DE3329065A1 - Polymerschichten fuer elektronische schaltungen - Google Patents

Polymerschichten fuer elektronische schaltungen

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Description

Beschreibung
Polymerschichten für elektronische Schaltungen
Die Erfindung betrifft elektronische Schaltungen mit Polymerfilmen, die als Isolatoren und dielektrische Schichten verwendet werden.
Die beständigen Fortschritte in der Technologie hochintegrierter Schaltungen (VLSI) hat zu größeren Packungsdichten und kleineren Merkmalsfeinheiten geführt. Dadurch entstand ein Bedarf an neuen und verbesserten dielektrischen Materialien zur Verwendung in verschiedenen Bauteilen. Beispielsweise besteht aufgrund der engen Nachbarschaft von verschiedenen Leiterelementen in VLSI-Schaltungen ein Bedarf an dielektrischen Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante, um parasitäre Kapazitäten zu verringern. Ferner ist aufgrund der engen Nachbarschaft von verschiedenen Leiterelementen in VLSI-Schaltungen eine hohe dielektrische Durchschlagsfestigkeit erforderlich. Die Verwendung von zwei oder mehr Metallisierungsniveaus macht es erforderlich, daß dielektrische Materialien weitere besondere Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise ist es in bestimmten Fällen erwünscht, daß das dielektrische Material bei relativ niedri-
ger Temperatur aufgebracht wird, so daß es die Mehrfachniveauschaltung nicht beeinträchtigt. In anderen Fällen sind bei der Herstellung derartiger Mehrfachniveauschaltungen häufig relativ hohe Temperaturen erforderlich, gegenüber denen das dielektrische Material beständig sein muß. Auch aufgrund der verringerten Merkmalsgrößen und der höheren angelegten Spannungen, wie es bei neuen VLSI-Vorrichtungen der Fall ist/ kann es erforderlich sein, neue Materialien für die Einglasung und Einkapselung zur Verfügung zu stellen.
Erwünschte Eigenschaften für dielektrische Schichten zur Verwendung in VLSI-Schaltungen sind niedrige Dielektrizitätskonstanten, um parasitäre Kapazitäten möglichst gering zu halten, eine hohe thermische Stabilität, um eine Weiterverarbeitung der Schaltung bei hohen Temperaturen zu ermöglichen, eine relativ niedrige Aufbringtemperatür, um Schädigungen der Schaltung beim Aufbringen des dielektrischen Materials möglichst gering zu halten, eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit, eine gute Haftung, ein guter Zusammenhalt der Schicht (d.h. Fehlen von Rissen) und eine chemische Beständigkeit/insbesondere gegenüber Wasser und Wasserdampf. Ein derartiges dielektrisches Material wäre äußerst wertvoll, insbesondere zur Anwendung bei hochkompakten Schaltungen, da aufgrund von verringerten parasitären Kapazitäten höhere Geschwindigkeiten
und aufgrund einer höheren thermischen Stabilität eine größere Flexibilität bei der Verarbeitung derartiger Schaltungen ermöglicht würden.
Eine Reihe von Untersuchungen über die Anwendung von Polymerschichten in elektronischen Schaltungen als isolierende und einkapselnde Schichten sowie als passivierende Schichten wurden durchgeführt. Besonders erwähnenswert ist folgende Arbeit: A. Szeto und D.W. Hess,- "Correlation of Chemical'and Electrical Properties of Plasma - Deposited Tetramethylsilane Films", Journal of Applied Physics, Bd. 52 (2), (1981) S. 903. Diese Autoren untersuchten die Eignung von Tetramethylsilanschichten bei der Herstellung elektrischer Schaltungen. Ähnliche Untersuchungen wurden für durch plasmainduzierte Polymerisation von Hexamethyldisiloxan hergestellte Polymerschichten durchgeführt. Diese Untersuchungen sind in folgenden Arbeiten beschrieben: M. Maisonneuve et al., Thin Solid Films, Bd. 44 (1977), Seiten 209 bis 216; M. Aktik et al., Journal of Applied Physics, Bd. 51 (9), (1980), Seiten 5055 bis 5057; M. Maisonneuve et al., Thin Solid Films, Bd. 33 (1976), Seiten 35 bis 41; und J.E. Klemberg-Sapieha, Applied Physics Letters, Bd. 37 (1), (1980), Seiten 104 bis 105.
Erfindungsgemäß wird eine elektrische Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt, die halbleitendes Material
O O ^ Cs ^ ^ Γ"
und Leiterelemente enthält. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich eine durch plasmainduzierte Polymerisation von mindestens einem Alkylalkoxysilan mit Alkyl- und Alkoxyresten mit bis zu drei Kohlenstoffatomen hergestellte Polysiloxanschicht aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine elektrische Schaltung bereitgestellt, bei der zumindest ein Teil der Oberfläche der Schaltung mit einer im Plasma niedergeschlagenen Polysiloxanschicht bedeckt ist, wobei das Monomer ein Alkylalkoxysilan ist. Die Alkyl- und Alkoxyreste sollen nicht mehr als drei Kohlenstoffatome enthalten. Spezielle Beispiele sind Trimethylmethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Triäthyläthoxysilan und dergl. Als Monomer wird Trimethylmethoxysilan aufgrund seiner niedrigen Dielektrizitätskonstante, seiner hohen Durchbruchsspannung, seiner niedrigen Schichtspannungen, eines vernünftigen Grads an thermischer Stabilität und einer hohenHydrophobizität bevorzugt. Die Polymerschicht eignet sich für verschiedenste elektrische Schaltungen, für HF,. NF, Gleichstrom und dergl. Typischerweise enthält eine Schaltung ein Substrat, Leiterelemente, Eingangsanschlüsse, Ausgangsanschlüsse und dergl.. Diese Schichten sind besonders vorteilhaft, wenn zumindest einige der Leiterzwischenräume sehr klein sind (d.h. in einer Größenordnung von 2 um oder darunter) und die Schaltungsfrequen-
zen (oder die entsprechenden Zugriffszeiten) sehr hoch sind (d.h. mehr als 5 MHz). Diese Schichten erweisen sich auch als sehr vorteilhaft bei Aluminiummetallisierungen oder anderen Metallisierungen, bei denen eine Temperaturwechselbeanspriichung erforderlich ist.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung einiger Werte von Dielektrizitätskonstanten von aus verschiedenen Alkylalkoxysilanen hergestellten Polysiloxanschichten;
Fig. 2 eine graphische Darstellung einiger Werte für die Durchbruchsspannung von aus verschiedenen Alkylalkoxysilanen hergestellten Polysiloxanschichten;
Fig. 3 eine graphische Darstellung einiger Werte für die thermische Wirkung auf die Schichtdicke von aus verschiedenen Alkylalkoxysilanen hergestellten Polysiloxanschichten;
Fig. 4 einen Querschnitt eines Teils einer typischen inte- · grierten Schaltung, wobei bestimmte Merkmale die- · ser Schaltung, einschließlich einer aus Polysiloxanmaterial hergestellten Deckschicht, gezeigt sind;
Fig. 5 einen Querschnitt eines Teils einer komplizierte-ren integrierten Schaltung mit einer erfindungsgemäß hergestellten Deckschicht; und
Fig. 6 einen Querschnitt eines Bereichs einer integrierten Schaltung, bei der Polysiloxan als dielektrische Zwischenschicht zur Trennung von zwei Aluminiummetallisierungsniveaus verwendet wird.
Es wurde·festgestellt, daß bestimmte silikonhaltige Polymerisate, die durch Plasmapolymerisation von best.ir.nten sauerstoffhaltigen Organosiliciumverbindungen hergestellt worden sind; polymere Polysiloxanschichten ergeben, die ungewöhnlich günstige Eigenschaften zur Verwendung in integrierten Schaltungen, insbesondere Schaltungen vorn VLSI-Typ mit hoher Packungsdichte der Schaltungselemente und kurzen Zugriffszeiten (typischerweise weniger als 10 oder 10 Sekunden) aufweisen. Diese Schichten können in zahlreichen Schaltungen ausgenützt werden. Derartige Schaltungen enthalten vorzugsweise Halbleitermaterial (z.B. Silicium, Germanium, Galliumarsenid und dergl.) ein Substrat (häufig gleichzeitig Halbleitermaterial), Leiterelemente (z.B. Aluminium) und verschiedene dotierte Bereiche.
Verschiedene Alkylalkoxysilane können als Monomere verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Anzahl der Kohlenstoffatome in den Alkylresten und in den Alkoxyresten den Wert 3 nicht übersteigt. Im allgemeinen können bis zu 20 % an Substanzen außerhalb dieser Verbindungsklasse ver-
wendet werden, um die Eigenschaften des Polymerisats zu verändern (z.B. Füllstoffe, Vernetzungsmittel, verschiedenartige Mittel zur Veränderung von Eigenschaften und dergl.). Für die meisten Anwendungszwecke soll jedoch das Monomere vorwiegend aus Verbindungen der vorstehend beschriebenen Klasse bestehen. Als monomere Verbindung kann mehr als ein Alkylalkoxysilan verwendet werden, wenngleich im allgemeinen nur eine einzige monomere Verbindung eingesetzt wird. Bevorzugt sind Alkylalkoxysilan-Monomere, bei denen es sich bei den Alkylresten um Methylgruppen handelt. Besonders bevorzugt ist das Monomere Trimethylmethoxysilan, da das gebildete Polymerisat eine sehr niedrige Dielektrizitätskonstante, eine hohe thermische Beständigkeit und ausgezeichnete Hafteigenschaften aufweist. Diese Eigenschaften sind aus einer Reihe von Gründen für viele Schaltungsanwendungen besonders vorteilhaft. Die Dielektrizitätskonstante beschränkt bei vielen Speicher- und Logikschaltungen häufig die Zugriffszeiten und Taktfrequenzen. Eine Temperaturwechselbeanspruchung ist häufig bei der Herstellung von integrier- · ten Schaltungen, insbesondere bei solchen mit Aluminium-Leiterelementen, erforderlich. Die Haftung ist insbesondere für Verkapselungszwecke und bei der Verwendung von mehrfachen Leiterschichten erforderlich.
Die Dicke der Schichten kann innerhalb breiter Grenzen variieren (häufig bis 0,05 μΐη herab) und hängt im allgemeinen vom speziellen Anwendungszweck ab. Typischerweise beträgt die Dicke 0,2 bis 100 μπι. Für viele Schaltungsanwendungen führen Dicken von 0,5 bis 10 ρ im allgemeinen zu zufriedenstellenden Ergebnissen. Für viele Anwendungszwecke soll der Film möglichst dünn sein, ohne daß dabei nachteilige Wirkungen eintreten. Beispielsweise ist es bei einigen Schaltungsanwendungen erforderlich, die Dicke möglichst gering zu halten, um auch Kapazitätseffekte möglichst gering zu halten, wobei jedoch eine ausreichende Schichtdicke gegeben sein muß, um einen Spannungsdurchschlag und eine Diffusion durch die Schicht zu verhindern. Aus diesen Gesichtspunkten optimale Schichtdicken liegen häufig zwischen 0,5 und 2 μπι.
Zur Herstellung der Polymerschicht aus den Monomeren wird ein Plasmaentladungsverfahren angewandt. Zufriedenstellende Ergebnisse werden mit herkömmlichen Verfahren, die in verschiedenen Veröffentlichungen beschrieben sind, erzielt. Es wird auf folgende Veröffentlichungen verwiesen: Techniques and Applications of Plasma Chemistry, Herausgeber J.R. Hollaban und A.T. Bell (Wiley-Interscience, New York, 1974), insbesondere M. Millard, Kapitel 5, S. 177; und Plasma Polymerization, Herausgeber M. Shen und A.T. Bell, ACS Symposium Series Nr. 108 (American Chemical Society, Washington, D.C, 1979).
Die im folgenden experimentellen Teil beschriebene spezielle Vorrichtung stellt eine typische Vorrichtung zur plasmainduzierten Polymerisation dar. Die Schichten wurden in einem radialen Strömungsreaktor mit parallelen Platten von 40 cm Durchmesser niedergeschlagen. Der Elektrodenabstand betrug etwa 2 cm und die Betriebsfrequenz etwa 13,56 MHz. Sowohl die HF-angeregte Elektrode als auch die geerdeten (Suszeptor)-Platten wurden mit Wasser auf etwa 35 bis 400C gekühlt.
Bei den Reagentien handelte es sich um handelsübliche Produkte, die ohne weitere Verarbeitung eingesetzt wurden. Sämtliche Chemikalien waren bei Raumtemperatur flüssig. Die Durchsätze wurden unter Verwendung eines Nadelventils so eingestellt, daß sich ein Systemdruck von 67 nbar (50 rnTorr) in Abwesenheit von Plasma ergab. Der Druck ohne Einführung von Monomerem betrug etwa 6,7-ubar (5 mTorr). Das Plasma wurde bei etwa 50 V betrieben. Schichten wurden auf einem vorgereinigten Siliciumsubstrat, das auf der geerdeten Bodenplatte befestigt war, niedergeschlagen.
Die Schichtdicke und der Brechungsindex wurden ellipsometrisch mit einem Eilipsometer II (Applied Materials Corp.) bestimmt, wobei eine Gegenkontrolle der Schichtdikken mit einem Nanospec-Gerät (Nanometrics) durchgeführt
wurde. Die Schichtstöchiometrie wurde aus Rutherford-Rückstreumessungen bestimmt. Schichtspannungsmessungen wurden unter Verwendung eines Laserstrahlenbündels als "optischem Hebel" durchgeführt, wobei die Spannung aus Änderungen, die am Kurvenradius eines Substrats nach Niederschlagen einer Schicht hervorgerufen wurden, gemessen wurde. Kontaktwinkelmessungen wurden unter Verwendung eines Rame-Hart-Goniometers durchgeführt.
Die elektrischen Eigenschaften wurden festgestellt, nachdem man zunächst Al-Tüpfelchen auf die Schichten aufdampfte und im Fall der Bestimmung der Dielektrizitätskonstanten eine Strom-Spannungs-Kurve aufstellte und die Kapazität akkumulierend maß. Messungen der Durchbruchsspannung wurden durchgeführt, indem man 100 Tüpfelchen pro Schicht abtastete und die zum Fließen eines Stroms von 2 (iA erforderliche Spannung maß.
Verschiedene Monomere wurden in diesen Versuchen verwendet, entsprechend O/Si-Molverhältnissen von 0 (Tetramethylsilan) oder 1 (Trimethylmethoxysilan) bis 4 (Tetramethoxysilan).Die Versuche zeigten, daß die Niederschlagsgeschwindigkeit für O/Si-Verhältnisse von 1 bis 4 im wesentlichen die gleiche ist (etwa 6 nm pro Minute). Die Schichtspannung beträgt im wesentlichen 0 für O/Si-Verhältnisse von 0 und steigt von etwa 3 bis 5x10 N/cm2 mit zunehmenden O/Si-Verhältnissen von 1 auf 4. Derartige
Spannungen sind für die meisten Anwendungszwecke, einschließlich der Verwendung in Schaltungen, angemessen» Die Polysiloxan-Polymerisate werden mit zunehmendem Ö/Si-Verhältnis von 1 auf 4 weniger hydrophob, wobei Tetramethylsilan und Trimethylmethoxysilan am stärksten hydrophob sind. Der Brechungsindex nimmt mit steigendem O/Si-Verhältnis von 0 auf 4 mäßig zu.
Von besonderer Bedeutung ist das· dielektrische Verhalten der Schicht als Funktion der Schichtzusammensetzung. Fig. 1 zeigt eine graphische Darstellung, bei der die Dielektrizitätskonstante gegen die Schichtzusammensetzung (angegeben als monomeres Ausgangsmaterial) aufgetragen ist. Wie vorstehend erwähnt, ist eine niedrige Dielektrizitätskonstante bei modernen Schaltungen sehr vorteilhaft. Die Dielektrizitätskonstante zeigt ein Minimum für ein O/Si-Verhältnis von 1 (entsprechend dem Monomeren Trimethylmethoxysilan) . Vorwiegend aufgrund seiner niedrigen Dielektrizitätskonstante und anderer guten Eigenschaften wird das durch plasmainduzierte Polymerisation von Trimethylmethoxysilan gebildete Polymerisat' besonders bevorzugt.
Die dielektrische Durchschlagsfestigkeit der Schichten wurde ebenfalls gemessen. Dieser Wert war für O/Si von und 4 recht nieder. Die durchschnittlichen Werte lagen
— ι ο —
unter 100 V/μΐη. Jedoch betrug für O/Si-Verhältnisse von 1 und 3 (Trimethylmethoxysilan bzw. Methyltrimethoxysilan) die Durchschlagspannung im Durchschnitt mehr als einige 100 ν/μίη.
Ein zweckmäßiges Verfahren zur Bestimmung der Durchbruchseigenschaften eines Films ist die Auftragung der "sport"-Population gegen die Monomerzusammensetzung. Bei der "sport"-Population handelt es sich um den prozentualen Anteil der abgetasteten Tüpfelchen, die Durchbruchsspannungen von weniger als 100 V/um aufweisen. Diese Werte sind in Fig. 2 für verschiedene Ausgangsmonomere angegeben. Die besonders niedrigen Werte bei O/Si-Verhältnissen von 1 und 3 sind für elektrische Schaltungen besonders vorteilhaft. Die übrigen O/Si-Verhältnisse können aufgrund der Weichheit der Schichten und der bei den Messungen verwendeten Sonde höher sein.
Die thermischen Eigenschaften von verschiedenen Polysiloxanschichten wurden ebenfalls untersucht. Dies wurde durchgeführt, indem man die Schicht in Luft 1 Stunde lang einer Temperatur von 3000C aussetzte und die prozentuale Abnahme der Schichtdicke maß. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in Fig. 3 zusammengestellt. Dabei ist die prozentuale Verringerung der Dicke als Funktion des O/Si-Verhältnisses der verwendeten monomeren Verbindung
' /16
aufgetragen. Obgleich sämtliche Polymerschichten eine ausgezeichnete thermische Stabilität aufweisen, ist die thermische Stabilität der aus Trimethylmethoxysilan gebildeten Polymerschicht besonders gut. Die Dicke verringert sich nach Durchführung der vorstehend beschriebenen War- · mebehandlung nur um etwa 2,5 %.
Sämtliche aus monomeren Alkylalkoxysilanen. hergestellten Polymerschichten weisen ausgezeichnete .Eigenschaften, insbesondere für elektronische Anwendungszwecke auf. Aus Trimethylmethoxysilan. hergestellte Polymerschichten erweisen sich für derartige Anwendungszwecke als besonders günstig. Bei dieser Schicht sind die Dielektrizitätskonstante und die Schichtspannung minimal oder nahezu minimal, während Eigenschaften, wie Hydrophobizität, dielektrische Durchschlagsfestigkeit und thermische Stabilität maximal oder nahezu maximal sind. Zusätzliche Ver-' suche zeigten, daß durch plasmainduzierte Polymerisation von Trimethylmethoxysilan hergestellte Polymerschichten eine ausgezeichnete Haftung aufwiesen, wie durch den Scotch-Bandabziehtest und durch das Überstehen eines Bemusterungsverfahrens auf einer topographischen Oberfläche gezeigt wurde. Die Schicht wird unter Verwendung eines CF^ - CL -Plasmas leicht bemustert, ist aber gegenüber einem O„-Plasma recht beständig. Dies ermöglicht ein Plasmaabstreifen eines Resists in Gegenwart der Polysiloxanschicht. Die thermische Stabilität dieser Schicht war be-
sonders eindrucksvoll, wie durch die Tatsache gezeigt
wurde, daß auch bei 45O0C in Gegenwart eines Formiergases oder Stickstof f, die Schicht sich nur um wenige Prozente
kontrahiert.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt einer typischen integrierten Schaltung 40 mit verschiedenen Merkmalen (wie p+-Kanäle, η -Kanäle und dergl.), Die Schaltung läßt sich zweckmäßigerweise als CMOS-Schaltung (Complementary Metal Oxide Semicönductor-Schaltung) mit einer einwannigen einzigen Polysiliciumstruktur, die eine Merkmalsfeinheit von 5 um aufweist, beschrieben. Die genauen Merkmale der integrierten Schaltung sind für das Verständnis der Erfindung nicht kritisch und werden daher nur kurz beschrieben. Das Substrat der Schaltungen besteht aus relativ stark n-dotiertem Silicium (typischerweise Phosphor-dotiert im
1 8
Konzentrationsbereich von ungefähr 10 Atomen pro cm3).
Dieser Bereich ist in der Abbildung mit η markiert. Ein schwächer dotierter Bereich bedeckt den η -Bereich (markiert η ). Verschiedene andere Bereiche sind markiert, z.B. Pmri -Bereiche, η -Kanäle'und ρ -Kanäle .Der CHANSTOP-Bereich wird zur elektrischen Isolierung eines Bereichs gegenüber einem anderen Bereich verwendet. Ein Oxidbereich 41 ist ebenfalls Bestandteil der Schaltung. Bei diesem Oxid handelt es sich im allgemeinen um SiO„. Dieser Bereich wird häufig als Feldoxid-oder FOX-Bereich bezeichnet. Ein Polysiliciumbereich 42 und ein Aluminiumbereich 43 sind ebenfalls abgebildet sowie ein Glasbe-
reich 44 (im allgemeinen Phosphorglas). Die gesamte Schaltung ist mit einer Schicht aus plasmapolymerisiertem Polysiloxan 45 bedeckt. Im allgemeinen variiert die Dicke zwischen 0,5 und 2 μΐη.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht einer komplexeren CMOS-Schaltung 50 mit PTUB und N sowie p-leitenden
Kanälen((p ,) und n-leitendenKanälen(n , ) . Es sind auch cn cn.
stark p-leitende Dotierungen (p ) und stark n-leitende Dotierungen (n ) vorhanden. Bestimmte Bereiche weisen sehr dünne Oxidschichten 51 (im allgemeinen aus SiO,,) auf, während andere Bereiche dickere Oxidschichten 52 (wiederum aus SiO„) besitzen. Diese werden häufig als Feldoxid oder FOX bezeichnet. Es sind auch eine Schicht aus TaSi2 53 (häufig wird polykristallines Silicium der gleichen Kapazität verwendet) und verschiedene Leiter-, schichten 54, im allgemeinen aus Aluminiun, vorhanden. In dieser Struktur werden auch Schichten aus Phosphorglas 55 verwendet. Als Deckschicht 56 wird eine Polysiloxanschicht durch plasmainduzierte Polymerisation von Trimethylmethoxysilan· über die gesamte Struktur aufgebracht. Die Schicht wird als Schutzschicht verwendet und weist im allgemeinen eine Dicke von 1 um auf.
Fig. 6 zeigt eine etwas komplexere Struktur 60 mit zahlreichen Merkmalen, einschließlich Gate-Oxid 61, Feldoxid 62, TaSip-Schicht 63, Phosphorglasschicht 64 und
Aluminiumschicht 65. Ferner ist eine Polysiloxanschicht 66 gezeigt, die einen großen Bereich der Schaltung bedeckt. Ein besonderer Unterschied zwischen dieser Schaltung und der in Fig. 5 gezeigten Schaltung ist die Verwendung eines Kontakts mit einer unteren Aluminiummetallschicht. Hier wird das Polysiloxan nicht nur als Verkapselungsschicht sondern auch als dielektrische Zwischenschicht zur Trennung der oberen Aluminiumschicht vom Rest der Schaltung verwendet.
Leerseite

Claims (13)

  1. Patentansprüche
    /1. Elektrische Halbleitervorrichtung, enthaltend Halbleitermaterial und Leiterelemente, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner eine durch plasmainduzierte Polymerisation von mindestens einem Alkylalkoxysilan mit Alkyl- und Alkoxyresten mit bis zu drei Kohlenstoffatomen hergestellte Polysiloxanschicht aufweist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Alkylrest um eine Methylgruppe handelt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Alkoxyrest um eine Methoxygruppe handelt.
    aCe ti CC:;· ·Λί.-*.·>ε-. >.ΐ Trjie'ci (Cr9! s83£C5.'5S2tCi Telex 52:.'i'3 Tt-log'O-nme Peit-ilconc-ü!: Sonrenfcercjer Slrs3e 4Ϊ 62CC W.esbscien Toie'or, iO6121) 5ί.2?43/5:>1"5Β TeIc^ j;3äiJ7 To cgiairiro Pileniconcll
  4. 4. Vorrichtung "nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Alkylalkoxysilan um Trimethylmethoxysilan handelt.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterelemente Aluminium enthalten.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Polysiloxanschicht zwischen 0,05 und 100 um beträgt.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Polysiloxanschicht zwischen 0,5 und 10 um beträgt.
  8. 8·. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Polysiloxanschicht zwischen 0,5 und 2,0 um beträgt.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Leiterelemente einen Abstand von weniger als 2 um aufweisen.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial aus der Gruppe Silicium, Galliumarsenid und Germanium ausgewählt ist.
    i'l.-:..:":. '■·- - 3329G65
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim halbleitenden Material um Silicium handelt.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der elektrischen Halbleitervorrichtung um eine Speicherschaltung handelt.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der elektrischen Halbleitervorrichtung um eine Logikschaltung handelt.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3805490A1 (de) * 1987-02-27 1988-09-08 Mitsubishi Electric Corp Halbleitervorrichtung
WO1993017049A1 (de) * 1992-02-21 1993-09-02 Bosch Gmbh Robert Anschlussteil
DE4319070A1 (de) * 1992-06-24 1994-01-05 Mitsubishi Electric Corp Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren dafür

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60225447A (ja) * 1984-04-23 1985-11-09 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
EP0204631A3 (de) * 1985-06-04 1987-05-20 Fairchild Semiconductor Corporation Halbleiterstrukturen mit Polysiloxan-Nivellierschichten
US4723978A (en) * 1985-10-31 1988-02-09 International Business Machines Corporation Method for a plasma-treated polysiloxane coating
US4732841A (en) * 1986-03-24 1988-03-22 Fairchild Semiconductor Corporation Tri-level resist process for fine resolution photolithography
US4756977A (en) * 1986-12-03 1988-07-12 Dow Corning Corporation Multilayer ceramics from hydrogen silsesquioxane
US4749631B1 (en) * 1986-12-04 1993-03-23 Multilayer ceramics from silicate esters
US4911992A (en) * 1986-12-04 1990-03-27 Dow Corning Corporation Platinum or rhodium catalyzed multilayer ceramic coatings from hydrogen silsesquioxane resin and metal oxides
US4753855A (en) * 1986-12-04 1988-06-28 Dow Corning Corporation Multilayer ceramic coatings from metal oxides for protection of electronic devices
US4847162A (en) * 1987-12-28 1989-07-11 Dow Corning Corporation Multilayer ceramics coatings from the ceramification of hydrogen silsequioxane resin in the presence of ammonia
IT1226701B (it) * 1988-07-29 1991-02-05 Eniricerche Spa Procedimento per la deposizione di organosilani su substrati di silicio o di ossido di silicio per dispositivi del tipo eos o chemfet.
JPH02291129A (ja) * 1989-04-28 1990-11-30 Nec Corp 半導体装置
JP3262334B2 (ja) 1992-07-04 2002-03-04 トリコン ホルディングズ リミテッド 半導体ウエハーを処理する方法
EP0736905B1 (de) * 1993-08-05 2006-01-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Halbleiterbauelement mit Kondensator und dessen Herstellungsverfahren
US5858880A (en) * 1994-05-14 1999-01-12 Trikon Equipment Limited Method of treating a semi-conductor wafer
WO1998008249A1 (en) 1996-08-24 1998-02-26 Trikon Equipments Limited Method and apparatus for depositing a planarized dielectric layer on a semiconductor substrate
TW437017B (en) * 1998-02-05 2001-05-28 Asm Japan Kk Silicone polymer insulation film on semiconductor substrate and method for formation thereof
US6503633B2 (en) * 2000-05-22 2003-01-07 Jsr Corporation Composition for film formation, process for producing composition for film formation, method of film formation, and silica-based film
US7834119B2 (en) 2002-04-18 2010-11-16 Lg Chem, Ltd. Organic silicate polymer and insulation film comprising the same
WO2007064065A2 (en) 2005-11-30 2007-06-07 Lg Chem, Ltd. Microcellular foam of thermoplastic resin prepared with die having improved cooling property and method for preparing the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1347948A (fr) * 1961-12-15 1964-01-04 Pacific Semiconductors Procédé d'estérification du bioxyde de silicium à la pression atmosphérique
JPS5850417B2 (ja) * 1979-07-31 1983-11-10 富士通株式会社 半導体装置の製造方法
JPS5760330A (en) * 1980-09-27 1982-04-12 Fujitsu Ltd Resin composition

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3805490A1 (de) * 1987-02-27 1988-09-08 Mitsubishi Electric Corp Halbleitervorrichtung
WO1993017049A1 (de) * 1992-02-21 1993-09-02 Bosch Gmbh Robert Anschlussteil
DE4319070A1 (de) * 1992-06-24 1994-01-05 Mitsubishi Electric Corp Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren dafür
US5598027A (en) * 1992-06-24 1997-01-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device and method of fabricating the same
US5926732A (en) * 1992-06-24 1999-07-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of making a semiconductor device
DE4319070C2 (de) * 1992-06-24 2003-09-25 Mitsubishi Electric Corp Halbleitervorrichtung mit einer Mehrschicht-Verbindungsstruktur und Herstellungsverfahren dafür

Also Published As

Publication number Publication date
IT8322560A0 (it) 1983-08-12
JPS5948929A (ja) 1984-03-21
FR2531811A1 (fr) 1984-02-17
GB2125423A (en) 1984-03-07
GB2125423B (en) 1985-09-04
GB8321502D0 (en) 1983-09-14
FR2531811B1 (fr) 1986-10-31
BE897503A (fr) 1983-12-01
NL8302845A (nl) 1984-03-01
IT1203708B (it) 1989-02-15
CA1204527A (en) 1986-05-13

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