JP2671902B2 - 半導体集積回路の多層配線形成方法 - Google Patents
半導体集積回路の多層配線形成方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 半導体集積回路の多層配線形成方法に関し、表面を平
坦化できかつクラックの発生のない層間絶縁膜を与える
ことを目的とし、 層間絶縁膜材料として式、 〔上式中、R1,R2およびR3はそれぞれH,−CH3,−C2H5,n
−C3H7,i−C3H7,−OH,−OCH3,−OC2H5,−Ｏ−ｎ−C3H7,
−Ｏ−ｉ−C3H7または−C6H5を表し、ｍおよびｎは正の
整数を表す〕 で示されるポリ（オルガノカルボシロキサン）を用いる
ことにより構成する。
坦化できかつクラックの発生のない層間絶縁膜を与える
ことを目的とし、 層間絶縁膜材料として式、 〔上式中、R1,R2およびR3はそれぞれH,−CH3,−C2H5,n
−C3H7,i−C3H7,−OH,−OCH3,−OC2H5,−Ｏ−ｎ−C3H7,
−Ｏ−ｉ−C3H7または−C6H5を表し、ｍおよびｎは正の
整数を表す〕 で示されるポリ（オルガノカルボシロキサン）を用いる
ことにより構成する。
本発明は、半導体集積回路の多層配線形成方法に関
し、更に詳しくはIC,LSI等の集積密度の高い半導体装置
の多層配線を形成する際に、下地段差を平坦化しつつ、
優れた絶縁性を有する膜を提供することにより、信頼性
の高い多層配線を形成する方法に関する。
し、更に詳しくはIC,LSI等の集積密度の高い半導体装置
の多層配線を形成する際に、下地段差を平坦化しつつ、
優れた絶縁性を有する膜を提供することにより、信頼性
の高い多層配線を形成する方法に関する。
半導体集積回路においては、集積度が向上するととも
に、配線の容易さや動作速度の向上を目的として配線を
立体化することが要求され、多層配線が開発された。多
層配線を形成する場合、第一層配線を施した後、絶縁膜
を介して第二層配線を施し、順次この工程を繰り返して
多層配線を形成する。このとき層間絶縁膜として用いる
材料としては、従来、二酸化珪素、窒化珪素、りんガラ
ス（PSG）等の無機膜をシラン系ガスを用いるCVD等の気
相成長法により形成したSiOx系材料、ポリイミド、シリ
コーン樹脂などの高分子絶縁材料、またはこれらの積層
体が用いられているが、配線パターンの微細化に伴い、
信頼性という点でより特性の優れた材料が要求されてい
る。
に、配線の容易さや動作速度の向上を目的として配線を
立体化することが要求され、多層配線が開発された。多
層配線を形成する場合、第一層配線を施した後、絶縁膜
を介して第二層配線を施し、順次この工程を繰り返して
多層配線を形成する。このとき層間絶縁膜として用いる
材料としては、従来、二酸化珪素、窒化珪素、りんガラ
ス（PSG）等の無機膜をシラン系ガスを用いるCVD等の気
相成長法により形成したSiOx系材料、ポリイミド、シリ
コーン樹脂などの高分子絶縁材料、またはこれらの積層
体が用いられているが、配線パターンの微細化に伴い、
信頼性という点でより特性の優れた材料が要求されてい
る。
多層配線を考える場合、第一層配線を施した半導体基
板上には配線による凹凸が存在するので、これを下地と
してその上に無機膜を形成すると層間絶縁膜の表面は、
下地の凹凸をそのまま再現してしまう。このため、その
上に形成される上層配線の断線、絶縁不良等が生じるこ
ととなる。したがって、凹凸を有する下地上に塗布した
とき基板表面を平坦になしうる層間絶縁材料の開発が望
まれていた。
板上には配線による凹凸が存在するので、これを下地と
してその上に無機膜を形成すると層間絶縁膜の表面は、
下地の凹凸をそのまま再現してしまう。このため、その
上に形成される上層配線の断線、絶縁不良等が生じるこ
ととなる。したがって、凹凸を有する下地上に塗布した
とき基板表面を平坦になしうる層間絶縁材料の開発が望
まれていた。
そこで、エッチバック法、バイアススパッタ法等の絶
縁膜製造プロセス上から平坦面を得る方法と樹脂をスピ
ンコート法により成膜して平坦な絶縁膜を得る方法が検
討されている。これらの方法の中でプロセス的に簡単な
樹脂塗布法では、樹脂を塗布した後に加熱硬化させる必
要があるが、従来から用いられているポリイミド、シリ
コーン樹脂等の高分子材料は、400℃程度の温度で酸化
されたり、熱分解したりするものや、１μｍ以下の薄膜
でも膜の歪みによるクラックの発生が見られるものであ
る。そのため、硬化工程等の加熱工程において、破損し
ない耐熱性樹脂の開発が望まれていた。
縁膜製造プロセス上から平坦面を得る方法と樹脂をスピ
ンコート法により成膜して平坦な絶縁膜を得る方法が検
討されている。これらの方法の中でプロセス的に簡単な
樹脂塗布法では、樹脂を塗布した後に加熱硬化させる必
要があるが、従来から用いられているポリイミド、シリ
コーン樹脂等の高分子材料は、400℃程度の温度で酸化
されたり、熱分解したりするものや、１μｍ以下の薄膜
でも膜の歪みによるクラックの発生が見られるものであ
る。そのため、硬化工程等の加熱工程において、破損し
ない耐熱性樹脂の開発が望まれていた。
本発明の目的は、これらの欠点を解消することにあ
り、凹凸を有する下地上に塗布したとき、表面を平坦に
でき、しかも硬化工程等の熱処理によりクラックを発生
して破損することのない層間絶縁膜を与えることのでき
る多層配線形成方法を提供することにある。
り、凹凸を有する下地上に塗布したとき、表面を平坦に
でき、しかも硬化工程等の熱処理によりクラックを発生
して破損することのない層間絶縁膜を与えることのでき
る多層配線形成方法を提供することにある。
上記従来技術の欠点は、本発明に従い、半導体集積回
路の多層配線を形成する際に、層間絶縁膜材料としてポ
リ（オルガノカルボシロキサン）を用いることにより解
消ることができる。
路の多層配線を形成する際に、層間絶縁膜材料としてポ
リ（オルガノカルボシロキサン）を用いることにより解
消ることができる。
従って、本発明は、半導体集積回路の多層配線を形成
するに際して、層間絶縁膜材料として下記式で示される
ポリ（オルガノカルボシロキサン）を用いることを特徴
とする方法を提供する。
するに際して、層間絶縁膜材料として下記式で示される
ポリ（オルガノカルボシロキサン）を用いることを特徴
とする方法を提供する。
上式中、R1,R2およびR3はそれぞれH,−CH3,−C2H5,n
−C3H7,i−C3H7,−OH,−OCH3,−OC2H5,−Ｏ−ｎ−C3H7,
−Ｏ−ｉ−C3H7または−C6H5を表し、ｍおよびｎは正の
整数を表す。
−C3H7,i−C3H7,−OH,−OCH3,−OC2H5,−Ｏ−ｎ−C3H7,
−Ｏ−ｉ−C3H7または−C6H5を表し、ｍおよびｎは正の
整数を表す。
本発明で用いるポリ（オルガノカルボシロキサン）
は、多くの有機溶媒に可溶であり、従来技術のスピンコ
ート法により成膜可能である。したがって、凹凸表面を
有する半導体基板表面を容易に平坦化することができ
る。また、このポリ（オルガノカルボシロキサン）は、
窒素雰囲気下で使用すると、500℃以上まで熱分解する
ことなく、その膜質を保持することができる。そのため
熱衝撃による応力によって破損することなく、3.0μｍ
の厚さまで使用可能であるので、半導体集積回路の層間
絶縁膜としての使用に適している。
は、多くの有機溶媒に可溶であり、従来技術のスピンコ
ート法により成膜可能である。したがって、凹凸表面を
有する半導体基板表面を容易に平坦化することができ
る。また、このポリ（オルガノカルボシロキサン）は、
窒素雰囲気下で使用すると、500℃以上まで熱分解する
ことなく、その膜質を保持することができる。そのため
熱衝撃による応力によって破損することなく、3.0μｍ
の厚さまで使用可能であるので、半導体集積回路の層間
絶縁膜としての使用に適している。
本発明においては、ポリ（オルガノカルボシロキサ
ン）を単独で用いて層間絶縁膜としてもよく、あるいは
二酸化珪素、窒化珪素、燐ガラス（PSG）等と併用して
層間絶縁膜を形成してもよい。
ン）を単独で用いて層間絶縁膜としてもよく、あるいは
二酸化珪素、窒化珪素、燐ガラス（PSG）等と併用して
層間絶縁膜を形成してもよい。
上記ポリ（オルガノカルボシロキサン）が少なくとも
３重量％の硼素を含む場合には、得られる膜においてク
ラックの発生がより十分に防止されるようになるので、
好ましい。また、このポリ（オルガノカルボシロキサ
ン）の末端は、トリメチルシリル化されていてもよい。
３重量％の硼素を含む場合には、得られる膜においてク
ラックの発生がより十分に防止されるようになるので、
好ましい。また、このポリ（オルガノカルボシロキサ
ン）の末端は、トリメチルシリル化されていてもよい。
以下に、本発明の実施例を挙げ、さらに説明する。
合成例１ モノマーとして、1,4−ビス（ジメチルクロロシリ
ル）カルボラン0.1モルをメチルイソブチルケトン20cc
に溶解し、これをメチルイソブチルケトン100ccとトリ
エチルアミン15ccとを混合し溶液中に添加した。さら
に、ジメチルジクロロシラン1.5モルを溶液中に添加し
た後、イオン交換水３モルを滴下した。滴下終了後、溶
液を徐々に昇温して90℃で２時間撹拌した。次に、反応
溶液を多量のイオン交換水により洗浄し、濃縮および乾
燥を行い、ポリ（ジメチルカルボシロキサン）を得た。
得られたポリマをジ−ｎ−ブチルエーテルに溶解して樹
脂溶液（１）を得た。
ル）カルボラン0.1モルをメチルイソブチルケトン20cc
に溶解し、これをメチルイソブチルケトン100ccとトリ
エチルアミン15ccとを混合し溶液中に添加した。さら
に、ジメチルジクロロシラン1.5モルを溶液中に添加し
た後、イオン交換水３モルを滴下した。滴下終了後、溶
液を徐々に昇温して90℃で２時間撹拌した。次に、反応
溶液を多量のイオン交換水により洗浄し、濃縮および乾
燥を行い、ポリ（ジメチルカルボシロキサン）を得た。
得られたポリマをジ−ｎ−ブチルエーテルに溶解して樹
脂溶液（１）を得た。
合成例２ 合成例１と同様にして得られたポリ（ジメチルカルボ
シロキサン）をメチルイソブチルケトン100ccに溶解し
て、これにトリメチルクロロシラン１モルを混合し、70
℃に加熱した後、ピリジン30ccを滴下（1cc/min）し
て、２時間反応させた。反応後、多量のイオン交換水で
洗浄し、濃縮および乾燥を施して白色の粉末を得た。得
られたポリマをジ−ｎ−ブチルエーテルに溶解して樹脂
溶液（２）を得た。
シロキサン）をメチルイソブチルケトン100ccに溶解し
て、これにトリメチルクロロシラン１モルを混合し、70
℃に加熱した後、ピリジン30ccを滴下（1cc/min）し
て、２時間反応させた。反応後、多量のイオン交換水で
洗浄し、濃縮および乾燥を施して白色の粉末を得た。得
られたポリマをジ−ｎ−ブチルエーテルに溶解して樹脂
溶液（２）を得た。
実施例１ 上記の様に調製した樹脂溶液（１）を、半導体素子を
形成し、第一層ポリシリコン配線を施したシリコン基板
（ポリシリコン配線の厚さは１μｍ、最小線幅は１μ
ｍ、最小線間隔は1.5μｍ）上に2000rpm、30秒の条件
（シリコン基板上で3.0μｍ厚に塗布可能な条件）でス
ピンコート法により塗布した。塗布後、80℃で20分間溶
剤乾燥し、次いで窒素雰囲気下450℃で60分間の熱処理
を施した。熱処理後の基板表面の段差は、約0.2μｍで
あり、ポリシリコン配線により生じた段差は平坦化され
ていた。つづいて、スルーホールを形成し、二層目のポ
リシリコン配線を行い、保護層として1.3μｍ厚のりん
ガラス層を形成した後、電極取り出し用窓あけを行って
半導体装置を得た。この装置は、大気中460℃で１時間
の加熱試験、および−65℃→150℃の10回の熱衝撃試験
後も全く不良が見られなかった。
形成し、第一層ポリシリコン配線を施したシリコン基板
（ポリシリコン配線の厚さは１μｍ、最小線幅は１μ
ｍ、最小線間隔は1.5μｍ）上に2000rpm、30秒の条件
（シリコン基板上で3.0μｍ厚に塗布可能な条件）でス
ピンコート法により塗布した。塗布後、80℃で20分間溶
剤乾燥し、次いで窒素雰囲気下450℃で60分間の熱処理
を施した。熱処理後の基板表面の段差は、約0.2μｍで
あり、ポリシリコン配線により生じた段差は平坦化され
ていた。つづいて、スルーホールを形成し、二層目のポ
リシリコン配線を行い、保護層として1.3μｍ厚のりん
ガラス層を形成した後、電極取り出し用窓あけを行って
半導体装置を得た。この装置は、大気中460℃で１時間
の加熱試験、および−65℃→150℃の10回の熱衝撃試験
後も全く不良が見られなかった。
実施例２ 実施例１と同様の方法で樹脂溶液（２）を用いて半導
体装置を形成した。形成した半導体装置は、大気中460
℃で１時間の加熱試験、および−65℃→150℃の10回の
熱衝撃試験後も全く不良が見られなかった。
体装置を形成した。形成した半導体装置は、大気中460
℃で１時間の加熱試験、および−65℃→150℃の10回の
熱衝撃試験後も全く不良が見られなかった。
実施例３ 実施例１と同様にして樹脂層の形成（シリコン基板上
で0.8μｍ厚に塗布可能な条件）までを行ったのち、さ
らにりんガラス層を0.3μｍの厚さに公知の方法で形成
した。この膜は、下地段差を0.4μｍに平坦化してい
た。その後、実施例１と同様にして半導体装置を製造し
て試験したところ、全く不良は見られなかった。
で0.8μｍ厚に塗布可能な条件）までを行ったのち、さ
らにりんガラス層を0.3μｍの厚さに公知の方法で形成
した。この膜は、下地段差を0.4μｍに平坦化してい
た。その後、実施例１と同様にして半導体装置を製造し
て試験したところ、全く不良は見られなかった。
実施例４ 実施例３と同様の方法で樹脂として樹脂溶液（２）を
用いて半導体装置を形成した。この膜は、段差を0.3μ
ｍに平坦化していた。その後、実施例１と同様にして半
導体装置を製造して試験したところ、全く不良は見られ
なかった。
用いて半導体装置を形成した。この膜は、段差を0.3μ
ｍに平坦化していた。その後、実施例１と同様にして半
導体装置を製造して試験したところ、全く不良は見られ
なかった。
実施例５ 同様に調製した樹脂溶液（１）を、半導体素子を形成
し、アルミ配線を施したシリコン基板（アルミ配線の厚
さは１μｍ、最小線幅は１μｍ、最小線間隔は1.5μ
ｍ）上に3000rpm、30秒の条件（シリコン基板上で1.5μ
ｍ厚に塗布可能な条件）でスピンコート法により塗布し
た。塗布後、80℃で20分間溶剤乾燥し、次いで窒素雰囲
気下450℃で60分間の熱処理を施した。熱処理後の基板
表面の段差は、約0.2μｍであり、アルミ配線による段
差は平坦化されていた。つづいて、スルーホールを形成
し、二層目のアルミ配線を行い、保護層として1.3μｍ
厚のりんガラス層を形成した後、電極取り出し用窓あけ
を行って半導体装置を得た。この装置は、大気中460℃
で１時間の加熱試験、および−65℃〜150℃の10回の熱
衝撃試験後も全く不良が見られなかった。
し、アルミ配線を施したシリコン基板（アルミ配線の厚
さは１μｍ、最小線幅は１μｍ、最小線間隔は1.5μ
ｍ）上に3000rpm、30秒の条件（シリコン基板上で1.5μ
ｍ厚に塗布可能な条件）でスピンコート法により塗布し
た。塗布後、80℃で20分間溶剤乾燥し、次いで窒素雰囲
気下450℃で60分間の熱処理を施した。熱処理後の基板
表面の段差は、約0.2μｍであり、アルミ配線による段
差は平坦化されていた。つづいて、スルーホールを形成
し、二層目のアルミ配線を行い、保護層として1.3μｍ
厚のりんガラス層を形成した後、電極取り出し用窓あけ
を行って半導体装置を得た。この装置は、大気中460℃
で１時間の加熱試験、および−65℃〜150℃の10回の熱
衝撃試験後も全く不良が見られなかった。
実施例６ 実施例５と同様の方法で樹脂して樹脂溶液（２）をも
ちいて半導体装置を製造した。この装置は、大気中460
℃で１時間の加熱試験、および−65℃〜150℃の10回の
熱衝撃試験後も全く不良が見られなかった。
ちいて半導体装置を製造した。この装置は、大気中460
℃で１時間の加熱試験、および−65℃〜150℃の10回の
熱衝撃試験後も全く不良が見られなかった。
以上の説明から明らかなように、本発明により平坦化
機能を有し、高温で使用しても膜の破損を起こさない信
頼性の高い層間絶縁膜を有する半導体集積回路を得るこ
とが可能になる。
機能を有し、高温で使用しても膜の破損を起こさない信
頼性の高い層間絶縁膜を有する半導体集積回路を得るこ
とが可能になる。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体集積回路の多層配線を形成するに際
して、層間絶縁膜材料として下記式で示されるポリ（オ
ルガノカルボシロキサン）を用いることを特徴とする方
法。 上式中、R1,R2およびR3はそれぞれH,−CH3,−C2H5,n−C
3H7,i−C3H7,−OH,−OCH3,−OC2H5,−Ｏ−ｎ−C3H7,−
Ｏ−ｉ−C3H7または−C6H5を表し、ｍおよびｎは正の整
数を表す。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63130357A JP2671902B2 (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 半導体集積回路の多層配線形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63130357A JP2671902B2 (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 半導体集積回路の多層配線形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01300545A JPH01300545A (ja) | 1989-12-05 |
| JP2671902B2 true JP2671902B2 (ja) | 1997-11-05 |
Family
ID=15032449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63130357A Expired - Lifetime JP2671902B2 (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 半導体集積回路の多層配線形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2671902B2 (ja) |
-
1988
- 1988-05-30 JP JP63130357A patent/JP2671902B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01300545A (ja) | 1989-12-05 |
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