專(zhuān)利名稱(chēng)：膜的制造方法與使用該方法制造的膜的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用化學(xué)氣相淀積(以下簡(jiǎn)稱(chēng)CVD)法形成半導(dǎo)體元件層間等中所用的絕緣膜或電路部件的基板等使用的膜(“也稱(chēng)低介電常數(shù)膜”)的膜的制造方法，還涉及使用本發(fā)明的方法制造的膜的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體元件的高速化、高集成化，信號(hào)延遲的問(wèn)題正在變得深刻。信號(hào)延遲采用配線的電阻和配線間與層間的容量之積表示。為了把信號(hào)延遲抑制到最小，降低配線電阻以及降低層間絕緣膜的介電常數(shù)是有效的方法。
最近，作為降低層間絕緣膜的介電常數(shù)的方法，公開(kāi)了采用等離子體CVD在含烴系氣體和硼嗪與等離子體系氣體的環(huán)境氣氛中形成含B-C-N鍵的層間絕緣膜的方法。此外，也公開(kāi)了該層間絕緣膜介電常數(shù)低(例如，參照特開(kāi)2000-058538號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
然而，上述以往的方法由于使用硼嗪作為VCD原料，雖然可以形成低介電常數(shù)且高機(jī)械強(qiáng)度的膜，但由于缺乏耐水性，故有這些的特性不持續(xù)的問(wèn)題。此外在隨著使用成膜的基板制造器件時(shí)的加熱處理中，從膜中產(chǎn)生氣體成分，有對(duì)器件的制造工藝產(chǎn)生不良影響的問(wèn)題。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)2000-058538號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為解決上述以往技術(shù)的問(wèn)題而完成的研究，其目的在于提供長(zhǎng)期穩(wěn)定地獲得低介電常數(shù)和高機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)降低加熱膜時(shí)放出的氣體成分(脫氣)量，不引起器件制造工藝上有問(wèn)題的膜的制造方法。
另外，本發(fā)明目的在于提供使用上述制造方法制造的膜的半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明的膜的制造方法，其特征在于在使用有硼嗪骨架的化合物作為原料，采用化學(xué)氣相淀積法在基板上形成膜的方法中，對(duì)設(shè)置前述基板的部位施加負(fù)電荷。
這里，有前述硼嗪骨架的化合物，優(yōu)選是下述化學(xué)式(1)表示的化合物。
(式中，R1-R6可以分別相同或不同，分別單獨(dú)選自氫原子、C1-4的烷基，鏈烯基或炔基，并且R1-R6的至少1個(gè)不是氫原子)。
本發(fā)明的膜的制造方法在化學(xué)氣相淀積時(shí)，優(yōu)選合并等離子體使用。這里，更優(yōu)選利用所述等離子體生成原料氣的離子和/或自由基。
進(jìn)一步，本發(fā)明涉及使用上述的本發(fā)明的制造方法制的膜的半導(dǎo)體裝置，也提供(1)將前述膜用作配線間絕緣材料的半導(dǎo)體裝置，(2)將前述膜用作元件上保護(hù)膜的半導(dǎo)體裝置。
根據(jù)本發(fā)明的膜的制造方法，可長(zhǎng)期穩(wěn)定地提供低介電常數(shù)與高機(jī)械強(qiáng)度，也可降低制造所得膜的器件時(shí)的脫氣發(fā)生量。
另外，根據(jù)本發(fā)明還提供使用比以往介電常數(shù)低，并且交聯(lián)密度提高，機(jī)械強(qiáng)度提高的膜的半導(dǎo)體裝置。
附圖簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1是示意地表示適用于本發(fā)明的PCVD裝置一例的圖。
圖2是表示實(shí)施例1中所形成膜的TDS數(shù)據(jù)的曲線圖。
圖3是表示比較例1中所形成膜的TDS數(shù)據(jù)的曲線圖。
圖4是表示饋電電極側(cè)(實(shí)線)、對(duì)電極側(cè)(虛線)分別形成的膜的FT-IR光譜形狀一例的曲線圖。
圖5是示意地表示本發(fā)明優(yōu)選一例的半導(dǎo)體裝置21的截面圖。
圖6是示意地表示本發(fā)明優(yōu)選的其他例半導(dǎo)體裝置41的截面圖。
符號(hào)說(shuō)明1反應(yīng)容器2高頻電源3匹配器4真空泵5氣體導(dǎo)入口6加熱/冷卻裝置7饋電電極8基板9對(duì)電極21半導(dǎo)體裝置22半導(dǎo)體基板23，25，27，29絕緣層24，26，28導(dǎo)電層41半導(dǎo)體裝置42半導(dǎo)體基板43門(mén)電極44源電極45漏電極46絕緣層具體實(shí)施方式
本發(fā)明的膜的制造方法，在使用有硼嗪骨架的化合物作為原料，采用化學(xué)氣相淀積法(CVD)在基板上形成膜的方法中，其特征是在設(shè)置前述基板的部位施加負(fù)電荷。
根據(jù)本發(fā)明的膜的制造方法，通過(guò)在CVD時(shí)通過(guò)對(duì)上述基板的部位施加負(fù)電荷，降低對(duì)采用該方法制造的膜加熱時(shí)放出的脫氣，使用該膜制造器件時(shí)不產(chǎn)生不當(dāng)?shù)膯?wèn)題。
原料本發(fā)明中作為有硼嗪骨架的化合物，只要是有硼嗪骨架的化合物，則可以沒(méi)有特殊限制地使用以往公知的適宜的化合物，尤其是從可制造提高介電常數(shù)，熱膨脹系數(shù)，耐熱性，傳熱性，機(jī)械強(qiáng)度等的膜的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選使用下述化學(xué)式(1)表示的化合物作為原料。
上述化學(xué)式(1)表示的化合物中，作為R1-R6表示的取代基可以分別相同也可以不同，可以分別單獨(dú)地使用氫原子或C1-4的烷基、鏈烯基或炔基的任何一種基。但沒(méi)有R1-R6均是氫原子的情況。都是氫的場(chǎng)合膜中容易殘留硼-氫鍵或氮-氫鍵。由于這些的鍵親水性高，故有可能產(chǎn)生膜的吸濕性增大之類(lèi)的問(wèn)題，不能得到所期望的膜。而上述化合物(1)的R1-R6中，碳數(shù)大于4時(shí)成膜的膜中的碳原子含量增多，有可能膜的耐熱性，機(jī)械強(qiáng)度降低。更優(yōu)選碳數(shù)是1或2。
CVD本發(fā)明的膜的制造方法為了在基板上形成膜，采用化學(xué)氣相淀積法(CVD)。膜形成采用CVD法時(shí)，由于上述原料的氣體邊順序交聯(lián)邊形成膜，可提高交聯(lián)密度，故可期待提高膜的機(jī)械強(qiáng)度。
在CVD法中，作為載氣使用氦、氬或氮等，向使上述化學(xué)式(1)所示的有硼嗪骨架的化合物(1)的原料氣成膜的基板附近移動(dòng)。
此時(shí)，也可以將向上述載氣中混合甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氨或烷基胺類(lèi)的化合物成膜的膜的特性控制成所期望的特性。
上述載氣的流量可在100-1000sccm，有硼嗪骨架的化合物的氣體流量可在1-300sccm，甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氨或烷基胺類(lèi)的流量可在0-100sccm的范圍任意地設(shè)定。
這里，上述載氣的流量小于100sccm時(shí)，獲得所期望膜厚使用的時(shí)間極慢，有時(shí)也不能進(jìn)行膜的形成。而大于1000sccm時(shí)有基板面內(nèi)的膜厚均勻性惡化的傾向。更優(yōu)選是20-800sccm。
有硼嗪骨架的化合物的氣體流量小于1sccm時(shí)，獲得所期望膜厚使用的時(shí)間極慢，有時(shí)也不能進(jìn)行膜的形成。而大于300sccm時(shí)由于形成交聯(lián)密度低的膜，故機(jī)械強(qiáng)度降低。更優(yōu)選是5-200sccm。
甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氨或烷基胺類(lèi)氣體大于100sccm時(shí)所得膜的介電常數(shù)增大。更優(yōu)選是5-100sccm。
這樣地運(yùn)送到基板附近的上述原料氣通過(guò)伴隨化學(xué)反應(yīng)堆積在基板上而形成膜，但為了高效率地引起化學(xué)反應(yīng)，在CVD時(shí)優(yōu)選并用等離子體。另外，也可對(duì)這些原料氣組合紫外線或電子射線促進(jìn)反應(yīng)。
本發(fā)明的膜的制造方法，在CVD時(shí)若對(duì)擬形成膜的基板進(jìn)行加熱，則由于更容易減少脫氣而優(yōu)選。為了加熱基板使用熱的場(chǎng)合，在室溫～450℃之間控制氣體溫度與基板溫度。這里，原料氣與基板溫度大于450℃時(shí)獲得所期望膜厚使用的時(shí)間極慢，有時(shí)也不能進(jìn)行膜的形成。更優(yōu)選是50-400℃。
另外，為了加熱基板使用等離子體的場(chǎng)合，例如在平行平板型的等離子體發(fā)生器內(nèi)設(shè)置基板向其中導(dǎo)入上述原料氣。此時(shí)使用的RF的頻率是13.56MHz或400kHz，功率可在5-1000W的范圍任意地設(shè)定。另外也可以將這些不同的頻率的RF混合使用。
這里，為了進(jìn)行等離子體CVD使用的RF的功率大于1000W時(shí)，上述化學(xué)式(1)表示的具有硼嗪骨架的化合物被等離子體分解的頻度增加，難得到有所期望硼嗪結(jié)構(gòu)的膜。更優(yōu)選是10W-800W。
另外，本發(fā)明中，反應(yīng)容器內(nèi)的壓力優(yōu)選成為0.01Pa-10Pa，小于0.01Pa時(shí)有硼嗪骨架的化合物被等離子體分解的頻度增加，難得到具有所期望的硼嗪結(jié)構(gòu)的膜。而大于10Pa時(shí)由于成為交聯(lián)密度低的膜。故機(jī)械強(qiáng)度降低。更優(yōu)選是5Pa-6.7Pa。再者，該壓力可以利用真空泵等的壓力調(diào)節(jié)器或氣體流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
裝置本發(fā)明的膜的制造方法可以使用以往公知的適宜的裝置進(jìn)行。如上述，作為本發(fā)明的膜的制造方法中，在CVD時(shí)并用等離子體的場(chǎng)合，作為特別適用的裝置，可舉出具有供給有硼嗪骨架化合物的設(shè)備，和使等離子體發(fā)生用的等離子體發(fā)生器，與對(duì)設(shè)置基板的電極施加負(fù)電荷的設(shè)備的等離子體CVD裝置(PCVD裝置)。該裝置，例如采用向有加熱室溫的硼嗪化合物用的氣化機(jī)構(gòu)的裝置內(nèi)導(dǎo)入硼嗪氣化的方法，或?qū)A藏硼嗪化合物的容器本身進(jìn)行加熱使硼嗪化合物氣化后，利用此時(shí)硼嗪化合物進(jìn)行氣化上升的壓力，向裝置內(nèi)導(dǎo)入氣化的硼嗪化合物的方法，或?qū)r、He、氮?dú)獾绕渌麣怏w與氣化的硼嗪化合物混合導(dǎo)入裝置中的方法等，實(shí)現(xiàn)供給有硼嗪骨架的化合物。其中，從難引起原料受熱變性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選采用向裝置內(nèi)導(dǎo)入加熱室溫的硼嗪化合物的氣化機(jī)構(gòu)使其氣化的方法，實(shí)現(xiàn)使之供給有硼嗪骨架的化合物。
另外，作為該裝置中的等離子體發(fā)生器，例如可以使用容量結(jié)合方式(平行平板型)或感應(yīng)結(jié)合方式(線圈方式)等適宜的等離子體發(fā)生器，其中從容易得到實(shí)用的成膜速度(10nm/分～5000nm/分)的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選容量結(jié)合方式(平行平板型)的等離子體發(fā)生器。
此外，該裝置，例如使用容量結(jié)合型的等離子體發(fā)生器使電極間生成等離子體的場(chǎng)合采用對(duì)設(shè)置基板的電極施加高頻的方法，或?qū)υO(shè)置基板的電極施加產(chǎn)生等離子體用的高頻以外的直流電流，或高頻交流電流的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)置基板的電極施加負(fù)電荷。其中，從能把生成的等離子體產(chǎn)生的電位和獨(dú)立的電荷施加到基板上的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選使用直流電流對(duì)設(shè)置基板的電極施加負(fù)電荷來(lái)實(shí)現(xiàn)。
上述PCVD裝置中使用的有上述硼嗪骨架的化合物，因上述的理由，優(yōu)選是上述化學(xué)式(1)表示的化合物。
本發(fā)明使用的PCVD裝置，優(yōu)選還具有在基板上利用PCVD形成膜用的反應(yīng)容器。這種進(jìn)一步具有反應(yīng)容器的構(gòu)成，可采用等離子體發(fā)生器設(shè)在反應(yīng)容器之外、內(nèi)的任何一種方式的構(gòu)成。例如把等離子體發(fā)生器設(shè)在反應(yīng)容器之外的構(gòu)成時(shí)，由于等離子體不直接對(duì)基板發(fā)生作用，故具有可防止基板上形成的膜過(guò)多地暴露在等離子體的電子、離子、自由基等中進(jìn)行不需要的反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。而把等離子體發(fā)生器設(shè)在反應(yīng)容器內(nèi)的構(gòu)成，具有容易得到實(shí)用的成膜速度(10nm/分-5000nm/分)的優(yōu)點(diǎn)。
圖1是示意地表示適用于本發(fā)明的PCVD裝置一例的圖。本發(fā)明使用的PCVD裝置是在上述反應(yīng)容器內(nèi)設(shè)等離子體發(fā)生器的構(gòu)成，還特優(yōu)選使用等離子體發(fā)生器利用容量結(jié)合方式設(shè)在設(shè)置基板的電極上的平行平板型的PCVD裝置實(shí)現(xiàn)。通過(guò)使用這樣的PCVD裝置進(jìn)行上述的本發(fā)明的膜的制造方法，由于在施加電極側(cè)(負(fù)偏壓)進(jìn)行成膜，故估計(jì)通過(guò)等離子體中產(chǎn)生的正離子化的硼嗪分子或作為載氣使用的He、Ar等對(duì)堆積在基板上的硼嗪分子進(jìn)行沖撞產(chǎn)生新的活性中心，可進(jìn)一步進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。而在對(duì)電極側(cè)(正偏壓)進(jìn)行成膜時(shí)，與在施加電極側(cè)進(jìn)行成膜的場(chǎng)合相比，等離子體中產(chǎn)生的電子更多地飛散，通過(guò)該電子與堆積在基板上的硼嗪分子進(jìn)行沖撞更多地產(chǎn)生自由基。該產(chǎn)生的自由基由于活性比利用離子沖撞產(chǎn)生的自由基的活性小，故估計(jì)難得到充分的交聯(lián)密度。
圖1表示的PCVD裝置中，在反應(yīng)容器1中通過(guò)加熱/冷卻裝置6設(shè)饋電電極7，在該饋電電極7上載置作為成膜對(duì)象的基板8。加熱/冷卻裝置6可以把基板8加熱或冷卻到設(shè)定的工藝溫度。另外，饋電電極7通過(guò)穩(wěn)定器3與高頻率電源2連接，可調(diào)整到設(shè)定的電位。
另外，圖1中的反應(yīng)容器中，在與基板8對(duì)置的一側(cè)設(shè)置對(duì)電極9，還設(shè)氣體導(dǎo)入口5與排出反應(yīng)容器1內(nèi)的氣體用的真空泵4。
在產(chǎn)生等離子體用的反應(yīng)容器1內(nèi)，欲使膜成長(zhǎng)的基板8，通過(guò)在使等離子體感應(yīng)用的饋電電極7上設(shè)置基板8進(jìn)行成膜可形成所期望的膜。此時(shí)，在與饋電電極7對(duì)置的對(duì)電極9上由另外的高頻電源賦予電位，可任意地調(diào)整擬成膜的基板8上的電位。該場(chǎng)合，本發(fā)明具有基板8側(cè)的饋電電極7變成負(fù)電位的特征。
另外，在使用高密度等離子體源的成膜裝置內(nèi)使膜成長(zhǎng)的場(chǎng)合，通過(guò)使用與等離子源的高頻電源2相獨(dú)立的電源對(duì)基板施加負(fù)電荷也可以形成所期望的膜。
此外，圖1表示的PCVD裝置中，其構(gòu)成在裝置的上側(cè)配置對(duì)電極9，同時(shí)在裝置的下側(cè)配置饋電電極7，這些電極也可以彼此相反地對(duì)置，例如當(dāng)然也可以是上下相反的構(gòu)成(該場(chǎng)合基板8利用被板簧、螺釘、銷(xiāo)等的基板固定構(gòu)件支撐形成的構(gòu)成固定在饋電電極7上，這里，可把基座基板直接設(shè)置在饋電電極7上，但也可利用基板搬運(yùn)用的夾具等把基板8固定在饋電電極7上。)以下對(duì)使用圖1的裝置進(jìn)行本發(fā)明的方法進(jìn)行說(shuō)明。首先圖1中，把基板8載置在饋電電極7上，將反應(yīng)容器1內(nèi)進(jìn)行抽真空。接著，把原料氣、載氣與根據(jù)需要上述的其他的氣體從氣體導(dǎo)入口5向反應(yīng)容器1內(nèi)供給。供給時(shí)的流量如上述。與此同時(shí)使用真空泵4抽真空使反應(yīng)容器1內(nèi)的壓力維持在設(shè)定的工藝壓力。并且，利用加熱/冷卻裝置6將基板8設(shè)定成設(shè)定的溫度。
另外，利用高頻電源2對(duì)給電電源7施加負(fù)電荷，使反應(yīng)容器1內(nèi)的氣體產(chǎn)生等離子。等離子體中原料與載氣變成離子和/或自由基，通過(guò)不斷地堆積在基板8上形成膜。
其中離子被與自身所帶電荷相反的電位電極吸附向基板上反復(fù)產(chǎn)生沖撞進(jìn)行反應(yīng)。即由于電荷的關(guān)系，陽(yáng)離子被吸到饋電電極7側(cè)，反之陰離子被吸到對(duì)電極9側(cè)。
另一方面，自由基在等離子體場(chǎng)中同樣地進(jìn)行分布，由此在饋電電極7側(cè)進(jìn)行成膜的場(chǎng)合往往引起陽(yáng)離子為主的反應(yīng)，減少了自由基種對(duì)成膜的貢獻(xiàn)。
因此，本發(fā)明如上述通過(guò)調(diào)整電極的電位，可以減少殘留在成膜的膜中的自由基量，故從PCVD裝置中取出后可抑制對(duì)空氣中的氧或水等的自由基活性的物質(zhì)與殘留在膜中的自由基之間的反應(yīng)。
膜中殘留自由基的場(chǎng)合，加熱膜時(shí)硼嗪自由基與氧或水的反應(yīng)生成B-羥基硼嗪，而與空氣中的水進(jìn)一步反應(yīng)生成烷基硼氧烷和氨，膜中的自由基容易破壞膜的一部分。因此容易產(chǎn)生脫氣。此外，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，由于減少膜中的自由基種，故采用本發(fā)明的方法形成的膜由于殘留自由基量少故可減少脫氣量。
再者，圖1表示的平行平板型的PCVD裝置中，所施加的電力的頻率例如可舉出13.56MHz，但也可以使用HF(數(shù)十～數(shù)百kHZ)或微波(2.45GHz)、30MHz-300MHz的超短波。使用微波的場(chǎng)合，可以采用激發(fā)反應(yīng)氣體，在后發(fā)光中進(jìn)行成膜的方法，或使用向滿足ECR條件的磁場(chǎng)中導(dǎo)入微波的ECR等離子體CVD。
膜根據(jù)本發(fā)明的膜的制造方法，與使用以往的具有硼嗪骨架的化合物作為原料的膜進(jìn)行比較可以制造更低介電常數(shù)的膜。這里所謂“低介電常數(shù)”意味著可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地維持一定的介電常數(shù)，具體地采用以往的制法制的膜維持3.0-1.8左右的介電常數(shù)數(shù)天，而本發(fā)明可維持前述介電常數(shù)至少數(shù)年。再者，該低介電常數(shù)，例如可采用與剛成膜后同樣的方法測(cè)定介電常數(shù)確認(rèn)保存一定期間的膜。
另外本發(fā)明制得的膜，與采用以往的制法得到的膜進(jìn)行比較，可以實(shí)現(xiàn)更高的交聯(lián)密度，是更致密且提高機(jī)械強(qiáng)度(彈性模量，強(qiáng)度等)的膜。該交聯(lián)密度的提高，例如可以從FT-IR的光譜形狀，由1400cm-1附近的峰位移到低頻率側(cè)來(lái)確認(rèn)。圖4表示該FT-IR光譜的一側(cè)，看出相對(duì)于對(duì)電極側(cè)的膜的FT-IR的光譜形狀(圖中，用虛線表示)，饋電電極側(cè)的FT-IR的光譜形狀(圖中，用實(shí)線表示)，上述峰位移到低頻率側(cè)。
半導(dǎo)體裝置本發(fā)明也提供使用上述本發(fā)明的制造方法制得的膜的半導(dǎo)體裝置。圖5是示意地表示本發(fā)明的優(yōu)選一例半導(dǎo)體裝置21的截面圖。圖5的半導(dǎo)體裝置21可舉出使用上述的本發(fā)明的膜作為配線間的絕緣材料(層間絕緣膜)的例。
圖5所示例的半導(dǎo)體裝置21在硅制的半導(dǎo)體基板22上形成第1絕緣層23，在該第1絕緣層23上形成相當(dāng)于第1配線形狀的凹部，使用導(dǎo)電性材料填充該凹部形成第1導(dǎo)電層24。此外，圖5表示的例中，在第1絕緣層23與第1導(dǎo)電層24上形成第2絕緣層25，在該第2絕緣層25上形成貫通孔使之達(dá)到上述第1的導(dǎo)電層24，使用導(dǎo)電性材料填充該孔形成第2導(dǎo)電層26。圖5表示的例中還在第2絕緣層25與第2導(dǎo)電層26上形成第3絕緣層27，在該第3絕緣層27上形成相當(dāng)于第2配線形狀的凹部，使用導(dǎo)電性材料填充該凹部形成第3導(dǎo)電層28。此外，在該第3絕緣層27與第3導(dǎo)電層上形成第4絕緣層。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置21是在如上述的圖5表示的結(jié)構(gòu)中，至少任何一個(gè)的絕緣膜(優(yōu)選第1-第4的全部絕緣層)，使用采用本發(fā)明的制造方法所制膜實(shí)現(xiàn)的裝置。使用多個(gè)本發(fā)明所制膜的場(chǎng)合，可使用利用完全相同的原料形成的膜，也可以使用利用有硼嗪骨架的化合物中彼此不同的原料形成的膜。本發(fā)明制的膜如上述由于是比以往具有低介電常數(shù)的膜，故通過(guò)實(shí)現(xiàn)如圖5所示配線結(jié)構(gòu)，能比以往降低配線容量，可實(shí)現(xiàn)能更高速工作的半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置21中形成導(dǎo)電層21使用的導(dǎo)電性材料，可以沒(méi)有特殊限制地使用銅、鋁、銀、金、鉑等以往公知的適宜的導(dǎo)電性材料，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置21，即使是使用銅作為導(dǎo)電性材料的場(chǎng)合，通過(guò)采用本發(fā)明的膜與導(dǎo)電層相接的結(jié)構(gòu)，具有可利用絕緣層防止從導(dǎo)電層擴(kuò)散銅的優(yōu)點(diǎn)。
再者，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置21，不需要所有的絕緣層都使用本發(fā)明制的膜，任何一部分的絕緣層均可以適當(dāng)使用例如氧化硅(SiO)或碳化氧化硅(SiOC)等有適宜絕緣性的膜。
圖6是示意地表示本發(fā)明優(yōu)選的另外例半導(dǎo)體裝置41的截面圖。圖6的半導(dǎo)體裝置41表示使用上述本發(fā)明的制造方法制得的膜作為器件上的保護(hù)膜(鈍化膜)的例。
圖6所示例的半導(dǎo)體裝置41是在硅制的半導(dǎo)體基板42上分別形成門(mén)電極43，源電極44與漏電極45的場(chǎng)致效果型晶體管，表示覆蓋這些門(mén)電極43，源電極44與漏電極45而形成保護(hù)膜(鈍化膜)46的例。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置41，是在如上述的圖6表示的結(jié)構(gòu)中，使用本發(fā)明制的膜作為保護(hù)膜46的半導(dǎo)體裝置。根據(jù)這樣的本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置41，與使用以往典型地利用的氮化硅(SiN)形成的保護(hù)膜相比，由于降低門(mén)電極與半導(dǎo)體基板上產(chǎn)生的寄生容量，故提高晶體管的S/N特性。
再者，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置41，當(dāng)然也可以根據(jù)需要在保護(hù)層46上再?gòu)?fù)合SiN或SiO構(gòu)成的絕緣層。
以下，舉出實(shí)施例詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不限定于此。
(實(shí)施例1，比較例1)使用圖1所示例的平行平板型的等離子體CVD裝置進(jìn)行以下的成膜。作為載氣使用氦，把流量設(shè)定成200sccm投入到反應(yīng)容器中。另外，把作為原料氣的B，B，B，N，N，N-六甲基硼嗪氣體流量設(shè)定成10sccm，通過(guò)已加熱的氣體導(dǎo)入口導(dǎo)入到已設(shè)置基板的反應(yīng)容器中。B，B，B，N，N，N-六甲基硼嗪氣體的蒸氣溫度為150℃。另外，把基板溫度加熱到100℃從設(shè)置該基板的饋電電極側(cè)施加13.56MHz的高頻電流使之成為150W。再者，將反應(yīng)容器內(nèi)的壓力維持在2Pa。由此在基板上進(jìn)行成膜。
對(duì)制得的基板上的膜使用升溫解吸氣體分析裝置(TDS)，按60℃/分速比例邊升溫邊進(jìn)行脫氣量的測(cè)定。另外，為了比較起見(jiàn)，對(duì)在對(duì)置電板側(cè)設(shè)置基板的場(chǎng)合(比較例1)，也對(duì)與上述同時(shí)制得的膜使用TDS進(jìn)行脫氣量的測(cè)定。
作為測(cè)定的條件，把基板作為1cm正方形對(duì)分別從膜中放出的脫氣進(jìn)行比較。圖2表示采用本發(fā)明的方法在供給電極側(cè)成膜的膜升溫時(shí)的真空度。圖2中縱座標(biāo)表示真空度(Pa)，橫座標(biāo)表示溫度(℃)。
圖2表示真空度越上升越從膜中放出脫氣。到400℃左右真空度不出現(xiàn)明顯的變化，說(shuō)明不因加熱而產(chǎn)生脫氣。
圖3為了比較起見(jiàn)表示出在對(duì)電極側(cè)成膜的膜的TDS數(shù)據(jù)。圖3中縱座標(biāo)表示真空度(Pa)，橫座標(biāo)表示溫度(℃)。在圖3中看出變成100℃以上的溫度時(shí)由于真空度上升故在對(duì)電極側(cè)進(jìn)行成膜時(shí)產(chǎn)生脫氣。由此說(shuō)明通過(guò)在饋電電極上設(shè)置擬成膜的基板，成為負(fù)電位，可形成脫氣少的膜。
(實(shí)施例2-13，比較例2-13)采用與實(shí)施例1同樣的方法進(jìn)行更換原料氣的種類(lèi)所制成膜的TDS測(cè)定。把有關(guān)實(shí)施例2-9(在饋電電極側(cè)進(jìn)行成膜的場(chǎng)合)的結(jié)果示于表1，把有關(guān)比較例2-9(在對(duì)電極側(cè)進(jìn)行成膜的場(chǎng)合)的結(jié)果示于表2。另外，把有關(guān)實(shí)施例10-13(在饋電電極側(cè)進(jìn)行成膜的場(chǎng)合)的結(jié)果示于表3。把有關(guān)比較例10-13(在對(duì)電極側(cè)進(jìn)行成膜的場(chǎng)合)的結(jié)果示于表4。
表1

表2

表3

表4

由表1～表4看出任何一種的場(chǎng)合在給電側(cè)電極制成的膜的脫氣可以比對(duì)電極側(cè)成膜的脫氣少。再者，使用硼嗪(化學(xué)式(1)中R1到R6均是氫)作為原料在對(duì)電極側(cè)進(jìn)行成膜的比較例9，由于剛從成膜裝置取出后，膜開(kāi)始白濁，故不能進(jìn)行TDS測(cè)定。這估計(jì)是膜的吸濕性非常高的緣故。
(實(shí)施例14)制造圖5所示例的半導(dǎo)體裝置21。首先，在硅制的半導(dǎo)體基板22上，使用圖1表示的PCVD裝置，原料使用實(shí)施例2表示的N，N，N-三甲基硼嗪，對(duì)饋電電極側(cè)施加負(fù)的電荷形成厚度0.2μm的第1絕緣層23。在該第1絕緣層23上將抗蝕劑膜進(jìn)行圖形曝光后，顯影得到抗蝕劑圖形，然后通過(guò)進(jìn)行蝕刻甚至連上述第1導(dǎo)電層24上也形成寬0.1μm，深0.1μm的凹部(相當(dāng)于第1配線形狀)后，填充該凹部形成銅制的第1導(dǎo)電層24。然后，在第1絕緣層23與第1導(dǎo)電層24上，使用圖1表示的PCVD裝置，原料使用實(shí)施例2表示的N，N，N-三甲基硼嗪，對(duì)饋電電極側(cè)施加負(fù)的電荷形成厚度0.2μm的第2絕緣層25。在該第2絕緣層25上，將抗蝕劑膜進(jìn)行圖形曝光后，進(jìn)行顯影得到抗蝕劑圖形，然后通過(guò)蝕刻貫通使之達(dá)到上述第1導(dǎo)電層24形成直徑0.1μm的孔后，填充該孔形成銅制的第2導(dǎo)電層26。此外，在第2絕緣層25與第2導(dǎo)電層26上，使用圖1表示的PCVD裝置，原料使用實(shí)施例2表示的N，N，N-三甲基硼嗪，對(duì)饋電電極側(cè)施加負(fù)的電荷形成厚度0.2μm的第3絕緣層27，在該第3絕緣層27上將抗蝕劑膜進(jìn)行圖形曝光后，進(jìn)行顯影得到抗蝕劑圖形，然后通過(guò)蝕刻形成寬0.1μm深0.2μm的凹部(相當(dāng)于第2配線形狀)，填充該凹部形成銅制的第3導(dǎo)電層28。再在該第3絕緣層27與第3導(dǎo)電層上使用圖1表示的PCVD裝置，原料使用實(shí)施例2表示的N，N，N-三甲基硼嗪，對(duì)饋電電極側(cè)施加負(fù)的電荷形成厚度0.05μm的第4絕緣層，制得圖5表示例的半導(dǎo)體裝置21。
(實(shí)施例15)制造圖6所示例的半導(dǎo)體裝置41。在硅制的半導(dǎo)體基板42上分別形成門(mén)電極42，源電極43與漏電極44的場(chǎng)致效果型晶體管上，使用圖1表示的PCVD裝置，原料使用實(shí)施例2表示的N，N，N-三甲基硼嗪，對(duì)饋電電極側(cè)施加負(fù)的電荷形成厚度0.05μm的保護(hù)膜46，制得圖6所示例的半導(dǎo)體裝置41。
與實(shí)施例14同樣地測(cè)定的保護(hù)膜的介電常數(shù)是2.5，與以往典型地使用的介電常數(shù)為7左右的氮化硅(SiN)形成保護(hù)膜的場(chǎng)合相比，可實(shí)現(xiàn)S/N特性進(jìn)一步提高的晶體管。
這次公開(kāi)的實(shí)施方式與實(shí)施例應(yīng)該視為在所有的方面是舉例說(shuō)明沒(méi)有限制。本發(fā)明范圍不是上述的說(shuō)明而按照權(quán)利要求范圍表示，意圖是包含與權(quán)利要求均等的意義與范圍內(nèi)的所有的變更。
權(quán)利要求
1.膜的制造方法，其特征在于在使用具有硼嗪骨架的化合物作為原料，采用化學(xué)氣相淀積法在基板上形成膜的方法中，對(duì)設(shè)置前述基板的部位施加負(fù)電荷。
2.權(quán)利要求1所述的膜的制造方法，其中前述具有硼嗪骨架的化合物是下述化學(xué)式(1)表示的化合物。 (式中，R1-R6可以分別相同也可以不同，分別單獨(dú)地選自氫原子、C1-4的烷基、鏈烯基或炔基，并且R1-R6的至少1個(gè)不是氫原子)。
3.權(quán)利要求1所述的膜的制造方法，其特征在于化學(xué)氣相淀積時(shí)，并用等離子體。
4.權(quán)利要求3所述的膜的制造方法，其特征在于利用前述等離子體生成原料氣的離子和/或自由基。
5.半導(dǎo)體裝置，其特征在于是使用權(quán)利要求1所述的方法制造的膜的半導(dǎo)體裝置，是將前述膜作為配線間的絕緣材料使用的半導(dǎo)體裝置。
6.半導(dǎo)體裝置，其特征在于是使用權(quán)利要求1所述的方法制造的膜的半導(dǎo)體裝置，是把前述膜作為元件上的保護(hù)膜使用的半導(dǎo)體裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供使用具有硼嗪骨架的化合物(優(yōu)選下述化學(xué)式(1)(式中，R
文檔編號(hào)C23C16/38GK101023516SQ200580031218
公開(kāi)日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2005年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月19日
發(fā)明者熊田輝彥, 保田直紀(jì), 信時(shí)英治, 松本紀(jì)久, 松野繁 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社