フッ化炭素直接添加によるシリコン酸化膜の極低誘電率化

直接添加碳氟化合物获得极低介电常数的氧化硅薄膜

基本信息

批准号：
09750355
负责人：
白藤立
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度においてSi0:CF混合膜の堆積が可能であることが判明したHMDSO((CH_3)_3-Si-0-Si(CH_3)_3)とC_2F_4の組み合わせを用いた成膜を行い,その耐熱性を調べた.誘電率2.0の100%C_2F_4膜は200℃の加熱で分解したが,誘電率2.5の混合膜は300℃の耐熱性を示した.しかし,400℃の加熱には耐えることはできなかった.その原因を調べ,Si-0とC-CF結合には400℃までの耐熱性があるのに対し,C-H,C-H_2結合は300℃までの耐熱性しかもたず,耐熱性を劣化させる原因であることを明らかにした.また,前年度にその有用性を明らかにしたin situ赤外吸収分光による気相化学種の検出を行った.ガス封じ込め状態で放電し,反応炉内のガス組成をin situ赤外吸収分光することにより,原料の解離過程を明かにし,その挙動を計算機シミュレーションにより説明した.その結果,C_2F_4の分解過程として,CF_2の生成だけではなく,Fの生成とFと原料との反応過程が放電中の化学反応過程として重要であることを明らかにした.FとHMDSOとの反応過程も存在し,耐熱性劣化原因のC-H,C-H_2の生成がFによるHMDSOの解離と関係していた.H_2の添加などによるF消費過程の操作が耐熱性向上に有効であることが示唆された.次に,現在半導体プロセスで最も良く用いられているC_4F_8をCF源として用い,HMDSO添加によってSiO:CF膜の堆積と気相診断を行い,C_2F_4との比較検討をおこなった.化学的な組成化学結合状態はC_4F_8を用いた場合と比べて差異はなかった.しかし,その耐熱性は同じ誘電率の膜で比較すると,C_4F_8を用いた方が劣っていた.この原因の一つが,C_4F_8を用いた場合に気相中での重合が進行し,高次のラジカルが膜堆積に寄与したためであることを,気相診断により明らかにした.C_2F_4は大気中寿命も0.5日と短く,C_4F_8よりも大気温暖化の効果も少ない.安全上の問題はあるが,本研究により,現在用いられているC_4F_8の代替原料の一つとしてC_2F_4が候補となり得ることを示した.

我们使用HMDSO((CH_3)_3-Si-0-Si(CH_3)_3)和C_2F_4的组合进行了成膜，前一年发现可以沉积Si0:CF混合膜，并评估了其介电常数为2.0的100%C_2F_4薄膜在加热到200℃时发生分解，而介电常数为2.5的混合薄膜在300℃时发生分解。然而，它不能承受400℃的加热。我们调查了原因，发现Si-0和C-CF键的耐热性可达400℃，而C-H、C-H_2键仅耐热耐热性高达300℃，是耐热性劣化的原因。采用原位红外吸收光谱法检测气相化学物质。通过在气体封闭状态下放电来检测反应器内的气体成分。通过原位红外吸收光谱阐明了原料的解离过程，并通过计算机模拟解释了其行为。结果表明，C_2F_4的分解过程不仅涉及CF_2的产生，还涉及F和F的产生。 F与原料之间的相互作用揭示了F与HMDSO之间的反应过程作为放电过程中的化学反应过程是重要的。引起耐热性劣化的C-H和C-H_2的生成与F解离HMDSO有关。这表明通过添加H_2等控制F消耗过程对于提高耐热性是有效的。采用目前半导体工艺中最常用的C_4F_8作为CF源，并添加HMDSO形成SiO:CF薄膜。我们对C_2F_4进行了沉积和气相诊断，并将其与C_2F_4进行了比较。与C_4F_8相比，化学成分和化学键合状态没有差异。但其耐热性低于具有相同介电常数的薄膜。其原因之一是当使用C_4F_8时，聚合在气相中进行，导致高。气相诊断表明，以下自由基有助于薄膜沉积：C_2F_4 的大气寿命较短，为 0.5 天，并且比 C_4F_8 的大气变暖效应更小。但是，本研究表明，C_2F_4 可能是一种候选材料。目前使用的C_4F_8的替代原料。