JPH0822986A - 絶縁膜の成膜方法 - Google Patents
絶縁膜の成膜方法Info
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- JPH0822986A JPH0822986A JP15385594A JP15385594A JPH0822986A JP H0822986 A JPH0822986 A JP H0822986A JP 15385594 A JP15385594 A JP 15385594A JP 15385594 A JP15385594 A JP 15385594A JP H0822986 A JPH0822986 A JP H0822986A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 Ｓｉ−Ｎ結合を有する有機Ｓｉ化合物を含む
原料ガスを用い、基板上にＳｉＮ系薄膜よりなる相対的
に炭化水素基の含有量の高い下層絶縁膜をプラズマＣＶ
Ｄにより成膜した後、基板を大気から遮断された状態に
維持したまま、ＳｉＨ4 とＮ2 やＮＨ3 とを含む混合ガ
スを用いて、あるいは、Ｓｉ−Ｎ結合を有する有機Ｓｉ
化合物とＮ2 やＮＨ3 とを用いて、前記下層絶縁膜上に
ＳｉＮ系薄膜よりなる相対的に炭化水素基の含有量の低
い上層絶縁膜をプラズマＣＶＤにより成膜する。 【効果】 優れたカバレージを確保しつつ、絶縁耐性、
耐水性、耐腐蝕性といった膜質に優れた絶縁膜を成膜で
きる。このため、微細なデザインルールに基づく半導体
デバイスの性能や歩留まりを向上させることが可能とな
る。また、スルプットを低下させることもなく、経済性
にも優れている。
原料ガスを用い、基板上にＳｉＮ系薄膜よりなる相対的
に炭化水素基の含有量の高い下層絶縁膜をプラズマＣＶ
Ｄにより成膜した後、基板を大気から遮断された状態に
維持したまま、ＳｉＨ4 とＮ2 やＮＨ3 とを含む混合ガ
スを用いて、あるいは、Ｓｉ−Ｎ結合を有する有機Ｓｉ
化合物とＮ2 やＮＨ3 とを用いて、前記下層絶縁膜上に
ＳｉＮ系薄膜よりなる相対的に炭化水素基の含有量の低
い上層絶縁膜をプラズマＣＶＤにより成膜する。 【効果】 優れたカバレージを確保しつつ、絶縁耐性、
耐水性、耐腐蝕性といった膜質に優れた絶縁膜を成膜で
きる。このため、微細なデザインルールに基づく半導体
デバイスの性能や歩留まりを向上させることが可能とな
る。また、スルプットを低下させることもなく、経済性
にも優れている。
Description
【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
られる絶縁膜の成膜方法に関し、特に有機Ｓｉ化合物を
原料ガスとして用いて成膜されたＳｉＮ系絶縁膜やＳｉ
ＯＮ系絶縁膜の絶縁耐性や耐水性を改善する方法に関す
る。
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
られる絶縁膜の成膜方法に関し、特に有機Ｓｉ化合物を
原料ガスとして用いて成膜されたＳｉＮ系絶縁膜やＳｉ
ＯＮ系絶縁膜の絶縁耐性や耐水性を改善する方法に関す
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。
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４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。
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４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断差の増大に
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。
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断差の増大に
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、［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］4 Ｓｉ、
［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］3 ＳｉＨ、［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］2 Ｓ
ｉＨ2 といった、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、有機Ｓｉ化合物から炭化水素
基が切断されることにより、Ｓｉ−Ｎ結合を存続した中
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。
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、［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］4 Ｓｉ、
［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］3 ＳｉＨ、［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］2 Ｓ
ｉＨ2 といった、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、有機Ｓｉ化合物から炭化水素
基が切断されることにより、Ｓｉ−Ｎ結合を存続した中
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】ところが、上述のよう
に有機Ｓｉ化合物を用いて成膜されたＳｉＮ系絶縁膜に
おいては、炭化水素基の残留によって絶縁耐性が劣化し
たり、耐水性や耐腐蝕性が劣化することが懸念される。
に有機Ｓｉ化合物を用いて成膜されたＳｉＮ系絶縁膜に
おいては、炭化水素基の残留によって絶縁耐性が劣化し
たり、耐水性や耐腐蝕性が劣化することが懸念される。
【０００７】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、優れたカバレージを確保しつ
つ、膜質を劣化させない絶縁膜の成膜方法を提供するこ
とを目的とする。
て提案されたものであり、優れたカバレージを確保しつ
つ、膜質を劣化させない絶縁膜の成膜方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る絶縁膜の成
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、Ｓｉ−Ｎ結合を有する有機Ｓｉ化合物を含む原
料ガスを用い、基板上にＳｉＮ系薄膜あるいはＳｉＯＮ
系薄膜よりなる相対的に炭化水素基の含有量の高い下層
絶縁膜をＣＶＤにより成膜する工程と、前記下層絶縁膜
上にＳｉＮ系薄膜よりなる相対的に炭化水素基の含有量
の低い上層絶縁膜をＣＶＤにより成膜する工程とを有す
るものである。
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、Ｓｉ−Ｎ結合を有する有機Ｓｉ化合物を含む原
料ガスを用い、基板上にＳｉＮ系薄膜あるいはＳｉＯＮ
系薄膜よりなる相対的に炭化水素基の含有量の高い下層
絶縁膜をＣＶＤにより成膜する工程と、前記下層絶縁膜
上にＳｉＮ系薄膜よりなる相対的に炭化水素基の含有量
の低い上層絶縁膜をＣＶＤにより成膜する工程とを有す
るものである。
【０００９】前記下層絶縁膜を成膜するために導入され
る原料ガスとしては、効率よく目的の反応生成物を得る
ために、Ｓｉ−Ｎ結合を有する有機Ｓｉ化合物が用いら
れるが、Ｓｉ原子に、アジド基（以下、−Ｎ3 基とす
る。）、−ＮＲ2 （但し、Ｒは炭素数１以上の炭化水素
基である。）基を結合させた構成のものが使用可能であ
る。特に、−ＮＲ2 がＳｉ原子に結合していると、成膜
時に炭化水素基が切断され、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
ジの向上にもつながる。
る原料ガスとしては、効率よく目的の反応生成物を得る
ために、Ｓｉ−Ｎ結合を有する有機Ｓｉ化合物が用いら
れるが、Ｓｉ原子に、アジド基（以下、−Ｎ3 基とす
る。）、−ＮＲ2 （但し、Ｒは炭素数１以上の炭化水素
基である。）基を結合させた構成のものが使用可能であ
る。特に、−ＮＲ2 がＳｉ原子に結合していると、成膜
時に炭化水素基が切断され、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
ジの向上にもつながる。
【００１０】さらに、上記Ｓｉ原子にアルキル基（以
下、−Ｒ’基とする。）および／またはアルコキシル基
（以下、−ＯＲ''基とする。）が結合していると、成膜
時にこれら−Ｒ’基や−ＯＲ''基が切断されることによ
り、生成される中間生成物の流動性が高くなり、下層絶
縁膜のカバレージが向上する。
下、−Ｒ’基とする。）および／またはアルコキシル基
（以下、−ＯＲ''基とする。）が結合していると、成膜
時にこれら−Ｒ’基や−ＯＲ''基が切断されることによ
り、生成される中間生成物の流動性が高くなり、下層絶
縁膜のカバレージが向上する。
【００１１】なお、Ｓｉ原子に直接結合するＨ原子は、
上述した−ＮＲ2 基，−Ｎ3 基，−Ｒ' 基，−ＯＲ''基
のように、Ｓｉ−Ｎ結合を存続させて成膜効率を向上さ
せる効果やカバレージを改善する効果を示さないので、
Ｓｉ原子に１つも結合させないか、結合させても少数と
した方がよい。
上述した−ＮＲ2 基，−Ｎ3 基，−Ｒ' 基，−ＯＲ''基
のように、Ｓｉ−Ｎ結合を存続させて成膜効率を向上さ
せる効果やカバレージを改善する効果を示さないので、
Ｓｉ原子に１つも結合させないか、結合させても少数と
した方がよい。
【００１２】さらにまた、下層絶縁膜の成膜速度を向上
させるために、Ｓｉ−Ｓｉ結合を有する有機Ｓｉ化合物
を用いてもよい。これにより、成膜時に供給する原料ガ
スの流量を増加したり、プラズマＣＶＤ装置の電極に印
加する電力を増大することなく成膜速度を向上させるこ
とができるため、不純物の取り込みが増大したり、カバ
レージが劣化したりといった問題を生じさせることな
く、スループットを向上させることが可能となる。
させるために、Ｓｉ−Ｓｉ結合を有する有機Ｓｉ化合物
を用いてもよい。これにより、成膜時に供給する原料ガ
スの流量を増加したり、プラズマＣＶＤ装置の電極に印
加する電力を増大することなく成膜速度を向上させるこ
とができるため、不純物の取り込みが増大したり、カバ
レージが劣化したりといった問題を生じさせることな
く、スループットを向上させることが可能となる。
【００１３】したがって、下層絶縁膜の成膜に用いられ
る有機Ｓｉ化合物のうち、最も望ましい構造を有するも
のは、下記の一般式（１）にて示すことができる。
る有機Ｓｉ化合物のうち、最も望ましい構造を有するも
のは、下記の一般式（１）にて示すことができる。
【００１４】 Ｓｉn （ＮＲ2 ）w （Ｎ3 ）x （Ｒ' ）y （ＯＲ''）z ・・・（１） （但し、ｗ，ｘ，ｙ，ｚは、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝２ｎ＋
２、０≦ｗ≦２ｎ＋２、０≦ｘ≦２ｎ＋２、１≦ｗ＋ｘ
≦２ｎ＋２、０≦ｙ≦２ｎ＋１、０≦ｚ≦２ｎ＋１を満
たす整数であり、ｎは１以上の整数である。また、Ｒ'
およびＲ''は炭素数１以上の脂肪族飽和炭化水素基を示
し、Ｒは炭素数１以上の炭化水素基を示す。） なお、上記Ｒ、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。そして、それぞれの場合につ
いて、直鎖状，分枝状，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く、例えば、メチル
基，エチル基，シクロペンタジエニル基等が挙げられ
る。
２、０≦ｗ≦２ｎ＋２、０≦ｘ≦２ｎ＋２、１≦ｗ＋ｘ
≦２ｎ＋２、０≦ｙ≦２ｎ＋１、０≦ｚ≦２ｎ＋１を満
たす整数であり、ｎは１以上の整数である。また、Ｒ'
およびＲ''は炭素数１以上の脂肪族飽和炭化水素基を示
し、Ｒは炭素数１以上の炭化水素基を示す。） なお、上記Ｒ、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。そして、それぞれの場合につ
いて、直鎖状，分枝状，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く、例えば、メチル
基，エチル基，シクロペンタジエニル基等が挙げられ
る。
【００１５】上記一般式（１）において、ｚ＝０のと
き、即ち、−ＯＲ''基が結合されていない有機Ｓｉ化合
物であるとき、これを原料ガスとし、且つ、これに酸素
系ガスを混合しなければ、ＳｉＮ系薄膜が成膜されるこ
ととなる。一方、ｘ≧１のとき、即ち−ＯＲ''基が結合
されている有機Ｓｉ化合物であるとき、これを原料ガス
として用いると、成膜中に微量のＯ原子が取り込まれる
ので、酸素系ガスを併用しなくともＳｉＯＮ系薄膜が成
膜されることとなる。
き、即ち、−ＯＲ''基が結合されていない有機Ｓｉ化合
物であるとき、これを原料ガスとし、且つ、これに酸素
系ガスを混合しなければ、ＳｉＮ系薄膜が成膜されるこ
ととなる。一方、ｘ≧１のとき、即ち−ＯＲ''基が結合
されている有機Ｓｉ化合物であるとき、これを原料ガス
として用いると、成膜中に微量のＯ原子が取り込まれる
ので、酸素系ガスを併用しなくともＳｉＯＮ系薄膜が成
膜されることとなる。
【００１６】そして、本発明に係る絶縁膜の成膜方法に
おいては、上述のようにして成膜されたＳｉＮ系薄膜あ
るいはＳｉＯＮ系薄膜よりなる下層絶縁膜上に、ＳｉＮ
系薄膜よりなる相対的に炭化水素基の含有量が低い上層
絶縁膜を成膜する。即ち、上層絶縁膜は、高い絶縁耐
性、耐水性や耐腐蝕性を有する膜として成膜される。
おいては、上述のようにして成膜されたＳｉＮ系薄膜あ
るいはＳｉＯＮ系薄膜よりなる下層絶縁膜上に、ＳｉＮ
系薄膜よりなる相対的に炭化水素基の含有量が低い上層
絶縁膜を成膜する。即ち、上層絶縁膜は、高い絶縁耐
性、耐水性や耐腐蝕性を有する膜として成膜される。
【００１７】ＳｉＮ系薄膜よりなる上層絶縁膜を成膜す
るための原料ガスとしては、無機Ｓｉ化合物とＮ2 およ
び／またはＮ原子を含む化合物とを含む混合ガスを用い
て好適である。これによって、炭化水素基が取り込まれ
ないＳｉＮ系薄膜が成膜でき、非常に絶縁耐性、耐水性
や耐腐蝕性に優れた上層絶縁膜となる。なお、この上層
絶縁膜は、基板の表面段差をステップカバレージよく被
覆して、ある程度平坦化した下層絶縁膜の上に成膜され
るため、ステップカバレージにも不安はない。
るための原料ガスとしては、無機Ｓｉ化合物とＮ2 およ
び／またはＮ原子を含む化合物とを含む混合ガスを用い
て好適である。これによって、炭化水素基が取り込まれ
ないＳｉＮ系薄膜が成膜でき、非常に絶縁耐性、耐水性
や耐腐蝕性に優れた上層絶縁膜となる。なお、この上層
絶縁膜は、基板の表面段差をステップカバレージよく被
覆して、ある程度平坦化した下層絶縁膜の上に成膜され
るため、ステップカバレージにも不安はない。
【００１８】上記無機Ｓｉ化合物としては、ＳｉＨ4 が
代表的であり、前記Ｎ原子を含む化合物としては、ＮＨ
3 が代表的である。
代表的であり、前記Ｎ原子を含む化合物としては、ＮＨ
3 が代表的である。
【００１９】また、ＳｉＮ系薄膜よりなる上層絶縁膜を
成膜するための原料ガスとして、有機Ｓｉ化合物とＮ2
および／またはＮ原子を含む化合物とを用いてもよい。
Ｎ2やＮ原子を含む化合物は炭化水素基の還元剤として
働くため、有機Ｓｉ化合物と混合して用いると、生成さ
れる中間生成物が高分子化する前に炭化水素基を引き抜
く、あるいは、成膜されたＳｉＮ系薄膜中に取り込まれ
た炭化水素基を引き抜き、炭化水素基の含有量が抑えら
れた上層絶縁膜となる。なお、この上層絶縁膜は、中間
生成物が高分子化する前にある程度炭化水素基が引き抜
かれるものの、カバレージにも優れている。
成膜するための原料ガスとして、有機Ｓｉ化合物とＮ2
および／またはＮ原子を含む化合物とを用いてもよい。
Ｎ2やＮ原子を含む化合物は炭化水素基の還元剤として
働くため、有機Ｓｉ化合物と混合して用いると、生成さ
れる中間生成物が高分子化する前に炭化水素基を引き抜
く、あるいは、成膜されたＳｉＮ系薄膜中に取り込まれ
た炭化水素基を引き抜き、炭化水素基の含有量が抑えら
れた上層絶縁膜となる。なお、この上層絶縁膜は、中間
生成物が高分子化する前にある程度炭化水素基が引き抜
かれるものの、カバレージにも優れている。
【００２０】さらに、Ｎ2 および／またはＮ原子を含む
化合物を成膜時のみならず、後処理として、成膜後にも
反応室内に導入してプラズマ処理を行えば、上層絶縁膜
の表層部の炭化水素基を一層低減させることができる。
なお、成膜と上記後処理とを交互に複数回繰り返しなが
らＳｉＮ系薄膜を所望の膜厚に形成すれば、表層部のみ
ならず、深層部に亘って十分に炭化水素基の含有量が低
減された上層絶縁膜が成膜できるため、必ずしもＮ2 お
よび／またはＮ原子を含む化合物を有機Ｓｉ化合物と混
合して用いなくともよい。そして、Ｎ2 および／または
Ｎ原子を含む化合物を有機Ｓｉ化合物と混合しない場
合、成膜時の中間生成物の高分子化を妨げないので、カ
バレージにも非常に優れた上層絶縁膜が得られる。
化合物を成膜時のみならず、後処理として、成膜後にも
反応室内に導入してプラズマ処理を行えば、上層絶縁膜
の表層部の炭化水素基を一層低減させることができる。
なお、成膜と上記後処理とを交互に複数回繰り返しなが
らＳｉＮ系薄膜を所望の膜厚に形成すれば、表層部のみ
ならず、深層部に亘って十分に炭化水素基の含有量が低
減された上層絶縁膜が成膜できるため、必ずしもＮ2 お
よび／またはＮ原子を含む化合物を有機Ｓｉ化合物と混
合して用いなくともよい。そして、Ｎ2 および／または
Ｎ原子を含む化合物を有機Ｓｉ化合物と混合しない場
合、成膜時の中間生成物の高分子化を妨げないので、カ
バレージにも非常に優れた上層絶縁膜が得られる。
【００２１】上層絶縁膜の成膜に用いられる有機Ｓｉ化
合物は、Ｓｉ−Ｎ結合を有するものであることが好まし
く、下層絶縁膜を成膜するために用いる有機Ｓｉ化合物
と同様のものが使用可能である。但し、一般にＳｉＯＮ
系薄膜はＳｉＮ系薄膜に比して、絶縁耐性や耐水性に劣
るため、Ｏ原子が含まれない有機Ｓｉ化合物を用いた
り、酸素性のガスを併用したりしない方がよい。なお、
Ｎ原子を含む化合物としては、ＮＨ3 が代表的である
が、アジ化水素（Ｎ3 Ｈ），アンモニア誘導体，ヒドラ
ジン（Ｎ2 Ｈ4 ），ヒドラジン誘導体，メチルヒドラジ
ン等、分子内にＮ原子とＨ原子を含有するものが使用可
能である。
合物は、Ｓｉ−Ｎ結合を有するものであることが好まし
く、下層絶縁膜を成膜するために用いる有機Ｓｉ化合物
と同様のものが使用可能である。但し、一般にＳｉＯＮ
系薄膜はＳｉＮ系薄膜に比して、絶縁耐性や耐水性に劣
るため、Ｏ原子が含まれない有機Ｓｉ化合物を用いた
り、酸素性のガスを併用したりしない方がよい。なお、
Ｎ原子を含む化合物としては、ＮＨ3 が代表的である
が、アジ化水素（Ｎ3 Ｈ），アンモニア誘導体，ヒドラ
ジン（Ｎ2 Ｈ4 ），ヒドラジン誘導体，メチルヒドラジ
ン等、分子内にＮ原子とＨ原子を含有するものが使用可
能である。
【００２２】以上のようにして得られるＳｉＮ系薄膜よ
りなる上層絶縁膜は、高い絶縁耐性、高い耐水性や耐腐
蝕性を有するため、下層絶縁膜中に炭化水素基が残留し
ていても、絶縁膜全体としての絶縁耐性、耐水性、耐腐
蝕性が十分に確保できる。即ち、下層絶縁膜において
は、炭化水素基の含有量の低減が要求されないため、一
層、ステップカバレージを向上させることも可能とな
る。なお、無論、下層絶縁膜を成膜する際にも、カバレ
ージを劣化させない範囲で、有機Ｓｉ化合物に少量のＮ
Ｈ3 やＮ2 を混合して、炭化水素基の含有量の低減を図
っても構わない。
りなる上層絶縁膜は、高い絶縁耐性、高い耐水性や耐腐
蝕性を有するため、下層絶縁膜中に炭化水素基が残留し
ていても、絶縁膜全体としての絶縁耐性、耐水性、耐腐
蝕性が十分に確保できる。即ち、下層絶縁膜において
は、炭化水素基の含有量の低減が要求されないため、一
層、ステップカバレージを向上させることも可能とな
る。なお、無論、下層絶縁膜を成膜する際にも、カバレ
ージを劣化させない範囲で、有機Ｓｉ化合物に少量のＮ
Ｈ3 やＮ2 を混合して、炭化水素基の含有量の低減を図
っても構わない。
【００２３】ところで、上述のような下層絶縁膜の成膜
および上層絶縁膜の成膜に際しては、下層絶縁膜の膜質
劣化を防止するため、前記下層絶縁膜を成膜後、前記基
板を大気から遮断された状態に維持したまま、前記上層
絶縁膜の成膜を行うことが好ましい。これには、複数の
反応室と共通の真空搬送路を有する、いわゆるマルチチ
ャンバ型の装置内にて、基板を下層絶縁膜成膜用の反応
室から上層絶縁膜成膜用の反応室へと搬送してもよい
し、スループットを低下させないために、基板を同一の
反応室内に載置したまま、下層絶縁膜の成膜および上層
絶縁膜の成膜を連続して行ってもよい。
および上層絶縁膜の成膜に際しては、下層絶縁膜の膜質
劣化を防止するため、前記下層絶縁膜を成膜後、前記基
板を大気から遮断された状態に維持したまま、前記上層
絶縁膜の成膜を行うことが好ましい。これには、複数の
反応室と共通の真空搬送路を有する、いわゆるマルチチ
ャンバ型の装置内にて、基板を下層絶縁膜成膜用の反応
室から上層絶縁膜成膜用の反応室へと搬送してもよい
し、スループットを低下させないために、基板を同一の
反応室内に載置したまま、下層絶縁膜の成膜および上層
絶縁膜の成膜を連続して行ってもよい。
【００２４】ところで、上述のような下層絶縁膜および
上層絶縁膜の成膜時には、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可能となることから、反応
室内にプラズマを発生させながら成膜を行って好適であ
る。なお、下層絶縁膜の成膜と上層絶縁膜の成膜とで
は、プラズマＣＶＤ条件をそれぞれ適正化する必要があ
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。
上層絶縁膜の成膜時には、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可能となることから、反応
室内にプラズマを発生させながら成膜を行って好適であ
る。なお、下層絶縁膜の成膜と上層絶縁膜の成膜とで
は、プラズマＣＶＤ条件をそれぞれ適正化する必要があ
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。
【００２５】プラズマＣＶＤによる成膜時には、所望の
絶縁膜成分以外に中間生成物、副生成物、原料ガスの未
解離成分等も基板表面の近傍に存在し、これら不純物成
分が取り込まれやすい。また、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することも懸念される。そこで、前
記プラズマを間欠的に発生させ、基板表面に所望の化学
種以外の化学種が蓄積されるのを防止することが、膜質
向上の観点から好適である。
絶縁膜成分以外に中間生成物、副生成物、原料ガスの未
解離成分等も基板表面の近傍に存在し、これら不純物成
分が取り込まれやすい。また、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することも懸念される。そこで、前
記プラズマを間欠的に発生させ、基板表面に所望の化学
種以外の化学種が蓄積されるのを防止することが、膜質
向上の観点から好適である。
【００２６】また、プラズマを間欠的に発生させると、
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、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。
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、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。
【００２７】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、あるいは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。
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、あるいは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。
【００２８】
【作用】本発明を適用して成膜された絶縁膜は、ステッ
プカバレージに優れ、且つ、高い絶縁耐性、耐水性、耐
腐蝕性も確保されたものとなる。これは、以下のような
理由による。
プカバレージに優れ、且つ、高い絶縁耐性、耐水性、耐
腐蝕性も確保されたものとなる。これは、以下のような
理由による。
【００２９】カバレージを向上させるために有機Ｓｉ化
合物を含む原料ガスを用いて成膜を行うと、膜中に炭化
水素基が取り込まれ、絶縁耐性、耐水性、耐腐蝕性が劣
化することとなるが、本発明を適用して、このような薄
膜（下層絶縁膜）を相対的に炭化水素基の含有量の低い
薄膜（上層絶縁膜）にて被覆すれば、高い絶縁耐性、耐
水性、耐腐蝕性が確保できる。
合物を含む原料ガスを用いて成膜を行うと、膜中に炭化
水素基が取り込まれ、絶縁耐性、耐水性、耐腐蝕性が劣
化することとなるが、本発明を適用して、このような薄
膜（下層絶縁膜）を相対的に炭化水素基の含有量の低い
薄膜（上層絶縁膜）にて被覆すれば、高い絶縁耐性、耐
水性、耐腐蝕性が確保できる。
【００３０】また、炭化水素基の含有量の低い薄膜はカ
バレージに劣る傾向があるが、本発明では、低い炭化水
素基の含有量が要求される上層絶縁膜は、カバレージよ
く成膜された下層絶縁膜上に成膜され、該下層絶縁膜表
面はある程度平坦化されているため、カバレージの悪さ
が問題とならない。
バレージに劣る傾向があるが、本発明では、低い炭化水
素基の含有量が要求される上層絶縁膜は、カバレージよ
く成膜された下層絶縁膜上に成膜され、該下層絶縁膜表
面はある程度平坦化されているため、カバレージの悪さ
が問題とならない。
【００３１】このため、下層絶縁膜にて高いステップカ
バレージを確保し、上層絶縁膜にて高い絶縁耐性、耐水
性、耐腐蝕性を確保できるのである。
バレージを確保し、上層絶縁膜にて高い絶縁耐性、耐水
性、耐腐蝕性を確保できるのである。
【００３２】特に、上層絶縁膜を、無機Ｓｉ化合物とＮ
2 および／またはＮ原子を含む化合物とを含む混合ガス
を用いて成膜すると、該上層絶縁膜に炭化水素基が取り
込まれないため、非常に高い絶縁耐性、耐水性、耐腐蝕
性が確保できる。
2 および／またはＮ原子を含む化合物とを含む混合ガス
を用いて成膜すると、該上層絶縁膜に炭化水素基が取り
込まれないため、非常に高い絶縁耐性、耐水性、耐腐蝕
性が確保できる。
【００３３】一方、上層絶縁膜を、有機Ｓｉ化合物とＮ
2 および／またはＮ原子を含む化合物とを用いて成膜す
ると、Ｎ2 および／またはＮ原子を含む化合物が炭化水
素基を引き抜く働きをし、高い絶縁耐性、耐水性、耐腐
蝕性が確保できる。また、比較的高いステップカバレー
ジをも確保できる。
2 および／またはＮ原子を含む化合物とを用いて成膜す
ると、Ｎ2 および／またはＮ原子を含む化合物が炭化水
素基を引き抜く働きをし、高い絶縁耐性、耐水性、耐腐
蝕性が確保できる。また、比較的高いステップカバレー
ジをも確保できる。
【００３４】ところで、下層絶縁膜を成膜後、大気から
遮断された状態に維持したまま、上層絶縁膜の成膜を行
うと、下層絶縁膜の膜質を劣化を防止することができ
る。即ち、下層絶縁膜はステップカバレージに優れてい
る反面、炭化水素基の含有量が比較的高いために耐水性
に不安があるが、大気から遮断された状態に維持したま
ま、耐水性の高い上層絶縁膜にて被覆すれば、該下層絶
縁膜表面に大気中の水分が吸着したり、吸蔵されたりす
る虞れがなくなる。また、一旦大気に晒す場合に比し
て、大気から遮断された状態に維持しておく方が、スル
ープットの低下を抑制することにもつながる。
遮断された状態に維持したまま、上層絶縁膜の成膜を行
うと、下層絶縁膜の膜質を劣化を防止することができ
る。即ち、下層絶縁膜はステップカバレージに優れてい
る反面、炭化水素基の含有量が比較的高いために耐水性
に不安があるが、大気から遮断された状態に維持したま
ま、耐水性の高い上層絶縁膜にて被覆すれば、該下層絶
縁膜表面に大気中の水分が吸着したり、吸蔵されたりす
る虞れがなくなる。また、一旦大気に晒す場合に比し
て、大気から遮断された状態に維持しておく方が、スル
ープットの低下を抑制することにもつながる。
【００３５】下層絶縁膜および上層絶縁膜を成膜するに
際しては、プラズマＣＶＤ法を適用すると、低温による
成膜が可能となるため、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ることがない。また、Ｒ
Ｆ電力等のプラズマの放電条件を適正化することによっ
て、原料ガスから所望の化学種を生成させることが可能
となる。なお、プラズマを間欠的に発生させることによ
り、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。
際しては、プラズマＣＶＤ法を適用すると、低温による
成膜が可能となるため、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ることがない。また、Ｒ
Ｆ電力等のプラズマの放電条件を適正化することによっ
て、原料ガスから所望の化学種を生成させることが可能
となる。なお、プラズマを間欠的に発生させることによ
り、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。
【００３６】
【実施例】以下、本発明に係る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、有機Ｓｉ化合物を用いて
成膜された下層絶縁膜と、無機Ｓｉ化合物または有機Ｓ
ｉ化合物を用いて成膜された上層絶縁膜とからなる積層
絶縁膜を成膜した例について説明する。
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、有機Ｓｉ化合物を用いて
成膜された下層絶縁膜と、無機Ｓｉ化合物または有機Ｓ
ｉ化合物を用いて成膜された上層絶縁膜とからなる積層
絶縁膜を成膜した例について説明する。
【００３７】なお、以下の各実施例ではＣＶＤ装置とし
て、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いた。このプラ
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
電極となされている。
て、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いた。このプラ
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
電極となされている。
【００３８】実施例１ 本実施例では、テトラジメチルアミノシラン［（Ｃ
Ｈ3 ）2 Ｎ］4 Ｓｉを用いて下層絶縁膜を成膜した後、
シランＳｉＨ4 とアンモニアＮＨ3 および窒素Ｎ2との
混合ガスを用いて上層絶縁膜を成膜した。
Ｈ3 ）2 Ｎ］4 Ｓｉを用いて下層絶縁膜を成膜した後、
シランＳｉＨ4 とアンモニアＮＨ3 および窒素Ｎ2との
混合ガスを用いて上層絶縁膜を成膜した。
【００３９】具体的には、図１に示されるような、Ｓｉ
基板１上にＳｉＯ系層間絶縁膜２が形成され、さらに厚
さ０．８μｍ、配線間距離０．４μｍにてＡｌ系配線３
が形成されたウェハに対し、以下の条件のプラズマＣＶ
Ｄを施した。
基板１上にＳｉＯ系層間絶縁膜２が形成され、さらに厚
さ０．８μｍ、配線間距離０．４μｍにてＡｌ系配線３
が形成されたウェハに対し、以下の条件のプラズマＣＶ
Ｄを施した。
【００４０】 プラズマＣＶＤ条件 原料ガス ： ［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］4 Ｓｉ １００ｓｃｃｍ ＲＦ電力 ： ３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 圧力 ： １２００Ｐａ ウェハ温度 ： ４００℃ 電極間距離 ： １０ｍｍ これにより、図２に示されるように、ＳｉＮ系薄膜より
なる下層絶縁膜４が０．４μｍなる膜厚に成膜された。
そして、上記成膜がなされたプラズマ反応室内をパージ
した後、続いて、同一のプラズマ反応室内にて、以下の
条件により、図３に示されるようにＳｉＮ系薄膜よりな
る上層絶縁膜５を０．６μｍなる膜厚に成膜した。
なる下層絶縁膜４が０．４μｍなる膜厚に成膜された。
そして、上記成膜がなされたプラズマ反応室内をパージ
した後、続いて、同一のプラズマ反応室内にて、以下の
条件により、図３に示されるようにＳｉＮ系薄膜よりな
る上層絶縁膜５を０．６μｍなる膜厚に成膜した。
【００４１】 プラズマＣＶＤ条件 原料ガス ： ＳｉＨ4 ２５０ｓｃｃｍ ＮＨ3 １００ｓｃｃｍ Ｎ2 ４０００ｓｃｃｍ ＲＦ電力 ： ３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 圧力 ： １３３０Ｐａ ウェハ温度 ： ４００℃ 電極間距離 ： １０ｍｍ これにより、下層絶縁膜４および上層絶縁膜５よりなる
積層絶縁膜６が成膜された。なお、下層絶縁膜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
ものであり、その表面も比較的平坦化されていたため、
この上に成膜された上層絶縁膜５も優れたカバレージに
て得られた。
積層絶縁膜６が成膜された。なお、下層絶縁膜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
ものであり、その表面も比較的平坦化されていたため、
この上に成膜された上層絶縁膜５も優れたカバレージに
て得られた。
【００４２】なお、下層絶縁膜４が良好なステップカバ
レージを示したのは、有機Ｓｉ化合物において、ジメチ
ルアミノ基からメチル基が遊離されやすいため、Ｓｉ−
Ｎ結合を存続した中間生成物が高分子重合体を形成し、
優れた流動性を示したからである。
レージを示したのは、有機Ｓｉ化合物において、ジメチ
ルアミノ基からメチル基が遊離されやすいため、Ｓｉ−
Ｎ結合を存続した中間生成物が高分子重合体を形成し、
優れた流動性を示したからである。
【００４３】そして、上述の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。
行った。この腐蝕試験の条件を下記に示す。
【００４４】腐蝕試験条件 塩酸濃度 ： ５％ 試験時間 ： ５分 溶液温度 ： ２５℃ この腐蝕試験の結果、Ａｌ系配線３には腐蝕が見られ
ず、成膜された積層絶縁膜６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。なお、この腐蝕試
験後さらに、長時間に亘って大気中に放置してもＡｌ系
配線３が腐蝕することはなかった。
ず、成膜された積層絶縁膜６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。なお、この腐蝕試
験後さらに、長時間に亘って大気中に放置してもＡｌ系
配線３が腐蝕することはなかった。
【００４５】これは、上層絶縁膜５が炭化水素基を取り
込むことなく、優れた耐水性、耐腐蝕性を有する膜とし
て成膜されたため、積層絶縁膜６全体として、十分な耐
水性、耐腐蝕性が確保されたからである。
込むことなく、優れた耐水性、耐腐蝕性を有する膜とし
て成膜されたため、積層絶縁膜６全体として、十分な耐
水性、耐腐蝕性が確保されたからである。
【００４６】実施例２ 本実施例では、ビスジメチルアミノジエトキシシラン
［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］2 Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）2 とＮＨ3 と
の混合ガスを用いて下層絶縁膜を成膜した後、ＳｉＨ4
とＮ2 との混合ガスを用いて上層絶縁膜を成膜した。
［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］2 Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）2 とＮＨ3 と
の混合ガスを用いて下層絶縁膜を成膜した後、ＳｉＨ4
とＮ2 との混合ガスを用いて上層絶縁膜を成膜した。
【００４７】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が形成されたウェハ
に対して、以下の条件のプラズマＣＶＤにより、図２に
示すように、ＳｉＯＮ系薄膜よりなる下層絶縁膜４を
０．４μｍなる膜厚に成膜した。
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、図２に
示すように、ＳｉＯＮ系薄膜よりなる下層絶縁膜４を
０．４μｍなる膜厚に成膜した。
【００４８】 プラズマＣＶＤ条件 原料ガス ： ［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］2 Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）2 １００ｓｃｃｍ ＮＨ3 ５０ｓｃｃｍ ＲＦ電力 ： ３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 圧力 ： １２００Ｐａ ウェハ温度 ： ２００℃ 電極間距離 ： １０ｍｍ そして、上記成膜がなされたプラズマ反応室内をパージ
した後、続いて、同一のプラズマ反応室内にて、以下の
条件により、図３に示されるようにＳｉＮ系薄膜よりな
る上層絶縁膜５を０．６μｍなる膜厚に成膜した。
した後、続いて、同一のプラズマ反応室内にて、以下の
条件により、図３に示されるようにＳｉＮ系薄膜よりな
る上層絶縁膜５を０．６μｍなる膜厚に成膜した。
【００４９】 プラズマＣＶＤ条件 原料ガス ： ＳｉＨ4 ２５０ｓｃｃｍ Ｎ2 ２０００ｓｃｃｍ ＲＦ電力 ： ３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 圧力 ： １３３０Ｐａ ウェハ温度 ： ４００℃ 電極間距離 ： １０ｍｍ これにより、下層絶縁膜４および上層絶縁膜５よりなる
積層絶縁膜６が成膜された。なお、下層絶縁膜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
ものであり、その表面も比較的平坦化されていたため、
この上に成膜された上層絶縁膜５も優れたカバレージに
て得られた。
積層絶縁膜６が成膜された。なお、下層絶縁膜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
ものであり、その表面も比較的平坦化されていたため、
この上に成膜された上層絶縁膜５も優れたカバレージに
て得られた。
【００５０】なお、下層絶縁膜４が良好なステップカバ
レージを示したのは、有機Ｓｉ化合物において、Ｓｉ原
子からエトキシ基が遊離されやすいこと、ジメチルアミ
ノ基からメチル基が遊離されやすいことから、Ｓｉ−Ｎ
結合を存続した中間生成物が高分子重合体を形成し、優
れた流動性を示したからである。
レージを示したのは、有機Ｓｉ化合物において、Ｓｉ原
子からエトキシ基が遊離されやすいこと、ジメチルアミ
ノ基からメチル基が遊離されやすいことから、Ｓｉ−Ｎ
結合を存続した中間生成物が高分子重合体を形成し、優
れた流動性を示したからである。
【００５１】その後、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に腐蝕は起こらなかっ
た。これより、上層絶縁膜４が良好な耐水性，耐腐蝕性
を有するため、積層絶縁膜６としても良好な膜質を有す
るものとなっていることがわかった。
を行ったところ、Ａｌ系配線３に腐蝕は起こらなかっ
た。これより、上層絶縁膜４が良好な耐水性，耐腐蝕性
を有するため、積層絶縁膜６としても良好な膜質を有す
るものとなっていることがわかった。
【００５２】実施例３ 本実施例では、ヘキサジメチルアミノジシラン［（ＣＨ
3 ）2 Ｎ］6 Ｓｉ2 とＮ2 との混合ガスを用いて下層絶
縁膜を成膜した後、ＳｉＨ4 とＮＨ3 およびＮ2 との混
合ガスを用いて上層絶縁膜を成膜した。
3 ）2 Ｎ］6 Ｓｉ2 とＮ2 との混合ガスを用いて下層絶
縁膜を成膜した後、ＳｉＨ4 とＮＨ3 およびＮ2 との混
合ガスを用いて上層絶縁膜を成膜した。
【００５３】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が形成されたウェハ
に対して、以下の条件のプラズマＣＶＤにより、図２に
示されるようにＳｉＮ系薄膜よりなる下層絶縁膜４を
０．４μｍなる膜厚に成膜した。
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、図２に
示されるようにＳｉＮ系薄膜よりなる下層絶縁膜４を
０．４μｍなる膜厚に成膜した。
【００５４】 プラズマＣＶＤ条件 原料ガス ： ［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］6 Ｓｉ2 １００ｓｃｃｍ Ｎ2 ５００ｓｃｃｍ ＲＦ電力 ： ３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 圧力 ： １２００Ｐａ ウェハ温度 ： ２００℃ 電極間距離 ： １０ｍｍ そして、上記成膜がなされたプラズマ反応室内をパージ
した後、続いて、同一のプラズマ反応室内にて、実施例
１と同様にして、図３に示されるようなＳｉＮ系薄膜よ
りなる上層絶縁膜５を０．６μｍなる膜厚に成膜した。
した後、続いて、同一のプラズマ反応室内にて、実施例
１と同様にして、図３に示されるようなＳｉＮ系薄膜よ
りなる上層絶縁膜５を０．６μｍなる膜厚に成膜した。
【００５５】これにより、下層絶縁膜４および上層絶縁
膜５よりなる積層絶縁膜６が成膜された。なお、下層絶
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り、その表面も比較的平坦化され
ていたため、この上に成膜された上層絶縁膜５も優れた
カバレージにて得られた。
膜５よりなる積層絶縁膜６が成膜された。なお、下層絶
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り、その表面も比較的平坦化され
ていたため、この上に成膜された上層絶縁膜５も優れた
カバレージにて得られた。
【００５６】なお、下層絶縁膜４が良好なステップカバ
レージを示したのは、有機Ｓｉ化合物において、ジメチ
ルアミノ基からメチル基が遊離されやすいことから、Ｓ
ｉ−Ｎ結合を存続した中間生成物が高分子重合体を形成
し、優れた流動性を示したからである。
レージを示したのは、有機Ｓｉ化合物において、ジメチ
ルアミノ基からメチル基が遊離されやすいことから、Ｓ
ｉ−Ｎ結合を存続した中間生成物が高分子重合体を形成
し、優れた流動性を示したからである。
【００５７】また、本実施例における下層絶縁膜４は、
原料ガスとしてＳｉ−Ｓｉ結合を有する有機Ｓｉ化合物
が用いられており、該Ｓｉ−Ｓｉ結合が切断されやすい
ことから、実施例１に比して約２倍の成膜速度にて成膜
がなされた。
原料ガスとしてＳｉ−Ｓｉ結合を有する有機Ｓｉ化合物
が用いられており、該Ｓｉ−Ｓｉ結合が切断されやすい
ことから、実施例１に比して約２倍の成膜速度にて成膜
がなされた。
【００５８】その後、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、上層絶縁膜４が良好な耐水性，耐腐蝕性
を有するため、積層絶縁膜６としても良好な膜質を有す
るものとなっていることがわかった。
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、上層絶縁膜４が良好な耐水性，耐腐蝕性
を有するため、積層絶縁膜６としても良好な膜質を有す
るものとなっていることがわかった。
【００５９】実施例４ 本実施例では、ビスシクロペンタジエニルシリルアジド
Ｃｐ2 Ｓｉ（Ｎ3 ）2（ここでＣｐはシクロペンタジエ
ニル基を示す。）を用いて下層絶縁膜を成膜した後、該
Ｃｐ2 Ｓｉ（Ｎ3 ）2 とＮ2 との混合ガスを用いて上層
絶縁膜を成膜した。
Ｃｐ2 Ｓｉ（Ｎ3 ）2（ここでＣｐはシクロペンタジエ
ニル基を示す。）を用いて下層絶縁膜を成膜した後、該
Ｃｐ2 Ｓｉ（Ｎ3 ）2 とＮ2 との混合ガスを用いて上層
絶縁膜を成膜した。
【００６０】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が形成されたウェハ
に対して、以下の条件のプラズマＣＶＤにより、図２に
示されるようにＳｉＮ系薄膜よりなる下層絶縁膜４を
０．４μｍなる膜厚に成膜した。
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、図２に
示されるようにＳｉＮ系薄膜よりなる下層絶縁膜４を
０．４μｍなる膜厚に成膜した。
【００６１】 プラズマＣＶＤ条件 原料ガス ： Ｃｐ2 Ｓｉ（Ｎ3 ）2 １００ｓｃｃｍ ＲＦ電力 ： ３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 圧力 ： １２００Ｐａ ウェハ温度 ： ２００℃ 電極間距離 ： １０ｍｍ そして、上述の成膜がなされたのと同一のプラズマ反応
室内で、以下条件のプラズマＣＶＤを行い、図３に示さ
れるようなＳｉＮ系薄膜よりなる上層絶縁膜５を０．６
μｍなる膜厚に成膜した。
室内で、以下条件のプラズマＣＶＤを行い、図３に示さ
れるようなＳｉＮ系薄膜よりなる上層絶縁膜５を０．６
μｍなる膜厚に成膜した。
【００６２】 プラズマＣＶＤ条件 原料ガス ： Ｃｐ2 Ｓｉ（Ｎ3 ）2 １００ｓｃｃｍ Ｎ2 ２０００ｓｃｃｍ ＲＦ電力 ： ３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 圧力 ： １２００Ｐａ ウェハ温度 ： ２００℃ 電極間距離 ： １０ｍｍ これにより、下層絶縁膜４および上層絶縁膜５よりなる
積層絶縁膜６が成膜された。なお、下層絶縁膜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
ものであり、この上に成膜された上層絶縁膜５も優れた
カバレージにて得られた。
積層絶縁膜６が成膜された。なお、下層絶縁膜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
ものであり、この上に成膜された上層絶縁膜５も優れた
カバレージにて得られた。
【００６３】なお、下層絶縁膜４が良好なステップカバ
レージを示したのは、有機Ｓｉ化合物において、シクロ
ペンタジエニル基が遊離されやすいことから、Ｓｉ−Ｎ
結合を存続した中間生成物が高分子重合体を形成し、優
れた流動性を示したからである。また、上層絶縁膜５
は、有機Ｓｉ化合物を用いて成膜されたものであるた
め、中間生成物が高分子重合体を形成する前にＮ2 が炭
化水素基を引き抜いてもなお、十分なカバレージを示し
た。
レージを示したのは、有機Ｓｉ化合物において、シクロ
ペンタジエニル基が遊離されやすいことから、Ｓｉ−Ｎ
結合を存続した中間生成物が高分子重合体を形成し、優
れた流動性を示したからである。また、上層絶縁膜５
は、有機Ｓｉ化合物を用いて成膜されたものであるた
め、中間生成物が高分子重合体を形成する前にＮ2 が炭
化水素基を引き抜いてもなお、十分なカバレージを示し
た。
【００６４】続いて、下記の条件のアニール処理を行っ
た。
た。
【００６５】 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℃ その後、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には腐蝕が見られず、積層絶縁膜６
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。なお、これは、Ｎ2 が炭化水素基の還元剤とし
て働き、炭化水素基の含有量の低い上層絶縁膜５が成膜
されたためである。
ろ、Ａｌ系配線３には腐蝕が見られず、積層絶縁膜６
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。なお、これは、Ｎ2 が炭化水素基の還元剤とし
て働き、炭化水素基の含有量の低い上層絶縁膜５が成膜
されたためである。
【００６６】実施例５ 本実施例では、ビスジメチルアミノシリルアジド［（Ｃ
Ｈ3 ）2 Ｎ］2 Ｓｉ（Ｎ3 ）2 を用いて下層絶縁膜を成
膜した後、該［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］2 Ｓｉ（Ｎ3）2 とＮ
Ｈ3 との混合ガスを用いた成膜工程と、ヒドラジン（Ｎ
2 Ｈ4 ）を用いた後処理工程とを交互に繰り返して上層
絶縁膜を形成した。
Ｈ3 ）2 Ｎ］2 Ｓｉ（Ｎ3 ）2 を用いて下層絶縁膜を成
膜した後、該［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］2 Ｓｉ（Ｎ3）2 とＮ
Ｈ3 との混合ガスを用いた成膜工程と、ヒドラジン（Ｎ
2 Ｈ4 ）を用いた後処理工程とを交互に繰り返して上層
絶縁膜を形成した。
【００６７】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が形成されたウェハ
に対して、以下の条件のプラズマＣＶＤにより、図２に
示されるようにＳｉＮ系薄膜よりなる下層絶縁膜４を
０．４μｍなる膜厚に成膜した。
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、図２に
示されるようにＳｉＮ系薄膜よりなる下層絶縁膜４を
０．４μｍなる膜厚に成膜した。
【００６８】 プラズマＣＶＤ条件 原料ガス ： ［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］2 Ｓｉ（Ｎ3 ）2 １００ｓｃｃｍ ＲＦ電力 ： ３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 圧力 ： １２００Ｐａ ウェハ温度 ： ２００℃ 電極間距離 ： １０ｍｍ そして、上述の成膜がなされたのと同一のプラズマ反応
室内で、以下に示す条件にて、成膜のためのプラズマＣ
ＶＤと後処理のためのプラズマ処理とを交互に６回繰り
返した。
室内で、以下に示す条件にて、成膜のためのプラズマＣ
ＶＤと後処理のためのプラズマ処理とを交互に６回繰り
返した。
【００６９】 プラズマＣＶＤ条件 原料ガス ： ［（ＣＨ3 ）2 Ｎ］2 Ｓｉ（Ｎ3 ）2 １００ｓｃｃｍ ＮＨ3 ５０ｓｃｃｍ ＲＦ電力 ： ３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 圧力 ： １２００Ｐａ ウェハ温度 ： ２００℃ 電極間距離 ： １０ｍｍ 成膜時間 ： ６秒 プラズマ処理条件 後処理ガス ： Ｎ2 Ｈ4 １００ｓｃｃｍ ＲＦ電力 ： ３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 圧力 ： １３３０Ｐａ ウェハ温度 ： １５０℃ 電極間距離 ： １０ｍｍ 処理時間 ： ６０秒 これにより、０．１μｍずつ成膜がなされる毎に後処理
が施され、図３に示されるように、合計０．６μｍ厚の
ＳｉＮ系上層絶縁膜５が成膜され、この結果、下層絶縁
膜４および上層絶縁膜５よりなる積層絶縁膜６が成膜さ
れた。なお、下層絶縁膜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り、この上に
成膜された上層絶縁膜５も優れたカバレージにて得られ
た。
が施され、図３に示されるように、合計０．６μｍ厚の
ＳｉＮ系上層絶縁膜５が成膜され、この結果、下層絶縁
膜４および上層絶縁膜５よりなる積層絶縁膜６が成膜さ
れた。なお、下層絶縁膜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り、この上に
成膜された上層絶縁膜５も優れたカバレージにて得られ
た。
【００７０】なお、下層絶縁膜４が良好なステップカバ
レージを示したのは、有機Ｓｉ化合物において、ジメチ
ルアミノ基からメチル基が遊離されやすいことから、Ｓ
ｉ−Ｎ結合を存続した中間生成物が高分子重合体を形成
し、優れた流動性を示したからである。また、上層絶縁
膜５が良好なカバレージを示したのは、Ｎ2 Ｈ4 が有機
Ｓｉ化合物と混合して用いられなかったため、中間生成
物の高分子化が妨げられなかったためである。
レージを示したのは、有機Ｓｉ化合物において、ジメチ
ルアミノ基からメチル基が遊離されやすいことから、Ｓ
ｉ−Ｎ結合を存続した中間生成物が高分子重合体を形成
し、優れた流動性を示したからである。また、上層絶縁
膜５が良好なカバレージを示したのは、Ｎ2 Ｈ4 が有機
Ｓｉ化合物と混合して用いられなかったため、中間生成
物の高分子化が妨げられなかったためである。
【００７１】続いて、実施例４と同様、原料ガスを希釈
した導入ガスを用いてアニール処理を行い、腐蝕試験を
行ったところ、Ａｌ系配線３には腐蝕が見られず、積層
絶縁膜６は実施例１にて成膜されたものと同様、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。な
お、これは、ＳｉＮ系上層絶縁膜５が、Ｎ2 Ｈ4 による
炭化水素基の還元を繰り返しながら成膜され、表層部か
ら深層部に亘って炭化水素基の含有量の低いものとなっ
ていたためである。
した導入ガスを用いてアニール処理を行い、腐蝕試験を
行ったところ、Ａｌ系配線３には腐蝕が見られず、積層
絶縁膜６は実施例１にて成膜されたものと同様、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。な
お、これは、ＳｉＮ系上層絶縁膜５が、Ｎ2 Ｈ4 による
炭化水素基の還元を繰り返しながら成膜され、表層部か
ら深層部に亘って炭化水素基の含有量の低いものとなっ
ていたためである。
【００７２】以上のように、実施例１〜５によって成膜
された積層絶縁膜６は、良好なカバレージを示し、且
つ、耐水性，耐腐蝕性にも優れたものであったため、パ
ッシベーション膜として用いられて好適であった。
された積層絶縁膜６は、良好なカバレージを示し、且
つ、耐水性，耐腐蝕性にも優れたものであったため、パ
ッシベーション膜として用いられて好適であった。
【００７３】以上、本発明に係る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、本発明を適用して成
膜される絶縁膜は、パッシベーション膜以外に層間絶縁
膜として適用することもできる。また、絶縁膜を成膜す
るためのＣＶＤ装置の構成も実施例に示された平行平板
型プラズマＣＶＤ装置に限られず、例えばＥＣＲ−ＣＶ
Ｄ装置であってもよい。さらに、ＣＶＤ条件、アニール
条件、絶縁膜を成膜するウェハの構成においても特に限
定されず、例えば、有機Ｓｉ化合物を用いて下層絶縁膜
を成膜した後、上層絶縁膜の成膜を行う前にアニール処
理を施してもよい。
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、本発明を適用して成
膜される絶縁膜は、パッシベーション膜以外に層間絶縁
膜として適用することもできる。また、絶縁膜を成膜す
るためのＣＶＤ装置の構成も実施例に示された平行平板
型プラズマＣＶＤ装置に限られず、例えばＥＣＲ−ＣＶ
Ｄ装置であってもよい。さらに、ＣＶＤ条件、アニール
条件、絶縁膜を成膜するウェハの構成においても特に限
定されず、例えば、有機Ｓｉ化合物を用いて下層絶縁膜
を成膜した後、上層絶縁膜の成膜を行う前にアニール処
理を施してもよい。
【００７４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
を適用すると、従来困難であったステップカバレージと
絶縁耐性や耐水性といった膜質との両立を図ることがで
きる。このため、微細なデザインルールに基づく半導体
デバイスの性能や歩留まりを向上させることが可能とな
る。
を適用すると、従来困難であったステップカバレージと
絶縁耐性や耐水性といった膜質との両立を図ることがで
きる。このため、微細なデザインルールに基づく半導体
デバイスの性能や歩留まりを向上させることが可能とな
る。
【００７５】また、下層絶縁膜と上層絶縁膜を連続成膜
することにより、スループットの低下を抑制できる。
することにより、スループットの低下を抑制できる。
【００７６】このため、信頼性の高い半導体デバイスを
コストを上昇させることなく提供でき、工業的価値が極
めて大きい。
コストを上昇させることなく提供でき、工業的価値が極
めて大きい。
【図１】本発明の一実施例において、Ｓｉ基板上にＳｉ
Ｏ系層間絶縁膜とＡｌ系配線が形成されたウェハの断面
を示す模式図である。
Ｏ系層間絶縁膜とＡｌ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のウェハに対して下層絶縁膜を成膜した状
態を示す模式図である。
態を示す模式図である。
【図２】図２のウェハに対してさらに上層絶縁膜を成膜
した状態を示す模式図である。
した状態を示す模式図である。
【図４】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。
ハの断面を示す模式図である。
１ Ｓｉ基板 ２ ＳｉＯ系層間絶縁膜 ３ Ａｌ系配線 ４ 下層絶縁膜 ５ 上層絶縁膜 ６ 積層絶縁膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１１月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例において、Ｓｉ基板上にＳｉ
Ｏ系層間絶縁膜とＡｌ系配線が形成されたウェハの断面
を示す様式図である。
Ｏ系層間絶縁膜とＡｌ系配線が形成されたウェハの断面
を示す様式図である。
【図２】図１のウェハに対して下層絶縁膜を成膜した状
態を示す様式図である。
態を示す様式図である。
【図３】図２のウェハに対してさらに上層絶縁膜を成膜
した状態を示す様式図である。
した状態を示す様式図である。
【図４】従来法によりＳｉＮ系絶縁膜が成膜されたウェ
ハの断面を示す様式図である。
ハの断面を示す様式図である。
【符号の説明】 １ Ｓｉ基板 ２ ＳｉＯ系層間絶縁膜 ３ Ａｌ系配線 ４ 下層絶縁膜 ５ 上層絶縁膜 ６ 積層絶縁膜
Claims (8)
- 【請求項１】 Ｓｉ−Ｎ結合を有する有機Ｓｉ化合物を
含む原料ガスを用い、基板上にＳｉＮ系薄膜あるいはＳ
ｉＯＮ系薄膜よりなる相対的に炭化水素基の含有量の高
い下層絶縁膜をＣＶＤにより成膜する工程と、 前記下層絶縁膜上にＳｉＮ系薄膜よりなる相対的に炭化
水素基の含有量の低い上層絶縁膜をＣＶＤにより成膜す
る工程とを有する絶縁膜の成膜方法。 - 【請求項２】 前記上層絶縁膜を、無機Ｓｉ化合物とＮ
2 および／またはＮ原子を含む化合物とを含む混合ガス
を用いて成膜することを特徴とする請求項１記載の絶縁
膜の成膜方法。 - 【請求項３】 前記無機Ｓｉ化合物がＳｉＨ4 であるこ
とを特徴とする請求項２記載の絶縁膜の成膜方法。 - 【請求項４】 前記上層絶縁膜を、有機Ｓｉ化合物とＮ
2 および／またはＮ原子を含む化合物とを用いて成膜す
ることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜の成膜方法。 - 【請求項５】 前記有機Ｓｉ化合物がＳｉ−Ｎ結合を有
するものであることを特徴とする請求項４記載の絶縁膜
の成膜方法。 - 【請求項６】 前記Ｎ原子を含む化合物がＮＨ3 である
ことを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１
項に記載の絶縁膜の成膜方法。 - 【請求項７】 前記下層絶縁膜を成膜後、前記基板を大
気から遮断された状態に維持したまま、前記上層絶縁膜
の成膜を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６
のいずれか１項に記載の絶縁膜の成膜方法。 - 【請求項８】 前記成膜は、プラズマを発生させながら
行うことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれ
か１項に記載の絶縁膜の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15385594A JPH0822986A (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 絶縁膜の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15385594A JPH0822986A (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 絶縁膜の成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0822986A true JPH0822986A (ja) | 1996-01-23 |
Family
ID=15571585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15385594A Pending JPH0822986A (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 絶縁膜の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0822986A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1994
- 1994-07-05 JP JP15385594A patent/JPH0822986A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020312 |