JPH02205322A - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
- Publication number
- JPH02205322A JPH02205322A JP2534189A JP2534189A JPH02205322A JP H02205322 A JPH02205322 A JP H02205322A JP 2534189 A JP2534189 A JP 2534189A JP 2534189 A JP2534189 A JP 2534189A JP H02205322 A JPH02205322 A JP H02205322A
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- JP
- Japan
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- film
- silicon
- boron
- nitrogen
- thin film
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、低誘電率の絶縁薄膜の厚膜化のため〔従来の
技術〕 超高速、高密度集積回路の実現には、金属材料に低抵抗
なアルミニウムを用いる多層配線技術が必要不可欠であ
る。このため、層間絶縁膜の形成は４５０℃以下の低温
で行われる必要がある。かかる層間絶縁膜としては、常
圧あるいはプラズマＣＶＤ （Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖ
ａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法による
シリコン酸化膜やリンをドープしたシリコン酸化膜（以
下ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ−３ｉｊ！１ｃａｔｅ Ｇ
ｌａｓｓ）膜という）、あるいはプラズマＣＶＤ法によ
るシリコン窒化膜などが用いられてきた。しかし、デバ
イスの微細化の進展と共に、層間絶縁膜にも高いアスペ
クト比（溝の縦と横幅の比率、溝が深くなればなるほど
アスペクト比は増加する）の微細溝への充填が要求され
てきており、従来の薄膜形成方法では対処が困難になっ
てきている。
技術〕 超高速、高密度集積回路の実現には、金属材料に低抵抗
なアルミニウムを用いる多層配線技術が必要不可欠であ
る。このため、層間絶縁膜の形成は４５０℃以下の低温
で行われる必要がある。かかる層間絶縁膜としては、常
圧あるいはプラズマＣＶＤ （Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖ
ａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法による
シリコン酸化膜やリンをドープしたシリコン酸化膜（以
下ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ−３ｉｊ！１ｃａｔｅ Ｇ
ｌａｓｓ）膜という）、あるいはプラズマＣＶＤ法によ
るシリコン窒化膜などが用いられてきた。しかし、デバ
イスの微細化の進展と共に、層間絶縁膜にも高いアスペ
クト比（溝の縦と横幅の比率、溝が深くなればなるほど
アスペクト比は増加する）の微細溝への充填が要求され
てきており、従来の薄膜形成方法では対処が困難になっ
てきている。
高アスペクト比の微細溝への絶縁膜の充填方法としでは
、有機あるいは無機塗布膜を用いる方法、有機シランを
用いる方法、バイアススパッタ法などが提案されている
。有機あるいは無機塗布膜を用いる方法としては、ポリ
イミド系の樹脂（商品名例えばＰＩＱ）あるい・はスピ
ンオンガラス（ＳＯＧ）が代表的である。これら塗布膜
は微細溝への充填特性という点からは充分な特性を有し
ているが、塗布後数百℃でのアニールが必要であること
、膜の付着力は下地の材料および表面状態に非常に敏感
であること、リーク電流が他の無機絶縁膜に比べて大き
いこと、さらに、ＳＯＧ膜は厚膜化が困難でフン酸系溶
液に対するエツチングレートが極めて大きい、等の欠点
を有している。有機シランを反応ソースに用いる方法は
、下地の段差形状に忠実な被覆特性が得られるため、従
来の薄膜形成方法に比べて溝への充填特性は大幅に改善
されるものの、アスペクト比が２を越える場合には溝内
部にボイドが形成されるようになる。バイアススパッタ
法は膜形成と同時にエツチングを行うことにより平坦化
薄膜形成を行う方法であるが、アスペクト比が１付近に
限界があること、エツチングに伴い下地にダメージを及
ぼすこと、および膜形成とエツチングを同時に行うため
スループットが極めて小さい等の欠点を有している。
、有機あるいは無機塗布膜を用いる方法、有機シランを
用いる方法、バイアススパッタ法などが提案されている
。有機あるいは無機塗布膜を用いる方法としては、ポリ
イミド系の樹脂（商品名例えばＰＩＱ）あるい・はスピ
ンオンガラス（ＳＯＧ）が代表的である。これら塗布膜
は微細溝への充填特性という点からは充分な特性を有し
ているが、塗布後数百℃でのアニールが必要であること
、膜の付着力は下地の材料および表面状態に非常に敏感
であること、リーク電流が他の無機絶縁膜に比べて大き
いこと、さらに、ＳＯＧ膜は厚膜化が困難でフン酸系溶
液に対するエツチングレートが極めて大きい、等の欠点
を有している。有機シランを反応ソースに用いる方法は
、下地の段差形状に忠実な被覆特性が得られるため、従
来の薄膜形成方法に比べて溝への充填特性は大幅に改善
されるものの、アスペクト比が２を越える場合には溝内
部にボイドが形成されるようになる。バイアススパッタ
法は膜形成と同時にエツチングを行うことにより平坦化
薄膜形成を行う方法であるが、アスペクト比が１付近に
限界があること、エツチングに伴い下地にダメージを及
ぼすこと、および膜形成とエツチングを同時に行うため
スループットが極めて小さい等の欠点を有している。
以上の方法に代わる技術として、最近バイアスＥＣＲ電
子サイクロトロン共鳴（Ｅｌｅｃｔｒ。
子サイクロトロン共鳴（Ｅｌｅｃｔｒ。
ｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ）法
による絶縁膜形成技術が注目されている。本方法はＥＣ
Ｒイオン源により高効率な励起が可能なため、薄膜形成
温度の低温化が可能なこと、高アスペクト比の微細溝へ
の絶縁膜の充填が可能なこと等の特徴を有し、さらに、
最近では実用的なスループットが得られる装置の開発も
行われてきている。しかし、バイアスＥＣＲ法では低温
で緻密な膜形成が行える反面、シリコン窒化膜のような
引っ張り応力の大きな膜の厚膜形成はできず、もっばら
シリコン酸化膜を対象として薄膜形成が行われている。
による絶縁膜形成技術が注目されている。本方法はＥＣ
Ｒイオン源により高効率な励起が可能なため、薄膜形成
温度の低温化が可能なこと、高アスペクト比の微細溝へ
の絶縁膜の充填が可能なこと等の特徴を有し、さらに、
最近では実用的なスループットが得られる装置の開発も
行われてきている。しかし、バイアスＥＣＲ法では低温
で緻密な膜形成が行える反面、シリコン窒化膜のような
引っ張り応力の大きな膜の厚膜形成はできず、もっばら
シリコン酸化膜を対象として薄膜形成が行われている。
層間絶縁膜材料としてのシリコン酸化膜を考えた場合、
比誘電率が４と小さく、良好な絶縁特性および密着性が
得られる等の利点がある。しかし、スルーホールが微細
になるに伴いスルーホール加工時のドライエツチングの
過程で、酸化膜中の酸素が配線材料のアルミニウムと反
応しコンタクト特性を不安定化したり、シリコン酸化膜
はフレオン系ガスによるプラズマクリーニングができな
いため、装置保守が煩雑になることおよび装置内のパー
ティクルが歩留まり低下の原因になる等の欠点があった
。
比誘電率が４と小さく、良好な絶縁特性および密着性が
得られる等の利点がある。しかし、スルーホールが微細
になるに伴いスルーホール加工時のドライエツチングの
過程で、酸化膜中の酸素が配線材料のアルミニウムと反
応しコンタクト特性を不安定化したり、シリコン酸化膜
はフレオン系ガスによるプラズマクリーニングができな
いため、装置保守が煩雑になることおよび装置内のパー
ティクルが歩留まり低下の原因になる等の欠点があった
。
本発明の目的は、バイアスＥＣＲ法による薄膜形成にお
いて低応力でプラズマクリーニングが容易な絶縁薄膜の
形成方法を提供するものである。
いて低応力でプラズマクリーニングが容易な絶縁薄膜の
形成方法を提供するものである。
本発明はバイアスＥＣＲ法によりシリコン、ボロン、窒
素を主成分とする絶縁薄膜を形成することを最も主要な
特徴とする。従来バイアスＥＣＲ法では不可能だったプ
ラズマクリーニングが容易な厚い絶縁薄膜の形成が可能
となる。
素を主成分とする絶縁薄膜を形成することを最も主要な
特徴とする。従来バイアスＥＣＲ法では不可能だったプ
ラズマクリーニングが容易な厚い絶縁薄膜の形成が可能
となる。
緻密なシリコン窒化膜は大きな引っ張り応力を有するた
め、たとえばＣＶＤ法で薄膜形成を行う場合には０．２
μｍ程度以上の膜形成を行うとクランクの発生が生ずる
。一方、６００’Ｃ以上の高温ＣＶＤ法により形成した
窒化ホウ素薄膜は圧縮応力を有することが知られており
、したがって、５ｔ−ＮおよびＢ−Ｎ結合を有する薄膜
においては引っ張りおよび圧縮応力が相殺されて低い応
力値が実現でき、その結果厚い膜の形成が可能になる。
め、たとえばＣＶＤ法で薄膜形成を行う場合には０．２
μｍ程度以上の膜形成を行うとクランクの発生が生ずる
。一方、６００’Ｃ以上の高温ＣＶＤ法により形成した
窒化ホウ素薄膜は圧縮応力を有することが知られており
、したがって、５ｔ−ＮおよびＢ−Ｎ結合を有する薄膜
においては引っ張りおよび圧縮応力が相殺されて低い応
力値が実現でき、その結果厚い膜の形成が可能になる。
プラズマＣＶＤ法で形成したシリコン、ボロン、窒素を
主成分とする薄膜においては、膜中での結合は５ｉ−Ｎ
およびｌ３−Ｎ結合がら構成されていること、および膜
中のＢ−Ｎ結合の割合が増加するにともない、薄膜の応
力はより圧縮応力になることが知られている。したがっ
て、バイアスＥＣＲ法のように緻密な膜形成が行える方
法では、厚いシリコン窒化膜を形成することは不可能で
あるが、５ｉ−ＮおよびＢ−Ｎ結合がら構成されるシリ
コン、ボロン、窒素を主成分とする絶縁膜の場合には厚
膜化が可能になる。さらに具体的には、シリコン、ボロ
ン、窒素を主成分とする絶縁薄膜のそ・れぞれの原子の
原子濃度比として、Ｓｔ、 Ｂ。
主成分とする薄膜においては、膜中での結合は５ｉ−Ｎ
およびｌ３−Ｎ結合がら構成されていること、および膜
中のＢ−Ｎ結合の割合が増加するにともない、薄膜の応
力はより圧縮応力になることが知られている。したがっ
て、バイアスＥＣＲ法のように緻密な膜形成が行える方
法では、厚いシリコン窒化膜を形成することは不可能で
あるが、５ｉ−ＮおよびＢ−Ｎ結合がら構成されるシリ
コン、ボロン、窒素を主成分とする絶縁膜の場合には厚
膜化が可能になる。さらに具体的には、シリコン、ボロ
ン、窒素を主成分とする絶縁薄膜のそ・れぞれの原子の
原子濃度比として、Ｓｔ、 Ｂ。
Ｎ２に対して０ ＜ ｘ ＜０．１５，０−３０ ＜ｙ
＜ｏ、５１及び０、５ ＜ ｚ ＜０．５５（ここで
ｘ ＋ ｙ ＋ ｚ ＝１．ＯＯ）の範囲にあることが
望ましい数値である。
＜ｏ、５１及び０、５ ＜ ｚ ＜０．５５（ここで
ｘ ＋ ｙ ＋ ｚ ＝１．ＯＯ）の範囲にあることが
望ましい数値である。
例えば、モノシラン、ジボラン、および窒素ガス流量を
それぞれ１５． １５． ７５ ｓ ｅ ｃｍ （ｓＬ
ａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｃｍ／ｍｉｎ、）。
それぞれ１５． １５． ７５ ｓ ｅ ｃｍ （ｓＬ
ａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｃｍ／ｍｉｎ、）。
反応ガス５Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ、マイクロ波パワー９０
０Ｗの条件で形成したシリコン、ボロン、および窒素を
主成分とする薄膜の応力は７Ｘ１０’ｄｙｎｅ／ｃｍ”
の圧縮応力となり、たとえばシリコンウェハ上に約２μ
ｍ堆積してもクランクの発生は認められない。またこの
膜はフレオン系ガスのプラズマクリーニングによって容
易にエツチングできる。さらに、この膜の比誘電率は３
．６とシリコン酸化膜よりも低い値である。
０Ｗの条件で形成したシリコン、ボロン、および窒素を
主成分とする薄膜の応力は７Ｘ１０’ｄｙｎｅ／ｃｍ”
の圧縮応力となり、たとえばシリコンウェハ上に約２μ
ｍ堆積してもクランクの発生は認められない。またこの
膜はフレオン系ガスのプラズマクリーニングによって容
易にエツチングできる。さらに、この膜の比誘電率は３
．６とシリコン酸化膜よりも低い値である。
バイアスＥＣＲ法によりシリコン、ボロン、窒素を主成
分とする絶縁薄膜を形成することにより、以下に述べる
ような効果が得られる。すなわち、フレオン系ガスを装
置内に導入し、プラズマを発生することにより容易かつ
短時間でクリーニングが可能なため、装置内にダストの
発生を抑制できると共に、装置の保守・メインテナンス
が容易になる。さらに、バイアスＥＣＲ法による薄膜形
成を行うため、低誘電率の絶縁材料を微細スペースに空
隙無しに充填することが可能になる。
分とする絶縁薄膜を形成することにより、以下に述べる
ような効果が得られる。すなわち、フレオン系ガスを装
置内に導入し、プラズマを発生することにより容易かつ
短時間でクリーニングが可能なため、装置内にダストの
発生を抑制できると共に、装置の保守・メインテナンス
が容易になる。さらに、バイアスＥＣＲ法による薄膜形
成を行うため、低誘電率の絶縁材料を微細スペースに空
隙無しに充填することが可能になる。
特許出願人 日本電信電話株式会社
代理人 弁理士 玉 蟲 久五部
（外１名）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、シリコン、ボロン、および窒素を主成分とする絶縁
薄膜をＥＣＲイオン源を用いる薄膜形成装置を用いて形
成することを特徴とする薄膜形成方法。 ２、シリコン、ボロン、および窒素を主成分とする絶縁
薄膜が、それぞれの原子の原子濃度比として、Ｓｉ＿ｘ
Ｂ＿ｙＮ＿ｚに対して０＜ｘ＜０．１５、０．３０＜ｙ
＜０．５、及び０．５＜ｚ＜０．５５（ここでｘ＋ｙ＋
ｚ＝１．００）の範囲にあることを特徴とする請求項１
記載の薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2534189A JPH02205322A (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | 薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2534189A JPH02205322A (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | 薄膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02205322A true JPH02205322A (ja) | 1990-08-15 |
Family
ID=12163203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2534189A Pending JPH02205322A (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02205322A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6277203B1 (en) | 1998-09-29 | 2001-08-21 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for cleaning low K dielectric and metal wafer surfaces |
-
1989
- 1989-02-03 JP JP2534189A patent/JPH02205322A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6277203B1 (en) | 1998-09-29 | 2001-08-21 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for cleaning low K dielectric and metal wafer surfaces |
| US6319330B1 (en) | 1998-09-29 | 2001-11-20 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for cleaning low K dielectric and metal wafer surfaces |
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