JPH01235255A - 多層配線樹脂層間絶縁膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多層配線層間絶縁膜の形成方法に関し、特に
、多層配線層間膜用樹脂膜の形成方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の樹脂膜、例えば、ポリイミド樹脂膜をシ
リコン基板表面に形成する場合、シリコン基板表面に溶
液状のポリアミド酸を回転塗布法により塗布し、続いて
、窒素ガス雰囲気中で、膜中に水分が残留しない温度、
例えば、１５０℃で３０分間、３００℃で３０分間、３
５０℃〜４５０℃で３０分間という３段階の熱処理を行
うという標準的な方法がとられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、ポリイミド樹脂膜をシリコン酸化膜、あ
るいはシリコン窒化膜におおわれた半導体基板表面に形
成したときに、ポリイミド樹脂膜と、半導体基板表面の
シリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜との接着性が悪
く、シラン系の接着改良剤が必要であり、工程数の増加
、コストの増加等の問題がある。この、下地シリコン酸
化膜あるいは、シリコン窒化膜との接着性を改善するた
めには、本発明に基づく塗布溶液が有効であることを見
出し、その適切な熱処理条件を見出した。

本発明の目的は、上記問題点を解消した、すなわち接着
性に優れた樹脂膜の適切な熱処理条件を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による多層配線樹脂層間絶縁膜の熱処理成膜法は
、下記の式（１）で表わされる芳香族テトラカルボン酸
二無水物と、式（２）で表わされるジアミンと、式（３
）で表わされるアミノシリコン化合物とを混合反応せし
めることによって形成されるポリアミド酸シリコン型中
間体を含有してなる溶液を塗布・熱処理せしめる工程に
おいて、その熱処理を、１００℃で１時間、２４０℃で
３０分間、さらに、３５０〜４５０℃で１時間、窒素ガ
ス雰囲気中で、３段階で行うことを特徴とする。

ＮＨ２Ｒ”　　　ＮＨ２（２） ＮＨ，−〇〉Ｓ　ｉ　Ｒｊ−１（ＯＲ’）、　（３）式
（１）〜（３）において、Ｒ１は４価の炭素環式芳香族
基を表わし、Ｒ２は、炭素数６〜３０個の芳香脂肪族基
、又は炭素数６〜３０個の炭素環式芳香族基、Ｒ１及び
Ｒ４は、独立に、炭素数１〜６のアルキル基、又はフェ
ニル基であり、Ｋはｌ≦に≦３の値である。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を用いて説明する。

第１の実施例では、アミノシロキサンとして、ＣＨｓ で表わされる、Ｐ−７ミノフエニルトリメトキシシラン
を、珪素原子を含まないジアミンとして、ジアミノジフ
ェニルエーテルを、また、芳香族テトラカルボン酸二無
水物として、ベンゾフェノンテトラカルポン酸二無水物
を用い、Ｐ−７ミノフエニルトリメトキシシランのモル
濃度を４０％とした。また、溶媒は、ジメチルアセトア
ミドを用い、この溶液の粘度を３００ｃｍ−ｐｏｉｓｅ
とした。

下地基板との接着性を調べるためにシリコン基板表面に
化学気相成長により、シリコン酸化膜を、またスパッタ
法によりアルミニウム膜を形成した基板を作成し、この
基板上に本発明による塗布溶液を、毎分２０００回転で
回転塗布し、窒素ガス雰囲気中で、第１の熱処理条件を
なし、１００’Ｃ，１５０℃、２００℃で各１時間とし
、第２の熱処理条件を２４０℃３０分とし第３の熱処理
条件を３５０℃、４００℃、４５０℃として約１．５μ
ｍの樹脂膜を形成し、下地基板との接着強度を調べた。

アルミニウム膜及びシリコン酸化膜に対する結果をそれ
ぞれ第１図及び第２図に示す。

第１図から、第１の熱処理を１００℃、１時間。

第２の熱処理を２４０℃、第３の熱処理を３５０゜４０
０．４００℃で１時間の条件で、アルミニウム膜基板と
の接着性は良好である。第２図から化学気相成長による
シリコン酸化膜基板に対しては、すべての条件で良好な
接着性が得られた。

通常、アルミニウム配線を用いる半導体集積回路装置の
表面は、シリコン酸化膜と、アルミニウム配線が混在し
ており、これらの基板に対して接着性が良好となる、本
実施例に基づく樹脂膜の熱処理条件は、第１の熱処理を
１００℃、１時間、第２の熱処理を２４０℃、３０分間
、第３の熱処理を３５０℃〜４５０℃で１時間、窒素ガ
ス雰囲気中で行うことが最適である。

さらに、上記の接着性が良好となる条件で熱処理した樹
脂膜の膜中、応力、リーク電流密度、比誘電率は、それ
ぞれ、１〜２　Ｘ　１０　”ｄｙｎｅ／ｃｎｉ。

１０−１２〜１０−”Ａ／Ｃｎｔ　（１μｍ厚、５Ｖ印
加時）、３．２であり、これらは、化学気相成長シリコ
ン酸化膜と比べて小さいものである。

次に、本発明の第２の実施例を説明する。第１の実施例
で用いたＰ−アミノフェニルトリメトキシシランのモル
濃度を１０〜５０％の間で変化させ、第１熱処理を１０
０℃、１時間、第２熱処理を２４０℃３０分間、第３熱
処理を４００℃１時間、それぞれ窒素ガス雰囲気中で行
ったときのアルミニウム膜基板との接着強度、化学気相
成長シリコン酸化膜との接着強度は、第３図、第４図に
それぞれ示すように、良好であった。また、上述したＰ
−アミノフェニルトリメトキシシランのモル濃度が１０
〜５０％の間で膜中応力、リーク電流密度、比誘電率は
それぞれ、１〜３　Ｘ　１０　’ｄｙｎｅ／ｃｎｔ、　
ｌ　Ｏ−”〜１０−”Ａ／ｃｎｉ　（１μｍ厚、５Ｖ印
加時）、３．２〜３．４であり、これらは、化学気相成
長シリコン酸化膜と比べて小さいものである。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に基づく樹脂膜を層間絶縁膜とし
て用いる場合、該樹脂膜の熱処理を１００℃で１時間、
２４０℃で３０分間、３５０〜４５０℃で１時間窒素ガ
ス雰囲気中で、３段階で行うことにより、本発明による
樹脂膜と下地アルミニウム膜又は、化学気相成長シリコ
ン酸化膜との接着性が良好となるという効果がある。さ
らに化学気相成長シリコン酸化膜ばかりでなく、プラズ
マ化学気相成長シリコン窒化膜等の、シリコンの未結合
手をもつ無機膜との接着性が良好であるという利点を合
せもつようになる。

したがって、本発明による、多層配線樹脂層間絶縁膜の
熱処理成膜法は、半導体集積回路装置の多層配線構造体
の製造に、有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例に基づいて、アルミニ
ウム膜上に、本発明による樹脂膜を、その熱処理条件を
変えて、形成したときの、本発明による、樹脂膜と、ア
ルミニウム膜との接着強度を示した図、第２図は、本発
明の第１の実施例に基づいて、化学気相成長シリコン酸
化膜上に、本発明による樹脂膜を、その熱処理条件を変
えて、形成したときの、本発明による樹脂膜と、化学気
相成長シリコン酸化膜との接着強度を示した図、第３図
は、本発明の第２の実施例に基づいて、アルミニウム膜
上に本発明による樹脂膜を、Ｐ−７ミノフエニルトリメ
トキシシランのモル濃度を変化させて形成したときの本
発明による樹脂膜と、アルミニウム膜との接着強度を示
した図、第４図は、本発明の第２の実施例に基づいて、
化学気相成長シリコン酸化膜上に、本発明による樹脂膜
を、Ｐ−アミノフェニルトリメトキシシランのモル濃度
を変化させて形成したときの本発明による樹脂膜と、化
学気相成長シリコン酸化膜との接着強度を示した図であ
る。第１図、第２図において、横軸は第３の熱処理温度
であり、縦軸は、接着強度である。第３図、第４図にお
いて、横軸はＰ−７ミノフエニルトリメトキシシランの
モル濃度であり、縦軸は接着強度である。 代理人　弁理士　　内　原　　　音 茅　７　図 ３５θ　　　　４θ　　　　　４５ρ 貞し３辺夕吹処理かり笑（τン 第　２　回 ３５θ　　　　　４１７７　　　　　　φ５ρｐ１３−
すきヌ１理ｎ朝笑（’Ｃン 茅　３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　下記の式（１）で表わされる芳香族テトラカルボン酸
   二無水物と、式（２）で表わされるジアミンと、式（３
   ）で表わされるアミノシリコン化合物とを混合反応せし
   めることによって形成されるポリアミド酸シリコン型中
   間体を含有してなる溶液を塗布し、その熱処理を、１０
   ０℃で１時間、２４０℃で３０分間、さらに３５０〜４
   ５０℃で１時間、窒素ガス雰囲気中で、３段階で行うこ
   とを特徴とする多層配線樹脂層間絶縁膜の形成方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼　（１） ＮＨ＿２−Ｒ＾２−ＮＨ＿２　（２） ▲数式、化学式、表等があります▼　（３） 式（１）〜（３）においてＲ＾１は４価の炭素環式芳香
   族基を表わし、Ｒ＾２は、炭素数６〜３０個の芳香脂肪
   族基、又は、炭素数６〜３０個の炭素環式芳香族基、Ｒ
   ＾３及びＲ＾４は、独立に、炭素数１〜６のアルキル基
   、又はフェニル基であり、Ｋは、１≦Ｋ≦３の値である
   。