JPH09237783A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH09237783A JPH09237783A JP4356196A JP4356196A JPH09237783A JP H09237783 A JPH09237783 A JP H09237783A JP 4356196 A JP4356196 A JP 4356196A JP 4356196 A JP4356196 A JP 4356196A JP H09237783 A JPH09237783 A JP H09237783A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低誘電率のフッ素化アモルファスカーボン系
絶縁膜５（ａ−Ｃ：Ｆ）を、安定に再現性良く成膜しう
る半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 プラズマ中にＣＦ系化学種あるいはＣＦ
2 系化学種を生成する化合物、一例としてヘキサフルオ
ロ−２−ブチンを原料ガスとしてプラズマＣＶＤ法で成
膜する。ＮＨ3 等の窒化剤を添加してもよい。 【効果】 ＣＦ系化学種あるいはＣＦ2 系化学種は、フ
ッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜５の前駆体そのも
のであり、ＣＨ4 等のカーボン供給ガスを必要とせずそ
のままプラズマ重合する。したがって安定な組成のフッ
素化アモルファスカーボン系絶縁膜５を再現性良く形成
できる。
絶縁膜５（ａ−Ｃ：Ｆ）を、安定に再現性良く成膜しう
る半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 プラズマ中にＣＦ系化学種あるいはＣＦ
2 系化学種を生成する化合物、一例としてヘキサフルオ
ロ−２−ブチンを原料ガスとしてプラズマＣＶＤ法で成
膜する。ＮＨ3 等の窒化剤を添加してもよい。 【効果】 ＣＦ系化学種あるいはＣＦ2 系化学種は、フ
ッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜５の前駆体そのも
のであり、ＣＨ4 等のカーボン供給ガスを必要とせずそ
のままプラズマ重合する。したがって安定な組成のフッ
素化アモルファスカーボン系絶縁膜５を再現性良く形成
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、さらに詳しくは、フッ素を含む低誘電率のフ
ッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜を形成する工程を
有する半導体装置の製造方法に関する。
法に関し、さらに詳しくは、フッ素を含む低誘電率のフ
ッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜を形成する工程を
有する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の高集積化が進展
するに伴い、多層配線構造においては同一配線層内の隣
り合う配線間の層間絶縁膜の幅が狭まるとともに、異な
る上下の配線層間の層間絶縁膜の厚さも薄くなりつつあ
る。かかる配線間隔の縮小により、配線間容量の上昇が
問題となりつつある。配線間容量の上昇防止は、高集積
度半導体装置の高速動作、低消費電力および低発熱等の
諸要請に応えるためには、是非とも解決しなければなら
ない要素技術の１つである。
するに伴い、多層配線構造においては同一配線層内の隣
り合う配線間の層間絶縁膜の幅が狭まるとともに、異な
る上下の配線層間の層間絶縁膜の厚さも薄くなりつつあ
る。かかる配線間隔の縮小により、配線間容量の上昇が
問題となりつつある。配線間容量の上昇防止は、高集積
度半導体装置の高速動作、低消費電力および低発熱等の
諸要請に応えるためには、是非とも解決しなければなら
ない要素技術の１つである。
【０００３】高集積度半導体装置の配線間容量の低減方
法として、例えば特開昭６３−７６５０号公報に開示さ
れているように、低誘電率材料の層間絶縁膜への採用が
有効である。低誘電率材料としては、フッ素を含む酸化
シリコン系絶縁膜（以下ＳｉＯＦと記す）等の無機系材
料が代表的であるが、この他にもシロキサン結合を有す
る有機ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ポリイ
ミド、ポリパラキシリレン（商品名パリレン）、ポリナ
フタレン等の有機高分子材料や、フレア（アライドシグ
ナル社商品名）あるいはパーフルオロ基含有ポリイミド
やフッ化ポリアリルエーテル等のフッ素樹脂系の有機高
分子材料がある。これら低誘電率材料については、例え
ば日経マイクロデバイス誌１９９５年７月号ｐ．１０５
に紹介されている。
法として、例えば特開昭６３−７６５０号公報に開示さ
れているように、低誘電率材料の層間絶縁膜への採用が
有効である。低誘電率材料としては、フッ素を含む酸化
シリコン系絶縁膜（以下ＳｉＯＦと記す）等の無機系材
料が代表的であるが、この他にもシロキサン結合を有す
る有機ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ポリイ
ミド、ポリパラキシリレン（商品名パリレン）、ポリナ
フタレン等の有機高分子材料や、フレア（アライドシグ
ナル社商品名）あるいはパーフルオロ基含有ポリイミド
やフッ化ポリアリルエーテル等のフッ素樹脂系の有機高
分子材料がある。これら低誘電率材料については、例え
ば日経マイクロデバイス誌１９９５年７月号ｐ．１０５
に紹介されている。
【０００４】これら比誘電率が３．５以下の低誘電率材
料層を、隣り合う配線間はもとより、異なるレベルの配
線層間にも適用し、しかも低誘電率材料層をＳｉＯ
2 （比誘電率４）、ＳｉＯＮ（比誘電率４〜６）やＳｉ
3 Ｎ4 （比誘電率６）等の膜質に優れた絶縁膜により挟
み込む構造の積層構造の層間絶縁膜を、本願出願人は特
願平７−３７２７号明細書に提案し、低誘電率と高信頼
性を合わせ持つ層間絶縁膜を有する半導体装置の可能性
を示した。
料層を、隣り合う配線間はもとより、異なるレベルの配
線層間にも適用し、しかも低誘電率材料層をＳｉＯ
2 （比誘電率４）、ＳｉＯＮ（比誘電率４〜６）やＳｉ
3 Ｎ4 （比誘電率６）等の膜質に優れた絶縁膜により挟
み込む構造の積層構造の層間絶縁膜を、本願出願人は特
願平７−３７２７号明細書に提案し、低誘電率と高信頼
性を合わせ持つ層間絶縁膜を有する半導体装置の可能性
を示した。
【０００５】低誘電率材料のうち、無機系のＳｉＯＦは
その成膜プロセスがＳｉＯ2 等従来の無機系層間絶縁膜
の成膜プロセスと整合性があることから、現用の製造設
備でも容易に採用できるので注目されている。すなわ
ち、一般的にはプラズマＣＶＤ法による酸化シリコン系
絶縁膜を形成する原料ガス中に、ＳｉＦ4 を添加するこ
とによりＳｉ−Ｆ結合を酸化シリコン系絶縁膜中に取り
込み、ＳｉＯＦを形成することができる。しかしながら
ＳｉＯＦは比誘電率が３前後と低減の効果が小さく、次
世代以降の高集積度半導体装置への適用には不充分であ
る。一方、有機系の材料は比誘電率が２〜２．５程度と
小さく、次世代半導体装置への適用の期待が大きい。
その成膜プロセスがＳｉＯ2 等従来の無機系層間絶縁膜
の成膜プロセスと整合性があることから、現用の製造設
備でも容易に採用できるので注目されている。すなわ
ち、一般的にはプラズマＣＶＤ法による酸化シリコン系
絶縁膜を形成する原料ガス中に、ＳｉＦ4 を添加するこ
とによりＳｉ−Ｆ結合を酸化シリコン系絶縁膜中に取り
込み、ＳｉＯＦを形成することができる。しかしながら
ＳｉＯＦは比誘電率が３前後と低減の効果が小さく、次
世代以降の高集積度半導体装置への適用には不充分であ
る。一方、有機系の材料は比誘電率が２〜２．５程度と
小さく、次世代半導体装置への適用の期待が大きい。
【０００６】有機系の低誘電率絶縁膜は、被処理基板上
に回転塗布等のウェットプロセスにより成膜し、この後
保護膜としてＳｉＯ2 等の無機系絶縁膜をＣＶＤで成膜
するのが一般的である。したがって、複数種類の成膜装
置を必要としスループットの低下は避けられない。この
ため、有機系の低誘電率絶縁膜と、無機系の保護膜とを
連続的にＣＶＤ成膜する方法が望まれる。
に回転塗布等のウェットプロセスにより成膜し、この後
保護膜としてＳｉＯ2 等の無機系絶縁膜をＣＶＤで成膜
するのが一般的である。したがって、複数種類の成膜装
置を必要としスループットの低下は避けられない。この
ため、有機系の低誘電率絶縁膜と、無機系の保護膜とを
連続的にＣＶＤ成膜する方法が望まれる。
【０００７】かかる観点から、有機系の低誘電率絶縁膜
としてフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜（ａ−
Ｃ：Ｆ）のプラズマＣＶＤ方法が、例えば第４２回応用
物理学関係連合講演会（１９９５年春季年会）講演予稿
集ｐ７８６、講演番号３０ｐ−Ｃ−１１や、第５６回応
用物理学会学術講演会（１９９５年秋季年会）講演予稿
集ｐ５８８、講演番号２６ａ−ＺＢ−６に報告されてい
る。ここに報告されている成膜方法は、ＣＨ4 にＣＦ4
を添加した混合ガスによりプラズマＣＶＤを施すもの
で、膜中のフッ素濃度が上昇するにしたがい比誘電率が
低下する特徴を有する。しかしＣＦ4 を用いる方法で
は、放電解離状態の制御は困難であり、プラズマ中に生
成するＣＦx 系活性種の種別を選択できない。したがっ
て、堆積するａ−Ｃ：Ｆの膜質や電気特性等およびそれ
らの再現性については必ずしも充分な結果が得られなか
った。
としてフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜（ａ−
Ｃ：Ｆ）のプラズマＣＶＤ方法が、例えば第４２回応用
物理学関係連合講演会（１９９５年春季年会）講演予稿
集ｐ７８６、講演番号３０ｐ−Ｃ−１１や、第５６回応
用物理学会学術講演会（１９９５年秋季年会）講演予稿
集ｐ５８８、講演番号２６ａ−ＺＢ−６に報告されてい
る。ここに報告されている成膜方法は、ＣＨ4 にＣＦ4
を添加した混合ガスによりプラズマＣＶＤを施すもの
で、膜中のフッ素濃度が上昇するにしたがい比誘電率が
低下する特徴を有する。しかしＣＦ4 を用いる方法で
は、放電解離状態の制御は困難であり、プラズマ中に生
成するＣＦx 系活性種の種別を選択できない。したがっ
て、堆積するａ−Ｃ：Ｆの膜質や電気特性等およびそれ
らの再現性については必ずしも充分な結果が得られなか
った。
【０００８】本発明は上述した従来技術に鑑みて提案す
るものである。すなわち本発明の課題は、低誘電率のフ
ッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜をプラズマＣＶＤ
法により成膜する工程を有する半導体装置の製造方法に
おいて、堆積する膜の組成制御とその再現性確保が容易
な半導体装置の製造方法を提供することである。
るものである。すなわち本発明の課題は、低誘電率のフ
ッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜をプラズマＣＶＤ
法により成膜する工程を有する半導体装置の製造方法に
おいて、堆積する膜の組成制御とその再現性確保が容易
な半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、上述の課題を解決するために提案するもので
あり、放電解離条件下で、プラズマ中にＣＦ系化学種お
よびＣＦ2 系化学種のうちのいずれか少なくとも一種を
生成しうる化合物を主体とする原料ガスを用いたプラズ
マＣＶＤ法により、被処理基板上にフッ素化アモルファ
スカーボン系絶縁膜を形成する工程を有することを特徴
とするものである。
造方法は、上述の課題を解決するために提案するもので
あり、放電解離条件下で、プラズマ中にＣＦ系化学種お
よびＣＦ2 系化学種のうちのいずれか少なくとも一種を
生成しうる化合物を主体とする原料ガスを用いたプラズ
マＣＶＤ法により、被処理基板上にフッ素化アモルファ
スカーボン系絶縁膜を形成する工程を有することを特徴
とするものである。
【００１０】かかる放電解離条件下でプラズマ中にＣＦ
系化学種およびＣＦ2 系化学種のうちのいずれか少なく
とも一種を生成しうる化合物としては、ヘキサフルオロ
−２−ブチン、ヘキサフルオロ−１，３−ブタジエン、
ヘキサフルオロプロペンおよびヘキサフルオロプロピレ
ンオキサイド等を例示することができる。本発明の一実
施態様においては、これら原料ガス中にさらにＮ2 、Ｎ
Ｈ3 およびＮ2 Ｈ4 等の窒化剤を混合してもよい。
系化学種およびＣＦ2 系化学種のうちのいずれか少なく
とも一種を生成しうる化合物としては、ヘキサフルオロ
−２−ブチン、ヘキサフルオロ−１，３−ブタジエン、
ヘキサフルオロプロペンおよびヘキサフルオロプロピレ
ンオキサイド等を例示することができる。本発明の一実
施態様においては、これら原料ガス中にさらにＮ2 、Ｎ
Ｈ3 およびＮ2 Ｈ4 等の窒化剤を混合してもよい。
【００１１】次に作用の説明に移る。本発明の要旨は、
フッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜をプラズマＣＶ
Ｄ法で形成するにあたり、プラズマ中に生成する解離生
成物すなわち前駆体として、ＣＦ系化学種あるいはＣＦ
2 系化学種を生成しうる特定の化合物を原料ガスとして
採用する点にある。従来例で採用したＣＦ4 ガスは、放
電解離によりプラズマ中に主としてＣＦ3系の化学種を
生成し、またその生成量もプラズマの電子密度を高めな
ければ充分な確保は困難であった。したがってＣＦ4 単
独ではフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜の堆積は
容易でなく、ＣＨ4 等の炭化水素化合物ガスの併用によ
るカーボン源の供給が別途必要であり、組成制御やその
再現性が不充分であった。またカーボン源の混合により
パーティクル発生の懸念もあった。この点、本発明で採
用する特定の化合物は放電解離や加熱により容易にＣＦ
系化学種あるいはＣＦ2 系化学種を生成する物質であ
り、フッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜の形成に不
可欠な、適量のフッ素とカーボンとが結合した状態の前
駆体を供給しうるので、組成制御とその再現性に優れ
る。
フッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜をプラズマＣＶ
Ｄ法で形成するにあたり、プラズマ中に生成する解離生
成物すなわち前駆体として、ＣＦ系化学種あるいはＣＦ
2 系化学種を生成しうる特定の化合物を原料ガスとして
採用する点にある。従来例で採用したＣＦ4 ガスは、放
電解離によりプラズマ中に主としてＣＦ3系の化学種を
生成し、またその生成量もプラズマの電子密度を高めな
ければ充分な確保は困難であった。したがってＣＦ4 単
独ではフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜の堆積は
容易でなく、ＣＨ4 等の炭化水素化合物ガスの併用によ
るカーボン源の供給が別途必要であり、組成制御やその
再現性が不充分であった。またカーボン源の混合により
パーティクル発生の懸念もあった。この点、本発明で採
用する特定の化合物は放電解離や加熱により容易にＣＦ
系化学種あるいはＣＦ2 系化学種を生成する物質であ
り、フッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜の形成に不
可欠な、適量のフッ素とカーボンとが結合した状態の前
駆体を供給しうるので、組成制御とその再現性に優れ
る。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき図面を参
照しながら説明する。以下の実施例はいずれもＡｌ系金
属配線上の層間絶縁膜形成工程に本発明を適用した例で
ある。
照しながら説明する。以下の実施例はいずれもＡｌ系金
属配線上の層間絶縁膜形成工程に本発明を適用した例で
ある。
【００１３】実施例１ 本実施例は、フッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜の
プラズマＣＶＤによる成膜の原料ガスとして、ヘキサフ
ルオロ−１，３−ブタジエン（Ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏ−
１，３−ｂｙｔａｄｉｅｎｅ；ＣＦ2 ＝ＣＦＣＦ＝ＣＦ
2 ，ｂｐ＝６〜７℃）を採用した例であり、このプロセ
スを図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
プラズマＣＶＤによる成膜の原料ガスとして、ヘキサフ
ルオロ−１，３−ブタジエン（Ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏ−
１，３−ｂｙｔａｄｉｅｎｅ；ＣＦ2 ＝ＣＦＣＦ＝ＣＦ
2 ，ｂｐ＝６〜７℃）を採用した例であり、このプロセ
スを図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
【００１４】本実施例で用いた被処理基板は、図１
（ａ）に示すようにシリコン等の半導体基板１上の層間
絶縁膜２上に、Ａｌ系金属配線３ガス形成され、さらに
ＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤにより薄いＳｉＯ2 膜
（ｐ−ＴＥＯＳ膜）４を例えば５０ｎｍの厚さにコンフ
ォーマルに形成したものである。Ａｌ系金属配線３の厚
さは例えば０．５μｍ、最小ラインアンドスペースは
０．３５μｍであり、その下面および上面にはバリア層
および反射防止層が形成されていてもよい。これらバリ
ア層および反射防止層は、ＴｉやＴｉＮを適宜組み合わ
せ常法に準じて形成することができる。
（ａ）に示すようにシリコン等の半導体基板１上の層間
絶縁膜２上に、Ａｌ系金属配線３ガス形成され、さらに
ＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤにより薄いＳｉＯ2 膜
（ｐ−ＴＥＯＳ膜）４を例えば５０ｎｍの厚さにコンフ
ォーマルに形成したものである。Ａｌ系金属配線３の厚
さは例えば０．５μｍ、最小ラインアンドスペースは
０．３５μｍであり、その下面および上面にはバリア層
および反射防止層が形成されていてもよい。これらバリ
ア層および反射防止層は、ＴｉやＴｉＮを適宜組み合わ
せ常法に準じて形成することができる。
【００１５】つぎにプラズマＣＶＤ装置として一般的な
平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い、一例として下記
条件によりフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜のプ
ラズマＣＶＤを施す。 ＣＦ2 ＝ＣＦＣＦ＝ＣＦ2 ５０ ｓｃｃｍ Ｈ2 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １００ Ｐａ ＲＦ電源パワー ３００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ２０ ℃
平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い、一例として下記
条件によりフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜のプ
ラズマＣＶＤを施す。 ＣＦ2 ＝ＣＦＣＦ＝ＣＦ2 ５０ ｓｃｃｍ Ｈ2 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １００ Ｐａ ＲＦ電源パワー ３００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ２０ ℃
【００１６】フッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜の
厚さは、Ａｌ系金属配線３の上部でで例えば０．３μｍ
の厚さとなるまで形成した。この結果、図１（ｂ）に示
すようにＡｌ系金属配線３のスペースをボイドを発生す
ることなくフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜５が
平坦に形成された。この後図１（ｃ）に示すようにＴＥ
ＯＳを用いたプラズマＣＶＤにより薄いＳｉＯ2 膜６を
例えば１００ｎｍの厚さに形成し、ＳｉＯ2 膜４、フッ
素化アモルファスカーボン系絶縁膜５およびＳｉＯ2 膜
６からなる積層構造の層間絶縁膜を完成する。なおＳｉ
Ｏ2 膜４およびＳｉＯ2 膜６はフッ素化アモルファスカ
ーボン系絶縁膜５の膜質を補完するために形成するもの
であり、Ｓｉ3 Ｎ4 ＳｉＯＮを用いてもよい。また必
要がなければこれを省略してもよい。
厚さは、Ａｌ系金属配線３の上部でで例えば０．３μｍ
の厚さとなるまで形成した。この結果、図１（ｂ）に示
すようにＡｌ系金属配線３のスペースをボイドを発生す
ることなくフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜５が
平坦に形成された。この後図１（ｃ）に示すようにＴＥ
ＯＳを用いたプラズマＣＶＤにより薄いＳｉＯ2 膜６を
例えば１００ｎｍの厚さに形成し、ＳｉＯ2 膜４、フッ
素化アモルファスカーボン系絶縁膜５およびＳｉＯ2 膜
６からなる積層構造の層間絶縁膜を完成する。なおＳｉ
Ｏ2 膜４およびＳｉＯ2 膜６はフッ素化アモルファスカ
ーボン系絶縁膜５の膜質を補完するために形成するもの
であり、Ｓｉ3 Ｎ4 ＳｉＯＮを用いてもよい。また必
要がなければこれを省略してもよい。
【００１７】本実施例によれば、ヘキサフルオロ−１，
３−ブタジエンはプラズマ中の電子衝突等でＣＦ系化学
種とＣＦ2 系化学種に容易に解離し、フッ素を含んだア
モルファスカーボン膜を再現性よく成膜することができ
る。フッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜５の比誘電
率は２．１であった。
３−ブタジエンはプラズマ中の電子衝突等でＣＦ系化学
種とＣＦ2 系化学種に容易に解離し、フッ素を含んだア
モルファスカーボン膜を再現性よく成膜することができ
る。フッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜５の比誘電
率は２．１であった。
【００１８】実施例２ 本実施例は、フッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜の
プラズマＣＶＤによる成膜の原料ガスとしてヘキサフル
オロプロピレンオキサイド（ＨＦＰＯ；Ｈｅｘａｆｌｕ
ｏｒｏｐｒｏｐｙｌｅｎｅｏｘｉｄｅ，ｂｐ＝−４２
℃）を採用した例であり、このプロセスを再び図１
（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
プラズマＣＶＤによる成膜の原料ガスとしてヘキサフル
オロプロピレンオキサイド（ＨＦＰＯ；Ｈｅｘａｆｌｕ
ｏｒｏｐｒｏｐｙｌｅｎｅｏｘｉｄｅ，ｂｐ＝−４２
℃）を採用した例であり、このプロセスを再び図１
（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
【００１９】本実施例で採用した図１（ａ）に示す被処
理基板は前実施例１と同様であり、重複する説明は省略
する。この被処理基板を同じく平行平板型プラズマＣＶ
Ｄ装置のアノード電極上に載置し、一例として下記条件
によりフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜のプラズ
マＣＶＤを施す。 ＨＦＰＯ ５０ ｓｃｃｍ Ｈ2 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １００ Ｐａ ＲＦ電源パワー ３００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ２０ ℃
理基板は前実施例１と同様であり、重複する説明は省略
する。この被処理基板を同じく平行平板型プラズマＣＶ
Ｄ装置のアノード電極上に載置し、一例として下記条件
によりフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜のプラズ
マＣＶＤを施す。 ＨＦＰＯ ５０ ｓｃｃｍ Ｈ2 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １００ Ｐａ ＲＦ電源パワー ３００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ２０ ℃
【００２０】フッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜の
厚さは、Ａｌ系金属配線３の上部でで例えば０．３μｍ
の厚さとなるまで形成した。この結果、図１（ｂ）に示
すようにＡｌ系金属配線３のスペースをボイドを発生す
ることなくフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜５が
平坦に形成された。
厚さは、Ａｌ系金属配線３の上部でで例えば０．３μｍ
の厚さとなるまで形成した。この結果、図１（ｂ）に示
すようにＡｌ系金属配線３のスペースをボイドを発生す
ることなくフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜５が
平坦に形成された。
【００２１】この後の図１（ｃ）に示す工程は前実施例
１と同様であるので、重複する説明は省略する。
１と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００２２】本実施例によれば、ヘキサフルオロプロピ
レンオキサイドはプラズマ中の電子衝突等で主としてＣ
Ｆ2 系化学種を大量に生成し、フッ素を含んだアモルフ
ァスカーボン膜を再現性よく成膜することができる。フ
ッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜５の比誘電率は本
実施例においても２．１であった。
レンオキサイドはプラズマ中の電子衝突等で主としてＣ
Ｆ2 系化学種を大量に生成し、フッ素を含んだアモルフ
ァスカーボン膜を再現性よく成膜することができる。フ
ッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜５の比誘電率は本
実施例においても２．１であった。
【００２３】実施例３ 本実施例は、フッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜の
プラズマＣＶＤによる成膜の原料ガスとしてヘキサフル
オロ−２−ブチン（Ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏ−２−ｂｕｔ
ｙｎｅ；Ｆ3 ＣＣ≡ＣＣＦ3 ，ｍｐ＝−１１７℃，ｂｐ
＝−２４．６℃）を採用し、これにさらにＮＨ3 を添加
してプラズマＣＶＤを施した例であり、これを再度図１
（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
プラズマＣＶＤによる成膜の原料ガスとしてヘキサフル
オロ−２−ブチン（Ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏ−２−ｂｕｔ
ｙｎｅ；Ｆ3 ＣＣ≡ＣＣＦ3 ，ｍｐ＝−１１７℃，ｂｐ
＝−２４．６℃）を採用し、これにさらにＮＨ3 を添加
してプラズマＣＶＤを施した例であり、これを再度図１
（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
【００２４】本実施例で採用した図１（ａ）に示す被処
理基板は前実施例１と同様であり、重複する説明は省略
する。この被処理基板を同じく平行平板型プラズマＣＶ
Ｄ装置のアノード電極上に載置し、一例として下記条件
によりフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜のプラズ
マＣＶＤを施す。 Ｆ3 ＣＣ≡ＣＣＦ3 ５０ ｓｃｃｍ ＮＨ3 ２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １００ Ｐａ ＲＦ電源パワー ３００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ２０ ℃
理基板は前実施例１と同様であり、重複する説明は省略
する。この被処理基板を同じく平行平板型プラズマＣＶ
Ｄ装置のアノード電極上に載置し、一例として下記条件
によりフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜のプラズ
マＣＶＤを施す。 Ｆ3 ＣＣ≡ＣＣＦ3 ５０ ｓｃｃｍ ＮＨ3 ２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １００ Ｐａ ＲＦ電源パワー ３００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ２０ ℃
【００２５】フッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜の
厚さは、Ａｌ系金属配線３の上部でで例えば０．３μｍ
の厚さとなるまで形成した。この結果、図１（ｂ）に示
すようにＡｌ系金属配線３のスペースをボイドを発生す
ることなく埋め込んで平坦なフッ素化アモルファスカー
ボン系絶縁膜５が形成された。この後の図１（ｃ）に示
す工程は前実施例１と同様であるので、重複する説明は
省略する。
厚さは、Ａｌ系金属配線３の上部でで例えば０．３μｍ
の厚さとなるまで形成した。この結果、図１（ｂ）に示
すようにＡｌ系金属配線３のスペースをボイドを発生す
ることなく埋め込んで平坦なフッ素化アモルファスカー
ボン系絶縁膜５が形成された。この後の図１（ｃ）に示
す工程は前実施例１と同様であるので、重複する説明は
省略する。
【００２６】本実施例によれば、ヘキサフルオロ−２−
ブチンからはプラズマ中の電子衝突等で主としてＣＦ3
系化学種が大量に生成されるが、ＮＨ3 の解離によって
生成する活性ＨがＣＦ3 系化学種中のＦをスカベンジ
（消費）し、この結果ＣＦ系化学種やＣＦ2 系化学種が
生成され、フッ素と窒素を含んだアモルファスカーボン
膜を再現性よく成膜することができる。このとき堆積し
たフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜５の比誘電率
は２．５であった。
ブチンからはプラズマ中の電子衝突等で主としてＣＦ3
系化学種が大量に生成されるが、ＮＨ3 の解離によって
生成する活性ＨがＣＦ3 系化学種中のＦをスカベンジ
（消費）し、この結果ＣＦ系化学種やＣＦ2 系化学種が
生成され、フッ素と窒素を含んだアモルファスカーボン
膜を再現性よく成膜することができる。このとき堆積し
たフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜５の比誘電率
は２．５であった。
【００２７】以上、本発明を３種の実施例により説明し
たが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものでは
ない。
たが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものでは
ない。
【００２８】例えば放電解離条件下で、プラズマ中にＣ
Ｆ系化学種およびＣＦ2 系化学種のうちのいずれか少な
くとも一種を生成しうる化合物としてヘキサフルオロ−
２−ブチン、ヘキサフルオロ−１，３−ブタジエン、あ
るいはヘキサフルオロプロピレンオキサイドを用いた
が、ヘキサフルオロプロペン（Ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐ
ｒｏｐｅｎｅ ｏｒ Ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙ
ｌｅｎｅ；Ｃ3 Ｆ6 ，ｍｐ＝−１５３℃，ｂｐ＝−２８
℃）を用いてもよい。
Ｆ系化学種およびＣＦ2 系化学種のうちのいずれか少な
くとも一種を生成しうる化合物としてヘキサフルオロ−
２−ブチン、ヘキサフルオロ−１，３−ブタジエン、あ
るいはヘキサフルオロプロピレンオキサイドを用いた
が、ヘキサフルオロプロペン（Ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐ
ｒｏｐｅｎｅ ｏｒ Ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙ
ｌｅｎｅ；Ｃ3 Ｆ6 ，ｍｐ＝−１５３℃，ｂｐ＝−２８
℃）を用いてもよい。
【００２９】また窒化性ガスとしてＮＨ3 以外にＮ2 や
Ｎ2 Ｈ4 等を用いてもよく、その他、希釈ガスとしてＨ
ｅ、Ａｒ、Ｘｅ等の希ガスを混合して用いてもよい。
Ｎ2 Ｈ4 等を用いてもよく、その他、希釈ガスとしてＨ
ｅ、Ａｒ、Ｘｅ等の希ガスを混合して用いてもよい。
【００３０】プラズマＣＶＤ装置として、上記実施例で
用いた平行平板型の装置の他に、マイクロ波ＣＶＤ装
置、ＥＣＲ−ＣＶＤ装置、さらにはヘリコン波プラズマ
や誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）等の高密度プラズマソー
スを用いることも可能である。また低圧Ｈｇランプ等の
ＵＶ光線の利用は原料ガスの解離の促進や、基板ダメー
ジ低減に有用である。また原料ガスの解離促進や前駆体
のマイグレーション促進のため、被処理基板や反応空間
に超音波を照射して原料ガスの振動、回転や並進エネル
ギを励起してもよい。
用いた平行平板型の装置の他に、マイクロ波ＣＶＤ装
置、ＥＣＲ−ＣＶＤ装置、さらにはヘリコン波プラズマ
や誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）等の高密度プラズマソー
スを用いることも可能である。また低圧Ｈｇランプ等の
ＵＶ光線の利用は原料ガスの解離の促進や、基板ダメー
ジ低減に有用である。また原料ガスの解離促進や前駆体
のマイグレーション促進のため、被処理基板や反応空間
に超音波を照射して原料ガスの振動、回転や並進エネル
ギを励起してもよい。
【００３１】前述の各実施例は、Ａｌ系金属配線上の層
間絶縁膜を形成する場合について例示したが、他の配線
材料層を用いる場合や、最終パッシベーション膜として
用いる場合、さらにはトレンチアイソレーションをボイ
ドの発生なく平坦に埋め込む場合等に適用することもで
きることは言うまでもない。
間絶縁膜を形成する場合について例示したが、他の配線
材料層を用いる場合や、最終パッシベーション膜として
用いる場合、さらにはトレンチアイソレーションをボイ
ドの発生なく平坦に埋め込む場合等に適用することもで
きることは言うまでもない。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によればフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜を安定
に再現性よく成膜することが可能となる。したがって、
配線間容量による信号遅延が特に問題となるマイクロプ
ロセッサや高集積度メモリ等の半導体装置を信頼性よく
製造することが可能となる。
によればフッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜を安定
に再現性よく成膜することが可能となる。したがって、
配線間容量による信号遅延が特に問題となるマイクロプ
ロセッサや高集積度メモリ等の半導体装置を信頼性よく
製造することが可能となる。
【図１】本発明の実施例１ないし３のプラズマＣＶＤプ
ロセスを、その工程順に説明する概略断面図であり、
（ａ）はＡｌ系金属配線上にＳｉＯ2 膜をコンフォーマ
ルに形成した状態、（ｂ）はフッ素化アモルファスカー
ボン系絶縁膜を形成した状態、（ｃ）は上層のＳｉＯ2
膜を形成した状態である。
ロセスを、その工程順に説明する概略断面図であり、
（ａ）はＡｌ系金属配線上にＳｉＯ2 膜をコンフォーマ
ルに形成した状態、（ｂ）はフッ素化アモルファスカー
ボン系絶縁膜を形成した状態、（ｃ）は上層のＳｉＯ2
膜を形成した状態である。
１…半導体基板 ２…層間絶縁膜 ３…Ａｌ系金属配線 ４、６…ＳｉＯ2 膜 ５…フッ素化アモルファスカーボン系絶縁膜
Claims (3)
- 【請求項１】 放電解離条件下で、プラズマ中にＣＦ系
化学種およびＣＦ2 系化学種のうちのいずれか少なくと
も一種を生成しうる化合物を主体とする原料ガスを用い
たプラズマＣＶＤ法により、被処理基板上にフッ素化ア
モルファスカーボン系絶縁膜を形成する工程を有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 放電解離条件下で、プラズマ中にＣＦ系
化学種およびＣＦ2 系化学種のうちのいずれか少なくと
も一種を生成しうる化合物は、 ヘキサフルオロ−２−ブチン、ヘキサフルオロ−１，３
−ブタジエン、ヘキサフルオロプロペンおよびヘキサフ
ルオロプロピレンオキサイドからなる群から選ばれるす
くなくとも一種であることを特徴とする請求項１記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 原料ガス中に、さらにＮ2 、ＮＨ3 およ
びＮ2 Ｈ4 からなる群から選ばれるすくなくとも一種の
窒化剤を混合することを特徴とする請求項１記載の半導
体装置の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04356196A JP3666106B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04356196A JP3666106B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09237783A true JPH09237783A (ja) | 1997-09-09 |
| JP3666106B2 JP3666106B2 (ja) | 2005-06-29 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04356196A Expired - Fee Related JP3666106B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 半導体装置の製造方法 |
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| JP (1) | JP3666106B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6149730A (en) * | 1997-10-08 | 2000-11-21 | Nec Corporation | Apparatus for forming films of a semiconductor device, a method of manufacturing a semiconductor device, and a method of forming thin films of a semiconductor |
| EP1209738A2 (en) * | 2000-11-27 | 2002-05-29 | Chartered Semiconductor Manufacturing, Inc. | Method for fabricating an air gap shallow trench isolation (STI) structure |
| WO2005069367A1 (ja) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Tokyo Electron Limited | 半導体装置の製造方法および成膜システム |
| WO2005105428A1 (ja) | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Zeon Corporation | 積層体、発光素子及びその使用 |
| KR100579756B1 (ko) * | 1997-10-10 | 2006-05-15 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 금속에의 유전체 접합을 개선시키기 위한 방법 |
| KR100579753B1 (ko) * | 1997-10-10 | 2006-05-15 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 금속 표면 상의 불소 함유 유전체 접착을 강화시키는 방법 |
| US7060323B2 (en) | 1996-08-29 | 2006-06-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of forming interlayer insulating film |
| WO2007063938A1 (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-07 | Zeon Corporation | 不飽和フッ素化炭素化合物の精製方法、フルオロカーボン膜の成膜方法、及び半導体装置の製造方法 |
| WO2007114359A1 (ja) | 2006-03-31 | 2007-10-11 | Zeon Corporation | パーフルオロアルキン化合物の製造方法 |
| CN100433294C (zh) * | 2004-01-13 | 2008-11-12 | 东京毅力科创株式会社 | 半导体装置的制造方法以及成膜系统 |
| US7704893B2 (en) | 2003-08-15 | 2010-04-27 | Tokyo Eectron Limited | Semiconductor device, method for manufacturing semiconductor device and gas for plasma CVD |
| US7875549B2 (en) | 2003-08-15 | 2011-01-25 | Tokyo Electron Limited | Fluorine doped carbon films produced by modification by radicals |
| EP2317543A2 (en) | 2001-11-08 | 2011-05-04 | Zeon Corporation | Gas for plasma reaction, process for producing the same and use |
| CN109761936A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-05-17 | 广东电网有限责任公司 | 一种用于制备绝缘介质的化合物及其应用 |
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|---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-02-29 JP JP04356196A patent/JP3666106B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| US7060323B2 (en) | 1996-08-29 | 2006-06-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of forming interlayer insulating film |
| US6149730A (en) * | 1997-10-08 | 2000-11-21 | Nec Corporation | Apparatus for forming films of a semiconductor device, a method of manufacturing a semiconductor device, and a method of forming thin films of a semiconductor |
| KR100579756B1 (ko) * | 1997-10-10 | 2006-05-15 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 금속에의 유전체 접합을 개선시키기 위한 방법 |
| KR100579753B1 (ko) * | 1997-10-10 | 2006-05-15 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 금속 표면 상의 불소 함유 유전체 접착을 강화시키는 방법 |
| EP1209738A2 (en) * | 2000-11-27 | 2002-05-29 | Chartered Semiconductor Manufacturing, Inc. | Method for fabricating an air gap shallow trench isolation (STI) structure |
| EP1209738A3 (en) * | 2000-11-27 | 2004-02-11 | Chartered Semiconductor Manufacturing, Inc. | Method for fabricating an air gap shallow trench isolation (STI) structure |
| EP2317543A2 (en) | 2001-11-08 | 2011-05-04 | Zeon Corporation | Gas for plasma reaction, process for producing the same and use |
| US8119518B2 (en) | 2003-08-15 | 2012-02-21 | Tokyo Electron Limited | Noble metal barrier for fluorine-doped carbon films |
| US7875549B2 (en) | 2003-08-15 | 2011-01-25 | Tokyo Electron Limited | Fluorine doped carbon films produced by modification by radicals |
| US7704893B2 (en) | 2003-08-15 | 2010-04-27 | Tokyo Eectron Limited | Semiconductor device, method for manufacturing semiconductor device and gas for plasma CVD |
| CN100433294C (zh) * | 2004-01-13 | 2008-11-12 | 东京毅力科创株式会社 | 半导体装置的制造方法以及成膜系统 |
| US7803705B2 (en) | 2004-01-13 | 2010-09-28 | Tokyo Electron Limited | Manufacturing method of semiconductor device and film deposition system |
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| WO2007063938A1 (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-07 | Zeon Corporation | 不飽和フッ素化炭素化合物の精製方法、フルオロカーボン膜の成膜方法、及び半導体装置の製造方法 |
| JP5431673B2 (ja) * | 2005-11-30 | 2014-03-05 | 日本ゼオン株式会社 | 不飽和フッ素化炭素化合物の精製方法、フルオロカーボン膜の成膜方法、及び半導体装置の製造方法 |
| WO2007114359A1 (ja) | 2006-03-31 | 2007-10-11 | Zeon Corporation | パーフルオロアルキン化合物の製造方法 |
| US7951981B2 (en) | 2006-03-31 | 2011-05-31 | Zeon Corporation | Process for producing perfluoroalkyne compound |
| JP4973653B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2012-07-11 | 日本ゼオン株式会社 | パーフルオロアルキン化合物の製造方法 |
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