[发明专利]层间绝缘层形成方法和半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过等离子体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。 

背景技术

作为具有多层布线结构的超大规模集成电路ULSI（Ultra-LargeScale Integration：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 

发明内容

发明想要解决的问题 

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。 

本发明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，本发明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 

本发明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。 

在本发明中，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。 

本发明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。 

本发明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。本发明的层间绝缘层含有立方晶氮化硼，因此，机械强度优良。 

发明效果 

在本发明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，在本发明的半导体装置中，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