(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアクタにおいて基板上に層を成長するプロセスであって、
（ａ）珪素、酸素、及びハロゲン族メンバーを含んでいる反応物の反応から前記基板上にハロゲンがドープされた酸化珪素膜を成長する段階と、及び
（ｂ）１０〜５００秒の間にアルゴン含有気体ソースのプラズマからのイオン・スペシーズで前記膜を衝突することによって前記ハロゲンがドープされた酸化珪素膜の密度を高める段階とを具備することを特徴とするプロセス。
【請求項２】
前記ハロゲンがドープされた酸化珪素膜は、フッ化珪酸塩ガラス（ＦＳＧ）膜でありかつ前記ハロゲン族メンバーは、フッ素含有ソースから供給されることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記ハロゲンがドープされた酸化珪素膜は、２０〜１００秒の間に前記イオン・スペシーズで前記ＦＳＧ膜を衝突することによって密度が高められることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ウェーハ処理の間の誘電体層の成長(deposition)に関し、特に低い誘電率及び高い膜安定性を有するハロゲンをドープした層を形成する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近代的な半導体デバイスの製造における主要段階の一つは、気体の化学反応による半導体基板上の薄膜の形成である。そのような成長または被着処理は、化学的気相成長または“ＣＶＤ”と呼ばれる。従来の熱ＣＶＤ処理は、所望の膜を製造するために熱誘導型化学反応が行われる基板表面に反応性気体を供給する。熱ＣＶＤ処理が行われる高温は、金属層を有しているデバイス構造を損傷しうる。他方、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤと頻繁に呼ばれる）処理は、基板表面の近隣の反応領域への高周波（ＲＦ）エネルギーの利用により反応気体の励起及び／又は分裂を促進し、それにより反応性の高いスペシーズのプラズマを生成する。解放されたスペシーズの高度な反応性は、化学反応が行われるために必要なエネルギーを低減し、それゆえにそのようなＣＶＤ処理に対する必要温度を低下させる。ＰＥＣＶＤ処理の比較的低い温度は、成長した金属層にわたる絶縁層の形成に対してそのような処理を理想的にする。
【０００３】
半導体デバイス形状は、そのようなデバイスが初めて数十年前に紹介されて以来、サイズが急激に減少した。それ以後、集積回路は、チップに装着するデバイスの数が２年毎に２倍になることを意味する２年／半分の大きさ(two year/half-size)規則（“ムーアの法則”としばしば呼ばれる）に一般的に従っていた。今日のウェーハ製造工場は、０．５及び０．３５ミクロン特徴サイズ・デバイスを日常的に製造しており、すぐにも明日の工場は、さらに小さい形状を有するデバイスを製造するであろう。
デバイス・サイズがさらに小さくなりかつ集積密度が増大すると、産業により以前には重要とは考えられなかったイッシューズは、最も重要な関心事になってくる。金属の３つ、４つ、またはそれ以上の層が半導体上に形成されるようなマルチレベル・メタル技術の到来により、半導体製造業者の一つの目標は、ＰＥＣＶＤ方法によって成長または堆積された金属間誘電体層のような絶縁層の誘電率を低下することである。低誘電率膜は、相互接続メタリゼーション（配線作成）のＲＣ時間遅れを低減し、メタリゼーションの異なるレベル間のクロストークを防止し、かつデバイス電力消費を低減するために金属間絶縁体（ＩＭＤ）層に対して特に望ましい。
【０００４】
より低い誘電率を得るための多くのアプローチが提案されている。更に約束された解決策の一つは、フッ素または、塩素または臭素のような、他のハロゲン素子の酸化珪素層の中への組込みである。ハロゲン組込みの一例は、１９９４年１１月２４日に出願されかつここに参考文献として採り入れた、アプライド・マテリアルズ・インコーポレーティッドに一般に譲渡された米国特許出願第08/344,283号に記載されている。酸化珪素膜に対する好ましいハロゲン・ドーパントである、フッ素は、フッ素が、ＳｉＯＦネットワーク全体の分極性（分極率）を減少する電子的負原子であるので、酸化珪素膜の誘電率を低下する。フッ素をドープした酸化珪素膜は、ケイ化フッ素ガラス膜(fluoro silicate glass films) または略してＦＳＧとも呼ばれる。
【０００５】
誘電率を減少することに加えて、金属間酸化珪素層にフッ素を組込むことは、半導体構造上の密に離間された間隙を充填することのような、さらに小さい形状のデバイスを製造することにおいて遭遇する一般的な問題も解決することを助ける。フッ素がエッチング・スペシーズなので、フッ素ドーピングは、酸化物形成に成長／エッチ／成長効果を導入するからであると思われる。成長／エッチ／成長効果は、膜が１．８以上の横縦比を有している隣接する金属層を適切にカバーできるようにＦＳＧ膜に改良された間隙充填ケイパビリティを持たせる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえに、製造業者は、種々の誘電体層そして特に金属間誘電体層にフッ素を含むことを望んでいる。しかしながら、酸化珪素または類似する膜へのフッ素の組込みに伴う問題は、フッ素を膜に保持しておくことである。実験は、ソース気体を含んでいるフッ素の気体流がＣＶＤ処理の間に増大されるときでも、フッ素のある一定レベルだけが酸化珪素層に保持されることを示している。
少なくとも二つの個別の力がフッ素保持率に影響を及ぼす。第１は、ＦＳＧ膜が湿気を容易に吸収することである。クリーン・ルームは、空気中の周囲(ambient) 湿気を有する。ウェーハがクリーン・ルームにおいて周囲に露出されるとき、例えば、ウェーハが酸化層の成長の後で新しい処理チャンバへ渡されるとき、ＦＳＧ層は、湿気を吸収し、それゆえに膜の誘電率を増大する。また、吸収された湿気（Ｈ2 Ｏ）は、フッ化水素酸（ＨＦ）を形成すべくフッ素と反応する。
【０００７】
ＦＳＧ膜に伴う別の問題は、膜がアニール処理のような熱処理に露出するときに生ずる。熱処理の高い温度は、フッ素原子を金属または他の後続して成長した層を通して酸化層の外に移動することができる。このようなフッ素原子の偏位(excursion) は、除気(outgassing)と呼ばれる。
上記から、低い誘電率を有している酸化膜は、出現してくる技術に追従させることが必要であるということが理解できる。また、フッ素をドープした酸化膜において湿気吸収及び除気を防止するための方法が必要であるということも理解できる。
本発明の目的は、湿気吸収及びドーパント原子の除気に対して抵抗性がある低い誘電率を有している絶縁層を形成する方法及び装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、半導体基板上に形成された集積回路であって、（ａ）基板に形成された複数のアクティブ・デバイス；（ｂ）基板の上に形成された少なくとも一つの金属層；及び（ｃ）金属層と基板の間に形成された少なくとも一つの絶縁層；を備え、更に、基板の上でかつ少なくとも一つの絶縁層の下に形成される第２の金属層と、第２の金属層及び基板の間に形成される第２の絶縁層とを備え、第２の絶縁層は、第２の金属層の選択された部分を複数のアクティブ・デバイスの選択された領域に電気的に接続するために電導性材料で充填された第２の複数のパターン化されたホールを有している集積回路によって達成される。
本発明の集積回路では、薄い珪酸塩ガラス層は、ドープされていない珪酸塩ガラス（ＵＳＧ）層であるように構成してもよい。
【０００９】
また、本発明の上記目的は、化学的気相成長リアクタ・システムであって、真空チャンバを形成するハウジング；反応気体を真空チャンバの中に導入する、気体分散マニホルド；ハウジング内に配置され、半導体ウェーハを保持する、サセプタ；気体分散マニホルドから真空チャンバの中に導入されたフッ素、珪素及び酸素の反応から半導体ウェーハ上にフッ化珪酸塩ガラス（ＦＳＧ）を含んでいる第１の膜を成長させる手段；及び気体分散マニホルドから真空チャンバの中に導入された珪素及び酸素のプラズマ反応を形成することによって第１の膜の上部の上に半導体ウェーハ上のドープされていない珪酸塩ガラスを含んでいる第２の膜を成長させる手段を備えている化学的気相成長リアクタ・システムによって達成される。
【００１０】
更に、本発明の上記目的は、真空チャンバを形成するハウジング；ハウジング内に配置され、半導体ウェーハを保持するサセプタ；真空チャンバの中にフッ素含有ソース気体、第１の酸素含有ソース及び第１の珪素含有ソースを導入する手段；半導体ウェーハ上にフッ化珪酸塩ガラス（ＦＳＧ）を含んでいる第１の膜を成長するためにフッ素含有ソース気体、第１の酸素含有ソース及び第１の珪素含有ソースからプラズマを生成する手段；真空チャンバの中に第２の酸素含有ソース及び第２の珪素含有ソースを導入する手段；第１の膜の上部の半導体ウェーハ上にドープしていない珪酸塩ガラス（ＵＳＧ）を含んでいる第２の膜を成長するにために第２の酸素含有ソース及び第２の珪素含有ソースを形成する手段；第１及び第２の膜が成長される間に真空チャンバに約３〜１６トルの間の圧力を維持する手段；第１の膜が成長される間に３５０〜５００℃の間の温度に半導体ウェーハを加熱する手段；及び第２の膜が成長される間に３６０〜４４０℃の間の温度に半導体ウェーハを加熱する手段を備えている化学気相成長リアクタ・システムによって達成される。
【００１１】
本発明の上記目的は、真空チャンバを形成するハウジング；ハウジング内に配置され、半導体ウェーハを保持するサセプタ；ハウジング内に配置されかつサセプタに実質的に並行に設置され、第１及び第２の処理気体を真空チャンバの中に導入する気体分散マニフォルド；気体分散マニフォルドに結合され、第１の処理気体を形成すべくその中に第１の複数の気体が導入されかつ第２の処理気体を形成すべくその中に第２の複数の気体が導入される、気体混合チャンバ；気体混合チャンバに結合され、第１の複数の気体及び第２の複数の気体を気体混合システムの中に導入するソース分散システム；ウェーハを加熱するヒータ；真空チャンバを加圧する真空システム；気体分散マニフォルドに結合され、第１及び第２の処理気体からプラズマを形成するＲＦ電源；ソース分散システム、ヒータ、真空システム及び高周波電源を制御するプロセッサ；及びプロセッサに結合されかつ化学気相成長リアクタ・システムの動作を指図するップログラムを記憶するメモリを備え、プログラムは、フッ化珪酸塩ガラス（ＦＳＧ）を含んでいる第１の膜をウェーハ上に成長すべく第１の時期の間に第１の処理気体からプラズマを形成するための第１の命令の組と、ドープされていない珪酸塩ガラスを含んでいる第２の膜を第１の膜の上部のウェーハ上に成長すべく第１の時期に続いて、第２の時期の間に第２の処理気体からプラズマを形成するための第２の命令の組とを含んでいる化学気相成長リアクタ・システムによって達成される。
【００１２】
本発明の化学気相成長リアクタ・システムでは、第１の命令の組は、第１の時期の間に約３５０〜５００℃の間の温度にウェーハを加熱するためにヒータを制御する第１の命令のサブセット；第１の時期の間に約３〜１６トルの間の圧力に真空チャンバを設定しかつ維持するために真空システムを制御する第２の命令のサブセット；選択された導入の速度で気体混合システムの中にフッ素含有ソース、珪素含有ソース及び酸素含有ソースを導入するためにソース分散システムを制御する第３の命令のサブセット；及び第１の膜をウェーハ上に成長すべく第１の時期の間にプラズマを形成するために高周波電力を制御する第４の命令のサブセット；を備え、第２の命令の組は、第２の時期の間に約３６０〜４４０℃の間の温度にウェーハを加熱するためにヒータを制御する第５の命令のサブセット；第２の時期の間に約０．５〜２０トルの間の圧力に真空チャンバを設定しかつ維持するために真空システムを制御する第６の命令のサブセット；選択された導入の速度で気体混合システムの中に第２の珪素含有ソース及び第２の酸素含有ソースを導入するためにソース分散システムを制御する第７の命令のサブセット；及び第２の膜を第１の膜の上部のウェーハ上に成長すべく第２の時期の間に第２の処理気体からプラズマを形成するために高周波電力を制御する第８の命令のサブセット；を備えているように構成してもよい。
【００１３】
本発明の化学気相成長リアクタ・システムでは、ソース分散システムは、気体混合システムの中に気体ソースを導入する気体ライン及び気体供給弁と、気体の形で気体混合システムの中に液体ソースを導入するために液体ソースを気化する手段とを備えているように構成してもよい。
また、本発明の上記目的は、リアクタにおいて基板上に層を成長するプロセスであって、（ａ）珪素、酸素、及びハロゲン素子を含んでいる反応物から基板上にハロゲンがドープされた酸化珪素膜を成長し；かつ（ｂ）プラズマからのイオン・スペシーズで膜を衝突することによってハロゲンがドープされた酸化珪素膜の安定性を改良する段階を具備するプロセスによって達成される。
本発明のプロセスでは、イオン・スペシーズは、水素含有ソースのプラズマから形成されてもよい。
【００１４】
更に、本発明の上記目的は、リアクタにおいて基板上に層を成長するプロセスであって、（ａ）珪素、酸素、及びハロゲン族メンバーを含んでいる反応物の反応から基板上にハロゲンがドープされた酸化珪素膜を成長し；（ｂ）窒素含有気体ソースのプラズマからのイオン・スペシーズで膜を衝突することによってハロゲンがドープされた酸化珪素膜にわたりキャッピング層を形成する段階を具備し、ハロゲンがドープされた酸化珪素膜は、フッ化珪酸塩ガラス（ＦＳＧ）膜でありかつフッ素含有ソースは、ハロゲン族メンバーを備えるプロセスによって達成される。
本発明のプロセスでは、窒素含有ソース気体は、Ｎ2 、Ｎ2 Ｏまたはそれらの組合せを含むようにしてもよい。
【００１５】
本発明のプロセスでは、プラズマ・キャッピング層は、約２５〜６００℃の間の温度で形成されるようにしてもよい。
本発明のプロセスでは、プラズマ・キャッピング層は、高及び低周波数ＲＦソースを用いて形成されるようにしてもよい。
本発明のプロセスでは、絶縁層は、半導体基板上に成長された複数の隣接する金属ラインにわたり形成されるようにしてもよい。
本発明のプロセスでは、ＦＳＧ膜は、３５０〜５００℃の間の温度及び３〜１６トルの圧力で成長されかつプラズマ・キャッピング層は、３６０〜４４０℃の間の温度及び０．５〜５トルの圧力で成長されるようにしてもよい。
本発明の上記目的は、リアクタにおいて基板上に層を成長するプロセスであって、（ａ）珪素、酸素、及びハロゲン族メンバーを含んでいる反応物の反応から基板上にハロゲンがドープされた酸化珪素膜を成長し；かつ（ｂ）約１０〜５００秒の間に対してアルゴン含有気体ソースのプラズマからのイオン・スペシーズで膜を衝突することによってハロゲンがドープされた酸化珪素膜の密度を高める段階を具備するプロセスによって達成される。
【００１６】
本発明のプロセスでは、ハロゲンがドープされた酸化珪素膜は、フッ化珪酸塩ガラス（ＦＳＧ）膜でありかつハロゲン含有ソースは、フッ素含有ソースを備えているようにしてもよい。
本発明のプロセスでは、水素イオンのプラズマは、約３００〜５００℃の間の温度で形成されるようにしてもよい。
本発明のプロセスでは、ＦＳＧ膜は、３５０〜５００℃の間の温度及び３〜１６トルの圧力で成長されかつ水素イオンのプラズマは、３６０〜４４０℃の間の温度及び０．５〜５トルの圧力で成長されるようにしてもよい。
本発明のプロセスでは、プラズマ・キャッピング層は、約２０〜１００秒の間に対してイオン・スペシーズでＦＳＧ膜を衝突することによって形成されるようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明の上記目的は、半導体基板上に形成された集積回路であって、（ａ）基板に形成された複数のアクティブ・デバイス；（ｂ）基板の上に形成された少なくとも一つの金属層；及び（ｃ）金属層と基板の間に形成された少なくとも一つの絶縁層を備え、少なくとも一つの絶縁層は、プリメタル誘電体層である集積回路によって達成される。
【００１８】
【作用】
本発明は、湿気吸収及びドーパント原子の除気に対して抵抗力がある低い誘電率を有している絶縁層を供給することによって従来技術の上記問題を解決する。また、本発明は、そのような絶縁層を形成する方法及び装置を提供する。
本発明の方法の一実施例では、キャッピング(capping) 層は、酸化層にわたり個別の珪酸塩ガラス層を導入することによってハロゲンをドープした酸化珪素膜上に形成される。この実施例の好ましいバージョンでは、分離層は、プラズマ強化ＣＶＤ成長チャンバで形成されたドープされていない珪酸塩ガラス（ＵＳＧ）層である。この実施例のＵＳＧ層は、相対的に薄くそれゆえにハロゲンをドープした酸化珪素層のバルク膜特性に影響を及ぼさない。この実施例の更なる好ましいバージョンでは、ハロゲンをドープした酸化珪素膜は、ＦＳＧ膜である。
【００１９】
本発明の方法の別の実施例は、酸化層の成長が終了する前にハロゲン包含ソースの流れを停止することによってＦＳＧまたは類似するハロゲンをドープした酸化珪素層にわたりＵＳＧ層を形成する。ハロゲンをドープした酸化珪素層の形成の終りでハロゲン包含ソースが存在することなく、小さなＵＳＧキャップは、バルク膜特性に影響を及ぼすことなく湿気吸収及び除気を防止するのに充分である層の上に形成される。ハロゲンをドープした酸化珪素層は、好ましい実施例におけるＦＳＧ層を含む。
本発明の方法の更なる実施例は、膜安定性を改良すべくプラズマ後方処理段階でＦＳＧまたは類似するハロゲンをドープした酸化珪素層を処理する。この実施例の一つのバージョンでは、窒素包含ソースからのプラズマがＦＳＧ膜を処理するために用いられる。窒素プラズマ処理は、ＦＳＧ層の上に、オーバレイイング層を形成して、バルク膜特性に影響を及ぼすことなくその層の密度を高めかつ湿気吸収及び除気を防止すると思われる。この実施例の別のバージョンでは、アルゴンのような不活性ガスからのプラズマは、バルクＦＳＧ層の密度を高めるために採り入れられる。この実施例の更に別のバージョンでは、水素包含ソース気体からのプラズマは、水素イオンでＦＳＧ膜を衝突させるために用いられる。水素イオンは、疎結合のフッ素原子が後続の処理の間に除気しないようにＦＳＧ膜から疎結合のフッ素原子を除去すると思われる。別のバージョンでは、プラズマ後方処理段階は、ＮＨ3 のような水素包含及び窒素包含ソースからプラズマを形成することを含む。本発明のこれら及び他の実施例、並びにその利点及び特徴は、以下のテキスト及び添付した図面に関してより詳細に説明される。
【００２０】
【実施例】
Ｉ．例示的ＣＶＤリアクタ・チャンバ
図１は、本発明による誘電体層を成長することができるような真空チャンバ１５を有している、簡略化された、並行平板式プラズマ強化型化学的気相成長（ＰＥＣＶＤ）リアクタ１０の一実施例を示す。リアクタ１０は、サセプタ１２上に載置されている、図示しない、ウェーハに成長気体を分散する気体分散マニホルド１１を含む。サセプタ１２は、非常に熱的に応答性でありかつサセプタ１２（及びサセプタ１２の上部表面上に支持されているウェーハ）が下部ローディング／オフ−ローディング位置とマニホルド１１に密接する上部処理位置１４との間で制御可能に移動することができるように支持部１３の上に取り付けられる。
【００２１】
サセプタ１２及びウェーハが処理位置１４にあるときに、それらは、環状真空マニホルド２４の中に排気する複数の離間した穴２３を有しているバッフル・プレートによって取り囲まれる。成長及びキャリヤ気体及び液体は、それらが組合わされそしてマニホルド１１に送られる気体混合チャンバ１９の中に、図示しない制御弁を有している、ライン１８を通して供給される。処理の間中、マニホルド１１への気体入口は、前向に穴が開けられかつ矢印２２及び２１で示すようにウェーハの表面にわたり放射状に均等に分散される。次いで、気体は、ポート２３を介して円形真空マニホルド２４の中に排気されかつ真空ポンプ・システム（図示省略）により排気ライン３１の外に出される。排気ライン３１を通して気体が解放される速度または流量は、スロットル弁３２によって制御される。
【００２２】
制御されたプラズマは、ＲＦ電源２５からマニホルド１１に印加されるＲＦエネルギーによってウェーハに隣接して形成される。また、気体分散マニホルド１１は、ＲＦ電極であり、サセプタ１２は、接地される。ＲＦ電源２５は、チャンバ１５の中に導入された反応性スペシーズの分解を向上または強化するためにマニホルド１１に単一または混合周波数ＲＦ電力（または他の所望の変化量）のいずれかを供給することができる。
円形外部灯火（ランプ）モジュール２６は、石英窓（クォーツ・ウィンドウ）２８を通してサセプタ１２上に光の平行環状パターン２７を供給する。そのような熱分散は、サセプタの自然の熱損失パターンを補償しかつ成長に効果がある迅速な熱及び均等サセプタ及びウェーハ加熱を供給する。
【００２３】
図示しない、モータは、処理位置１４と下方の、ウェーハ−ローディング位置との間でサセプタ１２を上昇及び降下する。モータ、ライン１８に接続された制御弁、スロットル弁及びＲＦ電源２５は、一部が示されている制御ライン３６にわたりプロセッサ３４によって制御される。プロセッサ３４は、メモリ３８に記憶されるコンピュータ・プログラムの制御下で動作する。コンピュータ・プログラムは、タイミング、気体の混合、チャンバ圧力、チャンバ温度、ＲＦ電力レベル、サセプタ位置、及び特定の処理の他のパラメータを指図または命令する。
一般的に、チャンバ・ライニング、気体入口マニホルド・フェースプレート、指図フィンガ１３、及び種々の他のリアクタ・ハードウェアのあるものまたは全ては、陽極酸化アルミニウムのような材料から製造される。そのようなＰＥＣＶＤ装置の一例は、“Thermal CVD/PECVD Reactor and Use for Thermal Chemical Vapor Deposition of Silicon Dioxide and In-situ Multistep Planarized Process ”と名称される、共通的に譲渡される、米国特許第 5,000,113号公報に記載されている。
【００２４】
上記のリアクタの記述は、説明目的が主でありかつ本発明の範疇を限定するものとして考慮されるべきではない。サセプタ設計、ヒータ設計、ＲＦ電力接続の位置及びその他における変形のような、上記リアクタの変形が可能である。更に、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ・デバイス、インダクション結合型ＲＦ高密度プラズマＣＶＤデバイス、等のような他のプラズマＣＶＤ装置が採用されうる。更に、熱ＣＶＤ装置は、ハロゲンがドープされたバルク膜層の形成に対しても用いられうる。本発明の誘電体層及びそのような層を形成する方法は、ある特定の装置またはある特定のプラズマ励起方法に限定されない。
【００２５】
ＩＩ．例示的フッ化珪酸塩ガラス成長
本発明の処理により、ハロゲンがドープされた酸化珪素層のバルクは、多数の異なる処理のあるものを用いて形成されうる。一つがフッ素ソースとしてトリエトキシフッ化シラン（triethoxyfluorosilane （以後、“ＴＥＦＳ”と呼ぶ））を用いており別の一つがフッ素ソースとしてＣ2 Ｆ6 を用いてる、二つのＦＳＧ膜の処理方法は、例として以下に示される。また、処理のこの部分の更なる詳細は、先に示した米国特許出願第08/344,283号に示されている。
例示的処理は、ＰＥＣＶＤリアクタ１０で実行されうる。勿論、当業者は、他の処理方法及び他の反応チャンバ型がバルクＦＳＧ膜を成長するためにまた用いられるということを理解するであろう。
Ａ．ＴＥＦＳ−ＦＳＧ膜成長
例示的ＴＥＦＳ−ＦＳＧバルク膜は、２００〜５００℃間の温度、好ましくは３５０〜５００℃の範囲内の温度かつ最も好ましくは約４００℃にウェーハ及びサセプタを加熱し、かつ成長を全体を通してこの温度範囲を維持することによって成長される。反応チャンバは、約１〜５０トルの範囲内の圧力に維持される。好ましくは、圧力は、約３〜１６トルの範囲内に維持され、最も好ましくは、それは、約５トルに維持される。サセプタは、気体分散マニホルドから約２００〜６００ミルズ(mils)に配置され、マニホルドから約２５０ミルズに配置されるのが好ましい。
【００２６】
フッ素のソースとしてＴＥＦＳ、珪素のソースとしてテトラエトキシシラン（tetraethoxysilane （以下、“ＴＥＯＳ”と呼ぶ））、及び酸素の一以上の気体ソースを含んでいる混合が形成される。液体であるば、ＴＥＦＳ及びＴＥＯＳソースは、気化されそしてヘリウムのような不活性キャリヤ気体と組合わされる。ＴＥＦＳの流量は、約２００〜１５００ｍｇｍの間でありかつ好ましくは約３００〜９００ｍｇｍの間であり最も好ましくは約８５０ｍｇｍであり、ＴＥＯＳ流量は、約４００〜１５００ｍｇｍの間でありかつ好ましくは約２６０ｍｇｍである。次いで、気化されたＴＥＯＳ及びＴＥＦＳ気体は、４００〜１５００ｓｃｃｍ間の速度で流れているヘリウム・キャリヤ気体と混合されかつ約５６０ｓｃｃｍの速度で流れているのが好ましい。Ｏ2 の型の酸素は、約１００〜５０００ｓｃｃｍ間の流量で導入されかつ約１２００ｓｃｃｍの流量で導入されるのが好ましい。この混合物は、気体分散チャンバから反応チャンバの中に導入されかつプラズマ状態に励起される。プラズマは、０〜５００ワットの間で１３．５６ＭＨｚの周波数、かつ好ましくは約１５５ワットで、及び１０ＫＨｚ〜２ＭＨｚの間の低い高周波、好ましくは約０〜９００ワットの間でかつ好ましくは約２３０ワットでパワーされる（供給される）約３５０ＫＨｚを用いて形成される。
【００２７】
ＴＥＯＳに対するＴＥＦＳの比は、０．３３〜１０：１の間であり好ましくは約１〜３：１の間である。全ての気体ソースの総計流量は、５００〜６５００ｓｃｃｍの間であり約１５００〜２５００ｓｃｃｍの間が好ましい。
上記条件は、−０．５〜−３．０＊１０9 ダインズ／ｃｍ2 間の圧縮応力レベル、６：１  ＢＯＥ腐食液に対して３〜５の間の熱酸化膜に関するウェット・エッチ速度、及び０．５〜１５％間の原子フッ素濃度を有している３０００〜７０００Å／分の間の速度で成長されたＦＳＧ膜を結果として生ずる。好ましくは、合成膜のフッ素濃度は、ＳｉＦ＋ＳｉＯボンドに対するＳｉＦボンドのピーク比のフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光法によって測定されたときに０．５〜６％ＳｉＦの間である。最も好ましいのは、合成膜のフッ素濃度は、１．０〜４．０％  ＳｉＦの間である。
【００２８】
Ｂ．Ｃ2 Ｆ6 −ＦＳＧ膜成長
例示的Ｃ2 Ｆ6 −ＦＳＧバルク膜は、２００〜５００℃間の温度、好ましくは３５０〜５００℃の範囲内の温度かつ最も好ましくは約４００℃にウェーハ及びサセプタを加熱し、かつ成長を全体を通してこの温度範囲を維持することによって成長される。電極間隔は、約２００〜６００ミルズの範囲であり、かつ好ましくは、約２５０ミルズである。
フッ素の気体ソースとしてＣ2 Ｆ6 、珪素のソースとしてＴＥＯＳ、及び酸素の一以上の気体ソースを含んでいる気体混合物が気体分散マニホルドから反応チャンバの中に導入されかつＲＦプラズマが形成される。プラズマは、０〜５００ワットの間で１３．５６ＭＨｚの高い高周波、好ましくは約２００ワットで、及び１０ＫＨｚ〜２ＭＨｚの間の低い高周波、約０〜９００ワットの間で好ましくは約３５０ＫＨｚでかつ好ましくは約４３０ワット、を用いて形成される。
【００２９】
ＴＥＯＳソースは、まず気化されそしてヘリウムのような不活性キャリヤ気体と組合わされる。ＴＥＯＳの流量は、約４００〜１５００ｍｇｍの間でありかつ好ましくは約６００ｍｇｍである。気化された後、次いでＴＥＯＳ気体ソースは、４００〜１５００ｓｃｃｍ間の速度でヘリウム・キャリヤ気体と混合されかつ約７６０ｓｃｃｍの速度が好ましい。Ｃ2 Ｆ6 は、約１００〜９００ｓｃｃｍ間の流量で導入されかつ約４００ｓｃｃｍの流量で導入されるのが好ましい。Ｏ2 の型の酸素は、約１００〜５０００ｓｃｃｍ間の流量で導入されかつ約１２００ｓｃｃｍの流量で導入されるのが好ましい。
反応チャンバは、約１〜５０トルの範囲内の圧力に維持され、好ましくは約３〜１６トルの範囲内の圧力に維持され、最も好ましくは約５トルの圧力に維持される。ＴＥＯＳに対するＣ2 Ｆ6 の比は、約１〜２５：１の間でありかつ好ましくは約５〜１５：１の間である。全ての気体ソースの総計流量は、５００〜６２００ｓｃｃｍの間であり約２０００〜３０００ｓｃｃｍの間が好ましい。
【００３０】
上記処理条件は、０〜−２．０＊１０9 ダインズ／ｃｍ2 間の圧縮応力レベル、６：１  ＢＯＥ腐食液に対して３〜５の間の熱酸化膜に関するウェット・エッチ速度、及び０．５〜１５％間の原子フッ素濃度を有している３０００〜６０００Å／分の間の速度で成長されたＦＳＧ膜を結果として生ずる。好ましくは、フッ素濃度は、約０．５〜６％  ＳｉＦの間であり、最も好ましくは、約１．０〜４．０％  ＳｉＦの間である。
上記処理のパラメータは、特許請求の範囲を限定するように考慮されるべきではない。当業者の一人は、他の化学物質、チャンバ・パラメータ、及び類似する膜を製造するための条件もまた用いることができる。
本発明は、また、フッ素以外のハロゲン族のメンバーでドープされた酸化珪素膜にも適用可能である。特に、本発明は、塩素または臭素でドープされた酸化珪素膜に適用可能である。そのような膜は、例えば、酸素のプラズマから、ＴＥＯＳ及び、ｎが１〜３の範囲の整数であり、Ｘがハロゲンであり、かつ各Ｒが水素または少なくとも一つのＲが上記米国特許出願第08/344,283号に記載されたようなアルコキシル基グループである条件付きアルコキシル基グループのいずれかである、フォーミュラＳｉＸn Ｒ4-n のハロオルガノシラン(haloorganosilanes) のクラスからの試薬(reagent) がドープされうる。勿論、そのような膜は、当業者によって理解されるような他の既知の方法で成長されうる。
【００３１】
Ｃ．例示的ＦＳＧ膜の誘電率
実験は、上記ＴＥＦＳ−ＦＳＧ及びＣ2 Ｆ6 −ＦＳＧ膜の誘電率が、フッ素ドーパントの流量及び他の要因により約４．２〜３．２の間の範囲であることを示している。しかしながら、これらの実験は、所与の組の処理条件に対して、フッ素ドーパント流だけを増加することは、可能な最も低い誘電率を有しているＦＳＧ膜を達成しないかもしれないことも示している。これらの実験の一つは、以下に説明する指定された処理条件下で成長したＴＥＦＳ−ＦＳＧ及びＣ2 Ｆ6 −ＦＳＧ膜の誘電率へのフッ素ドーパント流の影響を示しているグラフである、図３に示されている。これらの実験において実行された誘電率測定は、当業者によく知られたＭＯＳコンデンサ構造の水銀プローブ容量−電圧測定で行われた。
【００３２】
図３に示した特性を有しているＴＥＦＳ−ＦＳＧ膜は、１５５ワットで１３．５６ＭＨｚの高周波数及び２３０ワットで３５０ＫＨｚの低周波数を用いて５トルの圧力及び４００℃の温度で低い抵抗率の珪素ウェーハ上に成長された。サセプタは、気体分散マニホルドから２５０ミルズに配置された。ＴＥＯＳは、２６０ｍｇｍの流量で導入され、酸素は、１２５０ｓｃｃｍの速度でチャンバの中に導入された。ＴＥＦＳは、アンプルから１〜１５００ｍｇｍの間の速度で導入され、気化されかつ５６０ｓｃｃｍの速度で流れているヘリウム・キャリヤ気体と混合された。
図３のＣ2 Ｆ6 膜は、５トルの圧力及び４００℃の温度で低い抵抗率の珪素ウェーハ上に成長された。プラズマは、２００ワットで１３．５６ＭＨｚの周波数、そして４３０ワットで３５０ＫＨｚの低周波数を用いてＣ2 Ｆ6 ソース気体、ＴＥＯＳ及び酸素から形成された。サセプタは、気体分散マニホルドから２５０ミルズに配置された。ＴＥＯＳは、２６０ｍｇｍの流量で導入され、酸素は、１０００ｓｃｃｍの速度で導入され、Ｃ2 Ｆ6 は、約０〜４００ｓｃｃｍの流量で導入された。
【００３３】
ＩＩＩ．ハロゲンがドープされた酸化珪素層の誘電率を減少すること
膜安定性は、ＦＳＧのようなハロゲンがドープされた酸化珪素膜の誘電率の低減における制限因子であると思われる。膜安定性を改良しかつそれらの膜の誘電率を低下させるための多くの方法が、以下に記載するように、研究された。記載された各方法は、上述した例示的ＦＳＧ成長方法の一つのような方法を用いて層が成長された後、ハロゲンがドープされた酸化珪素層上で実行されうる。更に、各方法がＦＳＧ膜の処理に関して以下に記載されるけれども、方法は、あらゆるハロゲンがドープされた酸化珪素膜に対して同様に適用可能である。
【００３４】
Ａ．ドープされていない珪酸塩ガラス・キャッピング層の成長
本発明の一実施例によれば、成長したＦＳＧ層は、薄い、個別のドープされていない珪酸塩ガラス（ＵＳＧ）層でキャップされる。ＵＳＧキャッピング層は、湿気を容易に吸収しない安定膜である。それゆえに、ＵＳＧキャッピング層は、ＦＳＧ膜の中に吸収されることから周囲に存在する湿気を防ぐＦＳＧ層の上部の上に疎水性表面を供給する。更に、ＵＳＧキャッピング層は、フッ素の進展（発生）を妨げる比較的密度が高い膜である。
ＵＳＧ層は、ＦＳＧ層から個別の処理チャンバで成長させることができるが、現場処理(in-situ process) として行われるのが好ましい。ウェーハ及びサセプタは、約１００〜５００℃の範囲内の温度まで加熱されるが、約３６０〜４４０℃が好ましくそして成長全体を通してこの温度に維持される。サセプタは、気体分散マニホルドから約２００〜４００ミルズ離れてそして好ましくは約２５０ミルズ離れて配置される。
【００３５】
酸素及び珪素ソースを含んでいる気体混合物は、成長チャンバの中に導入される。好ましい実施例では、珪素ソースは、ＴＥＯＳであり酸素ソースは、Ｏ2 であるが、当業者は、シラン（ＳｉＨ4 ）、ＴＭＣＴまたは同様なソースのような更なる珪素ソース、及びオゾン、Ｈ2 Ｏ、Ｎ2 Ｏ及び同様なソースのような他の酸素ソース及び同じものの混合物も採用することができるということを認識するであろう。ＴＥＳＯが珪素ソースとして用いられるときに、ヘリウム、ネオン、アルゴンまたは窒素のようなキャリヤ気体が採用される。ＴＥＯＳに対するＯ2 の比は、約０．１〜１０００：１の範囲でありうるが、約０．３〜３０：１の間が好ましい。一般的、比は、約１０：１である。
気体反応物の最適総計流は、成長チャンバの形状及び設計により変化する。また、気体流は、成長速度を制御するために変化することができる。一般に、ＴＥＯＳは、約１０〜１０，０００ｍｇｍの間の流量で導入されかつ約５００〜１５００ｍｇｍの間の流量で導入されるのが好ましい。Ｏ2 は、約１０〜１０，０００ｓｃｃｍの間の流量で導入されかつ約５００〜１５００ｓｃｃｍの間の流量で導入されるのが好ましい。ヘリウムは、１００〜１０，０００ｓｃｃｍの間かつ好ましくは約１０００〜１０、０００ｓｃｃｍの間の流量で導入される一般のキャリヤ気体である。通常、成長チャンバの中への気体の総計流は、約１０００から約１０、０００ｓｃｃｍまで変化する。
【００３６】
チャンバ圧力は、０．５〜２０トルの間の圧力、好ましくは、３〜１０トルの間の圧力に維持される。そのような低圧力は、増大した成長速度及び膜均等性を供給する。プラズマは、０〜９００ワットの間で、かつ好ましくは、約３５０ワットで１３．５６ＭＨｚの周波数、及び約０〜５００ワットの間でかつ好ましくは、約１００ワットで約１０ＫＨｚ〜２ＭＨｚの間、好ましくは、約３５０ＫＨｚの低周波数を用いて形成される。
上記条件下で、５０００〜１０，０００Å／分の間の成長速度が達成できる。そのような成長速度で、１０００ÅのＵＳＧキャップ層は、約５〜２０秒で成長させることができる。一般のアプリケーションは、１００〜２０００Åの間、かつ好ましくは、５００〜１０００Åの間のＵＳＧキャップ層を有する。しかしながら、当業者は、異なる厚さのキャッピング層が特定のアプリケーション及びデバイス形状サイズにより採用することができるということを認識する。成長した膜が用いられるアプリケーションにより、重要ではないが、ＦＳＧ層のバルク膜特性を変えないようにキャッピング層がアンダーライイングＦＳＧ層と比較して比較的薄いことが好ましいであろう。また、アプリケーションにより、厚いＵＳＧキャッピング層は、化学機械研磨（ＣＭＰ）のような技術を用いて成長されかつエッチ・バックされうる。
【００３７】
また、当業者は、熱的成長されたＵＳＧ膜、プラズマ強化されたまたは熱的成長された珪酸化リン・ガラス（ホスフォシリケート（ＰＳＧ））または類似する、安定酸化膜のような異なるキャッピング層が利用されうるということも認識する。事実、特定のアプリケーションがＣＭＰ技術の使用を要求するならば、ＰＳＧ膜がより速くエッチされうるのでＵＳＧキャッピング層よりもＰＳＧキャッピング層のほうが好ましい。好ましくは、キャッピング層は、アンダーライイングＦＳＧ層の安定性を限定する同じ要因によって有効性において限定されるべきではない。それゆえに、キャッピング層は、好ましくは、キャッピング層のフッ素またはハロゲン・コンテントがキャップされた、バルク層のものよりも実質的に低くない限り、ＦＳＧ層または類似するハロゲンがドープされた膜であるべきでない。本発明の上記実施例によるＦＳＧ層は、低ピンホール数、高密度、圧縮応力及び高ウェト・エッチ速度を有している、コンフォーマル膜である。
Ｂ．フッ素ソースの早期カットオフ
ＵＳＧまたは類似するキャップ層は、ＦＳＧ層の成長の終了のちょっと前にフッ素含有気体ソースをオフにすることによってＦＳＧ膜上に形成される。この実施例では、初期ＦＳＧ層は、上述したように形成される。次いで、反応チャンバの中へのフッ素ドーパントの流れは、停止され、プラズマは、０．５〜２０秒間の更なる期間そのままにされる。好ましくは、プラズマは、約０．５〜１０秒間のそのままにされかつ最も好ましくは、プラズマは、更なる２〜５秒間のそのままにされる。好ましい時期は、個々の原子の平均滞留時間（反応チャンバにおいて原子が過ごす時間）よりも大きくすべきでありかつ好ましくは、少なくとも平均滞留時間の二倍である。リアクタ圧力が低くかつリアクタ容積が小さい（約５リットル）一実施例では、個々の原子の平均滞留時間は、約１．０秒である。この実施例では、フッ素ソースは、プラズマが少なくとも２秒の間フッ素ドーパントなしで維持されるようにソースの供給ライン上の弁を閉じることによって停止される。
【００３８】
勿論、フッ素ソースの停止は、それが気体が弁の点から気体混同チャンバまで移動しそしてマニフォルド１１のフェースプレートを通るために費やす時間に整合されなければならない。ほとんどのＣＶＤ装置では、気体が注入弁から成長チャンバまで流れるために数秒が必要であり、そこで弁は、これらの遅延を許容すべくあらかじめ十分に閉じられるべきである。
それゆえに、ＴＥＦＳがフッ素包含気体ソースであれば、ＦＳＧ層の成長の終了の数秒前にＴＥＦＳ供給ライン上の弁を閉じることは、先に記載された湿気吸収及び除気の発生を防止する薄いＵＳＧキャップを結果として生ずる。同様に、Ｃ2 Ｆ6 がフッ素包含気体ソースであれば、ＦＳＧ層の成長の終了の数秒前にＣ2 Ｆ6 供給ライン上の弁を閉じることは、同様に有効なＵＳＧキャップを生成する。
【００３９】
Ｃ．プラズマ後方処理プロセス
本発明の別の実施例は、成長したＦＳＧ層を後方処理プラズマ段階で処理する。種々の気体ソースがこの後方処理プラズマ段階に対して採用できる。この実施例の一バージョンでは、プラズマは、窒素、Ｎ2 Ｏまたは類似する気体または気体の組合せのような窒素気体ソースを備えている。別のバージョンでは、プラズマは、アルゴンのような非反応性気体ソースを備えている。プラズマ層が窒素含有ソース気体から形成されるとき、窒化珪素のトレースを形成するために窒素原子が珪素格子に結合すると思われる。また、窒化珪素は、アンダーライイングＦＳＧ層にわた気密封止を形成し、それゆえに湿気吸収を防止しかつフッ素除気に対する抵抗を有する疎水膜を形成すると思われる。アルゴンのような重い気体でプラズマ層を形成することは、膜の密度を高める。密度を高められた膜は、湿気吸収に対して更なる抵抗を有しかつフッ素除気に対して更なる抵抗を有する。
【００４０】
プラズマ処理は、ＦＳＧ層から別個の処理チャンバで実行することができるが、好ましくは、それは、ＦＳＧ層の成長の直後に現場処理で成長される。後方処理プラズマ層は、ウェーハ及びサセプタ温度を約２５〜６００℃、好ましくは、約３６０から４４０℃までの範囲内に維持することによって成長される。チャンバ圧力は、０．１〜２０トルの間の圧力、好ましくは、０．５〜５トルの間の圧力に維持される。サセプタは、気体分散マニフォルドから約２００〜４００ミルズ離れて、好ましくは、約２５０ミルズ離れて配置される。
この実施例の好ましいバージョンでは、プラズマは、Ｎ2 またはＮ2 Ｏのようなソース気体を備えている。気体は、約１０〜２０，０００ｓｃｃｍの間の流量で成長チャンバの中に導入されかつ約５００〜３０００ｓｃｃｍの間の流量で導入されるのが好ましい。気体の最適流量は、成長チャンバの形状及び設計により変化しかつ気体は、適切にキャリヤ気体と組合せられうる。
【００４１】
高周波数（１３．５６ＭＨｚ）電力ソースで、電力は、約０ワットから約２０００ワットまでの範囲で、かつ好ましくは、約５０ワットである。低周波数（約１０ＫＨｚ〜２ＭＨｚの間、好ましくは、約３５０ＫＨｚ）電力ソースでは、電力は、約０ワットから約２０００までの範囲で、かつ好ましくは、約４５０ワットである。実験は、混合周波数ＲＦ電力ソースが単一の、高周波数ソースよりも好ましいことを示している。混合周波数電力ソースは、より高いエネルギー・レベルで膜を衝突させるイオンを結果として生じ、それによりより密度が高くかつより安定した膜を結果として生ずる。勿論、特定の気体、処理パラメータ、及び用いられる電力ソースは、特定のアプリケーションにより変化する。
一般的なアプリケーションでは、１０〜５００秒の間、好ましくは、２０〜１００秒の間のプラズマ後方処理段階が用いられる。プラズマ後方処理プロセスは、アンダーライイングＦＳＧ層のバルク膜特性を変更しない。
【００４２】
ＦＳＧ膜は、低周波数ＲＦ電源を電極ではなくサセプタに接続することによって更に密度を高めることができる。プラズマで発生されるイオンは、マニフォルドに供給される高周波数ＲＦソースに従うには十分にモービルではないが、低周波数ソースに従うには十分でにモービルある。それゆえに、イオン衝突は、サセプタで低周波数ソースによって制御される。サセプタ１２に低周波数ＤＣバイアスを設置することは、レセプタの近くに電圧シースを移動しかつ表面基板でイオン衝突を増大する。発生されたイオンは、より高い運動エネルギー・レベルでウェーハにわたる電気的勾配を通して加速され、より密度の高い膜の形成を結果として生ずる。
本発明の方法のこの実施例の別のバージョンは、後方処理水素プラズマ段階でＦＳＧ膜を処理する。プラズマ段階は、Ｈ2 のような水素含有ソース気体からのイオンでＦＳＧ膜を衝突する。プラズマからの水素イオンは、ＦＳＧ膜から弱い結合の原子を除去する還元剤として作用する。水素イオンの小さなサイズは、イオンをＦＳＧ層の中に深く浸透させかつ膜の表面及び内部の両方から弱い結合のフッ素原子を除去させる。衝突させた水素原子は、ＦＳＧ膜の中に結合されないと思われている。水素プラズマの対象になった後、ＦＳＧ膜に残っているフッ素原子は、膜の中で一般的に強く結合される。この方法は、上述した例示的ＦＳＧ成長処理の一つのような処理を用いて層が成長された後で、ＦＳＧ層上で実行されうる。更に、水素衝突段階がＦＳＧ膜の処理に関して以下に記述されるけれども、それは、ハイドロゲンがドープされた酸化珪素膜に対して同様に適用可能である。
【００４３】
水素衝突後方処理プロセスは、約３００〜５００℃、好ましくは約４００から４８０℃までの範囲内にウェーハ及びサセプタ温度を維持することによって実行される。チャンバ圧力は、１〜１００トルの間の圧力、好ましくは、５０〜１００トルの間の圧力に維持される。サセプタは、気体分散マニフォルドから約２５０〜５００ミルズ離れて、好ましくは、約４００ミルズ離れて配置される。
この実施例の好ましいバージョンでは、プラズマは、Ｈ2 のような水素含有ソース気体を備えている。気体は、約２５０〜２０００ｓｃｃｍの間の流量で成長チャンバの中に導入されかつ約５００〜１０００ｓｃｃｍの間の流量で導入されるのが好ましい。気体は、約５０〜５００ｓｃｃｍの流量で導入された窒素またはヘリウム、アルゴン、または他の不活性気体のようなキャリヤ気体と組み合わされうる。気体の最適流量は、成長チャンバの形状及び設計により変化する。
【００４４】
高周波数（１３．５６ＭＨｚ）電力ソースで、電力は、約０ワットから約２０００ワットまでの範囲で、かつ好ましくは、約２５０ワットである。低周波数（約１０ＫＨｚ〜２ＭＨｚの間、好ましくは、約３５０ＫＨｚ）電力ソースでは、電力は、約０ワットから約２０００までの範囲で、かつ好ましくは、約１００ワットである。混合周波数ＲＦ電力ソースの使用が単一の、高周波数ソースよりも好ましい。混合周波数電力ソースは、より高いエネルギー・レベルで膜を衝突させるイオンを結果として生じ、それにより衝突されたＦＳＧ層から弱く結合したフッ素原子を除去する。勿論、特定の気体、処理パラメータ、及び用いられる電力ソースは、特定のアプリケーションにより変化する。
一般的なアプリケーションでは、１０〜３００秒の間、好ましくは、２０〜６０秒の間の水素衝突後方処理段階が用いられる。測定可能な成長が発生しないので、プラズマ後方処理プロセスは、アンダーライイングＦＳＧ層のバルク膜特性を変更しない。
この実施例の別のバージョンでは、プラズマ段階は、窒素含有ソース及び水素含有ソースからのイオンでＦＳＧ膜を衝突する。そのような段階では、上述したように水素イオンは、弱い結合のフッ素原子を除去すると思われ、かつ窒素キャッピング層は、また、ＦＳＧ層を封止することにより形成されると思われる。この実施例の好ましいバージョンでは、水素含有ソース及び窒素含有ソースは、アンモニア（ＮＨ3 ）のような単一ソース気体からである。
【００４５】
ＩＶ．例示的構造
図２は、本発明による集積回路２００の簡略化した断面図を示す。図示するように、集積回路２００は、フィールド酸化物領域２２０によった分離されかつ互いに電気的に隔離される、ＮＭＯＳ及びＰＭＯＳトランジスタ２０３及び２０６を含む。各トランジスタ２０３及び２０６は、ソース領域２１２、ドレイン領域２１５及びゲート領域２１８を備えている。
【００４６】
プリメタル誘電体層２２１は、コンタクト２２４によって行われた金属層Ｍ１とトランジスタとの間の接続で金属層Ｍ１からトランジスタ２０３及び２０６を分離する。金属層Ｍ１は、集積回路２００に含まれた、４つの金属層、Ｍ１〜Ｍ４の一つである。各金属層Ｍ１〜Ｍ４は、対応金属間誘電体層ＩＭＤ１，ＩＭＤ２またはＩＭＤ３によって隣接する金属層から分離される。隣接する金属層は、バイアス２２６により選択された開口で接続される。金属層Ｍ４にわたり成長されたのは、平面化された不活性化層２３０である。
本発明の誘電体層は、集積回路２００において示した誘電体層のそれぞれにおける使用を見出しうると同時に、好ましい実施例の形成に用いられるＰＥＣＶＤ処理に加えてその低誘電体率のような物理的特性及び良好な間隙充填特性は、ＩＭＤ層ＩＭＤ１〜ＩＭＤ３によって示すような隣接金属層間で絶縁層としてそれを最も役立たせる。一般に、そのようなＩＭＤ層は、０．２〜３．０ミクロンの間の厚さである。
【００４７】
また、本発明の誘電体層は、ある集積回路に含まれる波形文様層(damascene layers)でも用いられうる。波形文様層では、空白ＰＦＳＧ層が基板にわたり成長され、基板まで選択的にエッチされそして金属で充填されかつＭ１のような金属コンタクトを形成すべくエッチ・バックまたは研磨される。金属層が成長された後、第２の空白ＰＦＳＧ成長が実行されかつ選択的にエッチされる。エッチされた領域は、次いで金属で充填されかつバイアス２２６を形成すべくエッチ・バックまたは研磨される。
簡略化された集積回路２００は、説明目的だけのためであるということが理解されるべきである。当業者は、マイクロプロセッサ、アプリケーション指定集積回路（ＡＳＩＣＳ）、メモリ・デバイス等のような他の集積回路の製造に対して本方法をインプリメントすることができる。
【００４８】
Ｖ．試験結果及び測定
Ａ．ドープされていない珪酸塩ガラス・キャッピング層
ＵＳＧキャッピング層を採用している本発明の実施例による装置及び方法の動作を示すために、ＵＳＧキャッピング層なしで製造されたＦＳＧ膜の誘電率を測定しかつキャッピング層を有するＦＳＧ膜の誘電率を測定する実験が実行された。キャップされないＦＳＧ膜は、１．０ミクロンの厚さでありキャップされたＦＳＧ膜は、１０００ÅのＵＳＧキャップを有する１．０ミクロンの厚さである。両方の膜は、低い抵抗率の珪素ウェーハ上に成長される。以下の表１に示すように、二つの異なるＦＳＧ膜が説明される：一つは、フッ素ソースがＴＥＦＳであるものそして一つは、フッ素ソースがＣ2 Ｆ6 であるもの。両方の膜は、アプライド・マテリアルズ，インコーポレーティッドにより製造されたプレシジョン５０００チャンバで成長された。
【００４９】
ＴＥＦＳ−ＦＳＧ膜は、１５０ワットで１３．５６ＭＨｚの周波数及び２３０ワットで３５０ＫＨｚの低周波数を用いて成長された。チャンバ圧力は、５トルに維持され、かつサセプタは、４００℃まで加熱されかつ気体分散マニフォルドから２５０ミルズ離れて配置される。
ＴＥＯＳは、液体注入弁の中に６００ｍｇｍの流量で導入されかつ３８０ｓｃｃｍの流量で流れているヘリウム・キャリヤ気体で混合される。アンプルに格納されたＴＥＦＳは、１５０ｓｃｃｍで流れているヘリウム・キャリヤ気体と組み合わされる。酸素の流量は、１２５０ｓｃｃｍであった。
上記条件は、６０００Å／分の速度、及び１．４４の屈折率で成長したＦＳＧ膜を結果として生じた。膜は、−１．０＊１０9 ダインズ／ｃｍ2 の圧縮応力を有しかつ１．０％のＳｉＦ結合を含んでいた。
【００５０】
Ｃ2 Ｆ6 −ＦＳＧ膜は、２００ワットで１３．５６ＭＨｚの周波数及び４３０ワットで３５０ＫＨｚの低周波数を用いて成長された。処理チャンバにおける圧力は、５トルに維持され、かつサセプタ及びウェーハは、４００℃まで加熱されかつ気体分散マニフォルドから２５０ミルス離れて配置される。ＴＥＯＳは、液体注入弁の中に６００ｍｇｍの流量で導入されかつ７４０ｓｃｃｍの流量でヘリウム・キャリヤ気体に混合され、Ｃ2 Ｆ6 の流量は、３５０ｓｃｃｍであった。酸素は、１０００ｓｃｃｍの流量で導入された。
各場合には、ＵＳＧキャッピング層は、バルクＦＳＧ層が成長された直後に現場処理で形成された。サセプタは、４００℃の温度まで加熱され、チャンバは、５トルの圧力に維持された、そしてサセプタは、気体分散マニフォルドから２５０ミルス離れて配置された。ＴＥＯＳ、酸素及びヘリウムは、それぞれ６００、８４０、及び５６０ｓｃｃｍの流量で成長チャンバの中に導入され、かつプラズマは、３５０及び１００ワットで１３．５６ＭＨｚ及び３５０ＫＨｚのＲＦ電源を用いて維持された。
【００５１】
上記条件は、４５００Å／分の速度で成長され、４．０％の均等性及び１．４２の屈折率を有しているＦＳＧ膜を結果として生じた。膜は、−０．６＊１０9 ダインズ／ｃｍ2 の圧縮応力を有しかつ２．５％のＳｉＦ分子を含んでいた。
実験に用いたパラメータは、ここに記載された特許請求の範囲に限定されるべきではない。また、当業者は、他の化学物質、チャンバ・パラメータ、及び類似する膜を製造するための条件を用いることもできる。
【００５２】
【表１】
0003979687.tif 000002
表から明らかなように、ＦＳＧ層にわたり成長された１０００ÅＵＳＧキャップを有しているＦＳＧ膜は、キャップされていないＦＳＧ層よりも低い誘電率を有していた。ＴＥＦＳ−ＦＳＧ膜に対して、誘電率は、３．７６に比べて３．５１であり、かつＣ2 Ｆ6 −ＦＳＧ膜に対して誘電率は、３．８４に比べて３．４２であった。
【００５３】
表１は、低減された誘電率を得ることの他の試みが実行されたことも示している。これらの実験は、４５０℃で３０分アニール段階に膜を晒すことは、ＴＥＦＳまたはＣ2 Ｆ6 膜のいずれに対しても誘電率に利点的効果をもたらさなかったことを結論付けた。更に、８５０℃で３０分アニールに晒されたＴＥＦＳ−ＦＳＧ膜は、３．７６に比べて３．６１の減少した誘電率を有すると同時に、ＩＭＤ層は、アンダーライイング金属層を損傷を与えることなく８５０℃の熱段階に晒されることができない。また、４４０℃の増大した温度で初期のＴＥＦＳ−ＦＳＧ層を成長することは、誘電率における無視できる程度の減少を結果として生じた。Ｃ2 Ｆ6 膜に対する８５０℃アニール及び４４０℃で成長されたＣ2 Ｆ6 膜に対するデータは、測定されなかった。
【００５４】
図４は、誘電率におけるＵＳＧキャップの効果についての更なる情報を供給する。図４の菱形は、１．０ミクロンのＣ2 Ｆ6 −ＦＳＧ層を有しているウェーハの誘電率を表す。測定は、当業者によく知られているように、ＭＯＳコンデンサ構造の水銀プローブ容量−電圧測定で実行された。正方形は、１．０ミクロンのＦＳＧ層上に成長された１０００ÅＵＳＧキャップを有しているウェーハに対する測定された誘電率を表す。
図４から明らかなように、キャップされた層に対する誘電率は、全ての場合においてキャップされていないＦＳＧ層よりも低い。１０００ÅＵＳＧキャップを有しているウェーハに対する誘電率は、約３．４〜３．６の間で変化しかつ約３．５で平均された。シミュレーションに基づき、約３．５の誘電率を有している絶縁層は、約４．２の誘電率を有している絶縁層に対して約１０％だけデバイス・スピードを増大することができる。更に、３．５誘電率層膜は、デバイスの電力消費を低減しかつクロストークをかなり低減する。
【００５５】
ＦＳＧ膜上のＵＳＧキャップの利点の更なる証拠は、当業者によりよく理解されるように熱脱着分光法（ＴＤＳ）に基づくキャップされた及びキャップされていないＦＳＧ層における温度の関数としてのＨＦ及びＨ2 Ｏの進展を比較しているグラフである、図５〜８から明らかである。図５は、キャップされていない膜ＦＳＧにおけるＨＦ（２０の電子質量）の進展を成長直後の１０００ÅＵＳＧ層でキャップされた膜のＨＦの進展と比較する。図５にプロットされたＴＤＳデータは、ＨＦ進展が、ＨＦ進展がキャップされているＦＳＧ膜で発生するよりも約７５度前である約４００℃でキャップされていないＦＳＧ膜で発生し始めることを示す。この相違は、多くの熱サイクルが４００〜４５０度の間の温度で行われるということにおいて重要である。ＩＭＤ層に対して特に一般的であるそのような熱サイクルは、キャップされていないＦＳＧ層においてＨＦの除気を結果として生ずるが、本発明のこの実施例によるキャップされたＦＳＧ層において除気を結果として生じない。
【００５６】
キャップされていない膜ＦＳＧにおけるＨ2 Ｏ（１８の電子質量）の進展を成長直後の１０００ÅＵＳＧ層でキャップされた膜のＨＦの進展と比較する、図６では、プロットされたＴＤＳデータは、Ｈ2 Ｏ進展が、４５０℃でキャップされた膜におけるＨ2 Ｏ進展が発生するよりも約１３０度前である約３２０℃でキャップされていないＦＳＧ膜で発生し始めることを示す。
ＵＳＧキャップ層を有しているＦＳＧ膜の利点を証明している他の比較データに加えて図５及び６から導かれた結果のあるものは、表２に表されている。表２は、ＴＥＦＳ−ＦＳＧ膜に対するＴＤＳ及びＦＴＩＲデータを纏めている。
【００５７】
【表２】
0003979687.tif 000003
更なる実験は、膜が４８時間に対し周囲条件に露出された後、膜の熱脱着特性を評価するために実行された。図７及び８は、これらの実験の結果を示し、そしてＵＳＧキャップ層から導出された利益は、時間に関して継続、または増大する。図７は、膜が４８時間に対し成長された後キャップされていないＦＳＧ膜におけるＨＦ進展を１０００ÅＵＳＧキャップでキャップされたＦＳＧ膜におけるＨＦ進展と比較しているグラフである。図６にプロットされたＴＤＳデータは、４８時間成長された後、ＨＦ進展がキャップされたＦＳＧ膜で発生する約１２０℃前にＨＦ進展がキャップされていないＦＳＧ膜において発生し始めることを示している（４８０℃に比較して３６０℃）。
【００５８】
同様に、図８では、膜が４８時間に対し成長された後キャップされていない膜ＦＳＧにおけるＨ2 Ｏ進展を１０００ÅＵＳＧ層でキャップされた膜におけるＨＦ進展と比較し、。プロットされたＴＤＳデータは、Ｈ2 Ｏ進展がキャップされたＦＳＧ膜で発生する約３８０℃前にＨ2 Ｏ進展がキャップされていないＦＳＧ膜において発生し始めることを示している（４２０℃に比較して４０℃）。
ＵＳＧキャップ層を有しているＦＳＧ膜の利点を証明している他の比較データに加えて図７及び８から導かれた結果のあるものは、以下の表３に纏められている。
【００５９】
【表３】
0003979687.tif 000004
Ｂ．フッ素ソースの早期カットオフ
フッ素含有ソースを早期に終了する本発明の実施例による装置及び方法の動作を示すために、フッ素ソースをカットオフすることなく製造されたＣ2 Ｆ6 −ＦＳＧ膜の誘電率を測定しかつフッ素ソースをシャットオフすることによって形成されたＵＳＧキャッピング層を有しているＣ2 Ｆ6 −ＦＳＧ膜の誘電率を測定する実験が実行された。キャップされないＦＳＧ膜は、１．０ミクロンの厚さでありキャップされたＦＳＧ膜は、約２００Åの厚さのＵＳＧキャップを有する１．０ミクロンの厚さである。両方の膜は、アプライド・マテリアルズ，インコーポレーティッドにより製造されたプレシジョン５０００チャンバにおいて低い抵抗率の珪素ウェーハ上に成長される。
【００６０】
Ｃ2 Ｆ6 −ＦＳＧ膜は、２００ワットで１３．５６ＭＨｚの高周波数及び４３０ワットで３５０ＫＨｚの低周波数を用いて成長された。処理チャンバの圧力は、５トルに維持され、かつサセプタ及びウェーハは、４００℃まで加熱されかつ気体分散マニフォルドから２５０ミルズ離れて配置される。ＴＥＯＳは、液体注入弁の中に２６０ｍｇｍの流量で導入されかつ７４０ｓｃｃｍの流量でチャンバの中に導入されたヘリウム・キャリヤ気体と混合される。Ｃ2 Ｆ6 の流量は、３５０ｓｃｃｍであり、かつ酸素は、１０００ｓｃｃｍの流量で導入された。
キャップされた膜の処理条件は、Ｃ2 Ｆ6 ソースの流量がＦＳＧ層の成長の終了の２秒前に停止されたことを除いてキャップされていない膜と同じであった。これらの実験の結果は、図９に示されており、それは、本発明のこの実施例により生成されたＦＳＧ膜の減少した誘電率を表している実験結果を示しているグラフである。図９では、菱形は、１．０ミクロンのＦＳＧ層を有しているウェーハに対する誘電率を表す。ｘは、１．０ミクロンのＦＳＧ層にわたり成長した約２００ÅＵＳＧキャップを有しているウェーハに対する測定誘電率を表す。
【００６１】
図９から明らかなように、そのような検査における通常のノイズを表す二つの場合を除き、キャップされた層の誘電率は、キャップされていないＦＳＧ層よりも低い。２００ÅＵＳＧキャップを有しているウェーハの誘電率は、約３．３〜３．８の間で変化しかつ約３．５５が平均であった。
Ｃ．後方処理プラズマ・プロセス
ハロゲンがドープされた膜をハロゲン・プラズマ処理に晒す本発明の実施例による装置及び方法の動作を示すために、水素プラズマ段階で処理されたＦＳＧ膜からのＨ2 Ｏ及びそのような段階で処理されないものの進展を測定する実験が実行された。両方の膜は、低い抵抗率の珪素ウェーハ上に成長されかつ０．１ミクロンの厚さであった。両方の膜は、アプライド・マテリアルズ，インコーポレーティッドにより製造されたプレシジョン５０００チャンバにおいて成長された。
【００６２】
ＦＳＧ膜は、２００ワットで１３．５６ＭＨｚの高周波数及び４３０ワットで３５０ＫＨｚの低周波数を用いて成長されたＣ2 Ｆ6 −ＦＳＧ膜であった。処理チャンバの圧力は、５トルに維持され、かつサセプタ及びウェーハは、４００℃まで加熱されかつ気体分散マニフォルドから２５０ミルズ離れて配置された。ＴＥＯＳは、液体注入弁の中に２６０ｍｇｍの流量で導入されかつ７４０ｓｃｃｍの流量でチャンバの中に導入されたヘリウム・キャリヤ気体と混合され、Ｃ2 Ｆ6 の流量は、３５０ｓｃｃｍであった。酸素は、１０００ｓｃｃｍの流量で導入された。
キャップされた膜の処理条件は、Ｃ2 Ｆ6 ソースの流量がＦＳＧ層の成長の終了の２秒前に停止されたことを除いてキャップされていない膜と同じであった。水素衝突段階は、バルクＦＳＧ層が成長された直後の現場処理で形成された。サセプタは、４００℃の温度まで加熱され、かつチャンバは、９０トルの圧力に維持され、かつサセプタは、気体分散マニフォルドから４００ミルズに配置された。水素は、７００ｓｃｃｍの流量で成長チャンバの中に導入されかつ約５０ｓｃｃｍの流量で導入されたキャリヤ気体と混合され、プラズマは、それぞれ２５０及び０ワットで１３．５６ＭＨｚ及び３５０ＫＨｚＲＦ電源を用いて維持された。
【００６３】
ＦＳＧ膜上の水素後方処理プラズマ段階の利益の証明は、当業者によってよく理解されるような熱脱着分光法（ＴＤＳ）に基づく処理された及び処理されていないＦＳＧ膜における温度の関数としてＨ2 Ｏの進展を比較しているグラフである、図１０から明らかである。図１０は、処理されていないＦＳＧ膜におけるＨ2 Ｏの進展（１８の電子質量）を６０秒の水素プラズマ後方処理段階で処置した膜のＨ2 Ｏの進展と比較する。プロットされたＴＤＳデータは、Ｈ2 Ｏの進展が処理されていないＦＳＧ膜の二つの間隔で発生することを示す。ＦＳＧ膜の成長後膜によって吸収された湿気の進展を表す、最初の間隔は、約１５０℃で発生する。膜は、ＴＤＳデータがプロットされる前に４８時間に対し周囲条件に露出されると同時に、この温度で進展するＨ2 Ｏは、ＦＳＧ層によって吸収されたＨ2 Ｏである。図４の第２の間隔は、ＦＳＧ膜のバルクからの弱く結合したＨ2 Ｏの進展を表す。この間隔におけるＨ2 Ｏの進展は、約４００℃で始まりかつ約４５０℃でピークになる。
【００６４】
対照的に、水素後方処理プラズマで処理されたＦＳＧ膜は、Ｈ2 Ｏの進展の一例を有するだけである。この膜に対するＴＤＳデータは、水素後方処理プラズマ段階の後に膜によって吸収された湿気は、約１５０℃として解放されることを示す。上記のように、ＴＤＳデータがプロットされる前に膜が４８時間に対し周囲条件に露出されたので、この湿気は、膜に存在すると思われる。だが図４に示すように、Ｈ2 Ｏの進展の第２の間隔は、存在しない。水素プラズマ処理は、ＦＳＧ層から弱く結合したフッ素原子を先に除去した。
本発明の多くの実施例を完全に説明したが、本発明による低誘電率の酸化層を成長する多くの他の同等または代替の方法は、当業者にとって明らかであろう。例えば、説明した実施例のほとんどは、フッ素をドープした酸化層を考慮しているが、本発明は、フッ素をドープした窒素及び類似する膜にも適用可能である。これらの同等及び代替物は、本発明の範疇内に含まれることを意図している。
【００６５】
【発明の効果】
本発明の集積回路は、半導体基板上に形成された集積回路であって、（ａ）基板に形成された複数のアクティブ・デバイス；（ｂ）基板の上に形成された少なくとも一つの金属層；及び（ｃ）金属層と基板の間に形成された少なくとも一つの絶縁層；を備え、更に、基板の上でかつ少なくとも一つの絶縁層の下に形成される第２の金属層と、第２の金属層及び基板の間に形成される第２の絶縁層とを備え、第２の絶縁層は、第２の金属層の選択された部分を複数のアクティブ・デバイスの選択された領域に電気的に接続するために電導性材料で充填された第２の複数のパターン化されたホールを有しているので、湿気吸収及びドーパント原子の除気に対して抵抗力がある低い誘電率を有している絶縁層を供給することができる。
【００６６】
本発明の化学的気相成長リアクタ・システムは、化学的気相成長リアクタ・システムであって、真空チャンバを形成するハウジング；反応気体を真空チャンバの中に導入する、気体分散マニホルド；ハウジング内に配置され、半導体ウェーハを保持する、サセプタ；気体分散マニホルドから真空チャンバの中に導入されたフッ素、珪素及び酸素の反応から半導体ウェーハ上にフッ化珪酸塩ガラス（ＦＳＧ）を含んでいる第１の膜を成長させる手段；及び気体分散マニホルドから真空チャンバの中に導入された珪素及び酸素のプラズマ反応を形成することによって第１の膜の上部の上に半導体ウェーハ上のドープされていない珪酸塩ガラスを含んでいる第２の膜を成長させる手段を備えているので、湿気吸収及びドーパント原子の除気に対して抵抗力がある低い誘電率を有している絶縁層を供給することができる。
【００６７】
本発明の化学気相成長リアクタ・システムは、真空チャンバを形成するハウジング；ハウジング内に配置され、半導体ウェーハを保持するサセプタ；真空チャンバの中にフッ素含有ソース気体、第１の酸素含有ソース及び第１の珪素含有ソースを導入する手段；半導体ウェーハ上にフッ化珪酸塩ガラス（ＦＳＧ）を含んでいる第１の膜を成長するためにフッ素含有ソース気体、第１の酸素含有ソース及び第１の珪素含有ソースからプラズマを生成する手段；真空チャンバの中に第２の酸素含有ソース及び第２の珪素含有ソースを導入する手段；第１の膜の上部の半導体ウェーハ上にドープしていない珪酸塩ガラス（ＵＳＧ）を含んでいる第２の膜を成長するにために第２の酸素含有ソース及び第２の珪素含有ソースを形成する手段；第１及び第２の膜が成長される間に真空チャンバに約３〜１６トルの間の圧力を維持する手段；第１の膜が成長される間に３５０〜５００℃の間の温度に半導体ウェーハを加熱する手段；及び第２の膜が成長される間に３６０〜４４０℃の間の温度に半導体ウェーハを加熱する手段を備えているので、湿気吸収及びドーパント原子の除気に対して抵抗力がある低い誘電率を有している絶縁層を供給することができる。
【００６８】
本発明の化学気相成長リアクタ・システムは、真空チャンバを形成するハウジング；ハウジング内に配置され、半導体ウェーハを保持するサセプタ；ハウジング内に配置されかつサセプタに実質的に並行に設置され、第１及び第２の処理気体を真空チャンバの中に導入する気体分散マニフォルド；気体分散マニフォルドに結合され、第１の処理気体を形成すべくその中に第１の複数の気体が導入されかつ第２の処理気体を形成すべくその中に第２の複数の気体が導入される、気体混合チャンバ；気体混合チャンバに結合され、第１の複数の気体及び第２の複数の気体を気体混合システムの中に導入するソース分散システム；ウェーハを加熱するヒータ；真空チャンバを加圧する真空システム；気体分散マニフォルドに結合され、第１及び第２の処理気体からプラズマを形成するＲＦ電源；ソース分散システム、ヒータ、真空システム及び高周波電源を制御するプロセッサ；及びプロセッサに結合されかつ化学気相成長リアクタ・システムの動作を指図するップログラムを記憶するメモリを備え、プログラムは、フッ化珪酸塩ガラス（ＦＳＧ）を含んでいる第１の膜をウェーハ上に成長すべく第１の時期の間に第１の処理気体からプラズマを形成するための第１の命令の組と、ドープされていない珪酸塩ガラスを含んでいる第２の膜を第１の膜の上部のウェーハ上に成長すべく第１の時期に続いて、第２の時期の間に第２の処理気体からプラズマを形成するための第２の命令の組とを含んでいるので、湿気吸収及びドーパント原子の除気に対して抵抗力がある低い誘電率を有している絶縁層を供給することができる。
【００６９】
本発明のプロセスは、リアクタにおいて基板上に層を成長するプロセスであって、（ａ）珪素、酸素、及びハロゲン素子を含んでいる反応物から基板上にハロゲンがドープされた酸化珪素膜を成長し；かつ（ｂ）プラズマからのイオン・スペシーズで膜を衝突することによってハロゲンがドープされた酸化珪素膜の安定性を改良する段階を具備するので、湿気吸収及びドーパント原子の除気に対して抵抗力がある低い誘電率を有している絶縁層を供給することができる。
本発明のプロセスは、リアクタにおいて基板上に層を成長するプロセスであって、（ａ）珪素、酸素、及びハロゲン族メンバーを含んでいる反応物の反応から基板上にハロゲンがドープされた酸化珪素膜を成長し；（ｂ）窒素含有気体ソースのプラズマからのイオン・スペシーズで膜を衝突することによってハロゲンがドープされた酸化珪素膜にわたりキャッピング層を形成する段階を具備し、ハロゲンがドープされた酸化珪素膜は、フッ化珪酸塩ガラス（ＦＳＧ）膜でありかつフッ素含有ソースは、ハロゲン族メンバーを備えているので、湿気吸収及びドーパント原子の除気に対して抵抗力がある低い誘電率を有している絶縁層を供給することができる。
【００７０】
本発明のプロセスは、リアクタにおいて基板上に層を成長するプロセスであって、（ａ）珪素、酸素、及びハロゲン族メンバーを含んでいる反応物の反応から基板上にハロゲンがドープされた酸化珪素膜を成長し；かつ（ｂ）約１０〜５００秒の間に対してアルゴン含有気体ソースのプラズマからのイオン・スペシーズで膜を衝突することによってハロゲンがドープされた酸化珪素膜の密度を高める段階を具備するので、湿気吸収及びドーパント原子の除気に対して抵抗力がある低い誘電率を有している絶縁層を供給することができる。
本発明の集積回路は、半導体基板上に形成された集積回路であって、（ａ）基板に形成された複数のアクティブ・デバイス；（ｂ）基板の上に形成された少なくとも一つの金属層；及び（ｃ）金属層と基板の間に形成された少なくとも一つの絶縁層を備え、少なくとも一つの絶縁層は、プリメタル誘電体層であるので、湿気吸収及びドーパント原子の除気に対して抵抗力がある低い誘電率を有している絶縁層を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による簡略化した化学的気相成長装置の一実施例の縦方向、断面図である。
【図２】本発明の方法により製造された半導体デバイスの簡略化した断面図である。
【図３】ＦＳＧ膜の誘電率へのフッ素ドーパント流の影響を示しているグラフである。
【図４】本発明の一方法により生成されたＦＳＧ膜の誘電率を表している実験結果を示しているグラフである。
【図５】非キャップ型ＦＳＧ膜及び膜が成長された直後にＵＳＧの１０００ÅでキャップされたＦＳＧ膜に対するＨＦ進展のグラフである。
【図６】非キャップ型ＦＳＧ膜及び膜が成長された直後にＵＳＧの１０００ÅでキャップされたＦＳＧ膜に対するＨ2 Ｏ進展のグラフである。
【図７】非キャップ型ＦＳＧ膜及び膜が成長された４８時間後にＵＳＧの１０００ÅでキャップされたＦＳＧ膜に対するＨＦ進展のグラフである。
【図８】非キャップ型ＦＳＧ膜及び膜が成長された４８時間後にＵＳＧの１０００ÅでキャップされたＦＳＧ膜に対するＨ2 Ｏ進展のグラフである。
【図９】本発明の別の方法により生成されたＦＳＧ膜の誘電率を表している実験結果を示しているグラフである。
【図１０】水素衝突の対象となるＦＳＧと水素衝突の対象とならないＦＳＧとに対するＨ2 Ｏ進展を比較しているグラフである。
【符号の説明】
１０  並行平板式プラズマ強化型化学的気相成長リアクタ
１１  気体分散マニホルド
１２  サセプタ
１３  支持部
１４  上部処理位置
１５  真空チャンバ
１８  ライン
１９  気体混合チャンバ
２１、２２  矢印
２３  ポート
２４  環状真空マニホルド
２５  ＲＦ電源
２６  円形外部ランプ・モジュール
２７  光の平行環状パターン
２８  石英窓
３１  排気ライン
３２  スロットル弁
３４  プロセッサ
３６  制御ライン
３８  メモリ
【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】
0003979687.tif 000012
【図９】
0003979687.tif 000013
【図１０】
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