(57)【要約】【課題】半導体装置の層間絶縁膜などに有用な誘電率が低く、かつ機械的強度が高い絶縁膜を得る。【解決手段】絶縁膜材料として、ジイソプロピルジビニルシラン、ジアリルジビニルシランなどを用い、プラズマＣＶＤ法によって成膜する。Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、水素、炭素数２〜６の炭化水素などの水素を含まない同伴ガスを成膜時に同伴させてもよい。１−メチル−４−イソピル−１，３−シクロヘキサジエンなどのポロジエンを添加して成膜してもよく、プラズマ発生用高周波電力、成膜用ガスの流量あるいは成膜圧力を変化させて成膜してもよい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式（１）で示され、得られる絶縁膜がＳｉ、Ｃ、ＨからなるプラズマＣＶＤ用絶縁膜材料。
【化１】
2008263022.tif 000007
【請求項２】
下記化学式（２）で示され、得られる絶縁膜がＳｉ、Ｃ、ＨからなるプラズマＣＶＤ用絶縁膜材料。
【化２】
2008263022.tif 000008
【請求項３】
下記化学式（３）で示され、得られる絶縁膜がＳｉ、Ｃ、ＨからなるプラズマＣＶＤ用絶縁膜材料。
【化３】
2008263022.tif 000009
【請求項４】
請求項１〜３に記載の絶縁膜材料を用い、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ、Ｃ、Ｈからなる絶縁膜を成膜する成膜方法。
【請求項５】
前記化学式（１）ないし化学式（３）に示す材料を単独あるいは２種類以上を混合して成膜する成膜方法。
【請求項６】
成膜の際、酸素を含まないガスを同伴させることを特徴とする請求項５に記載した成膜方法。
【請求項７】
酸素を含まないガスが、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｈ２、炭素数２〜６の炭化水素のいずれか１種以上であることを特徴とする請求項６に記載の成膜方法。
【請求項８】
炭素数２〜６の炭化水素が、末端に不飽和結合を一つ以上持つ鎖状炭化水素であることを特徴とする請求項７に記載の成膜方法。
【請求項９】
成膜時にポロジェンを添加して成膜する請求項４ないし８のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１０】
プラズマＣＶＤ法による成膜時に、プラズマ発生用高周波電力、成膜時のガスの流量あるいは成膜圧力のいずれかひとつ以上を変化させながら成膜する請求項４ないし９のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１１】
請求項４〜９のいずれかに記載の成膜方法で得られた絶縁膜。
【請求項１２】
誘電率が厚さ方向において変化している請求項１１記載の絶縁膜。
【請求項１３】
密度が厚さ方向において変化している請求項１１記載の絶縁膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置の層間絶縁膜などの絶縁膜を成膜する際に用いられる絶縁膜材料およびこれを用いる成膜方法ならびに絶縁膜に関し、低誘電率で、かつ高強度の絶縁膜が得られるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の高集積化に伴い、配線層が微細化されつつある。しかし、微細な配線層では、配線層における信号遅延の影響が大きくなり高速化を妨げている。この信号遅延は、配線層の抵抗と配線層間容量に比例するため、高速化を実現するためには配線層の低抵抗化と配線層間容量の低減が必須である。
【０００３】
このため、最近では配線層をなす材料として、従来のアルミニウムから抵抗率の低い銅を用い、配線層間容量を減らすために、層間絶縁膜をＳｉＯ２（比誘電率＝４．１）から誘電率の低いＳｉＯＦ（比誘電率＝３．７）を用いるようになっている。しかし、層間絶縁膜に求められる比誘電率の値は次第に小さくなり、近い将来では２．４以下という小さな値のものが求められることが予想される。
【０００４】
配線層を銅から形成する場合には、配線層の形成にはダマシン法と呼ばれる手法が採用されている。ダマシン法とは、予めレジストマスキングにより層間絶縁膜にドライエッチングにより配線溝を形成し、この上に銅を堆積した後、配線溝以外に堆積している銅を化学機械研磨法（ＣＭＰ）によって除去して銅からなる配線層を形成する手法である。
【０００５】
この化学機械研磨法による操作は、ウエハにスラリとパッドで荷重をかけながら銅を研磨除去するため、層間絶縁膜には上方向と横方向とからの力がかかり、場合によっては層間絶縁膜が破損したり剥離したりする不具合が起こる。
層間絶縁膜が、テトラエトキシシランを用い、ＣＶＤ法で形成したＳｉＯ２膜である場合には、この膜の強度が高いため、化学機械研磨によって破損することは無い。しかし、誘電率を下げるためにＳｉＯ２膜を多孔質にすると強度が大きく低下して脆くなる。
【０００６】
この絶縁膜の強度の指標として、ヤング率を用いるのが一般的であるが、テトラエトキシシランを用いたＳｉＯ２膜では８０ＧＰａ程度あったものが、ＳｉＯＦ膜になると７０ＧＰａ、更にＳｉＯＣ膜になると１２ＧＰａにまで低下する。
最近の有機シロキサン原料や有機物原料を用いた多孔質膜では、２〜４ＧＰａ程度の強度しかないことが判明し、化学機械研磨ができない状況も現出しており、これが半導体装置の製造歩留まりを大きく低下させる原因となっている。
【０００７】
半導体装置の層間絶縁膜として、誘電率を低減させたものを用いるようにした提案は多数あり、以下のその一部を示す。
【特許文献１】特開２００２−２５２２２８号公報
【特許文献２】特開２００２−２５６４３４号公報
【特許文献３】特開２００４−２００６２６号公報
【特許文献４】特開２００４−２１４１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
よって、本発明における課題は、半導体装置の層間絶縁膜などに有用な誘電率が低く、かつ機械的強度が高い絶縁膜が得られるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、下記化学式（１）で示され、得られる絶縁膜がＳｉ、Ｃ、ＨからなるプラズマＣＶＤ用絶縁膜材料である。
【００１０】
【化１】
2008263022.tif 000002
【００１１】
請求項２にかかる発明は、下記化学式（２）で示され、得られる絶縁膜がＳｉ、Ｃ、ＨからなるプラズマＣＶＤ用絶縁膜材料である。
【００１２】
【化２】
2008263022.tif 000003
【００１３】
請求項３にかかる発明は、下記化学式（３）で示され、得られる絶縁膜がＳｉ、Ｃ、ＨからなるプラズマＣＶＤ用絶縁膜材料である。
【００１４】
【化３】
2008263022.tif 000004
【００１５】
請求項４にかかる発明は、請求項１〜３に記載の絶縁膜材料を用い、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ、Ｃ、Ｈからなる絶縁膜を成膜する成膜方法である。
【００１６】
請求項５にかかる発明は、前記化学式（１）ないし化学式（３）に示す材料を単独あるいは２種類以上を混合して成膜する成膜方法である。
請求項６にかかる発明は、成膜の際、酸素を含まないガスを同伴させることを特徴とする請求項５に記載した成膜方法である。
【００１７】
請求項７にかかる発明は、酸素を含まないガスが、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｈ２、炭素数２〜６の炭化水素のいずれか１種以上であることを特徴とする請求項６に記載の成膜方法である。
請求項８にかかる発明は、炭素数２〜６の炭化水素が、末端に不飽和結合を一つ以上持つ鎖状炭化水素であることを特徴とする請求項７に記載の成膜方法である。
【００１８】
請求項９にかかる発明は、成膜時にポロジェンを添加して成膜する請求項４ないし８のいずれかに記載の成膜方法である。
請求項１０にかかる発明は、プラズマＣＶＤ法による成膜時に、プラズマ発生用高周波電力、成膜時のガスの流量あるいは成膜圧力のいずれかひとつ以上を変化させながら成膜する請求項４ないし９のいずれかに記載の成膜方法である。
【００１９】
請求項１１にかかる発明は、請求項４〜９のいずれかに記載の成膜方法で得られた絶縁膜である。
請求項１２にかかる発明は、誘電率が厚さ方向において変化している請求項１１記載の絶縁膜である。
請求項１３にかかる発明は、密度が厚さ方向において変化している請求項１１記載の絶縁膜である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、この絶縁膜材料を利用してプラズマＣＶＤ法により成膜された絶縁膜は、誘電率が低く、しかも機械的強度が高く、化学機械研磨法によっても、層間絶縁膜が破損することがなくなるなどの効果が得られ、誘電率が２．１〜４．７で、ヤング率が３．５〜１４ＧＰａの絶縁膜を得ることができる。
従来より、絶縁膜の機械的強度を維持しながら、誘電率を下げるための材料として、有機シリコン系材料が多く提案されている。これまで提案された有機シリコン材料にあっては、有機シリコン系絶縁膜における有機鎖は、低誘電率の物質を絶縁膜中に導入するという目的のためだけに使用され、結合の終端に配置され、ネットワーク構造はＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合によってのみ形成されるという考え方に基づいて提案されている。
これに対して、本発明者は、絶縁膜構造に対する理論的検討を実施し、ネットワークとしてＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合だけでなくＳｉ−（炭化水素）−Ｓｉ結合を含めば高い機械強度の低誘電率材料が得られることを見出した。
具体的には、（炭化水素）がＣＨ２、Ｃ２Ｈ４、Ｃ３Ｈ６またはＣ４Ｈ８である構造において、誘電率が同一であれば、強度が向上することが見出された。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明者は、絶縁膜構造に対する理論的検討を行い、炭化水素が終端した場合と、すべてのネットワークがＳｉ−（炭化水素）−Ｓｉである構造をとった場合とで、物性がどのように変化していくかを検証した。
９０ｎｍノードの低誘電率膜のモデル構造を参照構造として作成し、そのすべての終端基の２つのＳｉ−ＣＨ３構造をＳｉ−（炭化水素）−Ｓｉネットワーク構造とすることでなくし、Ｓｉ−Ｏ−ＳｉネットワークをＳｉ−（炭化水素）−Ｓｉネットワーク構造に置換したモデルにおいて、誘電率とヤング率の変化を調べた。
参照構造は、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）を原料とするプラズマＣＶＤ膜をモデル化したもので、実際に成膜した膜を解析したものと同じ原子団を持ち、実測の組成を再現するように作成した構造である。
図１に計算によって得られたモデル構造のヤング率と誘電率を示した。
【００２２】
図１において、曲線Ａは、テトラメチルシクロテトラシロキサンを原料とするプラズマＣＶＤ膜のモデルについてのもので、曲線ＢはＳｉ−ＣＨ２−Ｓｉネットワークのみ、曲線ＣはＳｉ−Ｃ２Ｈ４−Ｓｉネットワークのみ、曲線ＤはＳｉ−Ｃ３Ｈ６−Ｓｉネットワークのみ、曲線ＥはＳｉ−Ｃ４Ｈ８−Ｓｉネットワークのみによって構成したモデルについてのものである。
図１から明らかに、Ｓｉ−（炭化水素）−Ｓｉネットワークを有するモデル構造は、高ヤング率で低誘電率となる可能性が示唆される。
【００２３】
したがって、機械強度の同じ点で比較すると、Ｓｉ−（炭化水素）−Ｓｉネットワークのみによる膜は誘電率が低くなるため、低誘電率膜としては、Ｓｉ−（炭化水素）−Ｓｉネットワークのみを有するモデル構造の方が素性の良い物質であることがわかる。
以上の計算結果から炭化水素ネットワークのみで形成することで強度の上昇が見込めることを見出した。
そこで、このような構造を実現できるような材料を種々検討し、上述の化学式（１）〜（３）に示される材料を発見した。
【００２４】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明のプラズマＣＶＤ用絶縁膜材料は、上記化学式（１）ないし（３）で表される化合物であり、すべて公知化合物であって、公知合成方法に得ることができる。
【００２５】
化学式（１）で示される化合物の具体的なものとしては、１−プロピニルトリビニルシラン、２−プロピニルトリビニルシラン、プロパ−１、２−ジエン−イルトリビニルシラン、１−プロペニルトリビニルシラン、アリルトリビニルシラン、１−メチル−ビニルトリビニルシラン、プロピルトリビニルシラン、イソプロピルトリビニルシラン、１−ブチニルトリビニルシラン、２−ブチニルトリビニルシラン、３−ブチニルトリビニルシラン、１−メチル−２−プロピニルトリビニルシラン、ブタ−１、２−ジエン−イルトリビニルシラン、ブタ−１、３−ジエン−イルトリビニルシラン、ブタ−２、３−ジエン−イルトリビニルシラン、１プロパ−１、３−ジエン−イルトリビニルシラン、１−ブテニルトリビニルシラン、２−ブテニルトリビニルシラン、３−ブテニルトリビニルシラン、１−メチル−１−プロペニルトリビニルシラン、２−メチル−１−プロペニルトリビニルシラン、ブチルトリビニルシラン、ｓ−ブチルトリビニルシラン、２−メチル−２−プロピルトリビニルシラン、ｔ−ブチルトリビニルシラン、１−ペンチニルトリビニルシラン、２−ペンチニルトリビニルシラン、３−ペンチニルトリビニルシラン、４−ペンチニルトリビニルシラン、３−メチル−１−ブチニルトリビニルシラン、１−メチル−２−ブチニルトリビニルシラン、１−メチル−３−ブチニルトリビニルシラン、２−メチル−３−ブチニルトリビニルシラン、１、１−ジメチル−２−プロピニルトリビニルシラン、１−エチル−２−プロピニルトリビニルシラン、ペンタ−１、２−ジエン−イルトリビニルシラン、ペンタ−１、３−ジエン−イルトリビニルシラン、ペンタ−１、４−ジエン−イルトリビニルシラン、ペンタ−２、３−ジエン−イルトリビニルシラン、ペンタ−２、４−ジエン−イルトリビニルシラン、ペンタ−３、４−ジエン−イルトリビニルシラン、１−メチル−ブタ−１、２−ジエン−イルトリビニルシラン、３−メチル−ブタ−１、２−ジエン−イルトリビニルシラン、１−メチル−ブタ−１、３−ジエン−イルトリビニルシラン、２−メチル−ブタ−１、３−ジエン−イルトリビニルシラン、３−メチル−ブタ−１、３−ジエン−イルトリビニルシラン、１−メチルブタ−２、３−ジエン−イルトリビニルシラン、２−メチルブタ−２、３−ジエン−イルトリビニルシラン、１−ペンテニルトリビニルシラン、２−ペンテニルトリビニルシラン、３−ペンテニルトリビニルシラン、４−ペンテニルトリビニルシラン、１−メチル−１−ブテニルトリビニルシラン、２−メチル−１−ブテニルトリビニルシラン、３−メチル−１−ブテニルトリビニルシラン、１−メチル−２−ブテニルトリビニルシラン、２−メチル−２−ブテニルトリビニルシラン、３−メチル−２−ブテニルトリビニルシラン、１−メチル−３−ブテニルトリビニルシラン、２−メチル−３−ブテニルトリビニルシラン、３−メチル−３−ブテニルトリビニルシラン、１、２−ジメチル−１−プロペニルトリビニルシラン、１、１−ジメチル−アリルトリビニルシラン、１、２−ジメチル−アリルトリビニルシラン、１−エチル−１−プロペニルトリビニルシラン、１−エチル−アリルトリビニルシラン、２−エチル−アリルトリビニルシラン、ペンチルトリビニルシラン、１−メチル−ブチルトリビニルシラン、２−メチル−ブチルトリビニルシラン、１−メチル−ブチルトリビニルシラン、１、１−ジメチル−プロピルトリビニルシラン、１、２−ジメチル−プロピルトリビニルシラン、２、２−ジメチル−プロピルトリビニルシラン、１−エチル−プロピルトリビニルシランなどがある。
【００２６】
また、化学式（２）で示される化合物の具体的なものとしては、ジ１−プロピニルジビニルシラン、ジ２−プロピニルジビニルシラン、ジプロパ−１、２−ジエン−イルジビニルシラン、ジ１−プロペニルジビニルシラン、ジアリルジビニルシラン、ジ１−メチル−ビニルジビニルシラン、ジプロピルジビニルシラン、ジイソプロピルジビニルシラン、ジ１−ブチニルジビニルシラン、ジ２−ブチニルジビニルシラン、ジ３−ブチニルジビニルシラン、ジ１−メチル−２−プロピニルジビニルシラン、ジブタ−１、２−ジエン−イルジビニルシラン、ジブタ−１、３−ジエン−イルジビニルシラン、ジブタ−２、３−ジエン−イルジビニルシラン、ジ１プロパ−１、３−ジエン−イルジビニルシラン、ジ１−ブテニルジビニルシラン、ジ２−ブテニルジビニルシラン、ジ３−ブテニルジビニルシラン、ジ１−メチル−１−プロペニルジビニルシラン、ジ２−メチル−１−プロペニルジビニルシラン、ジブチルジビニルシラン、ジｓ−ブチルジビニルシラン、ジ２−メチル−２−プロピルジビニルシラン、ジｔ−ブチルジビニルシラン、ジ１−ペンチニルジビニルシラン、ジ２−ペンチニルジビニルシラン、ジ３−ペンチニルジビニルシラン、ジ４−ペンチニルジビニルシラン、ジ３−メチル−１−ブチニルジビニルシラン、ジ１−メチル−２−ブチニルジビニルシラン、ジ１−メチル−３−ブチニルジビニルシラン、ジ２−メチル−３−ブチニルジビニルシラン、ジ１、１−ジメチル−２−プロピニルジビニルシラン、ジ１−エチル−２−プロピニルジビニルシラン、ジペンタ−１、２−ジエン−イルジビニルシラン、ジペンタ−１、３−ジエン−イルジビニルシラン、ジペンタ−１、４−ジエン−イルジビニルシラン、ジペンタ−２、３−ジエン−イルジビニルシラン、ジペンタ−２、４−ジエン−イルジビニルシラン、ジペンタ−３、４−ジエン−イルジビニルシラン、ジ１−メチル−ブタ−１、２−ジエン−イルジビニルシラン、ジ３−メチル−ブタ−１、２−ジエン−イルジビニルシラン、ジ１−メチル−ブタ−１、３−ジエン−イルジビニルシラン、ジ２−メチル−ブタ−１、３−ジエン−イルジビニルシラン、ジ３−メチル−ブタ−１、３−ジエン−イルジビニルシラン、ジ１−メチルブタ−２、３−ジエン−イルジビニルシラン、ジ２−メチルブタ−２、３−ジエン−イルジビニルシラン、ジ１−ペンテニルジビニルシラン、ジ２−ペンテニルジビニルシラン、ジ３−ペンテニルジビニルシラン、ジ４−ペンテニルジビニルシラン、ジ１−メチル−１−ブテニルジビニルシラン、ジ２−メチル−１−ブテニルジビニルシラン、ジ３−メチル−１−ブテニルジビニルシラン、ジ１−メチル−２−ブテニルジビニルシラン、ジ２−メチル−２−ブテニルジビニルシラン、ジ３−メチル−２−ブテニルジビニルシラン、ジ１−メチル−３−ブテニルジビニルシラン、ジ２−メチル−３−ブテニルジビニルシラン、ジ３−メチル−３−ブテニルジビニルシラン、ジ１、２−ジメチル−１−プロペニルジビニルシラン、ジ１、１−ジメチル−アリルジビニルシラン、ジ１、２−ジメチル−アリルジビニルシラン、ジ１−エチル−１−プロペニルジビニルシラン、ジ１−エチル−アリルジビニルシラン、ジ２−エチル−アリルジビニルシラン、ジペンチルジビニルシラン、ジ１−メチル−ブチルジビニルシラン、ジ２−メチル−ブチルジビニルシラン、ジ１−メチル−ブチルジビニルシラン、ジ１、１−ジメチル−プロピルジビニルシラン、ジ１、２−ジメチル−プロピルジビニルシラン、ジ２、２−ジメチル−プロピルジビニルシラン、ジ１−エチル−プロピルジビニルシランなどがある。
【００２７】
さらに、化学式（３）で示される化合物の具体的なものとしては、トリ１−プロピニルビニルシラン、トリ２−プロピニルビニルシラン、トリプロパ−１、２−ジエン−イルビニルシラン、トリ１−プロペニルビニルシラン、トリアリルビニルシラン、トリ１−メチル−ビニルビニルシラン、トリプロピルビニルシラン、トリソプロピルビニルシラン、トリ１−ブチニルビニルシラン、トリ２−ブチニルビニルシラン、トリ３−ブチニルビニルシラン、トリ１−メチル−２−プロピニルビニルシラン、トリブタ−１、２−ジエン−イルビニルシラン、トリブタ−１、３−ジエン−イルビニルシラン、トリブタ−２、３−ジエン−イルビニルシラン、トリ１プロパ−１、３−ジエン−イルビニルシラン、トリ１−ブテニルビニルシラン、トリ２−ブテニルビニルシラン、トリ３−ブテニルビニルシラン、トリ１−メチル−１−プロペニルビニルシラン、トリ２−メチル−１−プロペニルビニルシラン、トリブチルビニルシラン、トリｓ−ブチルビニルシラン、トリ２−メチル−２−プロピルビニルシラン、トリｔ−ブチルビニルシラン、トリ１−ペンチニルビニルシラン、トリ２−ペンチニルビニルシラン、トリ３−ペンチニルビニルシラン、トリ４−ペンチニルビニルシラン、トリ３−メチル−１−ブチニルビニルシラン、トリ１−メチル−２−ブチニルビニルシラン、トリ１−メチル−３−ブチニルビニルシラン、トリ２−メチル−３−ブチニルビニルシラン、トリ１、１−ジメチル−２−プロピニルビニルシラン、トリ１−エチル−２−プロピニルビニルシラン、トリペンタ−１、２−ジエン−イルビニルシラン、トリペンタ−１、３−ジエン−イルビニルシラン、トリペンタ−１、４−ジエン−イルビニルシラン、トリペンタ−２、３−ジエン−イルビニルシラン、トリペンタ−２、４−ジエン−イルビニルシラン、トリペンタ−３、４−ジエン−イルビニルシラン、トリ１−メチル−ブタ−１、２−ジエン−イルビニルシラン、トリ３−メチル−ブタ−１、２−ジエン−イルビニルシラン、トリ１−メチル−ブタ−１、３−ジエン−イルビニルシラン、トリ２−メチル−ブタ−１、３−ジエン−イルビニルシラン、トリ３−メチル−ブタ−１、３−ジエン−イルビニルシラン、トリ１−メチルブタ−２、３−ジエン−イルビニルシラン、トリ２−メチルブタ−２、３−ジエン−イルビニルシラン、トリ１−ペンテニルビニルシラン、トリ２−ペンテニルビニルシラン、トリ３−ペンテニルビニルシラン、トリ４−ペンテニルビニルシラン、トリ１−メチル−１−ブテニルビニルシラン、トリ２−メチル−１−ブテニルビニルシラン、トリ３−メチル−１−ブテニルビニルシラン、トリ１−メチル−２−ブテニルビニルシラン、トリ２−メチル−２−ブテニルビニルシラン、トリ３−メチル−２−ブテニルビニルシラン、トリ１−メチル−３−ブテニルビニルシラン、トリ２−メチル−３−ブテニルビニルシラン、トリ３−メチル−３−ブテニルビニルシラン、トリ１、２−ジメチル−１−プロペニルビニルシラン、トリ１、１−ジメチル−アリルビニルシラン、トリ１、２−ジメチル−アリルビニルシラン、トリ１−エチル−１−プロペニルビニルシラン、トリ１−エチル−アリルビニルシラン、トリ２−エチル−アリルビニルシラン、トリペンチルビニルシラン、トリ１−メチル−ブチルビニルシラン、トリ２−メチル−ブチルビニルシラン、トリ１−メチル−ブチルビニルシラン、トリ１、１−ジメチル−プロピルビニルシラン、トリ１、２−ジメチル−プロピルビニルシラン、トリ２、２−ジメチル−プロピルビニルシラン、トリ１−エチル−プロピルジビニルシランなどがある。
【００２８】
本発明の成膜の方法について説明する。
本発明の成膜方法は、基本的には、上述の化学式（１）〜（３）に示される絶縁膜材料を用いプラズマＣＶＤ法により成膜を行うものである。この場合、化学式（１）〜（３）のいずれか１群から選択される１種以上の絶縁膜材料、化学式（１）〜（３）のいずれか２群以上から選択される１種以上の絶縁膜材料を用いることができる。
【００２９】
１種以上の絶縁膜材料を混合して使用する場合の混合比率は特に限定されず、得られる絶縁膜の誘電率、ヤング率を勘案して決定することができる。
また、成膜の際に、これら絶縁膜材料とともに同伴ガスを添加して成膜することもできる。この同伴ガスには、酸素を含まないガス、例えばＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｈ２、炭素数２〜６の炭化水素が用いられ、炭素数２〜６の炭化水素には、末端に一つ以上の不飽和結合を持つ鎖状炭化水素が好ましい。
したがって、成膜装置のチャンバー内に送り込まれ成膜に供される成膜用ガスは、絶縁膜材料からなるガスの他に、同伴ガスが混合された混合ガスとなることがある。
【００３０】
絶縁膜材料および同伴ガスが常温で気体状であればそのまま用いられ、液体状のものであればヘリウムなどの不活性ガスを用いたバブリングによる気化、気化器による気化、または材料容器の加熱による気化によってガス化して用いられる。
【００３１】
同伴ガスの具体的なものとしては、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの不活性ガスの他、水素、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロピレン、１、２−プロパジエン、プロペン、ブタン、１−ブテン、２−ブテン、１、２−ブタジエン、ペンタン、１−ペンテン、２−ペンテン、１、２−ペンタジエン、１、３−ペンタジエン、１、４−ペンタジエン、２、３−ペンタジエン、ヘキサン、１−ヘキセン、２−ヘキセン、３−ヘキセン、１、２−ヘキサジエン、１、３−ヘキサジエン、１、４−ヘキサジエン、１、５−ヘキサジエン、２、３−ヘキサジエン、２、４−ヘキサジエン、シクロヘキサン、ベンゼンなどが用いられる。
【００３２】
前記同伴ガスは、２種類以上を混合することも可能であり、絶縁膜材料と含めその混合割合には特に制限が無いが、水素と炭素数２〜６の炭化水素を含む同伴ガスについては、絶縁膜材料以外の成膜用ガス中に占める割合が高ければ高いほどその効果は大きく現れることとなる。
また、同伴ガスとして水素を添加することで絶縁膜のヤング率を上昇させることができる。しかしながら、使用量と条件を誤ると逆に誘電率が上昇するので注意が必要である。
【００３３】
同伴ガスが炭素数１〜６の炭化水素である場合、プラズマで有機側鎖が切断されてしまう恐れがある場合に添加することで、絶縁膜中のＳｉ−Ｈ結合が増加することを防ぐ。これにより誘電率を低減できる。この効果は、炭化水素が不飽和結合を構造中に持つもののほうが持たないものよりも大きい。特にプラズマのパワーが強すぎる場合には不飽和結合の多い基を持つ化合物を使用すると少量でも効果が大きい。
【００３４】
同伴ガスとして、炭素数２〜３の鎖状炭化水素を用いた場合には、デポレートを維持したまま誘電率を低下させることができ、不活性ガスと炭素数２〜３の鎖状炭化水素とのチャンバー内での混合割合を調整することで、デポレートを維持したまま誘電率の低下率を制御することが可能である。
また、この誘電率低下効果は同伴するガスの種類によって違いがあるため、違う種類の炭素数２〜３の鎖状炭化水素を混合して使用することも、さらにＨｅなどの希ガスをはじめとする酸素を含まないガスの３種類以上を混合して使用することも可能である。
【００３５】
さらに、この絶縁膜材料を用いて成膜を行う際、ポロジェンと呼ばれる物質を成膜時に導入し、これをアニールあるいは電子線照射、紫外線照射などによって除去することで絶縁膜内に空孔を導入し、より誘電率を低下させることができる。
導入されるポロジェンとしては、一般に使用される１−メチル−４−イソプロピル−１、３−シクロヘキサジエン、シクロヘキサンオキシドなどが使用できる。
【００３６】
また、成膜の際、ＲＦパワー、成膜圧力、ガス流量を成膜の途中で変化させることで、誘電率、膜密度などを変化させることができ、ひとつの膜中において厚さ方向に特性の違う膜が生成できる。これらのＲＦパワー、成膜圧力、成膜時のガス流量はそれぞれ単独でも、同時にも変更可能であり、成膜される膜の誘電率、膜密度などの特性を考慮しながら変化させることができる。
【００３７】
また、成膜途中に誘電率や膜密度を変化させる際にはＲＦパワーを変化させることがもっとも有効であり、ＲＦパワーの変更は成膜圧力や成膜用ガスの流量の変更に比べ瞬時に制御可能である。
【００３８】
特許第３１９７００７号公報、特許第３１９７００８号公報には、滞留時間を変化させることでより低誘電率な絶縁膜を成膜する成膜方法が開示されているが、滞留時間のファクターは成膜圧力、成膜用ガス流量、成膜温度、電極間距離であり、ＲＦパワーによる記載はない。また、成膜中にこの滞留時間を変化させることで誘電率や密度の制御を行うような記載はない。
これらの絶縁膜材料を原料として成膜された絶縁膜は、滞留時間がおなじでもＲＦパワーが異なると大きな誘電率が異なる膜となり、ＲＦパワーの変化が誘電率に与える影響が非常に大きい。
【００３９】
低誘電率の絶縁膜は、その密度が低いため、そのままでは吸湿により誘電率が大きく悪化する可能性があるが、成膜途中にＲＦパワー、圧力、ガス流量などの条件を変更し、誘電率は高くなるが密度の高い膜を薄くつけ、高密度の層で表面を覆うことで吸湿を防止でき、結果的に誘電率の低い膜を形成できる、さらに、表面のみに誘電率の高い膜を成膜しエッチングの特性変化や密着性を改善させるなどのメリットがある。
【００４０】
プラズマＣＶＤ法としては、周知のものが用いられ、例えば、図２に示すような平行平板型のプラズマ成膜装置などを使用して成膜することができる。
図２に示したプラズマ成膜装置は、減圧可能なチャンバー１を備え、このチャンバー１は、排気管２、開閉弁３を介して排気ポンプ４に接続されている。また、チャンバー１には、図示しない圧力計が備えられ、チャンバー１内の圧力が測定できるようになっている。チャンバー１内には、相対向する一対の平板状の上部電極５と下部電極６とが設けられている。上部電極５は、高周波電源７に接続され、上部電極５に高周波電流が印加されるようになっている。
【００４１】
下部電極６は、基板８を載置する載置台を兼ねており、その内部にはヒーター９が内蔵され、基板８を加熱できるようになっている。
また、上部電極５には、ガス供給配管１０が接続されている。このガス供給配管１０には、図示しない成膜用ガス供給源が接続され、この成膜用ガス供給装置からの成膜用のガスが供給され、このガスは上部電極５内に形成された複数の貫通孔を通って、下部電極６に向けて拡散しつつ流れ出るようになっている。
【００４２】
また、上記成膜用ガス供給源には、上述の絶縁膜材料を気化する気化装置と、その流量を調整する流量調整弁を備えるとともに、同伴ガスを供給する供給装置が設けられており、これらのガスもガス供給配管１０を流れて、上部電極５からチャンバー１内に流れ出るようになっている。
【００４３】
プラズマ成膜装置のチャンバー１内の下部電極６上に基板８を置き、成膜用ガス供給源から上記成膜用ガスをチャンバー１内に送り込む。高周波電源７から高周波電流を上部電極５に印加して、チャンバー１内にプラズマを発生させる。これにより、基板８上に上記成膜用ガスから気相化学反応により生成した絶縁膜が形成される。
プラズマＣＶＤ法としては、平行平板型の他に、ＩＣＰプラズマ、ＥＣＲプラズマ、マグネトロンプラズマを用いることが可能であり、平行平板型装置の下部電極にも高周波を導入する２周波励起プラズマを使用することもできる。
【００４４】
このプラズマ成膜装置における成膜条件は、以下の範囲が好適であるがこの限りではない。
絶縁膜材料流量      ：２５〜１００ｃｃ／ｍ  （２種以上の場合は合計量である）
添加ガス流量        ：０〜５０ｃｃ／ｍｉｎ
ベースガス流量      ：２５〜１００ｃｃ／ｍｉｎ
圧力                ：１〜１０ｔｏｒｒ
ＲＦパワー          ：５０〜５００Ｗ、好ましくは５０〜２５０Ｗ
基板温度            ：３００〜４００℃
成膜厚さ            ：２００ｎｍ
【００４５】
このときに使用する絶縁膜材料にあっては、材料中に含まれる金属成分は合計１００ｐｐｂ未満であり、窒素成分は１０ｐｐｍ未満であることが好ましい。
絶縁膜材料中の金属成分は成膜された膜のリーク特性を悪化させるため少ないほうがよく、窒素は成膜後ＡｒＦレジストを行う際にアミンを生成するなどの悪影響があるため少ないほうが良い。
【００４６】
本発明の絶縁膜は、上述のプラズマＣＶＤ用絶縁膜材料またはこれと同伴ガスとを用い、プラズマ成膜装置によって、プラズマＣＶＤ反応により成膜されたもので、その誘電率が２．１〜４．７で、ヤング率が３．５〜１４ＧＰａとなって、機械的強度が高いものとなる。また、この絶縁膜は、酸素が含まれておらず、ケイ素と水素と炭素から構成されている。さらに、上述のように成膜時の成膜条件の変更により、その誘電率および／または密度が厚さ方向に変化しているものでもある。
このため、この絶縁膜は、化学機械研磨によって破損したり、基板から剥離するようなことがない。
【００４７】
以下、実施例を示す。
実施例における絶縁膜の膜厚、誘電率、密度の測定は、以下のようして実施した。
膜厚は、分光エリプソメーターを使用し測定した。誘電率は、水銀プローブを使用し、膜厚４００ｎｍ以上の膜を測定した。密度はＸＲＲで測定した。但し、一部の実施例では、膜厚４００ｎｍ未満で誘電率を測定したものも存在する。
【００４８】
複数の誘電率、密度を持つ絶縁膜の測定は、成膜条件を変更し、条件変更前の膜、変更途中の膜、条件変更後の膜を成膜する。これらの膜の膜厚、誘電率、密度を測定する。それぞれの膜の測定値はそれまでの膜の積算値となるので、前回の測定値との差が条件変更後の誘電率、密度となる。
【００４９】
実施例１
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：３００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．９５
ヤング率      ：７．７ＧＰａ
デポレート    ：３００ｎｍ／ｍｉｎ
【００５０】
実施例２
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：３００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．９３
ヤング率      ：７．５ＧＰａ
デポレート    ：３５０ｎｍ／ｍｉｎ
【００５１】
実施例３
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：３００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．９４
ヤング率      ：７．６ＧＰａ
デポレート    ：３３０ｎｍ／ｍｉｎ
【００５２】
実施例４
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：２００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．８３
ヤング率      ：７．５ＧＰａ
デポレート    ：１３５ｎｍ／ｍｉｎ
【００５３】
実施例５
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．７９
ヤング率      ：１２．３ＧＰａ
デポレート    ：４０ｎｍ／ｍｉｎ
【００５４】
実施例６
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：３００Ｗ
基板温度      ：２５０℃
比誘電率      ：３．１２
ヤング率      ：１０．３ＧＰａ
デポレート    ：３３０ｎｍ／ｍｉｎ
【００５５】
実施例７
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：３００Ｗ
基板温度      ：４００℃
比誘電率      ：２．７５
ヤング率      ：１３．１ＧＰａ
デポレート    ：１０ｎｍ／ｍｉｎ
【００５６】
実施例８
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：エタン
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：３００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．８１
ヤング率      ：６．０ＧＰａ
デポレート    ：３３０ｎｍ／ｍｉｎ
【００５７】
実施例９
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：エチレン
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：３００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．６８
ヤング率      ：５．２ＧＰａ
デポレート    ：３３０ｎｍ／ｍｉｎ
【００５８】
実施例１０
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：水素
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：３００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：３．１１
ヤング率      ：８．９ＧＰａ
デポレート    ：３３０ｎｍ／ｍｉｎ
【００５９】
実施例１１
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス１名称：ヘリウム
同伴ガス１流量：３０ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス２名称：エチレン
同伴ガス２流量：２０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：３００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．８８
ヤング率      ：６．８ＧＰａ
デポレート    ：３３０ｎｍ／ｍｉｎ
【００６０】
実施例１２
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス１名称：ヘリウム
同伴ガス１流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス２名称：エチレン
同伴ガス２流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：３００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．８１
ヤング率      ：６．４ＧＰａ
デポレート    ：３３０ｎｍ／ｍｉｎ
【００６１】
実施例１３
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス１名称：ヘリウム
同伴ガス１流量：２０ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス２名称：エチレン
同伴ガス２流量：３０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：３００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．７４
ヤング率      ：５．９ＧＰａ
デポレート    ：３３０ｎｍ／ｍｉｎ
【００６２】
実施例３、９、１１〜１３の一覧
Ｈｅ／Ｃ２Ｈ４混合によるデポレート、誘電率値の変化
共通事項
絶縁膜材料名称  ：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量  ：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス合計流量：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力            ：４．５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー      ：３００Ｗ
基板温度        ：３５０℃
【００６３】
【表１】
2008263022.tif 000005
【００６４】
実施例１４
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス１名称：エチレン
同伴ガス１流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス２名称：水素
同伴ガス２流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：３００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．８１
ヤング率      ：６．９ＧＰａ
デポレート    ：３３０ｎｍ／ｍｉｎ
【００６５】
実施例１５
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１００Ｗ→３００Ｗ  図３のグラフに示したように変化させた
基板温度      ：３５０℃
経過時間１、５、６、７、１２分後でそれぞれ成膜を中断しそれぞれの成膜された膜の密度、比誘電率を測定した。結果を図４に示す。
【００６６】
実施例１６
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ→６０ｃｃ／ｍｉｎへ図５のグラフに示したように変化させた。
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
経過時間１、５、６、７、１２分後でそれぞれ成膜を中断しそれぞれの成膜された膜の密度、比誘電率を測定した。結果を図６に示す。
【００６７】
実施例１７
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ→１ｔｏｒｒへ図７のグラフに示したように変化させた。
ＲＦパワー    ：１００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
経過時間１、５、６、７、８、９、１０、１５分後でそれぞれ成膜を中断しそれぞれの成膜された膜の密度、比誘電率を測定した。結果を図８に示す。
【００６８】
実施例１８
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ→７０ｃｃ／ｍｉｎへ図９のグラフに示したように変化させた。
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１００Ｗ→４００Ｗへ図９のグラフに示したように変化させた。
基板温度      ：３５０℃
経過時間１、５、６、７、９、１０、１５分後でそれぞれ成膜を中断しそれぞれの成膜された膜の密度、比誘電率を測定した。結果を図１０に示す。
【００６９】
実施例１９
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ→１ｔｏｒｒへ図１１のグラフに示したように変化させた。
ＲＦパワー    ：１００Ｗ→４００Ｗへ図１１のグラフに示したように変化させた。
基板温度      ：３５０℃
経過時間１、５、６、７、８、９、１０、１２、１３、１５分後でそれぞれ成膜を中断しそれぞれの成膜された膜の密度、比誘電率を測定した。結果を図１２に示す。
【００７０】
実施例２０
絶縁膜材料名称：ジイソプロピルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：４０ｃｃ／ｍｉｎ
ポロジェン    ：シクロヘキサンオキシド
ポロジェン流量：１０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４．５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：３００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
アニール圧力  ：１ｔｏｒｒ
アニール雰囲気：Ｎ２
アニール温度  ：４００℃
アニール時間  ：３０ｍｉｎ
比誘電率      ：２．１２
ヤング率      ：３．４ＧＰａ
【００７１】
実施例２１
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．８３
ヤング率      ：７．９ＧＰａ
デポレート    ：８０ｎｍ／ｍｉｎ
【００７２】
実施例２２
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：６ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．６１
ヤング率      ：７．０ＧＰａ
デポレート    ：１００ｎｍ／ｍｉｎ
【００７３】
実施例２３
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．７１
ヤング率      ：７．３ＧＰａ
デポレート    ：９０ｎｍ／ｍｉｎ
【００７４】
実施例２４
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．６９
ヤング率      ：６．８ＧＰａ
デポレート    ：３５ｎｍ／ｍｉｎ
【００７５】
実施例２５
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：２５０℃
比誘電率      ：２．６８
ヤング率      ：７．９ＧＰａ
デポレート    ：９０ｎｍ／ｍｉｎ
【００７６】
実施例２６
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：４００℃
比誘電率      ：２．６８
ヤング率      ：６．６ＧＰａ
デポレート    ：１０ｎｍ／ｍｉｎ
【００７７】
実施例２７
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：エタン
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．５８
ヤング率      ：６．１ＧＰａ
デポレート    ：９０ｎｍ／ｍｉｎ
【００７８】
実施例２８
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：エチレン
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．５１
ヤング率      ：５．１ＧＰａ
デポレート    ：９０ｎｍ／ｍｉｎ
【００７９】
実施例２９
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：水素
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．９７
ヤング率      ：８．８ＧＰａ
デポレート    ：９０ｎｍ／ｍｉｎ
【００８０】
実施例３０
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス１名称：ヘリウム
同伴ガス１流量：３０ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス２名称：エチレン
同伴ガス２流量：２０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．６６
ヤング率      ：６．７ＧＰａ
デポレート    ：９０ｎｍ／ｍｉｎ
【００８１】
実施例３１
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス１名称：ヘリウム
同伴ガス１流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス２名称：エチレン
同伴ガス２流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．６１
ヤング率      ：６．２ＧＰａ
デポレート    ：９０ｎｍ／ｍｉｎ
【００８２】
実施例３２
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス１名称：ヘリウム
同伴ガス１流量：２０ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス２名称：エチレン
同伴ガス２流量：３０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．５８
ヤング率      ：５．６ＧＰａ
デポレート    ：９０ｎｍ／ｍｉｎ
【００８３】
実施例２３、２８、３０〜３２の一覧
Ｈｅ／Ｃ２Ｈ４混合によるデポレート、誘電率値の変化
共通事項
絶縁膜材料名称  ：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量  ：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス合計流量：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力            ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー      ：１５０Ｗ
基板温度        ：３５０℃
【００８４】
【表２】
2008263022.tif 000006
【００８５】
実施例３３
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス１名称：エチレン
同伴ガス１流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス２名称：水素
同伴ガス２流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．６６
ヤング率      ：５．４ＧＰａ
デポレート    ：９０ｎｍ／ｍｉｎ
【００８６】
実施例３４
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１００Ｗ→４００Ｗ  図１３のグラフに示したように変化させた
基板温度      ：３５０℃
経過時間１、５、６、７、１２分後でそれぞれ成膜を中断しそれぞれの成膜された膜の密度、比誘電率を測定した。結果を図１４に示す。
【００８７】
実施例３５
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ→７０ｃｃ／ｍｉｎへ図１５のグラフに示したように変化させた。
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
経過時間１、５、６、７、１２分後でそれぞれ成膜を中断しそれぞれの成膜された膜の密度、比誘電率を測定した。結果を図１６に示す。
【００８８】
実施例３６
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ→１ｔｏｒｒへ図１７のグラフに示したように変化させた。
ＲＦパワー    ：１００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
経過時間１、５、６、７、８、９、１０、１５分後でそれぞれ成膜を中断しそれぞれの成膜された膜の密度、比誘電率を測定した。結果を図１８に示す。
【００８９】
実施例３７
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ→７０ｃｃ／ｍｉｎへ図１９のグラフに示したように変化させた。
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１００Ｗ→４００Ｗへ図１９のグラフに示したように変化させた。
基板温度      ：３５０℃
経過時間１、５、６、７、９、１０、１５分後でそれぞれ成膜を中断しそれぞれの成膜された膜の密度、比誘電率を測定した。結果を図２０に示す。
【００９０】
実施例３８
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ→１ｔｏｒｒへ図２１のグラフに示したように変化させた。
ＲＦパワー    ：１００Ｗ→４００Ｗへ図２１のグラフに示したように変化させた。
基板温度      ：３５０℃
経過時間１、５、６、７、８、９、１０、１２、１３、１５分後でそれぞれ成膜を中断しそれぞれの成膜された膜の密度、比誘電率を測定した。結果を図２２に示す。
【００９１】
実施例３９
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：４０ｃｃ／ｍｉｎ
ポロジェン    ：シクロヘキサンオキシド
ポロジェン流量：１０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：２００Ｗ
基板温度      ：３５０℃
アニール圧力  ：１ｔｏｒｒ
アニール雰囲気：Ｎ２
アニール温度  ：４００℃
アニール時間  ：３０ｍｉｎ
比誘電率      ：２．１１
ヤング率      ：３．３ＧＰａ
【００９２】
実施例４０
絶縁膜材料名称：アリルトリビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．９１
ヤング率      ：７．４ＧＰａ
デポレート    ：３０ｎｍ／ｍｉｎ
【００９３】
実施例４１
絶縁膜材料名称：アリルトリビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：６ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．８８
ヤング率      ：６．７ＧＰａ
デポレート    ：３０ｎｍ／ｍｉｎ
【００９４】
実施例４２
絶縁膜材料名称：アリルトリビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．９０
ヤング率      ：６．９ＧＰａ
デポレート    ：３０ｎｍ／ｍｉｎ
【００９５】
実施例４３
絶縁膜材料名称：トリアリルビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：４ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：３．２２
ヤング率      ：６．３ＧＰａ
デポレート    ：１０ｎｍ／ｍｉｎ
【００９６】
実施例４４
絶縁膜材料名称：トリアリルビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：６ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：３．０１
ヤング率      ：５．８ＧＰａ
デポレート    ：１０ｎｍ／ｍｉｎ
【００９７】
実施例４５
絶縁膜材料名称：トリアリルビニルシラン
絶縁膜材料流量：２５ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：３．１６
ヤング率      ：５．９ＧＰａ
デポレート    ：１０ｎｍ／ｍｉｎ
【００９８】
実施例４５
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：１５ｃｃ／ｍｉｎ
絶縁膜材料名称：アリルトリビニルシラン
絶縁膜材料流量：１０ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．８０
ヤング率      ：７．１ＧＰａ
デポレート    ：６０ｎｍ／ｍｉｎ
【００９９】
実施例４６
絶縁膜材料名称：ジアリルジビニルシラン
絶縁膜材料流量：１５ｃｃ／ｍｉｎ
絶縁膜材料名称：トリアリルビニルシラン
絶縁膜材料流量：１０ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．９６
ヤング率      ：６．６ＧＰａ
デポレート    ：２０ｎｍ／ｍｉｎ
【０１００】
実施例４７
絶縁膜材料名称：アリルトリビニルシラン
絶縁膜材料流量：１５ｃｃ／ｍｉｎ
絶縁膜材料名称：トリアリルビニルシラン
絶縁膜材料流量：１０ｃｃ／ｍｉｎ
同伴ガス名称  ：ヘリウム
同伴ガス流量  ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
圧力          ：５ｔｏｒｒ
ＲＦパワー    ：１５０Ｗ
基板温度      ：３５０℃
比誘電率      ：２．９７
ヤング率      ：６．２ＧＰａ
デポレート    ：２０ｎｍ／ｍｉｎ
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】絶縁膜の内部構造モデルについてのヤング率と誘電率の関係を示すグラフである。
【図２】本発明で用いられるプラズマ成膜装置の例を示す概略構成図である。
【図３】実施例１５での成膜条件の変化を示すグラフである。
【図４】実施例１５での成膜条件の変化に伴う絶縁膜の誘電率および密度の変化を示すグラフである。
【図５】実施例１６での成膜条件の変化を示すグラフである。
【図６】実施例１６での成膜条件の変化に伴う絶縁膜の誘電率および密度の変化を示すグラフである。
【図７】実施例１７での成膜条件の変化を示すグラフである。
【図８】実施例１７での成膜条件の変化に伴う絶縁膜の誘電率および密度の変化を示すグラフである。
【図９】実施例１８での成膜条件の変化を示すグラフである。
【図１０】実施例１８での成膜条件の変化に伴う絶縁膜の誘電率および密度の変化を示すグラフである。
【図１１】実施例１９での成膜条件の変化を示すグラフである。
【図１２】実施例１９での成膜条件の変化に伴う絶縁膜の誘電率および密度の変化を示すグラフである。
【図１３】実施例３４での成膜条件の変化を示すグラフである。
【図１４】実施例３４での成膜条件の変化に伴う絶縁膜の誘電率および密度の変化を示すグラフである。
【図１５】実施例３５での成膜条件の変化を示すグラフである。
【図１６】実施例３５での成膜条件の変化に伴う絶縁膜の誘電率および密度の変化を示すグラフである。
【図１７】実施例３６での成膜条件の変化を示すグラフである。
【図１８】実施例３６での成膜条件の変化に伴う絶縁膜の誘電率および密度の変化を示すグラフである。
【図１９】実施例３７での成膜条件の変化を示すグラフである。
【図２０】実施例３７での成膜条件の変化に伴う絶縁膜の誘電率および密度の変化を示すグラフである。
【図２１】実施例３８での成膜条件の変化を示すグラフである。
【図２２】実施例３８での成膜条件の変化に伴う絶縁膜の誘電率および密度の変化を示すグラフである。
【図１】
2008263022.tif 000010
【図２】
2008263022.tif 000011
【図３】
2008263022.tif 000012
【図４】
2008263022.tif 000013
【図５】
2008263022.tif 000014
【図６】
2008263022.tif 000015
【図７】
2008263022.tif 000016
【図８】
2008263022.tif 000017
【図９】
2008263022.tif 000018
【図１０】
2008263022.tif 000019
【図１１】
2008263022.tif 000020
【図１２】
2008263022.tif 000021
【図１３】
2008263022.tif 000022
【図１４】
2008263022.tif 000023
【図１５】
2008263022.tif 000024
【図１６】
2008263022.tif 000025
【図１７】
2008263022.tif 000026
【図１８】
2008263022.tif 000027
【図１９】
2008263022.tif 000028
【図２０】
2008263022.tif 000029
【図２１】
2008263022.tif 000030
【図２２】
2008263022.tif 000031