(57)【要約】【課題】１００℃以下の低温にて、非常に優れた平坦性と安定性を有する層間膜を製造すること。【解決手段】真空紫外光ＣＶＤ法にて、１００℃以下の成膜工程において、材料ガスとして、一種以上の直鎖状の有機シリコン材料ガスと一種以上の環状の有機シリコン材料ガスとの混合ガスを用いる層間膜の製造方法。前記混合ガスは、直鎖状の有機シリコン材料ガスが（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）ガスであり、環状の有機シリコン材料ガスがオクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）ガスである。前記一種以上に直鎖状の有機シリコン材料ガスと前記一種以上の環状の有機シリコン材料ガスとの混合比率Ｒ（環状の有機シリコン材料ガス／直鎖状の有機シリコン材料ガス）は１．０以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空紫外光ＣＶＤ法にて、１００℃以下の成膜工程において、材料ガスとして、一種以上の直鎖状の有機シリコン材料ガスと一種以上の環状の有機シリコン材料ガスとの混合ガスを用いることを特徴とする層間膜の製造方法。
【請求項２】
前記混合ガスは、直鎖状の有機シリコン材料ガスが（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）ガスであり、環状の有機シリコン材料ガスがオクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）ガスであることを特徴とする請求項１に記載される層間膜の製造方法。
【請求項３】
前記一種以上の直鎖状の有機シリコン材料ガスと前記一種以上の環状の有機シリコン材料ガスとの混合比率Ｒ（環状の有機シリコン材料ガス／直鎖状の有機シリコン材料ガス）は１．０以下であることを特徴とする請求項１に記載される層間膜の製造方法。
【請求項４】
前記（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）ガスと前記オクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）ガスとの混合比率Ｒ（オクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）ガス／（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）ガス）は１．０以下であることを特徴とする請求項２に記載される層間膜の製造方法。
【請求項５】
前記（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）ガスと前記オクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）ガスとの混合比率Ｒ（オクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）ガス／（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）ガス）は０．３〜１．０であることを特徴とする請求項２に記載される層間膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体やフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）等の層間膜の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体の層間膜形成方法として、ＳＯＧによる塗布方法（特許文献１）、ＴＥＯＳ−Ｏ3ＣＶＤ法（特許文献２）による薄膜形成が行われている。
【特許文献１】特開２００３−３１１９７２号公報
【特許文献２】特開平５−２１８２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、これらの方法において、ＳＯＧによる塗布方法では、ＳＯＧ塗布後の４００℃での焼成、ＴＥＯＳ−Ｏ3ＣＶＤ法においては、４００℃の生成温度が必要である。このような高温は、今後、微細化が進み、低温化が要求される半導体デバイスにおいては応用することができなくなり、また、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）においても、カラーフィルター（ＣＦ）の耐熱性（２００℃）、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（organic  electroluminescence  display；ＯＥＬＤ）の耐熱性（１００℃）の問題から、これらの手法は使用できないという問題があった。
【０００４】
本発明はこのような事情のもので、１００℃以下の低温にて、非常に優れた平坦性と安定性を有する層間膜の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するために、真空紫外光ＣＶＤにおいて、流動性の高い直鎖状の有機シリコン材料ガスである（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）ガスと堅牢な構造を有する環状の有機シリコン材料ガスであるオクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）ガスとを混合することを特徴とする。その結果、１００℃以下の低温にて、非常に優れた平坦性と安定性を有する層間膜を製造することができる。
【０００６】
すなわち、本発明は、以下に示す構成を有することを特徴とするものである。
【０００７】
（１）真空紫外光ＣＶＤ法にて、１００℃以下の成膜工程において、材料ガスとして、一種以上の直鎖状の有機シリコン材料ガスと一種以上の環状の有機シリコン材料ガスとの混合ガスを用いることを特徴とする層間膜の製造方法。
【０００８】
（２）前記混合ガスは、直鎖状の有機シリコン材料ガスが（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）ガスであり、環状の有機シリコン材料ガスがオクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）ガスであることを特徴とする前記（１）に記載される層間膜の製造方法。
【０００９】
（３）前記一種以上の直鎖状の有機シリコン材料ガスと前記一種以上の環状の有機シリコン材料ガスとの混合比率Ｒ（環状の有機シリコン材料ガス／直鎖状の有機シリコン材料ガス）は１．０以下であることを特徴とする前記（１）に記載される層間膜の製造方法。
【００１０】
（４）前記（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）ガスと前記オクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）ガスとの混合比率Ｒ（オクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）ガス／（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）ガス）は１．０以下であることを特徴とする前記（２）に記載される層間膜の製造方法。
【００１１】
（５）前記（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）ガスと前記オクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）ガスとの混合比率Ｒ（オクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）ガス／（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）ガス）は０．３〜１．０であることを特徴とする前記（２）に記載される層間膜の製造方法。
【００１２】
本発明において用いられる真空紫外光ＣＶＤ法は、波長２００ｎｍ以下の真空紫外領域の光を用いて、材料ガスを分解し成膜する方法である。従来の光ＣＶＤ法に比較して、より波長の短い光を用いているため、熱エネルギーを用いることなく、光のエネルギーのみで材料ガスを分解することができるので、低温、室温での成膜が可能であることが大きな特徴である。
【００１３】
流動性の高い直鎖状の有機シリコン材料である（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）は、その流動性のために、膜としては、柔らかい性質を有し、厚膜化や積層化において、クラック、膜剥れ等を誘発する可能性がある。その防止策として、堅牢な構造を有する環状の有機シリコン材料であるオクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）を混合することにより、安定性と平坦性を兼ね備えた層間膜の生成が可能となる。
【００１４】
よって、一種以上の直鎖状の有機シリコン材料ガスと一種以上の環状の有機シリコン材料ガスとの混合比率Ｒ（環状の有機シリコン材料ガス／直鎖状の有機シリコン材料ガス）は１．０以下になるように設定することが必要である。
【００１５】
特に、直鎖状の有機シリコン材料ガスである（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）ガスと環状の有機シリコン材料ガスである前記オクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）ガスとの混合比率Ｒ（オクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）ガス／（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）ガス）は１．０以下になるように設定することが好ましい。
【００１６】
本発明において用いることができる直鎖状の有機シリコン材料としては、（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）、ヘキサメチルジシロキサン；ＨＭＤＳＯ（（ＣＨ3）3ＳｉＯＳｉ（ＣＨ3）3）、テトラメトキシシラン；ＴＭＯＳ（Ｓｉ（ＯＣＨ3））、テトラエトキシシラン；ＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5））、オクタメチルトリシロキサン；ＯＭＴＳ（Ｓｉ3Ｏ2（ＣＨ3）8）等を挙げることができる。
【００１７】
例えば、（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳは、下記式（１）の構造式で示される、Ｎ−Ｓｉ−Ｎ結合が直鎖状になっている構造の化合物である。
【００１８】
【化１】
2005340702.tif 000002
【００１９】
また、本発明において用いることができる環状の有機シリコン材料としては、オクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）、テトラメチルシクロテトラシロキサン；ＴＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）ＨＳｉＯ］4）、ヘキサメチルシクロトリシラザン；ＨＭＣＴＳＮ（Ｓｉ3Ｃ3Ｈ21Ｎ3）、ヘキサメチルシクロトリシロキサン；ＨＭＣＴＳ（［ＳｉＯ（ＣＨ3）2］3）等を挙げることができる。
【００２０】
例えば、オクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳは、下記式（２）の構造式で示される、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合が環状になっている構造の化合物である。
【００２１】
【化２】
2005340702.tif 000003
【００２２】
なお、本発明において有機シリコン材料が直鎖状であるか環状であるかは、酸化膜の材料ガスの場合はＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合が、また窒化膜の材料ガスの場合はＮ−Ｓｉ−Ｎ結合が、直鎖状であるか環状であるかどうかを指す。
【００２３】
また、本発明における成膜工程は、１００℃以下の低温で行われる。好ましくは常温２５℃で行われる。
【００２４】
また、本発明においては直鎖状の有機シリコン材料ガスおよび環状の有機シリコン材料ガスは、ガスの蒸気圧を利用してチャンバ内に導入されるので、この蒸気圧の比率をチャンバ内の材料ガスの分圧比とし、これを混合比率Ｒと規定する。
【発明の効果】
【００２５】
真空紫外光ＣＶＤ法において、１００℃以下の基板温度にて、一種以上の直鎖状の有機シリコン材料ガスと一種以上の環状の有機シリコン材料ガス、特に、（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）とオクタメチルシクロテトラシロキサン；ＯＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）とを混合することにより、非常に優れた平坦性と安定性を有する層間膜を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の層間膜を製造する方法の実施の形態について、説明する。
【００２７】
なお、以下の説明で用いる直鎖状の有機シリコン材料ガス、環状の有機シリコン材料ガス等は、本発明の範囲内の好適な一例を示すに過ぎず、これらに限られるわけではない。
【実施例】
【００２８】
図１に、真空紫外光ＣＶＤ装置の断面図を示す。真空チャンバ９上部に合成石英窓３を介してエキシマランプ２を搭載し、真空チャンバ９内に有機シリコン材料ガスを導入し、真空紫外光を照射することによりステージ６上に載置された被処理物５上に成膜を行う。
【００２９】
本実施例で使用する有機シリコン材料ガスは、以下の２種類であり、直鎖状の有機シリコン材料ガスは、（ビスターシャルブチルアミノ）シラン；（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2）（以下、「ＢＴＢＡＳ」という。）のガスであり、また、環状の有機シリコン材料ガスは、オクタメチルシクロテトラシロキサン；（［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］4）（以下、「ＯＭＣＴＳ」という。）のガスである。
【００３０】
（実施例１）
真空チャンバ内にＢＴＢＡＳとＯＭＣＴＳのガスを導入し、真空チャンバ内の全圧を２００ｍＴｏｒｒにする。それぞれの導入蒸気圧は、以下のように設定した。
【００３１】
・Ｒ＝０．３（ＯＭＣＴＳ＝２７ｍＴｏｒｒ、ＢＴＢＡＳ＝８０ｍＴｏｒｒ）
・Ｒ＝０．５（ＯＭＣＴＳ＝３５ｍＴｏｒｒ、ＢＴＢＡＳ＝７０ｍＴｏｒｒ）
・Ｒ＝１．０（ＯＭＣＴＳ＝３５ｍＴｏｒｒ、ＢＴＢＡＳ＝３５ｍＴｏｒｒ）
合成石英窓上よりＸｅ2エキシマランプを５分間照射し、Ｗ（タングステン）配線を有する６インチシリコンウエハ上に成膜を行った。ウエハを保持するサセプタの温度は、常温２５℃に保っている。合成石英窓とサセプタ間の距離は２５ｍｍである。エキシマランプの放射照度は、厚さ２０ｍｍの合成石英窓直下にて４０ｍＷ／ｃｍ2である。放射照度は合成石英窓直下でウシオ電機（株）製照度計（ＵＩＴ−１５０／ＶＵＶＳ−１７２）を用いて測定した。また、合成石英窓への成膜防止のために、円盤またはリング状のヒータ８を置き、合成石英窓直下を１００℃に保温している。
【００３２】
ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、日立電子Ｓ４０００を使用）による段差形状を図２に参考図として示す。Ｗ配線パターンは、幅１．００μｍ、高さ０．５０μｍである。Ｒ＝０．３、０．５、１．０のいずれの場合も、Ｗ配線上部より配線溝部の膜厚が厚くなっており、成膜しながらフローすることを示している。さらに、これらの条件において、厚膜化や積層化を行っても、膜剥れ、クラックは生じていない。よって、これらの条件を使用することにより、平坦性と安定性を両立できる層間膜形成が１００℃以下の低温にて行うことができた。
【００３３】
なお、安定性については、成膜後に目視で外観を観察することによりクラック、膜ハガレの発生を測定した。クラック、膜ハガレが酷い場合には目で見て分かるし、非常に小さい場合にはＳＥＭで見ることにより観察できる。
【００３４】
（実施例２）
真空チャンバ内にＯＭＣＴＳを３５ｍＴｏｒｒ、ＢＴＢＡＳを７０ｍＴｏｒｒの蒸気圧で導入し、真空チャンバ内の全圧を２００ｍＴｏｒｒにする。合成石英窓上よりＸｅ2エキシマランプを５分間照射し、ＡＬ（アルミニウム）配線を有する６インチシリコンウエハ上に成膜を行った。さらに、同一条件下にて、５分間照射し、成膜を２回行った。ウエハを保持するサセプタの温度は、常温２５℃に保っている。合成石英窓とサセプタ間の距離は２５ｍｍである。エキシマランプの放射照度は、厚さ２０ｍｍの合成石英窓直下にて４０ｍＷ／ｃｍ2である。放射照度は合成石英窓直下でウシオ電機（株）製照度計（ＵＩＴ−１５０／ＶＵＶＳ−１７２）を用いて測定した。また、合成石英窓への成膜防止のために、円盤またはリング状のヒータ８を置き、合成石英窓直下を１００℃に保温している。
【００３５】
ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、日立電子Ｓ４０００を使用）による段差形状を図３に示す。ＡＬ配線パターンは、幅２．００μｍ、高さ０．５０μｍである。これから分かるように、ＡＬ配線上に比較して配線溝部の上に多く成膜されている。よって、平坦性を有する安定な層間膜形成が可能となった。
【００３６】
（実施例３）
真空チャンバ内にＯＭＣＴＳを２７ｍＴｏｒｒ、ＢＴＢＡＳを８０ｍＴｏｒｒの蒸気圧で導入し、真空チャンバ内の全圧を２００ｍＴｏｒｒにする。合成石英窓上よりＸｅ2エキシマランプを５分間照射し、逆テーパ（４５°）を有するＰＩ（ポリイミド）配線の６インチシリコンウエハ上に成膜を行った。さらに、同一条件下にて、５分間照射し、成膜を２回行った。ウエハを保持するサセプタの温度は、常温２５℃に保っている。合成石英窓とサセプタ間の距離は２５ｍｍである。エキシマランプの放射照度は、厚さ２０ｍｍの合成石英窓直下にて４０ｍＷ／ｃｍ2である。放射照度は合成石英窓直下でウシオ電機（株）製照度計（ＵＩＴ−１５０／ＶＵＶＳ−１７２）を用いて測定した。また、合成石英窓への成膜防止のために、円盤またはリング状のヒータ８を置き、合成石英窓直下を１００℃に保温している。
【００３７】
ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、日立電子Ｓ４０００を使用）による段差形状を図４に示す。ＰＩ配線パターンは、幅２０μｍ、高さ１μｍである。これから分かるように、ＰＩ配線の逆テーパ下部にも、ボイドなく成膜されており、非常に優れた流動特性を有している。よって、クラック等の膜剥れがなく、平坦性を有する安定な層間膜形成が可能となった。
【００３８】
（実施例４）
真空チャンバ内にＯＭＣＴＳを３５ｍＴｏｒｒ、ＢＴＢＡＳを３５ｍＴｏｒｒの蒸気圧で導入し、真空チャンバ内の全圧を２００ｍＴｏｒｒにする。合成石英窓上よりＸｅ2エキシマランプを５分間照射し、順テーパ（４５°）を有するＰＩ（ポリイミド）配線の６インチシリコンウエハ上に成膜を行った。さらに、同一条件下にて、５分間照射し、成膜を２回行った。ウエハを保持するサセプタの温度は、常温２５℃に保っている。合成石英窓とサセプタ間の距離は２５ｍｍである。エキシマランプの放射照度は、厚さ２０ｍｍの合成石英窓直下にて４０ｍＷ／ｃｍ2である。放射照度は合成石英窓直下でウシオ電機（株）製照度計（ＵＩＴ−１５０／ＶＵＶＳ−１７２）を用いて測定した。また、合成石英窓への成膜防止のために、円盤またはリング状のヒータ８を置き、合成石英窓直下を１００℃に保温している。
【００３９】
ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、日立電子Ｓ４０００を使用）による段差形状を図５に示す。ＰＩ配線パターンは、高さ１μｍである。これから分かるように、ＰＩ配線の順テーパ内に、ボイドなく平坦に成膜されており、非常に優れた流動特性を有している。よって、クラック等の膜剥れがなく、平坦性を有する安定な層間膜形成が可能となった。
【００４０】
なお、前記実施例においては、直鎖状の有機シリコン材料として、ＢＴＢＡＳを用い、また、環状の有機シリコン材料として、ＯＭＣＴＳを用いた場合を示したが、その他の材料として、直鎖状の有機シリコン材料としては、ヘキサメチルジシロキサン；ＨＭＤＳＯ（（ＣＨ3）3ＳｉＯＳｉ（ＣＨ3）3）、テトラメトキシシラン；ＴＭＯＳ（Ｓｉ（ＯＣＨ3））、テトラエトキシシラン；ＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5））、オクタメチルトリシロキサン；ＯＭＴＳ（Ｓｉ2Ｏ2（ＣＨ3）8）等を用いた場合にも、また、環状の有機シリコン材料としては、テトラメチルシクロテトラシロキサン；ＴＭＣＴＳ（［（ＣＨ3）ＨＳｉＯ］4）、ヘキサメチルシクロトリシラザン；ＨＭＣＴＳＮ（Ｓｉ3Ｃ3Ｈ21Ｎ3）、ヘキサメチルシクロトリシロキサン；ＨＭＣＴＳ（［ＳｉＯ（ＣＨ3）2］3）等を用いた場合にも実施例と同様に、平坦性を有する安定な層間膜形成が可能となるという効果が得られた。
【００４１】
本発明は、真空紫外光ＣＶＤにおいて、１００℃以下の基板温度にて、流動性の高い直鎖状の有機シリコン材料ガスと堅牢な構造を有する環状の有機シリコン材料ガスとを混合することにより、非常に優れた平坦性と安定性を有する層間膜の製造方法を提供することを特徴としているので、平坦化が必要な工程のみならず、保護膜等のアプリケーションに幅広く応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】真空紫外光ＣＶＤ装置の断面図である。
【図２】Ｗ（タングステン）配線を有する６インチシリコンウエハ上に成膜を行った場合の、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、日立電子Ｓ４０００を使用）による光ＣＶＤ膜の段差形状を示す参考図である。
【図３】ＡＬ（アルミニウム）配線を有する６インチシリコンウエハ上に成膜を行った場合の、光ＣＶＤ膜の段差形状を示す図である。
【図４】逆テーパ（４５°）を有するＰＩ（ポリイミド）配線の６インチシリコンウエハ上に成膜を行った場合の、光ＣＶＤ膜の段差形状を示す図である。
【図５】順テーパ（４５°）を有するＰＩ（ポリイミド）配線の６インチシリコンウエハ上に成膜を行った場合の、光ＣＶＤ膜の段差形状を示す図である。
【図１】
2005340702.tif 000004
【図２】
2005340702.tif 000005
【図３】
2005340702.tif 000006
【図４】
2005340702.tif 000007
【図５】
2005340702.tif 000008