JPH07300680A

JPH07300680A - ＳｉＮ系絶縁膜の成膜方法

Info

Publication number: JPH07300680A
Application number: JP9154694A
Authority: JP
Inventors: Junichi Sato; 淳一佐藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-11-14

Abstract

(57)【要約】【構成】Ｓｉ原子にアジド基と炭素数２以上の炭化水
素基とがそれぞれ少なくとも１つずつ結合されてなる有
機Ｓｉ化合物、あるいは、Ｓｉ原子にアジド基と−ＮＲ
₂基（但し、Ｒは炭素数１以上の炭化水素を示す）とが
それぞれ少なくとも１つずつ結合されてなる有機Ｓｉ化
合物を原料ガスとして用い、プラズマを間欠的に発生さ
せながら、ＳｉＮ系絶縁膜４を成膜する。【効果】ボイドやクラックが発生することなく良好な
カバレージを有し、且つ炭素成分の含有量およびパーテ
ィクルの付着や取り込みが低減されたＳｉＮ系絶縁膜が
得られる。さらに膜厚均一性にも優れ、ウェハの大口径
化にも対応できる。このため、パッシベーション膜や層
間絶縁膜として形成すれば、十分な絶縁性も確保でき、
信頼性の高い半導体装置を作製することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体装置にお
いてウェハの最終保護膜あるいは層間絶縁膜として用い
られるＳｉＮ絶縁膜の成膜方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ウェハの最終保護膜、いわゆ
るパッシベーション膜には、ＳｉＮ系絶縁膜が広く用い
られている。このＳｉＮ系絶縁膜を成膜するに際して
は、既に形成されたＡｌ系配線等の低融点材料層にダメ
ージを与えないように、プラズマＣＶＤ法によって低温
での成膜が行われている。原料ガスとしては、従来、Ｓ
ｉＨ₄／ＮＨ₃混合ガス、ＳｉＨ₄／Ｎ₂混合ガス等が
用いられてきた。

【０００３】しかし、このようにして成膜されるＳｉＮ
系絶縁膜のカバレージは、半導体装置の微細化あるいは
多層配線化に伴う基板の表面段差の増大に追従できなく
なっている。図３に、Ｓｉ基板１上にＳｉＯ系層間絶縁
膜２およびＡｌ系配線３が形成され、この上にＳｉＮ系
絶縁膜１４を成膜したウェハを示すが、ＳｉＮ系絶縁膜
１４のステップカバレージ（断差被覆性）が悪いため
に、ボイド１５が形成されてしまっている。また、この
ようなＳｉＮ系絶縁膜１４にはクラックも発生しやすく
なる。

【０００４】上記ステップカバレージを改善する方法と
しては、２周波法によってプラズマ状態を制御すること
が提案されている。これは、プラズマＣＶＤ装置の平行
平板電極において、ウェハを載置する側の電極には数百
ｋＨｚの低周波ＲＦ電圧を印加し、他の電極にはＭＨｚ
オーダーの高周波ＲＦ電圧を印加するものであり、低エ
ネルギーのイオンボンバードメントを増加させて、カバ
レージを向上させようとするものである。しかし、この
方法によっても、パターンの微細化や表面段差の増大に
十分に対応できるわけではなく、コンフォーマル成膜を
達成するには至っていない。

【０００５】そこで、さらにカバレージに優れたＳｉＮ
系絶縁膜を成膜する方法として、原料ガスに有機Ｓｉ化
合物を用いてＣＶＤを行うことが提案された。ここで、
有機Ｓｉ化合物とは、Ｓｉ原子，Ｎ原子，Ｃ原子，Ｈ原
子を主な構成要素とし、Ｓｉ−Ｎ結合を有する化合物で
ある。これを原料ガスとして成膜を行うと、Ｓｉ−Ｎ結
合の存在により、効率のよいＳｉＮ系絶縁膜の成膜が可
能となる。また、成膜時に生成される中間生成物が高分
子化されやすく、流動性が高くなるために、カバレージ
に優れたＳｉＮ系絶縁膜が成膜できると考えられてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｃ原子
を含有する有機Ｓｉ化合物を原料ガスとしてＳｉＮ系絶
縁膜を成膜させれば、膜中へ炭素成分が取り込まれるこ
とが懸念される。そして、炭素成分が大量に取り込まれ
たＳｉＮ系絶縁膜は絶縁性が劣化している虞れがあり、
これをパッシベーション膜および層間絶縁膜として適用
すると、半導体装置の信頼性を低下させることにもなり
かねない。

【０００７】また、有機Ｓｉ化合物の使用によりカバレ
ージが向上するとはいえ、近年進行しているウェハの大
口径化により、膜厚均一性よくＳｉＮ系絶縁膜を成膜す
ることは益々困難になっている。

【０００８】さらに、応用物理学会誌第６２巻、第７号
（１９９３）、６９９頁にて、ＳｉＨ₄を用いたプラズ
マＣＶＤにおいては、プラズマによってパーティクルが
発生し、このパーティクルが膜中に取り込まれるといっ
た報告がなされており、有機Ｓｉ化合物を用いた場合に
も、同様の問題が発生して膜質を劣化させることが類推
される。

【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、ステップカバレージに優れ、
且つ、炭素成分のみならずパーティクルの取り込みも抑
えられたＳｉＮ系絶縁膜を、膜厚均一性よく成膜可能な
ＳｉＮ系絶縁膜の成膜方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係るＳｉＮ系絶
縁膜の成膜方法は、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ＣＶＤ法により基板上にＳｉ
Ｎ系絶縁膜を形成するに際し、原料ガスとして、Ｓｉ原
子にアジド基と炭素数２以上の炭化水素基とがそれぞれ
少なくとも１つずつ結合されてなる有機Ｓｉ化合物を用
い、プラズマを間欠的に生成させながら成膜を行うもの
である。

【００１１】または本発明は、プラズマＣＶＤ法により
基板上にＳｉＮ系絶縁膜を形成するに際し、原料ガスと
して、Ｓｉ原子にアジド基と−ＮＲ₂基（但し、Ｒは炭
素数１以上の炭化水素を示す）とが少なくとも１つずつ
結合されてなる有機Ｓｉ化合物を用い、プラズマを間欠
的に生成させながら成膜を行うものである。

【００１２】本発明に使用される有機Ｓｉ化合物は、成
膜時に、Ｓｉ−Ｎ結合が存続され、且つ、Ｓｉ原子に直
接結合する炭素水素基あるいは−ＮＲ₂基に含まれる炭
化水素基が優先的に切断された化学種を生成できるもの
である。アジド基や−ＮＲ₂基がＳｉ原子に結合してい
ると、Ｓｉ−Ｎ結合が存続された化学種が生成されやす
く、効率のよい成膜が可能となる。また、炭化水素基を
有し、これが優先的に切断されると、Ｓｉ−Ｎ結合が存
続された化学種同士を結合させて中間生成物の重合を促
進させる。なお、Ｓｉ原子に直接結合するＨ原子には、
上述のようなＳｉ−Ｎ結合が存続された化学種を生成さ
せたり、中間生成物の重合を促進させたりする効果が認
められないため、このようなＨ原子は１つも有さない
か、有していても少数とした方がよい。

【００１３】したがって、本発明にて使用される有機Ｓ
ｉ化合物として、最も望ましい構造は、下記の一般式
（１）または一般式（２）にて示すことができる。

【００１４】Ｒ^' _4-xＳｉ（Ｎ₃）_x （但し、ｘは１≦ｘ≦３を満たす自然数であり、Ｒ^'は炭素数２以上の炭化水素基を示す。）・・・（１）

【００１５】（ＮＲ₂）_4-yＳｉ（Ｎ₃）_y （但し、ｙは１≦ｙ≦３を満たす自然数であり、Ｒは炭素数１以上の炭化水素基を示す。）・・・（２）

【００１６】なお、同一のＳｉ原子に結合される置換基
は、アジド基と炭素数２以上の炭化水素基のみ、アジド
基と−ＮＲ₂基のみである必要はなく、アジド基と炭素
数２以上の炭化水素基および−ＮＲ₂基がそれぞれ同一
のＳｉ原子に結合した構造の有機Ｓｉ化合物であっても
よい。この場合、下記の一般式（３）に示されるような
構造を有するものとされて好適である。

【００１７】（Ｒ^' ）_q（ＮＲ₂）_rＳｉ（Ｎ₃）_p （但し、ｐ，ｑ，ｒは、ｐ＋ｑ＋ｒ＝４、１≦ｐ≦２、１≦ｑ≦２、１≦ｒ≦２を満たす自然数であり、Ｒ^'は炭素数２以上の炭化水素基、Ｒは炭素数１以上の炭化水素基を示す。）・・・（３）

【００１８】なお、上記Ｒ，Ｒ^'で示される炭化水素基
の炭素骨格は特に限定されず、飽和炭化水素であっても
不飽和炭化水素であってもよい。また、それぞれの場合
について、直鎖型，分枝型，環状の炭素骨格が考えられ
るが、これらのいずれであってもよい。

【００１９】また、上述のような有機Ｓｉ化合物には、
さらにＮＨ₃やＮ₂を混合してもよい。ＮＨ₃やＮ₂は
炭素成分の還元剤として働くため、堆積したＳｉＮ系絶
縁膜中の炭素成分を引き抜き、ＳｉＮ系絶縁膜中の炭素
成分の含有量をさらに低減させることができる。

【００２０】ところで、本発明においては、上述した構
造を有する有機Ｓｉ化合物を使用し、且つ、成膜に際し
ては、反応室内にプラズマを間欠的に発生させる。プラ
ズマを発生させながら成膜を行うと、Ａｌ系配線等にダ
メージを与えないように低温での処理が行える。このと
きのプラズマＣＶＤ条件は、Ｓｉ−Ｎ結合が存続され、
且つ、炭素水素基が優先的に切断された化学種が生成さ
れるように最適化される。なお、用いるプラズマＣＶＤ
装置としては、平行平板型プラズマＣＶＤ装置であって
もよいし、低圧力下で高密度のプラズマを発生できる有
磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ装置であってもよい。

【００２１】そして、このプラズマを間欠的に発生させ
ると、中間生成物や副生成物、原料ガスの未解離成分等
の不純物成分が膜中に取り込まれるのを抑制できる。さ
らには、プラズマ放電によるパーティクルの発生を抑制
すると共に、このパーティクルが膜中に取り込まれるの
を防止できる。

【００２２】なお、プラズマを間欠的に発生させるに
は、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いた場合、ＲＦ
電極への電流供給のオン／オフによってプラズマの発生
と消滅を繰り返せばよい。また、有磁場マイクロ波プラ
ズマＣＶＤ装置を用いた場合には、マイクロ波の発生源
であるマグネトロンへの電力供給のオン／オフにより行
っても、上記マグネトロンへの電力供給のオン／オフ
に、磁場の発生源であるソレノイドコイルへの電力供給
のオン／オフを同期させて行ってもよい。

【００２３】そして、上述のようにＲＦ電極，マグネト
ロン，ソレノイドコイル等にそれぞれ電力を供給する際
には、この電力の供給時間および停止時間を最適化する
と共に、電力の供給時間と停止時間との比、即ち、デュ
ーティー比を最適化することが必要である。これらを最
適化することによって、所定のプラズマ放電条件が安定
して得られるため、有機Ｓｉ化合物から所望の化学種を
生成でき、不純物成分やパーティクルが膜中に取り込ま
れるのも防止できる。

【００２４】なお、上述のようにして間欠的にプラズマ
を生成するに際して、原料ガスの導入も間欠的に行え
ば、原料ガスを節約できると共に、原料ガスの未解離成
分が絶縁膜中に一層取り込まれにくくなる。また、この
方法により、原子層レベルの成膜制御も可能となる。

【００２５】本発明を適用することにより、炭素成分の
含有量の少ないＳｉＮ系絶縁膜が得られるが、さらに膜
中の炭素成分を低減させるために、成膜後、分子内にＮ
原子またはＮ原子およびＨ原子を含む後処理ガスの雰囲
気下でプラズマ処理を行ってもよい。この場合、後処理
ガスとしては、Ｎ₂，Ｎ₃Ｈ，ＮＨ₃，アンモニア誘導
体，Ｎ₂Ｈ₄，ヒドラジン誘導体，メチルヒドラジン等
が挙げられる。

【００２６】

【作用】本発明に用いられる有機Ｓｉ化合物は、放電条
件を最適化することにより、Ｓｉ−Ｎ結合が存続され、
且つ、Ｓｉ原子に直接結合する炭化水素基あるいは、−
ＮＲ₂基に含まれる炭化水素基が優先的に切断された化
学種を生成できるものである。

【００２７】上記炭化水素基が優先的に切断されると、
Ｓｉ−Ｎ結合を有する化学種同士が結合して中間生成物
が高分子化され、基板への付着確率が低減するため、カ
バレージに優れたＳｉＮ系絶縁膜を成膜できる。なお、
切断された炭素を含む原子団は、同様にして切断された
炭化水素同士で結合して安定化し、再びＳｉ−Ｎ結合が
存続された化学種とは結合されにくくなるため、膜中へ
の炭素成分の取り込みを防止できる。

【００２８】また、本発明においては、プラズマを間欠
的に発生させながら成膜を行うため、プラズマによる輻
射熱による温度上昇を防止できたり、さらに、所望の化
学種以外の化学種が大量に生成され蓄積されてしまうこ
とが防止できる。また、プラズマ発生時間とプラズマ停
止時間の最適化や、デューティー比の最適化によって、
プラズマの放電条件を最適な状態に維持しやすいため、
上述したように、有機Ｓｉ化合物から所望の化学種を生
成させるといった微妙なプラズマの放電条件の制御が可
能となる。

【００２９】そして、プラズマを間欠的に発生させるこ
とによって、ＳｉＮ系絶縁膜中に取り込まれる炭素成分
を一層抑制することもできる。これは、プラズマ発生時
には基板表面近傍に中間生成物や副生成物、原料ガスの
未解離成分等の不純物成分が存在し、連続成膜によって
膜中に取り込まれてしまうことになるが、一定量の成膜
がなされる毎にプラズマを消滅させれば、このような不
純物が基板表面近傍に蓄積されることがなく、膜中に取
り込まれにくくなるからである。

【００３０】また、パーティクルの取り込みも同様にし
て抑制できる。パーティクルは、プラズマの発生と共に
生成し、時間とともに、その量および存在範囲が拡大す
るが、プラズマ消滅後には、生成が停止され、ガス流と
共に下流側へ除去される。このため、一定量の成膜がな
される毎にプラズマを消滅させれば、基板表面近傍にパ
ーティクルが蓄積されず、膜中にパーティクルが取り込
まれにくくなるからである。

【００３１】

【実施例】以下、本発明に係るＳｉＮ系絶縁膜の成膜方
法を具体的な実施例を用いて説明する。ここでは、Ａｌ
系配線上のパッシベーション膜としてＳｉＮ系絶縁膜を
成膜した例について説明する。

【００３２】実施例１本実施例では、原料ガスとして、ビスシクロペンタジエ
ニルシリルアジドＣｐ ₂Ｓｉ（Ｎ₃）₂ （ここでＣｐ
はシクロペンタジエニル基を示す。）を用い、プラズマ
を間欠的に発生させることによりＳｉＮ系絶縁膜を形成
した。

【００３３】なお、プラズマＣＶＤ装置としては、平行
平板型プラズマＣＶＤ装置を用いた。この平行平板型プ
ラズマＣＶＤ装置においては、下部電極にウェハを載置
し、上部電極にＲＦ電力を印加するようになされてい
る。また、下部電極にはヒータが設けられることによ
り、ウェハ温度が調整可能とされている。一方、上部電
極は原料ガスを基板上に均一に供給するためのシャワー
電極となされ、該シャワー電極からはＨｅバブリングに
より気化されたＣｐ₂Ｓｉ（Ｎ₃）₂が供給される。

【００３４】そして、上述のようなプラズマＣＶＤ装置
を用い、図１に示されるような、８インチのＳｉ基板１
上にＳｉＯ系層間絶縁膜２およびＡｌ系配線３が形成さ
れたウェハに対して、以下の条件のプラズマＣＶＤによ
りＳｉＮ系絶縁膜を１μｍなる膜厚に成膜した。

【００３５】プラズマＣＶＤ条件原料ガス：Ｃｐ₂Ｓｉ（Ｎ₃）₂ １００ｓｃ
ｃｍＲＦ電力：３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）圧力：１２００Ｐａウェハ温度：２００℃ 電極間距離：１０ｍｍ放電サイクル：５秒放電／５秒停止放電回数：５０回

【００３６】なお、ここでは、ＲＦ電力の供給時には原
料ガスの供給を停止し、ＲＦ電力の供給停止時に原料ガ
スの供給を行い、プラズマの発生と消滅を繰り返しなが
ら成膜を行った。

【００３７】このようにして成膜されたＳｉＮ系絶縁膜
４は、図２に示されるように、ボイドやクラックを有さ
ない、ステップカバレージに優れたものであった。ま
た、ＳｉＮ系絶縁膜４中に含有される炭素成分およびパ
ーティクルは抑制されていた。

【００３８】なお、良好なステップカバレージを達成で
きたのは、原料ガスを構成する有機Ｓｉ化合物におい
て、プラズマ中で、Ｃｐ基がＳｉ原子から優先的に切断
されることにより、中間生成物が高分子重合体を形成
し、基板への付着確率が低下したためであると考えられ
る。

【００３９】また、ＳｉＮ系絶縁膜４中に含有される炭
素成分が少なかったのは、上記放電条件が、Ｓｉ原子に
結合するアジド基よりもＣｐ基の方が優先的に切断され
る放電条件であり、且つ、切断されたＣｐ基同士も重合
して安定化され、再びＳｉ原子と結合しにくかったため
であると考えられる。さらに、プラズマを間欠的に発生
させたため、未解離ガスや中間生成物、副生成物等の不
純物成分がウェハ近傍に蓄積されることが防止でき、こ
れらが膜中に取り込まれにくかったことも理由として挙
げられる。

【００４０】また、パーティクルの取り込みが抑制でき
たのは、プラズマが定期的に消滅するため、プラズマ発
生中に上部電極付近で発生したパーティクルがウェハ近
傍に蓄積されることを防止できたためであると考えられ
る。

【００４１】続いて、下記の条件のアニール処理を行っ
た。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８０００ｓｃｃｍアニール時間：６０分圧力：大気圧アニール温度：４００℃

【００４２】そして、上述のＳｉＮ系絶縁膜４が形成さ
れたウェハに対して腐蝕試験を行った。この腐蝕試験の
条件を下記に示す。

【００４３】腐蝕試験条件塩酸濃度：５％試験時間：５分溶液温度：２５℃

【００４４】この腐蝕試験の結果、Ａｌ系配線３には腐
蝕が見られなかった。これより、上述のようにして形成
されたＳｉＮ系絶縁膜４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。

【００４５】以上のように、本実施例によって作製され
たＳｉＮ系絶縁膜４は、良好なカバレージを示し、且
つ、炭素成分の含有量が抑えられたものとなった。ま
た、パーティクルが膜中に取り込まれることもなく、ウ
ェハ内の膜厚均一性も、５％程度に抑えることができ
た。したがって、得られたＳｉＮ系絶縁膜４はパッシベ
ーション膜として好適なものであった。

【００４６】実施例２本実施例では、原料ガスとして、ビスジメチルアミノシ
リルアジド［（ＣＨ₃）₂Ｎ］₂Ｓｉ（Ｎ₃）₂とＮＨ
₃との混合ガスを用い、プラズマを間欠的に発生させて
成膜を行った。

【００４７】具体的には、実施例１と同様にして、Ｓｉ
Ｏ系層間絶縁膜２およびＡｌ系配線３が形成された８イ
ンチのウェハに対して、以下の条件のプラズマＣＶＤに
よりＳｉＮ系絶縁膜を１μｍなる膜厚に成膜した。

【００４８】プラズマＣＶＤ条件原料ガス：［（ＣＨ₃）₂Ｎ］Ｓｉ（Ｎ₃）₂ １００ｓｃｃｍＮＨ₃ ５０ｓｃｃｍＲＦ電力：３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）圧力：１２００Ｐａウェハ温度：２００℃ 電極間距離：１０ｍｍ放電サイクル：５秒放電／５秒停止放電回数：５０回

【００４９】なお、本実施例においても、ＲＦ電力の供
給時には原料ガスの供給を停止し、ＲＦ電力の供給停止
時に原料ガスの供給を行い、プラズマの発生と消滅を繰
り返しながら成膜を行った。

【００５０】このようにして成膜されたＳｉＮ系絶縁膜
４は、ボイドやクラックを有さない、ステップカバレー
ジに優れたものであった。また、ＳｉＮ系絶縁膜４中に
含有される炭素成分およびパーティクルは抑制されてい
た。

【００５１】なお、良好なステップカバレージを達成で
きたのは、原料ガスを構成する有機Ｓｉ化合物におい
て、プラズマ中で、ジメチルアミノ基に由来するメチル
基が優先的に切断されることにより、中間生成物が高分
子重合体を形成し、付着確率が低減されたためであると
考えられる。

【００５２】また、ＳｉＮ系絶縁膜４中に含有される炭
素成分が少なかったのは、上記放電条件が、上述したよ
うにメチル基を優先的に切断される放電条件であり、且
つ、切断されたメチル基同士が重合して、再びＳｉ原子
とは結合しにくかったためであると考えられる。また、
原料ガスにはＮＨ₃が含有されていたため、Ｎ原子によ
る炭素成分の引き抜き効果が働き、ＳｉＮ系絶縁膜４中
の炭素成分の含有量をさらに低減させることができた。
プラズマを間欠的に発生させたために、未解離ガスや中
間生成物、副生成物等の不純物成分がウェハ近傍に蓄積
されることが防止でき、これらが膜中に取り込まれにく
かったことも理由として挙げられる。

【００５３】また、パーティクルの取り込みが抑制でき
たのは、プラズマが定期的に消滅するため、プラズマ発
生中に上部電極付近で発生したパーティクルがウェハ近
傍に蓄積されることを防止できたためであると考えられ
る。

【００５４】続いて、上記原料ガスを３％Ｈ₂含有Ｎ₂
ガスにて希釈したガスを用い、実施例１と同様にしてア
ニール処理を行った。

【００５５】そして、上述のＳｉＮ系絶縁膜４が形成さ
れたウェハについて、実施例１と同様にして腐蝕試験を
行ったところ、Ａｌ系配線３には腐蝕が見られなかっ
た。これより、上記ＳｉＮ系絶縁膜４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。

【００５６】以上のように、本実施例によって作製され
たＳｉＮ系絶縁膜４は、良好なカバレージを示し、且
つ、炭素成分の含有量が抑えられたものとなった。ま
た、パーティクルが膜中に取り込まれることもなく、ウ
ェハ内の膜厚均一性も、５％程度に抑えることができ
た。したがって、得られたＳｉＮ系絶縁膜４はパッシベ
ーション膜として好適なものであった。

【００５７】実施例３本実施例においては、平行平板型プラズマＣＶＤ装置に
代わって、有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用い
た。有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ装置は、マグネト
ロンにて発生させたマイクロ波を導波管を通過させて石
英ベルジャに導入し、このマイクロ波の電場と垂直方向
の磁場をソレノイドコイルにより発生させることによ
り、いわゆるＥＣＲ放電を生じさせて、高密度プラズマ
を得るものである。上記石英ベルジャ内にはウェハを載
置するサセプタ、該ウェハ温度を調整するためにサセプ
タ内に設けられたヒータ、原料ガスを導入するガス導入
管が設けられている。

【００５８】本実施例では、上述したような有磁場マイ
クロ波プラズマＣＶＤ装置において、プラズマを間欠的
に発生させ、原料ガスとして実施例１と同様の化合物を
用いて成膜を行った。

【００５９】具体的には、実施例１と同様にしてＳｉＯ
系層間絶縁膜２およびＡｌ系配線３が形成された８イン
チのウェハに対して、以下の条件のプラズマＣＶＤによ
りＳｉＮ系絶縁膜を１μｍなる膜厚に成膜した。

【００６０】プラズマＣＶＤ条件原料ガス：Ｃｐ₂Ｓｉ（Ｎ₃）₂ １００ｓｃｃｍＮＨ₃ ５０ｓｃｃｍマイクロ波電力：８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ）圧力：１．３３Ｐａウェハ温度：２００℃ 放電サイクル：５秒放電／５秒停止放電回数：５０回

【００６１】なお、ここでは、マグネトロンへの電力供
給時には原料ガスの供給を停止し、上記電力の供給停止
時に原料ガスの供給を行い、プラズマの発生と消滅を繰
り返しながら成膜を行った。

【００６２】このようにして成膜されたＳｉＮ系絶縁膜
４は、ボイドやクラックを有さない、ステップカバレー
ジに優れたものであった。また、ＳｉＮ系絶縁膜４中に
含有される炭素成分およびパーティクルは抑制されてい
た。

【００６３】なお、良好なステップカバレージを達成で
きたのは、原料ガスを構成する有機Ｓｉ化合物におい
て、プラズマ中で、Ｃｐ基がＳｉ原子から優先的に切断
されることにより、中間生成物が高分子重合体を形成
し、付着確率が低減されたためであると考えられる。さ
らに、有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を適用した
ことにより、ギャップフィル特性が向上したことも理由
として挙げられる。

【００６４】また、ＳｉＮ系絶縁膜４中に含有される炭
素成分が少なかったのは、アジド基よりもＣｐ基の方が
Ｓｉ原子から優先的に切断される放電条件であり、且
つ、切断されたＣｐ基同士も重合して安定化され、再び
Ｓｉ原子と結合しにくかったためであると考えられる。
さらに、プラズマを間欠的に発生させたため、不純物成
分がウェハ近傍に蓄積されにくかったことも理由として
挙げられる。なお、有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ装
置においては、低圧力下で高いプラズマ密度が得られる
ため、未解離ガス等、不純物成分の存在自体も低減でき
る。

【００６５】また、パーティクルの取り込みが抑制でき
たのは、プラズマが定期的に消滅することにより、プラ
ズマ発生中に発生したパーティクルがウェハ近傍に蓄積
されにくかったためであると考えられる。

【００６６】続いて、上記原料ガスを３％Ｈ₂含有Ｎ₂
ガスにて希釈したガスを用い、実施例１と同様にしてア
ニール処理を行った。

【００６７】そして、上述のＳｉＮ系絶縁膜４が形成さ
れたウェハについて、実施例１と同様にして腐蝕試験を
行ったところ、Ａｌ系配線３には腐蝕が見られなかっ
た。これより、上記ＳｉＮ系絶縁膜４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。

【００６８】以上のように、本実施例によって作製され
たＳｉＮ系絶縁膜４は、良好なカバレージを示し、且
つ、炭素成分の含有量が抑えられたものとなった。ま
た、パーティクルが膜中に取り込まれることもなく、ウ
ェハ内の膜厚均一性も、５％程度に抑えることができ
た。したがって、得られたＳｉＮ系絶縁膜４はパッシベ
ーション膜として好適なものであった。

【００６９】以上、本発明に係るＳｉＮ系絶縁膜の成膜
方法を適用した例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、本発明を適
用してパッシベーション膜以外に層間絶縁膜を形成する
こともできる。また、ＳｉＮ系絶縁膜を成膜するための
原料ガスとしては、Ｓｉ原子にアジド基と炭素数２以上
の炭化水素基とがそれぞれ少なくとも１つずつ結合され
てなる有機Ｓｉ化合物、または、Ｓｉ原子にアジド基と
−ＮＲ₂基（但し、Ｒは炭素数１以上の炭化水素を示
す）とがそれぞれ少なくとも１つずつ結合されてなる有
機Ｓｉ化合物であればよい。あるいは、アジド基と炭素
数２以上の炭化水素基および−ＮＲ₂基がそれぞれ同一
のＳｉ原子に結合されてなる有機Ｓｉ化合物であっても
よく、実施例に示したものに限定されない。このとき、
ＳｉＮ系絶縁膜の成膜条件は適宜適正化すればよい。

【００７０】さらに、ＳｉＮ系絶縁膜が形成されるウェ
ハの構成においても特に限定されない。

【００７１】

【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明を
適用すると、ステップカバレージに優れ、且つ、炭素成
分の含有およびパーティクルの付着が低減されたＳｉＮ
系絶縁膜が形成できる。したがって、このＳｉＮ系絶縁
膜は絶縁性が確保され、耐水性、耐腐蝕性にも優れたも
のとなり、これをパッシベーション膜あるいは層間絶縁
膜として用いると、デバイス特性の劣化が防止された信
頼性の高い半導体装置を形成することができる。

【００７２】さらに、本発明を適用すると、膜厚均一性
よく成膜が行えるので、ウェハの大口径化にも対応でき
る。また、成膜時におけるパーティクルの発生を抑制で
き、歩留まりも向上するので、工業的価値が非常に高
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用して半導体装置を製造する工程を
示すものであり、Ｓｉ基板上にＳｉＯ系層間絶縁膜とＡ
ｌ系配線が形成されたウェハの断面を示す模式図であ
る。

【図２】図１のウェハに対してＳｉＮ系絶縁膜を成膜し
た状態を示す模式図である。

【図３】従来法によりＳｉＮ系絶縁膜が成膜されたウェ
ハの断面を示す模式図である。

【符号の説明】

１Ｓｉ基板２ＳｉＯ系層間絶縁膜３Ａｌ系配線４ＳｉＮ系絶縁膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマＣＶＤ法により基板上にＳｉＮ
系絶縁膜を成膜するに際し、原料ガスとして、Ｓｉ原子にアジド基と炭素数２以上の
炭化水素基とがそれぞれ少なくとも１つずつ結合されて
なる有機Ｓｉ化合物を用い、プラズマを間欠的に生成させながら成膜を行うことを特
徴とするＳｉＮ系絶縁膜の成膜方法。
【請求項２】プラズマＣＶＤ法により基板上にＳｉＮ
系絶縁膜を成膜するに際し、原料ガスとして、Ｓｉ原子にアジド基と−ＮＲ₂基（但
し、Ｒは炭素数１以上の炭化水素基を示す）とがそれぞ
れ少なくとも１つずつ結合されてなる有機Ｓｉ化合物を
用い、プラズマを間欠的に生成させながら成膜を行うことを特
徴とするＳｉＮ系絶縁膜の成膜方法。