JPH08222560A - 絶縁膜の形成方法 - Google Patents
絶縁膜の形成方法Info
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- JPH08222560A JPH08222560A JP7029137A JP2913795A JPH08222560A JP H08222560 A JPH08222560 A JP H08222560A JP 7029137 A JP7029137 A JP 7029137A JP 2913795 A JP2913795 A JP 2913795A JP H08222560 A JPH08222560 A JP H08222560A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 絶縁膜の形成方法に関し、低周波電力を印加
することなく、経時的に安定した特性を有する低誘電率
のＰＣＶＤ−ＳｉＯＦ膜を得る。 【構成】 テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯ
Ｓ）、酸素、及び、Ｃ2 Ｆ6を原料ガスとして用い、テ
トラエチルオルソシリケートガスに対する酸素ガスの体
積流量比を２０倍乃至４０倍にして、ＳｉＯＦ膜をＰＣ
ＶＤ法によって成膜する。
することなく、経時的に安定した特性を有する低誘電率
のＰＣＶＤ−ＳｉＯＦ膜を得る。 【構成】 テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯ
Ｓ）、酸素、及び、Ｃ2 Ｆ6を原料ガスとして用い、テ
トラエチルオルソシリケートガスに対する酸素ガスの体
積流量比を２０倍乃至４０倍にして、ＳｉＯＦ膜をＰＣ
ＶＤ法によって成膜する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は絶縁膜の形成方法に関す
るものであり、特に、高集積度半導体集積回路装置の層
間絶縁膜として用いる誘電率の低い絶縁膜の形成方法に
関するものである。
るものであり、特に、高集積度半導体集積回路装置の層
間絶縁膜として用いる誘電率の低い絶縁膜の形成方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路装置の高集積化或
いは高速化の観点から、多層配線に用いる層間絶縁膜の
見直しが行われている。特に、ＳｉＯ2 膜は、安定性及
び成膜の容易性等の観点から従来より半導体集積回路装
置の層間絶縁膜として広く用いられているが、近年の微
細化の進行に伴って寄生容量の増加が問題になってい
る。
いは高速化の観点から、多層配線に用いる層間絶縁膜の
見直しが行われている。特に、ＳｉＯ2 膜は、安定性及
び成膜の容易性等の観点から従来より半導体集積回路装
置の層間絶縁膜として広く用いられているが、近年の微
細化の進行に伴って寄生容量の増加が問題になってい
る。
【０００３】従来、層間絶縁膜等の形成に際しては、ア
ルミニウム配線層等への影響を考慮して低温成膜法が用
いられており、例えば、テトラエチルオルソシリケート
（ＴＥＯＳ：Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓ
ｉｌｉｃａｔｅ）、即ち、（Ｃ2 Ｈ5 Ｏ）4 Ｓｉを用い
たプラズマ化学気相成長法（ＰＣＶＤ法）によるＳｉＯ
2 膜の形成方法が提案（特開平６−２４０４５９号公
報、及び、特開平６−１４０３８６号公報参照）されて
いる。
ルミニウム配線層等への影響を考慮して低温成膜法が用
いられており、例えば、テトラエチルオルソシリケート
（ＴＥＯＳ：Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓ
ｉｌｉｃａｔｅ）、即ち、（Ｃ2 Ｈ5 Ｏ）4 Ｓｉを用い
たプラズマ化学気相成長法（ＰＣＶＤ法）によるＳｉＯ
2 膜の形成方法が提案（特開平６−２４０４５９号公
報、及び、特開平６−１４０３８６号公報参照）されて
いる。
【０００４】この内、前者は３００ｍｍを越える大面積
化が要望されているビューファインダー、ＣＣＤ、或い
は、液晶プロジェクター等に使用されているポリシリコ
ン薄膜トランジスタ（ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ）の製造工
程においてＳｉＯ2 膜を形成する際、ＴＥＯＳに対する
Ｏ2 またはＯ2 とＨｅの混合ガスの体積流量比を５０倍
以上にするものであり、このような流量比を選択するこ
とによって、成膜過程において大面積基板の中央部にあ
っても不純物は滞留せずに速やかに基板表面から排除さ
れ、均一な膜質が得られるものである。
化が要望されているビューファインダー、ＣＣＤ、或い
は、液晶プロジェクター等に使用されているポリシリコ
ン薄膜トランジスタ（ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ）の製造工
程においてＳｉＯ2 膜を形成する際、ＴＥＯＳに対する
Ｏ2 またはＯ2 とＨｅの混合ガスの体積流量比を５０倍
以上にするものであり、このような流量比を選択するこ
とによって、成膜過程において大面積基板の中央部にあ
っても不純物は滞留せずに速やかに基板表面から排除さ
れ、均一な膜質が得られるものである。
【０００５】しかし、このようなＳｉＯ2 膜の堆積方法
を、メモリやロジック等のモノリシック半導体集積回路
装置の層間絶縁膜の堆積方法として用いた場合には、配
線段差に伴う層間絶縁膜の被覆性が低下してしまうた
め、実際には適用できないものである。
を、メモリやロジック等のモノリシック半導体集積回路
装置の層間絶縁膜の堆積方法として用いた場合には、配
線段差に伴う層間絶縁膜の被覆性が低下してしまうた
め、実際には適用できないものである。
【０００６】また、上述の従来技術の後者（特開平６−
１４０３８６号公報）は、素子の特性劣化の原因となる
吸湿性の低減を目的としており、３３０ｃｃ／分の流量
のＴＥＯＳに対するＯ2 の流量を７３０ｃｃ／分、即
ち、ＴＥＯＳに対するＯ2 の体積流量比を約２．２倍と
するものである。
１４０３８６号公報）は、素子の特性劣化の原因となる
吸湿性の低減を目的としており、３３０ｃｃ／分の流量
のＴＥＯＳに対するＯ2 の流量を７３０ｃｃ／分、即
ち、ＴＥＯＳに対するＯ2 の体積流量比を約２．２倍と
するものである。
【０００７】しかし、ＰＣＶＤ法によるＳｉＯ2 膜はそ
の誘電率が約４．１と高いために配線層間の寄生容量が
比較的大きく、微細化が進行するとそれに伴って配線層
の間隔も狭くなるので寄生容量は更に増大し、また、こ
の寄生容量は信号伝播遅延の原因になるので、素子等を
微細化したわりには動作速度が向上しないという問題が
生ずる。
の誘電率が約４．１と高いために配線層間の寄生容量が
比較的大きく、微細化が進行するとそれに伴って配線層
の間隔も狭くなるので寄生容量は更に増大し、また、こ
の寄生容量は信号伝播遅延の原因になるので、素子等を
微細化したわりには動作速度が向上しないという問題が
生ずる。
【０００８】このような問題を解決するには、層間絶縁
膜として誘電率の小さな材料を用いれば良く、誘電率の
低下に伴って寄生容量が低減し、信号伝播遅延も低減す
ることになる。
膜として誘電率の小さな材料を用いれば良く、誘電率の
低下に伴って寄生容量が低減し、信号伝播遅延も低減す
ることになる。
【０００９】近年、このような低誘電率の絶縁膜を得る
方法として、ＰＣＶＤ法によってＳｉＯ2 膜を形成する
際に、フッ素原子を含むガスを原料ガスに添加すること
によってフッ素を含有するＳｉＯ2 膜、即ち、ＳｉＯＦ
膜を形成することが報告されており（深田、赤堀，Ｅｘ
ｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ１９
９３ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎ
ｃｅ ｏｎ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ
ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｍａｋｕｈａｒｉ，１
９９３，ｐｐ．１５８−１６０、宇佐見、下川、吉村，
同上，ｐｐ．１６１−１６３、及び、水野、原ほか，同
上，ｐｐ．５１０−５１２参照）、このＳｉＯＦ膜は誘
電率が従来のＳｉＯ2 の４．１よりも低いために、次世
代の半導体集積回路装置用の層間絶縁膜として注目を集
めている。
方法として、ＰＣＶＤ法によってＳｉＯ2 膜を形成する
際に、フッ素原子を含むガスを原料ガスに添加すること
によってフッ素を含有するＳｉＯ2 膜、即ち、ＳｉＯＦ
膜を形成することが報告されており（深田、赤堀，Ｅｘ
ｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ１９
９３ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎ
ｃｅ ｏｎ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ
ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｍａｋｕｈａｒｉ，１
９９３，ｐｐ．１５８−１６０、宇佐見、下川、吉村，
同上，ｐｐ．１６１−１６３、及び、水野、原ほか，同
上，ｐｐ．５１０−５１２参照）、このＳｉＯＦ膜は誘
電率が従来のＳｉＯ2 の４．１よりも低いために、次世
代の半導体集積回路装置用の層間絶縁膜として注目を集
めている。
【００１０】しかし、この場合のＳｉＯＦ膜も、ＰＣＶ
Ｄ法によるＳｉＯ2 膜と同様にＳｉＯＦ膜の吸湿性が高
く、誘電率が不安定で最初に低誘電率のＳｉＯＦ膜が得
られても経時変化によって誘電率が高くなる欠点があ
る。即ち、水自体の誘電率が８０と非常に大きいため、
吸湿性が誘電率の増加の原因となる。
Ｄ法によるＳｉＯ2 膜と同様にＳｉＯＦ膜の吸湿性が高
く、誘電率が不安定で最初に低誘電率のＳｉＯＦ膜が得
られても経時変化によって誘電率が高くなる欠点があ
る。即ち、水自体の誘電率が８０と非常に大きいため、
吸湿性が誘電率の増加の原因となる。
【００１１】そして、この様なＰＣＶＤ膜による水分の
吸収は、単に誘電率の増加をもたらすだけでなく、半導
体装置自体にも悪影響を及ぼすために、半導体装置の信
頼性が低下するという問題がある。
吸収は、単に誘電率の増加をもたらすだけでなく、半導
体装置自体にも悪影響を及ぼすために、半導体装置の信
頼性が低下するという問題がある。
【００１２】そこで、本発明者等は、低周波（２５０ｋ
Ｈｚ）及び高周波（１３．５６ＭＨｚ）の２周波の電源
を用い、また、原料ガスとしてテトラエチルオルソシリ
ケート（ＴＥＯＳ：Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈ
ｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）、酸素、及び、Ｃ2 Ｆ6 を用い
てＳｉＯＦ膜を形成する際に、低周波電力の印加量を最
適化してＰＣＶＤ法によるＳｉＯＦ膜の吸湿を制御する
ことを提案している（特願平６−４５９２０号）。
Ｈｚ）及び高周波（１３．５６ＭＨｚ）の２周波の電源
を用い、また、原料ガスとしてテトラエチルオルソシリ
ケート（ＴＥＯＳ：Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈ
ｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）、酸素、及び、Ｃ2 Ｆ6 を用い
てＳｉＯＦ膜を形成する際に、低周波電力の印加量を最
適化してＰＣＶＤ法によるＳｉＯＦ膜の吸湿を制御する
ことを提案している（特願平６−４５９２０号）。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２周波
の電源を用いた場合には、半導体装置の種類によって
は、低周波の印加が層間絶縁膜の形成前に半導体基板内
に形成してあるトランジスタ特性を劣化させる原因とな
ることがあるので、必ずしも最良の方法とは言えなかっ
た。
の電源を用いた場合には、半導体装置の種類によって
は、低周波の印加が層間絶縁膜の形成前に半導体基板内
に形成してあるトランジスタ特性を劣化させる原因とな
ることがあるので、必ずしも最良の方法とは言えなかっ
た。
【００１４】したがって、本発明は、トランジスタ特性
に影響を与える低周波を印加することなく、経時的に安
定した特性を有する低誘電率のＰＣＶＤ−ＳｉＯＦ膜を
得ることを目的とする。
に影響を与える低周波を印加することなく、経時的に安
定した特性を有する低誘電率のＰＣＶＤ−ＳｉＯＦ膜を
得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、プラズマ化学
気相成長法を用いた絶縁膜の形成方法において、絶縁膜
を形成する原料ガスとして、テトラエチルオルソシリケ
ート、酸素、及び、Ｃ 2 Ｆ6 を用いると共に、テトラエ
チルオルソシリケートガスに対する酸素ガスの体積流量
比を２０倍乃至４０倍にしたことを特徴とする。
気相成長法を用いた絶縁膜の形成方法において、絶縁膜
を形成する原料ガスとして、テトラエチルオルソシリケ
ート、酸素、及び、Ｃ 2 Ｆ6 を用いると共に、テトラエ
チルオルソシリケートガスに対する酸素ガスの体積流量
比を２０倍乃至４０倍にしたことを特徴とする。
【００１６】また、本発明は、テトラエチルオルソシリ
ケート、酸素、及び、Ｃ2 Ｆ6 からなる原料ガスにおけ
る、テトラエチルオルソシリケートガスに対するＣ2 Ｆ
6 の体積流量比を５倍乃至７倍にしたことを特徴とす
る。
ケート、酸素、及び、Ｃ2 Ｆ6 からなる原料ガスにおけ
る、テトラエチルオルソシリケートガスに対するＣ2 Ｆ
6 の体積流量比を５倍乃至７倍にしたことを特徴とす
る。
【００１７】
【作用】プラズマ化学気相成長法を用いた絶縁膜の形成
方法において、テトラエチルオルソシリケート、酸素、
及び、Ｃ2 Ｆ6 からなる原料ガスにおける、テトラエチ
ルオルソシリケートガスに対する酸素ガスの体積流量比
を２０倍乃至４０倍にすることによって、経時的に安定
した特性を有する低誘電率のＰＣＶＤ−ＳｉＯＦ膜を得
ることができる。
方法において、テトラエチルオルソシリケート、酸素、
及び、Ｃ2 Ｆ6 からなる原料ガスにおける、テトラエチ
ルオルソシリケートガスに対する酸素ガスの体積流量比
を２０倍乃至４０倍にすることによって、経時的に安定
した特性を有する低誘電率のＰＣＶＤ−ＳｉＯＦ膜を得
ることができる。
【００１８】なお、体積流量比の下限の２０倍は、経時
変化の安定性によって決められるものであり、２０倍未
満では経時変化が大きくなり成膜時の誘電率が３．５〜
３．７程度と低くても数日後には４程度となり、従来の
ＰＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜とそれほど差がなくなる。
変化の安定性によって決められるものであり、２０倍未
満では経時変化が大きくなり成膜時の誘電率が３．５〜
３．７程度と低くても数日後には４程度となり、従来の
ＰＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜とそれほど差がなくなる。
【００１９】また、体積流量比の上限の４０倍は、実用
レベルの成膜速度、及び、配線段差に対する被覆性（ｓ
ｔｅｐ ｃｏｖｅｒａｇｅ：ステップ・カヴァレージ）
により決められるものであり、４０倍を越えると成膜速
度が遅くなり、且つ、配線段差に対する被覆性が低下す
るので実用的ではなくなる。
レベルの成膜速度、及び、配線段差に対する被覆性（ｓ
ｔｅｐ ｃｏｖｅｒａｇｅ：ステップ・カヴァレージ）
により決められるものであり、４０倍を越えると成膜速
度が遅くなり、且つ、配線段差に対する被覆性が低下す
るので実用的ではなくなる。
【００２０】また、テトラエチルオルソシリケート、酸
素、及び、Ｃ2 Ｆ6 からなる原料ガスにおける、テトラ
エチルオルソシリケートガスに対するＣ2 Ｆ6 の体積流
量比を５倍乃至７倍にすることによって、ＳｉＯＦ膜の
吸湿性を少なくして経時的にさらに安定した特性を有す
る低誘電率のＰＣＶＤ−ＳｉＯＦ膜を得ることができ
る。
素、及び、Ｃ2 Ｆ6 からなる原料ガスにおける、テトラ
エチルオルソシリケートガスに対するＣ2 Ｆ6 の体積流
量比を５倍乃至７倍にすることによって、ＳｉＯＦ膜の
吸湿性を少なくして経時的にさらに安定した特性を有す
る低誘電率のＰＣＶＤ−ＳｉＯＦ膜を得ることができ
る。
【００２１】なお、体積流量比の下限の５倍は、得られ
る誘電率によって決められるものであり、５倍未満では
成膜時の誘電率が３．７以上になり、その後の経時変化
を考慮すると３．８以上になるので、信号伝播遅延防止
の効果が少なくなる。
る誘電率によって決められるものであり、５倍未満では
成膜時の誘電率が３．７以上になり、その後の経時変化
を考慮すると３．８以上になるので、信号伝播遅延防止
の効果が少なくなる。
【００２２】また、体積流量比の上限の７倍は、経時変
化の安定性によって決められるものであり、７倍を越え
ると、例えば、８倍の場合には、成膜時の誘電率は３．
５と非常に低誘電率であるものの、数日後には４程度と
なり、従来のＰＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜とそれほど差がなく
なる。
化の安定性によって決められるものであり、７倍を越え
ると、例えば、８倍の場合には、成膜時の誘電率は３．
５と非常に低誘電率であるものの、数日後には４程度と
なり、従来のＰＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜とそれほど差がなく
なる。
【００２３】
【実施例】図１は、本発明の実施に用いるプラズマ化学
気相成長装置（ＰＣＶＤ装置）の概略的構成図であり、
まず、図１を参照して本発明の基本的製造方法を説明す
る。
気相成長装置（ＰＣＶＤ装置）の概略的構成図であり、
まず、図１を参照して本発明の基本的製造方法を説明す
る。
【００２４】図１参照 このＰＣＶＤ装置は、反応室１、原料ガス供給配管２と
接続し且つ１３．５６ＭＨｚの高周波電源３に接続され
たシャワーヘッド型上部電極４、被処理基板５の載置台
を兼ね且つ接地された下部電極６、及び、真空ポンプ７
に接続する排気口８によって主要部が構成される。な
お、被処理基板５及び載置台となる下部電極の加熱は、
反応室１の外に置かれたランプ（図示せず）による、ラ
ンプ加熱を用いる。
接続し且つ１３．５６ＭＨｚの高周波電源３に接続され
たシャワーヘッド型上部電極４、被処理基板５の載置台
を兼ね且つ接地された下部電極６、及び、真空ポンプ７
に接続する排気口８によって主要部が構成される。な
お、被処理基板５及び載置台となる下部電極の加熱は、
反応室１の外に置かれたランプ（図示せず）による、ラ
ンプ加熱を用いる。
【００２５】そして、原料ガス供給配管２には、配管９
を介してＣ2 Ｆ6 ボンベ１０が接続され、Ｃ2 Ｆ6 ガス
流量はマスフローコントローラ１１によって制御され
る。また、配管１２を介してＯ2 ボンベ１３が接続さ
れ、Ｏ2 ガス流量はマスフローコントローラ１４によっ
て制御される。さらに、配管１５を介してＴＥＯＳ（テ
トラエチルオルソシリケート）源が接続されている。
を介してＣ2 Ｆ6 ボンベ１０が接続され、Ｃ2 Ｆ6 ガス
流量はマスフローコントローラ１１によって制御され
る。また、配管１２を介してＯ2 ボンベ１３が接続さ
れ、Ｏ2 ガス流量はマスフローコントローラ１４によっ
て制御される。さらに、配管１５を介してＴＥＯＳ（テ
トラエチルオルソシリケート）源が接続されている。
【００２６】このＴＥＯＳ源は、液体状のＴＥＯＳ１６
が収容されているＴＥＯＳ容器１７、及び、圧縮したＨ
ｅを送り込む配管１８で構成され、ＴＥＯＳ源に接続さ
れる配管１５は液体ＴＥＯＳ１６の中に差し込まれるよ
うにする。
が収容されているＴＥＯＳ容器１７、及び、圧縮したＨ
ｅを送り込む配管１８で構成され、ＴＥＯＳ源に接続さ
れる配管１５は液体ＴＥＯＳ１６の中に差し込まれるよ
うにする。
【００２７】ＴＥＯＳを供給する場合には、配管１８か
ら圧縮したＨｅを０．５〜１．０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で
送り込んで、液体ＴＥＯＳを配管１５に送り込むが、Ｔ
ＥＯＳの供給量は配管１５に設けた液体マスフローコン
トローラ１９によって制御される。
ら圧縮したＨｅを０．５〜１．０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で
送り込んで、液体ＴＥＯＳを配管１５に送り込むが、Ｔ
ＥＯＳの供給量は配管１５に設けた液体マスフローコン
トローラ１９によって制御される。
【００２８】液体マスフローコントローラ１９によって
流量が制御された液体ＴＥＯＳは気化器２０内で気化し
てＴＥＯＳガスとなる。この気化器２０には、配管２１
及び配管２４を介してＨｅボンベ２２が接続され、ＴＥ
ＯＳガスの供給量を安定化するキャリアガスとなるＨｅ
ガスの流量はマスフローコントローラ２３によって制御
される。
流量が制御された液体ＴＥＯＳは気化器２０内で気化し
てＴＥＯＳガスとなる。この気化器２０には、配管２１
及び配管２４を介してＨｅボンベ２２が接続され、ＴＥ
ＯＳガスの供給量を安定化するキャリアガスとなるＨｅ
ガスの流量はマスフローコントローラ２３によって制御
される。
【００２９】マスフローコントローラ２３によって制御
されたＨｅガスは配管２４を介して気化器２０内に送り
込まれ、ＴＥＯＳガスと共に配管２を介して反応室１に
送り込まれる。この配管２にヒーター２５を設け、配管
２を１００℃に加熱することによって気化したＴＥＯＳ
が配管２内で再び液化しないようにする。
されたＨｅガスは配管２４を介して気化器２０内に送り
込まれ、ＴＥＯＳガスと共に配管２を介して反応室１に
送り込まれる。この配管２にヒーター２５を設け、配管
２を１００℃に加熱することによって気化したＴＥＯＳ
が配管２内で再び液化しないようにする。
【００３０】なお、この様に、バブラーを用いずに気化
したガスを直接供給する方法をダイレクト・インジェク
ションと言い、本発明におけるＴＥＯＳガスの流量はこ
のようなガス状態での流量（キャリアガスを含まない流
量）である。
したガスを直接供給する方法をダイレクト・インジェク
ションと言い、本発明におけるＴＥＯＳガスの流量はこ
のようなガス状態での流量（キャリアガスを含まない流
量）である。
【００３１】このＴＥＯＳガスの供給と同時に、配管９
及び配管１２を介してＣ2 Ｆ6 ガス及びＯ2 を供給し、
高周波電源３によってシャワーヘッド型上部電極４及び
下部電極６の間に高周波電力を印加することによってプ
ラズマを発生させ、被処理基板５上にＳｉＯＦ膜を堆積
させる。
及び配管１２を介してＣ2 Ｆ6 ガス及びＯ2 を供給し、
高周波電源３によってシャワーヘッド型上部電極４及び
下部電極６の間に高周波電力を印加することによってプ
ラズマを発生させ、被処理基板５上にＳｉＯＦ膜を堆積
させる。
【００３２】次に、このＰＣＶＤ装置を用いた種々の実
験結果を図２乃至図１０を参照して説明し、実験結果に
基づいて本発明の実施例として好適な各種製造条件の数
値範囲を検討する。 図２参照 図２は、ＴＥＯＳガス、Ｃ2 Ｆ6 ガス、及び、Ｈｅガス
の流量を、それぞれ３０ｓｃｃｍ、２１０ｓｃｃｍ（Ｃ
2 Ｆ6 とＴＥＯＳのガス流量比、即ち、Ｃ2 Ｆ 6 ／ＴＥ
ＯＳ＝７）、及び、５００ｓｃｃｍとし、Ｏ2 ガスの流
量を３００、４５０、６００、１２００、１３５０ｓｃ
ｃｍと変化させて、ＳｉＯＦ膜を堆積させ、得られたＳ
ｉＯＦ膜を大気中に放置することによる誘電率の経時変
化を測定した結果を示すものである。
験結果を図２乃至図１０を参照して説明し、実験結果に
基づいて本発明の実施例として好適な各種製造条件の数
値範囲を検討する。 図２参照 図２は、ＴＥＯＳガス、Ｃ2 Ｆ6 ガス、及び、Ｈｅガス
の流量を、それぞれ３０ｓｃｃｍ、２１０ｓｃｃｍ（Ｃ
2 Ｆ6 とＴＥＯＳのガス流量比、即ち、Ｃ2 Ｆ 6 ／ＴＥ
ＯＳ＝７）、及び、５００ｓｃｃｍとし、Ｏ2 ガスの流
量を３００、４５０、６００、１２００、１３５０ｓｃ
ｃｍと変化させて、ＳｉＯＦ膜を堆積させ、得られたＳ
ｉＯＦ膜を大気中に放置することによる誘電率の経時変
化を測定した結果を示すものである。
【００３３】なお、この場合の印加電力は１．８０Ｗ／
ｃｍ2 であり、成膜圧力は５Ｔｏｒｒであり、また、載
置台の温度は４００℃である。そして、この条件下で２
０００〜２７００Å／分の堆積速度により、６０００Å
の厚さのＳｉＯＦ膜を堆積させた。
ｃｍ2 であり、成膜圧力は５Ｔｏｒｒであり、また、載
置台の温度は４００℃である。そして、この条件下で２
０００〜２７００Å／分の堆積速度により、６０００Å
の厚さのＳｉＯＦ膜を堆積させた。
【００３４】図２から明らかなように、ガス流量比Ｃ2
Ｆ6 ／ＴＥＯＳが７の場合、成膜時の誘電率は約３．６
でＯ2 流量に対する依存性はほとんど見られない。しか
し、大気中に放置すると、大気中の水分を吸収すること
によって次第に誘電率が増加する。
Ｆ6 ／ＴＥＯＳが７の場合、成膜時の誘電率は約３．６
でＯ2 流量に対する依存性はほとんど見られない。しか
し、大気中に放置すると、大気中の水分を吸収すること
によって次第に誘電率が増加する。
【００３５】Ｏ2 の流量が３００ｓｃｃｍ（Ｏ2 とＴＥ
ＯＳのガス流量比、即ち、Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝１０）、及
び、Ｏ2 の流量が４５０ｓｃｃｍ（Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝１
５）の場合には、経時変化が大きく、７日放置した場合
には４．０乃至４．２程度まで増加し、ＰＣＶＤ−Ｓｉ
Ｏ2 膜と差がなくなり、実用上の意味がなくなる。
ＯＳのガス流量比、即ち、Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝１０）、及
び、Ｏ2 の流量が４５０ｓｃｃｍ（Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝１
５）の場合には、経時変化が大きく、７日放置した場合
には４．０乃至４．２程度まで増加し、ＰＣＶＤ−Ｓｉ
Ｏ2 膜と差がなくなり、実用上の意味がなくなる。
【００３６】また、Ｏ2 の流量が６００ｓｃｃｍ（Ｏ2
／ＴＥＯＳ＝２０）以上にした場合には、経時変化が小
さく大気放置後４日ごろから誘電率の増加に飽和の傾向
が見られ、３．７５程度以下におちつく。
／ＴＥＯＳ＝２０）以上にした場合には、経時変化が小
さく大気放置後４日ごろから誘電率の増加に飽和の傾向
が見られ、３．７５程度以下におちつく。
【００３７】この様に、Ｏ2 の流量をＴＥＯＳに対して
２０倍以上にすると経時変化が安定な低誘電率の膜が得
られるが、Ｏ2 の流量が１３５０ｓｃｃｍ（Ｏ2 ／ＴＥ
ＯＳ＝４５）以上になると、成膜速度が小さくなりす
ぎ、且つ、配線段差に対する被覆性（ステップ・カヴァ
レージ）が悪くなり、実用上の問題が生ずるので、Ｏ2
の流量が１２００ｓｃｃｍ（Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝４０）が
上限として適当であると判断する。
２０倍以上にすると経時変化が安定な低誘電率の膜が得
られるが、Ｏ2 の流量が１３５０ｓｃｃｍ（Ｏ2 ／ＴＥ
ＯＳ＝４５）以上になると、成膜速度が小さくなりす
ぎ、且つ、配線段差に対する被覆性（ステップ・カヴァ
レージ）が悪くなり、実用上の問題が生ずるので、Ｏ2
の流量が１２００ｓｃｃｍ（Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝４０）が
上限として適当であると判断する。
【００３８】次に、図３を参照して、ＴＥＯＳガス、Ｃ
2 Ｆ6 ガス、及び、Ｈｅガスの流量を、それぞれ３０ｓ
ｃｃｍ、１５０ｓｃｃｍ（Ｃ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ＝５）、
及び、５００ｓｃｃｍとし、Ｏ2 ガスの流量を３００、
４５０、６００、１２００ｓｃｃｍと変化させて、Ｓｉ
ＯＦ膜を堆積させ、得られたＳｉＯＦ膜を大気中に放置
した場合の結果を検討する。
2 Ｆ6 ガス、及び、Ｈｅガスの流量を、それぞれ３０ｓ
ｃｃｍ、１５０ｓｃｃｍ（Ｃ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ＝５）、
及び、５００ｓｃｃｍとし、Ｏ2 ガスの流量を３００、
４５０、６００、１２００ｓｃｃｍと変化させて、Ｓｉ
ＯＦ膜を堆積させ、得られたＳｉＯＦ膜を大気中に放置
した場合の結果を検討する。
【００３９】なお、この場合の他の条件は図２の場合と
同様で、印加電力は１．８０Ｗ／ｃｍ2 であり、成膜圧
力は５Ｔｏｒｒであり、また、載置台の温度は４００℃
である。そして、この条件下で２７００〜３０００Å／
分の堆積速度により、６０００Åの厚さのＳｉＯＦ膜を
堆積させた。
同様で、印加電力は１．８０Ｗ／ｃｍ2 であり、成膜圧
力は５Ｔｏｒｒであり、また、載置台の温度は４００℃
である。そして、この条件下で２７００〜３０００Å／
分の堆積速度により、６０００Åの厚さのＳｉＯＦ膜を
堆積させた。
【００４０】この場合は、成膜時の誘電率は約３．７で
やや高めになるが、図２の場合と同様にＯ2 流量に対す
る依存性はほとんど見られず、また、大気中に放置する
と、大気中の水分を吸収することによって次第に誘電率
が増加する。
やや高めになるが、図２の場合と同様にＯ2 流量に対す
る依存性はほとんど見られず、また、大気中に放置する
と、大気中の水分を吸収することによって次第に誘電率
が増加する。
【００４１】そして、この場合も、Ｏ2 の流量が３００
ｓｃｃｍ（Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝１０）、及び、Ｏ2 の流量
が４５０ｓｃｃｍ（Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝１５）の場合に
は、経時変化が大きく、７日放置した場合には４．０乃
至４．２程度まで増加し、ＰＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜と差が
なくなり、実用上の意味がなくなる。
ｓｃｃｍ（Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝１０）、及び、Ｏ2 の流量
が４５０ｓｃｃｍ（Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝１５）の場合に
は、経時変化が大きく、７日放置した場合には４．０乃
至４．２程度まで増加し、ＰＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜と差が
なくなり、実用上の意味がなくなる。
【００４２】また、Ｏ2 の流量を６００ｓｃｃｍ（Ｏ2
／ＴＥＯＳ＝２０）以上にした場合には、経時変化が小
さく大気放置後４日ごろから誘電率の増加に飽和の傾向
が見られ、３．８程度以下におちつく。
／ＴＥＯＳ＝２０）以上にした場合には、経時変化が小
さく大気放置後４日ごろから誘電率の増加に飽和の傾向
が見られ、３．８程度以下におちつく。
【００４３】この様に、Ｏ2 の流量をＴＥＯＳに対して
２０倍以上にすると経時変化が安定な低誘電率の膜が得
られるが、Ｏ2 の流量が多くなると図２の場合と同様に
成膜速度が小さくなりすぎ、且つ、ステップ・カヴァレ
ージが悪くなり、実用上の問題が生ずるので、やはりＯ
2 の流量が１２００ｓｃｃｍ（Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝４０）
が上限として適当であると判断する。
２０倍以上にすると経時変化が安定な低誘電率の膜が得
られるが、Ｏ2 の流量が多くなると図２の場合と同様に
成膜速度が小さくなりすぎ、且つ、ステップ・カヴァレ
ージが悪くなり、実用上の問題が生ずるので、やはりＯ
2 の流量が１２００ｓｃｃｍ（Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝４０）
が上限として適当であると判断する。
【００４４】また、Ｃ2 Ｆ6 の流量をＴＥＯＳに対して
５倍未満にすると、ＳｉＯＦ膜中のフッ素濃度が少なく
なるため成膜時の誘電率が３．７よりさらに高くなり、
その後の経時変化を考慮すると敢えてフッ素を添加する
意味が薄れるので、ＴＥＯＳに対するＣ2 Ｆ6 の流量は
５倍が下限として適当である。
５倍未満にすると、ＳｉＯＦ膜中のフッ素濃度が少なく
なるため成膜時の誘電率が３．７よりさらに高くなり、
その後の経時変化を考慮すると敢えてフッ素を添加する
意味が薄れるので、ＴＥＯＳに対するＣ2 Ｆ6 の流量は
５倍が下限として適当である。
【００４５】次に、図４を参照して、ＴＥＯＳガス、Ｃ
2 Ｆ6 ガス、及び、Ｈｅガスの流量を、それぞれ３０ｓ
ｃｃｍ、２４０ｓｃｃｍ（Ｃ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ＝８）、
及び、５００ｓｃｃｍとし、Ｏ2 ガスの流量を３００、
６００、１３５０ｓｃｃｍと変化させて、ＳｉＯＦ膜を
堆積させ、得られたＳｉＯＦ膜を大気中に放置した場合
の結果を検討する。
2 Ｆ6 ガス、及び、Ｈｅガスの流量を、それぞれ３０ｓ
ｃｃｍ、２４０ｓｃｃｍ（Ｃ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ＝８）、
及び、５００ｓｃｃｍとし、Ｏ2 ガスの流量を３００、
６００、１３５０ｓｃｃｍと変化させて、ＳｉＯＦ膜を
堆積させ、得られたＳｉＯＦ膜を大気中に放置した場合
の結果を検討する。
【００４６】なお、この場合の他の条件は図２の場合と
同様で、印加電力は１．８０Ｗ／ｃｍ2 であり、成膜圧
力は５Ｔｏｒｒであり、また、載置台の温度は４００℃
である。そして、この条件下で１９００〜２１００Å／
分の堆積速度により、６０００Åの厚さのＳｉＯＦ膜を
堆積させた。
同様で、印加電力は１．８０Ｗ／ｃｍ2 であり、成膜圧
力は５Ｔｏｒｒであり、また、載置台の温度は４００℃
である。そして、この条件下で１９００〜２１００Å／
分の堆積速度により、６０００Åの厚さのＳｉＯＦ膜を
堆積させた。
【００４７】この場合は、成膜時の誘電率は約３．５程
度とかなり低くなり、図２の場合と同様にＯ2 流量に対
する依存性はほとんど見られず、また、大気中に放置す
ると、大気中の水分を吸収することによって次第に誘電
率が増加する。
度とかなり低くなり、図２の場合と同様にＯ2 流量に対
する依存性はほとんど見られず、また、大気中に放置す
ると、大気中の水分を吸収することによって次第に誘電
率が増加する。
【００４８】そして、この場合には、Ｏ2 の流量が１３
５０ｓｃｃｍ（Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝４５）であっても、経
時変化が大きく、７日放置した場合には３．９となり、
且つ、誘電率の増加に飽和傾向が見られないので、さら
に放置した場合には、４．０以上に増加するものと推測
されるので、ＰＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜と差がなくなり、敢
えてフッ素を添加する意味がなくなる。
５０ｓｃｃｍ（Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝４５）であっても、経
時変化が大きく、７日放置した場合には３．９となり、
且つ、誘電率の増加に飽和傾向が見られないので、さら
に放置した場合には、４．０以上に増加するものと推測
されるので、ＰＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜と差がなくなり、敢
えてフッ素を添加する意味がなくなる。
【００４９】このように、Ｃ2 Ｆ6 の流量をＴＥＯＳに
対して８倍以上にすると経時変化が大きく、最終的には
低誘電率のＳｉＯＦ膜が得られないので、ＴＥＯＳに対
するＣ2 Ｆ6 の流量は７倍が上限として適当である。
対して８倍以上にすると経時変化が大きく、最終的には
低誘電率のＳｉＯＦ膜が得られないので、ＴＥＯＳに対
するＣ2 Ｆ6 の流量は７倍が上限として適当である。
【００５０】したがって、図２乃至図４の実験結果を総
合的に判断すると、ＴＥＯＳに対するＯ2 の体積流量比
は２０倍〜４０倍が好適であり、また、ＴＥＯＳに対す
るＣ 2 Ｆ6 の体積流量比は５倍〜７倍が好適である。
合的に判断すると、ＴＥＯＳに対するＯ2 の体積流量比
は２０倍〜４０倍が好適であり、また、ＴＥＯＳに対す
るＣ 2 Ｆ6 の体積流量比は５倍〜７倍が好適である。
【００５１】次に、他の条件を変えることによって、誘
電率の安定性を測定したので、その結果を図５乃至図１
０を参照して検討する。先ず、図５は、印加電力（１
３．５６ＭＨｚ）を変化させた場合に、ＳｉＯＦ膜の誘
電率の安定性が得られるＯ2 流量の印加電力依存性を測
定したもので、この時の成膜条件は、ＴＥＯＳガス、Ｃ
2 Ｆ6 ガス、及び、Ｈｅガスの流量はそれぞれ３０ｓｃ
ｃｍ、２１０ｓｃｃｍ（Ｃ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ＝７）、及
び、５００ｓｃｃｍ、成膜圧力は５Ｔｏｒｒ、載置台温
度は４００℃である。
電率の安定性を測定したので、その結果を図５乃至図１
０を参照して検討する。先ず、図５は、印加電力（１
３．５６ＭＨｚ）を変化させた場合に、ＳｉＯＦ膜の誘
電率の安定性が得られるＯ2 流量の印加電力依存性を測
定したもので、この時の成膜条件は、ＴＥＯＳガス、Ｃ
2 Ｆ6 ガス、及び、Ｈｅガスの流量はそれぞれ３０ｓｃ
ｃｍ、２１０ｓｃｃｍ（Ｃ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ＝７）、及
び、５００ｓｃｃｍ、成膜圧力は５Ｔｏｒｒ、載置台温
度は４００℃である。
【００５２】なお、この場合の安定性とは、図２におけ
るＯ2 流量が６００ｓｃｃｍの場合の安定性程度の安定
性であり、図２乃至図４からＯ2 流量が多い方が安定性
が増すことが明らかであるので、安定性の得られるＯ2
流量の下限値を示すものである。
るＯ2 流量が６００ｓｃｃｍの場合の安定性程度の安定
性であり、図２乃至図４からＯ2 流量が多い方が安定性
が増すことが明らかであるので、安定性の得られるＯ2
流量の下限値を示すものである。
【００５３】図５参照 この実験では、印加電力を１．５４Ｗ／ｃｍ2 〜２．０
５Ｗ／ｃｍ2 と通常使用している実用的な範囲で変化さ
せたが、得られた結果は、１．５４Ｗ／ｃｍ2〜２．０
５Ｗ／ｃｍ2 の範囲において６００ｓｃｃｍ〜７００ｓ
ｃｃｍとほとんど印加電力依存性が見られなかった。し
たがって、前記のＯ2 ／ＴＥＯＳ比の２０倍〜４０倍
は、印加電力と実質的に関係なく成立する数値範囲であ
る。
５Ｗ／ｃｍ2 と通常使用している実用的な範囲で変化さ
せたが、得られた結果は、１．５４Ｗ／ｃｍ2〜２．０
５Ｗ／ｃｍ2 の範囲において６００ｓｃｃｍ〜７００ｓ
ｃｃｍとほとんど印加電力依存性が見られなかった。し
たがって、前記のＯ2 ／ＴＥＯＳ比の２０倍〜４０倍
は、印加電力と実質的に関係なく成立する数値範囲であ
る。
【００５４】次に、図６を説明すると、図６は成膜時の
成膜圧力を変化させた場合に、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安
定性が得られるＯ2 流量の成膜圧力依存性を測定したも
ので、この時の成膜条件は、ＴＥＯＳガス、Ｃ2 Ｆ6 ガ
ス、及び、Ｈｅガスの流量はそれぞれ３０ｓｃｃｍ、２
１０ｓｃｃｍ（Ｃ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ＝７）、及び、５０
０ｓｃｃｍ、印加電力は１．８０Ｗ／ｃｍ2 、載置台温
度は４００℃である。なお、この場合の安定性の意味も
図５の場合と同様である。
成膜圧力を変化させた場合に、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安
定性が得られるＯ2 流量の成膜圧力依存性を測定したも
ので、この時の成膜条件は、ＴＥＯＳガス、Ｃ2 Ｆ6 ガ
ス、及び、Ｈｅガスの流量はそれぞれ３０ｓｃｃｍ、２
１０ｓｃｃｍ（Ｃ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ＝７）、及び、５０
０ｓｃｃｍ、印加電力は１．８０Ｗ／ｃｍ2 、載置台温
度は４００℃である。なお、この場合の安定性の意味も
図５の場合と同様である。
【００５５】図６参照 この実験では、成膜圧力を、３．０Ｔｏｒｒ〜８．０Ｔ
ｏｒｒと実用的な範囲で変化させたが、得られた結果
は、３．０Ｔｏｒｒ〜８．０Ｔｏｒｒの範囲において約
６００ｓｃｃｍと全く成膜圧力依存性は見られなかっ
た。したがって、前記のＯ2 ／ＴＥＯＳ比の２０倍〜４
０倍は、成膜圧力と実質的に関係なく成立する数値範囲
である。
ｏｒｒと実用的な範囲で変化させたが、得られた結果
は、３．０Ｔｏｒｒ〜８．０Ｔｏｒｒの範囲において約
６００ｓｃｃｍと全く成膜圧力依存性は見られなかっ
た。したがって、前記のＯ2 ／ＴＥＯＳ比の２０倍〜４
０倍は、成膜圧力と実質的に関係なく成立する数値範囲
である。
【００５６】次に、図７を説明すると、図７はＨｅガス
流量を５００ｓｃｃｍにした状態でＣ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ
比を７に固定し、両者のガスの総流量を変化させた場合
に、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定性が得られるＯ2 流量の
ガス総流量依存性を測定したもので、この時の成膜条件
は、成膜圧力は５Ｔｏｒｒ、印加電力は１．８０Ｗ／ｃ
ｍ2 、載置台温度は４００℃である。なお、この場合の
安定性の意味も図５の場合と同様である。
流量を５００ｓｃｃｍにした状態でＣ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ
比を７に固定し、両者のガスの総流量を変化させた場合
に、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定性が得られるＯ2 流量の
ガス総流量依存性を測定したもので、この時の成膜条件
は、成膜圧力は５Ｔｏｒｒ、印加電力は１．８０Ｗ／ｃ
ｍ2 、載置台温度は４００℃である。なお、この場合の
安定性の意味も図５の場合と同様である。
【００５７】図７参照 この実験では、ＴＥＯＳガスとＣ2 Ｆ6 ガスの総流量を
８０（１０：７０）ｓｃｃｍ〜３６０（４５：３１５）
ｓｃｃｍの範囲で変化させたが、得られた結果は、総流
量が８０（１０：７０）ｓｃｃｍの場合は２００ｓｃｃ
ｍのＯ2 流量、即ち、Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝２０、総流量が
１２０（１５：１０５）ｓｃｃｍの場合は３００ｓｃｃ
ｍのＯ2 流量、即ち、Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝２０、総流量が
２４０（３０：２１０）ｓｃｃｍの場合は６００ｓｃｃ
ｍのＯ2 流量、即ち、Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝２０、そして、
総流量が３６０（４５：３１５）ｓｃｃｍの場合は９０
０ｓｃｃｍのＯ2 流量、即ち、Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝２０が
得られた。
８０（１０：７０）ｓｃｃｍ〜３６０（４５：３１５）
ｓｃｃｍの範囲で変化させたが、得られた結果は、総流
量が８０（１０：７０）ｓｃｃｍの場合は２００ｓｃｃ
ｍのＯ2 流量、即ち、Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝２０、総流量が
１２０（１５：１０５）ｓｃｃｍの場合は３００ｓｃｃ
ｍのＯ2 流量、即ち、Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝２０、総流量が
２４０（３０：２１０）ｓｃｃｍの場合は６００ｓｃｃ
ｍのＯ2 流量、即ち、Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝２０、そして、
総流量が３６０（４５：３１５）ｓｃｃｍの場合は９０
０ｓｃｃｍのＯ2 流量、即ち、Ｏ2 ／ＴＥＯＳ＝２０が
得られた。
【００５８】即ち、ＴＥＯＳガスとＣ2 Ｆ6 ガスの総流
量と誘電率の安定化に必要なＯ2 流量とはリニアーな関
係にあるので、前記のＯ2 ／ＴＥＯＳ比の２０倍〜４０
倍は、ＴＥＯＳガスとＣ2 Ｆ6 ガスの総流量と関係なく
成立する数値範囲である。
量と誘電率の安定化に必要なＯ2 流量とはリニアーな関
係にあるので、前記のＯ2 ／ＴＥＯＳ比の２０倍〜４０
倍は、ＴＥＯＳガスとＣ2 Ｆ6 ガスの総流量と関係なく
成立する数値範囲である。
【００５９】次に、図８を説明すると、図８はＴＥＯＳ
ガス及びＣ2 Ｆ6 ガスの流量をそれぞれ３０ｓｃｃｍ及
び２１０ｓｃｃｍ（Ｃ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ＝７）とした状
態で、Ｈｅガスの流量を変化させた場合に、ＳｉＯＦ膜
の誘電率の安定性が得られるＯ2 流量のＨｅガス流量依
存性を測定したもので、この時の成膜条件は、成膜圧力
は５Ｔｏｒｒ、印加電力は１．８０Ｗ／ｃｍ2 、載置台
温度は４００℃である。なお、この場合の安定性の意味
も図５の場合と同様である。
ガス及びＣ2 Ｆ6 ガスの流量をそれぞれ３０ｓｃｃｍ及
び２１０ｓｃｃｍ（Ｃ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ＝７）とした状
態で、Ｈｅガスの流量を変化させた場合に、ＳｉＯＦ膜
の誘電率の安定性が得られるＯ2 流量のＨｅガス流量依
存性を測定したもので、この時の成膜条件は、成膜圧力
は５Ｔｏｒｒ、印加電力は１．８０Ｗ／ｃｍ2 、載置台
温度は４００℃である。なお、この場合の安定性の意味
も図５の場合と同様である。
【００６０】図８参照 この実験では、Ｈｅガス流量を３００ｓｃｃｍ〜１００
０ｓｃｃｍと通常使用している実用的な範囲で変化させ
たが、得られた結果は、３００ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃ
ｃｍの範囲において、誘電率を安定化させるために必要
なＯ2 ガス流量は６００ｓｃｃｍ〜７００ｓｃｃｍであ
り、ほとんどＨｅガス流量依存性は見られなかった。し
たがって、前記のＯ2 ／ＴＥＯＳ比の２０倍〜４０倍
は、Ｈｅガス流量と実質的に関係なく成立する数値範囲
である。
０ｓｃｃｍと通常使用している実用的な範囲で変化させ
たが、得られた結果は、３００ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃ
ｃｍの範囲において、誘電率を安定化させるために必要
なＯ2 ガス流量は６００ｓｃｃｍ〜７００ｓｃｃｍであ
り、ほとんどＨｅガス流量依存性は見られなかった。し
たがって、前記のＯ2 ／ＴＥＯＳ比の２０倍〜４０倍
は、Ｈｅガス流量と実質的に関係なく成立する数値範囲
である。
【００６１】次に、図９を説明すると、図９は図８の実
験におけるＨｅガスをＡｒガスに代えたものであり、即
ち、ＴＥＯＳガス及びＣ2 Ｆ6 ガスの流量をそれぞれ３
０ｓｃｃｍ及び２１０ｓｃｃｍ（Ｃ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ＝
７）とした状態で、Ａｒガスの流量を変化させた場合
に、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定性が得られるＯ2 流量の
Ａｒガス流量依存性を測定したもので、この時の成膜条
件は、成膜圧力は５Ｔｏｒｒ、印加電力は１．８０Ｗ／
ｃｍ2 、載置台温度は４００℃である。なお、この場合
の安定性の意味も図５の場合と同様である。
験におけるＨｅガスをＡｒガスに代えたものであり、即
ち、ＴＥＯＳガス及びＣ2 Ｆ6 ガスの流量をそれぞれ３
０ｓｃｃｍ及び２１０ｓｃｃｍ（Ｃ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ＝
７）とした状態で、Ａｒガスの流量を変化させた場合
に、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定性が得られるＯ2 流量の
Ａｒガス流量依存性を測定したもので、この時の成膜条
件は、成膜圧力は５Ｔｏｒｒ、印加電力は１．８０Ｗ／
ｃｍ2 、載置台温度は４００℃である。なお、この場合
の安定性の意味も図５の場合と同様である。
【００６２】図９参照 この実験では、Ａｒガス流量を３００ｓｃｃｍ〜１００
０ｓｃｃｍと通常使用している実用的な範囲で変化させ
たが、得られた結果は、３００ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃ
ｃｍの範囲において、誘電率を安定化させるために必要
なＯ2 ガス流量は６００ｓｃｃｍ〜７００ｓｃｃｍであ
り、ほとんどＡｒガス流量依存性は見られなかった。し
たがって、前記のＯ2 ／ＴＥＯＳ比の２０倍〜４０倍
は、Ａｒガス流量と実質的に関係なく成立する数値範囲
である。
０ｓｃｃｍと通常使用している実用的な範囲で変化させ
たが、得られた結果は、３００ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃ
ｃｍの範囲において、誘電率を安定化させるために必要
なＯ2 ガス流量は６００ｓｃｃｍ〜７００ｓｃｃｍであ
り、ほとんどＡｒガス流量依存性は見られなかった。し
たがって、前記のＯ2 ／ＴＥＯＳ比の２０倍〜４０倍
は、Ａｒガス流量と実質的に関係なく成立する数値範囲
である。
【００６３】また、キャリアガスがＡｒガスの場合に
も、Ｈｅガスと同様な結果が得られたのは、両者とも不
活性ガスであるため成膜過程の化学反応に直接関与しな
いためと考えられ、不活性ガスをキャリアガスとして用
いる限り、前記のＯ2 ／ＴＥＯＳ比の２０倍〜４０倍
は、キャリアガスの種類と実質的に関係なく成立する数
値範囲である。
も、Ｈｅガスと同様な結果が得られたのは、両者とも不
活性ガスであるため成膜過程の化学反応に直接関与しな
いためと考えられ、不活性ガスをキャリアガスとして用
いる限り、前記のＯ2 ／ＴＥＯＳ比の２０倍〜４０倍
は、キャリアガスの種類と実質的に関係なく成立する数
値範囲である。
【００６４】なお、図５乃至図９の実験では、Ｃ2 Ｆ6
／ＴＥＯＳの比は７と一定であるが、これらの実験結果
がＣ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ＝５〜７の場合にも成立すること
は容易に予測しえる所であり、少なくとも、図２乃至図
３に示す好適実施例において成立する条件である。
／ＴＥＯＳの比は７と一定であるが、これらの実験結果
がＣ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ＝５〜７の場合にも成立すること
は容易に予測しえる所であり、少なくとも、図２乃至図
３に示す好適実施例において成立する条件である。
【００６５】また、図２乃至図９の実験では、載置台温
度は４００℃で一定であるが、この４００℃は本発明の
ＰＣＶＤ法おける最適温度であり、この温度をあまり変
化させて実験する意味がないからである。
度は４００℃で一定であるが、この４００℃は本発明の
ＰＣＶＤ法おける最適温度であり、この温度をあまり変
化させて実験する意味がないからである。
【００６６】即ち、４００℃よりあまり高くなりすぎる
と、アルミニウム配線層や、オーミック電極、或いは、
場合によっては、ショットキーバリア電極に悪影響を与
えるので自ずと上限があり、また、低くなりすぎても、
ＳｉＯＦ膜の緻密度が低下する等の膜質の劣化が起きる
ので自ずと下限もある。例えば、本発明のＰＣＶＤ法に
おける載置台温度は、３６０℃〜４２０℃の範囲が好適
である。
と、アルミニウム配線層や、オーミック電極、或いは、
場合によっては、ショットキーバリア電極に悪影響を与
えるので自ずと上限があり、また、低くなりすぎても、
ＳｉＯＦ膜の緻密度が低下する等の膜質の劣化が起きる
ので自ずと下限もある。例えば、本発明のＰＣＶＤ法に
おける載置台温度は、３６０℃〜４２０℃の範囲が好適
である。
【００６７】次に、図１０を参照して、ＴＥＯＳに対す
るＯ2 ガスの添加量の最適化によって、何故ＳｉＯＦ膜
の誘電率が安定化するのかについて実験したので、その
結果を検討する。
るＯ2 ガスの添加量の最適化によって、何故ＳｉＯＦ膜
の誘電率が安定化するのかについて実験したので、その
結果を検討する。
【００６８】図１０参照 図１０は、ＴＥＯＳ：Ｏ2 ：Ｈｅ＝３０ｓｃｃｍ：６０
０ｓｃｃｍ：５００ｓｃｃｍとＯ2 流量を最適化したＳ
ｉＯＦ膜と、ＴＥＯＳ：Ｏ2 ：Ｈｅ＝３０ｓｃｃｍ：４
００ｓｃｃｍ：５００ｓｃｃｍとＯ2 流量を最適化して
いないＳｉＯＦ膜のＴＤＳ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｓｏ
ｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析の結果
を示すものである。
０ｓｃｃｍ：５００ｓｃｃｍとＯ2 流量を最適化したＳ
ｉＯＦ膜と、ＴＥＯＳ：Ｏ2 ：Ｈｅ＝３０ｓｃｃｍ：４
００ｓｃｃｍ：５００ｓｃｃｍとＯ2 流量を最適化して
いないＳｉＯＦ膜のＴＤＳ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｓｏ
ｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析の結果
を示すものである。
【００６９】なお、このＴＤＳ分析は昇温脱離法とも言
われるものであって、高真空下において、測定する試料
を昇温加熱し、昇温時に放出されるガスの分子量から試
料中に存在する物質の元素や分子を同定するものであ
り、ＳｉＯＦ膜の場合には膜中のＦはフッ化水素（Ｈ
Ｆ）として放出されるので、図１０は放出されたＨＦの
量を測定したものである。
われるものであって、高真空下において、測定する試料
を昇温加熱し、昇温時に放出されるガスの分子量から試
料中に存在する物質の元素や分子を同定するものであ
り、ＳｉＯＦ膜の場合には膜中のＦはフッ化水素（Ｈ
Ｆ）として放出されるので、図１０は放出されたＨＦの
量を測定したものである。
【００７０】図から明らかなように、試料の温度を上げ
ていくと、Ｏ2 流量が最適化されたＳｉＯＦ膜の場合に
はＨＦの脱ガスは７００℃以上で起こるのに対して、Ｏ
2 流量が最適化されていないＳｉＯＦ膜の場合には４０
０℃以下で既に脱ガスが始まり、且つ、脱ガスの量も大
幅に異なる。
ていくと、Ｏ2 流量が最適化されたＳｉＯＦ膜の場合に
はＨＦの脱ガスは７００℃以上で起こるのに対して、Ｏ
2 流量が最適化されていないＳｉＯＦ膜の場合には４０
０℃以下で既に脱ガスが始まり、且つ、脱ガスの量も大
幅に異なる。
【００７１】即ち、Ｏ2 流量が最適化されていないＳｉ
ＯＦ膜の場合には、膜中のフッ素原子はシリコン原子と
結合せずに単体として存在していることを示唆するもの
であり、この未結合のフッ素原子が水分（Ｈ2 Ｏ）の吸
収に関与しているものと考えられる。
ＯＦ膜の場合には、膜中のフッ素原子はシリコン原子と
結合せずに単体として存在していることを示唆するもの
であり、この未結合のフッ素原子が水分（Ｈ2 Ｏ）の吸
収に関与しているものと考えられる。
【００７２】以上の結果を総合的に判断すると、Ｏ2 ／
ＴＥＯＳ比を２０倍〜４０倍とした場合に、成膜圧力、
印加電力、総ガス流量、キャリアガスの流量、及び、キ
ャリアガスの種類に依存することなく、誘電率が経時的
に安定した低誘電率のＳｉＯＦ膜を、実用上問題のない
成膜速度で、且つ、良好なステップ・カヴァレージで堆
積することができる。
ＴＥＯＳ比を２０倍〜４０倍とした場合に、成膜圧力、
印加電力、総ガス流量、キャリアガスの流量、及び、キ
ャリアガスの種類に依存することなく、誘電率が経時的
に安定した低誘電率のＳｉＯＦ膜を、実用上問題のない
成膜速度で、且つ、良好なステップ・カヴァレージで堆
積することができる。
【００７３】また、その場合のＣ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ比を
５倍〜７倍とすることによって、ＰＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜
より低誘電率のＳｉＯＦ膜を安定に形成することがで
き、半導体集積回路装置における信号伝播遅延を低減す
ることができる。
５倍〜７倍とすることによって、ＰＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜
より低誘電率のＳｉＯＦ膜を安定に形成することがで
き、半導体集積回路装置における信号伝播遅延を低減す
ることができる。
【００７４】なお、本発明においてはフッ素源としてＣ
2 Ｆ6 を用いているが、それはＣ2Ｆ6 が吸湿性の制御
及び低誘電率化にとって最適であるからである。即ち、
フッ素源としてはＣ4 Ｆ8 、Ｃ3 Ｆ6 、或いは、ＣＨＦ
3 等が挙げられるが、これらは重合性が高くプラズマ中
でＣとＦとの重合体を作りやすいので、成膜したＳｉＯ
Ｆ膜中にこのような重合体が不純物として残留しやす
く、膜の吸湿性を制御することが難しくなる。
2 Ｆ6 を用いているが、それはＣ2Ｆ6 が吸湿性の制御
及び低誘電率化にとって最適であるからである。即ち、
フッ素源としてはＣ4 Ｆ8 、Ｃ3 Ｆ6 、或いは、ＣＨＦ
3 等が挙げられるが、これらは重合性が高くプラズマ中
でＣとＦとの重合体を作りやすいので、成膜したＳｉＯ
Ｆ膜中にこのような重合体が不純物として残留しやす
く、膜の吸湿性を制御することが難しくなる。
【００７５】また、他のフッ素源としてＳｉＦ4 或いは
ＣＦ4 が挙げられるが、これらのガスはプラズマ中での
分解効率が悪いために膜中にＦを取り込み難く、したが
って、低誘電率化が困難であるためである。
ＣＦ4 が挙げられるが、これらのガスはプラズマ中での
分解効率が悪いために膜中にＦを取り込み難く、したが
って、低誘電率化が困難であるためである。
【００７６】なお、本発明の実施例においては、図１に
示したダイレクト・インジェクション法を用いたＰＣＶ
Ｄ装置を用いているが、ＴＥＯＳ源として通常用いられ
ているバブラーを利用したＰＣＶＤ装置を用いても良い
ものであるが、この場合には、ＴＥＯＳガスの流量の制
御が難しくなる。また、加熱手段としては、ランプ加熱
を用いているが、抵抗ヒーターを用いても良いものであ
る。
示したダイレクト・インジェクション法を用いたＰＣＶ
Ｄ装置を用いているが、ＴＥＯＳ源として通常用いられ
ているバブラーを利用したＰＣＶＤ装置を用いても良い
ものであるが、この場合には、ＴＥＯＳガスの流量の制
御が難しくなる。また、加熱手段としては、ランプ加熱
を用いているが、抵抗ヒーターを用いても良いものであ
る。
【００７７】なお、上記の説明における効果は、半導体
集積回路装置の層間絶縁膜に適用した場合について述べ
ているが、本発明の絶縁膜の形成方法は、半導体集積回
路装置の層間絶縁膜の形成方法に限られるものではな
く、光ＩＣ等の他の誘電体集積回路装置にも適用し得る
ものである。
集積回路装置の層間絶縁膜に適用した場合について述べ
ているが、本発明の絶縁膜の形成方法は、半導体集積回
路装置の層間絶縁膜の形成方法に限られるものではな
く、光ＩＣ等の他の誘電体集積回路装置にも適用し得る
ものである。
【００７８】
【発明の効果】本発明によれば、テトラエチルオルソシ
リケート（ＴＥＯＳ）、酸素、及び、Ｃ2 Ｆ6 を原料ガ
スとして用いたプラズマ化学気相成長法により絶縁膜を
形成する際に、テトラエチルオルソシリケートガスに対
する酸素ガスの体積流量比を２０倍乃至４０倍にし、ま
た、テトラエチルオルソシリケートガスに対するＣ2 Ｆ
6 の体積流量比を５倍乃至７倍にすることによって、誘
電率が経時的に安定な低誘電率のＳｉＯＦ膜を得ること
ができ、したがって、このＳｉＯＦ膜を層間絶縁膜とし
て用いた場合には、半導体集積回路装置の信号伝播遅延
を防止することができ、半導体集積回路装置の高速性と
信頼性とを大きく向上することができる。
リケート（ＴＥＯＳ）、酸素、及び、Ｃ2 Ｆ6 を原料ガ
スとして用いたプラズマ化学気相成長法により絶縁膜を
形成する際に、テトラエチルオルソシリケートガスに対
する酸素ガスの体積流量比を２０倍乃至４０倍にし、ま
た、テトラエチルオルソシリケートガスに対するＣ2 Ｆ
6 の体積流量比を５倍乃至７倍にすることによって、誘
電率が経時的に安定な低誘電率のＳｉＯＦ膜を得ること
ができ、したがって、このＳｉＯＦ膜を層間絶縁膜とし
て用いた場合には、半導体集積回路装置の信号伝播遅延
を防止することができ、半導体集積回路装置の高速性と
信頼性とを大きく向上することができる。
【図１】本発明の実施に用いるプラズマ化学気相成長装
置の概略的構成図である。
置の概略的構成図である。
【図２】本発明の実施例におけるＣ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ比
を７とした場合の、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定性のＯ2
流量依存性を示す図である。
を７とした場合の、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定性のＯ2
流量依存性を示す図である。
【図３】本発明の実施例におけるＣ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ比
を５とした場合の、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定性のＯ2
流量依存性を示す図である。
を５とした場合の、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定性のＯ2
流量依存性を示す図である。
【図４】本発明の実施例におけるＣ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ比
を８とした場合の、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定性のＯ2
流量依存性を示す図である。
を８とした場合の、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定性のＯ2
流量依存性を示す図である。
【図５】本発明の実施例におけるＣ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ比
を７とした場合の、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定に必要な
Ｏ2 流量の印加電力依存性を示す図である。
を７とした場合の、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定に必要な
Ｏ2 流量の印加電力依存性を示す図である。
【図６】本発明の実施例におけるＣ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ比
を７とした場合の、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定に必要な
Ｏ2 流量の成膜圧力依存性を示す図である。
を７とした場合の、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定に必要な
Ｏ2 流量の成膜圧力依存性を示す図である。
【図７】本発明の実施例におけるＣ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ比
を７とした場合の、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定に必要な
Ｏ2 流量の総ガス流量依存性を示す図である。
を７とした場合の、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定に必要な
Ｏ2 流量の総ガス流量依存性を示す図である。
【図８】本発明の実施例におけるＣ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ比
を７とした場合の、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定に必要な
Ｏ2 流量のＨｅガス流量依存性を示す図である。
を７とした場合の、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定に必要な
Ｏ2 流量のＨｅガス流量依存性を示す図である。
【図９】本発明の実施例におけるＣ2 Ｆ6 ／ＴＥＯＳ比
を７とした場合の、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定に必要な
Ｏ2 流量のＡｒガス流量依存性を示す図である。
を７とした場合の、ＳｉＯＦ膜の誘電率の安定に必要な
Ｏ2 流量のＡｒガス流量依存性を示す図である。
【図１０】ＴＤＳ分析におけるＨＦ脱ガス量の成膜条件
依存性を示す図である。
依存性を示す図である。
１ 反応室 ２ 原料ガス供給配管 ３ 高周波電源 ４ シャワーヘッド型上部電極 ５ 被処理基板 ６ 下部電極 ７ 真空ポンプ ８ 排気口 ９ 配管 １０ Ｃ2 Ｆ6 ボンベ １１ マスフローコントローラ １２ 配管 １３ Ｏ2 ボンベ １４ マスフローコントローラ １５ 配管 １６ 液体ＴＥＯＳ １７ ＴＥＯＳ容器 １８ 配管 １９ 液体マスフローコントローラ ２０ 気化器 ２１ 配管 ２２ Ｈｅボンベ ２３ マスフローコントローラ ２４ 配管 ２５ ヒーター
Claims (2)
- 【請求項１】 プラズマ化学気相成長法を用いた絶縁膜
の形成方法において、前記絶縁膜を形成する原料ガスと
して、テトラエチルオルソシリケート、酸素、及び、Ｃ
2 Ｆ6 を用いると共に、テトラエチルオルソシリケート
ガスに対する酸素ガスの体積流量比を２０倍乃至４０倍
にしたことを特徴とする絶縁膜の形成方法。 - 【請求項２】 上記原料ガスにおける、テトラエチルオ
ルソシリケートガスに対するＣ2 Ｆ6 の体積流量比を５
倍乃至７倍にしたことを特徴とする請求項１記載の絶縁
膜の形成方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02913795A JP3218534B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | 絶縁膜の形成方法 |
| US08/597,879 US6037274A (en) | 1995-02-17 | 1996-02-07 | Method for forming insulating film |
| KR1019960003328A KR100268074B1 (ko) | 1995-02-17 | 1996-02-12 | 반도체장치 및 절연막의 형성방법 |
| US09/389,009 US6448666B1 (en) | 1995-02-17 | 1999-09-02 | Semiconductor device and method for forming insulating film |
| KR1020000016028A KR100294376B1 (ko) | 1995-02-17 | 2000-03-29 | 반도체장치 및 절연막 형성방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02913795A JP3218534B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | 絶縁膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08222560A true JPH08222560A (ja) | 1996-08-30 |
| JP3218534B2 JP3218534B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=12267901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02913795A Expired - Lifetime JP3218534B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | 絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3218534B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0964176A (ja) * | 1995-08-21 | 1997-03-07 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
-
1995
- 1995-02-17 JP JP02913795A patent/JP3218534B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0964176A (ja) * | 1995-08-21 | 1997-03-07 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3218534B2 (ja) | 2001-10-15 |
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