JP2013258252A - 絶縁膜材料及び絶縁膜の製造方法、並びに、半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

絶縁膜材料及び絶縁膜の製造方法、並びに、半導体装置及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2013258252A
JP2013258252A JP2012132943A JP2012132943A JP2013258252A JP 2013258252 A JP2013258252 A JP 2013258252A JP 2012132943 A JP2012132943 A JP 2012132943A JP 2012132943 A JP2012132943 A JP 2012132943A JP 2013258252 A JP2013258252 A JP 2013258252A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
film
connection terminal
mol
manufactured
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012132943A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiro Nakada
義弘 中田
Yasushi Kobayashi
靖志 小林
Miwa Kozawa
美和 小澤
Ayumi Okano
歩 岡野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2012132943A priority Critical patent/JP2013258252A/ja
Publication of JP2013258252A publication Critical patent/JP2013258252A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)

Abstract

【課題】 基板上における端部に位置する第1の接続端子と、それに隣接する第2の接続端子との間に形成された絶縁膜の厚み(B)に対する、第1の接続端子の近傍であって、第2の接続端子とは反対側に形成された絶縁膜の厚み(A)の比〔(A)/(B)〕が0.85以上となるように形成することができる高性能な絶縁膜材料の提供。
【解決手段】 特定のシロキサンポリマーと、特定のフェニルトリアルコシラン化合物とを反応させて得られ、前記シロキサンポリマーを形成するシラン化合物1.0molに対し、前記フェニルトリアルコキシシラン化合物の配合量が、0.2mol〜1.0molである絶縁膜材料。
【選択図】図2

Description

本発明は、絶縁膜材料及び絶縁膜の製造方法、並びに、半導体装置及びその製造方法に関する。
近年、半導体集積回路の集積度及び素子密度の増加に伴い、半導体素子を3次元化した3次元回路素子(3dIC)が注目されている。
前記3次元回路素子は、例えば、図1に示すように、まず、ドレイン領域が形成された基板(図示せず)の上面に、絶縁膜101が形成される。次に、前記絶縁膜101がエッチングされ、プラグ領域が形成される。更に、前記プラグ領域に、プラグ201が形成され、前記プラグ201と前記絶縁膜101との上面に、エッチングを停止するためのバリア膜301が形成される。その後、前記バリア膜301の上面に、絶縁膜102が形成される。ここで、前記絶縁膜102がエッチングされ、配線領域が形成される。更に、前記配線領域に第1層目の配線202が形成され、前記配線202と前記絶縁膜102との上面に、エッチングを停止するためのバリア膜302が形成される。第1層目の上層に、第1層目と同様の方法で配線が形成されることで、積層された配線が実現される。
前記積層された配線の最上面に、エッチングを停止するためのバリア膜304が形成され、前記バリア膜304の上面に、絶縁膜103が形成される。次に、前記絶縁膜103がエッチングされ、プラグ領域が形成される。更に、前記プラグ領域に、プラグ206が形成され、前記プラグ206と前記絶縁膜103との上面に、エッチングを停止するためのバリア膜305が形成される。ここで、前記バリア膜305の上面に、接続端子207が形成され、更に、前記接続端子207と前記バリア膜305との上面に、絶縁膜104が形成されることにより、前記3次元回路素子は形成される。
以上のように実現された前記3次元回路素子は、最上面の前記絶縁膜104がエッチングされることにより、前記接続端子207の表面が露出され(露出工程)、該露出された接続端子を通じて他のデバイスとの接続が可能となる。なお、一般的に、絶縁膜101、102、及び103のように層間に形成される絶縁膜を層間絶縁膜、また、絶縁膜104のように素子の最上面に形成される絶縁膜をパッシベーション膜と称する。
これまでに、前記絶縁膜としては、例えば、シロキサンポリマーとポリカルボシランとを混合することにより得られる絶縁膜が提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、従来、用いられている前記絶縁膜では、図1に示すように、基板上における端部に位置する第1の接続端子と、それに隣接する第2の接続端子との間において形成された絶縁膜の厚み403(B)に対する、前記第1の接続端子の近傍であって、前記第2の接続端子とは反対側に形成された絶縁膜の厚み401(A)の比〔(A)/(B)〕が低くなる。
前記比〔(A)/(B)〕が低くなると、外部環境からの吸湿、接続端子の露出工程における金属の拡散などが起こるという問題がある。
そこで、優れた厚み比を実現できる絶縁膜材料を提供することが強く望まれている。
特開2001−127152号公報
本件は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本件は、基板上における端部に位置する第1の接続端子と、それに隣接する第2の接続端子との間に形成された絶縁膜の厚み(B)に対する、前記第1の接続端子の近傍であって、前記第2の接続端子とは反対側の部分の絶縁膜の厚み(A)の比〔(A)/(B)〕が0.85以上となるように形成することができる高性能な絶縁膜材料を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、後述する付記に記載した通りである。即ち、
開示の絶縁膜材料は、下記一般式(1)で表される繰返し構造を有するシロキサンポリマーと、下記一般式(2)で表されるフェニルトリアルコキシシラン化合物とを反応させて得られ、前記シロキサンポリマーを形成するシラン化合物1.0molに対し、前記フェニルトリアルコキシシラン化合物の配合量が、0.2mol〜1.0molである。
ただし、前記一般式(1)中、R、R、R、及びRは、水素原子、水酸基、アルコキシ基、又はアルキル基を表し、前記R〜Rの少なくとも1つは、水素原子又は水酸基を表す。nは、5〜1,000の整数を表す。
ただし、前記一般式(2)中、R、R、及びRは、アルコキシ基を表す。また、R、及びRは、アミノ基、水酸基、又は水素原子を表し、前記R〜Rの少なくとも1つはアミノ基又は水酸基を表す。
本件によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、基板上における端部に位置する第1の接続端子と、それに隣接する第2の接続端子との間に形成された絶縁膜の厚み(B)に対する、前記第1の接続端子の近傍であって、前記第2の接続端子とは反対側の部分の絶縁膜の厚み(A)の比〔(A)/(B)〕が0.85以上となるように形成することができる高性能な絶縁膜材料を提供することができる。
図1は、従来技術を説明するための概略説明図である。 図2は、本件の絶縁膜材料を用いた3次元回路素子の一実施例を説明するための概略説明図である。 図3は、本件の絶縁膜材料を用いた3次元回路素子の一実施例を説明するための概略説明図である。 図4Aは、比較例3で作製された絶縁膜が、接続端子上に塗布された状態を示す写真である。 図4Bは、前記図4Aの写真を拡大した写真である。 図5は、端部に位置する第1の接続端子の一例を説明するための平面図である。
(絶縁膜材料)
本件の絶縁膜材料は、シロキサンポリマーと、フェニルトリアルコキシシラン化合物とを少なくとも反応させて得られ、更に必要に応じて、その他の成分を混合させてなる。
前記絶縁膜材料の用途としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、半導体集積回路における絶縁膜が挙げられる。前記絶縁膜としては、例えば、層間絶縁膜、パッシベーション膜が挙げられ、これらの中でも、パッシベーション膜が、効果の点で好ましい。
<シロキサンポリマー>
前記シロキサンポリマーは、下記一般式(1)で表される繰返し構造を有する。
前記一般式(1)中、R、R、R、及びRとしては、水素原子、水酸基、アルコキシ基、又はアルキル基であり、前記R〜Rの少なくとも1つが水素原子又は水酸基であれば、特に制限なく、目的に応じて適宜選択することができる。前記R〜Rの少なくとも1つが水素原子又は水酸基でない場合は、前記フェニルトリアルコキシシラン化合物との反応性が低下することがある。
前記アルコシキ基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、直鎖又は分岐を有する炭素数1〜5のアルコキシ基が挙げられる。それらの中でも、メトキシ基、エトキシ基が好ましい。
前記アルキル基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、直鎖又は分岐を有する炭素数1〜10のアルキル基が挙げられる。それらの中でも、メチル基が好ましい。
前記一般式(1)中、nとしては、5〜1,000の整数であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記nが、5未満であると、前記シロキサンポリマーが加熱により蒸発し、1,000を超えると、前記シロキサンポリマーの溶解粘度が高くなる。
前記一般式(1)で表される繰返し構造を有するシロキサンポリマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、市販されているシロキサンポリマーでもよいし、合成したシロキサンポリマーでもよい。
前記シロキサンポリマーの合成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シラン化合物を加水分解乃至脱水縮合反応させる方法などが挙げられる。
前記シラン化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリアセトキシシラン、トリクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルトリクロロシランなどが挙げられる。これらの中でも、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルトリエトキシシランが好ましい。
<フェニルトリアルコキシシラン化合物>
前記フェニルトリアルコキシシラン化合物は、下記一般式(2)で表される。
前記一般式(2)中、R、R、及びRは、アルコキシ基であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記アルコシキ基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、直鎖又は分岐を有する炭素数1〜5のアルコキシ基が挙げられる。これらの中でも、メトキシ基、エトキシ基が好ましい。
前記一般式(2)中、R、及びRは、アミノ基、水酸基、又は水素原子であり、前記R〜Rの少なくとも1つはアミノ基又は水酸基であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記R〜Rの少なくとも1つは、前記シロキサンポリマーとの反応性の点で、アミノ基であることが好ましい。なお、前記R〜Rが、アミノ基及び水酸基のいずれでもない場合には、前記シロキサンポリマーとの反応性が低下することがある。
前記フェニルトリアルコキシシラン化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミノ基置換型フェニルトリアルコキシシラン化合物であってもよいし、アミノ基非置換型フェニルトリアルコキシシラン化合物であってもよい。
前記アミノ基置換型フェニルトリアルコキシシラン化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミノフェニルトリメトキシシラン、アミノフェニルトリエトキシシラン、ジアミノフェニルトリメトキシシラン、ジアミノフェニルトリエトキシシランなどが挙げられる。これらの中でも、アミノフェニルトリメトキシシランが好ましい。
前記アミノ基非置換型フェニルトリアルコキシシラン化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリメトキシシリルフェノール、トリエトキシシリルフェノールなどが挙げられる。これらの中でも、トリメトキシシリルフェノールが好ましい。
<その他の成分>
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、溶媒などが挙げられる。
−溶媒−
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、極性溶媒であってもよいし、非極性溶媒であってもよい。
前記極性溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテル、乳酸エチル、アニソールなどが挙げられる。
前記非極性溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オクタン、デカンなどが挙げられる。
前記シロキサンポリマーと前記フェニルトリアルコキシシラン化合物の反応における、前記シロキサンポリマーを形成するシラン化合物1.0molに対する、前記フェニルトリアルコキシシラン化合物の配合量としては、0.2mol〜1.0molであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記配合量が、0.2mol未満であると、硬化不足で耐熱性が低下することがあり、1.0molを超えると、硬化反応速度が速くなり過ぎ、加熱溶融の効果が十分に得られないことがある。
−絶縁膜材料の製造方法−
前記絶縁膜材料の製造方法としては、前記シロキサンポリマーと前記フェニルトリアルコキシシラン化合物とを反応させる方法であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記溶媒中に、前記シロキサンポリマーと前記フェニルトリアルコキシシラン化合物とを加え、室温で溶解させ、その後、室温乃至加熱条件下で反応させる方法などが挙げられる。
前記シロキサンポリマーと前記フェニルトリアルコキシシラン化合物との反応は、反応効率の点で、加熱条件下で行うことが好ましい。
前記加熱の温度としては、特に制限なく、目的に応じて適宜選択することができるが、反応効率の点で、50℃〜80℃が好ましい。
(絶縁膜の製造方法)
本件の絶縁膜の製造方法は、被膜形成工程と、被膜溶融工程と、被膜硬化工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含んでいてもよい。
本件の絶縁膜の製造方法によれば、基板上における端部に位置する第1の接続端子と、それに隣接する第2の接続端子との間に形成された絶縁膜の厚み(B)に対する、前記第1の接続端子の近傍であって、前記第2の接続端子とは反対側の部分の絶縁膜の厚み(A)の比〔(A)/(B)〕が0.85以上である絶縁膜が効率良く得ることができる。
前記絶縁膜の厚みの測定方法としては、例えば、前記接続端子の中心を含む断面の写真を用いて測定することができる。
<被膜形成工程>
前記被膜形成工程は、本件の絶縁膜材料を用いて被膜を形成する工程である。
前記被膜を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スピンコート、ディップコート、ニーダーコート、カーテンコート、ブレードコートなどが挙げられる。これらの中でも、効率の点で、スピンコート、ディップコートが好ましい。
<被膜溶融工程>
前記被膜溶融工程は、前記被膜を溶融させる工程である。
なお、前記被膜溶融工程は、一般的に、プリベーク工程とも呼ばれる工程である。
前記被膜を溶融させる方法としては、例えば、加熱する方法が挙げられる。
前記加熱の温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記絶縁膜材料の溶融粘度が低減し、厚みをより一定にすることができる点で、150℃〜250℃で加熱することが好ましい。
前記加熱の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5分間以内が好ましい。
前記加熱の熱源としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ホットプレート、オーブン、電気炉などが挙げられる。
<被膜硬化工程>
前記被膜硬化工程は、前記被膜を硬化させる工程である。
前記被膜硬化工程における硬化としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、光照射及び100℃〜300℃での加熱の少なくともいずれかで行われることが好ましい。
前記被膜硬化工程の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、30分間以上が好ましい。
前記光照射を行う場合の光源としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水銀ランプ、エキシマランプが挙げられる。また、前記光照射は、酸素が存在すると、オゾンが発生し、前記絶縁膜を酸化させる可能性があるため、窒素雰囲気又は真空中で行うことが好ましい。
前記加熱の熱源としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ホットプレート、オーブン、電気炉などが挙げられる。
(半導体装置及びその製造方法)
本件の半導体装置は、本件の絶縁膜材料により形成された被膜を有する。
本件の半導体装置は、本件の絶縁膜材料を用いることにより、吸湿と金属拡散とを防止することができる。
前記被膜としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、層間絶縁膜、パッシベーション膜などが挙げられる。
前記半導体装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フラッシュメモリ、DRAM、FRAM、MOSトランジスタなどを有する。
本件の半導体装置の製造方法は、本件の半導体装置を効率良く製造することができる。
前記半導体装置の製造方法は、被膜形成工程と、被膜溶融工程と、被膜硬化工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含んでいてもよい。
なお、前記半導体装置の製造方法における、被膜形成工程、被膜溶融工程、及び被膜硬化工程は、上述の絶縁膜の製造方法における、被膜形成工程、被膜溶融工程、及び被膜硬化工程と同様の方法で行うことができる。
以下に、本件の半導体装置の一例について、図3を参照しながら説明する。本件の半導体装置は、例えば、以下のようにして得ることができる。
図3に示すように、まず、素子間分離膜2で分離され、ソース拡散層5a、ドレイン拡散層5b、及び、サイドウォール絶縁膜3を有するゲート電極4を製造したトランジスタ層が形成されたシリコンウエハ1上に、層間絶縁膜(リンガラス)6及びストッパー膜7を形成し、電極取り出し用のコンタクトホールを形成する。このコンタクトホールに、スパッタ法でバリア膜8としてTiN膜を50nmの厚みになるように製造した後、WF及び水素を混合し還元することで導体プラグ(W)9を埋め込み、化学的機械研磨法(CMP)によりビア以外の部分を除去する。
続いて、ストッパー膜7上に、層間絶縁膜10を450nmの厚みになるように製造した後、キャップ膜12としてTEOS−SiOを50nmの厚みになるように積層させる。このキャップ膜12を、1層目配線パターンを配したレジスト層をマスクとして、CF/CHFガスを原料としたFプラズマ(フッ素ガスプラズマ)によって加工する。
この配線溝に、Cuの絶縁層への拡散を防ぐバリア膜8としてTiN膜(50nm)と、電解メッキの際に電極として働くシード層Cu(50nm)とを、スパッタにより形成する。更に、電解メッキにより銅を600nmの厚みになるように積層した後、化学的機械研磨法(CMP)により配線パターン部以外のメタルを除去し、銅配線14の層を形成する。
次に、ビア層及び配線層を同時に形成するデュアルダマシン法について説明する。第1層目の配線層上に、Cu拡散防止を目的として、シラン及びアンモニアガスを用い、プラズマCVDにより、拡散防止膜13としてSiN膜を50nmの厚みになるように形成し、層間絶縁膜10を650nmとなるように積層する。配線層部分に、シラン及びアンモニアガスを用い、プラズマCVDにより、ストッパー膜7としてSiN膜を50nmとなるように形成し、その上に層間絶縁膜10を400nmの厚みになるように形成する。その後、この層間絶縁膜10の上に、キャップ膜12(50nm)として、TEOS−SiO膜を積層する。前記キャップ膜が積層された層間絶縁膜10に、ビアパターンを製造したレジスト層をマスクとして、CF/CHFガスを原料としたFプラズマにより、ガス組成を変えることでSiO/層間絶縁膜/SiN/層間絶縁膜/SiNの順に加工する。続いて、第2層目の配線パターンを配したレジスト層をマスクとして、CF/CHFガスを原料としたFプラズマにより加工する。このビアと配線溝に、Cuの絶縁層への拡散バリアとして働くバリア膜8としてTiN膜(50nm)と、電解メッキの際に電極として働くシード層Cu(50nm)とをスパッタにより形成する。更に、電解メッキにより銅を1400nmになるように積層した後、化学的機械研磨法(CMP)により配線パターン部以外のメタルを除去し、銅配線14を製造した化学的機械研磨法(CMP)によりビア以外の部分を除去し、ビア層を形成する。これにより、前記工程を繰り返して、3層配線を形成することができる。
なお、前記層間絶縁膜10としては、本件の絶縁膜材料を使用することができる。
また、本件の絶縁膜材料は、パッシベーション膜としても使用することができる。
前記パッシベーション膜として、本件絶縁膜材料を用いた一例について、図2を参照しながら説明する。
図2に示すように、高さ15μmの銅端子22が配された基板21上に本件の絶縁膜材料を厚みが3μmとなるようにスピンコートで塗布し、次いで、ホットプレートを用いて、200℃、3分間の加熱処理を行う。更に、窒素雰囲気で300℃、1時間の加熱処理を行うことにより、パッシベーション膜23を形成することができる。
基板上における端部に位置する第1の接続端子と、それに隣接する第2の接続端子との間に形成された絶縁膜の厚み(B)に対する、前記第1の接続端子の近傍であって、前記第2の接続端子とは反対側の部分の絶縁膜の厚み(A)の比〔(A)/(B)〕としては、0.85以上であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記端部に位置する第1の接続端子とは、一の接続端子において対向する一対の辺(4つ)に対向する4つ位置のうち、少なくとも1つの位置に他の接続端子が存在しない状態で基板上に配される接続端子のことである。
ここで、前記基板上における端部に位置する接続端子については、図5を参照しながら説明する。前記端部に位置する第1の接続端子としては、例えば、図5において、基板40上における、接続端子41a〜48a、41h〜48h、41b〜41g、48b〜48gが挙げられる。
前記基板上における端部に位置する第1の接続端子と、それに隣接する第2の接続端子との間に形成された絶縁膜の厚み(B)とは、前記第1の接続端子の前記第2の接続端子との間における最薄部の絶縁膜の厚みを表す。
前記近傍とは、例えば、前記第1の接続端子の高さが15μm程度であり、絶縁膜材料が3μm程度で塗布される場合には、前記第1の接続端子から10μm程度までの範囲を表す。
前記比〔(A)/(B)〕が0.85以上である割合は、基板上に配された接続端子のうち少なくとも一箇所あれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、30%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、90%以上が特に好ましい。
(実施例1)
トリエトキシシラン16.4g(0.1mol)と、プロピレングリコール100mLとを、攪拌羽根を装備した200mLの反応容器に仕込み、攪拌を行った。次いで、500ppmの硝酸水を6.3g添加し、攪拌羽根を200rpmで攪拌しながら70℃、3時間の反応を行い、重量平均分子量6700、かつ重合度n=31のラダー型シロキサンポリマーを得た。その後、室温に冷却し、p−アミノフェニルトリメトキシシラン4.3g(0.02mol)を添加した。更に、50℃に加熱して2時間の反応を行った後、室温に冷却して実施例1の絶縁膜材料を製造した。
製造した絶縁膜材料を、図5に示すように、200μm×200μmの領域に、直径10μm、かつ高さ15μmの銅端子を縦方向に8個、かつ横方向に8個で、合計64個を配した基板に、厚みが3μmとなるようにスピンコートを行い、次いで、ホットプレートを用いて、200℃、3分間の加熱処理を行った。更には、窒素雰囲気中で300℃、1時間の加熱処理を行い、絶縁膜を製造した。
次に、製造した前記絶縁膜について、以下のようにして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
<厚み比>
製造した絶縁膜の厚み比を測定した結果を表1に示した。なお、厚み比は以下の式で算出した。
厚み比 = t1 / t2
t1:基板上における前記端部に位置する第1の接続端子の近傍であって、前記第1の接続端子に隣接する第2の接続端子とは反対側に形成された絶縁膜の厚み
t2:基板上における前記端部に位置する第1の接続端子と、それに隣接する第2の接続端子との間において形成された絶縁膜の厚み
なお、前記近傍とは、前記第1の接続端子から10μmの位置を表す。
<絶縁性能>
半導体パラメータアナライザ(アジレント社製、品番:HP4156B)を用いて、製造した絶縁膜の膜厚1μmに対して100Vの電圧印可(1MV/cm)を行った際のリーク電流値を測定した結果を以下の表1に示した。
<耐熱安定性>
製造した絶縁膜の大気中における熱分解温度を熱重量分析装置(セイコーインスツルメンツ社製、品番:TG/DTA6300)にて測定した結果を以下の表1に示した。
(実施例2)
実施例1において、p−アミノフェニルトリメトキシシランの添加量を8.5g(0.04mol)に変えた以外は、実施例1と同様にして、絶縁膜材料を製造し、実施例2の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(実施例3)
実施例1において、p−アミノフェニルトリメトキシシランの添加量を12.8g(0.06mol)に変えた以外は、実施例1と同様にして、絶縁膜材料を製造し、実施例3の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(実施例4)
実施例1において、p−アミノフェニルトリメトキシシランの添加量を17.4g(0.08mol)に変えた以外は、実施例1と同様にして、絶縁膜材料を製造し、実施例4の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(実施例5)
実施例1において、p−アミノフェニルトリメトキシシランの添加量を21.3g(0.1mol)に変えた以外は、実施例1と同様にして、絶縁膜材料を製造し、実施例5の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(比較例1)
実施例1において、p−アミノフェニルトリメトキシシランの添加量を2.1g(0.01mol)に変えた以外は、実施例1と同様にして、絶縁膜材料を製造し、比較例1の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(比較例2)
実施例1において、p−アミノフェニルトリメトキシシランの添加量を25.6g(0.12mol)に変えた以外は、実施例1と同様にして、絶縁膜材料を製造し、比較例2の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(実施例6)
トリエトキシシラン8.2g(0.05mol)と、メチルトリエトキシシラン8.75g(0.05mol)と、プロピレングリコール100mLとを、攪拌羽根を装備した200mLの反応容器に仕込み、攪拌を行った。次いで、500ppmの硝酸水を7.2g添加し、攪拌羽根を200rpmで攪拌しながら70℃、3時間の反応を行い、重量平均分子量8200、かつ重合度n=39のラダー型シロキサンポリマーを得た。その後、室温に冷却し、p−アミノフェニルトリメトキシシラン4.3g(0.02mol)を添加した。更に、50℃に加熱して2時間の反応を行った後、室温に冷却して絶縁膜材料を製造した。
製造した塗布型シロキサン系パッシベーション膜材料を、200μm×200μmの領域に直径10μm、高さ15μmの銅端子を配した基板に厚みが3μmとなるようにスピンコートを行い、次いで、ホットプレートを用いて、200℃、3分間の加熱処理を行った。更に、窒素雰囲気中において300℃、1時間の加熱処理をして、実施例6の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(実施例7)
実施例6において、p−アミノフェニルトリメトキシシランの添加量を8.5g(0.04mol)に変えた以外は、実施例6と同様にして、絶縁膜材料を製造し、実施例7の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(実施例8)
実施例6において、p−アミノフェニルトリメトキシシランの添加量を12.8g(0.06mol)に変えた以外は、実施例6と同様にして、絶縁膜材料を製造し、実施例8の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(実施例9)
実施例6において、p−アミノフェニルトリメトキシシランの添加量を17.4g(0.08mol)に変えた以外は、実施例6と同様にして、絶縁膜材料を製造し、実施例9の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(実施例10)
実施例6において、p−アミノフェニルトリメトキシシランの添加量を21.3g(0.1mol)に変えた以外は、実施例6と同様にして、絶縁膜材料を製造し、実施例10の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(比較例3)
実施例6において、p−アミノフェニルトリメトキシシランの添加量を2.1g(0.01mol)に変えた以外は、実施例6と同様にして、絶縁膜材料を製造し、比較例3の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(比較例4)
実施例6において、p−アミノフェニルトリメトキシシランの添加量を2.1g(0.12mol)に変えた以外は、実施例6と同様にして、絶縁膜材料を製造し、比較例4の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(実施例11)
トリエトキシシラン16.4g(0.1mol)と、プロピレングリコール100mLとを、攪拌羽根を装備した200mLの反応容器に仕込み、攪拌を行い、重量平均分子量6700、かつ重合度n=31のラダー型シロキサンポリマーを得た。次いで、500ppmの硝酸水を6.3g添加し、攪拌羽根を200rpmで攪拌しながら、70℃で3時間反応を行った。その後、室温に冷却し、2−トリメトキシシリルフェノール4.3g(0.02mol)を添加した。更に、500ppmの硝酸水を1.8g添加し、50℃に加熱して2時間の反応を行った後、室温に冷却して絶縁膜材料を製造した。
製造した絶縁膜材料を、200μm×200μmの領域に直径10μm、高さ15μmの銅端子を配した基板に厚みが3μmとなるようにスピンコートを行い、次いで、ホットプレートを用いて、200℃で加熱処理を行った。更に、窒素雰囲気中において300℃で1時間加熱して、実施例11の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(実施例12)
実施例11において、2−トリメトキシシリルフェノールの添加量を8.5g(0.04mol)に変えた以外は、実施例11と同様にして、絶縁膜材料を製造し、実施例12の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(実施例13)
実施例11において、2−トリメトキシシリルフェノールの添加量を12.8g(0.06mol)に変えた以外は、実施例11と同様にして、絶縁膜材料を製造し、実施例13の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(実施例14)
実施例11において、2−トリメトキシシリルフェノールの添加量を17.4g(0.08mol)に変えた以外は、実施例11と同様にして、絶縁膜材料を製造し、実施例14の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(実施例15)
実施例11において、2−トリメトキシシリルフェノールの添加量を21.3g(0.1mol)に変えた以外は、実施例11と同様にして、絶縁膜材料を製造し、実施例15の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(比較例5)
実施例11において、2−トリメトキシシリルフェノールの添加量を2.1g(0.01mol)に変えた以外は、実施例11と同様にして、絶縁膜材料を製造し、比較例5の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(比較例6)
実施例11において、2−トリメトキシシリルフェノールの添加量を2.1g(0.12mol)に変えた以外は、実施例11と同様にして、絶縁膜材料を製造し、比較例6の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(比較例7)
テトラエトキシシラン10.4g(0.05mol)と、トリエトキシシラン8.2g(0.05mol)と、プロピレングリコール100mLとを、攪拌羽根を装備した200mLの反応容器に仕込み、攪拌を行った。次いで、500ppmの硝酸水を7.2g添加し、攪拌羽根を200rpmで攪拌しながら、70℃で3時間反応を行った。その後、室温に冷却し、p−アミノフェニルトリメトキシシラン4.3g(0.02mol)を添加した。更に、50℃に加熱して2時間の反応を行った後、室温に冷却して塗布型シロキサン系パッシベーション膜材料を製造した。
製造した塗布型シロキサン系パッシベーション膜材料を、200μm×200μmの領域に直径10μm、高さ15μmの銅端子を配した基板に厚みが3μmとなるようにスピンコートを行い、次いで、ホットプレートを用いて、200℃で加熱処理を行った。更に、窒素雰囲気中で300℃、1時間の加熱を行い、比較例7の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(比較例8)
トリエトキシシラン16.4g(0.1mol)とプロピレングリコール100mLとを、攪拌羽根を装備した200mLの反応容器に仕込み、攪拌を行い、重量平均分子量6700、かつ重合度n=31のラダー型シロキサンポリマーを得た。次いで、500ppmの硝酸水を6.3g添加し、攪拌羽根を200rpmで攪拌しながら、70℃で3時間反応を行った。その後、室温に冷却し、ポリカルボシランを3.0g添加した。更に、50℃に加熱して2時間の反応を行った後、室温に冷却して絶縁膜材料を製造した。
製造した塗布型シロキサン系パッシベーション膜材料を、200μm×200μmの領域に直径10μm、高さ15μmの銅端子を配した基板に厚みが3μmとなるようにスピンコートを行い、次いで、ホットプレートを用いて、200℃で加熱処理を行った。更に、窒素雰囲気中で300℃、1時間の加熱を行い、比較例8の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
(比較例9)
ダウ・ケミカル社製の有機系塗布膜であるサイクロテンを、200μm×200μmの領域に直径10μm、高さ15μmの銅端子を配した基板に厚みが3μmとなるようにスピンコートを行い、次いで、ホットプレートを用いて、200℃で加熱処理を行った。更に、窒素雰囲気中において300℃で1時間加熱して、比較例9の絶縁膜を製造した。
製造した前記絶縁膜について、実施例1と同様にして、厚み比、絶縁性能、及び耐熱安定性を評価した。これらの評価の結果を表1に示した。
なお、図4Aは、基板35上における端部に位置する第1の接続端子31と、それに隣接する第2の接続端子32との間に形成された、比較例9で製造した絶縁膜の厚み33と、前記第1の接続端子の近傍であって、前記第2の接続端子とは反対側の部分の、比較例3で製造した前記絶縁膜の厚み34とを表している。また、図4Bは、前記図4Aの要部拡大図である。
なお、表1中の前記モル比とは、前記シロキサンポリマーを形成するシラン化合物1.0molに対する、前記フェニルトリアルコキシシラン化合物のモル数の比を表す。
以上の実施例1〜15を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1) 下記一般式(1)で表される繰返し構造を有するシロキサンポリマーと、下記一般式(2)で表されるフェニルトリアルコキシシラン化合物とを反応させて得られ、 前記シロキサンポリマーを形成するシラン化合物1.0molに対し、前記フェニルトリアルコキシシラン化合物の配合量が、0.2mol〜1.0molであることを特徴とする絶縁膜材料。
ただし、前記一般式(1)中、R、R、R、及びRは、水素原子、水酸基、アルコキシ基、又はアルキル基を表し、前記R〜Rの少なくとも1つは、水素原子又は水酸基を表す。nは、5〜1,000の整数を表す。
ただし、前記一般式(2)中、R、R、及びRは、アルコキシ基を表す。また、R、及びRは、アミノ基、水酸基、又は水素原子を表し、前記R〜Rの少なくとも1つはアミノ基又は水酸基を表す。
(付記2) パッシベーション膜の形成に用いられる付記1に記載の絶縁膜材料。
(付記3) 付記1から2のいずれかに記載の絶縁膜材料を用いて被膜を形成する被膜形成工程と、前記被膜を溶融させる被膜溶融工程と、前記被膜を硬化させる被膜硬化工程とを含むことを特徴とする絶縁膜の製造方法。
(付記4) 前記被膜硬化工程における硬化が、光照射及び100℃〜300℃の加熱の少なくともいずれかで行われる付記3に記載の絶縁膜の製造方法。
(付記5) 前記被膜硬化工程が、30分間以上行われる付記3から4のいずれかに記載の絶縁膜の製造方法。
(付記6) 付記1から2のいずれかに記載の絶縁膜材料を用いてパッシベーション膜を形成するパッシベーション膜形成工程と、前記パッシベーション膜を溶融させる溶融工程と、前記パッシベーション膜を硬化させるパッシベーション膜硬化工程とを含むことを特徴とする絶縁膜の製造方法。
(付記7) 前記パッシベーション膜硬化工程における硬化が、光照射及び100℃〜300℃の加熱の少なくともいずれかで行われる付記6に記載の絶縁膜の製造方法。
(付記8) 前記パッシベーション膜硬化工程が、30分間以上行われる付記6から7のいずれかに記載の絶縁膜の製造方法。
(付記9) 付記1から2のいずれかに記載の絶縁膜材料により形成された被膜を有することを特徴とする半導体装置。
(付記10) 付記1から2のいずれかに記載の絶縁膜材料を用いて被膜を形成する被膜形成工程と、前記被膜を溶融させる被膜溶融工程と、前記被膜を硬化させる被膜硬化工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記11) 付記1から2のいずれかに記載の絶縁膜材料により形成されたパッシベーション膜を有することを特徴とする半導体装置。
(付記12) 付記1から2のいずれかに記載の絶縁膜材料を用いてパッシベーション膜を形成するパッシベーション膜形成工程と、前記パッシベーション膜を溶融させるパッシベーション膜溶融工程と、前記パッシベーション膜を硬化させるパッシベーション膜硬化工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1 シリコンウエハ
2 素子間分離膜
3 サイドウォール絶縁膜
4 ゲート電極
5a ソース拡散層
5b ドレイン拡散層
6 層間絶縁膜(リンガラス)
7 ストッパー膜
8 バリア膜
9 導体プラグ
10 層間絶縁膜
12 キャップ膜
13 拡散防止膜
14 銅配線
21 基板
22 銅端子
23 パッシベーション膜
31 第1の接続端子
32 第2の接続端子
35 基板
40 基板
41a 接続端子
41b 接続端子
41c 接続端子
41d 接続端子
41e 接続端子
41f 接続端子
41g 接続端子
41h 接続端子
42a 接続端子
42h 接続端子
43a 接続端子
43h 接続端子
44a 接続端子
44h 接続端子
45a 接続端子
45h 接続端子
46a 接続端子
46h 接続端子
47a 接続端子
47h 接続端子
48a 接続端子
48b 接続端子
48c 接続端子
48d 接続端子
48e 接続端子
48f 接続端子
48g 接続端子
48h 接続端子
101 絶縁膜
201 プラグ
202 配線
206 プラグ
207 接続端子
301 バリア膜

Claims (7)

  1. 下記一般式(1)で表される繰返し構造を有するシロキサンポリマーと、下記一般式(2)で表されるフェニルトリアルコキシシラン化合物とを反応させて得られ、
    前記シロキサンポリマーを形成するシラン化合物1.0molに対し、前記フェニルトリアルコキシシラン化合物の配合量が、0.2mol〜1.0molであることを特徴とする絶縁膜材料。
    ただし、前記一般式(1)中、R、R、R、及びRは、水素原子、水酸基、アルコキシ基、又はアルキル基を表し、前記R〜Rの少なくとも1つは、水素原子又は水酸基を表す。nは、5〜1,000の整数を表す。
    ただし、前記一般式(2)中、R、R、及びRは、アルコキシ基を表す。また、R、及びRは、アミノ基、水酸基、又は水素原子を表し、前記R〜Rの少なくとも1つはアミノ基又は水酸基を表す。
  2. パッシベーション膜の形成に用いられる請求項1に記載の絶縁膜材料。
  3. 請求項1から2のいずれかに記載の絶縁膜材料を用いて被膜を形成する被膜形成工程と、前記被膜を溶融させる被膜溶融工程と、前記被膜を硬化させる被膜硬化工程とを含むことを特徴とする絶縁膜の製造方法。
  4. 前記被膜硬化工程における硬化が、光照射及び100℃〜300℃の加熱の少なくともいずれかで行われる請求項3に記載の絶縁膜の製造方法。
  5. 前記被膜硬化工程が、30分間以上行われる請求項3から4のいずれかに記載の絶縁膜の製造方法。
  6. 請求項1から2のいずれかに記載の絶縁膜材料により形成された被膜を有することを特徴とする半導体装置。
  7. 請求項1から2のいずれかに記載の絶縁膜材料を用いて被膜を形成する被膜形成工程と、前記被膜を溶融させる被膜溶融工程と、前記被膜を硬化させる被膜硬化工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP2012132943A 2012-06-12 2012-06-12 絶縁膜材料及び絶縁膜の製造方法、並びに、半導体装置及びその製造方法 Pending JP2013258252A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012132943A JP2013258252A (ja) 2012-06-12 2012-06-12 絶縁膜材料及び絶縁膜の製造方法、並びに、半導体装置及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012132943A JP2013258252A (ja) 2012-06-12 2012-06-12 絶縁膜材料及び絶縁膜の製造方法、並びに、半導体装置及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013258252A true JP2013258252A (ja) 2013-12-26

Family

ID=49954444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012132943A Pending JP2013258252A (ja) 2012-06-12 2012-06-12 絶縁膜材料及び絶縁膜の製造方法、並びに、半導体装置及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013258252A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1858996B8 (en) Coating composition for dielectric insulating film, dielectric insulating film prepared therefrom, and electric or electronic device comprising the same
TWI261543B (en) Low dielectric materials and methods for making same
CN101689412B (zh) 绝缘膜材料、多层布线基板及其制造方法和半导体装置及其制造方法
JP4461215B2 (ja) 低誘電率絶縁材料とそれを用いた半導体装置
US20070178319A1 (en) Composition for forming porous film, porous film and method for forming the same, interlevel insulator film, and semiconductor device
WO2007142000A1 (ja) 多孔質膜の前駆体組成物及びその調製方法、多孔質膜及びその作製方法、並びに半導体装置
TWI400754B (zh) A precursor film composition of a porous film and a method for producing the same, a porous film and a method for producing the same, and a semiconductor device
JP5700615B2 (ja) ポリシラザン系トレンチ埋め込み用組成物
JP2003142477A (ja) 絶縁膜形成用材料、絶縁膜及びその形成方法並びに半導体装置
JP4142643B2 (ja) 有機シリケート重合体およびこれを含む絶縁膜
US7357961B2 (en) Composition for forming porous film, porous film and method for forming the same, interlevel insulator film, and semiconductor device
JP5131267B2 (ja) 表面疎水化膜形成材料、多層配線構造、半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2012136559A (ja) ポリシロキサン縮合反応物ワニスの製造方法
US20050136687A1 (en) Porous silica dielectric having improved etch selectivity towards inorganic anti-reflective coating materials for integrated circuit applications, and methods of manufacture
JP2003342411A (ja) 多孔質ナノコンポジット薄膜及びその形成方法
JP2006526672A (ja) 低k誘電体形成用有機シルセスキオキサン重合体
JP2013258252A (ja) 絶縁膜材料及び絶縁膜の製造方法、並びに、半導体装置及びその製造方法
JP2004307693A (ja) 多孔質膜形成用組成物、多孔質膜の製造方法、多孔質膜、層間絶縁膜、及び半導体装置
JP4380229B2 (ja) 新規化合物およびその用途
JP5071474B2 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP5267552B2 (ja) 配線基板、半導体装置及び半導体装置の製造方法
TWI766919B (zh) 聚矽烷化合物之製造方法、聚矽烷化合物、環狀聚矽烷化合物、聚矽烷組合物、聚矽烷膜、及附聚矽烷膜之基板
JP4150922B2 (ja) 積層体の形成方法
JP4324786B2 (ja) 積層体およびその製造方法ならびに絶縁膜および半導体装置
JP2003273099A (ja) 低誘電率膜形成用組成物、低誘電率膜及びその製造方法、並びに半導体装置