JPH08335579A - フッ素を含むシリコン系酸化膜およびその製造方法 - Google Patents
フッ素を含むシリコン系酸化膜およびその製造方法Info
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- JPH08335579A JPH08335579A JP14045395A JP14045395A JPH08335579A JP H08335579 A JPH08335579 A JP H08335579A JP 14045395 A JP14045395 A JP 14045395A JP 14045395 A JP14045395 A JP 14045395A JP H08335579 A JPH08335579 A JP H08335579A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、フッ素を含むシリコン系酸化膜の
耐熱性を確保して信頼性を維持した状態で低誘電率化を
図る。 【構成】 フッ素を含むシリコン系酸化膜に窒素原子を
含むもので、膜中に含まれる窒素原子の濃度は、０．１
ａｔｏｍｉｃ％以上５ａｔｏｍｉｃ％以下である。その
製造方法は、例えばシラン系ガスとフッ素を含むガスと
酸化二窒素ガスとからなる原料ガスを用いる、または少
なくともシラン系ガスと酸素を含むガスとフッ素を含む
ガスとアンモニアガスとを含む原料ガスを用いる、また
は少なくともシラン系ガスと酸素を含むガスとフッ素を
含むガスと窒素ガスとを含む原料ガスを用いる化学的気
相成長法による。
耐熱性を確保して信頼性を維持した状態で低誘電率化を
図る。 【構成】 フッ素を含むシリコン系酸化膜に窒素原子を
含むもので、膜中に含まれる窒素原子の濃度は、０．１
ａｔｏｍｉｃ％以上５ａｔｏｍｉｃ％以下である。その
製造方法は、例えばシラン系ガスとフッ素を含むガスと
酸化二窒素ガスとからなる原料ガスを用いる、または少
なくともシラン系ガスと酸素を含むガスとフッ素を含む
ガスとアンモニアガスとを含む原料ガスを用いる、また
は少なくともシラン系ガスと酸素を含むガスとフッ素を
含むガスと窒素ガスとを含む原料ガスを用いる化学的気
相成長法による。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
における層間絶縁膜に用いられる低誘電率化したフッ素
を含むシリコン系酸化膜およびその製造方法に関し、特
に、０．２５μｍ以下の設計ルールによるデバイスプロ
セスに用いられるフッ素を含むシリコン系酸化膜および
その製造方法に関するものである。
における層間絶縁膜に用いられる低誘電率化したフッ素
を含むシリコン系酸化膜およびその製造方法に関し、特
に、０．２５μｍ以下の設計ルールによるデバイスプロ
セスに用いられるフッ素を含むシリコン系酸化膜および
その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の微細化、低消費電力化、高
速化などの要求にともない、それらを実現するための手
段の一つとして層間絶縁膜の低誘電率化が検討されてい
る。現在開示されている低誘電率材料は、炭素原子また
はフッ素原子を含有することで誘電率を下げている。現
在のところ、誘電率が１．５〜２．５程度のものが実現
されている。
速化などの要求にともない、それらを実現するための手
段の一つとして層間絶縁膜の低誘電率化が検討されてい
る。現在開示されている低誘電率材料は、炭素原子また
はフッ素原子を含有することで誘電率を下げている。現
在のところ、誘電率が１．５〜２．５程度のものが実現
されている。
【０００３】炭素原子を含む低誘電率材料では、有機Ｓ
ＯＧ（ＳＯＧはSpin on glass の略）、ポリイミド、ポ
リパラキシリレンなどが知られている。これらの材料
は、炭素原子をアルキル基として含むことで、材料の密
度を下げること、および分子自身の分極率を低くするこ
とで、低誘電率になっているといわれている。また、こ
れらの材料は、単に誘電率が低いだけではなく、半導体
装置の材料として不可欠な耐熱性をも有している。また
有機ＳＯＧはシロキサン構造を持つことで、ポリイミド
はイミド結合を有することで、ポリパラキシリレンはベ
ンゼン環を有することで、それぞれ耐熱性を有してい
る。
ＯＧ（ＳＯＧはSpin on glass の略）、ポリイミド、ポ
リパラキシリレンなどが知られている。これらの材料
は、炭素原子をアルキル基として含むことで、材料の密
度を下げること、および分子自身の分極率を低くするこ
とで、低誘電率になっているといわれている。また、こ
れらの材料は、単に誘電率が低いだけではなく、半導体
装置の材料として不可欠な耐熱性をも有している。また
有機ＳＯＧはシロキサン構造を持つことで、ポリイミド
はイミド結合を有することで、ポリパラキシリレンはベ
ンゼン環を有することで、それぞれ耐熱性を有してい
る。
【０００４】フッ素原子を含む低誘電率材料はフッ素を
含むシリコン系酸化膜（以下、ＳｉＯＦ膜という）が知
られている。この材料はシリコン−酸素−シリコン（Ｓ
ｉ−Ｏ−Ｓｉ）結合をフッ素（Ｆ）原子により終端する
ことで、密度を下げること、フッ素自身の分極率が低い
ことなどが原因で誘電率を下げている。このＳｉＯＦ膜
は、低誘電率膜の中では耐熱性、耐プラズマ性などの信
頼性が最も高い膜である。
含むシリコン系酸化膜（以下、ＳｉＯＦ膜という）が知
られている。この材料はシリコン−酸素−シリコン（Ｓ
ｉ−Ｏ−Ｓｉ）結合をフッ素（Ｆ）原子により終端する
ことで、密度を下げること、フッ素自身の分極率が低い
ことなどが原因で誘電率を下げている。このＳｉＯＦ膜
は、低誘電率膜の中では耐熱性、耐プラズマ性などの信
頼性が最も高い膜である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｓ
ｉＯＦ膜は誘電率が３．０〜３．５程度であり、他の低
誘電率膜と比較して高い。すなわち、シリコン酸化膜に
フッ素をドーピングすることは、シリコン酸化膜のイオ
ン分極の発生を抑えて誘電率を下げる効果がある。とこ
ろが、フッ素のドーピング量を増やしていくと、逆に誘
電率が上昇しはじめる。この現象はシリコン原子と共有
結合できないフッ素原子が増加することによる。すなわ
ち、フッ素は電気陰性度が高いためイオンとして作用し
てイオン分極率を上昇させる働きがある。そのため、Ｓ
ｉＯＦ膜の誘電率は３．０〜３．５程度にしかならな
い。
ｉＯＦ膜は誘電率が３．０〜３．５程度であり、他の低
誘電率膜と比較して高い。すなわち、シリコン酸化膜に
フッ素をドーピングすることは、シリコン酸化膜のイオ
ン分極の発生を抑えて誘電率を下げる効果がある。とこ
ろが、フッ素のドーピング量を増やしていくと、逆に誘
電率が上昇しはじめる。この現象はシリコン原子と共有
結合できないフッ素原子が増加することによる。すなわ
ち、フッ素は電気陰性度が高いためイオンとして作用し
てイオン分極率を上昇させる働きがある。そのため、Ｓ
ｉＯＦ膜の誘電率は３．０〜３．５程度にしかならな
い。
【０００６】本発明は、ＳｉＯＦ膜の信頼性を維持した
状態で低誘電率化を可能としたフッ素を含むシリコン系
酸化膜およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
状態で低誘電率化を可能としたフッ素を含むシリコン系
酸化膜およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたフッ素含むシリコン系酸化膜およ
びその製造方法である。
成するためになされたフッ素含むシリコン系酸化膜およ
びその製造方法である。
【０００８】すなわち、フッ素を含むシリコン系酸化膜
は、その膜中に窒素原子を含ませたものである。
は、その膜中に窒素原子を含ませたものである。
【０００９】フッ素含むシリコン系酸化膜の製造方法
は、化学的気相成長法によるもので、その際の原料ガス
には、フッ素を含むシリコン系酸化膜を形成するための
原料ガスと窒素原子を含むガスとを用いる。
は、化学的気相成長法によるもので、その際の原料ガス
には、フッ素を含むシリコン系酸化膜を形成するための
原料ガスと窒素原子を含むガスとを用いる。
【００１０】
【作用】上記フッ素含むシリコン系酸化膜では、膜中に
窒素原子が含まれていることから、その窒素原子はフッ
素原子と共有結合してイオンとして作用するフッ素原子
の数を減少させる。その結果、フッ素原子のイオン性が
無くなり、イオン分極の発生が抑えられることになる。
このため、誘電率がより低くなる。
窒素原子が含まれていることから、その窒素原子はフッ
素原子と共有結合してイオンとして作用するフッ素原子
の数を減少させる。その結果、フッ素原子のイオン性が
無くなり、イオン分極の発生が抑えられることになる。
このため、誘電率がより低くなる。
【００１１】上記フッ素含むシリコン系酸化膜の製造方
法では、フッ素を含むシリコン系酸化膜を形成するため
の原料ガスと窒素原子を含むガスとを含む原料ガスを用
いた化学的気相成長法によることから、気相成長反応に
よって、窒素原子を含むガスから窒素原子が分離され
て、フッ素を含むシリコン系酸化膜中に窒素原子が取り
込まれた状態で成膜される。そして窒素原子はフッ素原
子と共有結合してイオンとして作用するフッ素原子の数
を減少させる。その結果、フッ素原子のイオン性が無く
なり、イオン分極の発生が抑えられることになる。
法では、フッ素を含むシリコン系酸化膜を形成するため
の原料ガスと窒素原子を含むガスとを含む原料ガスを用
いた化学的気相成長法によることから、気相成長反応に
よって、窒素原子を含むガスから窒素原子が分離され
て、フッ素を含むシリコン系酸化膜中に窒素原子が取り
込まれた状態で成膜される。そして窒素原子はフッ素原
子と共有結合してイオンとして作用するフッ素原子の数
を減少させる。その結果、フッ素原子のイオン性が無く
なり、イオン分極の発生が抑えられることになる。
【００１２】
【実施例】本発明のフッ素を含むシリコン系酸化膜（以
下、ＳｉＯＦ膜という）は、ＳｉＯＦ膜中に窒素原子を
含ませたものである。このＳｉＯＦ膜中に含まれる窒素
原子の濃度は、０．１ａｔｏｍｉｃ％以上５ａｔｏｍｉ
ｃ％以下の範囲内の濃度になっている。
下、ＳｉＯＦ膜という）は、ＳｉＯＦ膜中に窒素原子を
含ませたものである。このＳｉＯＦ膜中に含まれる窒素
原子の濃度は、０．１ａｔｏｍｉｃ％以上５ａｔｏｍｉ
ｃ％以下の範囲内の濃度になっている。
【００１３】次に、上記ＳｉＯＦ膜の誘電率とＳｉＯＦ
膜中の窒素原子の濃度との関係を、図１によって説明す
る。図は、ＳｉＯＦ膜の誘電率に対する窒素原子濃度の
依存性を示すもので、窒素原子を含まない状態の誘電率
が３程度のＳｉＯＦ膜に窒素原子を含ませて調べたもの
である。そして図の縦軸はＳｉＯＦ膜の誘電率を示し、
横軸はＳｉＯＦ膜中の窒素原子濃度を示す。
膜中の窒素原子の濃度との関係を、図１によって説明す
る。図は、ＳｉＯＦ膜の誘電率に対する窒素原子濃度の
依存性を示すもので、窒素原子を含まない状態の誘電率
が３程度のＳｉＯＦ膜に窒素原子を含ませて調べたもの
である。そして図の縦軸はＳｉＯＦ膜の誘電率を示し、
横軸はＳｉＯＦ膜中の窒素原子濃度を示す。
【００１４】図に示すように、窒素原子濃度−誘電率曲
線１は窒素原子濃度が１．０ａｔｏｍｉｃ％〜２ａｔｏ
ｍｉｃ％の範囲（図では窒素原子濃度が１．５ａｔｏｍ
ｉｃ％）で極小値を持つことがわかった。一方、窒素原
子濃度が５ａｔｏｍｉｃ％を越えると、窒素原子が入っ
ていないＳｉＯＦ膜の誘電率の値（＝３．０）を越える
ことになる。これはシリコン−窒素−シリコン（Ｓｉ−
Ｎ−Ｓｉ）結合が形成されて、シリコン系酸化膜の密度
が上昇するためである。他方、窒素原子濃度が０．１ａ
ｔｏｍｉｃ％よりも少ないと、フッ素原子と共有結合で
きる窒素原子の存在が十分ではないため、シリコン原子
と共有結合できないフッ素原子を十分に減少させること
ができない。このため、電気陰性度が高いフッ素原子は
イオンとして作用してイオン分極率を上昇させる。した
がって、窒素原子の濃度は０．１ａｔｏｍｉｃ％以上５
ａｔｏｍｉｃ％以下とした。
線１は窒素原子濃度が１．０ａｔｏｍｉｃ％〜２ａｔｏ
ｍｉｃ％の範囲（図では窒素原子濃度が１．５ａｔｏｍ
ｉｃ％）で極小値を持つことがわかった。一方、窒素原
子濃度が５ａｔｏｍｉｃ％を越えると、窒素原子が入っ
ていないＳｉＯＦ膜の誘電率の値（＝３．０）を越える
ことになる。これはシリコン−窒素−シリコン（Ｓｉ−
Ｎ−Ｓｉ）結合が形成されて、シリコン系酸化膜の密度
が上昇するためである。他方、窒素原子濃度が０．１ａ
ｔｏｍｉｃ％よりも少ないと、フッ素原子と共有結合で
きる窒素原子の存在が十分ではないため、シリコン原子
と共有結合できないフッ素原子を十分に減少させること
ができない。このため、電気陰性度が高いフッ素原子は
イオンとして作用してイオン分極率を上昇させる。した
がって、窒素原子の濃度は０．１ａｔｏｍｉｃ％以上５
ａｔｏｍｉｃ％以下とした。
【００１５】次に、本発明の窒素原子を含むＳｉＯＦ膜
の製造方法の第１実施例を説明する。第１実施例では、
少なくともフッ素を含むシリコン系酸化膜を形成するた
めの原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4 ）とテトラフ
ルオロメタン（ＣＦ4 ）とを用い、窒素原子を含むガス
として酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）を用いて、化学的気相成長
（以下、ＣＶＤという、ＣＶＤはChemical Vapour Depo
sitionの略）法によって、窒素原子を含むＳｉＯＦ膜を
形成した。
の製造方法の第１実施例を説明する。第１実施例では、
少なくともフッ素を含むシリコン系酸化膜を形成するた
めの原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4 ）とテトラフ
ルオロメタン（ＣＦ4 ）とを用い、窒素原子を含むガス
として酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）を用いて、化学的気相成長
（以下、ＣＶＤという、ＣＶＤはChemical Vapour Depo
sitionの略）法によって、窒素原子を含むＳｉＯＦ膜を
形成した。
【００１６】上記ＣＶＤ法を実施する装置には、例えば
電子サイクロトロン共鳴（以下、ＥＣＲという、ＥＣＲ
はElectron Cycrotron Resonanceの略）ＣＶＤ装置を用
いた。そして成膜条件としては、原料ガスに、流量が３
０ｓｃｃｍ〔ｓｃｃｍは標準状態おける１分間当たりの
体積流量（ｃｍ3 ）である〕のモノシランと、流量が５
００ｓｃｃｍの酸化二窒素と、流量が１０ｓｃｃｍのテ
トラフルオロメタンとを用いた。また基板温度を４００
℃、気相成長雰囲気の圧力を１Ｐａ、基板バイアスパワ
ーを１ｋＷ、ソースパワーを３ｋＷに設定した。上記条
件で窒素原子を含むＳｉＯＦ膜を形成した結果、ＳｉＯ
Ｆ膜中に窒素原子はおよそ２ａｔｏｍｉｃ％含まれ、誘
電率が２．５のＳｉＯＦ膜を得た。
電子サイクロトロン共鳴（以下、ＥＣＲという、ＥＣＲ
はElectron Cycrotron Resonanceの略）ＣＶＤ装置を用
いた。そして成膜条件としては、原料ガスに、流量が３
０ｓｃｃｍ〔ｓｃｃｍは標準状態おける１分間当たりの
体積流量（ｃｍ3 ）である〕のモノシランと、流量が５
００ｓｃｃｍの酸化二窒素と、流量が１０ｓｃｃｍのテ
トラフルオロメタンとを用いた。また基板温度を４００
℃、気相成長雰囲気の圧力を１Ｐａ、基板バイアスパワ
ーを１ｋＷ、ソースパワーを３ｋＷに設定した。上記条
件で窒素原子を含むＳｉＯＦ膜を形成した結果、ＳｉＯ
Ｆ膜中に窒素原子はおよそ２ａｔｏｍｉｃ％含まれ、誘
電率が２．５のＳｉＯＦ膜を得た。
【００１７】上記第１実施例では、窒素原子を含むガス
として酸化二窒素を用いた。そのため、第１実施例にお
いては酸化二窒素ガスは必要不可欠であるから、少なく
とも、原料ガスに含まれる必要がある。一方、シラン系
ガスに対する酸化二窒素ガスの標準状態における体積流
量比が０．１を越えると、堆積して形成されるＳｉＯＦ
膜中の窒素原子の濃度が５ａｔｏｍｉｃ％を越えること
になる。そのため、窒素原子が入っていないＳｉＯＦ膜
の誘電率の値（＝３．０）を越えてしまう。このように
窒素原子が多く含まれる状態ではシリコン−窒素−シリ
コン（Ｓｉ−Ｎ−Ｓｉ）結合が形成されて、ＳｉＯＦ膜
の密度が上昇する。したがって、シラン系ガスに対する
酸化二窒素ガスの標準状態における体積流量比は０．１
以下とする必要がある。なお、上記気相成長反応におい
て、酸化二窒素ガスは窒素と酸素とに分解される。この
酸素はシリコンの酸化剤として作用するため、上記原料
ガス中には酸化二窒素以外に酸化剤となる酸素を含むガ
スは供給していない。
として酸化二窒素を用いた。そのため、第１実施例にお
いては酸化二窒素ガスは必要不可欠であるから、少なく
とも、原料ガスに含まれる必要がある。一方、シラン系
ガスに対する酸化二窒素ガスの標準状態における体積流
量比が０．１を越えると、堆積して形成されるＳｉＯＦ
膜中の窒素原子の濃度が５ａｔｏｍｉｃ％を越えること
になる。そのため、窒素原子が入っていないＳｉＯＦ膜
の誘電率の値（＝３．０）を越えてしまう。このように
窒素原子が多く含まれる状態ではシリコン−窒素−シリ
コン（Ｓｉ−Ｎ−Ｓｉ）結合が形成されて、ＳｉＯＦ膜
の密度が上昇する。したがって、シラン系ガスに対する
酸化二窒素ガスの標準状態における体積流量比は０．１
以下とする必要がある。なお、上記気相成長反応におい
て、酸化二窒素ガスは窒素と酸素とに分解される。この
酸素はシリコンの酸化剤として作用するため、上記原料
ガス中には酸化二窒素以外に酸化剤となる酸素を含むガ
スは供給していない。
【００１８】また上記第１実施例では、ＳｉＯＦ膜を形
成するための原料ガスとしてモノシランを用いたが、例
えばシラン系のガスであるポリシラン〔例えばジシラン
（Ｓｉ2 Ｈ6 ），トリシラン（Ｓｉ3 Ｈ8 ）等〕を用い
ることも可能である。またフッ素を含むガスとして、テ
トラフルオロメタンの代わりにフロロカーボン系ガス
〔例えばヘキサフルオロエタン（Ｃ2 Ｆ6 ），パーフル
オロプロパン（Ｃ3 Ｆ8）等〕を用いてもよい。上記ガ
スをもちいた時の流量は、上記第１実施例で説明したの
と同様としてよい。
成するための原料ガスとしてモノシランを用いたが、例
えばシラン系のガスであるポリシラン〔例えばジシラン
（Ｓｉ2 Ｈ6 ），トリシラン（Ｓｉ3 Ｈ8 ）等〕を用い
ることも可能である。またフッ素を含むガスとして、テ
トラフルオロメタンの代わりにフロロカーボン系ガス
〔例えばヘキサフルオロエタン（Ｃ2 Ｆ6 ），パーフル
オロプロパン（Ｃ3 Ｆ8）等〕を用いてもよい。上記ガ
スをもちいた時の流量は、上記第１実施例で説明したの
と同様としてよい。
【００１９】次に、本発明の窒素原子を含むＳｉＯＦ膜
の製造方法の第２実施例を説明する。第２実施例では、
窒素原子を含むＳｉＯＦ膜を形成するための原料ガスと
してシラン系ガスの一種のモノシラン、酸素を含むガス
として酸素（Ｏ2 ）、フッ素を含むガスとしてテトラフ
ルオロメタン、および窒素を含むガスとしてアンモニア
（ＮＨ3 ）を用いた。そしてＣＶＤ法によって、窒素原
子を含むＳｉＯＦ膜を形成した。
の製造方法の第２実施例を説明する。第２実施例では、
窒素原子を含むＳｉＯＦ膜を形成するための原料ガスと
してシラン系ガスの一種のモノシラン、酸素を含むガス
として酸素（Ｏ2 ）、フッ素を含むガスとしてテトラフ
ルオロメタン、および窒素を含むガスとしてアンモニア
（ＮＨ3 ）を用いた。そしてＣＶＤ法によって、窒素原
子を含むＳｉＯＦ膜を形成した。
【００２０】上記第２実施例のＣＶＤ法を実施する装置
には、例えばＥＣＲＣＶＤ装置を用いた。そして成膜条
件として、原料ガスには、流量が３０ｓｃｃｍのモノシ
ランと、流量が３００ｓｃｃｍの酸素と、流量が１ｓｃ
ｃｍのアンモニアと、流量が１０ｓｃｃｍのテトラフル
オロメタンとを用いた。また基板温度を４００℃、気相
成長雰囲気の圧力を１Ｐａ、基板バイアスパワーを１ｋ
Ｗ、ソースパワーを３ｋＷに設定した。上記条件で窒素
原子を含むＳｉＯＦ膜を形成した結果、ＳｉＯＦ膜中に
窒素原子はおよそ２ａｔｏｍｉｃ％含まれ、誘電率が
２．５のＳｉＯＦ膜を得た。
には、例えばＥＣＲＣＶＤ装置を用いた。そして成膜条
件として、原料ガスには、流量が３０ｓｃｃｍのモノシ
ランと、流量が３００ｓｃｃｍの酸素と、流量が１ｓｃ
ｃｍのアンモニアと、流量が１０ｓｃｃｍのテトラフル
オロメタンとを用いた。また基板温度を４００℃、気相
成長雰囲気の圧力を１Ｐａ、基板バイアスパワーを１ｋ
Ｗ、ソースパワーを３ｋＷに設定した。上記条件で窒素
原子を含むＳｉＯＦ膜を形成した結果、ＳｉＯＦ膜中に
窒素原子はおよそ２ａｔｏｍｉｃ％含まれ、誘電率が
２．５のＳｉＯＦ膜を得た。
【００２１】上記第２実施例では、ＳｉＯＦ膜を形成す
るための原料ガスとしてモノシランを用いたが、例えば
シラン系のガスであるポリシラン（例えばジシラン，ト
リシラン等）を用いることも可能である。さらに酸素を
含むガスとして、酸素の代わりに酸化二窒素を用いるこ
とも可能である。またフッ素を含むガスとして、テトラ
フルオロメタンの代わりにフロロカーボン系ガス（例え
ばヘキサフルオロエタン，パーフルオロプロパン等）を
用いることも可能である。
るための原料ガスとしてモノシランを用いたが、例えば
シラン系のガスであるポリシラン（例えばジシラン，ト
リシラン等）を用いることも可能である。さらに酸素を
含むガスとして、酸素の代わりに酸化二窒素を用いるこ
とも可能である。またフッ素を含むガスとして、テトラ
フルオロメタンの代わりにフロロカーボン系ガス（例え
ばヘキサフルオロエタン，パーフルオロプロパン等）を
用いることも可能である。
【００２２】上記第２実施例では、ＳｉＯＦ膜を形成す
る原料ガスとアンモニアとが供給されることから、化学
的気相成長反応において、アンモニアガスが分解され、
ＳｉＯＦ膜中に窒素原子が取り込まれた状態で成膜され
る。この窒素原子はフッ素原子と共有結合してイオンと
して作用するフッ素原子の数を減少させる。その結果、
フッ素原子のイオン性が無くなり、イオン分極の発生が
抑えられることになる。そのため、上記第２実施例の方
法で形成した窒素原子を含むＳｉＯＦ膜は窒素原子を含
まないＳｉＯＦ膜よりも誘電率が小さい膜となる。
る原料ガスとアンモニアとが供給されることから、化学
的気相成長反応において、アンモニアガスが分解され、
ＳｉＯＦ膜中に窒素原子が取り込まれた状態で成膜され
る。この窒素原子はフッ素原子と共有結合してイオンと
して作用するフッ素原子の数を減少させる。その結果、
フッ素原子のイオン性が無くなり、イオン分極の発生が
抑えられることになる。そのため、上記第２実施例の方
法で形成した窒素原子を含むＳｉＯＦ膜は窒素原子を含
まないＳｉＯＦ膜よりも誘電率が小さい膜となる。
【００２３】次に、本発明の窒素原子を含むＳｉＯＦ膜
の製造方法の第３実施例を説明する。第３実施例では、
窒素原子を含むＳｉＯＦ膜を生成するための原料ガスと
してシラン系ガスの一種のモノシラン、酸素を含むガス
として酸素、フッ素を含むガスとしてテトラフルオロメ
タンおよび窒素（Ｎ2 ）を用いた。そしてＣＶＤ法によ
って、窒素原子を含むＳｉＯＦ膜を形成した。
の製造方法の第３実施例を説明する。第３実施例では、
窒素原子を含むＳｉＯＦ膜を生成するための原料ガスと
してシラン系ガスの一種のモノシラン、酸素を含むガス
として酸素、フッ素を含むガスとしてテトラフルオロメ
タンおよび窒素（Ｎ2 ）を用いた。そしてＣＶＤ法によ
って、窒素原子を含むＳｉＯＦ膜を形成した。
【００２４】上記第３実施例のＣＶＤ法を実施する装置
には、例えばＥＣＲＣＶＤ装置を用いた。そして成膜条
件として、原料ガスには、流量が３０ｓｃｃｍのモノシ
ランと、流量が３００ｓｃｃｍの酸素と、流量が５００
ｓｃｃｍの窒素と、流量が１０ｓｃｃｍのテトラフルオ
ロメタンとを用いた。また基板温度を４００℃、気相成
長雰囲気の圧力を１Ｐａ、基板バイアスパワーを１ｋ
Ｗ、ソースパワーを３ｋＷに設定した。上記条件で窒素
原子を含むＳｉＯＦ膜を形成した結果、窒素原子はおよ
そ２ａｔｏｍｉｃ％含まれ、誘電率が２．５のＳｉＯＦ
膜を得た。
には、例えばＥＣＲＣＶＤ装置を用いた。そして成膜条
件として、原料ガスには、流量が３０ｓｃｃｍのモノシ
ランと、流量が３００ｓｃｃｍの酸素と、流量が５００
ｓｃｃｍの窒素と、流量が１０ｓｃｃｍのテトラフルオ
ロメタンとを用いた。また基板温度を４００℃、気相成
長雰囲気の圧力を１Ｐａ、基板バイアスパワーを１ｋ
Ｗ、ソースパワーを３ｋＷに設定した。上記条件で窒素
原子を含むＳｉＯＦ膜を形成した結果、窒素原子はおよ
そ２ａｔｏｍｉｃ％含まれ、誘電率が２．５のＳｉＯＦ
膜を得た。
【００２５】上記第２実施例では、ＳｉＯＦ膜を形成す
るための原料ガスとしてモノシランを用いたが、例えば
シラン系のガスであるポリシラン（例えばジシラン，ト
リシラン等）を用いることも可能である。さらに酸素を
含むガスとして、酸素の代わりに酸化二窒素を用いるこ
とも可能である。またフッ素を含むガスとして、テトラ
フルオロメタンの代わりに、フロロカーボン系ガス（例
えばヘキサフルオロエタン，パーフルオロプロパン等）
を用いることも可能である。
るための原料ガスとしてモノシランを用いたが、例えば
シラン系のガスであるポリシラン（例えばジシラン，ト
リシラン等）を用いることも可能である。さらに酸素を
含むガスとして、酸素の代わりに酸化二窒素を用いるこ
とも可能である。またフッ素を含むガスとして、テトラ
フルオロメタンの代わりに、フロロカーボン系ガス（例
えばヘキサフルオロエタン，パーフルオロプロパン等）
を用いることも可能である。
【００２６】上記第２実施例では、ＳｉＯＦ膜を形成す
る原料ガスに窒素が供給されることから、気相成長反応
において窒素ガスが分解され、ＳｉＯＦ膜中に窒素原子
が取り込まれた状態で成膜される。この窒素原子はフッ
素原子と共有結合してイオンとして作用するフッ素原子
の数を減少させる。その結果、フッ素原子のイオン性が
無くなり、イオン分極の発生が抑えられることになる。
そのため、上記第３実施例によって形成した窒素原子を
含むＳｉＯＦ膜は窒素原子を含まないＳｉＯＦ膜よりも
誘電率が小さい膜となる。
る原料ガスに窒素が供給されることから、気相成長反応
において窒素ガスが分解され、ＳｉＯＦ膜中に窒素原子
が取り込まれた状態で成膜される。この窒素原子はフッ
素原子と共有結合してイオンとして作用するフッ素原子
の数を減少させる。その結果、フッ素原子のイオン性が
無くなり、イオン分極の発生が抑えられることになる。
そのため、上記第３実施例によって形成した窒素原子を
含むＳｉＯＦ膜は窒素原子を含まないＳｉＯＦ膜よりも
誘電率が小さい膜となる。
【００２７】次に、上記第１〜第３実施例によって形成
される窒素原子を含むＳｉＯＦ膜の適用例を、図２の概
略構成断面図によって説明する。
される窒素原子を含むＳｉＯＦ膜の適用例を、図２の概
略構成断面図によって説明する。
【００２８】図に示すように、シリコン基板１１の表面
上にはシリコン酸化膜１２が形成され、このシリコン酸
化膜１２上には複数のアルミニウム系配線１３が配設さ
れている。そして上記第１〜第３実施例で説明したいず
れかの方法によって、上記各配線１３を覆う状態にかつ
各配線１３間を埋め込む状態に窒素原子を含むＳｉＯＦ
膜１４を形成する。その後、通常のＣＶＤ法によってシ
リコン酸化膜１５を形成する。上記のようにして形成し
た窒素原子を含むＳｉＯＦ膜１４の誘電率は２．５であ
った。また窒素原子を含むＳｉＯＦ膜１４中に含まれる
窒素原子の濃度は２ａｔｏｍｉｃ％であった。このよう
に、配線１３間に誘電率＝２．５の窒素原子を含むＳｉ
ＯＦ膜１４が形成されることから、配線間容量の小さい
半導体装置を形成することが可能になる。しかも、窒素
原子を含むＳｉＯＦ膜１４は、シリコン系酸化膜が基本
材料となっているため、耐熱性、耐プラズマ性等の信頼
性に優れている。
上にはシリコン酸化膜１２が形成され、このシリコン酸
化膜１２上には複数のアルミニウム系配線１３が配設さ
れている。そして上記第１〜第３実施例で説明したいず
れかの方法によって、上記各配線１３を覆う状態にかつ
各配線１３間を埋め込む状態に窒素原子を含むＳｉＯＦ
膜１４を形成する。その後、通常のＣＶＤ法によってシ
リコン酸化膜１５を形成する。上記のようにして形成し
た窒素原子を含むＳｉＯＦ膜１４の誘電率は２．５であ
った。また窒素原子を含むＳｉＯＦ膜１４中に含まれる
窒素原子の濃度は２ａｔｏｍｉｃ％であった。このよう
に、配線１３間に誘電率＝２．５の窒素原子を含むＳｉ
ＯＦ膜１４が形成されることから、配線間容量の小さい
半導体装置を形成することが可能になる。しかも、窒素
原子を含むＳｉＯＦ膜１４は、シリコン系酸化膜が基本
材料となっているため、耐熱性、耐プラズマ性等の信頼
性に優れている。
【００２９】
【発明の効果】以上、説明したように本発明のフッ素含
むシリコン系酸化膜によれば、フッ素を含むシリコン系
酸化膜に窒素原子が含まれているので、窒素原子がフッ
素原子と共有結合して、イオンとして作用するフッ素原
子の数を減少させることができる。そのため、フッ素原
子のイオン性を無くすことができ、イオン分極の発生を
抑えることができる。したがって、従来のＳｉＯＦ膜よ
りも誘電率が低いＳｉＯＦ膜になる。しかも、窒素原子
を含むＳｉＯＦ膜は、シリコン系酸化膜が基本材料とな
っているため、耐熱性、耐プラズマ性等の信頼性も確保
することができる。
むシリコン系酸化膜によれば、フッ素を含むシリコン系
酸化膜に窒素原子が含まれているので、窒素原子がフッ
素原子と共有結合して、イオンとして作用するフッ素原
子の数を減少させることができる。そのため、フッ素原
子のイオン性を無くすことができ、イオン分極の発生を
抑えることができる。したがって、従来のＳｉＯＦ膜よ
りも誘電率が低いＳｉＯＦ膜になる。しかも、窒素原子
を含むＳｉＯＦ膜は、シリコン系酸化膜が基本材料とな
っているため、耐熱性、耐プラズマ性等の信頼性も確保
することができる。
【００３０】上記フッ素含むシリコン系酸化膜の製造方
法では、原料ガスに、フッ素を含むシリコン系酸化膜を
形成するための原料ガスと窒素原子を含むガスとを用い
た化学的気相成長法によるので、気相成長反応によっ
て、窒素原子を含む状態でフッ素を含むシリコン系酸化
膜を形成することができる。
法では、原料ガスに、フッ素を含むシリコン系酸化膜を
形成するための原料ガスと窒素原子を含むガスとを用い
た化学的気相成長法によるので、気相成長反応によっ
て、窒素原子を含む状態でフッ素を含むシリコン系酸化
膜を形成することができる。
【図１】ＳｉＯＦ膜の誘電率と窒素原子濃度との関係図
である。
である。
【図２】適用例の概略構成断面図である。
１ 窒素原子濃度−誘電率曲線
Claims (6)
- 【請求項１】 フッ素を含むシリコン系酸化膜におい
て、 前記フッ素を含むシリコン系酸化膜は窒素原子を含むこ
とを特徴とするフッ素を含むシリコン系酸化膜。 - 【請求項２】 請求項１記載のフッ素を含むシリコン系
酸化膜において、 前記フッ素を含むシリコン系酸化膜中に含まれる窒素原
子の濃度は、０．１ａｔｏｍｉｃ％以上５ａｔｏｍｉｃ
％以下であることを特徴とするフッ素を含むシリコン系
酸化膜。 - 【請求項３】 化学的気相成長法によるフッ素を含むシ
リコン系酸化膜の製造方法であって、 前記化学的気相成長法に用いる原料ガスは、少なくと
も、フッ素を含むシリコン系酸化膜を形成するための原
料ガスと窒素原子を含むガスとからなることを特徴とす
るフッ素を含むシリコン系酸化膜の製造方法。 - 【請求項４】 請求項３記載のフッ素を含むシリコン系
酸化膜の製造方法において、 前記原料ガスは、シラン系ガスとフッ素を含むガスと酸
化二窒素ガスとからなるものであって、 前記原料ガスには少なくとも酸化二窒素ガスを含みかつ
シラン系ガスに対する酸化二窒素ガスの標準状態におけ
る体積流量比が０．１以下であることを特徴とするフッ
素を含むシリコン系酸化膜の製造方法。 - 【請求項５】 請求項３記載のフッ素を含むシリコン系
酸化膜の製造方法において、 前記原料ガスは、少なくともシラン系ガスと酸素を含む
ガスとフッ素を含むガスとアンモニアガスとを含むこと
を特徴とするフッ素を含むシリコン系酸化膜の製造方
法。 - 【請求項６】 請求項３記載のフッ素を含むシリコン系
酸化膜の製造方法において、 前記原料ガスは、少なくともシラン系ガスと酸素を含む
ガスとフッ素を含むガスと窒素ガスとを含むことを特徴
とするフッ素を含むシリコン系酸化膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14045395A JPH08335579A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | フッ素を含むシリコン系酸化膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14045395A JPH08335579A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | フッ素を含むシリコン系酸化膜およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08335579A true JPH08335579A (ja) | 1996-12-17 |
Family
ID=15268975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14045395A Pending JPH08335579A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | フッ素を含むシリコン系酸化膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08335579A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0874391A3 (en) * | 1997-04-21 | 1998-12-30 | Applied Materials, Inc. | Process for depositing a Halogen-doped SiO2 layer |
| US7015143B2 (en) | 2002-06-04 | 2006-03-21 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Structure including multiple wire-layers and methods for forming the same |
| EP1156134A3 (en) * | 2000-05-19 | 2006-07-19 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus of depositing a layer of nitrogen-doped fluorinated silicate glass |
| US7294517B2 (en) | 2001-06-18 | 2007-11-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting device and method of fabricating the same |
| DE10085212B4 (de) * | 1999-11-30 | 2008-11-20 | Intel Corporation, Santa Clara | Dielektrische Schicht, integrierte Schaltung und Verfahren zu deren Herstellung |
-
1995
- 1995-06-07 JP JP14045395A patent/JPH08335579A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0874391A3 (en) * | 1997-04-21 | 1998-12-30 | Applied Materials, Inc. | Process for depositing a Halogen-doped SiO2 layer |
| US6077764A (en) * | 1997-04-21 | 2000-06-20 | Applied Materials, Inc. | Process for depositing high deposition rate halogen-doped silicon oxide layer |
| US6395092B1 (en) | 1997-04-21 | 2002-05-28 | Applied Materials, Inc. | Apparatus for depositing high deposition rate halogen-doped silicon oxide layer |
| DE10085212B4 (de) * | 1999-11-30 | 2008-11-20 | Intel Corporation, Santa Clara | Dielektrische Schicht, integrierte Schaltung und Verfahren zu deren Herstellung |
| EP1156134A3 (en) * | 2000-05-19 | 2006-07-19 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus of depositing a layer of nitrogen-doped fluorinated silicate glass |
| US7294517B2 (en) | 2001-06-18 | 2007-11-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting device and method of fabricating the same |
| US7015143B2 (en) | 2002-06-04 | 2006-03-21 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Structure including multiple wire-layers and methods for forming the same |
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