DE102006029335A1 - Zusammensetzung zum Ausbilden eines Isolierfilms und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Yoshihiro Kawasaki Nakata
Ei Kawasaki Yano
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Abstract

Das Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung enthält den Schritt des Ausbildens eines ersten Isolierfilms 38 aus einem porösen Material über ein Substrat 10; den Schritt des Ausbildens auf dem ersten Isolierfilm 38 eines zweiten Isolierfilms 40, der eine Siliziumverbindung enthält, die 30-90% Si-CH3-Bindungen enthält, und den Schritt des Strahlens von UV-Strahlung zu dem zweiten Isolierfilm 40, der auf dem ersten Isolierfilm 38 ausgebildet ist, um den ersten Isolierfilm 38 zu härten. Somit wird UV-Strahlung mit der Wellenlänge, die CH3-Gruppen eliminiert, durch den zweiten Isolierfilm ausreichend absorbiert, wodurch der erste Isolierfilm mit Priorität durch die UV-Härtung sehr stark gefestigt wird, und der erste Isolierfilm eine vergrößerte Filmdichte aufweisen kann, ohne dass die Dielektrizitätskonstante vergrößert wird.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zum Ausbilden eines Isolierfilms und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, genauer eine Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, die einen porösen Isolierfilm enthält, und eine Zusammensetzung zum Ausbilden eines porösen Isolierfilms.
  • Da die Integration und die Dichte von integrierten Halbleiterschaltkreisen zunehmen, müssen die Halbleitervorrichtungen mehr mehrschichtige Strukturen aufweisen. Auf der anderen Seite wird mit der zunehmenden Integration der Verbindungsabstand kleiner, und die Verbindungsverzögerung aufgrund erhöhter Kapazitäten zwischen den Verbindungen ist ein Problem.
  • Eine Verbindungsverzögerung wird durch einen Verbindungswiderstand und eine Kapazität zwischen Verbindungen beeinflusst. Die Verbindungsverzögerung wird ausgedrückt durch T ∝ CR.wobei der Verbindungswiderstand durch R ausgedrückt ist und die Kapazität zwischen Verbindungen durch C ausgedrückt ist. In dieser Formel wird, wenn ein Verbindungsabstand d ist, eine Elektrodenfläche (eine Fläche der Seitenflächen der gegenüberliegenden Verbindungen) S ist, eine Dielektrizitätskonstante εr ist, eine Dielektrizitätskonstante im Vakuum εo ist, eine Kapazität C zwischen den Verbindungen ausgedrückt durch C = εoεrS/d.
  • Um die Verbindungsverzögerung zu verkleinern ist es folglich ein wirksames Mittel, die Dielektrizitätskonstante des Isolierfilms zu verkleinern.
  • Üblicherweise werden als Isolationsmaterialien anorganische Filme aus Siliziumdioxid (SiO2), Siliziumnitrid (SiN), Phosphorsilikatglas (PSG), etc., und organische Polymere, wie beispielsweise Polyimid, etc. verwendet. Jedoch beträgt die Dielektrizitätskonstante des CVD-SiO2-Films, der am häufigsten in den Halbleitervorrichtungen verwendet wird, etwa 4. SiOF-Film, der als ein CVD-Film mit einer kleinen Dielektrizitätskonstante untersucht wurde, weist eine Dielektrizitätskonstante von etwa 3,3–3,5 auf, ist aber so hygroskopisch, dass er Feuchtigkeit absorbiert, wodurch die Dielektrizitätskonstante vergrößert wird.
  • In jüngerer Zeit wurde man auf porösen Isolierfilm als ein Isolationsmaterial mit einer noch kleineren Dielektrizitätskonstante aufmerksam. Der poröse Isolierfilm wird porös gemacht durch Zugeben von organischem Harz, etc., das verdampft oder zersetzt wird, zu einem Material zum Ausbilden eines Film mit einer kleinen Dielektrizitätskonstante, und Verdampfen oder Zersetzen des organischen Harzes durch Wärme zum Ausbilden des Films.
  • Der einschlägige Stand der Technik ist z.B. offenbart in Literaturstelle 1 (veröffentlichte ungeprüfte Japanische Patentanmeldung Nr. 2000-340557) und Literaturstelle 2 (veröffentlichte ungeprüfte Japanische Patentanmeldung Nr. 2004-247695).
  • Jedoch weist der poröse Isolierfilm gegenwärtig eine Porengröße von nicht kleiner als 10 nm auf, und wenn die Poren vergrößert werden, um die Dielektrizitätskonstante zu verkleinern, wird aufgrund von Feuchtigkeitsabsorption die Dielektrizitätskonstante größer und nimmt die Filmfestigkeit ab. Als Folge davon werden oft Risse in dem Isolierfilm ausgebildet, und der Isolierfilm wird oft beim Verbinden gebrochen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die einen porösen Isolierfilm mit kleiner Dielektrizitätskonstante und großer mechanischer Festigkeit einschließt, und eine Zusammensetzung zum Ausbilden eines Isolierfilms, die geeignet ist zum Ausbilden des porösen Isolierfilms.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird eine Zusammensetzung zum Ausbilden eines Isolierfilms zur Verfügung gestellt, beinhaltend: eine Siliziumverbindung, die 30–90% Si-CH3-Bindungen enthält; und ein organisches Lösungsmittel zum Lösen der Siliziumverbindung.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt, das die Schritte beinhaltet: Ausbilden eines ersten Isolierfilms aus einem porösen Material über ein Substrat; Ausbilden über dem ersten Isolierfilm eines zweiten Isolierfilms, der eine Siliziumverbindung enthält, die 30–90% Si-CH3-Bindungen enthält, und Strahlen von UV-Strahlung zu dem zu dem zweiten Isolierfilm, der auf dem ersten Isolierfilm ausgebildet ist, um den ersten Isolierfilm zu härten.
  • Erfindungsgemäß wird ein Isolierfilm, der eine Siliziumverbindung enthält, die 30–90% Si-CH3-Bindungen enthält, ausgebildet über einem porösen Isolierfilm, und UV-Strahlung wird durch den Isolierfilm gestrahlt, um den porösen Isolierfilm zu härten, wobei UV-Strahlung mit der Wellenlänge, die CH3-Gruppen eliminiert, ausreichend durch den oberen Isolierfilm absorbiert wird, wobei der poröse Isolierfilm stark mit Priorität durch die UV-Härtung gefestigt wird, und der poröse Isolierfilm eine erhöhte Filmdichte aufweisen kann, ohne dass die Dielektrizitätskonstante vergrößert ist. Die Adhäsion an den unteren Film kann auch vergrößert sein. Wenn die UV-Strahlung gestrahlt wird, wird die CH3-Gruppe des oberen Isolierfilms eliminiert und wird die Filmdichte vergrößert, wobei die Filmfestigkeit vergrößert wird, und es kann der obere Isolierfilm als der Ätzstoppfilm verwendet werden. Somit kann ein Hochgeschwindigkeits-Schaltkreissubstrat mit größerer Zuverlässigkeit hergestellt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Darstellung der Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Struktur davon zeigt.
  • 2A–2C, 3A–3C, 4A–4B, 5A–5B, 6, 7 und 8 sind Schnittdarstellungen der Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in den Stufen des Verfahrens zum Herstellen der Halbleitervorrichtung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Zusammensetzung zum Ausbilden eines Isolierfilms, eine Halbleitervorrichtung und das Verfahren zum Herstellen derselben gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf 1 bis 8 erläutert.
  • 1 ist eine schematische Schnittdarstellung der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die deren Struktur zeigt. 2A bis 8 sind Schnittdarstellungen der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform in den Schritten des Verfahrens zum Herstellen derselben.
  • Zuerst wird die Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms gemäß der vorliegenden Ausführungsform erläutert.
  • Die Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung eine Siliziumverbindung einschließt, die 30–90% Si-CH3-Bindungen enthält. 30–90% Si-CH3-Bindungen enthalten bedeutet hier, dass wenn alle Bindungen zu Si in der Verbindung 100% sind, das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen 30–90% beträgt. Das Anteilsverhältnis der Bindungen kann nachgewiesen werden durch Auftrennen einer Si-2p-Wellenform, die z.B. durch XPS-Messung erhalten wird. Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen mit einer XPS-Vorrichtung "Axis-Hsi" von Kratos Analytical Limited bestimmt.
  • Solange die Siliziumverbindung, die die Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms ausbildet, 30–90% Si-CH3-Bindungen enthält, ist das Anteilsverhältnis der Siliziumverbindung nicht streng beschränkt. Eine derartige Siliziumverbindung kann eine Verbindung sein, die R1- und R2-Teile von Polycarbosilan aufweisen kann, das durch die allgemeine Formel ausgedrückt wird:
    Figure 00050001
    (wobei R1 und R2 gleich oder verschieden voneinander sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder eine unsubstituierte Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Cycloalkylgruppe oder eine Arylgruppe repräsentieren.)
    substituiert mit CH3, um dadurch das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen zu steuern, damit es in dem oben beschriebenen Bereich liegt, oder eine Verbindung mit R1-, R2- und R3-Teilen von Polysilazan, das durch die allgemeine Formel ausgedrückt wird:
    Figure 00060001
    (wobei R1, R2 und R3 gleich oder verschieden voneinander sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder eine unsubstituierte Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Cycloalkylgruppe oder eine Arylgruppe repräsentieren.)
    substituiert mit CH3, um dadurch das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen zu steuern, damit es in dem oben beschriebenen Bereich liegt.
  • Die Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann verwendet werden zum Ausbilden eines Isolierfilms zum Zweck der starken Festigung eines porösen Isolierfilms. Genauer ausgedrückt wird ein Isolierfilm ausgebildet durch Verwenden der Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms gemäß der vorliegenden Ausführungsform über einem porösen Isolierfilm, und der poröse Isolierfilm wird durch UV-Härten stark gefestigt.
  • Bei einem aus der Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgebildeten Isolierfilm auf einem porösen Isolierfilm wird UV-Härtung durchgeführt, wobei UV-Strahlung mit einem Wellenlängenbereich, der wirksam ist, die CH3-Gruppen abzutrennen, ausreichend durch den oberen Isolierfilm absorbiert werden kann, wobei unter Beibehaltung der kleinen Dielektrizitätskonstante des unteren porösen Isolierfilms die Festigung des porösen Isolierfilms durch Ausbilden von Siloxan-Bindungen mit Priorität verbessert werden kann. Die CH3-Gruppen werden absichtlich in dem oberen Isolierfilm abgetrennt, wodurch die Siliziumverbindung weiter verdichtet werden kann und der obere Isolierfilm als ein Ätzstopper funktionieren kann.
  • Das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen ist nicht kleiner als 30%, da die UV-Absorption des oberen Isolierfilms bei der UV-Härtung unzureichend ist, wenn das Anteilsverhältnis kleiner als 30% ist, und es schwierig zu unterdrücken ist, dass die Dielektrizitätskonstante des porösen Isolierfilms größer wird. Wenn das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen nicht größer als 90% ist, ist demgegenüber die UV-Absorption bei der UV-Härtung zu hoch, um das Härten des porösen Isolierfilms zu fördern, und der poröse Isolierfilm kann nicht einen Zielwert der Filmfestigkeit aufweisen.
  • Das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen wird in dem Bereich von 30–90% eingestellt, bevorzugt in dem Bereich von 40–70%, noch bevorzugter in dem Bereich von 50–60%. Dies deshalb, da wenn das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen größer ist, die Wirkung der Verkleinerung der Dielektrizitätskonstante des porösen Isolierfilms und die Wirkung der Vergrößerung der Ätzselektivität gegenüber dem porösen Isolierfilm erhöht sein kann, aber wenn das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen größer ist, ist es schwieriger, die Materialien herzustellen.
  • Das Verfahren zum Substituieren von wenigstens einem der R1–R3 des durch die oben beschriebene Strukturformel ausgedrückten Polycarbosilans und des durch die oben beschriebene Strukturformel ausgedrückten Polysilazans durch Substituieren durch CH3-Gruppen ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel wird wenigstens eines von R1–R3 halogeniert und mit einem Grignard-Reagens umgesetzt, das CH3-Gruppen für die Substitution enthält.
  • Die anderen Bestandteile der Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms außer der Siliziumverbindung, die 30–90% Si-CH3-Bindungen enthält, sind nicht besonders beschränkt, so lange die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt sind, und können in geeigneter Weise zielentsprechend ausgewählt werden. Es können zum Beispiel ein Lösungsmittel und verschiedene bekannte Additive ausgewählt werden.
  • Das Lösungsmittel ist nicht besonders beschränkt und kann in geeigneter Weise zielentsprechend ausgewählt werden. Zum Beispiel kann das Lösungsmittel Ethanol, Cyclohexan, Methylisobutylketon, Methylethylketon, Methylcellosolve, Ethylcellosolve, Oktan, Dekan, Propylenglycol, Propylenglycolmonopropylether, Propylenglycolmonomethylether, Propylenglycolmonomethyletheracetat, etc. sein. Der Anteil an in der Anwendungslösung nach seiner Herstellung enthaltenem Lösungsmittel beträgt etwa 1–50 Gew.-%.
  • Nun wird ein Beispiel der Halbleitervorrichtungen, die die oben beschriebene Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms verwenden, unter Bezug auf 1 erläutert.
  • Ein Vorrichtungsisolierfilm 12 zum Definieren von Vorrichtungsbereichen 14 ist auf einem Halbleitersubstrat 10 ausgebildet. In dem Vorrichtungsbereich 14 ist ein MOS-Transistor 24, der eine Gate-Elektrode 18 enthält, über dem Halbleitersubstrat 10 mit einem dazwischen angeordneten Gate-Isolierfilm 16, und Source/Drain-Bereichen 22, die in dem Halbleitersubstrat 10 auf beiden Seiten der Gate-Elektrode 14 ausgebildet sind, ausgebildet.
  • Über dem Halbleitersubstrat 10 mit dem darauf ausgebildeten MOS-Transistor 24 sind ein Zwischenschicht-Isolierfilm 26 und ein Stoppfilm 28 ausgebildet. In dem Zwischenschicht-Isolierfilm 26 und dem Stoppfilm 28 ist ein Steckkontakt 35 vorhanden, der mit dem Source/Drain-Bereich 22 verbunden ist.
  • Über dem Stoppfilm 28 mit dem darin enthaltenen Steckkontakt 35 sind ein Isolierfilm 36, ein Zwischenschicht-Isolierfilm 38 und ein Isolierfilm 40 ausgebildet. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 38 ist ausgebildet aus einem porösen Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante. In dem Isolierfilm 36, dem Zwischenschicht-Isolierfilm 38 und dem Isolierfilm 40 ist eine Verbindung 51 aus einem Sperrmetall 48 und einem Cu-Film 50 enthalten.
  • Über dem Isolierfilm 40 mit der darin enthaltenen Verbindung 51 sind ein Isolierfilm 52, ein Zwischenschicht-Isolierfilm 54, ein Isolierfilm 56, ein Zwischenschicht-Isolierfilm 58 und ein Isolierfilm 60 ausgebildet. Die Zwischenschicht-Isolierfilme 54, 58 sind aus einem porösen Material mit einer kleinen Dielektrizitätskonstante ausgebildet. Ein Durchgangsloch 66 ist in dem Isolierfilm 52 und dem Zwischenschicht-Isolierfilm 54 hinab zu der Verbindung 51 ausgebildet. In dem Isolierfilm 56, dem Zwischenschicht-Isolierfilm 58 und dem Isolierfilm 60 ist ein Verbindungsgraben 72 ausgebildet, der mit dem Durchgangsloch 88 verbunden ist. In dem Durchgangsloch 66 ist ein Steckkontakt 77a aus einem Sperrmetall 74 und einem Cu-Film 76 enthalten. In dem Verbindungsgraben 72 ist eine Verbindung 77b aus einem Sperrfilm 74 und einem Cu-Film 76 enthalten. Der Steckkontakt 77a und die Verbindung 77b sind integral miteinander ausgebildet.
  • Über dem Isolierfilm 60 mit der darin enthaltenen Verbindung 77b ist ein Isolierfilm 78 ausgebildet.
  • In der in 1 gezeigten Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Isolierfilme 40, 56, 60, die über den Zwischenschicht-Isolierfilmen 38, 54, 58 aus einem porösen Material ausgebildet sind, aus der oben beschriebenen Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms ausgebildet.
  • Nun wird das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung unter Verwendung der oben beschriebenen Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms unter Bezug auf 2A bis 8 erläutert.
  • Zuerst wird auf dem Halbleitersubstrat 10 aus z.B. Siliziumsubstrat der Vorrichtungsisolierfilm 12 zum Definieren des Vorrichtungsbereichs 14 durch z.B. ein LOCOS-Verfahren (LOCOS = LOCal Oxidation of silicon; lokale Oxidation von Silizium) ausgebildet. Der Vorrichtungsisolierfilm 12 kann ausgebildet werden durch STI (Shallow Trench Isolation; flache Grabenisolierung).
  • Dann wird in dem Vorrichtungsbereich auf die gleiche Weise wie bei dem üblichen Herstellungsverfahren für MOS-Transistoren der MOS-Transistor 24 ausgebildet mit der Gate-Elektrode 18 über dem Halbleitersubstrat 10 mit dem dazwischen angeordneten Gate-Isolierfilm 16, und den Source/Drain-Bereichen 22, die in dem Halbleitersubstrat 10 auf beiden Seiten der Gate-Elektrode 18 ausgebildet sind (2A).
  • Als nächstes wird über dem Halbleitersubstrat 10 mit den darauf ausgebildeten MOS-Transistoren 24 ein Siliziumoxidfilm (SiO2), zum Beispiel durch ein CVD-Verfahren, ausgebildet.
  • Dann wird die Oberfläche des Siliziumoxidfilms flach poliert durch z.B. ein CMP-Verfahren (Chemical Mechanical Polishing; Chemisch-mechanisches Polieren), um den Zwischenschicht-Isolierfilm 26 des Siliziumoxidfilms mit der planarisierten Oberfläche auszubilden.
  • Als nächstes wird auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 26 ein Siliziumnitridfilm (SiN) mit z.B. einer Dicke von 50 nm durch z.B. ein Plasma-CVD-Verfahren abgeschieden, um den Stoppfilm 28 aus dem Siliziumnitridfilm auszubilden. Der Stoppfilm 28 funktioniert in späteren Schritten als der Polierstopper für CMP und als der Ätzstopper zum Ausbilden des Verbindungsgrabens 46 in dem Zwischenschicht-Isolierfilm 38, etc.
  • Der Stoppfilm 28 kann außer einem Siliziumnitridfilm, ein SiC-Hydridfilm (SiC:H-Film), SiC-Hydridoxidfilm (SiC:O:H-Film), SiC-Nitridfilm (SiC:N-Film) oder weitere sein. Der SiC:H-Film ist SiC-Film mit darin vorhandenem Wasserstoff (H). SiC:O:H-Film ist ein SiC-Film mit darin vorhandenem Sauerstoff (O) und H (Wasserstoff). SiC:N-Film ist ein SiC-Film mit darin vorhandenem N (Stickstoff).
  • Dann wird ein Kontaktloch 30 in dem Stoppfilm 28 und dem Zwischenschicht-Isolierfilm 26 hinab zu dem Source/Drain-Bereich 22 durch Photolithographie und Trockenätzen ausgebildet (2B).
  • Als nächstes wird ein Titannitridfilm (TiN) mit z.B. einer Dicke von 50 nm auf der gesamten Oberfläche durch z.B. ein Sputterverfahren abgeschieden, um das Sperrmetall 32 aus dem TiN-Film auszubilden.
  • Als nächstes wird auf dem Sperrmetall 32 ein Wolframfilm (W) 34 mit einer Dicke von z.B. 1 μm durch z.B. ein CVD-Verfahren ausgebildet.
  • Als nächstes werden der Wolframfilm 34 und das Sperrmetall 32 durch z.B. ein CMP-Verfahren poliert, bis die Oberfläche des Stoppfilms 28 freiliegt, um den Steckkontakt 35 aus dem Sperrmetall 32 und dem Wolframfilm 34 auszubilden, der in dem Kontaktloch 30 enthalten ist.
  • Als nächstes wird auf dem Stoppfilm 28 mit dem darin enthaltenen Steckkontakt 35 zum Beispiel ein SiC-Hydridoxid (SiC:O:H), durch z.B. ein Plasma-CVD-Verfahren abgeschieden, um den Isolierfilm 36 aus dem SiC-Hydridoxid-Film auszubilden. Der SiC-Hydridoxidfilm ist ein hochdichter Film mit darin enthaltenem Sauerstoff (O) und H (Wasserstoff) und funktioniert als eine Sperrfilm zum Verhindern der Diffusion von Wasser, etc.
  • Dann wird auf dem Isolierfilm 36 der Zwischenschicht-Isolierfilm 38 aus einem porösen Material aus z.B. porösem Siliziumdioxid mit einer Dicke von z.B. 160 nm ausgebildet (3A). Das den Zwischenschicht-Isolierfilm 38 ausbildende poröse Material ist nicht besonders beschränkt, so lange das Material Poren aufweist. Das poröse Material kann ein mit Kohlenstoff versetzter Siliziumoxidfilm sein, der ausgebildet wird durch ein Dampfphasenwachstumsverfahren, ein mit Kohlenstoff versetzter poröser Siliziumoxidfilm mit Poren, der ausgebildet wird durch Hinzufügen einer durch Wärme zersetzbaren Verbindung zu dem mit Kohlenstoff versetzten Siliziumoxidfilm, poröses Siliziumoxid, das ausgebildet wird durch ein Spin-Coating-Verfahren, ein organischer poröser Film oder weitere. In Bezug auf die Steuerung der Poren und der Dichte ist poröses, durch ein Spin-Coating-Verfahren ausgebildetes Siliziumoxid am meisten bevorzugt.
  • Der Zwischenschicht-Isolierfilm 38 aus porösem Siliziumoxid wird wie nachfolgend beispielhaft angegeben ausgebildet. Zuerst wird die Flüssigkeit aus der Zusammensetzung zum Ausbilden des porösen Zwischenschicht-Isolierfilms 38 auf dem Isolierfilm 36 durch z.B. ein Spin-Coating-Verfahren aufgebracht, um einen aufgebrachten Film der Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms auszubilden. Die Bedingungen für das Aufbringen sind z.B. 3000 U/min und 30 Sekunden. Als nächstes wird eine thermische Behandlung (sanftes Brennen) durchgeführt, um den aufgebrachten Film halb zu härten, wobei die in der Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms enthaltene, durch Wärme zersetzbare Verbindung zersetzt wird, um Poren auszubilden. Somit wird der Zwischenschicht-Isolierfilm 38 aus porösem Siliziumoxid ausgebildet.
  • Bei dem sanften Brennen ist es bevorzugt, die Behandlungstemperatur und die Behandlungszeitdauer so zu steuern, dass der Grad an durch Infrarotspektroskopie gemessener Vernetzung 10–90% beträgt. Wenn der Vernetzungsgrad über 90% beträgt, wird die photochemische Reaktion durch UV-Härten, die in einem späteren Schritt durchgeführt wird, nicht sanft gefördert. Wenn der Vernetzungsgrad kleiner ist als 10%, wird der darunter befindliche Isolierfilm in unerwünschter Weise durch das Anwendungs-Lösungsmittel gelöst.
  • Die Zusammensetzung zum Ausbilden des porösen Siliziumoxids kann ausgebildet werden durch Zugeben einer durch Wärme zersetzbaren organischen Verbindung zu einem Polymer, das hergestellt wird durch eine Hydrolysereaktion oder Kondensationspolymerisations-Reaktion unter Verwendung von z.B. Tetraalkoxysilan, Trialkoxysilan, Methyltrialkoxysilan, Ethyltrialkoxysilan, Propyltrialkoxysilan, Phenyltrialkoxysilan, Vinyltrialkoxysilan, Allyltrialkoxysilan, Glycidyltrialkoxysilan, Dialkoxysilan, Dimethyldialkoxysilan, Diethyldialkoxysilan, Dipropyldialkoxysilan, Diphenyldialkoxysilan, Divinyldialkoxysilan, Diallyldialkoxysilan, Diglycidyldialkoxysilan, Phenylmethyldialkoxysilan, Phenylethyldialkoxysilan, Phenylpropyltrialkoxysilan, Phenylvinyldialkoxysilan, Phenylallyldialkoxysilan, Phenylglycidyldialkoxysilan, Methylvinyldialkoxysilan, Ethylvinyldialkoxysilan, Propylvinyldialkoxysilan oder weiteren als dem Ausgangsmaterial. Bevorzugt ist die Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms Cluster-poröses Siliziumoxid, das aus quaternärem Alkylamin ausgebildet wird. Dies deshalb, weil kleine Poren gleichmäßig ausgebildet werden können. Die organische Verbindung für die Zersetzung durch Wärme kann z.B. Acrylharz oder weitere sein.
  • Dann wird auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 38 der Isolierfilm 40 aus einer Siliziumverbindung, die 30–90% Si-CH3-Bindungen enthält, ausgebildet (3B). 30–90% Si-CH3-Bindungen enthalten bedeutet hier, dass wenn alle Bindungen zu Si in der Verbindung 100% sind, das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen 30–90% beträgt. Das Anteilsverhältnis der Bindungen kann nachgewiesen werden durch Auftrennen einer Si-2p-Wellenform, die z.B. durch XPS-Messung erhalten wird. Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen mit einer XPS-Vorrichtung "Axis-Hsi" von Kratos Analytical Limited nachgewiesen.
  • Solange die Siliziumverbindung, die die Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms ausbildet, 30–90% Si-CH3-Bindungen enthält, ist das Anteilsverhältnis der Siliziumverbindung nicht streng beschränkt. Eine derartige Siliziumverbindung kann eine Verbindung sein, die R1- und R2- Teile von Polycarbosilan aufweisen kann, das durch die allgemeine Formel ausgedrückt wird:
    Figure 00150001
    (wobei R1 und R2 gleich oder verschieden voneinander sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder eine unsubstituierte Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Cycloalkylgruppe oder eine Arylgruppe repräsentieren.)
    substituiert mit CH3, um dadurch das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen zu steuern, damit es in dem oben beschriebenen Bereich liegt, oder eine Verbindung mit R1-, R2- und R3-Teilen von Polysilazan, das durch die allgemeine Formel ausgedrückt wird:
    Figure 00150002
    (wobei R1, R2 und R3 gleich oder verschieden voneinander sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder eine unsubstituierte Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Cycloalkylgruppe oder eine Arylgruppe repräsentieren.)
    substituiert mit CH3, um dadurch das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen zu steuern, damit es in dem oben beschriebenen Bereich liegt.
  • Das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen ist nicht kleiner als 30%, da die UV-Absorption des Isolierfilms 40 bei der UV-Härtung, die in einem nachfolgend beschriebenen Schritt durchzuführen ist, unzureichend ist, wenn das Anteilsverhältnis kleiner als 30% ist, und es schwierig zu unterdrücken ist, dass die Dielektrizitätskonstante des porösen Isolierfilms 38 größer wird. Wenn das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen nicht größer ist als 90%, ist demgegenüber die UV-Absorption bei der UV-Härtung zu hoch, um das Härten des porösen Isolierfilms zu fördern, und der poröse Isolierfilm kann nicht einen Zielwert der Filmfestigkeit aufweisen.
  • Der Isolierfilm 40 wird wie nachfolgend exemplarisch dargestellt ausgebildet. Als erstes wird die Flüssigkeit aus der Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms 40 auf den Isolierfilm 36 durch z.B. ein Spin-Coating-Verfahren aufgebracht, um einen aufgebrachten Film der Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms auszubilden. Dann wird thermisches Behandeln (sanftes Brennen) durchgeführt, um den aufgebrachten Film halb zu härten, um den Isolierfilm 40 auszubilden.
  • Dann wird UV-Strahlung durch den Isolierfilm 40 zu dem Zwischenschicht-Isolierfilm 38 gestrahlt, um den Zwischenschicht-Isolierfilm 38 mit UV zu härten (3C). Das UV-Härten wird im Vakuum oder bei normalem Druck durchgeführt, aber bevorzugt wird das UV-Härten im Vakuum durchgeführt. Bei dem UV-Härten im Vakuum kann ein inertes Gas, wie beispielsweise Stickstoff, Argon oder weitere zum Einstellen des Drucks und zum Reformieren eingeführt werden. Beim Bestrahlen der UV-Strahlung ist es bevorzugt, die UV-Strahlung anzuwenden, während auf 50–470°C erwärmt wird. Dies deshalb, weil das Härten des porösen Zwischenschicht-Isolierfilms 38 beschleunigt wird, die Filmfestigkeit erhöht werden kann und die Adhäsion an den unteren Isolierfilm (den Stoppfilm 28) vergrößert werden kann. Die Temperatur der thermischen Behandlung kann konstant sein oder in einer Mehrzahl von Schritten geändert werden.
  • Aufgrund des Isolierfilms 40 aus der Siliziumverbindung, die 30–90% Si-CH3-Bindungen enthält, der auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 38 ausgebildet ist, wird bei der UV-Härtung ein Teil der UV-Strahlung mit dem Wellenlängenbereich, der CH3-Gruppen eliminiert, durch den Isolierfilm 40 absorbiert, um es nur der UV-Strahlung zu ermöglichen, die zum Dehydrieren und Kondensieren von Silanol-Gruppen notwendig ist, die in dem Zwischenschicht-Isolierfilm 38 verbleiben, bei dem Zwischenschicht-Isolierfilm 38 anzukommen. Somit unterdrückt die Eliminierung der CH3-Gruppen die Vergrößerung der Dielektrizitätskonstante, wohingegen die Filmfestigkeit des Zwischenschicht-Isolierfilms 38 vergrößert werden kann.
  • Die UV-Härtung eliminiert die CH3-Gruppen in dem Isolierfilm 40, um daraus resultierend den Isolierfilm 40 hochdicht zu machen. Somit kann der Isolierfilm 40 als ein Ätzstopper funktionieren. Der Anteil an den Si-CH3-Bindungen in dem Isolierfilm 40 nach der UV-Härtung wurde gemessen, und alle Proben wiesen Werte auf, die 10% nicht überschritten.
  • Dann wird ein Photoresistfilm 42 mit einer Öffnung 44, die einen Bereich für die darin auszubildende Verbindung aus der ersten Schicht freilegt, über dem Isolierfilm 40 durch Photolithographie ausgebildet.
  • Dann werden durch Trockenätzen unter Verwendung von z.B. CF4-Gas und CHF3-Gas der Isolierfilm 40, der Zwischenschicht-Isolierfilm 38 und der Isolierfilm 36 nacheinander mit dem Photoresistfilm 42 als der Maske und dem Stoppfilm 28 als dem Stopper nacheinander geätzt, um einen Verbindungsgraben 46 zum Aufnehmen der Verbindung 52 in dem Isolierfilm 40, dem Zwischenschicht-Isolierfilm 38 und dem Isolierfilm 36 auszubilden (4A). Die obere Oberfläche des Steckkontakts 35 liegt frei in dem Verbindungsgraben 46.
  • Als nächstes wird der Photoresistfilm 42 entfernt, z.B. durch Veraschen.
  • Als nächstes wird ein Tantalnitridfilm (TaN) mit einer Dicke von z.B. 10 nm über die gesamte Oberfläche durch z.B. ein Sputterverfahren abgeschieden, um das Sperrmetall 48 aus dem TaN-Film auszubilden. Das Sperrmetall 48 dient zum Verhindern der Diffusion von Cu in den Isolierfilm aus einer in einem späteren Schritt ausgebildeten Kupfer-Verbindung.
  • Als nächstes wird ein Cu-Film mit einer Dicke von z.B. 10 nm auf dem Sperrmetall 48 durch z.B. ein Sputterverfahren abgeschieden, um einen (nicht gezeigten) Keimfilm aus dem Cu-Film auszubilden.
  • Als nächstes wird durch z.B. ein galvanisches Verfahren mit dem Keimfilm als dem Keim ein Cu-Film abgeschieden, um einen Cu-Film 50 mit einer Dicke von 600 nm einschließlich der Dicke der Keimschicht auszubilden.
  • Als nächstes werden der Cu-Film 50 und das Sperrmetall 48 auf dem Isolierfilm 40 durch ein CMP-Verfahren entfernt, um die Verbindung 51 aus dem Sperrmetall 48 und dem Cu-Film 50 auszubilden, die in dem Verbindungsgraben 46 enthalten ist. Das Verfahren zum Ausbilden der Verbindung 51 wird als einfaches Damaszener-Verfahren bezeichnet.
  • Dann wird ein SiC-Hydridoxidfilm mit einer Dicke von z.B. 30 nm auf der gesamten Oberfläche durch z.B. ein CVD-Verfahren abgeschieden, um den Isolierfilm 52 aus dem SiC-Hydridoxidfilm auszubilden (4B). Der Isolierfilm 52 funktioniert als ein Sperrfilm zum Verhindern der Diffusion von Wasser und der Diffusion des Cu aus der Cu-Verbindung.
  • Als nächstes wird der poröse Zwischenschicht-Isolierfilm 54 auf dem Isolierfilm 52 ausgebildet. Der poröse Zwischenschicht-Isolierfilm 54 wird durch das gleiche Verfahren ausgebildet, wie das oben beschriebene Verfahren zum Ausbilden z.B. des Zwischenschicht-Isolierfilms 38. Die Filmdicke des Zwischenschicht-Isolierfilms 54 beträgt z.B. 180 nm.
  • Als nächstes wird auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 54 der Isolierfilm 56 aus einer Siliziumverbindung ausgebildet, die 30–90% Si-CH3-Bindungen enthält (5A). Der Isolierfilm 56 wird durch das gleiche Verfahren ausgebildet, wie das oben beschriebene Verfahren zum Ausbilden des Isolierfilms 40. Die Filmdicke des Isolierfilms 56 beträgt z.B. 30 nm.
  • Als nächstes wird UV-Strahlung durch den Isolierfilm 56 zu dem Zwischenschicht-Isolierfilm 54 gestrahlt, um den Zwischenschicht-Isolierfilm 54 mit UV zu härten. Die UV-Härtung dient zum Vergrößern der Filmfestigkeit des porösen Zwischenschicht-Isolierfilms 54 und zum Vergrößern der Filmdichte des Isolierfilms 56 und wird auf die gleiche Weise durchgeführt, wie die oben beschriebene UV-Härtung zum Ausbilden des Zwischenschicht-Isolierfilms 38.
  • Danach wird der poröse Zwischenschicht-Isolierfilm 58 auf dem Isolierfilm 56 ausgebildet. Der poröse Zwischenschicht-Isolierfilm 58 wird durch das gleiche Verfahren ausgebildet, wie das oben beschriebene Verfahren zum Ausbilden z.B. des Zwischenschicht-Isolierfilms 38. Die Filmdicke des Zwischenschicht-Isolierfilms 59 beträgt z.B. 160 nm.
  • Dann wird auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 58 der Isolierfilm 60 aus einer Siliziumverbindung, die 30–90% Si-CH3-Bindungen enthält, ausgebildet (5B). Der Isolierfilm 60 wird durch das gleiche Verfahren ausgebildet, wie das oben beschriebene Verfahren zum Ausbilden des Isolierfilms 40. Die Filmdicke des Isolierfilms 60 beträgt z.B. 30 nm.
  • Als nächstes wird UV-Strahlung durch den Isolierfilm 60 zu dem Zwischenschicht-Isolierfilm 58 gestrahlt, um den Zwischenschicht-Isolierfilm 58 mit UV zu härten. Die UV-Härtung dient zum Vergrößern der Filmfestigkeit des porösen Zwischenschicht-Isolierfilms 58 und zum Vergrößern der Filmdichte des Isolierfilms 60. Die UV-Härtung wird auf die gleiche Weise durchgeführt, wie die oben beschriebene UV-Härtung des Zwischenschicht-Isolierfilms 38.
  • Als nächstes wird ein Photoresistfilm 62 mit einer Öffnung 64, die den Bereich für ein Durchgangsloch hinab zu der darin auszubildenden Verbindung 52 freilegt, auf dem Isolierfilm 60 durch Photolithographie ausgebildet.
  • Als nächstes werden durch Trockenätzen unter Verwendung von z.B. CF4-Gas und CHF3-Gas und mit dem Photoresistfilm 62 als der Maske, nacheinander der Isolierfilm 60, der Zwischenschicht-Isolierfilm 58, der Isolierfilm 56, der Zwischenschicht-Isolierfilm 54 und der Isolierfilm 52 geätzt, um das Durchgangsloch 66 hinab zu dem Isolierfilm 60, dem Zwischenschicht-Isolierfilm 58, dem Isolierfilm 56, dem Zwischenschicht-Isolierfilm 54 und dem Isolierfilm 52 auszubilden (6). Die jeweiligen Isolierfilme können nacheinander geätzt werden durch das Zusammensetzungsverhältnis der Ätzgase, und dem Druck, etc. für das Ätzen.
  • Als nächstes wird der Photoresistfilm 62 entfernt durch z.B. Veraschen.
  • Als nächstes wird auf dem Isolierfilm 60 mit dem darin ausgebildeten Durchgangsloch 66, ein Photoresistfilm 68 mit der Öffnung 70, die den Bereich für die darin auszubildende Verbindung 77b aus der zweiten Schicht freilegt, durch Photolithographie ausgebildet.
  • Als nächstes wird durch Trockenätzen unter Verwendung von z.B. CF4-Gas und CHF3-Gas und mit dem Photoresistfilm 68 als der Maske nacheinander der Isolierfilm 60, der Zwischenschicht-Isolierfilm 58 und der Isolierfilm 56 geätzt, um den Verbindungsgraben 72 zum Aufnehmen der Verbindung 77b in dem Isolierfilm 60, dem Zwischenschicht-Isolierfilm 58 und dem Isolierfilm 56 auszubilden (7). Der Verbindungsgraben 72 ist mit dem Durchgangsloch 66 verbunden.
  • Dann wird der Photoresistfilm 68 entfernt durch z.B. Veraschen.
  • Als nächstes wird ein TaN-Film mit einer Dicke von z.B. 10 nm auf der gesamten Oberfläche durch z.B. ein Sputterverfahren abgeschieden, um das Sperrmetall 74 aus dem TaN-Film auszubilden. Das Sperrmetall 74 dient zum Verhindern der Diffusion des Cu von einer in einem späteren Schritt auszubildenden Kupfer-Verbindung in den Isolierfilm.
  • Als nächstes wird auf dem Sperrmetall 74 ein Cu-Film mit einer Dicke von z.B. 10 nm durch z.B. ein Sputterverfahren abgeschieden, um einen (nicht gezeigten) Keimfilm aus dem Cu-Film auszubilden.
  • Dann wird durch z.B. Galvanisieren unter Verwendung des Keimfilms als dem Keim ein Cu-Film abgeschieden, um den Cu-Film 76 mit einer Dicke von z.B. 1400 nm einschließlich der Dicke der Keimschicht auszubilden.
  • Dann werden der Cu-Film 76 und das Sperrmetall 74 auf dem Isolierfilm 60 durch ein CMP-Verfahren wegpoliert, um integral miteinander auf einmal den in dem Durchgangsloch 66 vorhandenen und aus dem Sperrmetall 74 und dem Cu-Film 76 ausgebildeten Steckkontakt 77a, und die in dem Verbindungsgraben 72 vorhandene und aus dem Sperrmetall 74 und dem Cu-Film 76 ausgebildete Verbindung 77b auszubilden. Das Verfahren zum derartigen integral miteinander und auf einmal Ausbilden des Steckkontakts 77a und der Verbindung 77b wird als doppeltes Damaszener-Verfahren bezeichnet.
  • Dann wird ein SiC-Hydridoxidfilm mit einer Dicke von z.B. 30 nm auf der gesamten Oberfläche durch z.B. ein CVD-Verfahren abgeschieden, um den Isolierfilm 78 aus dem SiC-Hydridoxidfilm auszubilden (8). Der Isolierfilm 78 funktioniert als der Sperrfilm zum Verhindern der Diffusion von Wasser und der Diffusion von dem Cu aus der Cu-Verbindung.
  • Dann werden die oben beschriebenen Schritte sofern erforderlich in geeigneter Weise wiederholt, um die Verbindung aus der dritten Schicht (nicht gezeigt) auszubilden, etc., und es wird die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform fertig gestellt.
  • Wie oben beschrieben ist, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf dem porösen Isolierfilm der Isolierfilm aus einer Siliziumverbindung, die 30–90% Si-CH3-Bindungen enthält, ausgebildet, und UV-Strahlung wird durch den Isolierfilm zu dem porösen Isolierfilm gestrahlt, um den porösen Isolierfilm zu härten, wobei die UV-Strahlung mit der Wellenlänge, die CH3-Gruppen eliminiert, ausreichend absorbiert werden kann, und die Festigkeit des porösen Isolierfilms kann mit Priorität durch die UV-Härtung verbessert werden. Als Folge davon kann ohne Vergrößerung der Dielektrizitätskonstante des porösen Isolierfilms die Filmdichte vergrößert werden. Die Adhäsion an den unteren Film kann ebenfalls vergrößert sein. Bei der Bestrahlung mit UV-Strahlung werden die CH3-Gruppen des oberen Isolierfilms eliminiert und die Filmdichte wird vergrößert, wodurch die Filmfestigkeit vergrößert wird, und der obere Isolierfilm kann als der Ätzstoppfilm verwendet werden. Somit kann ein Schaltkreissubstrat mit größerer Zuverlässigkeit und großer Geschwindigkeit hergestellt werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann sich auf weitere verschiedene Modifikationen erstrecken.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform und das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung beschränkt, und ist umfassend anwendbar bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen, die poröse Isolierfilme einschließen. Die Filmdicke und die Materialien der entsprechenden Schichten, die die Halbleitervorrichtung ausbilden, können in geeigneter Weise verändert werden.
  • [Beispiele]
  • Die Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms aus porösem Siliziumoxid wurde auf ein Substrat mittels eines Spin-Coating-Verfahrens aufgebracht und es wurde ein aufgebrachter Film ausgebildet. Die Anwendungsbedingungen waren z.B. 3000 U/min und 30 Sekunden. Dann wurde sanftes Brennen durchgeführt, um den aufgebrachten Film zu härten, während die in der Zusammensetzung zum Ausbilden des Isolierfilms enthaltene, durch Wärme zersetzbare Verbindung thermisch zersetzt wurde, um Poren auszubilden.
  • Somit wurde der poröse Isolierfilm aus porösem Siliziumoxid ausgebildet. Der Vernetzungsgrad des so ausgebildeten porösen Isolierfilms wurde durch Infrarotspektroskopie gemessen. Der Vernetzungsgrad betrug 10–90%. Der Anteil an Si-CH3-Bindungen in dem porösen Isolierfilm wurde durch XPS-Messung erhalten, und das Anteilsverhältnis betrug 3–60%.
  • Als nächstes wurde auf dem so ausgebildeten porösen Isolierfilm ein Isolierfilm aus einer Siliziumverbindung, die Si-CH3-Bindungen in einem vorgeschriebenen Anteilsverhältnis enthielt, durch ein Spin-Coating-Verfahren ausgebildet. Das Anteilsverhältnis an Si-CH3-Bindungen wurde verändert, um 11 nachfolgend beschriebene Probenarten zu erzeugen. Die Anteilsverhältnisse der Si-CH3-Bindungen wurden durch eine XPS-Vorrichtung "Axis-Hsi" von Kratos Analytical Limited bestimmt.
  • [Beispiel 1] Der Isolierfilm wurde mit dem Anteilsverhältnis von Si-CH3-Bindungen von 30% ausgebildet.
  • [Beispiel 2] Der Isolierfilm wurde mit dem Anteilsverhältnis von Si-CH3-Bindungen von 40% ausgebildet.
  • [Beispiel 3] Der Isolierfilm wurde mit dem Anteilsverhältnis von Si-CH3-Bindungen mit 50% ausgebildet.
  • [Beispiel 4] Der Isolierfilm wurde mit dem Anteilsverhältnis von Si-CH3-Bindungen von 60% ausgebildet.
  • [Beispiel 5] Der Isolierfilm wurde mit dem Anteilsverhältnis von Si-CH3-Bindungen mit 70% ausgebildet.
  • [Beispiel 6] Der Isolierfilm wurde mit dem Anteilsverhältnis von Si-CH3-Bindungen von 80% ausgebildet.
  • [Beispiel 7] Der Isolierfilm wurde mit dem Anteilsverhältnis von Si-CH3-Bindungen von 90% ausgebildet.
  • [Kontrolle 1] Der Isolierfilm wurde mit dem Anteilsverhältnis von Si-CH3-Bindungen von 0% ausgebildet.
  • [Kontrolle 2] Der Isolierfilm wurde mit dem Anteilsverhältnis von Si-CH3-Bindungen von 10% ausgebildet.
  • [Kontrolle 3] Der Isolierfilm wurde mit dem Anteilsverhältnis von Si-CH3-Bindungen von 20% ausgebildet.
  • [Kontrolle 4] Der Isolierfilm wurde mit dem Anteilsverhältnis von Si-CH3-Bindungen von 93% ausgebildet.
  • Als nächstes wurde UV-Strahlung zu dem porösen Isolierfilm durch den Isolierfilm gestrahlt, um den porösen Isolierfilm mit UV zu härten, und es wurden die zu messenden Proben hergestellt.
  • Die Dielektrizitätskonstante der porösen Isolierfilme, die Festigkeit der porösen Isolierfilme und die Ätzselektivität der Isolierfilme gegenüber den porösen Isolierfilmen wurden bei den so hergestellten Proben gemessen.
  • Durch das Herstellungsverfahren gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wurden die Verbindungen und die leitfähigen Stecker ausgebildet, um seriell 1.000.000 Steckkontakte elektrisch zu verbinden, und es wurde der Ausbeutetest der elektrischen Verbindungen durchgeführt. Es wurde die effektive Dielektrizitätskonstante zwischen den Verbindungen gemessen.
  • Die effektive Dielektrizitätskonstante ist eine Dielektrizitätskonstante, die gemessen wird bei dem porösen Isolierfilm und weiteren Isolierfilmen, die um die Verbindungen vorhanden sind. In diesem Fall wurde die effektive Dielektrizitätskonstante bei dem porösen Isolierfilm mit relativ kleiner Dielektrizitätskonstante gemessen und auch dem Isolierfilm mit relativ großer Dielektrizitätskonstante, der um die Verbindungen herum vorhanden ist, und die Werte der effektiven Dielektrizitätskonstante waren größer als die Dielektrizitätskonstanten des porösen Isolierfilms.
  • Die Ergebnisse der Messung, die mit den 11 oben beschriebenen Probenarten gemacht wurden, sind in Tabelle 1 und Tabelle 2 zusammengefasst.
  • Tabelle 1
    Figure 00260001
  • Tabelle 2
    Figure 00270001
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, wurde das Anteilsverhältnis an Si-CH3-Bindungen des Isolierfilms so eingestellt, dass es nicht kleiner ist als 30%, einschließlich 30%, wodurch die Dielektrizitätskonstante des porösen Isolierfilms verkleinert wurde. Dies deshalb, weil das Anteilsverhältnis an Si-CH3-Bindungen des oberen Isolierfilms auf nicht kleiner als 30% eingestellt wurde, wodurch bei der UV-Härtung die UV-Strahlung mit der Wellenlänge, die CH3-Gruppen eliminiert, ausreichend durch den oberen Isolierfilm absorbiert wird, und nur die UV-Strahlung, die zum Dehydrieren und Kondensieren von in dem porösen Isolierfilm verbleibendem Silanol notwendig ist, bei dem porösen Isolierfilm ankommen kann.
  • Wenn andererseits das Verhältnis der eliminierten CH3-Gruppen verkleinert wird, wird die Filmfestigkeit ein wenig verkleinert. Bei dem Anteil an den Si-CH3-Gruppen von 30–90% ist die Verkleinerung jedoch gering. Auf Grundlage davon, dass die Filmfestigkeit des porösen Isolierfilms ohne den Isolierfilm, der 30–90% Si-CH3-Bindungen enthält, 10,0 GPa ist, kann die Wirkung der Verbesserung der Filmfestigkeit auch in dem Bereich von 30–90% des Si-CH3-Bindungs-Anteilsverhältnis gefunden werden.
  • Wenn der Anteil an Si-CH3-Bindungen des Isolierfilms vergrößert war, konnte die Ätzselektivität gegenüber dem porösen Isolierfilm vergrößert werden. Bei dem Anteil an den Si-CH3-Bindungen von nicht kleiner als 30%, war die Ätzselektivität gegenüber dem porösen Isolierfilm nicht kleiner als 1,5, und der brauchbare Wert konnte realisiert werden.
  • Wie in Tabelle 2 gezeigt ist, konnten auf Basis der Ergebnisse der Ausbeute an elektrischen Kontakten die Proben mit Anteilen an Si-CH3 von 30–90% hohe Ausbeuten von 94,7–100% aufweisen, wohingegen die Proben mit Anteilen an Si-CH3-Bindungen kleiner als 30% oder größer als 90% kleinere Werte von 51,1–71,1% aufwiesen.
  • Der Widerstand der Verbindung wurde gemessen, nachdem diese für 3000 Stunden bei 200°C belassen worden war. Es wurde keine Vergrößerung des Widerstandswerts bei den Proben 1 bis 7 festgestellt, es wurden jedoch Vergrößerungen des Widerstandswerts der Kontrollproben 1 bis 4 festgestellt.

Claims (14)

  1. Eine Zusammensetzung zum Ausbilden eines Isolierfilms, enthaltend: eine Siliziumverbindung, die 30–90% Si-CH3-Bindungen enthält; und ein organisches Lösungsmittel zum Lösen der Siliziumverbindung.
  2. Eine Zusammensetzung zum Ausbilden eines Isolierfilms nach Anspruch 1, worin die Siliziumverbindung eine Verbindung ist, die R1- und R2-Teile von Polycarbosilan aufweist, das durch die allgemeine Formel ausgedrückt wird:
    Figure 00290001
    (wobei R1 und R2 gleich oder verschieden voneinander sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder eine unsubstituierte Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Cycloalkylgruppe oder eine Arylgruppe repräsentieren.) substituiert mit CH3, um dadurch das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen zu steuern, damit es in dem oben beschriebenen Bereich liegt.
  3. Eine Zusammensetzung zum Ausbilden eines Isolierfilms nach Anspruch 1, worin die Siliziumverbindung eine Verbindung ist, die R1-, R2- und R3-Teile von Polysilazan aufweist, das durch die allgemeine Formel ausgedrückt wird:
    Figure 00300001
    (wobei R1, R2 und R3 gleich oder verschieden voneinander sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder eine unsubstituierte Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Cycloalkylgruppe oder eine Arylgruppe repräsentieren.) substituiert mit CH3, um dadurch das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen zu steuern, damit es in dem oben beschriebenen Bereich liegt.
  4. Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das die Schritte beinhaltet: Ausbilden eines ersten Isolierfilms aus einem porösen Material über ein Substrat; Ausbilden über dem ersten Isolierfilm eines zweiten Isolierfilms, der eine Siliziumverbindung enthält, die 30–90% Si-CH3-Bindungen enthält, und Strahlen von UV-Strahlung zu dem zu dem zweiten Isolierfilm, der auf dem ersten Isolierfilm ausgebildet ist, um den ersten Isolierfilm zu härten.
  5. Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, worin in dem Schritt des Härtens des ersten Isolierfilms die CH3-Gruppen in dem zweiten Isolierfilm durch die Bestrahlung der UV-Strahlung eliminiert werden, um eine Filmdichte des zweiten Isolierfilms zu vergrößern.
  6. Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, worin in dem Schritt des Ausbildens des ersten Isolierfilms der erste Isolierfilm, der darin 3–60% Si-CH3-Bindungen enthält, ausgebildet wird.
  7. Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, worin in dem Schritt des Härtens des ersten Isolierfilms UV-Strahlung gestrahlt wird, während auf 50–470°C erwärmt wird.
  8. Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, worin der Schritt des Ausbildens des ersten Isolierfilms den Schritt des Aufbringens einer Zusammensetzung zum Ausbilden des ersten Isolierfilms beinhaltet, um einen aufgebrachten Film auszubilden, und den Schritt des Halbhärtens des aufgebrachten Films durch thermische Behandlung.
  9. Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, worin in dem Schritt des Halbhärtens des aufgebrachten Films Bedingungen der thermischen Behandlung so eingestellt werden, dass ein Vernetzungsgrad in dem Film 10–90% beträgt.
  10. Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, worin der Schritt des Ausbildens des zweiten Isolierfilms den Schritt des Aufbringens einer Zusammensetzung zum Ausbilden des zweiten Isolierfilms zum Ausbilden eines aufgebrachten Films beinhaltet, und den Schritt des Halbhärtens des aufgebrachten Films durch thermische Behandlung.
  11. Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, worin in dem Schritt des Halbhärtens des aufgebrachten Films Bedingungen für die thermische Behandlung so eingestellt werden, dass ein Vernetzungsgrad in dem Film 10–90% beträgt.
  12. Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, worin als die Siliziumverbindung eine Verbindung mit R1- und R2-Teilen von Polycarbosilan verwendet wird, das durch die allgemeine Formel ausgedrückt wird:
    Figure 00320001
    (wobei R1 und R2 gleich oder verschieden voneinander sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder eine unsubstituierte Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Cycloalkylgruppe oder eine Arylgruppe repräsentieren.) substituiert mit CH3, um dadurch das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen zu steuern, damit es in dem oben beschriebenen Bereich liegt.
  13. Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, worin als die Siliziumverbindung eine Verbindung mit R1-, R2- und R3-Teilen von Polysilazan verwendet wird, das ausgedrückt wird durch die allgemeine Formel:
    Figure 00320002
    (wobei R1, R2 und R3 gleich oder verschieden voneinander sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder eine unsubstituierte Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Cycloalkylgruppe oder eine Arylgruppe repräsentieren.) substituiert mit CH3, um dadurch das Anteilsverhältnis der Si-CH3-Bindungen zu steuern, damit es in dem oben beschriebenen Bereich liegt.
  14. Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, worin in dem Schritt des Ausbildens des ersten Isolierfilms der erste Isolierfilm aus porösem Siliziumoxid ausgebildet wird.
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