. Therefore, S in the plasma chamber 1
The iO-based insulating film was not deposited and became particles.

【0065】実施例2 本実施例では、第2の実施の形態に示されたヘリコン波
プラズマCVD装置を用いてSiOF系絶縁膜の成膜を
行った。
Example 2 In this example, a SiOF-based insulating film was formed by using the helicon wave plasma CVD apparatus shown in the second embodiment.

【0066】具体的には、図3に示されるようなウエハ
を用意し、このウエハWを図2に示したヘリコン波プラ
ズマCVD装置のウエハ・ステージ39に載置させた。
そして、ヒータ44によって該ウエハWを昇温すると共
に、RF電源42によってバイアス電力を印加した。
Specifically, a wafer as shown in FIG. 3 was prepared, and this wafer W was placed on the wafer stage 39 of the helicon wave plasma CVD apparatus shown in FIG.
Then, the temperature of the wafer W was raised by the heater 44 and bias power was applied by the RF power source 42.

【0067】また、ベルジャ31内に、Arガス、O2
ガス、さらには、F系化学種を放出可能な化合物ガスと
してSi26を導入し、ここで発生したヘリコン波プラ
ズマPHを拡散チャンバ37内に拡散させた。そして、
このヘリコン波プラズマPHに向かって、Siを放出可
能な化合物ガスとしてSiH4ガスを供給して、SiO
F膜の成膜を行った。
In the bell jar 31, Ar gas, O 2
Si 2 F 6 was introduced as a gas and further as a compound gas capable of releasing F-based chemical species, and the helicon wave plasma PH generated here was diffused in the diffusion chamber 37. And
To the helicon wave plasma PH, SiH 4 gas is supplied as a compound gas capable of releasing Si,
An F film was formed.

【0068】なお、成膜条件は、 ベルジャへの導入ガス: Si26 流量 10sccm O2 流量140sccm Ar 流量 70sccm 拡散チャンバへの導入ガス :SiH4 流量 70sccm 圧力 : 0.2Pa プラズマ励起用RF電力: 1800W (13.56MHz) バイアス印加用RF電力: 2000W (13.56MHz) ウエハ温度 : 400℃ とした。The film forming conditions were as follows: Gas introduced into bell jar: Si 2 F 6 flow rate 10 sccm O 2 flow rate 140 sccm Ar flow rate 70 sccm Gas introduced into diffusion chamber: SiH 4 flow rate 70 sccm Pressure: 0.2 Pa RF power for plasma excitation : 1800 W (13.56 MHz) RF power for bias application: 2000 W (13.56 MHz) Wafer temperature: 400 ° C.

【0069】これにより、図4に示されるように、ウエ
ハW上に、SiOF膜よりなる層間絶縁膜24が優れた
埋め込み特性をもって形成された。
As a result, as shown in FIG. 4, the interlayer insulating film 24 made of the SiOF film was formed on the wafer W with excellent filling characteristics.

【0070】この後、実施例1と同様にしてアニール処
理を行った後、腐蝕試験を行った。この腐蝕試験の結
果、Al系配線23には腐蝕がみられなかった。これよ
り、上述のようにして形成された層間絶縁膜24は良好
な耐水性、耐腐蝕性を示すものであることがわかった。
After this, an annealing treatment was performed in the same manner as in Example 1, and then a corrosion test was conducted. As a result of this corrosion test, no corrosion was observed on the Al-based wiring 23. From this, it was found that the interlayer insulating film 24 formed as described above exhibits good water resistance and corrosion resistance.

【0071】なお、層間絶縁膜24の膜質が良好となっ
たのは、実施例1同様、ガス解離効率に優れていたこ
と、また、高エネルギーイオンをウエハWに入射させる
ことができたため、膜中の不純物量や欠陥量を低減で
き、膜の緻密性を向上させることができたことによる。
また、埋め込み特性が良好となったのは、Fのイオン種
が効率的に生成され、これがウエハWに対して垂直に且
つ均一に供給されたため、カバレージの段差依存性が抑
制されたことによる。
The film quality of the interlayer insulating film 24 was improved because the gas dissociation efficiency was excellent and the high-energy ions were allowed to be incident on the wafer W, as in Example 1. This is because the amount of impurities and the amount of defects therein can be reduced and the denseness of the film can be improved.
Further, the reason why the burying characteristic is improved is that the ion species of F are efficiently generated and are supplied to the wafer W vertically and uniformly, so that the step dependency of the coverage is suppressed.

【0072】また、本実施例でも、プラズマ室1内に、
F系化学種を放出可能な化合物ガスとして、Si系化学
種をも放出する化合物ガスを導入したが、プラズマ室1
内のF系化学種がエッチャントとして働くことから、プ
ラズマ室1内にSiO系絶縁膜が堆積してパーティクル
となることはなかった。
Also in this embodiment, in the plasma chamber 1,
As the compound gas capable of releasing the F-based chemical species, a compound gas that also releases the Si-based chemical species was introduced.
Since the F-based chemical species in the inside function as an etchant, the SiO-based insulating film was not deposited as particles in the plasma chamber 1.

【0073】また、本実施例においては、プラズマ室1
にSi26のようなSiーSi結合を有する化合物ガス
を供給したため、成膜速度を高めることができた。これ
は、2原子間の結合エネルギーを比較すると、SiーS
i結合の結合エネルギーはSi−H結合に比して小さ
く、プラズマ中ではSiーSi結合が優先的に切断され
るため、ジシラン系の化合物を用いると、同じ放電解離
条件下でも、モノシラン系の化合物を用いた場合に比し
て、1分子当りのSi活性種の供給量が単純計算で2倍
となるからである。
Further, in this embodiment, the plasma chamber 1
Since a compound gas having a Si—Si bond such as Si 2 F 6 was supplied to the substrate, the film formation rate could be increased. This is Si-S when comparing the binding energy between two atoms.
The bond energy of the i-bond is smaller than that of the Si-H bond, and the Si-Si bond is preferentially broken in plasma. Therefore, when a disilane-based compound is used, the monosilane-based compound can be used even under the same discharge dissociation conditions. This is because the amount of Si active species supplied per molecule is doubled by simple calculation as compared with the case where a compound is used.

【0074】実施例3 本実施例では、実施例1同様ECRプラズマCVD装置
を用い、プラズマ室1に供給するF系化学種を放出可能
な化合物ガスとして有機Si化合物を用いた例について
示す。
Example 3 In this example, an ECR plasma CVD apparatus is used as in Example 1, and an organic Si compound is used as a compound gas capable of releasing F-type chemical species supplied to the plasma chamber 1.

【0075】本実施例では、プラズマ室1内に、Arガ
ス、O2ガス、さらには、F系化学種を放出可能な化合
物ガスとしてSiF(OC253を導入し、ここで発
生したECRプラズマPEを反応室3内に拡散させた。
そして、このECRプラズマPEに向かって、Siを放
出可能な化合物ガスとしてSi(OC254ガスを供
給して、SiOF膜の成膜を行った。
In this embodiment, Ar gas, O 2 gas, and SiF (OC 2 H 5 ) 3 as a compound gas capable of releasing F-based chemical species are introduced into the plasma chamber 1 and generated there. The ECR plasma PE was diffused into the reaction chamber 3.
Then, toward the ECR plasma PE, a Si (OC 2 H 5 ) 4 gas was supplied as a compound gas capable of releasing Si to form a SiOF film.

【0076】なお、成膜条件は、 プラズマ室への導入ガス: SiF(OC253 キャリアHeを含んで流量100sccm O2 流量200sccm Ar 流量 70sccm 反応室への導入ガス : Si(OC254 流量 100sccm 圧力 : 0.3Pa プラズマ励起用RF電力: 1800W (2.45GHz) バイアス印加用RF電力: 2000W (13.56MHz) ウエハ温度 : 400℃ とした。The film forming conditions are as follows: Gas introduced into plasma chamber: SiF (OC 2 H 5 ) 3 carrier He included, flow rate 100 sccm O 2 flow rate 200 sccm Ar flow rate 70 sccm Gas introduced into reaction chamber: Si (OC 2 H 5 ) 4 Flow rate 100 sccm Pressure: 0.3 Pa Plasma excitation RF power: 1800 W (2.45 GHz) Bias application RF power: 2000 W (13.56 MHz) Wafer temperature: 400 ° C.

【0077】これにより、図4に示されるように、ウエ
ハW上に、SiOF膜よりなる層間絶縁膜24が優れた
埋め込み特性をもって形成された。
As a result, as shown in FIG. 4, the interlayer insulating film 24 made of the SiOF film was formed on the wafer W with excellent filling characteristics.

【0078】この後、実施例1と同様にしてアニール処
理を行った後、腐蝕試験を行った。この腐蝕試験の結
果、Al系配線23には腐蝕がみられなかった。これよ
り、上述のようにして形成された層間絶縁膜24は良好
な耐水性、耐腐蝕性を示すものであることがわかった。
After that, an annealing treatment was performed in the same manner as in Example 1, and then a corrosion test was conducted. As a result of this corrosion test, no corrosion was observed on the Al-based wiring 23. From this, it was found that the interlayer insulating film 24 formed as described above exhibits good water resistance and corrosion resistance.

【0079】なお、層間絶縁膜24の膜質が良好となっ
た理由、埋め込み特性が良好となった理由は実施例1、
実施例2と同様である。また、本実施例においては、プ
ラズマ室1に、SiF(OC253といった有機Si
化合物を供給したが、該プラズマ室1にて生成されたF
系化学種によるクリーニング効果により、炭素成分によ
る汚染、SiO系絶縁膜によるパーティクルの問題が生
じることはなかった。 実施例4 本実施例では、前述の第3の実施の形態に示された平行
平板型プラズマCVD装置(図6)を用いてSiOF系
絶縁膜の成膜を行った。
The film quality of the interlayer insulating film 24 is improved.
The reason why the embedding property is good is that
This is similar to the second embodiment. In addition, in this embodiment,
In the plasma chamber 1, SiF (OC2HFive)3Such as organic Si
Compound was supplied, but F generated in the plasma chamber 1
Due to the cleaning effect of the chemical species,
Pollution and particles due to SiO-based insulation film
I never messed up. Example 4 In this example, the parallelism shown in the third embodiment described above is used.
SiOF system using a flat-plate plasma CVD device (Fig. 6)
An insulating film was formed.

【0080】具体的には、図7(a)に示されるよう
な、Si等からなる半導体基板231上にSiO2等か
らなる層間絶縁膜232を形成し、その上にAl配線層
233を形成したウエハ205を用意し、このウエハ2
05を図6に示したCVD装置の下部電極203上に載
置させた。そして、ヒータ204によって該ウエハ20
5を加熱昇温し、13。56MHZのRF電源によって
高周波電力を印加しプラズマを発生させた。
Specifically, as shown in FIG. 7A, an interlayer insulating film 232 made of SiO 2 or the like is formed on a semiconductor substrate 231 made of Si or the like, and an Al wiring layer 233 is formed thereon. The prepared wafer 205 is prepared, and this wafer 2
05 was placed on the lower electrode 203 of the CVD apparatus shown in FIG. Then, the wafer 204 is heated by the heater 204.
5 was heated and heated, and high frequency power was applied by an RF power source of 13.56 MHz to generate plasma.

【0081】また、反応室201内に、Si−F結合を
含む有機Si化合物のガスとして(C25O)3SiF
を第1の原料ガス源208aのバブラー209から導入
し、Si−O結合を含む有機Si化合物のガスとして
(C25O)3SiHを第2の原料ガス源208bのバ
ブラーから導入し、さらにO2ガスを添加した。ここ
で、Si−F結合を含む有機Si化合物である(C25
O)3SiF(トリエトキシフロロフラン)と、Si−
O結合を含む有機Si化合物である(C25O)3Si
H(トリエトキシシラン)は液体材料であるためヒータ
207で48℃に昇温し、Heによりバブリングして反
応室に導入している。酸素の添加割合はガスの分解率
(20%)を考慮してモル比で(C25O)3SiF:
(C25O)3SiH:O2=1:2:300としてい
る。
In the reaction chamber 201, (C 2 H 5 O) 3 SiF as a gas of an organic Si compound containing a Si--F bond is used.
Was introduced from the bubbler 209 of the first raw material gas source 208a, introduced as a gas of an organic Si compound containing an Si-O bond the (C 2 H 5 O) 3 SiH from the bubbler of the second raw material gas source 208b, Further, O 2 gas was added. Here, it is an organic Si compound containing a Si—F bond (C 2 H 5
O) 3 SiF (triethoxyfluorofuran) and Si-
(C 2 H 5 O) 3 Si, which is an organic Si compound containing an O bond
Since H (triethoxysilane) is a liquid material, it is heated to 48 ° C. by the heater 207, bubbled with He, and introduced into the reaction chamber. The addition ratio of oxygen is (C 2 H 5 O) 3 SiF in molar ratio in consideration of the gas decomposition rate (20%):
(C 2 H 5 O) 3 SiH: O 2 = 1: 2: 300.

【0082】この実施例での成膜条件は、 (C25O)3SiF/Heバブリングガス流量:50
0sccm (C25O)3SiH/Heバブリングガス流量:10
00sccm O2ガス流量 :8000sccm 圧力 :650Pa RF電力 :750W ウエハ温度 :400℃ 電極間距離 :10mm である。
The film forming conditions in this example are as follows: (C 2 H 5 O) 3 SiF / He bubbling gas flow rate: 50
0 sccm (C 2 H 5 O) 3 SiH / He bubbling gas flow rate: 10
00 sccm O 2 gas flow rate: 8000 sccm Pressure: 650 Pa RF power: 750 W Wafer temperature: 400 ° C. Electrode distance: 10 mm

【0083】このような条件により、図7(b)に示す
ように、アルミ配線層233を覆って層間絶縁膜234
を形成した。ここで得られた絶縁膜234について、比
誘電率の経時変化を調査した結果、比誘電率は3.8で
一か月間変化しなかった。また、赤外線を吸収させる膜
構造の経時変化でも同様に一か月間変化しないことが確
認された。
Under these conditions, as shown in FIG. 7B, the interlayer insulating film 234 is covered with the aluminum wiring layer 233.
Was formed. As a result of investigating the change with time of the relative dielectric constant of the insulating film 234 obtained here, the relative dielectric constant was 3.8, which did not change for one month. It was also confirmed that the film structure for absorbing infrared rays did not change for a month as well.

【0084】実施例5 本実施例では、実施例4と同じく、第3の実施の形態に
示された平行平板型プラズマCVD装置を用いてSiO
F系絶縁膜の成膜を行った。
Example 5 In this example, as in Example 4, the parallel plate plasma CVD apparatus shown in the third embodiment was used to form SiO 2.
An F type insulating film was formed.

【0085】具体的には、前記実施例4では、Si−F
結合を含む有機Si化合物である(C25O)3SiF
と、Si−O結合を含む有機Si化合物である(C25
O)3SiHが液体材料であるため昇温し、Heにより
バブリングして反応室に導入したが、本実施例では、液
体の(C25O)3SiFと(C25O)4Siを直接イ
ンジェクション方式で反応室に導入して成膜を行った。
ここで、酸素の添加割合はガスの分解率(20%)を考
慮してモル比で(C25O)3SiF:(C25O)4
i:O2=1:2:360としている。
Specifically, in the fourth embodiment, Si--F is used.
(C 2 H 5 O) 3 SiF which is an organic Si compound containing a bond
And an organic Si compound containing a Si—O bond (C 2 H 5
Since (O) 3 SiH is a liquid material, the temperature was raised, and bubbling with He was introduced into the reaction chamber. In this example, liquid (C 2 H 5 O) 3 SiF and (C 2 H 5 O) were introduced. a film was formed by introducing into the reaction chamber directly injection scheme 4 Si.
Here, the addition ratio of oxygen is a molar ratio of (C 2 H 5 O) 3 SiF: (C 2 H 5 O) 4 S in consideration of the gas decomposition rate (20%).
i: O 2 = 1: 2: 360.

【0086】この実施例での成膜条件は、 (C25O)3SiF :50sccm (C25O)4Si :100sccm O2ガス流量 :8000sccm 圧力 :650Pa RF電力 :750W ウエハ温度 :400℃ 電極間距離 :10mm である。The film forming conditions in this example are: (C 2 H 5 O) 3 SiF: 50 sccm (C 2 H 5 O) 4 Si: 100 sccm O 2 gas flow rate: 8000 sccm Pressure: 650 Pa RF power: 750 W Wafer temperature : 400 ° C. Distance between electrodes: 10 mm.

【0087】上記条件により得られた膜について、比誘
電率の経時変化について調査した結果、比誘電率は3.
8で一か月間変化しなかった。また、赤外線を吸収させ
る膜構造の経時変化でも同様に一か月間変化しないこと
が確認された。
With respect to the film obtained under the above conditions, the change with time of the relative dielectric constant was investigated, and as a result, the relative dielectric constant was 3.
At 8 it remained unchanged for a month. It was also confirmed that the film structure for absorbing infrared rays did not change for a month as well.

【0088】以上、本発明に係るSi化合物系絶縁膜の
成膜方法について説明したが、本発明は上述の実施例に
限定されるものではない。例えば、実施例1〜実施例3
においては、不活性ガスとしてArガスを添加したが、
Arガスの代わりに、He、Ne、Kr、Xe等を使用
してもよい。
Although the method for forming the Si compound type insulating film according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments. For example, Examples 1 to 3
In the above, Ar gas was added as an inert gas,
He, Ne, Kr, Xe or the like may be used instead of Ar gas.

【0089】また、実施例1および実施例2において
は、F系化学種を放出可能な化合物ガスとして、SiF
4やSi26を用いたが、これらの代わりに、SiH
3、SiH22、SiH3F等を用いてもよい。さら
に、実施例1、実施例2においては、反応室3あるいは
拡散チャンバ37にSiH4を供給したが、SiH4の代
わりに、Si26等、他の無機シラン化合物を供給して
もよい。
Further, in Examples 1 and 2, SiF was used as the compound gas capable of releasing the F-based chemical species.
4 and Si 2 F 6 were used, but instead of these, SiH
F 3 , SiH 2 F 2 , SiH 3 F or the like may be used. Furthermore, in Examples 1 and 2, SiH 4 was supplied to the reaction chamber 3 or the diffusion chamber 37, but other inorganic silane compounds such as Si 2 H 6 may be supplied instead of SiH 4. .

【0090】実施例3においては、プラズマ室1に導入
するF系化学種を放出可能な化合物ガスとしてSiF
(OC253を用いたが、この代わりに、Fを含有す
る他のアルコキシシラン、アルキルシラン、シロキサン
等を用いてもよい。さらに、C2F6やNF3のように、
Si系化学種を放出しない化合物を用いてもよい。一
方、反応室3に導入するSi系化学種を放出可能な化合
物ガスとしてSi(OC254を用いたが、その他の
有機シラン化合物を用いてもよいし、無機シラン化合物
を用いても構わない。また、鎖状または環状のシロキサ
ン等を用いても構わない。
In the third embodiment, SiF is used as the compound gas capable of releasing the F-based chemical species introduced into the plasma chamber 1.
Although (OC 2 H 5 ) 3 is used, other F-containing alkoxysilane, alkylsilane, siloxane or the like may be used instead. In addition, as of C2F 6 and NF 3,
A compound that does not release Si-based chemical species may be used. On the other hand, although Si (OC 2 H 5 ) 4 was used as the compound gas capable of releasing the Si-based chemical species introduced into the reaction chamber 3, other organic silane compounds may be used, or inorganic silane compounds may be used. I don't mind. Further, chain-like or cyclic siloxane or the like may be used.

【0091】また、第1の実施の形態、第2の実施の形
態にて示したようなプラズマCVD装置は、単独で用い
られてもよいが、マルチチャンバ装置の1つのチャンバ
として用いられ、他の装置と真空搬送路を介して接続さ
れていてもよい。
Further, the plasma CVD apparatus as shown in the first and second embodiments may be used alone, but is used as one chamber of a multi-chamber apparatus and other It may be connected to the above device via a vacuum transfer path.

【0092】その他、本発明を適用して成膜がなされる
ウエハの構成や、成膜時の各種条件等も適宜変更可能で
ある。
In addition, the structure of a wafer on which a film is formed by applying the present invention, various conditions at the time of film formation, and the like can be appropriately changed.

【0093】[0093]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すると、低誘電率であり、且つ、膜質に優れた
Si化合物系絶縁膜を優れた埋め込み特性をもって成膜
することが可能となる。
As is apparent from the above description, when the present invention is applied, it is possible to form a Si compound type insulating film having a low dielectric constant and excellent film quality with excellent embedding characteristics. Becomes

【0094】このため、層間絶縁膜の形成に適用すれ
ば、微細化・多層化した配線パターン間の寄生容量を低
減でき、且つ、信頼性の高いものとなる。
Therefore, if it is applied to the formation of the interlayer insulating film, the parasitic capacitance between the miniaturized / multilayered wiring patterns can be reduced and the reliability becomes high.

【0095】したがって、本発明を半導体デバイスの製
造プロセスに適用することにより、高速化が図られ、ま
た、信頼性の高い製品を提供することが可能となる。
Therefore, by applying the present invention to the manufacturing process of a semiconductor device, it is possible to provide a high speed product with high reliability.

【0096】さらに、カバレージ特性を向上させるとと
もに、比誘電率等の半導体デバイス特性に関し経時変化
の少ない安定した膜質の絶縁膜を形成することができ、
長期にわたって信頼性の高い半導体製品を得ることがで
きる。
Further, it is possible to improve the coverage characteristic and to form an insulating film of stable film quality with little change with time in relation to semiconductor device characteristics such as relative permittivity.
A highly reliable semiconductor product can be obtained over a long period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に使用されるECRプラズマCVD装
置の構成例を示す模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of an ECR plasma CVD apparatus used in the present invention.

【図2】 本発明に使用されるヘリコン波プラズマCV
D装置の構成例を示す模式図。
FIG. 2 Helicon wave plasma CV used in the present invention
The schematic diagram which shows the structural example of D apparatus.

【図3】 配線パターンが形成されたウエハを示す模式
的断面図。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a wafer on which a wiring pattern is formed.

【図4】 図3のウエハに対して、層間絶縁膜を成膜し
た状態を示す模式的断面図。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which an interlayer insulating film is formed on the wafer of FIG.

【図5】 従来法によって、SiOF系絶縁膜が成膜さ
れたウエハを示す模式的断面図。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a wafer on which a SiOF insulating film is formed by a conventional method.

【図6】 本発明が適用される平行平板型CVD装置の
構成図。
FIG. 6 is a configuration diagram of a parallel plate type CVD apparatus to which the present invention is applied.

【図7】 図6の装置で成膜する場合のウエハ断面構成
の説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a wafer cross-sectional configuration when a film is formed by the apparatus of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:プラズマ室、3:反応室、7:第1のガス供給管、
9:第2のガス供給管、14:バイアス印加用RF電
源、21:Si基板、22:SiO2膜、23:配線パ
ターン、24:層間絶縁膜、201:反応室、202:
上部電極、203:下部電極、205:ウエハ、208
a:第1原料ガス源、208b:第2原料ガス源、21
0:酸素ガス供給源、212:ガス導入口。
1: plasma chamber, 3: reaction chamber, 7: first gas supply pipe,
9: second gas supply pipe, 14: RF power supply for bias application, 21: Si substrate, 22: SiO 2 film, 23: wiring pattern, 24: interlayer insulating film, 201: reaction chamber, 202:
Upper electrode, 203: Lower electrode, 205: Wafer, 208
a: first source gas source, 208b: second source gas source, 21
0: oxygen gas supply source, 212: gas inlet.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−333919(JP,A) 特開 平4−360533(JP,A) 特開 平7−74245(JP,A) 特開 平9−167767(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/31 C23C 16/30 C23C 16/50 H01L 21/316 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-6-333919 (JP, A) JP-A-4-360533 (JP, A) JP-A-7-74245 (JP, A) JP-A-9- 167767 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/31 C23C 16/30 C23C 16/50 H01L 21/316

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 プラズマを生成させるプラズマ室と、基
体が載置され、該基体上に所望の材料膜を成膜させる反
応室とが連結されてなるプラズマCVD装置を用い、 前記プラズマ室に、フッ素系化学種を放出可能な化合物
を含むガスを導入し、前記反応室に、シリコン系化学種
を放出可能な化合物を含むガスを導入して、前記基体上
に、前記所望の材料膜としてフッ素を含有するシリコン
化合物系絶縁膜を成膜することを特徴とするシリコン化
合物系絶縁膜の成膜方法。
1. A plasma CVD apparatus comprising a plasma chamber for generating plasma, a substrate on which a substrate is placed, and a reaction chamber for forming a desired material film on the substrate, is connected to the plasma chamber. A gas containing a compound capable of releasing a fluorine-based species is introduced, and a silicon-based species is introduced into the reaction chamber.
Of a silicon compound insulating film containing fluorine as the desired material film is formed on the substrate by introducing a gas containing a compound capable of releasing hydrogen Method.
【請求項2】 前記基体に、バイアス電力を印加するこ
とを特徴とする請求項1に記載のシリコン化合物系絶縁
膜の成膜方法。
2. The method for forming a silicon compound type insulating film according to claim 1, wherein a bias power is applied to the base.
【請求項3】 前記フッ素系化学種を放出可能な化合物
として、Si−F結合を有するシリコン化合物を用いる
ことを特徴とする請求項1に記載のシリコン化合物系絶
縁膜の成膜方法。
3. The method for forming a silicon compound insulating film according to claim 1, wherein a silicon compound having a Si—F bond is used as the compound capable of releasing the fluorine-based chemical species.
【請求項4】 前記プラズマCVD装置として、電子サ
イクロトロン共鳴プラズマCVD装置またはヘリコン波
プラズマCVD装置を用いることを特徴とする請求項1
に記載のシリコン化合物系絶縁膜の成膜方法。
4. An electron cyclotron resonance plasma CVD device or a helicon wave plasma CVD device is used as the plasma CVD device.
7. A method for forming a silicon compound-based insulating film according to.
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