JP3225879B2 - Silicon oxide film forming method and multilayer wiring forming method - Google Patents

Silicon oxide film forming method and multilayer wiring forming method

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JP3225879B2
JP3225879B2 JP04302097A JP4302097A JP3225879B2 JP 3225879 B2 JP3225879 B2 JP 3225879B2 JP 04302097 A JP04302097 A JP 04302097A JP 4302097 A JP4302097 A JP 4302097A JP 3225879 B2 JP3225879 B2 JP 3225879B2
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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】この発明は、水素シルセスキ
オキサン樹脂を用いて酸化シリコン膜を形成する方法に
関し、特にプレセラミック状の酸化シリコン膜をセラミ
ック状の酸化シリコン膜にするための熱処理において水
素シルセスキオキサン樹脂中のシリコン原子結合水素原
子(以下「Si−H」と略記する)の含有量に対してセ
ラミック状の酸化シリコン膜中のSi−H含有量が30
%以下になるまで酸化を行なうことによりはがれにくい
酸化シリコン膜を形成可能としたものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a silicon oxide film using a hydrogen silsesquioxane resin, and more particularly to a method for converting a preceramic silicon oxide film into a ceramic silicon oxide film. The content of silicon-bonded hydrogen atoms (hereinafter abbreviated as "Si-H") in the hydrogen silsesquioxane resin is 30% less than the content of Si-H in the ceramic silicon oxide film.
%, It is possible to form a silicon oxide film which is hard to be peeled off by performing oxidation until it becomes not more than%.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、水素シルセスキオキサン樹脂を用
いて酸化シリコン膜を形成する方法としては、基板上に
水素シルセスキオキサン樹脂膜を平坦状に形成した後、
不活性ガス雰囲気中で該樹脂膜を熱処理してプレセラミ
ック状の酸化シリコン膜とし、さらに該酸化シリコン膜
を酸素(O2 )ガス(又はO2 ガスと不活性ガスとの混
合ガス)雰囲気中で熱処理してセラミック状の酸化シリ
コン膜とし、セラミック化のための熱処理では樹脂膜中
のSi−H含有量に対してセラミック状の酸化シリコン
膜中のSi−H含有量が80%以下になるまで熱処理を
行なうものが知られている(例えば、特開平6−181
204号公報参照)。このようにして形成される酸化シ
リコン膜は、例えばIC(集積回路)等の半導体デバイ
スの層間膜、保護膜等の絶縁膜として用いられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for forming a silicon oxide film using a hydrogen silsesquioxane resin, a hydrogen silsesquioxane resin film is formed flat on a substrate,
The resin film is heat-treated in an inert gas atmosphere to form a preceramic silicon oxide film, and the silicon oxide film is further subjected to an oxygen (O 2 ) gas (or a mixed gas of O 2 gas and an inert gas) atmosphere. To form a ceramic silicon oxide film, and in the heat treatment for ceramicization, the Si—H content in the ceramic silicon oxide film becomes 80% or less of the Si—H content in the resin film. Heat treatment is known up to, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-181.
No. 204). The silicon oxide film thus formed is used, for example, as an interlayer film of a semiconductor device such as an IC (integrated circuit) or an insulating film such as a protective film.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】発明者の研究による
と、上記した従来技術にはセラミック状の酸化シリコン
膜の接着力が弱く、はがれやすいという問題点があるこ
とが判明した。
According to the study by the inventor, it has been found that the above-mentioned prior art has a problem that the adhesive strength of the ceramic silicon oxide film is weak and the film is easily peeled off.

【0004】この発明の目的は、はがれにくい酸化シリ
コン膜を形成することができる新規な酸化シリコン膜形
成法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a novel silicon oxide film forming method capable of forming a silicon oxide film which is difficult to peel off.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明に係る酸化シリ
コン膜形成法は、基板を覆う絶縁膜の上に水素シルセス
キオキサン樹脂膜を平坦状に形成する工程と、不活性ガ
ス雰囲気中で前記水素シルセスキオキサン樹脂膜を熱処
理してプレセラミック状の酸化シリコン膜にする工程
と、熱処理雰囲気を窒素ガスを含む酸化性雰囲気とした
後、窒素ガスを含まない酸化性雰囲気に変更して前記酸
化シリコン膜を熱処理することにより前記酸化シリコン
膜をセラミック状の酸化シリコン膜にする工程であっ
て、前記水素シルセスキオキサン樹脂膜中のシリコン原
子結合水素原子の含有量に対して前記セラミック状の酸
化シリコン膜中のシリコン原子結合水素原子の含有量が
30%以下になるまで熱処理を行なうものとを含むもの
である。
According to the present invention, there is provided a method for forming a silicon oxide film, comprising: forming a hydrogen silsesquioxane resin film on an insulating film covering a substrate in a flat shape; A step of heat-treating the hydrogen silsesquioxane resin film to form a preceramic silicon oxide film, and setting the heat treatment atmosphere to an oxidizing atmosphere containing nitrogen gas.
After the silicon oxide by heat-treating the silicon oxide film is changed to an oxidizing atmosphere containing no nitrogen gas
A step of forming the film into a ceramic silicon oxide film, wherein the content of silicon atom-bonded hydrogen atoms in the hydrogen silsesquioxane resin film is changed with respect to the content of silicon atom-bonded hydrogen atoms in the ceramic silicon oxide film. Heat treatment is performed until the content of is reduced to 30% or less.

【0006】この発明の方法において、酸化性雰囲気中
での熱処理とは、例えば、(イ)O2 ガス中又はO2
スと不活性ガスとの混合ガス中での加熱、(ロ)O2
ラズマ(O2 イオンやO2 ラジカルが存在する状態)中
での加熱、(ハ)オゾン(O3 )雰囲気中での光照射又
は加熱、(ニ)水蒸気を含む雰囲気中での加熱等のいず
れであってもよい。
[0006] In the method of this invention, the heat treatment in an oxidizing atmosphere, for example, (i) O 2 gas or O 2 gas and heated in a mixed gas of an inert gas, (ii) O 2 Heating in plasma (in the presence of O 2 ions or O 2 radicals), (c) light irradiation or heating in an ozone (O 3 ) atmosphere, or (d) heating in an atmosphere containing water vapor It may be.

【0007】この発明の方法によれば、セラミック化の
ための熱処理において水素シルセスキオキサン樹脂膜中
のSi−H含有量に対してセラミック状の酸化シリコン
膜中のSi−H含有量が30%以下になるまで酸化を行
なう。このようにするとはがれにくい酸化シリコン膜が
得られることが発明者の研究により明らかにされたが、
詳細については後述する。
According to the method of the present invention, the content of Si—H in the ceramic silicon oxide film is reduced by 30 with respect to the content of Si—H in the hydrogen silsesquioxane resin film in the heat treatment for ceramic formation. % Oxidation. The inventors' research has shown that a silicon oxide film that is difficult to peel off can be obtained in this manner.
Details will be described later.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】図1〜9は、この発明の一実施形
態に係る多層配線形成法を示すもので、各々の図に対応
する工程(1)〜(9)を順次に説明する。
1 to 9 show a method of forming a multilayer wiring according to an embodiment of the present invention. Steps (1) to (9) corresponding to the respective drawings will be sequentially described.

【0009】(1)シリコン等の半導体基板10の表面
には、周知の選択酸化法によりフィールド絶縁膜12を
形成する。絶縁膜12は、一例として400nmの厚さ
の酸化シリコン膜からなり、多数の素子孔(図示せず)
を有する。絶縁膜12の各素子孔にMOS型トランジス
タ等の回路素子(図示せず)を形成した後、絶縁膜12
及び各回路素子を覆って絶縁膜14を形成する。絶縁膜
14としては、厚さ750nmのBPSG(ボロン・リ
ン・ケイ酸ガラス)膜を常圧CVD(化学気相堆積)法
により形成する。このときの成膜条件は、 基板温度:400℃ 原料ガス:SiH4 (46.25sccm)+PH3
(8.75sccm)+B26 (7.5sccm)+
2 (7000sccm)+N2 (50000scc
m) とすることができる。また、BPSG膜には、緻密化を
目的としてランプアニール処理を施す。このときの処理
条件は、 基板温度:850℃ 850℃までの昇温時間:10秒 850℃での維持時間:10秒 とすることができる。
(1) A field insulating film 12 is formed on the surface of a semiconductor substrate 10 such as silicon by a known selective oxidation method. The insulating film 12 is made of, for example, a silicon oxide film having a thickness of 400 nm and has a large number of element holes (not shown).
Having. After a circuit element (not shown) such as a MOS transistor is formed in each element hole of the insulating film 12, the insulating film 12
Then, an insulating film 14 is formed to cover each circuit element. As the insulating film 14, a 750-nm-thick BPSG (boron-phosphorus-silicate glass) film is formed by a normal pressure CVD (chemical vapor deposition) method. The film forming conditions at this time were: substrate temperature: 400 ° C. source gas: SiH 4 (46.25 sccm) + PH 3
(8.75 sccm) + B 2 H 6 (7.5 sccm) +
O 2 (7000 sccm) + N 2 (50,000 scc
m). Further, the BPSG film is subjected to lamp annealing for the purpose of densification. The processing conditions at this time can be set as follows: substrate temperature: 850 ° C. Heating time up to 850 ° C .: 10 seconds Maintaining time at 850 ° C .: 10 seconds

【0010】(2)周知のホトリソグラフィ及び選択的
ドライエッチング処理により絶縁膜14に前述の回路素
子への接続孔(図示せず)を形成した後、基板上面に配
線材を被着し、その被着層をホトリソグラフィ及び選択
的ドライエッチング処理によりパターニングして配線層
16を形成する。配線層16は、所定の接続孔を介して
所定の回路素子に接続されるものである。配線材として
は、下から順にTi(20nm)、TiON(100n
m)、Al合金(例えばAl−Si−Cu合金:400
nm)、Ti(10nm)及びTiN(40nm)をス
パッタ法により被着することができる。また、ドライエ
ッチング条件は、 エッチングガス:Cl2 (30sccm)+BCl3
(30sccm) エッチング室内圧力:10mTorr とすることができる。
(2) After forming a connection hole (not shown) for the above-mentioned circuit element in the insulating film 14 by well-known photolithography and selective dry etching, a wiring material is applied on the upper surface of the substrate. The wiring layer 16 is formed by patterning the deposition layer by photolithography and selective dry etching. The wiring layer 16 is connected to a predetermined circuit element via a predetermined connection hole. As wiring materials, Ti (20 nm) and TiON (100 n
m), Al alloy (for example, Al-Si-Cu alloy: 400)
nm), Ti (10 nm) and TiN (40 nm) can be deposited by sputtering. The dry etching conditions are as follows: etching gas: Cl 2 (30 sccm) + BCl 3
(30 sccm) The pressure in the etching chamber can be set to 10 mTorr.

【0011】(3)絶縁膜14の上に配線層16を覆っ
て絶縁膜18を形成する。絶縁膜18としては、厚さ1
50nmの酸化シリコン膜をプラズマCVD法により形
成する。このときの成膜条件は、 基板温度:400℃ 原料ガス:SiH4 (240sccm)+N2 O(50
00sccm)+N2 (2800sccm) 反応室内圧力:2.2Torr とすることができる。
(3) An insulating film 18 is formed on the insulating film 14 so as to cover the wiring layer 16. The insulating film 18 has a thickness of 1
A 50 nm silicon oxide film is formed by a plasma CVD method. The film forming conditions at this time were as follows: substrate temperature: 400 ° C. source gas: SiH 4 (240 sccm) + N 2 O (50
00 sccm) + N 2 (2800 sccm) Reaction chamber pressure: 2.2 Torr.

【0012】(4)基板上面に絶縁膜18を介して配線
層16を覆うように酸化シリコン膜20を平坦状に形成
する。一例として、水素シルセスキオキサン樹脂をMI
BK(メチル・イソブチル・ケトン)に溶解した溶液を
スピンコータを用いて500nmの厚さになるように基
板上面に塗布した後、塗布した樹脂膜を不活性ガス雰囲
気中で熱処理してプレセラミック状の酸化シリコン膜と
し、さらにこの酸化シリコン膜を酸化性雰囲気中で熱処
理してセラミック状の酸化シリコン膜20とする。ここ
で、プレセラミック化のための熱処理条件は、窒素(N
2 )ガス雰囲気中150℃1分+200℃1分+300
℃1分とすることができる。また、セラミック化のため
の熱処理条件は、O2 ガス及びN2 ガスを含む雰囲気中
30分+O2 ガスを含む雰囲気中30分とすることがで
きる。セラミック化のための熱処理条件の設定の仕方に
ついては後述する。
(4) A silicon oxide film 20 is formed on the upper surface of the substrate so as to cover the wiring layer 16 with the insulating film 18 interposed therebetween. As an example, hydrogen silsesquioxane resin is
A solution dissolved in BK (methyl isobutyl ketone) is applied to the upper surface of the substrate using a spin coater to a thickness of 500 nm, and the applied resin film is heat-treated in an inert gas atmosphere to form a preceramic. A silicon oxide film is formed, and the silicon oxide film is heat-treated in an oxidizing atmosphere to form a ceramic silicon oxide film 20. Here, the heat treatment condition for preceramic formation is nitrogen (N
2 ) 150 ° C for 1 minute + 200 ° C for 1 minute + 300 in a gas atmosphere
° C for 1 minute. Further, the heat treatment condition for ceramicization can be 30 minutes in an atmosphere containing O 2 gas and N 2 gas + 30 minutes in an atmosphere containing O 2 gas. How to set the heat treatment conditions for ceramicization will be described later.

【0013】(5)基板上面には絶縁膜18及び酸化シ
リコン膜20を介して配線層16を覆うように絶縁膜2
2を形成する。絶縁膜22としては、TEOS(Tetra
Ethyl Ortho Silicate[Si(OC254 ])及び
2 を原料とするプラズマCVD法により厚さ300n
mの酸化シリコン膜を形成する。このときの成膜条件
は、 基板温度:400℃ 原料ガス:TEOS(1.8cc/min[液体で供
給])+O2 (8000sccm) 反応室内圧力:2.2Torr とすることができる。絶縁膜18、酸化シリコン膜20
及び絶縁膜22の積層は、層間絶縁膜24として用いら
れるものである。
(5) The insulating film 2 is formed on the upper surface of the substrate so as to cover the wiring layer 16 with the insulating film 18 and the silicon oxide film 20 interposed therebetween.
Form 2 As the insulating film 22, TEOS (Tetra
Ethyl Ortho Silicate [Si (OC 2 H 5 ) 4 ]) and O 2 as raw materials by plasma CVD to a thickness of 300 n.
m silicon oxide film is formed. The film forming conditions at this time can be set as follows: substrate temperature: 400 ° C. source gas: TEOS (1.8 cc / min [supplied as liquid]) + O 2 (8000 sccm) reaction chamber pressure: 2.2 Torr. Insulating film 18, silicon oxide film 20
The stack of the insulating films 22 is used as an interlayer insulating film 24.

【0014】(6)層間絶縁膜24の上に所望の接続孔
に対応する孔を有するレジスト層26をホトリソグラフ
ィ処理により形成した後、レジスト層26をマスクとす
る選択的ドライエッチング処理により配線層16に達す
る接続孔28を層間絶縁膜24に形成する。この後、レ
ジスト層26を周知のアッシング等の方法により除去す
る。
(6) After forming a resist layer 26 having holes corresponding to desired connection holes on the interlayer insulating film 24 by photolithography, a wiring layer is formed by selective dry etching using the resist layer 26 as a mask. A connection hole 28 reaching 16 is formed in the interlayer insulating film 24. After that, the resist layer 26 is removed by a known method such as ashing.

【0015】(7)層間絶縁膜24の上に接続孔28を
覆って配線材を被着し、その被着層を選択的ドライエッ
チング処理によりパターニングすることにより接続孔2
8を介して配線層16につながる配線層30を形成す
る。配線材としては、下から順にTi(20nm)、A
l合金(例えばAl−Si−Cu合金:1000nm)
及びTiN(40nm)をスパッタ法により被着するこ
とができる。また、ドライエッチング条件は、 エッチングガス:Cl2 (30sccm)+BCl3
(30sccm) エッチング室内圧力:10mTorr とすることができる。
(7) A wiring material is applied on the interlayer insulating film 24 so as to cover the connection hole 28, and the deposited layer is patterned by selective dry etching to form the connection hole 2
Then, a wiring layer 30 connected to the wiring layer 16 via 8 is formed. As the wiring material, Ti (20 nm), A
1 alloy (for example, Al-Si-Cu alloy: 1000 nm)
And TiN (40 nm) can be applied by a sputtering method. The dry etching conditions are as follows: etching gas: Cl 2 (30 sccm) + BCl 3
(30 sccm) The pressure in the etching chamber can be set to 10 mTorr.

【0016】この後、プロセスダメージを軽減するた
め、図7の配線構造に水素アニール処理を施す。このと
きのアニール条件は、一例として、N2 +H2 (20
%)ガス雰囲気中400℃30分とすることができる。
Thereafter, in order to reduce process damage, the wiring structure shown in FIG. 7 is subjected to hydrogen annealing. The annealing condition at this time is, for example, N 2 + H 2 (20
%) 400 ° C. for 30 minutes in a gas atmosphere.

【0017】(8)層間絶縁膜24の上に配線層30を
覆って絶縁膜32を形成する。絶縁膜32としては、厚
さ150nmの酸化シリコン膜をプラズマCVD法によ
り形成する。このときの成膜条件は、 基板温度:400℃ 原料ガス:SiH4 (240sccm)+N2 O(50
00sccm)+N2 (2800sccm) 反応室内圧力:2.2Torr とすることができる。
(8) An insulating film 32 is formed on the interlayer insulating film 24 so as to cover the wiring layer 30. As the insulating film 32, a 150-nm-thick silicon oxide film is formed by a plasma CVD method. The film forming conditions at this time were as follows: substrate temperature: 400 ° C. source gas: SiH 4 (240 sccm) + N 2 O (50
00 sccm) + N 2 (2800 sccm) Reaction chamber pressure: 2.2 Torr.

【0018】(9)基板上面に絶縁膜32を介して配線
層30を覆うように絶縁膜34を形成する。絶縁膜34
としては、厚さ1000nmの窒化シリコン膜をプラズ
マCVD法により形成する。このときの成膜条件は、 基板温度:400℃ 原料ガス:SiH4 (300sccm)+NH3 (18
00sccm)+N2 (1000sccm) 反応室圧力:2.6Torr とすることができる。絶縁膜32,34の積層は、保護
膜36として用いられるものである。
(9) An insulating film 34 is formed on the upper surface of the substrate so as to cover the wiring layer 30 with the insulating film 32 interposed therebetween. Insulating film 34
A silicon nitride film having a thickness of 1000 nm is formed by a plasma CVD method. The film forming conditions at this time were as follows: substrate temperature: 400 ° C. source gas: SiH 4 (300 sccm) + NH 3 (18
00 sccm) + N 2 (1000 sccm) Reaction chamber pressure: 2.6 Torr. The lamination of the insulating films 32 and 34 is used as the protective film 36.

【0019】この後、基板10をIC単位毎にスクライ
ビングにより分割して個々のICチップとする。そし
て、各ICチップを周知の方法により図10,11に示
すように組立て、樹脂封止してQFP(Quad Flat Packa
ge) 型IC装置とする。
Thereafter, the substrate 10 is divided into individual IC chips by scribing for each IC unit. Then, each IC chip is assembled as shown in FIGS. 10 and 11 by a well-known method, sealed with a resin, and QFP (Quad Flat Packa).
ge) Type IC device.

【0020】図10,11に示すIC装置にあっては、
ICチップ40が支持部材42の一方の主面に固着され
ている。ICチップ40上の各導出電極(ボンディング
パッド)は、対応するボンディングワイヤ44により対
応するリード46のインナーリード部に接続されてい
る。ICチップ40と支持部材42と各ボンディングワ
イヤ44と各リード46のインナーリード部とは、各リ
ード46のアウターリード部が図11に示すように樹脂
体48から導出されるようにして樹脂体48でモールド
封止されている。各リード46のアウターリード部は、
図10に示すように樹脂体48の裏側へ折り曲げられ
る。
In the IC device shown in FIGS.
An IC chip 40 is fixed to one main surface of the support member 42. Each lead electrode (bonding pad) on the IC chip 40 is connected to an inner lead portion of a corresponding lead 46 by a corresponding bonding wire 44. The IC chip 40, the support member 42, the bonding wires 44, and the inner lead portions of the leads 46 are formed such that the outer lead portions of the leads 46 are led out of the resin body 48 as shown in FIG. Is molded. The outer lead portion of each lead 46
As shown in FIG. 10, it is bent to the back side of the resin body 48.

【0021】この発明の効果を確認するため、図1〜1
1について上記したと同様の方法により5種類のQFP
型IC装置を評価サンプルとして製作した。これらのサ
ンプルは、図4の工程で酸化シリコン膜20を形成する
際にセラミック化のための熱処理条件を次の表1に示す
ように異ならせた点を除いて同様に製作されたものであ
る。
In order to confirm the effect of the present invention, FIGS.
5 types of QFP by the same method as described above for 1
A type IC device was manufactured as an evaluation sample. These samples were manufactured in the same manner except that the heat treatment conditions for ceramicization were changed as shown in Table 1 below when forming the silicon oxide film 20 in the step of FIG. .

【0022】[0022]

【表1】 セラミック化のための熱処理は、サンプル1〜5のいず
れについても縦型熱処理炉で行なった。この熱処理で
は、温度を高くするか又は処理時間を長くするか又はN
2 流量を低下させると、セラミック化が促進される。
[Table 1] The heat treatment for ceramicization was performed in any of the samples 1 to 5 in a vertical heat treatment furnace. In this heat treatment, the temperature is increased, the treatment time is extended, or N
(2) Reducing the flow rate promotes ceramification.

【0023】各サンプルにおいて、ICチップ40のサ
イズは12mm×12mmとし、リード46の本数は1
28(128ピン)とした。また、樹脂体48の材料と
しては、エポキシ樹脂(熱膨張係数α=2.0×10-5
-1、ヤング率E=1400kg/mm2 )を用いた。
In each sample, the size of the IC chip 40 is 12 mm × 12 mm, and the number of leads 46 is 1
28 (128 pins). The material of the resin body 48 is epoxy resin (thermal expansion coefficient α = 2.0 × 10 −5).
° C. -1, a Young's modulus E = 1400kg / mm 2) was used.

【0024】サンプル1〜5について温度サイクル試験
を行なった。この温度サイクル試験では、次の数1に示
す温度サイクルを1サイクルとして500サイクルの温
度変動をサンプル1〜5に与えた。
Samples 1 to 5 were subjected to a temperature cycle test. In this temperature cycle test, 500 cycles of temperature fluctuation were given to the samples 1 to 5 with the temperature cycle shown in the following equation 1 as one cycle.

【0025】[0025]

【数1】 温度サイクル試験の結果、サンプル1,2では、剪断応
力が集中するチップコーナー部(図11のX)の近傍で
層間絶縁膜のはがれが認められたが、サンプル3〜5で
は、層間絶縁膜のはがれが認められなかった。層間絶縁
膜のはがれは、SEM(走査型電子顕微鏡)による観察
から図9に示すように絶縁膜18と酸化シリコン膜20
との界面Yで生じていることが判明した。
(Equation 1) As a result of the temperature cycle test, peeling of the interlayer insulating film was observed in the vicinity of the chip corner (X in FIG. 11) where the shear stress was concentrated in Samples 1 and 2, but in Samples 3 to 5, the peeling of the interlayer insulating film was observed. No peeling was observed. As shown in FIG. 9, the peeling of the interlayer insulating film was observed by SEM (scanning electron microscope).
It has been found that this occurs at the interface Y with the interface.

【0026】各サンプルのICチップ毎に予め定めた2
5個の観測点について層間絶縁膜のはがれの有無を調
べ、はがれありの観測点の数をQとしてはがれ率Q/2
5を求めた結果を次の表2に示す。
A predetermined number of 2 for each IC chip of each sample
The presence or absence of peeling of the interlayer insulating film was examined at five observation points, and the number of observation points with peeling was taken as Q, and the peeling rate was Q / 2.
Table 2 below shows the results obtained for No. 5.

【0027】[0027]

【表2】 表2には、各サンプル毎にSi−H含有量残存率K’/
K又はI’SiH/ISiHを示す。また、図12に
は、はがれ率がK’/Kに依存する様子を示し、マーク
〜Sはそれぞれサンプル1〜5に対応する。
[Table 2] Table 2 shows that the residual Si-H content K ′ /
K or I'SiH / ISiH . FIG. 12 shows how the peeling rate depends on K ′ / K, and marks S 1 to S 5 correspond to samples 1 to 5, respectively.

【0028】Si−H含有量残存率K’/Kは、次のよ
うにして求められるものである。すなわち、赤外線分光
光度計により、基板上面に形成した水素シルセスキオキ
サン樹脂膜中のSiOSiによるピーク(1100cm
−1付近)の強度ISiOSiとSiHによるピーク
(2250cm−1付近)の強度ISiHとを求め、両
者の比K=ISiH/ISiOSiを求める。次に、基
板上面に形成されたセラミック状の酸化シリコン膜(図
4の20)中のSiOSiによるピーク(1100cm
−1付近)の強度I’SiOSiとSiHによるピーク
(2250cm−1付近)の強度I’SiHとを求め、
両者の比K’=I’SiH/I’SiOSiを求める。
そして、先に求めた2つの比の比K’/Kを求める。な
お、比I’SiH/ISiHは、Si−Hの絶対量でS
i−H含有量残存率を定義したものである。
The residual Si-H content K '/ K is determined as follows. That is, the peak (1100 cm) due to SiOSi in the hydrogen silsesquioxane resin film formed on the upper surface of the substrate was measured by an infrared spectrophotometer.
-1 vicinity) obtains the intensity I SiH peak (2250 cm around -1) by the intensity I SiOSi and SiH, and obtains both of the ratio K = I SiH / I SiOSi. Next, a peak (1100 cm) due to SiO 2 Si in the ceramic silicon oxide film (20 in FIG. 4) formed on the upper surface of the substrate is formed.
Seeking a SiH 'intensity I of a peak (2250 cm around -1) by SiOSi and SiH' intensity I -1 vicinity)
The ratio K '= I'SiH / I'SiOSi of both is determined.
Then, the ratio K '/ K of the two ratios obtained above is obtained. Note that the ratio I ′ SiH / I SiH is represented by the absolute amount of Si—H.
The i-H content residual ratio is defined.

【0029】表2及び図12によれば、Si−H含有量
残存率K’/Kを30%以下(I’SiH/ISiH
は50%以下)にすると、温度サイクル試験での層間絶
縁膜のはがれを防止できることがわかる。すなわち、プ
レセラミック状の酸化シリコン膜を酸化性雰囲気中で熱
処理してセラミック状の酸化シリコン膜20にする図4
の工程にてK’/Kが.30%以下になるまで熱処理を
行なうことにより、上記のような温度サイクル試験に耐
えられる程度にはがれにくい酸化シリコン膜20を実現
することができる。
According to Table 2 and FIG.
When the residual ratio K ′ / K is set to 30% or less (50% or less for I ′ SiH / I SiH ), it can be seen that peeling of the interlayer insulating film in the temperature cycle test can be prevented. That is, the preceramic silicon oxide film is heat-treated in an oxidizing atmosphere to form a ceramic silicon oxide film 20 in FIG.
K ′ / K is. By performing the heat treatment until the temperature becomes 30% or less, it is possible to realize the silicon oxide film 20 that does not easily peel off to the extent that it can withstand the above-described temperature cycle test.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、セラ
ミック化のための熱処理において水素シルセスキオキサ
ン樹脂中のSi−H含有量に対してセラミック状の酸化
シリコン膜中のSi−H含有量が30%以下になるまで
酸化を行なうようにしたので、接着力が強く、はがれに
くい酸化シリコン膜を形成可能となる効果が得られる。
As described above, according to the present invention, in the heat treatment for ceramic formation, the Si-H content in the ceramic silicon oxide film is controlled with respect to the Si-H content in the hydrogen silsesquioxane resin. Since the oxidation is performed until the content becomes 30% or less, an effect is obtained in which a silicon oxide film having strong adhesive strength and hard to peel off can be formed.

【0031】また、この発明を多層配線を形成する際に
層間絶縁膜の形成に適用すると、はがれにくい層間絶縁
膜を形成可能となり、高信頼の多層配線を実現できる効
果が得られる。
When the present invention is applied to the formation of an interlayer insulating film when forming a multilayer wiring, an interlayer insulating film that is difficult to peel can be formed, and the effect of realizing a highly reliable multilayer wiring can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の一実施形態に係る多層配線形成法
における絶縁膜形成工程を示す基板断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a substrate showing an insulating film forming step in a multilayer wiring forming method according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の工程に続く配線形成工程を示す基板断
面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a substrate showing a wiring forming step following the step of FIG. 1;

【図3】 図2の工程に続く絶縁膜形成工程を示す基板
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a substrate showing an insulating film forming step following the step of FIG. 2;

【図4】 図3の工程に続く酸化シリコン膜形成工程を
示す基板断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the substrate showing a silicon oxide film forming step following the step of FIG. 3;

【図5】 図4の工程に続く絶縁膜形成工程を示す基板
断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the substrate showing an insulating film forming step following the step of FIG. 4;

【図6】 図5の工程に続く接続孔形成工程を示す基板
断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the substrate showing a connection hole forming step following the step of FIG. 5;

【図7】 図6の工程に続く配線形成工程を示す基板断
面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a substrate showing a wiring forming step following the step of FIG. 6;

【図8】 図7の工程に続く絶縁膜形成工程を示す基板
断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a substrate showing an insulating film forming step following the step of FIG. 7;

【図9】 図8の工程に続く絶縁膜形成工程を示す基板
断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the substrate showing an insulating film forming step following the step of FIG. 8;

【図10】 図9の基板をICチップに分割した後、I
Cチップを樹脂封止した状態を示す断面図である。
FIG. 10 illustrates a method of dividing the substrate of FIG.
It is sectional drawing which shows the state which sealed the C chip with resin.

【図11】 図10のIC装置のパッケージコーナー部
及びチップコーナー部を示す平面図である。
11 is a plan view showing a package corner and a chip corner of the IC device of FIG. 10;

【図12】 温度サイクル試験における層間絶縁膜のは
がれ率がセラミック化熱処理におけるSi−H含有量
率K’/Kに依存する様子を示すグラフである。
FIG. 12 shows that the peeling rate of the interlayer insulating film in the temperature cycle test indicates the residual Si—H content in the ceramic heat treatment.
It is a graph which shows a mode depending on existence ratio K '/ K.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:半導体基板、12:フィールド絶縁膜、14,1
8,22,32,34:絶縁膜、16,30:配線層、
20:酸化シリコン膜、24:層間絶縁膜、26:レジ
スト層、28:接続孔、36:保護膜。
10: semiconductor substrate, 12: field insulating film, 14, 1
8, 22, 32, 34: insulating film, 16, 30: wiring layer,
20: silicon oxide film, 24: interlayer insulating film, 26: resist layer, 28: connection hole, 36: protective film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/312 - 21/316 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/312-21/316

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板を覆う絶縁膜の上に水素シルセスキオ
キサン樹脂膜を平坦状に形成する工程と、 不活性ガス雰囲気中で前記水素シルセスキオキサン樹脂
膜を熱処理してプレセラミック状の酸化シリコン膜にす
る工程と、熱処理雰囲気を窒素ガスを含む酸化性雰囲気とした後、
窒素ガスを含まない酸化性雰囲気に変更して 前記酸化シ
リコン膜を熱処理することにより前記酸化シリコン膜を
セラミック状の酸化シリコン膜にする工程であって、前
記水素シルセスキオキサン樹脂膜中のシリコン原子結合
水素原子の含有量に対して前記セラミック状の酸化シリ
コン膜中のシリコン原子結合水素原子の含有量が30%
以下になるまで熱処理を行なうものとを含む酸化シリコ
ン膜形成法。
A step of forming a hydrogen silsesquioxane resin film flat on an insulating film covering a substrate; and a step of heat-treating the hydrogen silsesquioxane resin film in an inert gas atmosphere to form a preceramic. After the step of forming a silicon oxide film and setting the heat treatment atmosphere to an oxidizing atmosphere containing nitrogen gas,
A step of converting the silicon oxide film into a ceramic silicon oxide film by heat-treating the silicon oxide film in an oxidizing atmosphere containing no nitrogen gas , wherein the hydrogen silsesquioxane resin The content of silicon-bonded hydrogen atoms in the ceramic silicon oxide film is 30% of the content of silicon-bonded hydrogen atoms in the film.
A method of forming a silicon oxide film including performing a heat treatment until the temperature becomes below.
【請求項2】基板を覆う第1の絶縁膜の上に第1の配線
層を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜及び前記第1の配線層を覆って第2の
絶縁膜を形成する工程と、 前記第2の絶縁膜を介して前記第1の配線層を覆うよう
に水素シルセスキオキサン樹脂膜を平坦状に形成する工
程と、 不活性ガス雰囲気中で前記水素シルセスキオキサン樹脂
膜を熱処理してプレセラミック状の第1の酸化シリコン
膜にする工程と、熱処理雰囲気を窒素ガスを含む酸化性雰囲気とした後、
窒素ガスを含まない酸化性雰囲気に変更して 前記第1の
酸化シリコン膜を熱処理することにより前記第1の酸化
シリコン膜をセラミック状の第2の酸化シリコン膜にす
る工程であって、前記水素シルセスキオキサン樹脂膜中
のシリコン原子結合水素原子の含有量に対して前記第2
の酸化シリコン膜中のシリコン原子結合水素原子の含有
量が30%以下になるまで熱処理を行なうものと、 前記第2の絶縁膜及び前記第2の酸化シリコン膜を介し
て前記第1の配線層を覆うように第3の絶縁膜を形成す
る工程と、 前記第2の絶縁膜、前記第2の酸化シリコン膜及び前記
第3の絶縁膜を含む層間絶縁膜の上に第2の配線層を形
成する工程とを含む多層配線形成法。
2. A step of forming a first wiring layer on a first insulating film covering a substrate, and forming a second insulating film covering the first insulating film and the first wiring layer. Forming a hydrogen silsesquioxane resin film so as to cover the first wiring layer via the second insulating film, and forming the hydrogen silsesquioxane resin film in an inert gas atmosphere. Heat treating the sun resin film to form a first ceramic oxide first silicon oxide film, and setting the heat treatment atmosphere to an oxidizing atmosphere containing nitrogen gas,
Change in an oxidizing atmosphere containing no nitrogen gas the first oxide by heat treating the first silicon oxide film
A step of converting the silicon film into a ceramic-like second silicon oxide film, wherein the second content of the silicon-bonded hydrogen atoms in the hydrogen silsesquioxane resin film is reduced.
Performing a heat treatment until the content of silicon-bonded hydrogen atoms in the silicon oxide film becomes 30% or less; and forming the first wiring layer via the second insulating film and the second silicon oxide film. Forming a third insulating film so as to cover the first insulating film; and forming a second wiring layer on the interlayer insulating film including the second insulating film, the second silicon oxide film, and the third insulating film. Forming a multilayer wiring.
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