JP2000340651A - Manufacture of film having low dielectric constant - Google Patents

Manufacture of film having low dielectric constant

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JP2000340651A
JP2000340651A JP11149010A JP14901099A JP2000340651A JP 2000340651 A JP2000340651 A JP 2000340651A JP 11149010 A JP11149010 A JP 11149010A JP 14901099 A JP14901099 A JP 14901099A JP 2000340651 A JP2000340651 A JP 2000340651A
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film
component
dielectric constant
etching
low dielectric
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JP11149010A
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Japanese (ja)
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Takenori Narita
武憲 成田
Hiroyuki Morishima
浩之 森嶋
Nobuko Terada
信子 寺田
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Showa Denko Materials Co Ltd
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make low the dielectric constant of a composite film and improve its heat resistance, by adopting an echant whose etching speed relative to its component B is made not smaller than the etching speed being specific times as large as the etching speed relative to its component A, and by etching through the etchant the composite film made of the components A, B. SOLUTION: By using an etchant including hydrogen fluoride whose etching speed relative to a component B of SiO2 is made not smaller than the etching speed being ten times as large as the etching speed relative to a component A or polysiloxane made to the unit structure represented by RnSiO(4-n)/2, the composite film made of the components A, B is etched, where each of n pieces of R in the equation represents independently of others an organic group having one to six carbon atoms and (n) is a positive integer of one to three. Also, the sum of the numbers of the carbon atoms of the organic groups R bonded to a single Si atom is made not larger than eight. As a result, a high-quality composite film having a low dielectric constant and a high heat resistance can be manufactured with a good yield.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、低誘電率膜の製造
法に関する。
[0001] The present invention relates to a method for producing a low dielectric constant film.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIの高集積化による配線の微細化に
ともない、配線間容量の増大による信号遅延時間の増大
が問題となってきている。従来から、比誘電率4.2程
度のCVD法によるSiO2膜が層間絶縁膜として用い
られてきたが、デバイスの配線間容量を低減し、LSI
の動作速度を向上するため、より低誘電率な膜が求めら
れている。低誘電率膜としては、比誘電率3.5程度の
SiOF膜(CVD法)、比誘電率2.5〜3.0の有
機SOG(Spin On Glass)、有機ポリマー等が現在実
用化の段階にきている。それに対し、今後必要とされる
比誘電率2.5以下の材料については、フッ素樹脂、多
孔質膜等が提案されているが、LSIの層間絶縁膜とし
て充分な特性を有する材料は開発されていないのが現状
である。
2. Description of the Related Art With the miniaturization of wiring due to the high integration of LSIs, an increase in signal delay time due to an increase in capacitance between wirings has become a problem. Conventionally, a SiO 2 film formed by a CVD method having a relative dielectric constant of about 4.2 has been used as an interlayer insulating film.
In order to improve the operation speed of the device, a film having a lower dielectric constant is required. As the low dielectric constant film, an SiOF film having a relative dielectric constant of about 3.5 (CVD method), an organic SOG (Spin On Glass) having a relative dielectric constant of 2.5 to 3.0, an organic polymer, etc. are currently in practical use. I'm coming. On the other hand, fluororesins and porous films have been proposed for materials having a relative dielectric constant of 2.5 or less which will be required in the future, but materials having sufficient properties as interlayer insulating films for LSIs have been developed. There is no present.

【0003】フッ素樹脂は、2程度の比誘電率を有する
ことから、低誘電率材料として期待されているが、Tg
が300℃以下であるため、そのままではLSIの層間
絶縁膜への適用は困難である。この問題を解決する方法
として、特開平9−143420号公報に示される様な
フッ素樹脂とポリシロキサンの複合膜が提案されている
が、フッ素樹脂の熱分解開始温度が400℃以下である
ため、LSIのプロセス温度を低温化しても充分なマー
ジンがないという問題が有る。
[0003] Fluororesins are expected as low dielectric constant materials because they have a relative dielectric constant of about 2, but Tg
Is not more than 300 ° C., it is difficult to apply it to the interlayer insulating film of the LSI as it is. As a method for solving this problem, a composite film of a fluororesin and polysiloxane as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-144420 has been proposed. However, since the thermal decomposition onset temperature of the fluororesin is 400 ° C. or less, There is a problem that there is not enough margin even if the process temperature of the LSI is lowered.

【0004】多孔質膜は、比誘電率2以下を達成可能な
技術として注目されている。多孔質膜の形成方法として
は、特開平8−162450号公報、特開平8−593
62号公報等に示されるような、ポリシロキサン溶液を
塗布しゲル化したものを乾燥させる方法、特公平6−1
2790号公報に示されるようなポリスチレンまたはポ
リエチレン等の有機ポリマーを含む有機ポリシロキサン
系塗布溶液を塗布し熱処理により有機ポリマーを分解す
る方法が提案されている。
[0004] Porous films are attracting attention as a technology capable of achieving a relative dielectric constant of 2 or less. As a method for forming a porous film, JP-A-8-162450, JP-A-8-593
No. 62, etc., a method of applying a polysiloxane solution and drying a gelled product, Japanese Patent Publication No. 6-1
No. 2790 discloses a method in which an organic polysiloxane-based coating solution containing an organic polymer such as polystyrene or polyethylene is applied and the organic polymer is decomposed by heat treatment.

【0005】しかし、ポリシロキサン溶液をゲル化、乾
燥させる方法は、プロセスが複雑で得られる膜の特性が
ばらつきやすいという問題がある。また、有機ポリマー
を熱分解する方法では、有機ポリマーを完全に分解する
ためには、高温(450℃程度)で長時間の熱処理が必
要となるため、Cu配線の適用によりプロセス温度が低
温化(400℃以下)した場合には適用は困難と考えら
れる。また、微細化したLSIでは、多孔質膜の孔の直
径は配線間隔及び配線幅の10分の1程度の20nm以下
に制御することが要求されるが、従来の多孔質膜の形成
方法では孔の直径を20nm以下に制御するのは不可能で
あった。
However, the method of gelling and drying the polysiloxane solution has a problem that the process is complicated and the characteristics of the obtained film tend to vary. Further, in the method of thermally decomposing an organic polymer, a long-time heat treatment at a high temperature (about 450 ° C.) is required in order to completely decompose the organic polymer. (400 ° C. or lower), it is considered that application is difficult. In a miniaturized LSI, the diameter of the hole in the porous film is required to be controlled to 20 nm or less, which is about one tenth of the wiring interval and the wiring width. Cannot be controlled to a diameter of 20 nm or less.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】請求項1〜6記載の発
明は、LSIの層間絶縁膜等として好適な、比誘電率が
低く(2.5以下が可能)、耐熱性が高い(450℃以
上が可能)、高品位な膜を簡単に歩留まり良く製造でき
る品質管理が容易でコストを抑制効果の優れた低誘電率
膜の製造法を提供するものである。
The inventions according to the first to sixth aspects of the present invention have a low relative dielectric constant (2.5 or less is possible) and a high heat resistance (450.degree. It is an object of the present invention to provide a method for producing a low-dielectric-constant film which can easily produce a high-quality film with high yield, is easy in quality control, and has an excellent effect of suppressing costs.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、成分Bに対す
るエッチング速度が成分Aに対するエッチング速度の1
0倍以上であるエッチング液を用いて、成分A及び成分
Bからなる複合膜をエッチングする工程を含む低誘電率
膜の製造法に関する。また、本発明は、成分Aが下記一
般式(I)
According to the present invention, the etching rate for component B is one of the etching rate for component A.
The present invention relates to a method for producing a low dielectric constant film including a step of etching a composite film composed of a component A and a component B using an etching solution that is 0 times or more. In the present invention, the component A is represented by the following general formula (I)

【化2】 (一般式(I)中、n個のRは各々独立に炭素数1〜6
の有機基を示し、nは1〜3の整数である。但し、1個
のSi原子に結合する有機基Rの炭素数の合計は8個以
下である)で表される単位構造からなるポリシロキサン
であり、成分BがSiO2であり、エッチング液が、フ
ッ化水素を含有するエッチング液である前記の低誘電率
膜の製造法に関する。
Embedded image (In the general formula (I), n Rs each independently have 1 to 6 carbon atoms.
Wherein n is an integer of 1 to 3. However, the total number of carbon atoms of the organic group R bonded to one Si atom is 8 or less), the component B is SiO 2 , and the etching solution is The present invention relates to a method for producing the low dielectric constant film, which is an etching solution containing hydrogen fluoride.

【0008】また、本発明は、複合膜の組成が、炭素原
子1.0モルに対してSiが1.2〜2.0モルである
前記の低誘電率膜の製造法に関する。また、本発明は、
フッ素を含有するエッチング液が0.1〜5重量%のフ
ッ化水素酸である前記の低誘電率膜の製造法に関する。
また、本発明は、低誘電率膜中に形成される空間の大き
さが直径20nm以下である前記の低誘電率膜の製造法に
関する。また、本発明は、低誘電率膜の比誘電率が2.
5以下である前記の低誘電率膜の製造法に関する。
[0008] The present invention also relates to the method for producing a low dielectric constant film, wherein the composition of the composite film is 1.2 to 2.0 mol of Si with respect to 1.0 mol of carbon atoms. Also, the present invention
The present invention relates to the method for producing a low dielectric constant film, wherein the etching solution containing fluorine is 0.1 to 5% by weight of hydrofluoric acid.
Further, the present invention relates to the method for producing the low dielectric constant film, wherein the size of the space formed in the low dielectric constant film is 20 nm or less in diameter. Further, according to the present invention, the relative dielectric constant of the low dielectric constant film is 2.
The present invention relates to a method for producing the low dielectric constant film having a thickness of 5 or less.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明では、成分A及び成分Bと
エッチング液は、成分A及び成分Bからなる複合膜が成
分Bに対するエッチング速度が成分Aに対するエッチン
グ速度の10倍以上でエッチングされるのであれば、特
に制限なく種々のものを使用しうる。本発明では、成分
A及、成分B及びエッチング液について適当な材料の組
み合わせを選択する必要があり、成分Aに対する成分B
のエッチング速度は速い方が望ましく、成分Aに対する
成分Bのエッチング速度は10倍以上であることが必要
である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, the composite film comprising the components A and B and the etching solution is etched at a rate at which the etching rate for the component B is at least 10 times the etching rate for the component A. If so, various materials can be used without any particular limitation. In the present invention, it is necessary to select an appropriate combination of materials for the component A, the component B, and the etching solution.
It is desirable that the etching rate of the component B be high, and the etching rate of the component B with respect to the component A be 10 times or more.

【0010】そのような組み合わせとしては、例えば、
以下の様な組み合わせが挙げられる。 (1)成分A:一般式(I)、
As such a combination, for example,
The following combinations are mentioned. (1) Component A: General formula (I),

【化3】 (一般式(I)中、n個のRは各々独立に炭素数1〜6
の有機基を示し、nは1〜3の整数である。但し、1個
のSi原子に結合する有機基Rの炭素数の合計は8個以
下である)で表される単位構造からなるポリシロキサン 成分B:SiO エッチング液:フッ化水素を含むエッチング液
Embedded image(In the general formula (I), n Rs each independently have 1 to 6 carbon atoms.
Wherein n is an integer of 1 to 3. However, one
The total number of carbon atoms of the organic group R bonded to the Si atom is 8 or less
Polysiloxane having a unit structure represented by the following: Component B: SiO2  Etching solution: Etching solution containing hydrogen fluoride

【0011】(2)成分A:ポリイミド、ポリキノリ
ン、ポリアリルエーテル等の有機ポリマー 成分B:SiO エッチング液:フッ化水素を含むエッチング液
(2) Component A: organic polymer such as polyimide, polyquinoline, polyallyl ether, etc. Component B: SiO 2 etching solution: etching solution containing hydrogen fluoride

【0012】(3)成分A:一般式(I)、(3) Component A: General formula (I)

【化4】 (一般式(I)中、n個のRは各々独立に炭素数1〜6
の有機基を示し、nは1〜3の整数である。但し、1個
のSi原子に結合する有機基Rの炭素数の合計は8個以
下である)で表される単位構造からなるポリシロキサン 成分B:溶媒に可溶な有機ポリマー エッチング液:溶媒(有機溶剤、水等)
Embedded image (In the general formula (I), n Rs each independently have 1 to 6 carbon atoms.
Wherein n is an integer of 1 to 3. However, the total number of carbon atoms of the organic group R bonded to one Si atom is 8 or less.) Polysiloxane having a unit structure represented by: Component B: Organic polymer soluble in solvent Etchant: Solvent ( Organic solvent, water, etc.)

【0013】SOG法、CVD法で形成されたSiO2
膜をフッ化水素酸エッチングした場合、膜質によっても
異なるが、0.1〜5重量%のフッ化水素酸のエッチレ
ートは100〜10000Å/分程度である。それに対
し、(1)の組み合わせの成分Aとなる有機基を有する
ポリシロキサンは、0.1〜5重量%程度のフッ化水素
酸では殆どエッチングされない。従って、(1)の組み
合わせでは、成分Aと成分Bのエッチングの選択性は充
分である。(2)の組み合わせについても有機ポリマー
はフッ化水素酸ではエッチングされないのでこの場合も
エッチング選択性は充分である。(3)の組み合わせ
は、硬化したポリシロキサンは有機溶媒には溶解しない
ことから、有機ポリマーを溶解する有機溶媒は選択すれ
ばエッチング選択性は充分である。
[0013] SiO 2 formed by SOG or CVD
When the film is etched with hydrofluoric acid, the etch rate of 0.1 to 5% by weight of hydrofluoric acid is about 100 to 10000 ° / min, depending on the film quality. On the other hand, the polysiloxane having an organic group as the component A of the combination (1) is hardly etched by about 0.1 to 5% by weight of hydrofluoric acid. Therefore, in the combination of (1), the etching selectivity of the component A and the component B is sufficient. Also in the case of the combination (2), since the organic polymer is not etched by hydrofluoric acid, the etching selectivity is also sufficient in this case. In the combination (3), the cured polysiloxane does not dissolve in the organic solvent, so that if the organic solvent that dissolves the organic polymer is selected, the etching selectivity is sufficient.

【0014】(1)の組み合わせは、成分Aが有機基含
有ポリシロキサンであることから、耐熱性、高温での機
械強度に優れている。また、有機含有ポリシロキサンは
大気中に放置した場合の吸湿が少ないことから、多孔質
膜の問題とされる吸湿による誘電率の増大、膜からの脱
ガスといった問題を回避できる。さらに、成分Bは有機
基を含有しないポリシロキサンで同種の材料であること
から、成分Bが細かく分散した均一な膜質の複合膜を容
易に形成することができる。成分Bが細かく分散するほ
ど、成分Bがエッチングされることによって形成される
空間は細かく分散し、個々の空間の大きさが小さくな
り、膜の機械強度、絶縁性が改善される。また、個々の
空間の大きさが小さいほど、微細な配線を有するLSI
の絶縁膜として適用することが可能となる。
The combination (1) is excellent in heat resistance and mechanical strength at high temperatures since the component A is an organic group-containing polysiloxane. Further, since the organic-containing polysiloxane has little moisture absorption when left in the air, it is possible to avoid problems such as an increase in dielectric constant due to moisture absorption and degassing from the film, which are problems of the porous film. Further, since the component B is a polysiloxane containing no organic group and is of the same material, a composite film having a uniform film quality in which the component B is finely dispersed can be easily formed. As the component B is finely dispersed, the space formed by etching the component B is finely dispersed, the size of each space is reduced, and the mechanical strength and insulation of the film are improved. Also, as the size of each space is smaller, an LSI having finer wiring
Can be applied as an insulating film.

【0015】(2)の組み合わせについては、成分Aが
有機ポリマーであることから、成分Bをエッチングして
低誘電膜を形成した後の工程で、Tg(ガラス転移点)
を越える熱がかかると膜が緻密化し、低誘電性が失われ
るおそれがある。
Regarding the combination (2), since the component A is an organic polymer, Tg (glass transition point) is determined in a step after the component B is etched to form a low dielectric film.
If the heat exceeding the temperature is applied, the film may be densified and the low dielectric property may be lost.

【0016】(3)の組み合わせは、(1)の組み合わ
せ同様、耐熱性、高温での機械強度に優れているが、エ
ッチングを溶媒で行うため、フッ化水素酸でSiO2
分解する(1)、(2)の組み合わせと比較してエッチ
ング時間が長くなる。また、(2)、(3)の組み合わ
せは、ポリシロキサンと有機ポリマーという性質の異な
る材料の組み合わせであるため、成分Bが細かく分散し
た均一な膜質の複合膜を得ることが難しい。
The combination of (3) is excellent in heat resistance and mechanical strength at high temperature, like the combination of (1). However, since etching is performed with a solvent, SiO 2 is decomposed with hydrofluoric acid (1). And (2), the etching time is longer than that of the combination of (2). Further, since the combination of (2) and (3) is a combination of materials having different properties of polysiloxane and organic polymer, it is difficult to obtain a composite film having a uniform film quality in which the component B is finely dispersed.

【0017】LSIの工程との整合性からは、本発明に
よる低誘電率膜の製造には、(1)の組み合わせが最も
適している。ここで、複合膜の形成方法としては、CV
D法、SOG法を用いることができるが、成分Aの中に
成分Bが適度に分散した複合膜が得られ、成分Aに対す
る成分Bのエッチング速度が大きくなるという点で、S
OG法の方がより適している。また、SOG法は、有機
基含有ポリシロキサンの形成方法として、従来から用い
られており、工程の簡便さ、膜特性の再現性という点で
も優れている。
In view of the compatibility with the LSI process, the combination (1) is most suitable for manufacturing the low dielectric constant film according to the present invention. Here, as a method of forming the composite film, CV
Although the D method and the SOG method can be used, a composite film in which the component B is appropriately dispersed in the component A is obtained, and the etching rate of the component B with respect to the component A is increased.
The OG method is more suitable. In addition, the SOG method has been conventionally used as a method for forming an organic group-containing polysiloxane, and is excellent in terms of simplicity of steps and reproducibility of film characteristics.

【0018】SOG法では、ポリシロキサンオリゴマー
が溶媒に溶解した塗布液(ポリシロキサン塗布液)を用
いて、スピンコートにより基板への塗布を行う。硬化膜
を得るためには、ホットプレートで溶媒を揮発させた
後、炉を用いて350℃〜450℃程度の温度で加熱を
行う。
In the SOG method, a coating liquid (polysiloxane coating liquid) in which a polysiloxane oligomer is dissolved in a solvent is used to coat the substrate by spin coating. In order to obtain a cured film, the solvent is volatilized on a hot plate, and then heated at a temperature of about 350 ° C. to 450 ° C. using a furnace.

【0019】ポリシロキサン塗布液は、例えば、アルコ
キシシランモノマーを溶媒と触媒の存在下に水を添加し
て加水分解縮合させることによって得られる。この時、
生成するポリシロキサンの分子量は、ポリスチレン換算
で500〜10000の範囲とするのが望ましい。触媒
としては、硝酸、リン酸のような無機酸、酢酸、マレイ
ン酸の様な有機酸を使用できる。溶媒としては、有機溶
媒を用いることができる。例としては、メタノール、エ
タノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール
系、CF3CH2OH、CF3CF2CHOH、CF3(CF
2)3CH2CH2OH等の含フッ素アルコール、酢酸メチ
ル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等の酢酸エ
ステル系、エチレングリコールモノメチルアセテート、
エチレングリコールジアセテート等のグリコールアセテ
ート系溶媒、N,N−メチル−2ピロリドン等のアミド
系溶媒、グリコールエーテル系溶媒等種々の溶媒が使用
可能である。
The polysiloxane coating solution can be obtained, for example, by subjecting an alkoxysilane monomer to hydrolysis and condensation by adding water in the presence of a solvent and a catalyst. At this time,
The molecular weight of the resulting polysiloxane is desirably in the range of 500 to 10,000 in terms of polystyrene. As the catalyst, inorganic acids such as nitric acid and phosphoric acid, and organic acids such as acetic acid and maleic acid can be used. As the solvent, an organic solvent can be used. Examples include alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, CF 3 CH 2 OH, CF 3 CF 2 CHOH, CF 3 (CF 3
2 ) Fluorine-containing alcohol such as 3 CH 2 CH 2 OH, acetate such as methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, ethylene glycol monomethyl acetate,
Various solvents such as glycol acetate solvents such as ethylene glycol diacetate, amide solvents such as N, N-methyl-2-pyrrolidone, and glycol ether solvents can be used.

【0020】ポリシロキサン塗布液を得るためのアルコ
キシシランモノマーとしては、一般式(II)、
As the alkoxysilane monomer for obtaining the polysiloxane coating solution, general formula (II):

【化5】 (一般式(II)中、n個のRは各々独立に炭素数1〜6
の有機基を示し、R′は、炭素数1〜3のアルキル基を
示し、nは0〜3の整数である。但し、1個のSi原子
に結合する有機基Rの炭素数の合計は8個以下である)
で表されるアルコキシシランを用いることができ、これ
らは2種類以上を組み合わせて用いることができる。
Embedded image (In the general formula (II), n Rs each independently have 1 to 6 carbon atoms.
R ′ represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and n is an integer of 0 to 3. However, the total number of carbon atoms of the organic group R bonded to one Si atom is 8 or less.)
Can be used, and these can be used in combination of two or more.

【0021】このようなアルコキシシランモノマーの例
としては以下のようなものがある。テトラメトキシシラ
ン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン等
のテトラアルコキシシラン類、メチルトリメトキシシラ
ン、メチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシ
シラン等のモノアルキルトリアルコキシシラン類、ジメ
チルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジ
メチルジエトキシシラン等のジアルキルジアルコキシシ
ラン類、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエ
トキシシラン、メチルフェニルトリメトキシシラン等の
芳香環を有するアルコキシシラン、トリメチルモノメト
キシシラン、トリエチルモノメトキシシラン等のトリア
ルキルモノアルコキシシラン類、トリフルオロプロピル
トリメトキシシラン、ペンタフルオロプチルトリメトキ
シシラン等のフルオロアルキルシラン類。
Examples of such alkoxysilane monomers include the following. Tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraalkoxysilanes such as tetrapropoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, monoalkyl trialkoxysilanes such as hexyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, Dialkyldialkoxysilanes such as dimethyldiethoxysilane, etc .; alkoxysilanes having an aromatic ring such as phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane and methylphenyltrimethoxysilane; trialkylmono such as trimethylmonomethoxysilane and triethylmonomethoxysilane Fluoroalkylsilanes such as alkoxysilanes, trifluoropropyltrimethoxysilane and pentafluorobutyltrimethoxysilane;

【0022】これらのアルコキシシラン類の中で、トリ
アルキルモノアルコキシシラン類は、成分Aと成分Bの
エッチング選択比を上げるために有用であるが、添加し
すぎると複合膜の基板との接着性が低下することから、
ポリシロキサン塗布液を得るために用いるアルコキシシ
ラン全体の5モル%以下とすることが好ましい。
Among these alkoxysilanes, trialkylmonoalkoxysilanes are useful for increasing the etching selectivity of component A and component B. However, if too much is added, the adhesion of the composite film to the substrate will increase. Is reduced,
It is preferable that the content be 5 mol% or less of the entire alkoxysilane used to obtain the polysiloxane coating solution.

【0023】成分Aとなる一般式(I)The general formula (I) as the component A

【化6】 (一般式(I)中、n個のRは各々独立に炭素数1〜6
の有機基を示し、nは1〜3の整数である。但し、1個
のSi原子に結合する有機基Rの炭素数の合計は8個以
下である)で表される単位構造からなるポリシロキサン
と、成分BのSiO2からなる複合膜を形成するための
ポリシロキサン塗布液を得る方法としては、成分Aに必
要なアルコキシシラン類(アルコキシシランモノマー:
一般式(II)で表されるアルコキシシランのうちnが0
のものを除く)と、成分Bに必要なテトラアルコキシシ
ラン類を別々に加水分解縮合させた後、両者を混合する
方法と、成分Aに必要なアルコキシシラン類と成分Bに
必要なテトラアルコキシシラン類を混合し、同時に加水
分解縮合させる方法が挙げられる。
Embedded image (In the general formula (I), n Rs each independently have 1 to 6 carbon atoms.
Wherein n is an integer of 1 to 3. However, in order to form a polysiloxane consisting of unit structure represented by the total number of carbon atoms of the organic group R is bonded to one Si atom is 8 or less), a composite film made of SiO 2 of component B As a method for obtaining a polysiloxane coating solution of the following, the alkoxysilanes (alkoxysilane monomer:
In the alkoxysilane represented by the general formula (II), n is 0
And a method of separately hydrolyzing and condensing the tetraalkoxysilanes necessary for the component B, and then mixing the two. The alkoxysilanes required for the component A and the tetraalkoxysilanes required for the component B Are mixed and simultaneously hydrolyzed and condensed.

【0024】後者の方法では、穏やかな反応条件で反応
を行い、成分Aと成分Bのアルコキシシラン類の反応性
の違いを利用して成分Aが多く含まれるオリゴマーと成
分Bが多く含まれるオリゴマーが形成されるようにする
ことが好ましい。通常用いられ反応条件では、成分Bの
テトラアルコキシシラン類の反応性が、成分Aのアルコ
キシシラン類の反応性よりも高いことから、反応初期に
は成分Bのアルコキシシラン類の反応が起こりやすく、
成分Bが多く含まれるオリゴマーが形成される。この方
法では、成分Aと成分Bの反応を別々に行う方法よりも
成分Bがより細かく分散した複合膜が得られるため、成
分Bがエッチングされて形成される空間がより細かく分
散した低誘電率膜が得られる。この方法では、空間の大
きさをLSIの層間膜として適用するのにより好ましい
範囲である直径20nm以下に制御することが可能であ
る。
In the latter method, the reaction is carried out under mild reaction conditions, and the oligomer containing a large amount of component A and the oligomer containing a large amount of component B are utilized by utilizing the difference in reactivity between the alkoxysilanes of component A and component B. Is preferably formed. Under the reaction conditions usually used, since the reactivity of the tetraalkoxysilanes of the component B is higher than the reactivity of the alkoxysilanes of the component A, the reaction of the alkoxysilanes of the component B easily occurs in the initial stage of the reaction,
An oligomer rich in component B is formed. In this method, a composite film in which the component B is finely dispersed is obtained as compared with a method in which the reaction of the component A and the component B are separately performed. Therefore, the space formed by etching the component B has a finer dispersed low dielectric constant. A film is obtained. In this method, the size of the space can be controlled to a diameter of 20 nm or less, which is a more preferable range for application as an interlayer film of an LSI.

【0025】得られたポリシロキサン塗布液を用いて本
発明の低誘電率膜を得る方法は、以下のとおりである。
ポリシロキサン塗布液を用いて1000〜5000rpm
のスピンコートにより基板に塗布膜を形成する。その
後、ホットプレートで溶媒を揮発させ、炉を用いて窒素
雰囲気中350℃〜450℃で0.5hr〜2.0hr
の加熱を行い硬化膜(複合膜)を得る。この時400℃
以上の加熱を行えない場合は、350℃〜400℃の加
熱でもよい。
The method for obtaining the low dielectric constant film of the present invention using the obtained polysiloxane coating solution is as follows.
1000-5000 rpm using polysiloxane coating solution
To form a coating film on the substrate by spin coating. Thereafter, the solvent is volatilized on a hot plate, and the temperature is set to 350 ° C. to 450 ° C. in a nitrogen atmosphere using a furnace for 0.5 hr to 2.0 hr.
To obtain a cured film (composite film). At this time, 400 ° C
When the above heating cannot be performed, heating at 350 ° C. to 400 ° C. may be performed.

【0026】次に、この硬化膜をフッ化水を含むエッチ
ング液でエッチングを行う。この時の温度は20〜30
℃の間であれば特に制限は無いが、一定の温度に保たれ
ている方が再現性の点で望ましい。フッ化水素酸を用い
る場合の濃度は0.1〜5重量%の間で、処理時間が適
当な長さになるように決めればよいが、濃度が高すぎる
と成分AとBのエッチングの選択性が損なわれる可能性
がある。また、フッ化水素酸の代わりに適当な処理時間
が得られる0.1〜10重量%のフッ化アンモニウム水
溶液を用いてもよい。
Next, the cured film is etched with an etching solution containing fluorinated water. The temperature at this time is 20-30
There is no particular limitation as long as it is between ° C., but it is desirable to maintain a constant temperature in terms of reproducibility. The concentration in the case of using hydrofluoric acid may be determined between 0.1 and 5% by weight so that the treatment time becomes an appropriate length. May be impaired. Further, instead of hydrofluoric acid, a 0.1 to 10% by weight aqueous solution of ammonium fluoride which can provide an appropriate treatment time may be used.

【0027】エッチング時間は、硬化膜の応力、屈折率
の変化から必要な時間を決定する。エッチング時間と応
力、屈折率の関係を調べると、エッチング時間が長くな
るに従い、応力と屈折率が低下し、やがて一定になるこ
とが分かる。この応力、屈折率が変化しなくなる時間を
エッチング時間とするのが好ましい。応力、屈折率が一
定になった後もエッチングを続けると膜が基板から剥が
れる可能性があるので、エッチング時間を長くしすぎる
のは好ましくない。膜の屈折率は、エリプソメータで測
定でき、応力はウエハーのそりを測定することで求めら
れる。
The etching time is determined based on the stress of the cured film and the change in the refractive index. Examination of the relationship between the etching time, the stress, and the refractive index reveals that as the etching time becomes longer, the stress and the refractive index decrease and eventually become constant. The time during which the stress and the refractive index do not change is preferably set as the etching time. If the etching is continued even after the stress and the refractive index have become constant, the film may be peeled off from the substrate. Therefore, it is not preferable to make the etching time too long. The refractive index of the film can be measured with an ellipsometer, and the stress can be determined by measuring the warpage of the wafer.

【0028】ポリシロキサン塗布液の合成条件、組成、
硬化膜の作製条件等によっては、成分Bをエッチング後
して得られる低誘電率膜が、Si−OH末端を多く有す
る場合が有る。その場合、膜の吸湿量が増大するため、
膜の低誘電性が損なわれたり、LSIの多層配線を形成
した場合に、脱ガスの影響で配線の導通不良がおきると
いった問題が生じる。その場合は、ヘキサメチルジシラ
ザン(HMDS)を用いて処理することで、Si−OH
末端をSi−OH(CH3)3に変換することで、膜の吸湿
を低減することが可能である。処理方法は、ウエハーを
ホットプレートで80℃〜120℃程度に加熱しながら
HMDSの蒸気にさらす方法を用いることができる。ウ
エハーをHMDSの蒸気にさらした後は、HMDSの反
応を促進し、過剰なHMDSを除去するため、150℃
〜200℃程度で加熱を行う。
The synthesis conditions and composition of the polysiloxane coating solution,
Depending on the conditions for forming the cured film, the low dielectric constant film obtained after etching the component B may have many Si-OH terminals. In that case, the moisture absorption of the film increases,
When the low dielectric property of the film is impaired, or when a multilayer wiring of the LSI is formed, problems such as poor conduction of the wiring occur due to the influence of degassing. In that case, by treating with hexamethyldisilazane (HMDS), Si-OH
By converting the terminal to Si—OH (CH 3 ) 3 , it is possible to reduce moisture absorption of the film. As a processing method, a method of exposing the wafer to HMDS vapor while heating the wafer to about 80 ° C. to 120 ° C. on a hot plate can be used. After exposing the wafer to the HMDS vapor, 150 ° C. is used to accelerate the HMDS reaction and remove excess HMDS.
Heating is performed at about 200 ° C.

【0029】最後に、エッチング中に膜に吸着した水分
を除去するため、炉を用いて窒素雰囲気中350℃〜4
50℃で0.5hr〜1.0hrの加熱を行う。この時
400℃以上の加熱が行えない場合は、350℃〜40
0℃の加熱でも充分である。
Finally, in order to remove moisture adsorbed on the film during the etching, a furnace is used at 350.degree.
Heating is performed at 50 ° C. for 0.5 hr to 1.0 hr. At this time, if heating at 400 ° C. or more cannot be performed, 350 ° C. to 40 ° C.
Heating at 0 ° C. is sufficient.

【0030】上記の方法を用いて、成分A及び成分Bか
らなる複合膜の組成が、炭素原子(一般式(I)におけ
る有機基R由来)1.0モルに対してSiが1.2〜
2.0モルであることが好ましい。この範囲への調整
は、原料の配合割合を調整することにより行える。ま
た、複合膜の組成の確認は、FT−IR法、元素分析法
等により行うことができる。
According to the above method, the composition of the composite film composed of the component A and the component B is such that the content of Si is 1.2 to 1.0 mol per carbon atom (derived from the organic group R in the general formula (I)).
Preferably it is 2.0 moles. Adjustment to this range can be performed by adjusting the mixing ratio of the raw materials. The composition of the composite film can be confirmed by an FT-IR method, an elemental analysis method, or the like.

【0031】C(炭素原子)1.0モルに対してSi
(シリコン原子)が1.2モル未満であると成分Bがエ
ッチングされにくくなる傾向がある。逆に、C1.0モ
ルに対してSiが2.0モルを越えると、得られる低誘
電率膜の密度が下がりすぎて機械強度が著しく低下する
か、もしくは複合膜全体がエッチングされてしまう傾向
がある。低誘電率化と機械強度の両立という点で特に好
ましい範囲は、C1.0モルに対してSiが1.2〜
1.8モルである。また、微細な配線を有するLSIの
絶縁膜として特に膜中の個々の空間の大きさが20nm以
下で、かつ誘電率が2.5以下の膜を得るために好まし
い範囲は、C1.0モルに対してSiが1.3〜1.6
モルである。また、さらに微細な配線を有するLSIの
絶縁膜として特に適した膜中の個々の空間の大きさが1
0nm以下で、かつ誘電率が2.5以下の膜を得るために
好ましい範囲は、C1.0モルに対してSiが1.3〜
1.5モルである。
Si is added to 1.0 mole of C (carbon atom).
If (silicon atoms) is less than 1.2 mol, the component B tends to be hardly etched. On the other hand, if the content of Si exceeds 2.0 moles with respect to 1.0 mole of C, the density of the obtained low dielectric constant film is too low, so that the mechanical strength is significantly reduced or the entire composite film tends to be etched. There is. A particularly preferable range in terms of achieving both a low dielectric constant and mechanical strength is that Si is 1.2 to 1.0 mol C.
1.8 mol. Further, as an insulating film of an LSI having fine wiring, a preferable range for obtaining a film in which the size of each space in the film is 20 nm or less and the dielectric constant is 2.5 or less is C1.0 mol. On the other hand, Si is 1.3 to 1.6.
Is a mole. In addition, the size of each space in a film particularly suitable as an insulating film of an LSI having finer wiring is 1
A preferable range for obtaining a film having a dielectric constant of 2.5 nm or less is 0 nm or less.
1.5 mol.

【0032】炭素原子(一般式(I)における有機基R
由来)1.0モルに対してSiが1.2〜2.0モルの
範囲内であれば、成分A由来のSiと成分B由来のSi
のモル比には特に制限はないが、複合膜中のSiとCの
比が一定の場合、成分A由来のSiに対する成分B由来
のSiのモル比が大きい方が成分Bがエッチングされや
すい傾向がある。成分A由来のSi1モルに対する成分
B由来のSiの量として特に望ましい範囲は、0.4モ
ル以上である。
A carbon atom (organic group R in the general formula (I)
If the amount of Si is in the range of 1.2 to 2.0 moles with respect to 1.0 mole, Si derived from component A and Si derived from component B
Is not particularly limited, but when the ratio of Si to C in the composite film is constant, the component B tends to be more easily etched when the molar ratio of the component B-derived Si to the component A-derived Si is larger. There is. A particularly desirable range for the amount of Si derived from component B relative to 1 mol of Si derived from component A is 0.4 mol or more.

【0033】フッ化水を含むエッチング液で成分Bをエ
ッチングする場合、エッチング時間が長すぎると膜が下
地から剥離する場合がある。また、エッチング時間が短
すぎると得られる膜の誘電率が高くなる可能性があるた
め、最適なエッチング時間のマージンが小さい場合があ
る。その場合は、C1.0モルに対するSiが0〜1.
2モルである複合膜を下層に薄く形成するのが有効であ
る。この膜はここで用いるエッチング液では殆どエッチ
ングされず、上層膜とは同系統の材料で密着性が良いこ
とから、エッチング中の膜の剥離を防止できる。C1.
0モルに対するSiが0〜1.2モルである複合膜の比
誘電率は3以下であるため、膜厚が薄ければ積層膜全体
の実効誘電率増大への影響は小さい。
When the component B is etched with an etching solution containing fluorinated water, if the etching time is too long, the film may peel off from the base. Further, if the etching time is too short, the dielectric constant of the obtained film may be high, so that the margin of the optimum etching time may be small. In such a case, the content of Si relative to 1.0 mol of C is from 0 to 1.
It is effective to form a 2 mol composite film in the lower layer. This film is hardly etched by the etchant used here, and since it is of the same type of material as the upper film and has good adhesion, peeling of the film during etching can be prevented. C1.
Since the relative dielectric constant of the composite film in which Si is 0 to 1.2 mol with respect to 0 mol is 3 or less, if the film thickness is small, the effect on the effective dielectric constant of the entire laminated film is small.

【0034】本発明による低誘電率絶縁膜を、LSIの
多層配線に適用する場合、ダマシンプロセスを用いる方
が好ましいが、金属配線を先に形成し、本発明における
ポリシロキサン溶液で配線間の埋込み配線間の狭い部分
をエッチングして低誘電率化することも可能である。
When the low dielectric constant insulating film according to the present invention is applied to a multilayer wiring of an LSI, it is preferable to use a damascene process. However, a metal wiring is formed first, and a space between the wirings is filled with a polysiloxane solution according to the present invention. It is also possible to lower the dielectric constant by etching a narrow portion between the wirings.

【0035】[0035]

【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。 実施例1〜8 モノメチルトリメトキシシラン1モルに対し、テトラメ
トキシシランを0モル、0.2モル、0.4モル、0.
6モル添加してポリシロキサン塗布液の調整を行い、ポ
リシロキサン塗布液、、及びを得た。調整は、
フラスコ内でモノメチルトリメトキシシランとテトラメ
トキシシランと溶媒としてのプロピレングリコールモノ
プロピルエーテルとを混合し、撹拌を行いながら触媒と
してのマレイン酸を溶解した水を滴下して行った。この
時の実験室の気温は23℃で、フラスコのバスによる温
度制御は行わなかった。添加した水の量は、用いたアル
コキシシランのアルコキシ基と等モルで、マレイン酸は
アルコキシシラン1.0モルに対し、0.01モルとし
た。塗布液の濃度は、アルコキシシランがすべて加水分
解縮合したと仮定して計算した不揮発分濃度が18重量
%になるようにした。
The present invention will be described below with reference to examples. Examples 1 to 8 With respect to 1 mol of monomethyltrimethoxysilane, 0 mol, 0.2 mol, 0.4 mol, 0.1 mol of tetramethoxysilane was used.
The polysiloxane coating solution was adjusted by adding 6 mol thereof to obtain a polysiloxane coating solution. Adjustment is
In a flask, monomethyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane and propylene glycol monopropyl ether as a solvent were mixed, and water with maleic acid as a catalyst dissolved therein was added dropwise with stirring. At this time, the temperature of the laboratory was 23 ° C., and temperature control by the flask bath was not performed. The amount of water added was equimolar to the alkoxy group of the alkoxysilane used, and the amount of maleic acid was 0.01 mol per 1.0 mol of alkoxysilane. The concentration of the coating solution was such that the non-volatile matter concentration calculated assuming that all of the alkoxysilane was hydrolyzed and condensed was 18% by weight.

【0036】水と触媒の滴下終了後、2時間程度撹拌を
行ったのち、密閉容器に写して23℃で5日間放置を行
った。その時の数平均分子量(ゲルパーミエーションク
ロマトグラフ法で測定しポリスチレン換算した値、以下
同じ)は、800〜2000の間であった。その後は冷
凍庫(−18℃)で保管を行った。
After completion of the dropwise addition of the water and the catalyst, the mixture was stirred for about 2 hours, transferred to a sealed container and left at 23 ° C. for 5 days. At that time, the number average molecular weight (measured by gel permeation chromatography and converted to polystyrene, the same applies hereinafter) was between 800 and 2,000. Thereafter, it was stored in a freezer (−18 ° C.).

【0037】モノメチルトリメトキシシランのみを用い
たポリシロキサン溶液Aと、テトラメトキシシランのみ
を用いたポリシロキサン溶液Bを合成し、両者をモノメ
チルトリメトキシシラン1モルに対し、テトラメトキシ
シランが、0.22モル、0.45モル、0.67モル
になる比率で混合し、ポリシロキサン塗布液、、
を得た。ポリシロキサン溶液Aとポリシロキサン溶液B
の調整はポリシロキサン塗布液、、及びと以下
の但し書きを除いて同様の方法、条件で行った。但し、
水と触媒の滴下終了後、5時間程度撹拌を行ったのち、
ポリシロキサン溶液Aとポリシロキサン溶液Bを混合し
てポリシロキサン塗布液、、を調整した。
A polysiloxane solution A using only monomethyltrimethoxysilane and a polysiloxane solution B using only tetramethoxysilane were synthesized. 22 mol, 0.45 mol and 0.67 mol were mixed at a ratio to give a polysiloxane coating solution,
I got Polysiloxane solution A and polysiloxane solution B
Was adjusted in the same manner and under the same conditions except for the polysiloxane coating solution and the following proviso. However,
After completion of the water and catalyst dropping, after stirring for about 5 hours,
The polysiloxane solution A and the polysiloxane solution B were mixed to prepare a polysiloxane coating solution.

【0038】この時のポリシロキサン溶液Aの数平均分
子量は500、ポリシロキサン溶液Bの数平均分子量は
900であった。調整後は30分程度撹拌したのち、密
閉容器に移して23℃で5日間放置を行った。この時の
ポリシロキサン塗布液、、の数平均分子量は、8
00〜2000の間であった。その後は冷凍庫(−18
℃)で保管を行った。
At this time, the number average molecular weight of the polysiloxane solution A was 500, and the number average molecular weight of the polysiloxane solution B was 900. After the adjustment, the mixture was stirred for about 30 minutes, transferred to a closed container, and left at 23 ° C. for 5 days. At this time, the number average molecular weight of the polysiloxane coating solution was 8
It was between 00 and 2000. After that, the freezer (-18
C).

【0039】モノメチルトリメトキシシラン1モルとジ
メチルジメトキシシラン0.2モルに対し、テトラメト
キシシランを0.5モル添加したポリシロキサン塗布液
の調整を行い、ポリシロキサン塗布液を得た。調整
は、塗布液〜と同様にして行い、5日間放置後の数
平均分子量は1200であった。
A polysiloxane coating solution was prepared by adding 0.5 mol of tetramethoxysilane to 1 mol of monomethyltrimethoxysilane and 0.2 mol of dimethyldimethoxysilane to obtain a polysiloxane coating solution. The adjustment was carried out in the same manner as in the case of the coating solution and the number average molecular weight after leaving for 5 days was 1200.

【0040】ポリシロキサン塗布液〜を用いてスピ
ンコート法により膜の形成を行った。基板はベアのシリ
コンウエハーを用いた。塗布回転数は、400℃硬化後
の膜厚が、4500〜5000Å程度になるように各塗
布液ごとに調整した。スピンコート後は、ホットプレー
トで150℃/30sec、250℃/80secのベークを
連続して行った。最終硬化は、縦型炉を用いて窒素雰囲
気中で、400℃/1hrの処理を行った。硬化後の膜
の応力、屈折率を測定結果を表1に示す。
A film was formed by spin coating using the polysiloxane coating solution. The substrate used was a bare silicon wafer. The coating rotation speed was adjusted for each coating liquid so that the film thickness after curing at 400 ° C. was about 4500 to 5000 °. After the spin coating, baking was continuously performed at 150 ° C./30 sec and 250 ° C./80 sec on a hot plate. The final curing was performed at 400 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere using a vertical furnace. Table 1 shows the measurement results of the stress and the refractive index of the cured film.

【0041】1.0重量%のフッ化水素酸を用いて硬化
膜のエッチングを行った。ポリシロキサン塗布液、
については、4分間エッチングを行ったが、応力、屈折
率は変化しなかった。それに対し、ポリシロキサン塗布
液〜の膜については、エッチングにより、応力、屈
折率が低下した。エッチング時間と応力、屈折率の変化
の関係を調べた結果、ポリシロキサン塗布液、、
の膜は2〜3分のエッチングで応力、屈折率が一定の値
に落ち着いた。また、ポリシロキサン塗布液〜は、
30〜40秒で応力、屈折率が一定になった。ポリシロ
キサン塗布液〜の膜のエッチングは、応力、屈折率
が一定になったところで終了した。塗布液〜の膜の
すべて、エリプソメータにより、屈折率と膜厚を同時に
測定したが、フッ酸エッチングを行っても、膜厚は減少
しなかった。
The cured film was etched using 1.0% by weight of hydrofluoric acid. Polysiloxane coating solution,
Was etched for 4 minutes, but the stress and the refractive index did not change. On the other hand, the stress and the refractive index of the films of the polysiloxane coating liquids 1 and 2 were reduced by the etching. As a result of examining the relationship between the etching time, the stress, and the change in the refractive index, a polysiloxane coating solution,
The stress and the refractive index of the film of Example 2 settled to constant values by etching for 2 to 3 minutes. The polysiloxane coating solution is
The stress and the refractive index became constant in 30 to 40 seconds. Etching of the film from the polysiloxane coating solution to the coating was terminated when the stress and the refractive index became constant. The refractive index and the film thickness of all of the films of the coating solution to were measured simultaneously by an ellipsometer, but the film thickness did not decrease even when hydrofluoric acid etching was performed.

【0042】フッ化水素酸エッチングを行ったウエハー
を各2枚作製し、そのうち1枚をHMDSで処理した。
ホットプレートを囲む覆いの内部にHMDSを導入でき
る機能についたホットプレートを用い、HMDS雰囲気
で、100℃/2分の処理を行い、次いで窒素雰囲気の
ホットプレートで、160℃/2分の処理を行った。H
MDS処理でも屈折率の変化は見られなかった。
Two wafers each having been subjected to hydrofluoric acid etching were produced, and one of them was treated with HMDS.
Using a hot plate with a function of introducing HMDS into the inside of the cover surrounding the hot plate, a treatment is performed at 100 ° C./2 minutes in an HMDS atmosphere, and then a treatment is performed at 160 ° C./2 minutes on a hot plate in a nitrogen atmosphere. went. H
No change in the refractive index was observed in the MDS treatment.

【0043】フッ化水素酸によるエッチングまたは、H
MDS処理の後、ポリシロキサン塗布液〜の膜を、
縦型炉を用いて窒素400℃/1hrの処理した。この
熱処理後の応力、屈折率及び膜厚は、エッチングまたは
HMDS処理後の応力、屈折率及び膜厚と同じであっ
た。表1に、2度目の熱処理後の応力屈折率を示す。
Etching with hydrofluoric acid or H
After the MDS treatment, the film of the polysiloxane coating solution is
Using a vertical furnace, nitrogen was treated at 400 ° C. for 1 hour. The stress, the refractive index and the film thickness after the heat treatment were the same as the stress, the refractive index and the film thickness after the etching or the HMDS treatment. Table 1 shows the stress refractive index after the second heat treatment.

【0044】2度目の熱処理から1日後に、誘電率の測
定を行った。膜上に厚さ1500Å程度、直径2mmのA
l電極を形成し、Al電極とSi基板で形成されるコン
デンサーの容量を測定した。誘電率測定結果を表1に示
す。
One day after the second heat treatment, the dielectric constant was measured. A with a thickness of about 1500mm and a diameter of 2mm on the film
One electrode was formed, and the capacity of the capacitor formed by the Al electrode and the Si substrate was measured. Table 1 shows the results of the dielectric constant measurement.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】ポリシロキサン塗布液、を用いてスピ
ンコートにより形成した塗布液を、縦型炉で窒素雰囲気
中400℃/1hr硬化した膜の比誘電率を測定した結
果は、塗布液の硬化膜が2.7、塗布液の硬化膜が
2.9であった。表1の結果と比較すると、塗布液、
から得られる硬化膜では、フッ化水素酸エッチングに
よる比誘電率の低下は起こらないことが分かる。また、
これらの膜については、エッチングにより応力、屈折率
の変化も起きていないことが分かる。塗布液、から
得られる膜では、有機基を持たないSiO2成分が無い
又は少ないため、SiO2成分のエッチングが起こらな
かったと考えられる。
The relative permittivity of a film obtained by curing a coating solution formed by spin coating using a polysiloxane coating solution in a nitrogen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour in a vertical furnace was measured. 2.7, and the cured film of the coating solution was 2.9. When compared with the results in Table 1, the coating solution,
It can be seen that the cured film obtained from the above does not cause a decrease in the relative dielectric constant due to the hydrofluoric acid etching. Also,
It can be seen that stress and refractive index of these films did not change due to etching. It is considered that the SiO 2 component was not etched because the film obtained from the coating solution had no or little SiO 2 component having no organic group.

【0047】ポリシロキサン塗布液、から得られる
膜については、エッチングによって応力、屈折率の低下
が起きていることから、有機基を持たないSiO2成分
がエッチングされていると考えられる。エッチング後に
残る膜の組成は、塗布液から得られる膜の組成に近い
と考えられるが、エッチング後の比誘電率は2.2〜
2.3と低いことから、塗布液から得られる膜と比較
して膜の密度が低下していると考えられる。
The film obtained from the polysiloxane coating solution is considered to have been etched with the SiO 2 component having no organic group since the stress and the refractive index were reduced by the etching. The composition of the film remaining after etching is considered to be close to the composition of the film obtained from the coating solution, but the relative dielectric constant after etching is 2.2 to 2.2.
Since it is as low as 2.3, it is considered that the density of the film is lower than that of the film obtained from the coating solution.

【0048】ポリシロキサン塗布液〜から得られる
膜についてエッチング前後のIRスペクトルを測定し
た。塗布液、から得られる硬化膜の有機基由来の吸
収ピークの強さはエッチング前後で変化しなかった。そ
れに対し、塗布液、のエッチング後の有機基由来の
吸収ピークの強さは塗布液から得られる硬化膜の有機
基由来の吸収ピークの強さと同程度であった。
The IR spectrum of the film obtained from the polysiloxane coating solution was measured before and after etching. The intensity of the absorption peak derived from the organic group of the cured film obtained from the coating solution did not change before and after the etching. On the other hand, the intensity of the absorption peak derived from the organic group after the etching of the coating solution was almost the same as the intensity of the absorption peak derived from the organic group of the cured film obtained from the coating solution.

【0049】ポリシロキサン塗布液から得られるエッ
チング後の膜については、HMDS処理の有無によらず
2.2の誘電率が得られていることから、膜中のSi−
OH末端が少なく、吸湿が少ない良好な膜質が得られて
いると考えられる。また、ポリシロキサン塗布液の膜
については、HMDS処理無しでも誘電率は2.3とい
う低い値を示しているが、HMDS処理を行うことで誘
電率はさらに低下している。これは、HMDS処理無し
の状態では、膜中にSi−OH末端が存在し、吸湿によ
り誘電率が増大したためと考えられる。
Regarding the film after etching obtained from the polysiloxane coating solution, a dielectric constant of 2.2 was obtained regardless of the presence or absence of the HMDS treatment.
It is considered that good film quality with little OH terminal and little moisture absorption was obtained. In addition, the dielectric constant of the film of the polysiloxane coating liquid shows a low value of 2.3 without HMDS treatment, but the dielectric constant is further lowered by performing HMDS treatment. This is presumably because in the state without the HMDS treatment, Si-OH terminals were present in the film, and the dielectric constant increased due to moisture absorption.

【0050】ポリシロキサン塗布液〜の膜について
は、応力、屈折率はエッチングにより低下し、HMDS
処理有りの場合は、比誘電率も塗布液の2.9と比較
して低下した。HMDS処理無しの場合に比誘電率が高
いのは、膜中にSi−OH末端が存在し、吸湿により誘
電率が増大したためと考えられる。また、塗布液の膜
は、塗布液の膜と同様に、有機基を持たないSiO2
成分が少ないため、得られる比誘電率が高めになってい
る考えられる。
With respect to the film of the polysiloxane coating solution to, the stress and the refractive index are reduced by etching, and the HMDS
In the case where the treatment was performed, the relative dielectric constant also decreased as compared with 2.9 of the coating solution. It is considered that the reason why the relative dielectric constant is high without the HMDS treatment is that the dielectric constant increased due to moisture absorption due to the presence of Si-OH terminals in the film. Further, the coating liquid film is made of SiO 2 having no organic group similarly to the coating liquid film.
It is considered that the obtained component has a relatively high relative dielectric constant due to a small amount of the component.

【0051】ポリシロキサン塗布液〜から得られる
2回目の硬化後のHMDS処理無の膜の断面をSEMで
観察した。倍率10万倍で写真を撮影した結果、塗布液
、、、の膜では、直径20nm以下の孔が断面に
有るのが観察された。孔の数はのサンプルが最も多
く、、、は同程度であった。孔の大きさは、塗布
液の膜では全て直径10nm以下であった。塗布液、
、の膜では、孔の直径はほとんど10nm以下で、1
0〜20nmのものはごくわずかで(0.45μm2の断
面で10個以下)あり、直径が20nmより大きいものは
観察されなかった。塗布液、、の膜では、倍率1
0万倍では断面に孔は観察されなかった。
The cross section of the film obtained from the polysiloxane coating liquid and not subjected to the HMDS treatment after the second curing was observed by SEM. As a result of taking a photograph at a magnification of 100,000, it was observed that the coating solution and the film had pores having a diameter of 20 nm or less in the cross section. The number of holes was the largest in the samples, and was similar. The size of the pores was 10 nm or less in diameter in all of the coating liquid films. Coating liquid,
, The pore diameter is almost 10 nm or less and 1
Very few (0 to 20 nm cross sections of 10 or less) were found to have a diameter of 0 to 20 nm, and no diameters larger than 20 nm were observed. In the case of the coating liquid, the magnification is 1
At a magnification of 0,000, no holes were observed in the cross section.

【0052】微細化したLSIの絶縁膜として適用する
場合、膜中の孔の大きさとして好ましいのは20nm以
下、特に好ましいのは10nm以下であることから、塗布
液、、、から得られた膜低誘電率膜はLSIの
層間絶縁膜として適用可能である。
When applied as an insulating film of a miniaturized LSI, the pore size in the film is preferably 20 nm or less, particularly preferably 10 nm or less. The low dielectric constant film can be applied as an interlayer insulating film of an LSI.

【0053】また、得られた低誘電率膜は、400℃の
硬化温度で形成可能で、用いたポリシロキサンは600
℃以上の耐熱性を有することから、プロセス温度の高い
Al配線、プロセス温度の低いCu配線のどちらとの組
み合わせにも適している。実際、塗布液、、、
から得られた膜低誘電率膜を縦型炉で窒素雰囲気中45
0℃/1hr処理しても膜厚、屈折率の変化は起きなか
った。
The obtained low dielectric constant film can be formed at a curing temperature of 400 ° C.
Since it has a heat resistance of not less than ° C., it is suitable for combination with either an Al wiring having a high process temperature or a Cu wiring having a low process temperature. In fact, the coating solution
The low dielectric constant film obtained from the above was placed in a vertical furnace in a nitrogen atmosphere for 45 minutes.
The film thickness and the refractive index did not change even after the treatment at 0 ° C. for 1 hour.

【0054】[0054]

【発明の効果】請求項1〜6記載の低誘電率膜の製造法
は、LSIの層間絶縁膜等として好適な、比誘電率が低
く(2.5以下が可能)、耐熱性が高い(450℃以上
が可能)、高品位な膜を簡単に歩留まり良く製造できる
品質管理が容易でコストを抑制効果の優れたものであ
る。
According to the method for producing a low dielectric constant film according to the first to sixth aspects, the relative dielectric constant is low (2.5 or less is possible) and the heat resistance is high, which is suitable as an interlayer insulating film of an LSI. (450 ° C. or higher is possible), and a high-quality film can be easily manufactured with good yield, quality control is easy, and cost is excellent.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/312 H01L 21/306 D 21/90 Q (72)発明者 寺田 信子 茨城県日立市東町四丁目13番1号 日立化 成工業株式会社山崎工場内 Fターム(参考) 4J002 CP031 DJ016 GQ00 5F033 QQ09 QQ20 RR20 RR23 RR29 SS22 WW00 WW01 WW04 WW09 XX23 5F043 AA31 BB22 DD07 EE22 EE23 GG03 5F058 AA10 AC03 AF04 AG01 AH01 AH02 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/312 H01L 21/306 D 21/90 Q (72) Inventor Nobuko Terada 4-chome Higashimachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 13-1 Hitachi Chemical Co., Ltd. Yamazaki Plant F term (reference) 4J002 CP031 DJ016 GQ00 5F033 QQ09 QQ20 RR20 RR23 RR29 SS22 WW00 WW01 WW04 WW09 XX23 5F043 AA31 BB22 DD07 EE22 EE23 GG03 5F004 AA01 A0101

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 成分Bに対するエッチング速度が成分A
に対するエッチング速度の10倍以上であるエッチング
液を用いて、成分A及び成分Bからなる複合膜をエッチ
ングする工程を含む低誘電率膜の製造法。
An etching rate for a component B is as follows:
A method for producing a low dielectric constant film, comprising a step of etching a composite film composed of a component A and a component B using an etching solution having an etching rate which is 10 times or more the etching rate of the composite film.
【請求項2】 成分Aが下記一般式(I) 【化1】 (一般式(I)中、n個のRは各々独立に炭素数1〜6
の有機基を示し、nは1〜3の整数である。但し、1個
のSi原子に結合する有機基Rの炭素数の合計は8個以
下である)で表される単位構造からなるポリシロキサン
であり、成分BがSiO2であり、エッチング液が、フ
ッ化水素を含有するエッチング液である請求項1記載の
低誘電率膜の製造法。
2. Component A is represented by the following general formula (I): (In the general formula (I), n Rs each independently have 1 to 6 carbon atoms.
Wherein n is an integer of 1 to 3. However, the total number of carbon atoms of the organic group R bonded to one Si atom is 8 or less), the component B is SiO 2 , and the etching solution is 2. The method for producing a low dielectric constant film according to claim 1, wherein the etching solution is an etching solution containing hydrogen fluoride.
【請求項3】 複合膜の組成が、炭素原子1.0モルに
対してSiが1.2〜2.0モルである請求項1又は2
記載の記載低誘電率膜の製造法。
3. The composition of the composite film according to claim 1, wherein the composition of Si is 1.2 to 2.0 mol per 1.0 mol of carbon atoms.
The method for producing a low dielectric constant film described in the above.
【請求項4】 フッ素を含有するエッチング液が0.1
〜5重量%のフッ化水素酸である請求項2及び3記載の
低誘電率膜の製造法。
4. An etching solution containing fluorine containing 0.1%.
4. The method for producing a low dielectric constant film according to claim 2, wherein the amount of the hydrofluoric acid is from 5 to 5% by weight.
【請求項5】 低誘電率膜中に形成される空間の大きさ
が直径20nm以下である請求項1、2、3及び4記載の
低誘電率膜の製造法。
5. The method according to claim 1, wherein the size of the space formed in the low dielectric constant film is 20 nm or less in diameter.
【請求項6】 低誘電率膜の比誘電率が2.5以下であ
る請求項1、2、3、4及び5記載の低誘電率膜の製造
法。
6. The method for producing a low dielectric constant film according to claim 1, wherein the relative dielectric constant of the low dielectric constant film is 2.5 or less.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005045912A1 (en) * 2003-11-10 2005-05-19 Daikin Industries, Ltd. Etching liquid and etching method for low-k film
US7060361B2 (en) 2002-07-12 2006-06-13 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Silica-based organic film and method of manufacturing the same, and base material comprising organic film
JP2007031696A (en) * 2005-06-10 2007-02-08 Hitachi Chem Co Ltd Resin composition, silica-based coating film, method for producing the same, layered product and electronic part
JP2007031697A (en) * 2005-06-10 2007-02-08 Hitachi Chem Co Ltd Composition for forming coating film for alkali treatment, coating film for alkali treatment, method for producing the same, layered product, antireflection film and electronic part
US7235500B2 (en) 2003-12-10 2007-06-26 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Material for forming silica based film
JP2007517380A (en) * 2003-10-10 2007-06-28 東京エレクトロン株式会社 Method and system for processing a dielectric film
JP2009170922A (en) * 2008-01-16 2009-07-30 Commiss Energ Atom Method for manufacturing permeable dielectric films
JP2009188398A (en) * 2008-01-16 2009-08-20 Commiss Energ Atom Process for producing air gap in microstructure
EP2557416A2 (en) 2002-04-17 2013-02-13 Ebara Corporation Sample surface inspection apparatus and method
KR20150035509A (en) * 2012-07-13 2015-04-06 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Method to reduce dielectric constant of a porous low-k film

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2557416A2 (en) 2002-04-17 2013-02-13 Ebara Corporation Sample surface inspection apparatus and method
US7060361B2 (en) 2002-07-12 2006-06-13 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Silica-based organic film and method of manufacturing the same, and base material comprising organic film
JP4847332B2 (en) * 2003-10-10 2011-12-28 東京エレクトロン株式会社 Method and system for processing a dielectric film
JP2007517380A (en) * 2003-10-10 2007-06-28 東京エレクトロン株式会社 Method and system for processing a dielectric film
WO2005045912A1 (en) * 2003-11-10 2005-05-19 Daikin Industries, Ltd. Etching liquid and etching method for low-k film
US7235500B2 (en) 2003-12-10 2007-06-26 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Material for forming silica based film
JP2007031697A (en) * 2005-06-10 2007-02-08 Hitachi Chem Co Ltd Composition for forming coating film for alkali treatment, coating film for alkali treatment, method for producing the same, layered product, antireflection film and electronic part
JP2007031696A (en) * 2005-06-10 2007-02-08 Hitachi Chem Co Ltd Resin composition, silica-based coating film, method for producing the same, layered product and electronic part
JP2009188398A (en) * 2008-01-16 2009-08-20 Commiss Energ Atom Process for producing air gap in microstructure
JP2009170922A (en) * 2008-01-16 2009-07-30 Commiss Energ Atom Method for manufacturing permeable dielectric films
KR20150035509A (en) * 2012-07-13 2015-04-06 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Method to reduce dielectric constant of a porous low-k film
JP2015529011A (en) * 2012-07-13 2015-10-01 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Method for reducing dielectric constant of porous low dielectric constant film
KR102109482B1 (en) 2012-07-13 2020-05-12 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Method to reduce dielectric constant of a porous low-k film

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