低介电常数绝缘膜的制造制造技术

本发明专利技术涉及降低通过化学蒸镀法形成的含有Ｓｉ、Ｏ和ＣＨ的绝缘膜的介电常数的方法。向等离子体处理装置的反应容器内供给含有氢原子的加工气体。向反应容器内导入微波并供给均匀的电磁波，由此在反应容器内产生含有氢游离基的等离子体。通过照射于绝缘膜的等离子体含有的氢游离基，改变绝缘膜的结构，降低介电常数。经过径向槽天线向反应容器内供给微波。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】方法
本专利技术涉及可以用于半导体装置的低介电常数绝缘膜，特别涉及通过等离子体处理绝缘膜降低介电常数的技术。
技术介绍
随着半导体集成电路的高度集成化，由作为金属配线之间的寄生电容的配线间电容增加引起的配线延缓时间的增大，妨碍半导体集成电路的高性能化。配线延缓时间与金属配线的电阻和配线容量的乘积成比例。在降低配线延缓时间中，为减小金属配线的电阻，可以使用导电率高的铜(Cu)取代现有的铝(Al)。另一方面，为减小配线电容，可以考虑减小金属配线之间形成的层间绝缘膜的介电常数(k)。取代现有的用于减小介电常数的二氧化硅(SiO2)，可以使用将绝缘膜制成多孔质，或形成空气间隙的方法。形成多孔质膜有各种方法，在日本专利特开2000-216153号公报(段落编号0013、参照图2)中，记载有通过等离子体化学蒸镀法(CVDChemical Vapor Deposition)形成介电常数为2以下的多孔质膜。即，在该方法中，通过烃氧基硅(silicon alcoxides)与有机化合物的混合气体作为反应气体的等离子体CVD法，在基板上堆积有机无机复合膜，对有机无机复合膜使用平行平板等离子体装置，产生由含有还原性气体的气体构成的等离子体，进行等离子体处理，或在含有还原气体的气氛中对有机无机复合膜进行热处理，形成由有机无机复合膜构成的多孔质膜。但是，该方法不改变层间绝缘膜的结构，通过等离子体处理或热处理几乎不使有机无机复合膜的有机成分挥发，作为Si-H，有机成分挥发的轨迹上只不过形成多个细孔。因此，处理后的膜成为多孔质，由此膜收缩、膜厚减少，同时膜硬度变高、膜的粘合性降低。专利
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供不使膜厚减少、降低绝缘膜的介电常数的方法，或维持在加工时能够维持的图案的膜硬度，并提高膜的粘合性，同时降低绝缘膜的介电常数的方法。本专利技术的另一个目的在于提供至少表面具有高硬度的低介电常数绝缘膜的半导体装置。本专利技术的再一个目的在于提供可以实施上述方法的处理装置(低介电常数绝缘膜形成装置)。本专利技术的再一个目的在于提供通过控制处理装置的计算机进行的处理装置上的存储实施上述方法的软件的存储介质。本专利技术提供一种形成低介电常数绝缘膜的方法，具备将通过化学蒸镀法形成的含有Si、O和CH的绝缘膜的基板配置在反应容器内的工序；向上述反应容器内供给含有氢原子的加工气体的同时，通过向上述反应容器内供给微波，在上述反应容器内产生含有氢游离基的等离子体的工序；和通过上述等离子体含有的氢游离基改变上述基板上堆积的绝缘膜的结构，降低上述绝缘膜的介电常数的工序。在一个实施方式中，降低上述绝缘膜的介电常数的工序包括通过上述等离子体含有的氢游离基使上述基板上堆积的绝缘膜膨胀的工序。在一个实施方式中，降低上述绝缘膜的介电常数的工序包括将构成上述绝缘膜的原子间距离短的分子间结合置换为原子间距离长的分子间结合。在一个实施方式中，降低上述绝缘膜的介电常数的工序包括使构成上述绝缘膜的分子间结合包含的某分子飞散并使其成为梯型分子结构。在一个实施方式中，降低上述绝缘膜的介电常数的工序包括切断构成上述绝缘膜的某分子中的羟基键和其它分子的甲基键，使切断的羟基的H成分与甲基结合并作为甲烷成分使其飞散，残留上述羟基的O成分。在一个实施方式中，降低上述绝缘膜的介电常数的工序包括增加偶极矩小的构成分子的工序。在一个实施方式中，增加上述偶极矩小的构成分子的工序包括增加Si-H并减少Si-CH3。在一个实施方式中，增加上述偶极矩小的构成分子的工序包括将Si-CH3的CH3置换为H。在一个实施方式中，在产生等离子体的工序中，经过在导体圆板上设置多个槽构成的径向槽天线向上述反应容器内导入上述微波，由此在上述反应容器内形成实际上均匀的电场。本专利技术还提供一种形成低介电常数绝缘膜的方法，具备在100℃以下的成膜加工温度中，将通过化学蒸镀法形成的含有Si、O和CHx的绝缘膜的基板配置在反应容器内的工序；向上述反应容器内供给含有氢原子的加工气体的同时，通过向上述反应容器内供给电磁波，在上述反应容器内产生含有氢游离基的等离子体的工序；和通过上述等离子体含有的氢游离基改变上述基板上堆积的绝缘膜的结构，降低上述绝缘膜的介电常数的工序。本专利技术还提供一种形成低介电常数绝缘膜的方法，具备将通过化学蒸镀法形成的含有Si、O和CH的绝缘膜的基板配置在反应容器内的工序；向上述反应容器内仅供给氢气和氩气的同时，通过向上述反应容器内供给电磁波，在上述反应容器内产生含有氢游离基的等离子体的工序；和通过上述等离子体含有的氢游离基改变上述基板上堆积的绝缘膜的结构，降低上述绝缘膜的介电常数的工序。本专利技术还提供一种等离子体处理装置，具备反应容器；配置在上述反应容器内、载置基板的载置台；加热上述载置台上载置的基板的加热器；向上述反应容器内供给微波的微波供给机构；向上述反应容器内供给含有氢成分的气体的气体供给机构；调节上述反应容器内压力的排气机构；和控制装置，在上述载置台上载置有形成含有Si、O和CH的绝缘膜的基板时控制上述加热器、上述微波供给机构、上述气体供给机构和上述排气机构，在能够降低上述基板上形成的绝缘膜的介电常数的规定加工条件下，在上述反应容器内产生含有氢游离基的等离子体。此外，本专利技术提供一种存储介质，存储通过等离子体处理装置的控制计算机能够运行的软件，通过运行上述软件，上述控制计算机控制上述等离子体处理装置，实行降低通过化学蒸镀法形成的含有Si、O和CH的绝缘膜的介电常数的等离子体处理方法，其中，上述等离子体处理方法具备向上述等离子体处理装置的反应容器内供给含有氢原子的加工气体的同时，通过向上述反应容器内导入微波并供给电磁波，在上述反应容器内产生含有氢游离基的等离子体的工序；和通过上述等离子体含有的氢游离基改变上述基板上堆积的绝缘膜的结构，降低上述绝缘膜的介电常数的工序。附图说明图1是用于形成本专利技术的绝缘膜所使用的等离子体基板处理装置的截面图。图2是图1所示的槽板(天线)的一部分切面斜视图。图3是表示形成本专利技术的一个实施方式的绝缘膜的处理过程的截面图。图4是表示等离子体处理前和等离子体处理后的CVD膜的分子结构的示意图。图5是表示使用干涉分光器测定等离子体处理前和等离子体处理后的绝缘膜的红外吸收光谱特性的示意图。图6是表示形成本专利技术的一个实施方式的的低介电常数绝缘膜的处理过程的绝缘膜的截面图。图7是表示使用干涉分光器测定等离子体处理过的CVD膜的红外吸收光谱特性的示意图。图8以图表表示等离子体处理条件。图9是表示以本专利技术的低介电常数绝缘膜形成方法形成前与形成后的CVD膜的介电常数和弹性率的关系的示意图。符号的说明1基板；2CVD膜；3等离子体处理过的CVD膜；10等离子体基板处理装置；11处理容器；11A、11B排气孔；12基板保持台；13、15电介质板；14槽板；16冷却盘；16a冷媒路线；18同轴导波管；22气体喷嘴；24冷媒流动路线；141圆形导体板；142槽；W半导体晶片 具体实施例方式以下，参照附图说明本专利技术的实施方式。图1是表示用于形成本专利技术的绝缘膜所使用的等离子体基板处理装置的截面图。图2是图1所示的槽板(天线)的部分切面斜视图。等离子体基板处理装置10包含设置有保持作为被处理基板的硅晶片W的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成低介电常数绝缘膜的方法，其特征在于，具备：将通过化学蒸镀法形成的含有Ｓｉ、Ｏ和ＣＨ的绝缘膜的基板配置在反应容器内的工序；向所述反应容器内供给含有氢原子的加工气体的同时，通过向所述反应容器内供给微波，在所述反应容器内产 生含有氢游离基的等离子体的工序；和通过所述等离子体含有的氢游离基改变所述基板上堆积的绝缘膜的结构，降低所述绝缘膜的介电常数的工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-9-17 325010/2003;JP 2003-12-9 410795/20031.一种形成低介电常数绝缘膜的方法，其特征在于，具备将通过化学蒸镀法形成的含有Si、O和CH的绝缘膜的基板配置在反应容器内的工序；向所述反应容器内供给含有氢原子的加工气体的同时，通过向所述反应容器内供给微波，在所述反应容器内产生含有氢游离基的等离子体的工序；和通过所述等离子体含有的氢游离基改变所述基板上堆积的绝缘膜的结构，降低所述绝缘膜的介电常数的工序。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于降低所述绝缘膜的介电常数的工序包括通过所述等离子体含有的氢游离基使所述基板上堆积的绝缘膜膨胀的工序。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于降低所述绝缘膜的介电常数的工序包括将构成所述绝缘膜的原子间距离短的分子间结合置换为原子间距离长的分子间结合。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于降低所述绝缘膜的介电常数的工序包括使构成所述绝缘膜的分子间结合包含的某分子飞散并使其成为梯型分子结构。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于降低所述绝缘膜的介电常数的工序包括切断构成所述绝缘膜的某分子中的羟基键和其它分子的甲基键，使切断的羟基的H成分与甲基结合并作为甲烷成分使其飞散，残留所述羟基的O成分。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于降低所述绝缘膜的介电常数的工序包括增加偶极矩小的构成分子的工序。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于增加所述偶极矩小的构成分子的工序包括增加Si-H并减少Si-CH3。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于增加所述偶极矩小的构成分子的工序包括将Si-CH3的CH3置换为H。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于在产生等离子体的工序中，经过在导体圆板上设置多个槽构成的径向槽天线向所述反应容器内导入所述微波，由此在所述反应容器内形成实际上均匀的电场。10.一种形成低介电常数绝缘膜的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木胜，星野聪彦，井出真司，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]