JP2003077908A - 芳香族ポリカルボシランを含む層間絶縁膜及びこれを用いた半導体装置 - Google Patents
芳香族ポリカルボシランを含む層間絶縁膜及びこれを用いた半導体装置Info
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Abstract
械強度に優れ、熱膨張係数が低くて配線材料である金属
の絶縁膜中への拡散を抑制できる絶縁材料によって形成
された層間絶縁膜及びこれにより構成された半導体装置
を提供する。 【解決手段】 下記一般式(1) (式中、R1及び R2は、それぞれ置換基を有してい
ても良い2価の芳香族基を示す。n=2〜50000の
整数である。)で表される芳香族ポリカルボシランを含
む重合体を用いて形成された層間絶縁膜である。この層
間絶縁膜は、低誘電率であるから、半導体装置に用いる
と高集積化及び高速化に有益である。
Description
ーを用いた低誘電率の層間絶縁膜及びその膜を用いて構
成される半導体装置に関するものである。
は、気相薄膜形成法(CVD法 )によって形成される
SiO2膜(誘電率k>4.0)が用いられているが、
さらに低誘電率化を目指した材料として、SiO2系の
SOG(スピンオングラス)材料に代表される無機高分
子材料やポリアリーレンエーテルに代表される有機高分
子材料が知られている。
求されている中で、チップのより一層の微細化及び高集
積化を計るために、配線材料の細線化、配線距離の増大
及び配線構造の多層化などが推進されている。ところ
が、これらにより引き起こされる配線抵抗及び寄生容量
の増大は、チップ性能を左右する信号遅延をもたらすこ
とから、これらの問題を解消させることが重要な課題と
なっている。このようなチップの信号遅延を抑制するた
め、使用材料及びプロセス技術等の面から研究開発が行
われており、従来のAl配線よりも低抵抗なCu配線を
用いることや、より誘電率の低い層間絶縁膜材料の開発
が求められている。
を用いた層間絶縁膜では、誘電率が高くなり、超LSI
の高集積化、高速化を進展させる際、信号遅延を引き起
こす要因となっている寄生容量を低減しなければなら
ず、そのためには層間絶縁膜の低誘電率化を図ることが
不可欠である。また、配線材料である金属の絶縁膜中へ
の拡散が生じるため、これを抑制するためのバリアー膜
を設ける必要があるなどの問題があった。
における上記のような問題を解決するためになされたも
のである。すなわち、本発明の目的は、低誘電率であ
り、耐熱性、熱伝導性及び機械強度に優れ、熱膨張係数
が低くて配線材料である金属の絶縁膜中への拡散を抑制
できる絶縁材料によって形成された層間絶縁膜を提供す
ることにある。また、本発明の他の目的は、その層間絶
縁膜を半導体装置に適用することにより、高集積化及び
高速化を達成し得る半導体装置を提供することにある。
下記一般式(1)
ても良い2価の芳香族基を示す。n=2〜50000の
整数である。)で表される芳香族ポリカルボシランを含
む重合体を用いて形成されたことを特徴とする。
カルボシランとしては、下記一般式(2)
るエチニル基を2個有する芳香族化合物と、下記一般式
(3)
れるジメチルシリル基を2個有する芳香族化合物とを、
反応させて得られるものであることが好ましい。その反
応は、白金系触媒の存在下に行うものであることがより
好ましい。また、本発明の半導体装置は、絶縁体として
上記の層間絶縁膜を用いて構成されるものである。
イ素原子を繰り返し構造単位(ユニット)の主鎖に持つ
有機ケイ素ポリマーであって、さらに、その主鎖中に芳
香環ユニットと炭素−炭素二重結合ユニットを持つ一般
式(1)で表される芳香環ポリカルボシラン化合物を含
む重合体を用いて作製されるものであって、誘電率が低
く、かつ耐熱性などの諸特性に優れていることから、高
集積で高速の半導体装置における絶縁膜として有益であ
る。
カルボシランは、下記一般式(1)で表されるものであ
る。
ても良い2価の芳香族基であるが、その芳香族基の炭素
数としては、6〜24個の範囲、好ましくは6〜12個
のものである。その芳香族基の具体例としては、フェニ
レン基、ナフチレン基、ビフェニレン基等のアリーレン
基及びフェニレンオキシフェニレン等の酸素等のヘテロ
原子を連結基として含む置換アリーレン基等が挙げられ
る。また、前記芳香族基に結合していても良い置換基と
しては、アルキル基、アリール基、アラルキル基等が含
まれる。
る芳香族ポリカルボシランは、式中の繰り返し構造単位
を示すnが、2〜50000の整数、好ましくは5〜2
0000の整数の範囲の重合体である。
は、その製造原料として、一般式(2)で表されるエチ
ニル基を2個有する芳香族化合物と一般式(3)で表さ
れるジメチルシリル基を2個有する芳香族化合物とを反
応させること、好ましくは白金系触媒の存在下に反応さ
せることにより容易に得ることができる。
2個有する芳香族化合物としては、R1 は前記したと
同意義を有するものであり、その具体例としては、m−
ジエチニルベンゼン、p−ジエチニルベンゼン、1,4
−ジエチニルナフタレン、1,5−ジエチニルナフタレ
ン、4,4’− ジエチニルビフェニル、ビス(4−エ
チニルフェニル)エーテル等が挙げられるが、これらに
限定されるものではない。また、これらの1種を単独で
用いても又は2種以上を併用しても良い。
ルシリル基を2個有する芳香族化合物としては、R2は
前記したと同意義を有するものであり、その具体例とし
ては、m−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン、p−ビス
(ジメチルシリル)ベンゼン、1,4−ビス(ジメチル
シリル)ナフタレン、1,5−ビス(ジメチルシリル)
ナフタレン、4,4’−ビス(ジメチルシリル)ビフェ
ニル、ビス{4−(ジメチルシリル)フェニル}エーテ
ル等が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。また、これらの1種を単独で用いても又は2種以上
を併用しても良い。
は、白金単独、坦持白金、白金塩、白金錯体などの従来
公知のものを適宜使用することができる。その使用量
は、適宜採択されるが、原料モルに対し、0.0000
1〜0.5の範囲が好ましい。
は−20〜150℃の温度で行う。また、この反応は溶
媒の存在下でも非存在下でも実施できるが、溶媒を用い
る場合、エチルベンゼン、ベンゼン、トルエン等の炭化
水素溶媒やエーテル系溶媒などのほか、本反応に関与し
ない各種の有機溶媒を用いることができる。
式(1)で表される芳香環ポリカルボシラン化合物から
なる重合体を有機溶媒に溶かした樹脂溶液を基材に展開
する、キャスト法、スピンコート法、バーコート法等の
通常の塗工方法を用いて行う。その有機溶媒としては、
上記重合体を溶解し得る溶剤であれば何ら制限なく使用
可能であって、これを例示すれば、テトラヒドロフラ
ン、トルエン、エチルベンゼン、クロロベンゼン、メチ
ルエチルケトン、ヘキサメチルジシロキサン等が挙げら
れる。また、基材としては、塗工により被膜を形成でき
る材質、形状、構造体であれば使用可能である。その材
質としては、プラスチック、無機材料、有機材料、金属
が挙げられ、またその形状としては、シート状物、板状
物、管状物、線状物等が挙げられ、具体的には、板状ガ
ラス、シリコンウエファー、各種の形状に加工したプラ
スチック、金属板等が挙げられる。
気中又は窒素ガス等の不活性ガス中において、上記の溶
液を基材の表面に塗布等によって展開した後、適宜の時
間、即ち、1分〜50時間、好ましくは3分から10時
間にわたり、加熱処理して溶媒を乾燥除去することによ
り被膜が形成される。その加熱温度は、40〜500℃
の範囲が望ましい。
香環ポリカルボシラン化合物は、上記の方法で有機溶媒
に溶解させた塗布液を用いて塗工することにより容易に
被膜を形成できる。この膜厚としては、0.01〜20
μm、好ましくは0.1〜5μmである。この被膜は、
誘電率が低い上に、二重結合の架橋などによって強固な
膜を形成することができると共に、その主鎖にケイ素原
子及び芳香環を持つ重合体であるという化学構造から、
機械的特性及び耐熱性などの優れた諸特性を有するか
ら、半導体等の層間絶縁膜などに有利に使用できる。
リルベンゼン1モルとのヒドロシリル化重合を、エチル
ベンゼン溶媒中、窒素雰囲気下、白金触媒(Pt2(d
vs)3、dvsは1,3−ジビニル−1,1,3,3
−テトラメチル−1,3−ジシロキサン)の存在下、5
0℃において約2時間反応を行った。この反応生成物中
の未反応残存モノマーについてガスクロマトグラフィを
用いて測定し、残存モノマーが0%であることを確認し
て反応を終了した。得られた均一状態のポリカルボシラ
ン溶液をスピンコート法を用いてウエハ上に塗布した。
次に、その塗布ウエハを電気炉中、アルゴンガス雰囲気
下で、200℃において1時間、さらに300℃におい
て30分間加熱処理した。得られた薄膜の膜厚は約30
00Åであった。この薄膜の電気特性及び熱特性を調べ
た結果、比誘電率は2.88の値が得られ、また、これ
を窒素中で加熱したところ、5%重量減少の温度は53
6℃であった。
の主鎖中に芳香環ユニットと炭素−炭素二重結合ユニッ
トを導入した重合体を絶縁膜として用いるから、低誘電
率化され、かつ耐熱性及び機械的特性の向上した層間絶
縁膜を提供することができる。また、本発明によれば、
特定の芳香族ポリカルボシラン化合物からなる低誘電率
材料を半導体装置の層間絶縁膜として用いることによ
り、半導体装置の配線構造における配線の寄生容量を低
減できるから、半導体装置の高集積化及び高速化を実現
可能とすると共に、その工業的生産性の向上に貢献でき
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 一般式(1) 【化1】 (式中、R1及び R2は、それぞれ置換基を有してい
ても良い2価の芳香族基を示す。n=2〜50000の
整数である。)で表される芳香族ポリカルボシランを含
む重合体を用いて形成されたことを特徴とする層間絶縁
膜。 - 【請求項2】 前記芳香族ポリカルボシランが、一般式
(2) 【化2】 (式中、R1は前記したと同意義を有する。)で表され
るエチニル基を2個有する芳香族化合物と、一般式
(3) 【化3】 (式中、 R2は前記したと同意義を有する。)で表さ
れるジメチルシリル基を2個有する芳香族化合物とを反
応させて得られるものであることを特徴とする請求項1
に記載の層間絶縁膜。 - 【請求項3】 前記反応が、白金系触媒の存在下に行わ
れたものであることを特徴とする請求項2に記載の層間
絶縁膜。 - 【請求項4】 請求項1に記載の層間絶縁膜を用いて構
成される半導体装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001269768A JP3785452B2 (ja) | 2001-09-06 | 2001-09-06 | 芳香族ポリカルボシランを含む層間絶縁膜及びこれを用いた半導体装置 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP3785452B2 JP3785452B2 (ja) | 2006-06-14 |
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Family Applications (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007238658A (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 含ケイ素低誘電材料及びその製造方法 |
KR100763828B1 (ko) * | 2005-05-19 | 2007-10-05 | 도쿄 오카 고교 가부시키가이샤 | 실릴페닐렌계 폴리머 함유 중간층 형성용 조성물 및 그것을 사용한 패턴 형성방법 |
JP2017504950A (ja) * | 2013-12-09 | 2017-02-09 | サンパワー コーポレイション | イオン注入を使用した太陽電池エミッタ領域製造 |
-
2001
- 2001-09-06 JP JP2001269768A patent/JP3785452B2/ja not_active Expired - Lifetime
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KR100763828B1 (ko) * | 2005-05-19 | 2007-10-05 | 도쿄 오카 고교 가부시키가이샤 | 실릴페닐렌계 폴리머 함유 중간층 형성용 조성물 및 그것을 사용한 패턴 형성방법 |
JP2007238658A (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 含ケイ素低誘電材料及びその製造方法 |
JP4621894B2 (ja) * | 2006-03-06 | 2011-01-26 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 含ケイ素低誘電材料及びその製造方法 |
JP2017504950A (ja) * | 2013-12-09 | 2017-02-09 | サンパワー コーポレイション | イオン注入を使用した太陽電池エミッタ領域製造 |
JP2020092269A (ja) * | 2013-12-09 | 2020-06-11 | サンパワー コーポレイション | イオン注入を使用した太陽電池エミッタ領域製造 |
JP7028853B2 (ja) | 2013-12-09 | 2022-03-02 | サンパワー コーポレイション | イオン注入を使用した太陽電池エミッタ領域製造 |
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