JP2606321B2 - 感光性耐熱樹脂組成物と半導体装置の製造方法 - Google Patents
感光性耐熱樹脂組成物と半導体装置の製造方法Info
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- JP2606321B2 JP2606321B2 JP63252503A JP25250388A JP2606321B2 JP 2606321 B2 JP2606321 B2 JP 2606321B2 JP 63252503 A JP63252503 A JP 63252503A JP 25250388 A JP25250388 A JP 25250388A JP 2606321 B2 JP2606321 B2 JP 2606321B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 有機硅素重合体よりなる樹脂組成物に関し、 感光性をもち、且つ耐熱性に優れた樹脂組成物を実用
化することを目的とし、 ポリオルガノシルセスキオキサンと光増感剤との混合
物を用いて感光性耐熱樹脂組成物を構成する。
化することを目的とし、 ポリオルガノシルセスキオキサンと光増感剤との混合
物を用いて感光性耐熱樹脂組成物を構成する。
本発明は感光性耐熱樹脂組成物に関する。
大量の情報を高速に処理する必要から半導体素子は集
積化が進んでおり、LSIやVLSIが実用化されている。
積化が進んでおり、LSIやVLSIが実用化されている。
こゝで、集積化は単位素子の小形化により行われてお
り、薄膜形成技術と写真蝕刻技術（フォトリソグラフ
ィ）を用いて微細回路が形成されている。
り、薄膜形成技術と写真蝕刻技術（フォトリソグラフ
ィ）を用いて微細回路が形成されている。
すなわち、真空蒸着法，スパッタ法などの物理的な方
法や化学気相成長法（Chemical Vapor Deposition略し
てCVD法）のような化学的な方法を用いて導電体や絶縁
体などの薄膜を作り、これに写真蝕刻技術を適用して選
択的にエッチングを施すことにより、導電体薄膜につい
ては導体線路の形成が、また絶縁膜についてはバイアホ
ールやスルーホールの形成が行われている。
法や化学気相成長法（Chemical Vapor Deposition略し
てCVD法）のような化学的な方法を用いて導電体や絶縁
体などの薄膜を作り、これに写真蝕刻技術を適用して選
択的にエッチングを施すことにより、導電体薄膜につい
ては導体線路の形成が、また絶縁膜についてはバイアホ
ールやスルーホールの形成が行われている。
また、集積化の向上は従来の二次元構造より回路の多
層化による三次元構造により行われているが、層間絶縁
層の厚さが１μｍ程度と薄いために多層化が進むに従っ
て集積回路表面の凹凸は激しくなり、また層間絶縁層は
耐熱性が優れていることが必要である。
層化による三次元構造により行われているが、層間絶縁
層の厚さが１μｍ程度と薄いために多層化が進むに従っ
て集積回路表面の凹凸は激しくなり、また層間絶縁層は
耐熱性が優れていることが必要である。
多層化により生ずる表面凹凸により、写真蝕刻技術を
用いて導体線路などの微細パターンを形成する場合、パ
ターン精度は低下するが、これを打開する方法として二
層構造レジストが実用化されている。
用いて導体線路などの微細パターンを形成する場合、パ
ターン精度は低下するが、これを打開する方法として二
層構造レジストが実用化されている。
すなわち、耐ドライエッチング性の良い材料を下層レ
ジストに用いて被処理基板の凹凸を平坦化した後、耐酸
素プラズマエッチング性の優れた材料を上層レジストと
して使用することにより微細パターンの形成が行われて
いる。
ジストに用いて被処理基板の凹凸を平坦化した後、耐酸
素プラズマエッチング性の優れた材料を上層レジストと
して使用することにより微細パターンの形成が行われて
いる。
こゝで、上層レジストの材料としてはシリコン（Si）
原子を含有するポリマーとアジド或いはビスアジド化合
物の混合体よりなるネガ型レジスト、およびSi原子を含
有するアルカリ可溶性樹脂とＯ−ナフトキノンアジド誘
導体との混合物よりなるポジ型レジストなどが知られて
いる。
原子を含有するポリマーとアジド或いはビスアジド化合
物の混合体よりなるネガ型レジスト、およびSi原子を含
有するアルカリ可溶性樹脂とＯ−ナフトキノンアジド誘
導体との混合物よりなるポジ型レジストなどが知られて
いる。
然し、ネガ型レジストは現像時の膨潤が激しいために
解像性が充分ではなく、また、ポジ型レジストは耐酸素
プラズマ性が不充分で、上層パターンを下層に転写する
際にパターン幅のシフトが起こると云う問題がある。
解像性が充分ではなく、また、ポジ型レジストは耐酸素
プラズマ性が不充分で、上層パターンを下層に転写する
際にパターン幅のシフトが起こると云う問題がある。
次に、層間絶縁層を形成する場合は、この絶縁層を挟
んで上下に存在する導体線路を回路接続するためにバイ
アホールの形成が必要であるが、従来の方法は絶縁層の
上にレジストをスピンコートした後、露光現像してバイ
アホール形成部のレジストを除き、ドライエッチングを
施して絶縁層に孔開けした後にレジストを除去すると云
う煩雑な処理法が採られていた。
んで上下に存在する導体線路を回路接続するためにバイ
アホールの形成が必要であるが、従来の方法は絶縁層の
上にレジストをスピンコートした後、露光現像してバイ
アホール形成部のレジストを除き、ドライエッチングを
施して絶縁層に孔開けした後にレジストを除去すると云
う煩雑な処理法が採られていた。
この煩雑さを解消するため、近年、感光性の絶縁材料
を層間絶縁層として使用するプロセスが開発され、これ
により工程の簡単化が可能となった。
を層間絶縁層として使用するプロセスが開発され、これ
により工程の簡単化が可能となった。
然し、層間絶縁層として使用するには非常に高い耐熱
性が必要であり、現在は感光性ポリイミドが用いられて
いるが、耐熱性が300℃程度で不充分である。
性が必要であり、現在は感光性ポリイミドが用いられて
いるが、耐熱性が300℃程度で不充分である。
また、絶縁層としての特性を充分に保持するため、感
光性化合物を総て熱分解しようとすると、主鎖のポリイ
ミド骨格も熱分解されてしまうため、この使用は半導体
素子の製造プロセスに大きな制御を与えている。
光性化合物を総て熱分解しようとすると、主鎖のポリイ
ミド骨格も熱分解されてしまうため、この使用は半導体
素子の製造プロセスに大きな制御を与えている。
二層構造の上層レジストとして使用する場合には充分
な耐酸素（O2）プラズマ性をもっており、また、そのま
ゝでも層間絶縁膜として使用できるような耐熱性の優れ
た感光性の絶縁物を実用化することが課題である。
な耐酸素（O2）プラズマ性をもっており、また、そのま
ゝでも層間絶縁膜として使用できるような耐熱性の優れ
た感光性の絶縁物を実用化することが課題である。
上記の課題は、下記の一般式で示されるポリオルガノ
シルセスキオキサンと光増感剤とを含むことを特徴とす
る感光性耐熱樹脂組成物を用いることによって解決され
る。
シルセスキオキサンと光増感剤とを含むことを特徴とす
る感光性耐熱樹脂組成物を用いることによって解決され
る。
こゝで、 R1は炭素数が２〜４のアルケニル基、 R2は芳香族基または置換芳香族基、 R3,R4は炭素数が２〜４のアルケニル基，芳香族基ま
たは置換芳香族基、 R5,R6,R7は炭素数が１〜４のアルキル基、炭素数２〜
４のアルケニル基，芳香族基または置換芳香族基、 l,mは０〜10000の正数を表す。
たは置換芳香族基、 R5,R6,R7は炭素数が１〜４のアルキル基、炭素数２〜
４のアルケニル基，芳香族基または置換芳香族基、 l,mは０〜10000の正数を表す。
また、前記感光性耐熱樹脂組成物を絶縁膜として用い
る半導体装置の製造方法によって解決される。
る半導体装置の製造方法によって解決される。
本発明はポリオルガノシルセスキオキサンは約500℃
と高い耐熱性をもち、耐O2プラズマ性に関しては、例え
分解してもSiO2となることから耐O2プラズマ性に優れる
性質を利用するものである。
と高い耐熱性をもち、耐O2プラズマ性に関しては、例え
分解してもSiO2となることから耐O2プラズマ性に優れる
性質を利用するものである。
また、感光性についてはポリオルガノシルセスキオキ
サンだけでは波長が230〜300nmの範囲にしか感光性がな
いことから、光増感剤を混合することにより、長波長の
より広い紫外線領域で感光するようにしたものである。
サンだけでは波長が230〜300nmの範囲にしか感光性がな
いことから、光増感剤を混合することにより、長波長の
より広い紫外線領域で感光するようにしたものである。
すなわち、紫外線により光増感剤が作用してポリオル
ガノシルセスキオキサンのアルケニル基を開環させ、こ
れによりポリオルガノシルセスキオキサンの架橋が進行
するようにした。
ガノシルセスキオキサンのアルケニル基を開環させ、こ
れによりポリオルガノシルセスキオキサンの架橋が進行
するようにした。
こゝで、光増感剤としては、例えばアセトフェノン，
ベンゾフェノン，キサントン，アントラキノン及びこの
誘導体,2,6−ジ（ｐ−アジドベンザル）−４−メチルシ
クロヘキサン,2,6−ジ（ｐ−アジドベンザル）シクロヘ
キサン,4,4′−ジアジドベンザルアセトン,4,4′−ジア
ジドスチルベン,4,4′−ジアジドカルコン,4,4′−ジア
ジドベンゾフェノン及びこの誘導体、更に、シアノアク
リジン,2′−ブロモ−1,2−ベンゾアントラキノン,2′
−クロロ−1,2−ベンゾアントラキノン,1,2−ベンゾア
ントラキノン，ニトロピレン，ミヒラーケトンなどがあ
り、光増感剤としてはこれら或いはこの誘導体を単独
で、また二種以上混合して使用しても良い。
ベンゾフェノン，キサントン，アントラキノン及びこの
誘導体,2,6−ジ（ｐ−アジドベンザル）−４−メチルシ
クロヘキサン,2,6−ジ（ｐ−アジドベンザル）シクロヘ
キサン,4,4′−ジアジドベンザルアセトン,4,4′−ジア
ジドスチルベン,4,4′−ジアジドカルコン,4,4′−ジア
ジドベンゾフェノン及びこの誘導体、更に、シアノアク
リジン,2′−ブロモ−1,2−ベンゾアントラキノン,2′
−クロロ−1,2−ベンゾアントラキノン,1,2−ベンゾア
ントラキノン，ニトロピレン，ミヒラーケトンなどがあ
り、光増感剤としてはこれら或いはこの誘導体を単独
で、また二種以上混合して使用しても良い。
すなわち、本発明に係る絶縁層の形成方法としては、
ポリオルガノシルセスキオキサンと光増感剤との混合物
からなる感光性耐熱樹脂組成物を被覆処理基板上に塗布
し、露光・現像した後、窒素（N2）などの不活性ガス雰
囲気中で300〜400℃で30〜60分の熱処理を行うことによ
り耐熱性（500℃以上），耐クラック性，レベリング性
などに優れた絶縁層を形成するものである。
ポリオルガノシルセスキオキサンと光増感剤との混合物
からなる感光性耐熱樹脂組成物を被覆処理基板上に塗布
し、露光・現像した後、窒素（N2）などの不活性ガス雰
囲気中で300〜400℃で30〜60分の熱処理を行うことによ
り耐熱性（500℃以上），耐クラック性，レベリング性
などに優れた絶縁層を形成するものである。
合成例：（ポリオルガノシルセスキオキサン） メチルイソブチルケトン（MIBK）100mlにピリジン18m
lを加え、−60℃に冷却した。
lを加え、−60℃に冷却した。
これにビニルトリクロルシラン13ml,フェニルトリク
ロルシラン16ml,次いでイオン交換水18mlを滴下し、反
応溶液を徐々に昇温した。
ロルシラン16ml,次いでイオン交換水18mlを滴下し、反
応溶液を徐々に昇温した。
更に、N2ガスでバブリングを行いながら、120℃で時
間に亙って縮重合反応を行った。
間に亙って縮重合反応を行った。
反応が終了した後、溶液を５〜６回水洗し、MIBK層を
分取した。
分取した。
次に、トリメチルクロルシラン30ml及びピリジン30ml
を加え、60℃で２時間の加熱を行い未反応水酸基をシリ
ル化した。
を加え、60℃で２時間の加熱を行い未反応水酸基をシリ
ル化した。
次に、反応溶液を10回水洗し、アセトニトリル中に投
入してシリル化ポリオルガノシルセスキオキサンを沈澱
回収した。
入してシリル化ポリオルガノシルセスキオキサンを沈澱
回収した。
そして、得られた樹脂をベンゼン50mlに溶解し、凍結
乾燥を行った。
乾燥を行った。
この合成法により得られたシリル化ポリオルガノシル
セスキオキサンは平均重量分子量が5.0×104で分散度は
1.8であった。
セスキオキサンは平均重量分子量が5.0×104で分散度は
1.8であった。
実施例1:（２層構造レジストの形成例） 合成例１で得られたシリコーン樹脂1gをMIBK9gに溶解
し、光増感剤として2,6−ジ（ｐ−アジドベンザル）−
４−メチルシクロヘキサノンを0.03g添加してレジスト
溶液を調製した。
し、光増感剤として2,6−ジ（ｐ−アジドベンザル）−
４−メチルシクロヘキサノンを0.03g添加してレジスト
溶液を調製した。
次に、AZ−1350（ヘキスト社製）をSi基板上に膜厚が
２μｍとなるようにスピンコートした後、200℃で１時
間の加熱を行って硬化させ、下層レジストを形成した。
２μｍとなるようにスピンコートした後、200℃で１時
間の加熱を行って硬化させ、下層レジストを形成した。
この下層レジスト上に先に調製してあるレジスト溶液
を膜厚が0.2μｍとなるようにスピンコートした後、80
℃で20分間のプリベークを行った。
を膜厚が0.2μｍとなるようにスピンコートした後、80
℃で20分間のプリベークを行った。
次に、この膜上にマスクを介して波長が365nmの紫外
光を照射した後、MIBKを用いて現像し、引き続きイソプ
ロピルアルコールにてリンス処理を行った。
光を照射した後、MIBKを用いて現像し、引き続きイソプ
ロピルアルコールにてリンス処理を行った。
次に、被処理基板を平行平板型ドライエッチング装置
にセットし、酸素プラズマにて上層パターンを下層に転
写した。
にセットし、酸素プラズマにて上層パターンを下層に転
写した。
この結果、本レジストは30mJ/cm2の露光量で0.5μｍ
のラインアンドスペースパターンを解像することができ
た。
のラインアンドスペースパターンを解像することができ
た。
実施例2:（絶縁層の形成例） 合成例１で得たシリコーン樹脂2gをMIBKの8gに溶解
し、光増感剤として2,6−ジ（ｐ−アジドベンザル）−
４−メチルシクロヘキサノンを0.06g添加して樹脂溶液
を得た。
し、光増感剤として2,6−ジ（ｐ−アジドベンザル）−
４−メチルシクロヘキサノンを0.06g添加して樹脂溶液
を得た。
次に、第１層のAl配線の形成されたSi基板上に上記の
樹脂溶液をスピンコート法により塗布し、80℃で20分の
加熱を行って1.0μｍ厚の膜を形成した。
樹脂溶液をスピンコート法により塗布し、80℃で20分の
加熱を行って1.0μｍ厚の膜を形成した。
この膜上にマスクを介して波長が365nmの紫外光を照
射した後、MIBKを用いて現像し、引き続いてイソプロピ
ルアルコールにてリンス処理を行い良好なパターンを得
た。
射した後、MIBKを用いて現像し、引き続いてイソプロピ
ルアルコールにてリンス処理を行い良好なパターンを得
た。
このパターンニングされた膜をN2雰囲気下で350℃,1
時間の熱処理を行いパターン化された絶縁膜を得た。
時間の熱処理を行いパターン化された絶縁膜を得た。
この膜は500℃,1時間の熱処理を施してもクラックの
発生およびパターンのだれは全く観察されなかった。
発生およびパターンのだれは全く観察されなかった。
本発明に係る感光性耐熱樹脂組成物を２層構造レジス
トの上層レジストに用いることにより、サブミクロンの
微細なパターン形成が可能となる。
トの上層レジストに用いることにより、サブミクロンの
微細なパターン形成が可能となる。
また、本発明に係る感光性耐熱樹脂組成物は充分な耐
熱性と耐クラック性をもつ絶縁層を形成することができ
るので、従来のように煩雑なレジストプロセスを用いる
ことなく多層配線の形成を行うことが可能となる。
熱性と耐クラック性をもつ絶縁層を形成することができ
るので、従来のように煩雑なレジストプロセスを用いる
ことなく多層配線の形成を行うことが可能となる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−210840（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−5337（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−279852（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−215944（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−211641（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】下記の一般式で示されるポリオルガノシル
セスキオキサンと光増感剤とを含むことを特徴とする感
光性耐熱樹脂組成物。 こゝで、 R1は炭素数が２〜４のアルケニル基、 R2は芳香族基または置換芳香族基、 R3.R4は炭素数が２〜４のアルケニル基、芳香族基また
は置換芳香族基、 R5.R6.R7は炭素数が１〜４のアルキル基、炭素数が２〜
４のアルケニル基、芳香族基または置換芳香族基、 l,mは０〜10000の正数を表す。 - 【請求項２】請求項１記載の感光性耐熱樹脂組成物を絶
縁膜として用いることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63252503A JP2606321B2 (ja) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | 感光性耐熱樹脂組成物と半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63252503A JP2606321B2 (ja) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | 感光性耐熱樹脂組成物と半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0299955A JPH0299955A (ja) | 1990-04-11 |
| JP2606321B2 true JP2606321B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=17238281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63252503A Expired - Fee Related JP2606321B2 (ja) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | 感光性耐熱樹脂組成物と半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2606321B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2733131B2 (ja) * | 1990-08-28 | 1998-03-30 | 沖電気工業株式会社 | 感光性樹脂組成物 |
| JPH10319597A (ja) * | 1997-05-23 | 1998-12-04 | Mitsubishi Electric Corp | 感光性シリコーンラダー系樹脂組成物、この樹脂組成物にパターンを転写するパターン転写方法および上記樹脂組成物を用いた半導体装置 |
| KR100795714B1 (ko) * | 2000-08-21 | 2008-01-21 | 다우 글로벌 테크놀로지스 인크. | 마이크로일렉트로닉 장치의 제조에 있어서 유기 중합체유전체용 하드마스크로서의 유기 규산염 수지 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61279852A (ja) * | 1985-06-05 | 1986-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | 感光性耐熱材料 |
| JPS62211641A (ja) * | 1986-03-13 | 1987-09-17 | Fujitsu Ltd | ネガ型レジスト組成物 |
| JPS62215944A (ja) * | 1986-03-18 | 1987-09-22 | Fujitsu Ltd | 感光性耐熱樹脂組成物及び絶縁層形成方法 |
| JPS635337A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-11 | Agency Of Ind Science & Technol | 感光性樹脂組成物 |
| JPS63210840A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-01 | Oki Electric Ind Co Ltd | ネガ型レジスト材料及びネガ型レジストパタ−ンの形成方法 |
-
1988
- 1988-10-06 JP JP63252503A patent/JP2606321B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0299955A (ja) | 1990-04-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |