[发明专利]半导体装置的制造方法、半导体装置、半导体制造装置和存储介质

说明书

技术领域

本发明涉及在基板上形成等离子体耐性优异的低介电常数膜的技术。

背景技术

随着半导体设备的高集成化，配线的微细化逐步发展。因此，以抑制配线延迟为目的，追求层间绝缘膜的低介电常数化。一直以来用作层间绝缘膜的SiO₂膜的介电常数为4.0左右，不能说足够低。因此，对各种低介电常数膜进行研究，作为其中之一，已知介电常数为3.2左右的SiCOH膜。

如图13所示，SiCOH膜为在SiO₂膜中作为有机成分主要混入有CH₃基的构造。例如以具有甲基的硅烷类的气体作为原料形成SiCOH膜。因为SiCOH膜混入有有机成分，所以SiCOH膜的膜密度减小。因此，SiCOH膜的介电常数降低。

为了在层间绝缘膜形成配线用的埋入槽或连接孔，对层间绝缘膜进行利用等离子体的蚀刻，其后，进行光致抗蚀剂掩模的灰化。但是，由于该SiCOH膜的膜密度小，容易由于等离子体而受到损害。并且，如果SiCOH膜被暴露于等离子体中，则存在有机物从SiCOH膜中脱离的问题。

在这样的SiCOH膜中，为了进一步实现低介电常数化，需要例如进一步增加有机物的含量。但是，当进一步增加有机物的含量时，SiCOH膜的等离子体耐性变得更低，SiCOH膜更加容易由于等离子体而受到损害。另外，当在SiCOH膜中含有大量的有机成分时，SiCOH膜的膜强度降低。这样一来，在该SiCOH膜中，低介电常数化与等离子体耐性或者机械强度为权衡(trade-off)关系。因此，需求介电常数低、并且等离子体耐性和机械强度优异的层间绝缘膜。

日本专利公报特开2000-269208(特别是段落0022～段落0023)中，公开有如下技术：以双-二甲基氨基二苯基硅烷为原料气体，利用热CVD法在低温下形成含有苯基的有机二氧化硅膜，其后从膜中除去该苯基。根据该技术，苯基存在的部位空洞化并多孔化，由此能够得到介电常数低的多孔膜。但是，由于原料气体中含有氮，所以在膜中残存氮的情况下，介电常数升高。即，利用该日本专利公报特开2000-269208中公开的技术，不能得到介电常数低、并且等离子体耐性和机械强度优异的层间绝缘膜。

发明内容

本发明是鉴于这样的现状而完成的。即，本发明的目的在于提供一种形成等离子体耐性和机械强度优异的低介电常数膜的技术、和具备等离子体耐性和机械强度优异的低介电常数膜的半导体装置。

本发明的半导体装置的制造方法的特征在于，包括：将含有苯基和硅、并且不含不可避免的杂质以外的氮的有机硅烷气体活化而得到等离子体，并且在将基板的温度设定在200℃以下的状态下，将上述基板暴露在上述等离子体中，在上述基板上形成含有苯基和硅的薄膜的工序(a)；和其后，对上述基板施加能量，使水分从上述薄膜脱离，得到低介电常数膜的工序(b)。

在本发明的半导体装置的制造方法中，上述形成薄膜的工序(a)包括将有机硅烷气体和氧气的混合气体活化的工序。

另外，在本发明的半导体装置的制造方法中，上述使水分从薄膜脱离、得到低介电常数膜的工序(b)包括选自以下工序中的一个以上的工序：将上述基板的温度加热至高于200℃的温度的工序、向上述基板的表面照射紫外线的工序、和将上述基板的表面暴露在使氢气活化而得到的等离子体中的工序。

进一步，在本发明的半导体装置的制造方法中，上述低介电常数膜的介电常数可以为3.2以下。

本发明的半导体装置的特征在于，具备利用上述任一种半导体装置的制造方法得到的低介电常数膜。

本发明的半导体制造装置的特征在于，具备等离子体CVD装置和后处理装置，其中，等离子体CVD装置包括：用于收容基板的处理容器；向上述处理容器内供给含有苯基和硅、并且不含不可避免的杂质以外的氮的有机硅烷气体的供给机构；在上述处理容器内，将上述有机硅烷气体活化，生成等离子体的活化机构；和用于调节上述处理装置内的处理温度的调节机构，该等离子体CVD装置构成为，在上述处理容器中，将基板的温度保持在200℃以下，同时将上述基板暴露在上述等离子体中，在上述基板上形成薄膜，上述后处理装置具有能量赋予机构，该能量赋予机构对利用上述等离子体CVD装置形成有薄膜的基板施加能量，该后处理装置构成为，对上述薄膜施加能量，形成使水分从上述薄膜脱离而得到的低介电常数膜。

在本发明的半导体制造装置中，上述等离子体CVD装置还具有向上述处理容器内供给氧气的供给机构，上述活化机构构成为，在上述处理容器内，将上述氧气与上述有机硅烷气体一起活化。