电介质膜的成膜方法及成膜装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种ＳｉＯＣＨ膜的成膜方法，其特征在于，具有单元成膜处理工序，并将该单元成膜处理工序反复进行多次，由此在基板上形成ＳｉＯＣＨ膜，所述单元成膜处理工序包括：以有机硅化合物为原料，利用等离子体ＣＶＤ法堆积ＳｉＯＣＨ膜要素的堆积工序；和对被堆积的所述ＳｉＯＣＨ膜要素进行氢等离子体处理的氢等离子体处理工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一般的，特别是关于低介电常数 的。
技术介绍
最近的微细化的半导体装置，为了电连接基板上形成的数量很大 的半导体元件，使用所谓的多层配线结构。在多层配线结构中，埋设 有配线图案的层间绝缘膜被多层叠层。 一层的配线图案通过该层间绝缘膜中所形成的接触孔(contact hole)与邻接层的配线图案或基板中的 扩散区域相互连接。所提及的微细化半导体装置，在层间绝缘膜中，复杂的配线图案 邻近而形成。因此，层间绝缘膜中的寄生电容所产生的电信号的配线 延迟成为重要的问题。为此，特别是在近年来所谓被称为亚微米或亚0.25微米 (sub-quartermicron)的超微细化半导体装置中，作为构成多层配线结 构的层间绝缘膜，采用介电常数为3 3.5左右的加F氧化硅膜(SiOF 膜)代替介电常数为4左右的现有氧化硅膜(Si02膜)。但是，SiOF膜的介电常数的降低也是有限制的，即SiOF基底的 绝缘膜，要达到设计规则在O.lpm以下的同一代的半导体装置所要求 的、介电常数小于3.0是很困难的。另一方面，作为介电常数更低的、所谓低介电常数(low-k)绝缘 膜已知有各种材料。但是，在多层配线结构中所使用的层间绝缘膜， 不只介电常数低，还需要具有高机械强度和对热处理有高稳定性。SiOCH膜具有充分的机械强度，并且，能够实现2.5以下的介电 常数。此外，SiOCH膜可以通过适合于半导体装置的制造过程的CVD 法而形成。因此，SiOCH膜很有希望作为下一代的超高速半导体装置 所使用的低介电常数层间绝缘膜。在WO2005 / 045916号公报中记载了多孔质低介电常数膜的形成 技术以有机硅烷气体为原料通过等离子体CVD法来形成的SiOCH 膜，被氢等离子体处理而改性，通过将膜中的CHx基、OH基释放到 膜外而降低膜密度。这样的多孔质低介电常数膜，在现有的多层配线结构中，微细的 配线使用于靠近以高密度形成的元件基板的层。另外，最近，在形成有整体配线的上层，也希望使用这样的多孔 质低介电常数膜。形成有整体配线的层间绝缘膜一般具有lpm或其以 上的膜厚。另一方面，构成多次配线结构的上层部的层间绝缘膜，由于有必 要载持结合垫(bondingpad)，所以不仅要求较低的介电常数，还要有 较高的弹性模量。但是，现有的低介电常数膜或者其多孔质膜的弹性 模量都很小，所以很难适用于多层配线结构的上层部。另外， 一般地作为低介电常数层间绝缘膜使用的SiOCH等低介电 常数膜或其多孔质膜，与其较低的密度相关，其密合性也较小。因此， 将这些膜形成在SiC膜、SiN膜或SiCN膜、SiCO膜等蚀刻停止膜上 时，存在容易产生剥离的问题。
技术实现思路
本专利技术从上述问题出发，能够有效解决上述问题。本专利技术的目的 在于提供一种形成弹性模量得以提高的低介电常数膜的成膜方法和成 膜装置。另外，提供包括由该成膜方法制造的低介电常数膜的多层配 线结构或者半导体装置。并且，本专利技术的其他目的在于提供形成密合 性得以提高的低介电常数膜的成膜方法和成膜装置。本专利技术的SiOCH膜的成膜方法的特征在于具有单元成膜处理工 序，并将该单元成膜处理工序重复进行多次，由此在基板上形成SiOCH 膜，上述单元成膜处理工序包括以有机硅化合物作为原料，利用等 离子体CVD法堆积SiOCH膜要素的堆积工序；和对被堆积的上述 SiOCH膜要素进行氢等离子体处理的氢等离子体处理工序。根据本专利技术，将层间绝缘膜等所使用的SiOCH膜(SiOCH多孔质 膜)分成多个SiOCH膜要素而进行成膜，并对每个SiOCH膜要素进行由氢等离子体处理的改性。因此，作为整体形成厚的SiOCH膜(层 间绝缘膜)时，直到该膜的内部要确实地进行改性处理。因此，与通 过一次的堆积处理和氢等离子体处理形成相同厚度的SiOCH膜(层间 绝缘膜)的情况相比，该膜整体的机械强度特别是弹性模量能够大大 提咼。这样，根据本专利技术而形成的SiOCH膜(SiOCH多孔质层间绝缘膜) 具有优异的机械强度，因此在该膜中，可以通过嵌入(damocene)法 形成总体配线(global routing)。例如，在各单元成膜处理工序的堆积工序中，堆积50 400nm膜 厚的SiOCH膜要素。另外，例如，在各单元成膜处理工序的堆积工序中，将基板温度 调整为从室温至200'C的范围的第一基板温度，在各单元成膜处理工序 的氢等离子体处理工序中，将基板温度调整为比第一基板温度高的第 二基板温度。另外，例如，各单元成膜处理工序的堆积工序利用第一基板处理 装置执行，各单元成膜处理工序的氢等离子体处理工序利用第二基板 处理装置执行。另外，在欲形成SiOCH膜的基板的上面，预先形成选自SiC、 SiN、 SiCN和SiCO中的绝缘膜时，在最初的单元成膜处理工序之前，优选 进行氧等离子体工序，对上述绝缘膜的表面进行氧等离子体处理。该 情况下，由于绝缘膜的表面变成电阴性度高的富氧的组成，该绝缘膜 的表面与其上直接堆积的SiOCH膜的密合性提高。另外，优选的是，在各单元成膜处理工序中，在堆积工序与氢等 离子体处理工序之间，进行氧等离子体工序，对通过该堆积工序堆积 的SiOCH膜要素的表面进行氧等离子体处理。另外，本专利技术涉及具有通过上述成膜方法形成的SiOCH膜的多层 配线结构。或者说，本专利技术涉及多层配线结构，其特征在于具有由在绝缘 膜上形成的多个SiOCH多孔质膜构成的层间绝缘膜，并在该层间绝缘 膜中形成有配线层。例如，上述多个SiOCH多孔质膜各自具有50 400nm的膜厚。另外，例如，上述配线层形成于在上述多个SiOCH多孔质膜的叠 层方向上形成的槽中。另外，例如，上述层间绝缘膜整体具有7.5GPa以上的弹性模量。另外，本专利技术涉及一种半导体装置，其特征在于包括具有以上 任一特征的多层配线结构。另外，本专利技术涉及成膜装置，其特征在于，具有堆积装置，以有机硅化合物作为原料，利用等离子体CVD法堆积 SiOCH膜要素；氢等离子体处理装置，对被堆积的上述SiOCH膜要素进行氢等离 子体处理；和装置控制部，控制上述堆积装置和上述氢等离子体处理装置，使 得SiOCH膜的成膜方法被实施，该SiOCH膜的成膜方法具有单元成 膜处理工序，并将该单元成膜处理工序反复进行多次，由此在基板上 形成SiOCH膜，上述单元成膜处理工序包括以有机硅化合物作为原 料，利用等离子体CVD法堆积SiOCH膜要素的堆积工序；和对被堆 积的上述SiOCH膜要素进行氢等离子体处理的氢等离子体处理工序。 另外，本专利技术涉及存储介质，其特征在于 存储用于使控制方法在计算机上实施的计算机程序， 该控制方法用于控制成膜装置，该成膜装置具有以有机硅化合 物为原料，利用等离子体CVD法堆积SiOCH膜要素的堆积装置；和 对被堆积的上述SiOCH膜要素进行氢等离子体处理的氢等离子体处理 装置，该控制方法控制上述堆积装置和上述氢等离子体处理装置，使得 SiOCH膜的成膜方法被实施，该SiOCH膜的成膜方法具有单元成膜处 理工序，并将该单元成膜处理工序反复进行多次，由此在基板上形成 SiOCH膜，上述单元成膜处理工序包括以有机硅化合物作为原料， 利用等离子体CVD法堆积SiOCH膜要素的堆积工序；和对被堆积的 上述S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＳｉＯＣＨ膜的成膜方法，其特征在于：具有单元成膜处理工序，并将该单元成膜处理工序反复进行多次，由此在基板上形成ＳｉＯＣＨ膜，所述单元成膜处理工序包括：以有机硅化合物为原料，利用等离子体ＣＶＤ法堆积ＳｉＯＣＨ膜要素的堆积工 序；和对被堆积的所述ＳｉＯＣＨ膜要素进行氢等离子体处理的氢等离子体处理工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-12-5 350765/20051.一种SiOCH膜的成膜方法，其特征在于具有单元成膜处理工序，并将该单元成膜处理工序反复进行多次，由此在基板上形成SiOCH膜，所述单元成膜处理工序包括以有机硅化合物为原料，利用等离子体CVD法堆积SiOCH膜要素的堆积工序；和对被堆积的所述SiOCH膜要素进行氢等离子体处理的氢等离子体处理工序。2. 如权利要求1所述的成膜方法，其特征在于 在各单元成膜处理工序的堆积工序中，堆积50 400nrn膜厚的SiOCH膜要素。3. 如权利要求1或2所述的成膜方法，其特征在于 在各单元成膜处理工序的堆积工序中，将基板温度调整为从室温至20(TC的范围的第一基板温度，在各单元成膜处理工序的氢等离子体处理工序中，将基板温度调 整为比第一基板温度高的第二基板温度。4. 如权利要求3所述的成膜方法，其特征在于-各单元成膜处理工序的堆积工序利用第一基板处理装置执行， 各单元成膜处理工序的氢等离子体处理工序利用第二基板处理装置执行。5. 如权利要求1 4中任一项所述的成膜方法，其特征在于 在欲形成SiOCH膜的基板的上面，预先形成选自SiC、 SiN、 SiCN和SiCO中的绝缘膜，在最初的单元成膜处理工序之前，进行氧等离子体工序，对所述 绝缘膜的表面进行氧等离子体处理。6. 如权利要求1 5中任一项所述的成膜方法，其特征在于 在各单元成膜处理工序中，在堆积工序与氢等离子体处理工序之 间，进行氧等离子体工序，对通过该堆积工序堆积的SiOCH膜要素的 表面进行氧等离子体处理。7. —种成膜装置，其特征在于， 具有-堆积装置，以有机硅化合物作为原料，利用等离子体CVD法堆积SiOCH膜要素；氢等离子体处理装置，对被堆积的所述SiOCH膜要素进行氢等离 子体处理；和装置控制部，控...

【专利技术属性】
技术研发人员：井出真司，大岛康弘，柏木勇作，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]