(57)【要約】【課題】半導体基板上に、誘電率が２.９またはそれ以下でかつ拡散係数が２５０μm2/minまたはそれ以下のシリコン含有絶縁膜を形成する方法を与える。【解決手段】半導体装置を製造するための方法は、(a)(i)複数の架橋可能基を含むシリコン含有炭化水素化合物から成るソースガス、(ii)架橋ガス、(iii)不活性ガス、及び(iv)流量がソースガス流量の２５％以下である酸素供給ガス、から成る反応ガスを使ったプラズマ反応により、イソプロピルアルコールを使用した測定で２５０μm2/minまたはそれ以下の拡散係数を有するシリコン含有絶縁膜を基板上に形成する工程と、(b)半導体装置を製造するべく、絶縁膜を集積処理にかける工程と、から成る。【選択図】図１
2007013173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置を製造するための方法であって、
(a)(i)複数の架橋可能基を含むシリコン含有炭化水素化合物から成るソースガス、(ii)架橋ガス、(iii)不活性ガス、及び(iv)流量がソースガス流量の２５％以下である酸素供給ガス、から成る反応ガスを使ったプラズマ反応により、イソプロピルアルコールを使用した測定で２５０μm2/minまたはそれ以下の拡散係数を有するシリコン含有絶縁膜を基板上に形成する工程と、
(b)半導体装置を製造するべく、絶縁膜を集積処理にかける工程と、
から成る方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、集積処理は、エッチング、アッシング、化学洗浄、ALDバリアメタル蒸着、CMP、レジスト形成、及びリンシングから成る集合から選択される少なくともひとつである、ところの方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、さらに、工程(a)及び(b)を繰り返す工程を含む、ところの方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、シリコン含有絶縁膜は２.９またはそれ以下の誘電率を有する、ところの方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、酸素供給ガスの流量は、架橋ガス及び不活性ガスのぞれぞれの流量より少ない、ところの方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、シリコン含有炭化水素化合物の架橋可能基はアルコキシ基及び／またはビニル基である、ところの方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、架橋ガスは、アルコール、エーテル、不飽和炭化水素、CO2及びN2から成る集合から選択される、ところの方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、アルコールはC1-6アルカノール及びC4-12シクロアルカノールから選択される、ところの方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法であって、エーテルはC3-20エーテル及びC5-12シクロアルカノールビニル化合物から成る集合から選択される、ところの方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、ソースガスは化学式SiαOα−1R2α−β+2(OCnH2n+1)βを有する化合物であり、ここで、αは１〜３の整数、βは２または３、ｎは１〜３の整数、RはSiに結合し、C1-12炭化水素、C1-12フッ化炭化水素、C1-12過フッ化炭化水素、H、D、F、Cl、Br及びIから成るグループから選択されるものである、ところの方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、プラズマ反応は１.５W/cm2またはそれ以上の強度を有する高周波電力を使って実行される、ところの方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、高周波電力は高周波電力と低周波電力との組み合わせである、ところの方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、不活性ガスの流量は、ソースガスの流量の１５から３００％である、ところの方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法であって、架橋ガスの流量は、ソースガスの流量の２０から５００％である、ところの方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であって、反応ガスは、反応チャンバの上流で励起される、ところの方法。
【請求項１６】
半導体装置を製造するための方法であって、
(a)(i)複数の架橋可能基を含むシリコン含有炭化水素化合物から成るソースガス、(ii)架橋ガス、(iii)不活性ガス、及び(iv)流量がソースガス流量の２５％以下である酸素供給ガス、から成る反応ガスを使ったプラズマ反応により、酸素供給ガスの流量が増加すると形成される膜の誘電率が減少する条件の下で、２.９またはそれ以下の誘電率を有しかつイソプロピルアルコールを使用した測定で２５０μm2/minまたはそれ以下の拡散係数を有するシリコン含有絶縁膜を基板上に形成する工程と、
(b)半導体装置を製造するべく、絶縁膜を集積処理にかける工程と、
から成る方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記条件は、ソースガスの流量を５０〜５００sccmに、架橋ガスの流量をソースガスの流量の２０〜５００％に、不活性ガスの流量をソースガスの流量の１５〜３００％に、酸素供給ガスの流量を架橋ガス及びソースガスのそれぞれの流量より少なくし、RF電力を１.５W/cm2またはそれ以上に、圧力を１００〜１２００Paに、温度を１５０〜４５０℃に制御することから成る、ところの方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、架橋ガスの流量は、ソースガス及び不活性ガスのそれぞれの流量より多い、ところの方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法であって、酸素供給ガスの流量はゼロである、ところの方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の方法であって、前記集積処理は、エッチング、アッシング、化学洗浄、ALDバリアメタル蒸着、CMP、レジスト形成、及びリンシングから成る集合から選択される少なくともひとつである、ところの方法。
【請求項２１】
請求項１６に記載の方法であって、さらに、工程(a)及び(b)を繰り返す工程を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して半導体技術に関し、特にプラズマCVD（化学気相成長）装置を使うことにより高い拡散抵抗を有するシリコン含有絶縁膜を基板上に形成するための方法に関する。本発明はまた、半導体装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体が高速かつ高密度化の要求を満たすよう発達してきたことにより、多層配線技術分野における信号遅延の問題を避けるために、配線間容量を削減する必要がある。配線間容量を削減するためには多層配線絶縁膜の誘電率を減少させる必要があるため、低誘電率を有する絶縁膜が開発された。
【０００３】
従来、SiH4及びSi(OC2H5)4のようなシリコンソースガスに、酸化剤として酸素(O2)、酸化窒素(NO)、亜酸化窒素(N2O)を添加し、ソースガスに熱またはプラズマエネルギーを印加することにより、酸化シリコン(SiOx)膜が形成される。この膜の誘電率εは約４.０であった。
【０００４】
これに対して、無機酸化シリコンガラス(SOG)を使ったスピンコート法により、約２.３の誘電率εを有する低誘電率絶縁膜が形成された。
【０００５】
ソースガスとしてCxFyHzを使用するプラズマCVD法により、約２.０から２.４の誘電率を有する低誘電率フッ化アモルファス炭素膜が形成された。また、ソースガスとして例えばP-TMOS（フェニルトリメトキシシラン）のようなシリコン含有炭化水素を使用するプラズマCVD法により、約３.１の誘電率εを有する低誘電率絶縁膜が形成された。さらに、ソースガスとして複数のアルコキシ基を有するシリコン含有炭化水素を使用するプラズマCVD法により、成膜条件を最適化すれば、約２.５の誘電率εを有する低誘電率膜が形成された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来のアプローチは以下の問題を有する。
【０００７】
スピンコート法により形成される無機SOG絶縁膜の場合、材質がシリコン基板全体で均一ではなく、材料をコーティングした後のキュア処理に使用される装置が高価であるという問題がある。
【０００８】
ソースガスとしてCxFyHzを使用するプラズマCVD法により形成されるフッ化アモルファス炭素膜の場合、形成された膜の耐熱性が低く（３７０℃またはそれ以下）、シリコン材料との密着性が悪く、さらに機械的強度も低いという問題がある。
【０００９】
さらに、シリコン含有炭化水素としてP-TMOSが使用される場合、P-TMOSは３つのアルコキシ基を含むため、重合オリゴマーはシロキサンポリマーのような直鎖状構造を形成することができない。その結果、多孔質構造がシリコン基板上に形成されず、よって誘電率は所望の程度まで減少しない。
【００１０】
複数のアルコキシ基を含むシリコン含有炭化水素を使用する際、重合オリゴマーは成膜条件を最適化することによりシロキサンポリマーのような直鎖状構造を形成することができる。その結果、多孔質構造がシリコン基板上に形成され、誘電率が所望の程度まで減少する。しかし、多孔質構造のため、ガス、溶媒及び原子／イオン等（Cuなどの金属、窒素等）が膜中に容易に拡散してしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
結果として、本発明の目的は、半導体装置を製造するための方法を与えることであり、ある態様において当該方法は、(a)イソプロピルアルコールを使用した測定で約２５０μm2/minまたはそれ以下の拡散係数を有するシリコン含有絶縁膜をプラズマ反応により基板上に形成する工程であって、反応ガスが(i)複数の架橋基を含むシリコン含有炭化水素化合物から成るソースガスと、(ii)架橋ガスと、(iii)不活性ガスと、(iv)酸素供給ガスから成り、酸素供給ガスの流量はソースガスの流量の２５％以下であるところの工程と、(b)半導体装置を製造するために絶縁膜を集積処理（UVキュアのような膜の堆積後処理を含む）にかける工程と、から成る。
【００１２】
上記態様は、これに限定されないが、以下の実施例を含む。
【００１３】
上記処理は、エッチング、アッシング、化学洗浄、ALD（原子層堆積）バリアメタル蒸着、CMP（化学機械的研磨）、レジスト形成及びリンシングから成る集合から選択される少なくともひとつである。
【００１４】
当該方法はさらに工程(a)及び(b)を繰り返す工程を含む。
【００１５】
シリコン含有絶縁膜は２.９またはそれ以下の誘電率を有する。
【００１６】
酸素供給ガスの流量は、架橋ガス及び不活性ガスのそれぞれの流量より少ない。シリコン含有炭化水素化合物の架橋可能基はアルコキシ基及び／またはビニル基である。架橋ガスは、アルコール、エーテル、不飽和炭化水素、CO2及びN2から成る集合から選択される。アルコールはC1-6アルカノール及びC4-12シクロアルカノールから成る集合から選択される。エーテルはC3-20エーテル及びC5-12シクロアルカノールビニル化合物から成る集合から選択される。ソースガスは、化学式SiαOα−1R2α−β+2(OCnH2n+1)βを有する化合物であり、ここで、αは１〜３の整数、βは２または３、ｎは１〜３の整数、RはSiに結合し、C1-12炭化水素、C1-12フッ化炭化水素、C1-12過フッ化炭化水素、H、D、F、Cl、Br及びIから成る集合から選択されるものである。架橋ガスの流量はソースガスの流量の２０〜５００％である。
【００１７】
プラズマ反応は１.５W/cm2またはそれ以上の強度を有する高周波電力を使って実行される。高周波電力は、高周波電力及び低周波電力の組み合わせであってもよい。高周波電力の強度は１.５W/cm2またはそれ以上であり、低周波電力の強度は０.０１W/cm2またはそれ以上である。不活性ガスの流量はソースガスの流量の１５〜３００％である。反応ガスは反応チャンバの上流で励起されてもよい。
【００１８】
他の態様において、本発明は半導体装置を製造するための方法を与え、当該方法は、(a)反応ガスが、(i)複数の架橋可能基を含むシリコン含有炭化水素化合物から成るソースガスと、(ii)架橋ガスと、(iii)不活性ガスと、(iv)流量がソースガスの流量の２５％以下である酸素供給ガスとからなり、酸素供給ガスの流量が増えれば、形成される膜の誘電率が減少しかつ拡散係数が増加するような条件の下で、誘電率が２.９またはそれ以下でありかつイソプロピルアルコールを使用した測定で約２５０μm2/minまたはそれ以下の拡散係数を有するシリコン含有絶縁膜をプラズマ反応により基板上に形成する工程と、(b)半導体装置を製造するために絶縁膜を集積処理（UVキュアのような膜の堆積後の処理を含む）にかける工程と、から成る。
【００１９】
上記態様は、これに限定されないが、以下の実施例を含む。
【００２０】
上記条件は、ソースガスの流量を５０〜５００sccmとし、架橋ガスの流量をソースガスの流量の２０〜５００％とし、不活性ガスの流量をソースガスの流量の１５〜３００％とし、酸素供給ガスの流量を架橋ガスと不活性ガスのそれぞれの流量より少なくし、RF電力を１.５W/cm2またはそれ以上とし、圧力を１００〜１２００Paとし、温度を１５０〜４５０℃とするように制御することから成る。架橋ガスの流量はソースガスと不活性ガスのそれぞれの流量より多い。酸素供給ガスの流量はゼロであってもよい。上記処理は、エッチング、アッシング、化学洗浄、ALDバリアメタル蒸着、CMP、レジスト形成及びリンシングから成るグループから選択される少なくともひとつである。当該方法はさらに工程(a)及び(b)を繰り返す工程を含む。
【００２１】
上記すべての実施例において、使用された任意の構成要件は、交換が不可能かまたは逆効果である場合を除き、他の実施例でも相互に交換可能である。また、本発明は装置及び方法に同様に適用され得る。
【００２２】
少なくともひとつの実施例において、低誘電率を有する絶縁膜が、装置コストを増加させることなく容易に形成される。
【００２３】
発明及び従来技術に対する利点を要約するために、本発明のある目的及び利点が説明された。もちろん、これらの目的または利点のすべてが本発明の特定の実施例にしたがって必ずしも達成される訳ではない。よって、ここに教示または示唆されるような他の目的または利点を必ずしも達成することなく、ここに教示されるようなひとつの利点または利点の集合を達成または最適化する方法で実施または実行され得ることは当業者の知るところである。
【００２４】
本発明の他の態様、特徴及び利点は以下の好適実施例の詳細な説明から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
上記したように、本発明のひとつの実施例において、本発明の目的は、低誘電率及び高拡散抵抗関数を有する絶縁膜を形成する方法を与えることである。拡散抵抗（バリア）関数は、ここに参考文献として組み込む文献(1)及び(2)、すなわち、 (1) Microelectronic Engineering 70/2-4(2003) pp.341-345 に掲載される、D. Shamiryan, T. Abelic, Q.T. Lea及び K. Macxによる、 “Pinhole density measurements of barriers deposited on low-k film”と題する論文、及び(2)Japanese Journal of Applied Physics Vol.43. No.1, 2004, pp.247-248に掲載される、Konstantin P. MOGILNIKOV, Mikhail R. BAKLANOV, Denis SHAMIRYAN及びMikhail P. PETKOVによる、 “A Discussion of the Practical Importance of Position Annihilation Lifetime Spectroscopy Percolation Threshold in Evaluation of Porous Low-K Dielectrics”と題する論文に開示される方法により決定される。
【００２６】
上記した文献(1)は、気孔率７％の酸化炭化水素シリコンSiOCHはトルエンを使った測定で約３，０００μm2/minの拡散係数を有し、気孔率４０％のメチルシルセスキオキサンMSQはトルエンを使った測定で約５００，０００μm2/minの拡散係数を有する。
【００２７】
概して、高い気孔率を有する膜はイオン及び分子を流すチャネルとして作用する気孔の相互結合度が高いため、膜の気孔率が高いほど、拡散係数は大きくなる。しかし、概して、気孔は１に近い誘電率を有し、気孔体積の小さい膜は高い誘電率を有する傾向にあるため、膜の気孔率が低いほど、誘電率は高くなる。よって、低誘電率であってしかも低拡散係数を有する膜を製造することは困難である。高い拡散係数を有する膜が集積処理にかけられる場合、製造されるデバイスは所望の特性が得られない。
【００２８】
ひとつの実施例において、低誘電率は、ひとつまたはそれ以上のアルコキシ基をそれぞれ有するシリコン含有炭化水素の残留物から成るシロキサン重合体のようなオリゴマー形式により達成され、拡散ブロック関数は多孔構造を制御することにより達成される。
【００２９】
本発明の好適実施例において、ソースガス、架橋ガス、酸素供給ガスの種類及びRF電力強度に応じて、誘電率が約２.９またはそれ以下（２.８、２.７、２.６、２.５、２.４、２.３、２.２、２.１、２.０及びこれらの任意の２数間の数を含む）であり、かつ、イソプロピルアルコールを使って測定で約２５０μｍ2/minまたはそれ以下（２００、１５０、１００、５０及びこれらの任意の２数間の数を含む）の拡散係数を有する絶縁膜が与えられる。ひとつの実施例において、これらの膜は約５％から約３５％、好ましくは約５％から約２０％の気孔率を有する。
【００３０】
これらの膜は例えば以下のように製造される。これらの実施例は本発明を制限するものではない。
【００３１】
プラズマCVD法により低誘電率を有する絶縁膜を形成する方法は、複数のアルコキシ基及び／またはビニル基のような架橋可能基を有するシリコン含有炭化水素から成るソースガス、架橋ガス、不活性ガス、及びソースガス流量の２５％以下で好ましくはゼロ流量の酸素供給ガスを反応チャンバ内に導入する工程と、反応チャンバ内にプラズマ反応場を生成するために第１高周波電力及び第２高周波電力を重量させることにより高周波電力を印加するかまたは第１高周波電力のみを単独で印加する工程と、各ソースガスの流量及び各高周波電力の強度を最適化する工程と、から成る。
【００３２】
ソースガスとして、複数の架橋可能基を有するシリコン含有炭化水素は単独で使用されるか、あるいはひとつまたはそれ以上の架橋可能基を有するようなひとつまたはそれ以上の他のシリコン含有炭化水素と組み合わされてもよい。架橋可能基はこれに限定されないが、アルコキシ基及び／またはビニル基を含む。例えば、アルコキシ基を含まないかまたはひとつ含むシリコン含有炭化水素がもっぱら使用されるなら、必要に応じて酸素供給ガスを使用して酸素を供給する際に直鎖状シロキサンオリゴマーが形成される。しかし、この場合において、生成された膜の拡散抵抗関数を増加するために架橋ガスを使ってオリゴマーを架橋することは困難である。アルコキシ基を有しないかまたはひとつ有するシリコン含有炭化水素は、２つまたはそれ以上のアルコキシ基を有するシリコン含有炭化水素より少ない量で使用される。
【００３３】
ひとつの実施例において、ソースガスの１０％またはそれ以上（１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％及び１００％を含む）は、直鎖状オリゴマーを主にまたは有意に形成するために２つのアルコキシ基を有するシリコン含有炭化水素である。ソースガスとして好ましくは、複数のアルコキシ基を有するシリコン含有炭化水素は、ジメチルジメトキシシラン(DM-DMOS)または1,3-ジメトキシ-テトラメチルジシロキサン(DMOTMDS)のような直線化合物である。主に環式構造を有するシリコン含有炭化水素は、直線シリコン含有炭化水素より少ない量で使用される。上記において、アルコキシ基は-OCnH2n+1（ｎは１〜４の整数）を含む。ソースガスは、1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサンのようなビニル基を含む化合物であり、アルコキシ基を有する化合物を同様に、当該化合物はオリゴマーを形成する。
【００３４】
架橋ガスとして、シリコン含有炭化水素のオリゴマーを架橋することができる、CO2、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、イソプロピルアルコール(IPA)、エチレン、N2またはジエチルエーテルのような任意の適当な反応ガスが使用される。例えば、C1-6アルカノール及びC4-12シクロアルカノールから成る集合から選択されるアルコール、C1-6不飽和炭化水素、C4-12芳香族炭化水素不飽和化合物及びC4-12脂環式炭化水素不飽和化合物から成る集合から選択される不飽和炭化水素を含む、任意の適当なアルコール、エーテル、及び／または不飽和炭化水素が使用される。上記において、より多くの炭素原子を有する化合物は、これに限定されないが、1,4-シクロヘキサンジオール（沸点１５０℃/２０mm）、1,2,4-トリビニルシクロヘキサン（沸点８５-８８℃／２０mm）、1,4-シクロヘキサンジメタノール（沸点２８３℃）及び1,3-シクロペンタンジオール（沸点８０〜８５℃／０.１Torr）を含む。また、複数の反応基（不飽和炭化水素とアルコール官能性の混合官能性）を有する化合物は、これに限定されないが、エチレングリコールビニルエーテルH2C=CHOCH2OH（沸点１４３℃）、エチレングリコールジビニルエーテルH2C=CHOCH2CH2OCH=CH2（沸点１２５〜１２７℃）、及び1,4-シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル(H2C=C(OH)-CH2)2-(CH2)6（沸点１２６℃/１４mm）のようなC3-20エーテル、及び１-ビニルシクロヘキサノール（沸点７４℃/１９mm）のようなC5-12シクロアルカノールビニル化合物を含む架橋ガスとしても使用される。使用可能な反応ガスは上記に限定されず、以下で説明される。不活性ガスとして、Ar、Ne及び／またはHeが使用される。また、十分な酸素原子がシリコン含有炭化水素内に存在しなければ、ソースガス中に酸素を供給するべく、酸素供給ガスとして、O2、NO、O3、H2OまたはN2Oが含まれる。
【００３５】
ひとつの実施例において、高周波RF電力と低周波RF電力とを重畳させることにより、オリゴマーの架橋は効果的に実行される。例えば、２MHzまたはそれ以上の周波数を有する高周波RF電力と２MHz以下の周波数を有する低周波RF電力の組み合わせが使用される。低周波RF電力は、０.５W/cm2またはそれ以下（０.２、０.１、０.０７５、０.０５、０.０２５W/cm2及びこれらの任意の２数間の数を含む）のような低い電力レベルでさえも有効である。対照的に、高周波RF電力は、１.５W/cm2またはそれ以上（２.０、２.２５、２.５、２.７５、３.０、３.２５、３.５W/cm2及びこれらの任意の２数間の数を含む）のような高い電圧レベルで印加される。このような高い電圧レベルは生成される絶縁膜の成長速度を増加させる。
【００３６】
本発明のひとつの実施例に従い、シリコン含有絶縁膜が基板上に形成され、該膜は上記方法により得られるプラズマ重合生成物である。プラズマ重合生成物は、複数のアルコキシ基を含むシリコン含有炭化水素化合物がC1-6アルカノール、C1-6エーテル、C1-6不飽和炭化水素、CO2及びN2から成る集合から選択される架橋剤を使って架橋される、ところの構造を有する。プラズマ重合生成物は、例えば、ソースガス、架橋ガス及び酸素供給ガスの種類並びにプラズマ重合条件に応じて、イソプロピルアルコールを使った測定で拡散係数が２５０μm2/minまたはそれ以下（２００、１５０、１００、５０及びこれらの任意の２数間の数を含む）でかつ２.９またはそれ以下の誘電率を有する。本発明において、重合はオリゴマー化を含み、オリゴマーは(M)n（ここでMは構成単位であり、ｎは5〜30及び10〜20の範囲を含む2〜50の整数である）の構造を含む。
【００３７】
本発明の他の態様、特徴及び利点は以下の好適実施例の詳細な説明より明らかとなる。
【００３８】
本発明の好適実施例において、プラズマ反応により基板上にシリコン含有絶縁膜を形成するための方法が与えられ、当該方法は、(a)(i)複数の架橋可能基を含むシリコン含有炭化水素化合物から成るソースガス、(ii)架橋ガス、及び(iii)不活性ガスから成る反応ガスを基板が配置されている反応チャンバ内に導入する工程と、(b)反応チャンバ内部にプラズマ反応場を生成するべく高周波電力を印加する工程と、(c)反応ガスの流量及び高周波電力の強度を制御する工程と、から成る。ひとつの実施例において、プラズマ反応により基板上にシリコン含有絶縁膜を形成する方法は、(A)(I)複数のアルコキシ基を含む少なともひとつのシリコン含有炭化水素化合物から成るソースガス、(II)C1-6アルカノール、C1-6エーテル、C1-6不飽和炭化水素、CO2及びN2から成る集合から選択される架橋ガス、及び(III)不活性ガス、から成る反応ガスを基板が配置されている反応チャンバ内に導入する工程と、(B)反応チャンバ内にプラズマ反応空間を形成するべく高周波電力を印加する工程と、(C)反応ガスの流量及び高周波電力の強度を制御する工程と、から成る。
【００３９】
上記したように、本発明はさまざまな実施例を含む。例えば、高周波電力は高周波電力と低周波電力との組み合わせであってもよい。また、高周波電力は２MHzまたはそれ以上（５、１０、１５、２０、２５、３０、４０、５０、６０、７０MHz及びこれらの任意の２数間の数を含む）の周波数を有し、低周波電力は２MHz以下（１MHz、８００、６００、４００、２００、１００KHz及びこれらの任意の２数間の数を含む）の周波数を有する。この代わりに、高周波電力は単一の周波数電力であってもよい。高周波電力の強度は１.５W/cm2またはそれ以上であり、低周波RF電力を重畳させる際、高周波電力の強度は１.５W/cm2またはそれ以上でかつ低周波電力の強度は０.０１W/cm2またはそれ以上である。２つ以上の周波数のRF電力が重畳されてもよい。例えば、高周波電力（例えば、２０〜３０MHz）、中間周波数電力（例えば、１〜５MHz）及び低周波電力（例えば、２００〜８００kHz）が重畳されてもよい。実施例において、RF電力の強度は１０W/cm2以下、好ましくは５W/cm2である。
【００４０】
ソースガスは、化学式SiαOα−1R2α−β＋2(OCnH2n+1)βを有する化合物であり、ここで、αは１〜３の整数、βは２または３、ｎは１〜３の整数、RはSiに結合するC1-12炭化水素、C1-12フッ化炭化水素、C1-12過フッ化炭化水素、H、D、F、Cl、Br及びIから成る集合から選択されるものである。ひとつの実施例において、RはC1-6炭化水素である。ソースガスは上記化学式で記述される化合物のひとつまたはそれ以上の混合物で構成されてもよい。ひとつの実施例において、αは１または２であり、βは２である。この種のソースガスはここに参考文献として組み込む、米国特許第6,352,945号、米国特許第6,383,955号及び米国特許第6,432,846号に開示されている。実施例において、ソースガスは、ジメチルジメトキシシラン(DM-DMOS)、1,3-ジメトキシテトラメチルジシロキサン(DMOTMDS)またはフェニルメチルジメトキシシラン(PM-DMOS)である。異なるソースガスが混合されて使用されてもよく、単一のソースガスが単独で使用されてもよい。上記したソースガスに添加するのに有用な添加分子は1,3-ジビニルテトラメチルシラン(DVTMS,[CH2=CH2Si(CH3)2]2O)である。不飽和炭化水素を有するこのようなシリコン含有化合物は、架橋分子を促進することにより拡散ブロック関数を改善するのに有用である。
【００４１】
反応ガスの流量及びRF電力の強度は、２５０μm2/minまたはそれ以下の溶媒拡散抵抗関数を有する絶縁膜を形成するように制御される。
【００４２】
不活性ガスはAr、Ne及びHeを含む任意の適当な不活性ガスである。反応ガスはさらに、酸素供給ガスから成る。酸素供給ガスは酸素を供給することができる任意の適当なガスであり、O2、NO、O3、H2O及びN2Oを含む。ひとつの実施例において、酸素供給ガスはソースガスの流量より少ない流量で供給される。不活性ガスは、ソースガスの流量の１５〜３００％（ひとつの実施例で５０％またはそれ以上）の流量で供給される。
【００４３】
ひとつの実施例において、架橋ガスは、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール及びイソプロピルアルコールのようなC2-4アルカノールである。他の実施例において、架橋ガスは、ジエチルエーテルのようなC2-4エーテルである。さらに他の実施例において、架橋ガスは、C2H4、C3H4、C3H6、C4H8、C3H5(CH3)、及びC3H4(CH3)2のようなC2-4不飽和炭化水素である。C4-12芳香族炭化水素及びC4-12脂環式炭化水素のような多数の炭素原子の骨格を有する化合物もまた、それらが反応基を有すれば架橋ガスとして使用される。その化合物は、これに限定されないが、1,4-シクロヘキサンジオール（沸点、１５０℃/２０mm）、1,4-シクロヘキサンジメタノール（沸点、２８３℃）及び1,3-シクロペンタンジオール（沸点、８０〜８５℃/０.１Torr）のようなC4-12シクロアルカノール、並びに1,2,4-トリビニルシクロヘキサン（沸点、８５〜８８℃/２０mm）のようなC4-12脂環式炭化水素不飽和化合物を含む。
【００４４】
また、複数の反応基（すなわち不飽和炭化水素及びアルコール官能性の混合された官能性）を有する化合物もまた架橋ガスとして使用され、それは、これらに限定されないが、エチレングリコールビニルエーテルH2C=CHOCH2OH（沸点１４３℃）、エチレングリコールジビニルエーテルH2C=CHOCH2CH2OCH=CH2（沸点１２５〜１２７℃）及び1,4-シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル(H2C=C(OH)-CH2)2-(CH2)6（沸点、１２６℃/１４mm）のようなC3-20エーテル、並びに1-ビニルシクロヘキサノール（沸点７４℃/１９mm）のようなC5-12シクロアルカノールビニル化合物を含む。上記した高分子量タイプのソースは、環式化合物と組み合う所望の架橋配位子を有することができる。これにより、誘電率を犠牲にせずに拡散抵抗関数の所望の強化を達成することが可能になる。それは、これらのソースが直鎖状シロキサンと架橋するだけでなく他の種類のソースより高度に膜密度を低下させるためである。
【００４５】
架橋ガスは単独で使用されるか、または上記したものの任意の組み合わせで使用される。架橋ガスは、ソースガスの化合物のオリゴマーを架橋するのに有効な流量で供給され、それにより、基板上に形成される絶縁膜の拡散抵抗関数が増加する。架橋ガスの流量は、例えばソースガスの種類に応じて、ソースガス流量の２０〜５００％である。
【００４６】
ひとつの実施例において、反応ガスは反応チャンバの上流側で励起される。この実施例において、反応ガスはリアクタの上流側に設置された遠隔プラズマチャンバ内で励起される。ソースガス及び添加ガス（架橋ガス及び／または不活性ガス）は遠隔プラズマチャンバ内に導入される。この場合、反応空間は、遠隔プラズマチャンバの内部、リアクタの内部、及び遠隔プラズマチャンバとリアクタとを連結する配管の内部から成る。遠隔プラズマチャンバの内部を使用するため、リアクタの内部空間が大幅に削減され、よって、上部電極と下部電極との間の距離は減少する。これにより、リアクタの小型化のみならず、基板全体に対してプラズマを均一に制御することができるようになる。任意の適当な遠隔プラズマチャンバ及び任意の適当な動作条件が本発明で使用可能である。例えば、有用な装置及び条件は、ここに参考文献として組み込む、２０００年２月２４日出願の米国特許出願第09/511,934号、米国特許第6,736,147号、米国特許第5,788,778号、及び米国特許第5,788,799号に開示されている。
【００４７】
また、反応ガスの励起は、添加ガスの励起、及び励起された添加ガスとソースガスとの接触から成る。反応ガスの励起はリアクタの上流側のリアクタ内で達成される。上記したように、ソースガスと添加ガスの両方は遠隔プラズマチャンバ内で励起され得る。他に、反応ガスの励起は、遠隔プラズマチャンバ内で添加ガスを励起し、遠隔プラズマチャンバの下流側でソースガスと混合することにより達成されてもよい。他に、反応ガスがリアクタの上流側に設置された予熱チャンバ内で加熱され、反応ガスがリアクタ内で励起されて、リアクタ内の基板上に膜が堆積されてもよい。ソースガス及び添加ガスは予熱チャンバ内に導入される。この場合において、反応空間は、予熱チャンバの内部、リアクタの内部、及び予熱チャンバとリアクタとを連結する配管の内部から成る。予熱チャンバの内部を使用するため、リアクタの内部空間は大幅に削減され、よって、上部電極と下部電極との間の距離は減少する。これにより、リアクタの縮小化ばかりでなく、基板表面全体にわたってプラズマを均一に制御することができるようになる。任意の適当な遠隔プラズマチャンバ及び任意の適当な動作条件が本発明において使用され得る。例えば、有用な装置及び条件は上記参考文献に開示されている。
【００４８】
さらに、反応ガスの励起は、添加ガスを励起すること及び励起された添加ガスとソースガスとを接触させることから成る。この実施例において、添加ガスは遠隔プラズマチャンバ内で励起され、ソースガスは予熱チャンバ内で加熱され、そこで励起された添加ガスとソースガスが接触し、その後反応ガスは膜堆積用のリアクタ内に流入する。この場合において、点火または発火の失敗を引き起こす遠隔プラズマチャンバの表面上への不所望粒子の堆積は、添加ガスのみが遠隔プラズマチャンバ内に存在するため、効果的に回避される。ソースガスは、遠隔プラズマチャンバの下流側で、励起された添加ガスと混合される。
【００４９】
他の実施例において、高及び／または低周波照射のためにパルス状プラズマを使用するような他のプラズマ条件が、膜堆積をさらに安定化するのに使用されてもよい。例えば、１０〜１００msecのサイクル及び１０〜９０％のデューティ（照射間隔／（照射間隔＋非照射間隔））が好ましい。
【００５０】
本発明の他の態様において、基板上に形成されるシリコン含有絶縁膜の拡散抵抗関数を増加するための方法が与えられ、当該方法は、(a)C1-6アルカノール、C1-6エーテル、C1-6不飽和炭化水素、CO2及びN2から成る集合から選択される架橋ガスを、複数のアルコキシ基を含むシリコン含有炭化水素化合物から成るソースガス中で、不活性ガスと混合する工程と、(b)反応ガスとしての混合ガスを、基板が配置されている反応チャンバ内へ導入する工程と、(c)反応チャンバ内にプラズマ反応場を作成するべく高周波電力を印加する工程と、(d)反応ガスの流量及び高周波電力の強度を制御する工程と、から成る。
【００５１】
本発明におけるオリゴマーを形成するために、反応ガスの滞留時間は、ここに参考文献として組み込む米国特許第6,352,945号、米国特許第6,383,955号、及び米国特許第6,432,846号に開示されているように制御される。
【００５２】
反応ガスの流量は、RF電力の強度、選択された反応圧力、ソースガス及び架橋ガスの種類に基づいて決定される。反応圧力は、安定なプラズマを維持するように、通常は１００〜１２００Paの範囲、好ましくは４００〜１１００Paの範囲である。この反応圧力は、反応ガスの滞留時間を長くするために比較的高い。反応ガスの総流量は生成膜の誘電率を減少させるために重要である。一般に、滞留時間が長いほど、誘電率は低くなる。膜を形成するのに必要なソースガスの流量は、所望の堆積速度及び成膜される基板の面積に依存する。例えば、３００nm/minの堆積速度で半径ｒ＝１００mm基板上に膜を形成するために、少なくとも５０sccm（好ましくは、１００〜５００sccm、１５０、２００、２５０sccmを含む）のソースガスが反応ガス中に含まれるのが望ましい。
【００５３】
気相中で反応ガスを調節するために、少量の不活性ガスを反応チャンバへ添加することが有効である。ヘリウム(He)及びアルゴン(Ar)は不活性ガスであり、それぞれ２４.５６eV及び１５.７６eVの異なる第１イオン化エネルギーを有する。よって、HeまたはArのいずれかを単独で、または所定の量で両方を組み合わせて添加することにより、気相中でのソースガスの反応が制御される。付加的に、または代替として、ネオン(Ne)が同じ目的で使用されても良い。反応ガスの分子は気相中で重合し、それによりオリゴマーが形成される。オリゴマーは１：１のO：Si比率を有するのが望ましい。しかし、オリゴマーが基板上に膜を形成する際、オリゴマーはさらに重合し、より高い酸素比率を生じさせる。この比率は、基板上に形成される膜の誘電率または他の特性に応じて変化する。上記及び反応効率の観点から、反応ガス中のSi/O比率及び多孔構造を制御するのに酸素が供給される。しかし、拡散抵抗関数を増加するために、酸素の流量を制御する必要がある。
【００５４】
本発明を、図面を参照してさらに詳細に説明する。図１は従来のプラズマCVD成膜装置の略示図である。プラズマCVD膜形成装置1は、反応チャンバ6、ガス流入口5、サセプタ3及びヒータ2を構成する第２電極を含む。ガスライン（図示せず）から、ガス流入口5を通じて反応ガスが導入される。円形の第１電極9はガス流入口5のすぐ下に配置されている。第１電極９は中空構造を有し、その底面には多数の細孔が設けられており、それを通じて反応ガスが被処理体4に向けて噴射される。付加的に、第１電極9は複数のガス流入口を有するシャワープレート11がコンポーネントコストを減少させるために交換可能であるところの構造を有する。さらに、反応チャンバ6の底には排気口10が設けられている。この排気口10には、外部の真空ポンプが結合されており、その結果、反応チャンバ6の内部が排気される。被処理体4を載置するためのサセプタ3は第１電極9と平行かつ対向して配置される。被処理体4はヒータ2により連続的に加熱され、基板4は所与の温度（１５０℃〜４５０℃）に維持される。ガス流入口5及び第１電極は反応チャンバから電気的に絶縁され、第１高周波電力源7に接続されている。この際、第２高周波電力源8が接続されてもよい。符号12は接地を示す。よって、第１電極9及び第２電極は高周波電極として機能し、被処理体4の近傍にプラズマ反応場を生成する。生成される膜の種類及び特性は、ソースガスの種類及び流量、温度、RF周波数の種類、プラズマの空間分布、及び電圧分布に応じて変化する。付加的に、反応チャンバ6の底面には排気口10が設けられ、外部の真空ポンプ（図示せず）と結合される。
【００５５】
本発明のひとつの実施例に従う、低誘電率を有する絶縁膜を形成する方法を以下で説明する。当該方法は、一次ソースガス、二次ソースガス（架橋ガス及び付加的に酸素供給ガス）及び添加ガス（不活性ガス）から成る反応ガスを、反応ガス流入口5を通じて第１電極9内に導入する処理を含む。一次ソースガスは複数のアルコキシ基を有するシリコン含有炭化水素であり、好ましくはジメチルジメトキシシラン(DMDMOS)である。二次ソースガスはCO2、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール及びイソプロピルアルコール(IPA)のようなアルコール、少なくともひとつの不飽和結合を含むエチレンのような炭化水素、N2、またはジエチルエーテルのようなエーテルである。Si/O比率の制御が必要であれば、O2、O3、NO、H2OまたはN2Oが二次ソースガスとしてさらに添加される。添加ガスはAr、Ne及び／またはHeのような不活性ガスである。
【００５６】
表面、特に膜の最初の面と最終的な最上面を、傾斜した及び／または異なる組成を有する材料で製造するために、ランプされまたは異なるガス流量及び／またはガスの他の組み合わせを独立に使用することが有用である。
【００５７】
付加的に、本発明のひとつの実施例に従う低誘電率を有する絶縁膜を形成する方法は、第１高周波電力及び第２高周波電力を重畳することにより高周波電力を第１電極9に印加する処理または第１高周波電力のみを単独で第１電極9に印加する処理を含む。第１高周波電力源7の周波数は好ましくは２MHzまたはそれ以上である。第２高周波電力源8の周波数は好ましくは２MHzまたはそれ以下である。第１電極9に高周波電力を印加することにより、半導体ウエハ4の近傍にプラズマ反応場が形成される。反応ガス流入口5を通じて導入された反応ガスはプラズマ中で励起され、所望の絶縁膜が半導体ウエハ上に形成される。
【００５８】
本発明のひとつの実施例に従う方法に関して、CO2、エチレングリコール、1,2プロパンジオール及びイソプロピルアルコール(IPA)のようなアルコール、少なくともひとつの不飽和結合を含むエチレンのような炭化水素、N2または、ジエチルエーテルのようなエーテルを二次ソースガスとして含むことにより、直鎖状オリゴマーが架橋され、低誘電率を維持しながら膜の拡散ブロック抵抗が改善される。付加的に、第１高周波電力及び第２高周波電力を重畳することにより、膜の拡散抵抗関数がさらに改善される。
【００５９】
さらに、本発明の他の実施例に従う低誘電率を有する絶縁膜を形成する方法は、反応ソースガスの各流量及び第１及び第２高周波電力源の出力を最適化する処理を含む。出力を最適化する実施例は以下で説明するように実行される。これらの実施例において、第１高周波電力源7の周波数は２７.１２MHzに固定され、第２高周波電力源8の周波数は４００kHzに固定された。これ以外の周波数も使用可能である。
【００６０】
本発明の第１工程において、イソプロピルアルコールを使った測定で約２５０μm2/minまたはそれ以下の拡散係数を有するシリコン含有絶縁膜が基板上に形成され、ここで、例えば、酸素供給ガスの流量が増えれば、形成される膜の誘電率が低下する条件の下で、酸素供給ガスの流量はソースガスの流量の２５％以下である。第２工程において、絶縁膜は半導体装置を製造するために集積処理される。集積処理は、エッチング、アッシング、化学洗浄、ALDバリア金属蒸着、CMP、レジスト形成、及びリンシングから成る集合から選択される少なくともひとつである。これらの処理は低ｋ膜の拡散係数が高ければ製造された半導体装置の品質に逆の影響を及ぼす処理である。以下はこれらの処理の実施例であるが、本発明を制限するものではない。
【００６１】
エッチングの実施例において、適用したレジストをパターニングした後、フッ化炭素タイプ及び酸素タイプから成るエッチングガスを使って低ｋ膜がエッチングされる。フッ化炭素タイプのガスは、これに限定されないが、CF4、C2F4、C2F6、C4F6及びC5F8を含む。酸素タイプのガスは、これに限定されないが、O2を含む。添加ガスとして、Ar、He、N2等が使用される。プラズマ条件及びガス比率を制御することにより、プラズマ中のCF2/Fの存在比率が調節される。CF2はエッチングすべき一部の側壁にポリマー形式で蓄積され、それによりエッチングパターンの構造が制御される。フッ素ラジカルにより（酸素ラジカルはほとんどない）、膜の側壁の特性が悪くなり、その結果親水性を示しかつ誘電率が増加する。また、膜の機械的強度が減少する。膜の拡散係数が２５０μm2/min以上であれば、特性が悪化する膜の層の厚さは増加する。上記現象は、水素タイプのガス及び酸素タイプのガスから成るエッチングガスを使った場合に生じる。
【００６２】
アッシングの実施例において、エッチング後に、レジストが除去される。典型的に、O2またはH2Oプラズマが使用される。酸素ラジカルにより、CH3基が解離しかつ酸化され、それによって親水性及び誘電率が増加する。膜の拡散係数が２５０μm2/minより高ければ、特性が悪影響を受ける膜の層の厚さは増加する。
【００６３】
化学洗浄の実施例において、アッシング後に残った残存レジスト及び側壁上に蓄積したポリマーが除去される。アミノアルコールタイプの試薬またはフッ素タイプの試薬が使用される。この試薬により、エッチングによりダメージを受けた膜の腐食、Si-OH結合の増加（親水性化）を含む構造変化、及び誘電率の増加が生じる。膜の拡散係数が２５０μm2/minより高ければ、腐食されかつ特性が悪化する膜の層の厚さは増加する。
【００６４】
ALDバリアメタル蒸着の実施例において、金属材料は、エッチングされた低ｋ膜の側壁に蒸着され、保護層またはエッチング後処理が無いと、多孔質の低ｋ絶縁膜を貫通し、それにより、その電気的特性が悪くなり、相互接続の信頼性が低下する。膜の拡散係数が２５０μm2/minより高ければ、その電気的特性の悪化及び相互接続の信頼性の減少は深刻になる。
【００６５】
CMPの実施例において、Cuで穴を充填した後、表面はCMP用のスラリーを使って化学機械的研磨される。膜の拡散係数が２５０μm2/minより高ければ、膜の接着性は低下し、低ｋ膜中へのCMPスラリーの浸透が生じ、相互接続の電気的性能に悪影響を及ぼす。
【００６６】
レジスト形成及びリンシングチャンバ内でのリンシングの実施例においても、２５０μm2/minより高い拡散係数は生成される膜の特性に悪影響を及ぼし、例えば、誘電率が増加しかつ電気的特性が悪化する。
【００６７】
集積処理として、例えば、ここに参考文献として組み込む、米国特許第5,246,885号、米国特許第6,100,184号、米国特許第6,140,226号、米国特許第6,177,364号、米国特許第6,211,092号、米国特許第6,815,332号に開示されるシングルまたはデュアルダマシンが使用されてもよい。
【実施例】
【００６８】
以下に本発明に従う低誘電率を有する絶縁膜を形成する方法において、それぞれのガス流量及びそれぞれの高周波電力源の出力を最適化する例が示されている。
【００６９】
＜実施例１＞
図１に示されるプラズマCVD装置を使って、φ３００mmシリコン基板上に絶縁膜を形成する例が実行された。
【００７０】
実験条件：
一次ガス：DM-DMOS（ジメチルジメトキシシラン）１８０sccm
添加ガス：He  １５０sccm
二次ガス：イソプロピルアルコール  ４００sccm
酸素供給ガス：O2    ０〜８０sccm
第１高周波電力源：２７.１２MHz    １.９W/cm2
第２高周波電力源：４００kHz    ０W/cm2
圧力：８００Pa
【００７１】
図２は、上記実験条件の下で酸素流量を０から８０sccmへ変化させたときの誘電率と拡散抵抗関数との間の関係を示したグラフである。グラフより、上記実験条件では、誘電率が２.９またはそれ以下でかつ拡散係数が２５０μm2/minまたはそれ以下である絶縁膜を形成するためのO2の最適流量は、０から４０sccmであることが分かる。
【００７２】
＜実施例２＞
図１に示されるプラズマCVD装置を使って、φ３００mmシリコン基板上に絶縁膜を形成する例が実行された。
【００７３】
実験条件：
一次ガス：DM-DMOS（ジメチルジメトキシシラン）１８０sccm
添加ガス：He  １５０sccm
二次ガス：イソプロピルアルコール  ４００sccm
酸素供給ガス：O2    ０〜８０sccm
第１高周波電力源：２７.１２MHz    １.９W/cm2
第２高周波電力源：４００kHz    ０.１W/cm2
圧力：８００Pa
【００７４】
図３は、上記実験条件の下で酸素流量を０から８０sccmへ変化させたときの誘電率と拡散抵抗関数との間の関係を示したグラフである。グラフより、上記実験条件では、誘電率が２.９またはそれ以下でかつ拡散係数が２５０μm2/minまたはそれ以下である絶縁膜を形成するためのO2の最適流量は、０から４０sccmであることが分かる。
【００７５】
＜実施例３＞
図１に示されるプラズマCVD装置を使って、φ３００mmシリコン基板上に絶縁膜を形成する例が実行された。
【００７６】
実験条件：
一次ガス：DMOTMDS(1,3-ジメトキシテトラメチルジシロキサン)１００sccm
添加ガス：He  １６０sccm
二次ガス：イソプロピルアルコール  ４００sccm
酸素供給ガス：O2    ０〜７５sccm
第１高周波電力源：２７.１２MHz    １.８W/cm2
第２高周波電力源：４００kHz    ０W/cm2
圧力：８５０Pa
【００７７】
図４は、上記実験条件の下で酸素流量を０から７５sccmへ変化させたときの誘電率と拡散抵抗関数との間の関係を示したグラフである。グラフより、上記実験条件では、誘電率が２.７またはそれ以下でかつ拡散係数が２５０μm2/minまたはそれ以下である絶縁膜を形成するためのO2の最適流量は、０から２５sccmであることが分かる。
【００７８】
＜実施例４＞
図１に示されるプラズマCVD装置を使って、φ３００mmシリコン基板上に絶縁膜を形成する例が実行された。
【００７９】
実験条件：
一次ガス：DMOTMDS    １００sccm
添加ガス：He  １６０sccm
二次ガス：イソプロピルアルコール  ４００sccm
酸素供給ガス：O2    ０〜７５sccm
第１高周波電力源：２７.１２MHz    １.８W/cm2
第２高周波電力源：４００kHz    ０.０５W/cm2
圧力：８５０Pa
【００８０】
図５は、上記実験条件の下で酸素流量を０から７５sccmへ変化させたときの誘電率と拡散抵抗関数との間の関係を示したグラフである。グラフより、上記実験条件では、誘電率が２.７またはそれ以下でかつ拡散係数が２５０μm2/minまたはそれ以下である絶縁膜を形成するためのO2の最適流量は、０から２５sccmであることが分かる。
【００８１】
＜実施例５＞
図１に示されるプラズマCVD装置を使って、φ３００mmシリコン基板上に絶縁膜を形成する例が実行された。
【００８２】
実験条件：
一次ガス：DM-DMOS    １８０sccm
添加ガス：He  １５０sccm
二次ガス：イソプロピルアルコール  ４００sccm
酸素供給ガス：O2    ２０sccm
第１高周波電力源：２７.１２MHz    １.９W/cm2
第２高周波電力源：４００kHz    ０W/cm2
圧力：８００Pa
【００８３】
中心的実験条件を中心条件として使用することにより、各パラメータの依存性が確認された。
【００８４】
酸素の依存性が最も強いため、酸素流量を中心条件として選択すれば広範囲の所望の膜特性を選択できる。
【００８５】
【表１】
2007013173.tif 000003
表１から、上記実験条件の下で、誘電率が２.８またはそれ以下でかつ拡散係数が２５０μm2またはそれ以下である絶縁膜を形成することが可能であることがわかる。
【００８６】
上記したように、本発明の実施例に従う低誘電率膜を形成する方法を使って、ガスの流量及びRF電力源の電力強度を最適化することにより低誘電率及び高拡散抵抗関数を有する絶縁膜を形成することができる。また、本発明の実施例に従う低誘電率膜を形成する方法を使って、低誘電率絶縁膜は装置コストを増加させることなく容易に形成できる。
【００８７】
本発明は上記実施例及び以下の他のさまざまな実施例を含む。
【００８８】
１）上記いずれかの方法において、シリコン含有炭化水素化合物の架橋可能基は、アルコキシ基及び／またはビニル基である。
【００８９】
２）上記いずれかの方法において、架橋可能ガスは、アルコール、エーテル、不飽和炭化水素、CO2、及びN2から成る集合から選択される。
【００９０】
３）項目２）において、アルコールはC1-6アルカノール及びC4-12シクロアルカノールから成る集合から選択される。
【００９１】
４）項目２）において、不飽和炭化水素は、C1-6不飽和炭化水素、C4-12芳香族炭化水素不飽和化合物、及びC4-12脂環式炭化水素不飽和化合物から成る集合から選択される。
【００９２】
５）項目２）において、エーテルは、C3-20エーテル及びC5-12環式アルカノールビニル化合物から成る集合から選択される。
【００９３】
６）上記いずれかに記載の方法において、ソースガスは化学式SiαOα−1R2α−β+2(OCnH2n+1)βを有する化合物であり、ここで、αは１〜３の整数、βは２または３、ｎは１〜３の整数、RはSiに結合し、C1-12炭化水素、C1-12フッ化炭化水素、C1-12過フッ化炭化水素、H、D、F、Cl、Br及びIから成るグループから選択されるものである。
【００９４】
７）項目６）において、αは１または２、βは２である。
【００９５】
８）項目６）において、RはC1-6炭化水素である。
【００９６】
９）項目８）において、ソースガスはジメチルジメトキシシランである。
【００９７】
１０）項目６）において、ソースガスは1,3-ジメトキシテトラメチルジシロキサンである。
【００９８】
１１）上記いずれかに記載の方法において、ソースガスは1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサンである。
【００９９】
１２）上記いずれかに記載の方法において、高周波電力は高周波電力と低周波電力との組み合わせである。
【０１００】
１３）項目１２）において、低周波電力の周波数は２MHzまたはそれ以上であり、高周波電力の周波数は２MHz以下である。
【０１０１】
１４）上記いずれかに記載の方法において、高周波電力は単一の周波数電力である。
【０１０２】
１５）上記いずれかに記載の方法において、反応ガスの流量及び電力強度は低拡散抵抗関数を有する膜を形成するよう制御される。
【０１０３】
１６）上記いずれかに記載の方法であって、不活性ガスは、Ar、Ne及びHeから成るグループから選択される。
【０１０４】
１７）上記いずれかに記載の方法において、酸素供給ガスは、O2、O3、NO、H2O及びN2Oから成る集合から選択される。
【０１０５】
１８）上記いずれかに記載の方法において、高周波電力の強度は１.５W/cm2またはそれ以上である。
【０１０６】
１９）項目１８）において、高周波電力の強度は１.５W/cm2またはそれ以上であり、低周波電力の強度は０.０１W/cm2またはそれ以上である。
【０１０７】
２０）上記いずれかに記載の方法において、不活性ガスの流量はソースガスの流量の１５〜３００％である。
【０１０８】
２１）上記いずれかに記載の方法において、架橋ガスはC2-4アルカノールである。
【０１０９】
２２）項目２１）において、C2-4アルカノールはエチレングリコール、1,2プロパンジオール、またはイソプロピルアルコールである。
【０１１０】
２３）上記いずれかに記載の方法において、架橋ガスはC2-4エーテルである。
【０１１１】
２４）項目２３）において、C2-4エーテルはジエチルエーテルである。
【０１１２】
２５）上記いずれかに記載の方法において、架橋ガスはC2-4不飽和炭化水素である。
【０１１３】
２６）項目２５）において、C2-4不飽和炭化水素はエチレンである。
【０１１４】
２７）上記いずれかに記載の方法において、架橋ガスはソースガスの化合物のオリゴマーを架橋するのに有効な流量で供給され、それにより基板上に形成される絶縁膜の硬度が増加する。
【０１１５】
２８）項目２７）において、架橋ガスの流量はソースガスの流量の２０〜５００％である。
【０１１６】
２９）上記いずれかに記載の方法において、反応ガスは、反応チャンバの上流で励起される。
【０１１７】
本発明の思想から離れることなくさまざまな修正が可能であることは当業者の知るところである。したがって、本発明の形式は例示に過ぎず、本発明の態様を制限するものではなく。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】図１は、本発明の実施例で使用可能なプラズマCVD装置の略示図である。
【図２】図２は、本発明のひとつの実施例に従う、誘電率と酸素流量の関係及び拡散係数（拡散抵抗（バリア）関数）と酸素流量の関係を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の他の実施例に従う、誘電率と酸素流量の関係及び拡散係数（拡散抵抗（バリア）関数）と酸素流量の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明のさらに他の実施例に従う、誘電率と酸素流量の関係及び拡散係数（拡散抵抗（バリア）関数）と酸素流量の関係を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明のさらに他の実施例に従う、誘電率と酸素流量の関係及び拡散係数（拡散抵抗（バリア）関数）と酸素流量の関係を示すグラフである。
【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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