膜形成材料および膜形成方法
【課題】信号の処理速度向上が得られる層間絶縁膜として好適な誘電率が小さな材料を提供する。
【解決手段】化学気相成長方法により基板上に膜を形成する方法であって、 （ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を供給する供給工程と、 前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程とを具備する。
【解決手段】化学気相成長方法により基板上に膜を形成する方法であって、 （ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を供給する供給工程と、 前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体素子の層間絶縁膜を形成する材料、並びに該材料を用いて化学気相成長方法により層間絶縁膜を形成する方法、更には半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体分野における進歩は著しく、ＬＳＩからＵＬＳＩに移って来ている。そして、信号の処理速度を向上させる為、又、その他の要請から微細化が進んでいる。これに伴って配線幅も狭くなり、超細線化している。このようなことから、従来のＷ配線膜、更にはＡｌ配線膜では、細線化に耐えられないと言われている。そして、配線膜の材料としてＣｕを採用することが提案されている。
【０００３】
しかしながら、配線膜材料として抵抗値が低いＣｕが採用されても、未だ、十分では無いと言われ出している。
【０００４】
すなわち、信号の処理速度を向上させる為に、配線膜間の絶縁膜に対する改善も要求されるようになった。例えば、従来では、配線膜間の層間絶縁膜はＳｉＯ２で構成されていた。しかしながら、信号の処理速度の向上の観点から、最近では、ＳｉＯ２より誘電率が低い材料を層間絶縁膜に用いることが提案され始めた。すなわち、ＳｉＯ２より誘電率が低い材料を層間絶縁膜の材料として採用することにより、信号の遅延が緩和されると言われている。
【特許文献１】ＷＯ９９／５７３３０（特表２００２−５１４００４）
【特許文献２】特開２０００−２１６１５３
【特許文献３】特開２００３−１５１９７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまで、信号速度の向上から、配線膜材料として低抵抗な金属が、又、層間絶縁膜材料として誘電率が低いＳｉＯ2系材料が提案されていた。
【０００６】
そして、誘電率が低い層間絶縁膜を形成する技術として、上記特許文献で提案されている如く、ＲｎＳｉ（ＯＲ）ｍタイプのアルコキシドシリコンを用いて化学気相成長方法（ＣＶＤ）により成膜することが試みられている。そして、それなりの成果が得られている。
【０００７】
しかしながら、これまでの提案になるものでも満足できず、更なる開発が求められている。
【０００８】
従って、本発明が解決しようとする課題は、信号の処理速度向上が得られる層間絶縁膜として好適な誘電率が小さな材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決する為の研究を鋭意押し進めて行く中に、本発明者は、ＲｎＳｉ（ＯＲ）ｍタイプのアルキルアルコキシドシリコンを用いてＣＶＤにより成膜するにしても、用いる原料化合物の構造上の違いによって形成される絶縁膜の誘電率がかなり左右されていることに気付くに至った。
【００１０】
そして、このような知見を基に各種の構造のアルキルアルコキシドシリコンについて精力的に検討を押し進めて行った。その結果、ジイソプロピルジメトキシシラン［（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2］を原料として作成した膜が層間絶縁膜として非常に有望である事実に到達するに至った。
このような知見により本発明が達成されたものである。
【００１１】
すなわち、前記の課題は、
化学気相成長方法により膜を形成する為の材料であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を含む
ことを特徴とする膜形成材料によって解決される。
例えば、化学気相成長方法により膜を形成する為の材料であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2からなる
ことを特徴とする膜形成材料によって解決される。
【００１２】
特に、化学気相成長方法により誘電率が２．２以下の絶縁膜を形成する為の材料であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を含む
ことを特徴とする膜形成材料によって解決される。
例えば、化学気相成長方法により誘電率が２．２以下の絶縁膜を形成する為の材料であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2からなる
ことを特徴とする膜形成材料によって解決される。
【００１３】
上記の膜形成材料が用いられることによって、Ｓｉ−Ｏ−Ｃ系の膜が形成される。そして、この膜は誘電率が小さく、特に、２．１以下、例えば１．９〜２．１と言ったように小さく、半導体素子における層間絶縁膜として非常に好ましいものである。
【００１４】
又、前記の課題は、
化学気相成長方法により基板上に膜を形成する方法であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を供給する供給工程と、
前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程
とを具備することを特徴とする膜形成方法によって解決される。
【００１５】
特に、化学気相成長方法により基板上に膜を形成する方法であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を不活性ガスのバブリングにより供給する供給工程と、
前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程
とを具備することを特徴とする膜形成方法によって解決される。
【００１６】
更には、化学気相成長方法により基板上に膜を形成する方法であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を流量が１０〜５００ｓｃｃｍ（特に、
５０ｓｃｃｍ以上。２００ｓｃｃｍ以下。）の不活性ガスのバブリングにより供給する供給工程と、
前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程
とを具備することを特徴とする膜形成方法によって解決される。
【００１７】
上記膜形成方法における供給工程にあっては、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2と不活性ガスとの供給割合（圧力比）が前者／後者＝１／１０〜１／２（中でも、1／５以上。1／３以下。）であることが好ましい。又、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2と不活性ガスとの合計供給量（分解室における合計圧力）は０．１〜１０ｔｏｒｒ（特に、１ｔｏｒｒ以上。５ｔｏｒｒ以下。）であることが好ましい。
【００１８】
ＣＶＤにおける原料化合物の分解・堆積には、これまで、各種の手法が知られている。本発明にあっても、従来からの手法を採用できる。しかしながら、その理由の十分な理論的解明は未だであるものの、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解・堆積はプラズマ手段と加熱手段との併用によって得られた膜が最も好ましい層間絶縁膜であった。
【００１９】
そして、プラズマＣＶＤによりＳｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の層間絶縁膜を形成するに際して、電極間距離が２０〜２５０ｍｍ（特に、５０ｍｍ以上。１２０ｍｍ以下。）の平行平板型電極を備えたプラズマ手段が用いられるものが好ましいものであった。特に、平行平板型電極の一方の電極が基板ステージを兼ねると共に、他方の電極が（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の吹出しシャワーを兼ねているプラズマ手段が用いられるものが好ましいものであった。そして、プラズマはパワーが１０〜４００Ｗのものであることが好ましいものであった。
【００２０】
又、分解生成物が堆積する基板は２００〜５００℃（特に、３００℃以上。４５０℃以下。）に保持されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、例えば半導体素子の層間絶縁膜を形成する為の原料として、特に、ＣＶＤにより層間絶縁膜を形成する為の原料として、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を用いるので、誘電率が小さなＳｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の絶縁膜が簡単に形成される。そして、該膜が半導体素子における層間絶縁膜として構成された場合にあっては、信号処理速度の向上が期待される。
【００２２】
又、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を用いたＣＶＤによりＳｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の膜を形成するに際して、流量が１０〜５００ｓｃｃｍ（特に、５０ｓｃｃｍ以上。２００ｓｃｃｍ以下。）の不活性ガスのバブリングにより（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を供給するようにしていると、誘電率が小さなＳｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の絶縁膜を綺麗に形成できる。
【００２３】
本発明において、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2と不活性ガスとの供給割合（圧力比）が前者／後者＝１／１０〜１／２（中でも、1／５以上。1／３以下。）を好ましいとした理由は次の通りである。すなわち、前者／後者が１／１０より小さい場合、また逆に、１／２より大きい場合には、誘電率が小さなＳｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の絶縁膜が形成され難くかったからによる。
【００２４】
又、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2と不活性ガスとの合計供給量（分解室における合計圧力）が０．１〜１０ｔｏｒｒ（特に、１ｔｏｒｒ以上。５ｔｏｒｒ以下。）を好ましいとした理由は次の通りである。すなわち、０．１ｔｏｒｒより少ない場合には、誘電率が小さなＳｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の絶縁膜が形成され難く、逆に、１０ｔｏｒｒより多い場合には、プラズマが立ち難く、化合物の分解が効率よく行われなかったことによる。
【００２５】
ＣＶＤによる成膜に際して、原料化合物の分解には、光、レーザー、プラズマ、熱などの各種の手法が採用されていることは周知の通りである。本発明にあっても前記何れの手法をも採用できる。しかしながら、原料化合物として（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を用いた本発明では、プラズマ手段と加熱手段とを併用するのが好ましい結果を示した。すなわち、プラズマ手段のみによる分解・堆積とか、加熱手段のみによる分解・堆積と言う過程を経過して出来た膜よりも、プラズマ手段と加熱手段とによる分解・堆積の過程を経過して出来た膜の方が、半導体素子における層間絶縁膜として優れた性能を示すものであった。
【００２６】
本発明のプラズマＣＶＤにおいては、電極間距離が２０〜２５０ｍｍ（特に、５０ｍｍ以上。１２０ｍｍ以下。）の平行平板型電極を用いるものが好ましいものであった。特に、平行平板型電極の一方の電極が基板ステージを兼ねると共に、他方の電極が（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の吹出しシャワーを兼ねているタイプのものが好ましいものであった。すなわち、このようなタイプのＣＶＤを用いて（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を分解・堆積させることにより、Ｓｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の膜を形成するに際して、基板の面内均一性が保たれて、再現性のよい成膜が可能であったからである。
【００２７】
又、プラズマの出力は１０〜４００Ｗが好ましいものであった。これは、出力が大きすぎた場合には、有機のｉ−Ｃ3Ｈ7が膜中に殆ど残らず、出力が小さすぎた場合には、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解が上手く進まず、誘電率の小さな膜が形成され難かったことによる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明になる膜形成材料は、ＣＶＤにより形成する為の膜形成材料である。特に、誘電率が２．２以下（特に、１．９〜２．１）の絶縁膜を形成する為の材料である。更には、Ｓｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の膜を形成する為の材料である。中でも、半導体素子における層間絶縁膜を形成する為の材料である。この材料（原料）は、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2である。
【００２９】
本発明になる膜形成方法は、上記の膜を形成する方法である。すなわち、上記の膜を形成する為に、上記（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を用い、かつ、ＣＶＤにより膜を形成する方法である。例えば、化学気相成長方法により基板上に膜を形成する方法であって、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を供給する供給工程と、前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程とを具備する。特に、不活性ガスのバブリングにより（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を供給する供給工程と、前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程とを具備する。更には、流量が１０〜５００ｓｃｃｍ（特に、５０ｓｃｃｍ以上。２００ｓｃｃｍ以下。）の不活性ガスのバブリングにより（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を供給する供給工程と、前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程とを具備する。
【００３０】
上記（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2と不活性ガスとの供給割合（圧力比）は、特に、前者／後者＝１／１０〜１／２（中でも、1／５以上。1／３以下。）である。又、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2と不活性ガスとの合計供給量（分解室における合計圧力）は、特に、０．１〜１０ｔｏｒｒ（特に、１ｔｏｒｒ以上。５ｔｏｒｒ以下。）である。ＣＶＤにおける原料化合物の分解・堆積には、特に、プラズマ手段と加熱手段とが併用される。プラズマＣＶＤは、特に、電極間距離が２０〜２５０ｍｍ（特に、５０ｍｍ以上。１２０ｍｍ以下。）の平行平板型電極を備えたプラズマＣＶＤが用いられる。中でも、平行平板型電極の一方の電極が基板ステージを兼ねると共に、他方の電極が（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の吹出しシャワーを兼ねているプラズマＣＶＤが用いられる。
以下、具体的な実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００３１】
［実施例１］
図１は、本発明になる化学気相成長方法が実施されるＣＶＤ装置の概略図である。
図１中、１は原料容器、２は加熱器兼プラズマ放電用電極、３は分解反応炉、４はＳｉ基板、５はガス流量制御器、６はガス吹出しシャワーヘッド兼プラズマ放電用電極、７は不活性ガス供給路である。
【００３２】
本実施例では、図１のＣＶＤ装置が用いられ、Ｓｉ基板４上にＳｉ，Ｏ，Ｃ，Ｈからなる膜が形成された。
すなわち、容器１内には（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2が入れられている。そして、キャリアガス（不活性ガス：Ｈｅ）を１００ｍｌ／ｍｉｎの割合で供給した。尚、容器１内は２０〜１００℃に保持されている。
キャリアガスによるバブリングで気化した（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2が、分解反応炉３内に導かれた。分解反応炉３内は、当初、３．５ｔｏｒｒに排気されている。尚、原料ガスの供給により、分解反応炉３内における（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2圧は８０ｔｏｒｒ、不活性ガス圧は２４０ｔｏｒｒになる。
Ｓｉ基板4は、加熱器兼プラズマ放電用電極２上に保持され、２００〜５００℃に加熱されている。
加熱器兼プラズマ放電用電極２とガス吹出しシャワーヘッド兼プラズマ放電用電極６との間の距離は１００ｍｍとなるように設定されている。そして、電極間には所定の電圧が印加されて２００Ｗのプラズマ放電が起こされている。
そして、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解・結合・酸化が行われ、Ｓｉ基板４上に膜が形成された。
【００３３】
この膜をＸＰＳ（Ｘ線光電子分析法）により調べた。その結果、膜は、Ｓｉ，Ｏ，Ｃを構成元素として含むものであることが判った（尚、HはＸＰＳでは検出不能）。
又、この膜について、電流−電圧特性を測定した。その結果は、２０Vでリーク電流が１．０×１０−８Ａ／ｃｍ2以下であることが判った。すなわち、絶縁膜として良好である。
更に、膜の容量−電圧特性を調べ、膜厚と電極から比誘電率を算出した処、比誘電率は２．１であった。
【００３４】
［比較例１］
実施例１において、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の代わりに（ＣＨ3）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を用いた以外は同様に行った。
本比較例１で得られた膜の比誘電率は２．７であった。従って、本発明の特長を到底に奏することが出来ない。
【００３５】
［比較例２］
実施例１において、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の代わりに（Ｃ2Ｈ5）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を用いた以外は同様に行った。
本比較例２で得られた膜の比誘電率は２．６であった。従って、本発明の特長を到底に奏することが出来ない。
【００３６】
［比較例３］
実施例１において、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の代わりに（ｎ−Ｃ３Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を用いた以外は同様に行った。
本比較例３で得られた膜の比誘電率は２．９であった。従って、本発明の特長を到底に奏することが出来ない。
【００３７】
［比較例４］
実施例１において、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の代わりに（ｉ−Ｃ3Ｈ7）Ｓｉ（ＯＣＨ3）3を用いた以外は同様に行った。
本比較例４で得られた膜の比誘電率は３．４であった。従って、本発明の特長を到底に奏することが出来ない。
【００３８】
［比較例５］
実施例１において、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の代わりに（ｉ−Ｃ3Ｈ7）3Ｓｉ（ＯＣＨ3）を用いた以外は同様に行った。
本比較例５では電気的測定が可能な程の均一な膜は出来なかった。従って、本発明の特長を到底に奏することが出来ない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
半導体分野において特に有用に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】成膜装置（ＣＶＤ）の概略図
【符号の説明】
【００４１】
１ 原料容器
２ 加熱器・プラズマ放電用電極
３ 分解反応炉
４ Ｓｉ基板
５ ガス流量制御器
６ ガス吹出しシャワーヘッド・プラズマ放電用電極
７ 不活性ガス供給路
代 理 人 宇 高 克 己
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体素子の層間絶縁膜を形成する材料、並びに該材料を用いて化学気相成長方法により層間絶縁膜を形成する方法、更には半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体分野における進歩は著しく、ＬＳＩからＵＬＳＩに移って来ている。そして、信号の処理速度を向上させる為、又、その他の要請から微細化が進んでいる。これに伴って配線幅も狭くなり、超細線化している。このようなことから、従来のＷ配線膜、更にはＡｌ配線膜では、細線化に耐えられないと言われている。そして、配線膜の材料としてＣｕを採用することが提案されている。
【０００３】
しかしながら、配線膜材料として抵抗値が低いＣｕが採用されても、未だ、十分では無いと言われ出している。
【０００４】
すなわち、信号の処理速度を向上させる為に、配線膜間の絶縁膜に対する改善も要求されるようになった。例えば、従来では、配線膜間の層間絶縁膜はＳｉＯ２で構成されていた。しかしながら、信号の処理速度の向上の観点から、最近では、ＳｉＯ２より誘電率が低い材料を層間絶縁膜に用いることが提案され始めた。すなわち、ＳｉＯ２より誘電率が低い材料を層間絶縁膜の材料として採用することにより、信号の遅延が緩和されると言われている。
【特許文献１】ＷＯ９９／５７３３０（特表２００２−５１４００４）
【特許文献２】特開２０００−２１６１５３
【特許文献３】特開２００３−１５１９７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまで、信号速度の向上から、配線膜材料として低抵抗な金属が、又、層間絶縁膜材料として誘電率が低いＳｉＯ2系材料が提案されていた。
【０００６】
そして、誘電率が低い層間絶縁膜を形成する技術として、上記特許文献で提案されている如く、ＲｎＳｉ（ＯＲ）ｍタイプのアルコキシドシリコンを用いて化学気相成長方法（ＣＶＤ）により成膜することが試みられている。そして、それなりの成果が得られている。
【０００７】
しかしながら、これまでの提案になるものでも満足できず、更なる開発が求められている。
【０００８】
従って、本発明が解決しようとする課題は、信号の処理速度向上が得られる層間絶縁膜として好適な誘電率が小さな材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決する為の研究を鋭意押し進めて行く中に、本発明者は、ＲｎＳｉ（ＯＲ）ｍタイプのアルキルアルコキシドシリコンを用いてＣＶＤにより成膜するにしても、用いる原料化合物の構造上の違いによって形成される絶縁膜の誘電率がかなり左右されていることに気付くに至った。
【００１０】
そして、このような知見を基に各種の構造のアルキルアルコキシドシリコンについて精力的に検討を押し進めて行った。その結果、ジイソプロピルジメトキシシラン［（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2］を原料として作成した膜が層間絶縁膜として非常に有望である事実に到達するに至った。
このような知見により本発明が達成されたものである。
【００１１】
すなわち、前記の課題は、
化学気相成長方法により膜を形成する為の材料であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を含む
ことを特徴とする膜形成材料によって解決される。
例えば、化学気相成長方法により膜を形成する為の材料であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2からなる
ことを特徴とする膜形成材料によって解決される。
【００１２】
特に、化学気相成長方法により誘電率が２．２以下の絶縁膜を形成する為の材料であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を含む
ことを特徴とする膜形成材料によって解決される。
例えば、化学気相成長方法により誘電率が２．２以下の絶縁膜を形成する為の材料であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2からなる
ことを特徴とする膜形成材料によって解決される。
【００１３】
上記の膜形成材料が用いられることによって、Ｓｉ−Ｏ−Ｃ系の膜が形成される。そして、この膜は誘電率が小さく、特に、２．１以下、例えば１．９〜２．１と言ったように小さく、半導体素子における層間絶縁膜として非常に好ましいものである。
【００１４】
又、前記の課題は、
化学気相成長方法により基板上に膜を形成する方法であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を供給する供給工程と、
前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程
とを具備することを特徴とする膜形成方法によって解決される。
【００１５】
特に、化学気相成長方法により基板上に膜を形成する方法であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を不活性ガスのバブリングにより供給する供給工程と、
前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程
とを具備することを特徴とする膜形成方法によって解決される。
【００１６】
更には、化学気相成長方法により基板上に膜を形成する方法であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を流量が１０〜５００ｓｃｃｍ（特に、
５０ｓｃｃｍ以上。２００ｓｃｃｍ以下。）の不活性ガスのバブリングにより供給する供給工程と、
前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程
とを具備することを特徴とする膜形成方法によって解決される。
【００１７】
上記膜形成方法における供給工程にあっては、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2と不活性ガスとの供給割合（圧力比）が前者／後者＝１／１０〜１／２（中でも、1／５以上。1／３以下。）であることが好ましい。又、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2と不活性ガスとの合計供給量（分解室における合計圧力）は０．１〜１０ｔｏｒｒ（特に、１ｔｏｒｒ以上。５ｔｏｒｒ以下。）であることが好ましい。
【００１８】
ＣＶＤにおける原料化合物の分解・堆積には、これまで、各種の手法が知られている。本発明にあっても、従来からの手法を採用できる。しかしながら、その理由の十分な理論的解明は未だであるものの、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解・堆積はプラズマ手段と加熱手段との併用によって得られた膜が最も好ましい層間絶縁膜であった。
【００１９】
そして、プラズマＣＶＤによりＳｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の層間絶縁膜を形成するに際して、電極間距離が２０〜２５０ｍｍ（特に、５０ｍｍ以上。１２０ｍｍ以下。）の平行平板型電極を備えたプラズマ手段が用いられるものが好ましいものであった。特に、平行平板型電極の一方の電極が基板ステージを兼ねると共に、他方の電極が（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の吹出しシャワーを兼ねているプラズマ手段が用いられるものが好ましいものであった。そして、プラズマはパワーが１０〜４００Ｗのものであることが好ましいものであった。
【００２０】
又、分解生成物が堆積する基板は２００〜５００℃（特に、３００℃以上。４５０℃以下。）に保持されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、例えば半導体素子の層間絶縁膜を形成する為の原料として、特に、ＣＶＤにより層間絶縁膜を形成する為の原料として、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を用いるので、誘電率が小さなＳｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の絶縁膜が簡単に形成される。そして、該膜が半導体素子における層間絶縁膜として構成された場合にあっては、信号処理速度の向上が期待される。
【００２２】
又、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を用いたＣＶＤによりＳｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の膜を形成するに際して、流量が１０〜５００ｓｃｃｍ（特に、５０ｓｃｃｍ以上。２００ｓｃｃｍ以下。）の不活性ガスのバブリングにより（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を供給するようにしていると、誘電率が小さなＳｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の絶縁膜を綺麗に形成できる。
【００２３】
本発明において、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2と不活性ガスとの供給割合（圧力比）が前者／後者＝１／１０〜１／２（中でも、1／５以上。1／３以下。）を好ましいとした理由は次の通りである。すなわち、前者／後者が１／１０より小さい場合、また逆に、１／２より大きい場合には、誘電率が小さなＳｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の絶縁膜が形成され難くかったからによる。
【００２４】
又、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2と不活性ガスとの合計供給量（分解室における合計圧力）が０．１〜１０ｔｏｒｒ（特に、１ｔｏｒｒ以上。５ｔｏｒｒ以下。）を好ましいとした理由は次の通りである。すなわち、０．１ｔｏｒｒより少ない場合には、誘電率が小さなＳｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の絶縁膜が形成され難く、逆に、１０ｔｏｒｒより多い場合には、プラズマが立ち難く、化合物の分解が効率よく行われなかったことによる。
【００２５】
ＣＶＤによる成膜に際して、原料化合物の分解には、光、レーザー、プラズマ、熱などの各種の手法が採用されていることは周知の通りである。本発明にあっても前記何れの手法をも採用できる。しかしながら、原料化合物として（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を用いた本発明では、プラズマ手段と加熱手段とを併用するのが好ましい結果を示した。すなわち、プラズマ手段のみによる分解・堆積とか、加熱手段のみによる分解・堆積と言う過程を経過して出来た膜よりも、プラズマ手段と加熱手段とによる分解・堆積の過程を経過して出来た膜の方が、半導体素子における層間絶縁膜として優れた性能を示すものであった。
【００２６】
本発明のプラズマＣＶＤにおいては、電極間距離が２０〜２５０ｍｍ（特に、５０ｍｍ以上。１２０ｍｍ以下。）の平行平板型電極を用いるものが好ましいものであった。特に、平行平板型電極の一方の電極が基板ステージを兼ねると共に、他方の電極が（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の吹出しシャワーを兼ねているタイプのものが好ましいものであった。すなわち、このようなタイプのＣＶＤを用いて（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を分解・堆積させることにより、Ｓｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の膜を形成するに際して、基板の面内均一性が保たれて、再現性のよい成膜が可能であったからである。
【００２７】
又、プラズマの出力は１０〜４００Ｗが好ましいものであった。これは、出力が大きすぎた場合には、有機のｉ−Ｃ3Ｈ7が膜中に殆ど残らず、出力が小さすぎた場合には、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解が上手く進まず、誘電率の小さな膜が形成され難かったことによる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明になる膜形成材料は、ＣＶＤにより形成する為の膜形成材料である。特に、誘電率が２．２以下（特に、１．９〜２．１）の絶縁膜を形成する為の材料である。更には、Ｓｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の膜を形成する為の材料である。中でも、半導体素子における層間絶縁膜を形成する為の材料である。この材料（原料）は、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2である。
【００２９】
本発明になる膜形成方法は、上記の膜を形成する方法である。すなわち、上記の膜を形成する為に、上記（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を用い、かつ、ＣＶＤにより膜を形成する方法である。例えば、化学気相成長方法により基板上に膜を形成する方法であって、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を供給する供給工程と、前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程とを具備する。特に、不活性ガスのバブリングにより（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を供給する供給工程と、前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程とを具備する。更には、流量が１０〜５００ｓｃｃｍ（特に、５０ｓｃｃｍ以上。２００ｓｃｃｍ以下。）の不活性ガスのバブリングにより（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を供給する供給工程と、前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程とを具備する。
【００３０】
上記（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2と不活性ガスとの供給割合（圧力比）は、特に、前者／後者＝１／１０〜１／２（中でも、1／５以上。1／３以下。）である。又、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2と不活性ガスとの合計供給量（分解室における合計圧力）は、特に、０．１〜１０ｔｏｒｒ（特に、１ｔｏｒｒ以上。５ｔｏｒｒ以下。）である。ＣＶＤにおける原料化合物の分解・堆積には、特に、プラズマ手段と加熱手段とが併用される。プラズマＣＶＤは、特に、電極間距離が２０〜２５０ｍｍ（特に、５０ｍｍ以上。１２０ｍｍ以下。）の平行平板型電極を備えたプラズマＣＶＤが用いられる。中でも、平行平板型電極の一方の電極が基板ステージを兼ねると共に、他方の電極が（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の吹出しシャワーを兼ねているプラズマＣＶＤが用いられる。
以下、具体的な実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００３１】
［実施例１］
図１は、本発明になる化学気相成長方法が実施されるＣＶＤ装置の概略図である。
図１中、１は原料容器、２は加熱器兼プラズマ放電用電極、３は分解反応炉、４はＳｉ基板、５はガス流量制御器、６はガス吹出しシャワーヘッド兼プラズマ放電用電極、７は不活性ガス供給路である。
【００３２】
本実施例では、図１のＣＶＤ装置が用いられ、Ｓｉ基板４上にＳｉ，Ｏ，Ｃ，Ｈからなる膜が形成された。
すなわち、容器１内には（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2が入れられている。そして、キャリアガス（不活性ガス：Ｈｅ）を１００ｍｌ／ｍｉｎの割合で供給した。尚、容器１内は２０〜１００℃に保持されている。
キャリアガスによるバブリングで気化した（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2が、分解反応炉３内に導かれた。分解反応炉３内は、当初、３．５ｔｏｒｒに排気されている。尚、原料ガスの供給により、分解反応炉３内における（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2圧は８０ｔｏｒｒ、不活性ガス圧は２４０ｔｏｒｒになる。
Ｓｉ基板4は、加熱器兼プラズマ放電用電極２上に保持され、２００〜５００℃に加熱されている。
加熱器兼プラズマ放電用電極２とガス吹出しシャワーヘッド兼プラズマ放電用電極６との間の距離は１００ｍｍとなるように設定されている。そして、電極間には所定の電圧が印加されて２００Ｗのプラズマ放電が起こされている。
そして、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解・結合・酸化が行われ、Ｓｉ基板４上に膜が形成された。
【００３３】
この膜をＸＰＳ（Ｘ線光電子分析法）により調べた。その結果、膜は、Ｓｉ，Ｏ，Ｃを構成元素として含むものであることが判った（尚、HはＸＰＳでは検出不能）。
又、この膜について、電流−電圧特性を測定した。その結果は、２０Vでリーク電流が１．０×１０−８Ａ／ｃｍ2以下であることが判った。すなわち、絶縁膜として良好である。
更に、膜の容量−電圧特性を調べ、膜厚と電極から比誘電率を算出した処、比誘電率は２．１であった。
【００３４】
［比較例１］
実施例１において、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の代わりに（ＣＨ3）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を用いた以外は同様に行った。
本比較例１で得られた膜の比誘電率は２．７であった。従って、本発明の特長を到底に奏することが出来ない。
【００３５】
［比較例２］
実施例１において、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の代わりに（Ｃ2Ｈ5）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を用いた以外は同様に行った。
本比較例２で得られた膜の比誘電率は２．６であった。従って、本発明の特長を到底に奏することが出来ない。
【００３６】
［比較例３］
実施例１において、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の代わりに（ｎ−Ｃ３Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を用いた以外は同様に行った。
本比較例３で得られた膜の比誘電率は２．９であった。従って、本発明の特長を到底に奏することが出来ない。
【００３７】
［比較例４］
実施例１において、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の代わりに（ｉ−Ｃ3Ｈ7）Ｓｉ（ＯＣＨ3）3を用いた以外は同様に行った。
本比較例４で得られた膜の比誘電率は３．４であった。従って、本発明の特長を到底に奏することが出来ない。
【００３８】
［比較例５］
実施例１において、（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の代わりに（ｉ−Ｃ3Ｈ7）3Ｓｉ（ＯＣＨ3）を用いた以外は同様に行った。
本比較例５では電気的測定が可能な程の均一な膜は出来なかった。従って、本発明の特長を到底に奏することが出来ない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
半導体分野において特に有用に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】成膜装置（ＣＶＤ）の概略図
【符号の説明】
【００４１】
１ 原料容器
２ 加熱器・プラズマ放電用電極
３ 分解反応炉
４ Ｓｉ基板
５ ガス流量制御器
６ ガス吹出しシャワーヘッド・プラズマ放電用電極
７ 不活性ガス供給路
代 理 人 宇 高 克 己
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学気相成長方法により膜を形成する為の材料であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を含む
ことを特徴とする膜形成材料。
【請求項２】
化学気相成長方法により誘電率が２．２以下の絶縁膜を形成する為の材料であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を含む
ことを特徴とする膜形成材料。
【請求項３】
Ｓｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の膜を形成する為の材料であることを特徴とする請求項１又は請求項２の膜形成材料。
【請求項４】
化学気相成長方法により基板上に膜を形成する方法であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を供給する供給工程と、
前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程
とを具備することを特徴とする膜形成方法。
【請求項５】
化学気相成長方法により基板上に膜を形成する方法であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を不活性ガスのバブリングにより供給する供給工程と、
前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程
とを具備することを特徴とする膜形成方法。
【請求項６】
不活性ガスの流量が１０〜５００ｓｃｃｍであることを特徴とする請求項５の膜形成方法。
【請求項７】
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2と不活性ガスとの供給割合（圧力比）が前者／後者＝１／１０〜１／２であることを特徴とする請求項５又は請求項６の膜形成方法。
【請求項８】
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2と不活性ガスとの合計供給量（分解室における合計圧力）が０．１〜１０ｔｏｒｒであることを特徴とする請求項５〜請求項７いずれかの膜形成方法。
【請求項９】
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解・堆積はプラズマ手段と加熱手段との併用によって行われることを特徴とする請求項４〜請求項８いずれかの膜形成方法。
【請求項１０】
電極間距離が２０〜２５０ｍｍの平行平板型電極によるプラズマ手段が用いられて行われることを特徴とする請求項４〜請求項９いずれかの膜形成方法。
【請求項１１】
平行平板型電極の一方の電極が基板ステージを兼ねると共に他方の電極が（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の吹出しシャワーを兼ねているプラズマ手段が用いられて行われることを特徴とする請求項４〜請求項１０いずれかの膜形成方法。
【請求項１】
化学気相成長方法により膜を形成する為の材料であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を含む
ことを特徴とする膜形成材料。
【請求項２】
化学気相成長方法により誘電率が２．２以下の絶縁膜を形成する為の材料であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を含む
ことを特徴とする膜形成材料。
【請求項３】
Ｓｉ−Ｏ−Ｃ−Ｈ系の膜を形成する為の材料であることを特徴とする請求項１又は請求項２の膜形成材料。
【請求項４】
化学気相成長方法により基板上に膜を形成する方法であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を供給する供給工程と、
前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程
とを具備することを特徴とする膜形成方法。
【請求項５】
化学気相成長方法により基板上に膜を形成する方法であって、
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を不活性ガスのバブリングにより供給する供給工程と、
前記供給工程で供給された（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解による分解生成物が前記基板上に堆積する堆積工程
とを具備することを特徴とする膜形成方法。
【請求項６】
不活性ガスの流量が１０〜５００ｓｃｃｍであることを特徴とする請求項５の膜形成方法。
【請求項７】
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2と不活性ガスとの供給割合（圧力比）が前者／後者＝１／１０〜１／２であることを特徴とする請求項５又は請求項６の膜形成方法。
【請求項８】
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2と不活性ガスとの合計供給量（分解室における合計圧力）が０．１〜１０ｔｏｒｒであることを特徴とする請求項５〜請求項７いずれかの膜形成方法。
【請求項９】
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の分解・堆積はプラズマ手段と加熱手段との併用によって行われることを特徴とする請求項４〜請求項８いずれかの膜形成方法。
【請求項１０】
電極間距離が２０〜２５０ｍｍの平行平板型電極によるプラズマ手段が用いられて行われることを特徴とする請求項４〜請求項９いずれかの膜形成方法。
【請求項１１】
平行平板型電極の一方の電極が基板ステージを兼ねると共に他方の電極が（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2の吹出しシャワーを兼ねているプラズマ手段が用いられて行われることを特徴とする請求項４〜請求項１０いずれかの膜形成方法。
【図１】
【公開番号】特開２００６−１９６６２４（Ｐ２００６−１９６６２４Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５６７５（Ｐ２００５−５６７５）
【出願日】平成１７年１月１２日（２００５．１．１２）
【出願人】（５９１００６００３）株式会社トリケミカル研究所 (31)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１２日（２００５．１．１２）
【出願人】（５９１００６００３）株式会社トリケミカル研究所 (31)
【Ｆターム（参考）】
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