层间绝缘层形成方法和半导体装置制造方法及图纸

提供一种能够形成机械强度和耐吸湿性优良的低介电常数的层间绝缘层的层间绝缘层形成方法。另外，提供一种减少布线延迟的半导体装置。在通过等离子体CVD法形成半导体装置的层间绝缘层的方法中，包括：向被减压的处理容器内搬入基板的工序；与上述基板相隔离开的第一空间（1a）供给等离子体生成气体的工序；在上述第一空间（1a）使上述等离子体生成气体激发的工序；和对上述第一空间（1a）和上述基板之间的第二空间（1b），供给至少含有氢基或烃基的硼化合物的原料气体的工序。另外，在隔着形成有含有硼、碳和氮的无定形结构的层间绝缘层进行多层布线的半导体装置中，上述层间绝缘层在含有六方晶和立方晶氮化硼的无定形结构中混有烃基或烷基氨基。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过等离子体CVD (Chemical Vapor Deposition :化学气相沉积)法形成在基板上进行多层布线的半导体装置的层间绝缘层的层间绝缘层形成方法、和隔着层间绝缘层进行有多层布线的半导体装置。
技术介绍
作为具有多层布线结构的超大规模集成电路ULSI (Ultra-LargeScaleIntegration :超大规模集成电路)的层间绝缘层，开发有采用现有SiO2为基础材料的SiOF、SiCO或有机物的膜。但是，响应近年来电子仪器向小型化、高性能 化发展的要求，ULSI的集成化不断发展，布线长度的增大导致的布线延迟超出作为晶体管的特性的栅极延迟。为了解决布线延迟的问题，需要减少布线的RC时间常数，特别是为了减少布线的电容成分，不断使层间绝缘膜的介电常数(电容率)减小。作为使层间绝缘层低介电常数化的方法，例如提案有使层间绝缘膜为多孔结构的方法。另外，公开有将硼、碳和氮中的至少一个元素作为主要元素并含有两种以上的原子的键结构不同的区域的层间绝缘层(例如，专利文献1、2)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2001-313335号公报专利文献2 :日本特开2009-81179号公报
技术实现思路
专利技术想要解决的问题但是，在多孔结构的层间绝缘层中，存在机械强度和耐吸湿性降低、药液从布线槽侧壁向层间绝缘层的空孔扩散、阻挡层金属覆盖(barrier metal coverage)不良之类的问题。另一方面，在专利文献1、2的层间绝缘层中，存在介电常数比具有多孔结构的层间绝缘层的介电常数高，无法充分解决布线延迟的问题。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，提供一种层间绝缘层形成方法，其能够形成与具有现有技术的多孔结构的层间绝缘层相比，机械强度和耐吸湿性优良的低介电常数的层间绝缘层。另外，本专利技术提供一种半导体装置，该半导体装置通过设置与现有技术的层间绝缘层相比机械强度和耐吸湿性良好的低介电常数的层间绝缘层，能够减少布线延迟。用于解决课题的方案本专利技术的层间绝缘层形成方法为通过等离子体CVD法形成半导体装置的层间绝缘层的方法，其特征在于，包括向被减压的处理容器内搬入基板的工序；将等离子体生成气体供给至与上述基板相隔离开的第一空间的工序；在上述第一空间使上述等离子体生成气体激发的工序；和对上述第一空间和上述基板之间的第二空间供给至少含有氢基或烃基的硼化合物的原料气体的工序。在本专利技术中，由于原料气体不供给至生成有等离子体的第一空间，而供给至从该第一空间向基板侧隔离的第二空间，因此，构成层间绝缘层的原料气体的分子的一部分以没有完全离解的状态沉积(堆积)在基板上。所以，形成有具有分子水平的空间的层间绝缘层。在内部形成有空间的层间绝缘层与没有空间的层间绝缘层相比，介电常数小，因此，能够减少布线延迟。另外，由于上述空间是分子水平的空间，因此不发生层间绝缘层的机械强度和耐蚀性降降低、药液从布线槽侧壁向空孔扩散、阻挡层金属覆盖不良之类的问题。其中，供给等离子体生成气体的工序、使上述等离子体生成气体激发的工序和供给原料气体的工序当然也可以同时进行。本专利技术的半导体装置为隔着形成有含有硼、碳和氮的无定形结构的层间绝缘层进行多层布线的半导体装置，其特征在于上述层间绝缘层在含有六方晶氮化硼和立方晶氮化硼的无定形结构中混合存在烃基或烷基氨基。 本专利技术中的层间绝缘层在含有六方晶氮化硼和立方晶氮化硼的无定形结构中混合存在烃基或烷基氨基。即，层间绝缘层具有分子水平的空间。在内部形成有空间的层间绝缘层与没有空间的层间绝缘层相比，介电常数低，因此，能够减少布线延迟。另外，由于上述空间为分子水平的空间，因此，不发生层间绝缘层的机械强度和耐吸湿性降低、药液从布线槽侧壁向空孔扩散、阻挡层金属覆盖不良之类的问题。并且，一般来说，立方晶氮化硼与六方晶氮化硼相比，弹性率高，因此机械强度优良。本专利技术的层间绝缘层含有立方晶氮化硼，因此，机械强度优良。专利技术效果在本专利技术的层间绝缘层形成方法中，能够形成与具有现有技术的多孔结构的层间绝缘层相比，机械强度和耐吸湿性优良的低介电常数的层间绝缘层。另外，在本专利技术的半导体装置中，通过设置与现有技术的层间绝缘层相比机械强度和耐吸湿性优良的低介电常数的层间绝缘层，能够减少布线延迟。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式的层间绝缘层形成装置的一个构成例的示意图。图2是示意性地表示缝隙板的一个构成例的平面图。图3是示意性地表示第二气体导入部的一个构成例的平面图。图4是表示层间绝缘层形成方法的处理控制器的处理步骤的流程图。图5是表示由层间绝缘层形成装置生成的等离子体的分布和电子温度的关系的曲线。图6是表示本实施方式的半导体装置的一个构成例的侧截面图。图7是示意性地表示层间绝缘层的截面图。图8是表示基于傅里叶变换红外分光的层间绝缘层的化学结构分析结果的曲线。图9是表示六方晶氮化硼和立方晶氮化硼的特征的图表。图1OA是表示层间绝缘层所包含的键结构和模特性的关系的曲线。图1OB是表示层间绝缘层所包含的键结构和模特性的关系的曲线。图11是表示在层间绝缘层的退火处理过程中脱离的水分量的时间变化的曲线。图12是表示变形例I中的层间绝缘层形成方法的处理步骤的流程图。图13是表示变形例I中的层间绝缘层形成方法的处理步骤的流程图。具体实施例方式下面，基于表示本专利技术的实施方式的附图，对本专利技术进行详细地说明。图1是表示本专利技术的实施方式的层间绝缘层形成装置的一个构成例的示意图。本专利技术的实施方式的层间绝缘膜形成装置例如为径向线缝隙天线(Radial LineSlotAntenna)型的微波等离子体CVD装置，用于实施本实施方式的层间绝缘层形成方法。层间绝缘层形成装置具有气密地构成且接地的大致圆筒状的处理室I。处理室I例如为铝制，其具有在大致中央部形成有圆形的开口部IOa的平板圆环状的底壁10和沿周边设置于底壁10的侧壁11，并且上部开口。其中，在处理室I的内周也可以设置有包括石英的圆筒状的衬垫(liner)。 在处理室I的底壁10，以与开口部IOa连通的方式，设置有向下方突出的有底圆筒状的排气室12。在排气室12的侧壁设置有排气管20，并且排气管20与包含高速真空泵的排气装置2连接。通过使排气装置2工作，将处理室I内的气体向排气室12的空间12a内均匀地排出，经由排气管20排气。所以，能够将处理室I内部高速减压至规定的真空度。另外，在处理室I的侧壁11设置有与层间绝缘层形成装置相邻的搬送室(未图示)之间进行半导体晶片W (以下，称为晶片W)的搬入搬出的搬入搬出口 Ila;和使该搬入搬出口 Ila开闭的门阀lib。在排气室12的底部中央，大致垂直地突出设置有含有AlN等的陶瓷的柱状部件3，在柱状部件3的前端部设置有对作为需要实施等离子体CVD处理的被处理基板的晶片W进行支承的基座4。基座4呈圆盘状，并且在其外缘部设置有用于引导晶片W的引导环42。在基座4埋设有用于加热晶片W的加热器40和用于对晶片W进行静电吸附的电极41，加热器40和电极41分别与加热器电源40a和DC (直流)电源41a连接。另外，在基座4以相对于基座4的表面能够突出或收回的方式，设置有用于支承晶片W并使其进行升降的晶片支承销(未图示)。另外，在基座4也可以设置有用于向作为被处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.21 JP 2010-1642121.一种层间绝缘层形成方法，其为通过等离子体CVD法形成半导体装置的层间绝缘层的方法，该层间绝缘层形成方法的特征在于，包括向被减压的处理容器内搬入基板的工序；对与所述基板相隔离开的第一空间供给等离子体生成气体的工序；在所述第一空间对所述等离子体生成气体进行激发的工序；和对所述第一空间和所述基板之间的第二空间供给至少含有氢基或烃基的硼化合物的原料气体的工序。2.如权利要求1所述的层间绝缘层形成方法，其特征在于对所述等离子体生成气体进行激发的工序使用经由缝隙向所述处理容器内放射的微波。3.如权利要求1或2所述的层间绝缘层形成方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫谷光太郎，根本刚直，黑鸟讬也，小林保男，野泽俊久，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：
国别省市：