(57)【要約】【課題】光線透過率及び密着性に優れた低誘電率絶縁膜を形成するための、生産性の向上した成膜方法の提供。【解決手段】有機シラン系ガス、酸素付与ガス及び希釈ガスのそれぞれの少なくとも１種類ずつを所定割合で含む混合ガスを用い、プラズマＣＶＤ法により基板上に真空に対する誘電率εが２．７≦ε≦３．５であり、空気に対する屈折率ｎが１．４０＜ｎ＜１．４４である絶縁層を形成した後、同じガス系であるがガスの組成比の異なる混合ガスを用い、プラズマＣＶＤ法により絶縁層上に真空に対する誘電率εが３．８≦ε≦４．３であり、空気に対する屈折率ｎが１．４２＜ｎ＜１．４８である保護層を形成する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽内に、有機シラン系ガス、酸素付与ガス及び希釈ガスを含む混合ガスを導入し、プラズマＣＶＤ法により、基板上に真空に対する誘電率εが３．５以下である絶縁層を形成した後、同じ混合ガス系であるがガスの組成比が該絶縁層の形成工程と異なる混合ガスを導入し、プラズマＣＶＤ法により、該絶縁層上に保護層を形成することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記混合ガスが、少なくとも１種類の有機シラン系ガス、少なくとも１種類の酸素付与ガス及び少なくとも１種類の希釈ガスを含むものであることを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
【請求項３】
前記絶縁層形成工程で用いる混合ガスの組成比は、有機シラン系ガス：酸素付与ガス：希釈ガス＝１〜２：１〜５：２〜８であることを特徴とする請求項１又は２記載の成膜方法。
【請求項４】
前記保護層形成工程で用いる混合ガスの組成比は、有機シラン系ガス：酸素付与ガス：希釈ガス＝１〜２：１０〜１５：１０〜１５であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項５】
前記有機シラン系ガスは、分子中にＳｉ−ＣＨ３結合を有する堆積ガスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項６】
前記有機シラン系ガスは、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン、及びテトラメチルシクロテトラシロキサンから選ばれたガスであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の成膜方法。  
【請求項７】
前記酸素付与ガスは、分子中に酸素基を有するガスであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項８】
前記酸素付与ガスは、酸素、亜酸化窒素、二酸化炭素、及び水から選ばれたガスであることを特徴とする請求項７記載の成膜方法。
【請求項９】
前記希釈ガスは、アルゴン、ヘリウム、窒素、及び水素から選ばれたガスであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記絶縁層は、真空に対する誘電率εが２．７≦ε≦３．５であり、空気に対する屈折率ｎが１．４０＜ｎ＜１．４４であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記保護層は、真空に対する誘電率εが３．８≦ε≦４．３であり、空気に対する屈折率ｎが１．４２＜ｎ＜１．４８であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜方法に関し、更に詳しくは半導体装置の製造時において要求される低誘電率の絶縁膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴが画素部の素子回路として使用されている液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)や有機エレクトロルミネッセンス(ＯＬＥＤ)等の表示素子の大型化に伴って、従来使用されている層間絶縁膜としてのＳｉＯ２や配線材としてのアルミニウムでは、ＲＣ時定数(Ｒは配線材の抵抗で、Ｃは層間絶縁膜の比誘電率である。)の増加が回路の性能(周波数応答)に悪影響を及ぼすことが問題となっている。そのため、ＲＣ時定数を減少させることにより、周波数応答を向上させることが望まれている。
【０００３】
ＲＣ時定数を減少させるアプローチの一つは、有機材料等の低い誘電率εを有する絶縁材料を用いて絶縁膜を形成することにより、配線層の間の容量Ｃを低減せしめることである。この場合、既知のプラズマＣＶＤ法により生成する絶縁膜用の絶縁材料としては、通常、真空に対して約４．１〜４．５の誘電率を有する酸化ケイ素(ＳｉＯ２)が用いられている。しかし、この程度の誘電率を有する材料では、満足すべき結果は得られない。従って、さらに低い誘電率を有する絶縁材料を用いて、半導体装置の製造時に要求される特性を満足する低誘電率絶縁膜を形成する方法の開発が望まれている。
【０００４】
このような低い誘電率の絶縁膜(以下、Ｌｏｗ−ｋ膜と称す)の形成方法としては、一般的には、ガス導入系と排気系とが接続された真空槽内に２個以上の電極を設け、その一方の電極に高周波電力を供給し、他方の電極上に基板を搭載し、該ガス導入系から導入した堆積ガスである有機シラン系ガス(化学構造中に炭素原子を含んだシラン系ガス)、例えばメチルシラン、ジメチルシラン及びトリメチルシランのようなＳｉ−ＣＨ３結合を有するアルキルシランと、酸素付与ガスである酸素、亜酸化窒素と、希釈ガスであるアルゴン、ヘリウム、窒素、水素との混合ガスを電極間に発生させたプラズマにより分解して、加熱された基板上にＬｏｗ−ｋ膜を形成する方法(プラズマＣＶＤ法)が知られている(例えば、特許文献１参照)。
【０００５】
このＬｏｗ−ｋ膜を、Ｓｉ単結晶基板上に作製した半導体回路の層間絶縁膜として適用する場合には、配線材からの汚染防止及び配線材との密着性向上を目的として、Ｌｏｗ−ｋ膜の上層に保護膜としてバリア性の高いＳｉＣ等といった絶縁膜を形成することが行われている(例えば、非特許文献１参照)。
【０００６】
これらバリア性の高い絶縁膜を、透明基板を利用した表示素子(ＬＣＤやＯＬＥＤ)の画素部の層間絶縁膜として適用する場合、バリア性の高い絶縁膜である保護膜(例えば、ＳｉＣ膜：屈折率２．２程度)と層間絶縁膜であるＬｏｗ−ｋ膜(屈折率１．４程度)との屈折率の差が大きいため、界面での反射率が高くなり、結果として画素部の光線透過率が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
上記のような屈折率の問題を解決するために、Ｌｏｗ−ｋ膜との屈折率の差が小さい保護膜として、無機シラン(化学構造式中に炭素を含まないシランであり、例えばモノシラン等である)を用いてプラズマＣＶＤ法により形成されるＳｉＯ２膜を適用した場合、Ｌｏｗ−ｋ膜との密着性が悪く、膜の剥離が起こるという問題があった。また、通常、同一チャンバーで異なる原料ガスを使用し、連続したプラズマＣＶＤ法による成膜プロセスを行う場合、それぞれのプロセスに前プロセスの材料ガスが混入すると著しくプロセスに影響を与える。このため、ガスの切り替えによるプロセスを行う場合、前プロセス終了後のガス切り替えの際に充分に排気する必要があり、このことが結果として生産性を著しく落とす原因となっていた。
【特許文献１】米国特許第６,０７２,２２７(第１５欄)
【非特許文献１】Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 40(2001)pp.2663-2668(第１頁右欄)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、上述の従来技術の問題点を解決することにあり、光線透過率及び密着性に優れた低誘電率絶縁膜を形成するための、生産性の向上した成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、Ｐｏｌｙ−Ｓｉを用いた半導体装置(主として、ガラスを基板としたＴＦＴ等)の製造時において半導体に要求される低誘電率絶縁膜である層間絶縁膜について、鋭意研究した結果、プラズマＣＶＤ法により、特定の混合ガスを用いて低誘電率絶縁膜(Ｌｏｗ−ｋ膜)及びその保護膜を形成することにより、上記課題を解決できることを見いだし、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
本発明の成膜方法は、真空槽内に、有機シラン系ガス(化学構造中に炭素原子を含むシラン系ガス)、酸素付与ガス及び希釈ガスを含む混合ガスを導入し、プラズマＣＶＤ法により、基板上に真空に対する誘電率εが３．５以下である絶縁層を形成した後、同じ混合ガス系であるがガスの組成比が該絶縁層の形成工程と異なる混合ガスを導入し、プラズマＣＶＤ法により、該絶縁層上に保護層を形成することを特徴とする。この混合ガスは、少なくとも１種類の有機シラン系ガス、少なくとも１種類の酸素付与ガス及び少なくとも１種類の希釈ガスを含むものである。このようなプロセスよって、優れた光線透過率及び密着性を有する膜が生産性良く形成され得る。  
【００１１】
前記絶縁層形成工程で用いる混合ガスの組成比は、有機シラン系ガス：酸素付与ガス：希釈ガス＝１〜２：１〜５：２〜８であることを特徴とする。有機シラン系ガスの割合が１未満であると成膜速度は低く、誘電率が３．５以上となり、また、その割合が２を超えると誘電率は２．７以下となるが、屈折率の経時変化(バリア性の指標であり、経時変化が大きければバリア性が劣る)が大きくなってバリア性が劣ると共に、保護層との密着性(密着性の指標として剥離性に基づく)が著しく低下するという問題がある。酸素付与ガスの割合が１未満であると誘電率は２．７以下となるが、屈折率の経時変化が大きくなってバリア性が劣り、成膜速度が低下すると共に、保護層との密着性も著しく低下し、また、その割合が５を超えると誘電率が３．５以上となると共に、成膜速度も低下するという問題がある。希釈ガスの割合が２未満であると基板面内での膜厚分布が著しく劣化し、その割合が８を超えると成膜速度が著しく低くなって、実用的ではないという問題がある。
【００１２】
前記保護層形成工程で用いる混合ガスの組成比は、有機シラン系ガス：酸素付与ガス：希釈ガス＝１〜２：１０〜１５：１０〜１５であることを特徴とする。有機シラン系ガスの割合が１未満であると成膜速度が著しく低くなり、また、その割合が２を超えると保護層の機能として重要であるバリア性(屈折率の経時変化)が著しく劣化するという問題がある。酸素付与ガスの割合が１０未満であるとバリア性が著しく劣化し、また、その割合が１５を超えるとバリア性に顕著な効果が得られず成膜速度のみが低下するという問題がある。希釈ガスの割合が１０未満であると基板面内での膜厚分布が著しく劣化し、また、その割合が１５を超えると成膜速度が著しく低くなって、実用的でないという問題がある。
【００１３】
前記有機シラン系ガスは、分子中にＳｉ−ＣＨ３結合を有する堆積ガスであり、例えば、メチルシラン(ＣＨ３ＳｉＨ３)、ジメチルシラン((ＣＨ３)２ＳｉＨ２)、トリメチルシラン((ＣＨ３)３ＳｉＨ)、テトラメチルシラン((ＣＨ３)４Ｓｉ)、ジメトキシジメチルシラン(ＤＭＤＭＯＳ)、１,５,５,７−テトラメチルシクロテトラシロキサンのようなテトラメチルシクロテトラシロキサン(ＴＭＣＴＳ)等から選ばれたガスが好ましい。これらのガスのうち、トリメチルシランがより好ましい。
【００１４】
前記酸素付与ガスは、分子中に酸素基を有するガスであり、例えば、酸素、亜酸化窒素、二酸化炭素、水等から選ばれたガスが好ましい。これらのガスのうち、亜酸化窒素がより好ましい。
【００１５】
前記希釈ガスは、アルゴン、ヘリウム、窒素、水素等から選ばれたガスが好ましく、こられのガスのうちヘリウムがより好ましい。
【００１６】
前記絶縁層は、真空に対する誘電率εが２．７≦ε≦３．５であり、空気に対する屈折率ｎが１．４０＜ｎ＜１．４４であることを特徴とする。これは、前記絶縁層形成工程で用いる混合ガスの組成比をもとに、高周波電力や圧力を調整した結果であり、誘電率が２．７未満であると屈折率１．４０以下となり、誘電率が３．５を超えると屈折率が１．４４以上となる。
【００１７】
前記保護層は、真空に対する誘電率εが３．８≦ε≦４．３であり、空気に対する屈折率ｎが１．４２＜ｎ＜１．４８であることを特徴とする。これは、前記保護層形成工程で用いる混合ガスの組成比をもとに、高周波電力や圧力を調整した結果であり、誘電率が３．８未満であると屈折率１．４２以下となり、誘電率が４．３を超えると屈折率が１．４８以上となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、屈折率の差が小さな低誘電率絶縁層と保護層とを、原料ガスを変えることなく連続して形成することができるので、反射率が小さく、光線透過率が優れた膜であって、密着性にも優れた膜を形成することができると共に、膜の生産性をも大幅に向上させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の成膜方法を実施するための製造装置の一例として、図１に示すデポダウン形平行平板型プラズマＣＶＤ装置について説明する。
【００２０】
このＣＶＤ装置は、ガスボンベ等のガス源に接続されたガス導入系１と、真空ポンプに接続された排気系２とを備えた真空槽からなっている。この真空槽内には、２個の平板状の電極３及び４が対向して設けられ、その一方の電極３には高周波電力をパルス変調させる変調器５を介して外部の高周波電源６が接続され、他方の電極４上には成膜が施される基板７が搭載されるように構成されている。また、この高周波電源６から発振される高周波電圧は、その発振する高周波が２７．１２ＭＨｚである。
【００２１】
一方の電極３は、その前面にシャワープレート８が設けられるように中空の電極で構成され、その中空部にガス導入系１を接続して、シャワープレート８に設けられた多数のガス噴出口から真空槽内に均一に反応ガスを噴出させることができるように構成されている。
【００２２】
また、他方の電極４は、基板７を加熱するヒーターを兼ねており、成膜中はアース電位に維持されるように構成されている。
【００２３】
ガス導入系１を介して、真空槽内へ堆積ガスの少なくとも１種類、酸素付与ガスの少なくとも１種類、及び希釈ガスの少なくとも１種類ずつを選んで所定量混合してなる混合ガスを導入し、基板上への成膜が行われるように構成されている。
【００２４】
以上の装置構成は、従来のプラズマＣＶＤ装置の構成と同様であり、真空槽内へガス導入系１より導入した反応ガスを電極３と４との間に発生するプラズマにより分解して、基板７上に絶縁膜を形成することは従来法と同様である。
【００２５】
次に、上記装置を用いて実施する本発明の成膜方法について説明する。
【００２６】
真空槽内に、第１絶縁層、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ、第２絶縁層等の形成された基板７を載置し、堆積ガスであるトリメチルシラン((ＣＨ３)３ＳｉＨ)等の有機シラン系ガス、酸素、亜酸化窒素、二酸化炭素及び水等の酸素付与ガス、並びに窒素、水素、アルゴン及びヘリウム等の希釈ガスからなる混合ガスをガス導入系１を介して真空槽内へ導入し、放電を発生させるプラズマＣＶＤ法により、基板７上に真空に対する誘電率εが３．５以下である低誘電率層間絶縁層（Ｌｏｗ−ｋ層）を形成し、その後、層間絶縁層形成工程で用いた混合ガス系と同じガス系であるがガスの組成比が異なる混合ガスを導入し、プラズマＣＶＤ法により、絶縁層上に保護層を形成する。この場合、混合ガスとしては、有機シラン系ガス、酸素付与ガス、及び希釈ガスのそれぞれから少なくとも１種類ずつ選んで所定量混合してなる混合ガスを用いる。この混合ガスの組成比は上記した通りである。
【００２７】
かくして得られた絶縁膜及び保護膜の代表的な組成を以下の表に示す。
（表１）
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＊  測定誤差
【００２８】
表１において、Ｓｉはそれぞれの膜中の珪素の含有量を、Ｏはそれぞれの膜中の酸素の含有量を、Ｃはそれぞれの膜中の炭素の含有量を、Ｎはそれぞれの膜中の窒素の含有量を、また、Ｈはそれぞれの膜中の水素の含有量を示している。
【００２９】
上記のＬｏｗ−ｋ層及び保護層を使用して作製されたＰｏｌｙ−ＳｉＴＦＴの構成断面図を図２に示す。このＴＦＴ作製プロセスにおいては、まずガラス製基板上にＳｉＯ２からなる絶縁膜１２を３０００Åの厚さにスパッタ法又はプラズマＣＶＤ法により成膜する。
【００３０】
次に、減圧熱ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法により非晶質珪素膜を５００Åの厚さに成膜した後に、キセノンクロライド(ＸｅＣｌ)エキシマレーザー(波長３０８ｎｍ)又はクリプトンフロライド（ＫｒＦ）エキシマレーザー(波長２４８ｎｍ)を照射することにより、非晶質珪素膜を結晶化させて、結晶性珪素膜であるＰｏｌｙ−Ｓｉ膜を得る。この膜をフォトリソグラフィー及びエッチングを用いてパターニングして、１３で示されるパターンを形成する。これがＰｏｌｙ−ＳｉＴＦＴの活性層となる。
【００３１】
次に、プラズマＣＶＤ法又は熱ＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法により、ＳiＯ２を１０００Åの厚さに成膜する。これをフォトリソグラフィー及びエッチングを用いてパターニングして、１４で示されるパターンを形成する。これがＰｏｌｙ−ＳｉＴＦＴのゲート絶縁膜となる。
【００３２】
次に、ゲート電極を構成するためのアルミニウム膜をスパッタ法で２５００Åの厚さに成膜した後にモリブデン膜５００Åをスパッタ法で成膜する。このアルミニウム膜中にはスカンジウムを０．２重量％含有させる。これは、後の工程においてヒロックやウィスカーと呼ばれる針状の突起物が形成されることを抑制するためである。これをフォトリソグラフィー及びエッチングを用いてパターニングすることによりゲート電極１５を形成する。
【００３３】
ゲート電極１５を形成したら、次にソース／ドレイン領域を形成するための不純物(導電型を付与するための不純物)のドーピングを行う。ここでは、Ｎチャンネル型の薄膜トランジスタを得るために、Ｐ(リン)のドーピングをプラズマドーピング法により行う。ドーピングの終了後にアニールを行うことにより、ドーピングされた不純物の活性化とドーピング時の損傷のアニールとを行う。
【００３４】
上記の工程において、それぞれソース領域１６、チャンネル領域１７、ドレイン領域１８が自己整合的に形成される。
【００３５】
次に、プラズマＣＶＤ法により、本発明におけるＬｏｗ−ｋ層を成膜する。すなわち、所定のガス組成比で放電を発生させてプラズマ生成を行うことで、基板上に厚さ５０００Åの層間絶縁膜を成膜する。このプラズマ生成を中断した後にガス組成比を変更し、再びプラズマ生成を行うことで、上記の層間絶縁膜上に厚さ１０００Åの保護膜を成膜する。その後、フォトリソグラフィー及びエッチングによりコンタクトホールを形成し、Ｌｏｗ−ｋ層１９及び保護層２０を形成する。
【００３６】
次に、ソース・ドレイン電極を構成するために、モリブデン膜をスパッタ法で５００Å厚さに成膜した後にアルミニウム膜３０００Åを成膜し、ソース電極２１とドレイン電極２２の形成を行う。こうして、図２に示すＰｏｌｙ−ＳｉＴＦＴの作製を完成させる。
【実施例１】
【００３７】
本実施例では図１に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて成膜プロセスを実施した。真空層内に大きさ７３０×９２０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス製基板(ｎ＝１．５３)７を載置し、絶縁層(ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ)をそれぞれ膜厚１００ｎｍで形成した。それぞれの成膜条件及び屈折率(入射光の波長λ＝５７０ｎｍ)を表２に示す。
【００３８】
（表２）
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【００３９】
表２において、それぞれのプロセス圧力は、およそ１００〜３００Ｐａに設定し、電極間距離は１５〜２５ｍｍとした。
【００４０】
一方、混合ガスの組成比を、トリメチルシラン：亜酸化窒素：ヘリウム＝１：２：６に設定し、供給電力の電力密度１．１Ｗ／ｃｍ２、基板温度３５０℃、圧力４７０Ｐａのプロセス条件下で、Ｌｏｗ−ｋ層(ＳｉＯｘＣｙＨｚ)を形成した。このＬｏｗ−ｋ層の膜厚は５００ｎｍ、屈折率ｎは１．４１(入射光の波長λ＝５７０ｎｍ)、誘電率εは２．９６であった。
【００４１】
かくして得られたＬｏｗ−ｋ層とＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ、又はＳｉＣＮ層とについて、屈折率の差による界面(表面)における反射率(ＲＨ％)の影響をプロットしたものを図３に示す。図３から明らかなように、屈折率の差が大きくなるに従って、界面での反射率が大きくなっている。図３から明らかなように、本発明によれば、Ｌｏｗ−ｋ層と保護層との屈折率の差Δｎが約０．０８程度で反射率７ＲＨ％程度、Δｎが０．１６程度で１０ＲＨ％程度に制御することが可能である。このように、界面での反射率を１０％以下に抑えることが可能であるので、屈折率の差が小さく、反射率が小さい、光線透過率の優れた構造を有するＴＦＴを作製することができる。
【実施例２】
【００４２】
実施例１に従ってＬｏｗ−ｋ層を作製した後、そのＬｏｗ−ｋ層上に原料ガスとしてモノシランを用いて表２に示したプロセス条件下でＳｉＯ２からなる保護層を作製して積層させた。また、同様にしてＬｏｗ−ｋ層を作製した後、同一チャンバー内でそのＬｏｗ−ｋ層上に同じ混合ガス系であるが、組成比をトリメチルシラン：亜酸化窒素：ヘリウム＝１：１０：１５に設定し、供給電力の電力密度０．９Ｗ／ｃｍ２、基板温度３５０℃、圧力４００Ｐａのプロセス条件下で、保護層を作製し積層させた。かくして得られた積層体について、ピーリングテストを行った。このピーリングテストでは、積層体を作製後にカッターにてピッチ５ｍｍの升目を２５個作製し、次いで接着テープ(３Ｍ社製の商品型番８４２２)を貼り、１分放置後にピールし、剥離した升目の割合を％として表示した。なお、本ピーリングテストでは、それぞれ１０回ずつピーリングテストを行い、Ｌｏｗ−ｋ層の剥離率の平均値を図４のグラフに示す。図４から分かるように、Ｌｏｗ−ｋ層上にＬｏｗ−ｋ層と同じガス系にて保護層を形成することにより、ピーリングテストに耐えうる密着性に優れた構造を得ることができた。
【実施例３】
【００４３】
実施例１に従ってＬｏｗ−ｋ層を作製した後、そのＬｏｗ−ｋ層上に原料ガスとしてモノシランを用いて、表２に示したプロセス条件下でＳｉＯ２からなる保護層を作製して積層させた。また、同様にしてＬｏｗ−ｋ層を作製した後、同一チャンバー内でそのＬｏｗ−ｋ層上に同じ混合ガス系であるが、組成比をトリメチルシラン：亜酸化窒素：ヘリウム＝１：１０：１５に設定し、供給電力の電力密度０．９Ｗ／ｃｍ２、基板温度３５０℃、圧力４００Ｐａのプロセス条件下で、保護層を作製して積層させた場合について、そのプロセス中の１処理あたりにかかった時間を以下の表３に示す。
【００４４】
（表３）
2005327836.tif 000005
【００４５】
表３において、Ａは無機シラン系ガスであるモノシランにて保護層を作製した場合の１処理あたりにかかかる時間を示し、ＢはＬｏｗ−ｋ層と同じ混合ガス系にて保護層を作製した場合(本発明)の１処理あたりにかかる時間を示す。
【００４６】
表３から明らかなように、無機シラン系ガスにて保護層を形成した場合、ガスの切り替えに多くの時間を割くことから、本発明方法にて行った有機シラン系のガスを用いて保護層を形成した場合に比べてプロセス全体にかかる時間が約４倍以上になっている。よって、本発明におけるように、Ｌｏｗ−ｋ層を形成するガス系と同じガス系にて保護層を形成することにより、生産性を大幅に向上させることができる。
【００４７】
以下、本発明の絶縁層形成工程及び保護層形成工程のそれぞれにおいて用いる混合ガスの有機シラン系ガス、酸素付与ガス及び希釈ガスの組成比について説明する。
【実施例４】
【００４８】
実施例１及び２の成膜プロセス条件に従ってＬｏｗ−ｋ層及び保護層を作製した。但し、Ｌｏｗ−ｋ層を作製する際の混合ガスの組成比を、トリメチルシラン：亜酸化窒素：ヘリウム＝０．２５〜２．５：２：６として、有機シラン系ガスの割合を変えて実施した。また、保護層を作製する際の混合ガスの組成比を、トリメチルシラン：亜酸化窒素：ヘリウム＝０．２５〜３：１０：１５として、有機シラン系ガスの割合を変えて実施した。得られた絶縁層及び保護層について、混合ガス中のトリメチルシランガスの組成比に対する屈折率の経時変化（Δ・１週間後）及び成膜速度（Å／ｍｉｎ）を通常の方法で測定した。
【００４９】
得られた結果について、絶縁層の場合を図５に、また保護層の場合を図６にプロットした。この屈折率の経時変化は、バリア性の指標となるものであり、変化が大きければバリア性が劣る。この保護層における屈折率の経時変化と成膜速度との関係では、屈折率の経時変化が０．０１以下、成膜速度が３０００Å以上であることが好ましい。また、この絶縁層について、混合ガス中のトリメチルシランガスの組成比に対する剥離率（％）及び誘電率を通常の方法で測定し、その結果を図７にプロットした。この剥離性は、密着性の指標となるものであり、実施例２におけるピーリングテストによる結果と同じものであり、その割合が高いほど密着性が劣る。
【００５０】
図５及び７から明らかなように、絶縁層の場合、有機シラン系ガスの割合が１未満であると屈折率の経時変化は少なく、バリア性は良好であるが、成膜速度は低く、誘電率は３．５以上となって、実用的ではなく、また、その割合が２を超えると誘電率は２．７以下となるが、屈折率の経時変化が大きくなって、バリア性が劣ると共に、保護層との密着性が著しく低下することが分かる。また、図６から明らかなように、保護層の場合、有機シラン系ガスの割合が１未満であると屈折率の経時変化は少なく、バリア性は良好であるが、成膜速度は低く、実用的ではなく、また、その割合が２を越えると成膜速度は高いが、屈折率の経時変化が大きくなって、バリア性に劣ることが分かる。  
【実施例５】
【００５１】
実施例４に従ってＬｏｗ−ｋ層及び保護層を作製した。但し、Ｌｏｗ−ｋ層を作製する際の混合ガスの組成比を、トリメチルシラン：亜酸化窒素：ヘリウム＝１：０．２〜７：６として、酸素付与ガスの割合を変えて実施した。また、保護層を作製する際の混合ガスの組成比を、トリメチルシラン：亜酸化窒素：ヘリウム＝１：８〜１７：１５として、酸素付与ガスの割合を変えて実施した。得られた絶縁層及び保護層について、混合ガス中の亜酸化窒素ガスの組成比に対する屈折率の経時変化（Δ・１週間後）及び成膜速度（Å／ｍｉｎ）を通常の方法で測定した。
【００５２】
得られた結果について、絶縁層の場合を図８に、また保護層の場合を図９にプロットした。この保護層における屈折率の経時変化と成膜速度との関係では、屈折率の経時変化０．０１以下、成膜速度が３０００Å以上であることが好ましい。また、この絶縁層について、混合ガス中の亜酸化窒素ガスの組成比に対する剥離率（％）及び誘電率を通常の方法で測定し、その結果を図１０にプロットした。
【００５３】
図８及び１０から明らかなように、絶縁層の場合、酸素付与ガスの割合が１未満であると誘電率は２．７以下となるが、屈折率の経時変化が大きくなって、バリア性が劣り、そして成膜速度が低くなると共に、保護層との密着性も著しく低下し、また、その割合が５を超えると誘電率が３．５以上となると共に、成膜速度も低下することが分かる。また、図９から明らかなように、保護層の場合、酸素付与ガスの割合が１０未満であると屈折率の経時変化が大きくなって、バリア性が劣り、又その割合が１５を越えると成膜速度が低くなって実用的ではないことが分かる。
【実施例６】
【００５４】
実施例４に従ってＬｏｗ−ｋ層及び保護層を作製した。但し、Ｌｏｗ−ｋ層を作製する際の混合ガスの組成比を、トリメチルシラン：亜酸化窒素：ヘリウム＝１：２：１〜１０として、希釈ガスの割合を変えて実施した。また、保護層を作製する際の混合ガスの組成比を、トリメチルシラン：亜酸化窒素：ヘリウム＝１：１０：８〜１７として希釈ガスの割合を変えて実施した。得られた絶縁層及び保護層について、混合ガス中のヘリウムガスの組成比に対する成膜速度（Å／ｍｉｎ）及び７３０ｍｍ×９２０ｍｍ基板での１０ｍｍ端での膜厚分布を通常の方法で測定した。
【００５５】
得られた結果について、絶縁層の場合を図１１に、また保護層の場合を図１２にプロットした。この絶縁層における基板面内での膜厚分布と成膜速度との関係では、基板面内での分布が１０％以下、成膜速度が１００００Å以上であることが好ましく、また、保護層における膜厚分布と成膜速度との関係では、基板面内での分布が１０％以下、成膜速度が３０００Å以上であることが好ましい。
【００５６】
図１１から明らかなように、絶縁層の場合、希釈ガスの割合が２未満であると基板面内での膜厚分布が著しく劣化し、実用的でなく、また、その割合が８を超えると成膜速度が著しく劣化することが分かる。また、図１２から明らかなように、保護層の場合、希釈ガスの割合が１０未満であると基板面内の膜厚分布が著しく劣化し、また、その割合が１５を超えると成膜速度が著しく低くなり、実用的でないことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明によれば、低誘電率絶縁層(Ｌｏｗ−ｋ層)と保護層との屈折率の差Δｎを小さくでき、界面での反射率を１０％以下に抑えることが可能であるので、光線透過率の優れた構造を実現することができると共に、密着層としてＬｏｗ−ｋ層の場合と同じガス系にて保護層を形成することで、ピーリングテストに耐えうる密着性に優れた構造も実現可能である。そのために、この絶縁膜及び保護膜からなる層は、Ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ等の半導体装置における層間絶縁膜として有用であり、液晶ディスプレイや有機エレクトロルミネッセンス等の表示素子の分野等に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明方法を実施するために用いるプラズマＣＶＤ装置の一例の構成を示す截断側面図。
【図２】本発明方法及び従来方法で得られたＬｏｗ−ｋ層及び保護層を適用するためのＰｏｌｙ−ＳｉＴＦＴの一構成を示す断面図。
【図３】本発明方法で得られた絶縁膜について、入射光の波長λ＝５７０ｎｍにおける屈折率の差と界面(表面)での反射率(ＲＨ％)との関係を示すグラフ。
【図４】本発明方法で得られたＬｏｗ−ｋ層についての、ピーリングテストによる剥離率（％）を対照例と共に示すグラフ。
【図５】本発明に従って成膜した絶縁層について、混合ガス中のトリメチルシランガスの組成比と屈折率の経時変化（Δ・１週間後）及び成膜速度（Å／ｍｉｎ）との関係を示すグラフ。
【図６】本発明に従って成膜した保護層について、混合ガス中のトリメチルシランガスの組成比と屈折率の経時変化（Δ・１週間後）及び成膜速度（Å／ｍｉｎ）との関係を示すグラフ。
【図７】本発明に従って成膜した絶縁層について、混合ガス中のトリメチルシランガスの組成比と剥離率（％）及び誘電率との関係を示すグラフ。
【図８】本発明に従って成膜した絶縁層について、混合ガス中の亜酸化窒素ガスの組成比と屈折率の経時変化（Δ・１週間後）及び成膜速度（Å／ｍｉｎ）との関係を示すグラフ。
【図９】本発明に従って成膜した保護層について、混合ガス中の亜酸化窒素ガスの組成比と屈折率の経時変化（Δ・１週間後）及び成膜速度（Å／ｍｉｎ）との関係を示すグラフ。
【図１０】本発明に従って成膜した絶縁層について、混合ガス中の亜酸化窒素ガスの組成比と剥離率（％）及び誘電率との関係を示すグラフ。
【図１１】発明に従って成膜した絶縁層について、混合ガス中のヘリウムガスの組成比と成膜速度（Å／ｍｉｎ）及び基板面内での膜厚分布との関係を示すグラフ。
【図１２】本発明に従って成膜した保護層について、混合ガス中のヘリウムガスの組成比と成膜速度（Å／ｍｉｎ）及び基板面内での膜厚分布との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５９】
１  ガス導入系                          ２  排気系
３、４  電極                            ５  変調器
６  高周波電源                          ７  基板
８  シャワープレート                  １１  透明基板
１２  絶縁膜                            １３  Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層
１４  ゲート絶縁層                      １５  ゲート電極
１６  ソース領域                        １７  チャンネル領域
１８  ドレイン領域                      １９  Ｌｏｗ−ｋ層
２０  保護層                            ２１  ソース電極
２２  ドレイン電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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