JPH04359056A - 樹脂組成物と層間絶縁膜の形成方法 - Google Patents
樹脂組成物と層間絶縁膜の形成方法Info
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- JPH04359056A JPH04359056A JP13249091A JP13249091A JPH04359056A JP H04359056 A JPH04359056 A JP H04359056A JP 13249091 A JP13249091 A JP 13249091A JP 13249091 A JP13249091 A JP 13249091A JP H04359056 A JPH04359056 A JP H04359056A
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Landscapes
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- Silicon Compounds (AREA)
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路の多層配
線に使用される樹脂組成物と層間絶縁膜の形成方法に関
する。
線に使用される樹脂組成物と層間絶縁膜の形成方法に関
する。
【０００２】大量の情報を高速に処理する必要から、情
報処理装置の主体を構成する半導体装置は集積化が進ん
でＬＳＩ やＶＬＳＩが実用化されており、ＵＬＳＩの
実用化が進められている。
報処理装置の主体を構成する半導体装置は集積化が進ん
でＬＳＩ やＶＬＳＩが実用化されており、ＵＬＳＩの
実用化が進められている。
【０００３】こゝで、集積化はチップの大型化と云うよ
りも素子を構成する単位素子の微細化により行われてお
り、導体配線の最小線幅はサブミクロン（Ｓｕｂ−ｍｉ
ｃｒｏｎ）に達しており、また、電子回路は層間絶縁膜
を介する多層構成がとられている。
りも素子を構成する単位素子の微細化により行われてお
り、導体配線の最小線幅はサブミクロン（Ｓｕｂ−ｍｉ
ｃｒｏｎ）に達しており、また、電子回路は層間絶縁膜
を介する多層構成がとられている。
【０００４】
【従来の技術】半導体集積回路の製造において、半導体
基板上には多数の電極や導体配線などが形成されるため
に、その表面は多くの凹凸を有しており、多数の段差が
存在している。
基板上には多数の電極や導体配線などが形成されるため
に、その表面は多くの凹凸を有しており、多数の段差が
存在している。
【０００５】そのため、この上に形成する層間絶縁膜の
必要条件は電気的絶縁性と耐熱性が優れていること以外
に平坦化性が優れていることが必要である。こゝで、層
間絶縁膜の形成材料としては無機および有機絶縁物が用
いられている。
必要条件は電気的絶縁性と耐熱性が優れていること以外
に平坦化性が優れていることが必要である。こゝで、層
間絶縁膜の形成材料としては無機および有機絶縁物が用
いられている。
【０００６】すなわち、無機絶縁物としては二酸化硅素
（ＳｉＯ２），窒化硅素（Ｓｉ３Ｎ４）， 燐硅酸ガラ
ス（ 略称ＰＳＧ）などがあり、気相成長法（ＣＶＤ法
） などにより被処理基板上に膜形成されている。
（ＳｉＯ２），窒化硅素（Ｓｉ３Ｎ４）， 燐硅酸ガラ
ス（ 略称ＰＳＧ）などがあり、気相成長法（ＣＶＤ法
） などにより被処理基板上に膜形成されている。
【０００７】然し、これらの絶縁膜は電気的特性や耐熱
性などの特性は優れているものゝ、下地基板の凹凸を忠
実に再現するために平坦化の目的には沿わない。一方、
有機絶縁物としてはポリイミド樹脂や硅素樹脂があり、
これを溶剤に溶解して得られる塗液は基板上にスピンコ
ート法により膜形成できるため、平坦化性には優れてい
るが、問題がある。
性などの特性は優れているものゝ、下地基板の凹凸を忠
実に再現するために平坦化の目的には沿わない。一方、
有機絶縁物としてはポリイミド樹脂や硅素樹脂があり、
これを溶剤に溶解して得られる塗液は基板上にスピンコ
ート法により膜形成できるため、平坦化性には優れてい
るが、問題がある。
【０００８】すなわち、ポリイミド樹脂は約４５０ ℃
で分解が生じ、吸湿性も高く、また膜の歪みによるクラ
ックが発生し易いと云う問題がある。また、硅素樹脂は
硬化した後にＳｉＯ２に近い低膨張率の材料となり、硬
化反応による膜の内部歪みと熱衝撃によって、厚さが０
．５μｍ 以下の薄膜でもクラックが生ずると云う問題
がある。
で分解が生じ、吸湿性も高く、また膜の歪みによるクラ
ックが発生し易いと云う問題がある。また、硅素樹脂は
硬化した後にＳｉＯ２に近い低膨張率の材料となり、硬
化反応による膜の内部歪みと熱衝撃によって、厚さが０
．５μｍ 以下の薄膜でもクラックが生ずると云う問題
がある。
【０００９】これらの問題を解決する方法として発明者
等は先に（１） 式で示したような有機硅素重合体の使
用を提案している。 （特願平２−１４４４６２， 平成２年６月４日出願）
（ＳｉＯ４／２） ｌ （ＰＯ５／２） ｍ （ＢＯ３
／２） ｎ ・・・・・・・（１）この硅素重合体は架
橋重合を行っているＳｉ原子の一部を燐（Ｐ） および
硼素（Ｂ）に置換することにより、絶縁性や耐熱性など
の特性を維持しながら柔軟性を持たせたもので、これに
より１μｍ の厚さまでクラック発生のない層間絶縁膜
を作ることができた。
等は先に（１） 式で示したような有機硅素重合体の使
用を提案している。 （特願平２−１４４４６２， 平成２年６月４日出願）
（ＳｉＯ４／２） ｌ （ＰＯ５／２） ｍ （ＢＯ３
／２） ｎ ・・・・・・・（１）この硅素重合体は架
橋重合を行っているＳｉ原子の一部を燐（Ｐ） および
硼素（Ｂ）に置換することにより、絶縁性や耐熱性など
の特性を維持しながら柔軟性を持たせたもので、これに
より１μｍ の厚さまでクラック発生のない層間絶縁膜
を作ることができた。
【００１０】然し、有機硅素化合物を熱分解して架橋重
合を行わせるためにスピンコート後の膜減りが大きいと
云う問題は避けられなかった。
合を行わせるためにスピンコート後の膜減りが大きいと
云う問題は避けられなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】発明者等は耐熱性と絶
縁性が優れ、且つ平坦性の優れた層間絶縁膜の材料とし
て、上記（１） 式に示すような有機硅素重合体を提案
している。
縁性が優れ、且つ平坦性の優れた層間絶縁膜の材料とし
て、上記（１） 式に示すような有機硅素重合体を提案
している。
【００１２】そして、この有機硅素重合体の使用により
１μｍ の厚さまでクラック発生のない層間絶縁膜を形
成することができる。然し、更にこれ以上の厚さまでク
ラック発生のない絶縁層形成の要求があり、また、この
有機硅素重合体は有機硅素化合物を熱分解して作るため
に膜減りが大きいと云う問題がある。
１μｍ の厚さまでクラック発生のない層間絶縁膜を形
成することができる。然し、更にこれ以上の厚さまでク
ラック発生のない絶縁層形成の要求があり、また、この
有機硅素重合体は有機硅素化合物を熱分解して作るため
に膜減りが大きいと云う問題がある。
【００１３】そこで、この解決が課題である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の課題は下記の一般
式で表される有機硅素重合体とシリカゾルの混合物を用
いて樹脂組成物を構成し、この材料を用いて層間絶縁膜
を形成することにより解決することができる。
式で表される有機硅素重合体とシリカゾルの混合物を用
いて樹脂組成物を構成し、この材料を用いて層間絶縁膜
を形成することにより解決することができる。
【００１５】（ ＳｉＯ４／２） ｌ （ＰＯ５／２）
ｍ （ＢＯ３／２） ｎ ・・・・・・・（１） こゝで、 ｌ：ｍ ：ｎ は９９〜４０：０．５ 〜３０：０．５
〜３０平均分子量は５００ 〜３０，０００ 有機硅素重合体に対するシリカゾルの添加量比は０．１
〜９、好ましくは０．４ 〜４
ｍ （ＢＯ３／２） ｎ ・・・・・・・（１） こゝで、 ｌ：ｍ ：ｎ は９９〜４０：０．５ 〜３０：０．５
〜３０平均分子量は５００ 〜３０，０００ 有機硅素重合体に対するシリカゾルの添加量比は０．１
〜９、好ましくは０．４ 〜４
【００１６】
【作用】発明者等は既に提案している上記（１） 式で
示される有機硅素重合体よりなる耐熱樹脂材料の特性を
向上する方法としてシリカゾルを添加するものである。
示される有機硅素重合体よりなる耐熱樹脂材料の特性を
向上する方法としてシリカゾルを添加するものである。
【００１７】こゝで、シリカゾルは所謂るコロイダルシ
リカであり、加熱により溶剤が蒸発した後に更に加熱を
続けると、シラノール（Ｓｉ−ＯＨ）の縮重合によりＨ
２Ｏ の脱離が始まり、隣接するシラノール基同士が結
合してシロキサン基を形成すると云う特徴がある。
リカであり、加熱により溶剤が蒸発した後に更に加熱を
続けると、シラノール（Ｓｉ−ＯＨ）の縮重合によりＨ
２Ｏ の脱離が始まり、隣接するシラノール基同士が結
合してシロキサン基を形成すると云う特徴がある。
【００１８】そのため、有機硅素重合体よりなる樹脂溶
液にシリカゾルを添加して塗液とすることにより、シリ
カゾルの特徴を加えることができ、すなわち、■ 塗
膜を焼成する際の膜減りを減らすことができる。■
膜の強度を増すことができる。■ ３μｍ 程度の厚
さまでクラックの発生を無くすることができる。■
平坦性を向上することができる。などの特徴をもたせる
ことができる。
液にシリカゾルを添加して塗液とすることにより、シリ
カゾルの特徴を加えることができ、すなわち、■ 塗
膜を焼成する際の膜減りを減らすことができる。■
膜の強度を増すことができる。■ ３μｍ 程度の厚
さまでクラックの発生を無くすることができる。■
平坦性を向上することができる。などの特徴をもたせる
ことができる。
【００１９】なお、有機硅素重合体に対するシリカゾル
の添加量比を０．１ 〜９とする理由は、添加量比が０
．１ 以下の場合は添加効果がなく、また９以上となる
と基板との密着性が低下すると共に表面粗度が大きくな
って成膜性が低下することによる。
の添加量比を０．１ 〜９とする理由は、添加量比が０
．１ 以下の場合は添加効果がなく、また９以上となる
と基板との密着性が低下すると共に表面粗度が大きくな
って成膜性が低下することによる。
【００２０】
【実施例】合成例１：テトラアセトキシシラン１モルを
テトラヒドロフラン（略称ＴＨＦ）に溶解し、窒素（Ｎ
２） で雰囲気を置換した後、燐酸トリメチル０．５
モルと硼酸トリメチル０．５ モルを加え、３時間に亙
って加熱還流した後、溶媒のＴＨＦ を留去してエステ
ル反応生成物を得た。
テトラヒドロフラン（略称ＴＨＦ）に溶解し、窒素（Ｎ
２） で雰囲気を置換した後、燐酸トリメチル０．５
モルと硼酸トリメチル０．５ モルを加え、３時間に亙
って加熱還流した後、溶媒のＴＨＦ を留去してエステ
ル反応生成物を得た。
【００２１】これに、メタノール３０ｍｌを加えて室温
で攪拌した後に、イオン交換水２０ｍｌを滴下し、５０
℃で３時間に亙って加熱して加水分解させた後に縮重合
を行わせた。そして得られた低分子量樹脂溶液をプロピ
レングリコールモノメチルエーテルで希釈して樹脂溶液
を作り、これにシリカゾル（触媒化学製）を１：１の重
量比に添加して混合し、樹脂溶液を形成した。
で攪拌した後に、イオン交換水２０ｍｌを滴下し、５０
℃で３時間に亙って加熱して加水分解させた後に縮重合
を行わせた。そして得られた低分子量樹脂溶液をプロピ
レングリコールモノメチルエーテルで希釈して樹脂溶液
を作り、これにシリカゾル（触媒化学製）を１：１の重
量比に添加して混合し、樹脂溶液を形成した。
【００２２】実施例１：半導体素子を形成し、第１層の
アルミニウム（Ａｌ）導体線路として配線の最小線幅１
μｍ ，最小間隔１μｍ ，配線厚１μｍ の配線パタ
ーンが形成されているＳｉ基板上に合成例１で作った樹
脂溶液をスピンコート法を用い、３０００ｒｐｍ，５秒
の条件で塗布して後、基板を１５０ ℃で１５分乾燥し
、次に４５０ ℃で１時間熱処理して厚さが２μｍ の
層間絶縁膜を形成した。
アルミニウム（Ａｌ）導体線路として配線の最小線幅１
μｍ ，最小間隔１μｍ ，配線厚１μｍ の配線パタ
ーンが形成されているＳｉ基板上に合成例１で作った樹
脂溶液をスピンコート法を用い、３０００ｒｐｍ，５秒
の条件で塗布して後、基板を１５０ ℃で１５分乾燥し
、次に４５０ ℃で１時間熱処理して厚さが２μｍ の
層間絶縁膜を形成した。
【００２３】この層間絶縁膜形成の際の膜減りは約２％
であり、また表面段差は０．３ μｍ 以下に平坦化さ
れていた。次に、この基板を大気中５００ ℃で１時間
の加熱を行った後、ー６５℃〜１５０ ℃の熱衝撃試験
を１０回に亙って行ったが基板との剥離はなく、またク
ラックの発生も認められなかった。
であり、また表面段差は０．３ μｍ 以下に平坦化さ
れていた。次に、この基板を大気中５００ ℃で１時間
の加熱を行った後、ー６５℃〜１５０ ℃の熱衝撃試験
を１０回に亙って行ったが基板との剥離はなく、またク
ラックの発生も認められなかった。
【００２４】比較例１：合成例１において得た低分子量
樹脂をプロピレングリコールモノメチルエーテルに溶解
して樹脂溶液を形成し、これを実施例１で示した同じ方
法でＡｌ導体線路を備えた基板上に厚さが２μｍ の層
間絶縁膜を形成した。
樹脂をプロピレングリコールモノメチルエーテルに溶解
して樹脂溶液を形成し、これを実施例１で示した同じ方
法でＡｌ導体線路を備えた基板上に厚さが２μｍ の層
間絶縁膜を形成した。
【００２５】この層間絶縁膜形成の際の膜減りは約２５
％であり、表面段差は０．５μｍ 程度に平坦化されて
いた。 次に、この基板を大気中５００ ℃で１時間の加熱を行
った後、ー６５℃〜１５０ ℃の熱衝撃試験を１０回に
亙って行ったが明瞭なクラック発生が認められた。
％であり、表面段差は０．５μｍ 程度に平坦化されて
いた。 次に、この基板を大気中５００ ℃で１時間の加熱を行
った後、ー６５℃〜１５０ ℃の熱衝撃試験を１０回に
亙って行ったが明瞭なクラック発生が認められた。
【００２６】合成例２：テトラアセトキシシラン１モル
をテトラヒドロフラン（略称ＴＨＦ）に溶解し、窒素（
Ｎ２） で雰囲気を置換した後、燐酸トリメチル０．５
モルと硼酸トリメチル０．５ モルを加え、３時間に
亙って加熱還流した後、溶媒のＴＨＦ を留去してエス
テル反応生成物を得た。
をテトラヒドロフラン（略称ＴＨＦ）に溶解し、窒素（
Ｎ２） で雰囲気を置換した後、燐酸トリメチル０．５
モルと硼酸トリメチル０．５ モルを加え、３時間に
亙って加熱還流した後、溶媒のＴＨＦ を留去してエス
テル反応生成物を得た。
【００２７】これに、メタノール３０ｍｌを加えて室温
で攪拌した後に、イオン交換水２０ｍｌを滴下し、５０
℃で３時間に亙って加熱して加水分解すると共に縮重合
を行った。 そして得られた低分子量樹脂溶液をプロピレングリコー
ルモノメチルエーテルで希釈して樹脂溶液を作り、これ
にシリカゾル（触媒化学製）を１：９の重量比に添加し
て樹脂溶液を形成した。
で攪拌した後に、イオン交換水２０ｍｌを滴下し、５０
℃で３時間に亙って加熱して加水分解すると共に縮重合
を行った。 そして得られた低分子量樹脂溶液をプロピレングリコー
ルモノメチルエーテルで希釈して樹脂溶液を作り、これ
にシリカゾル（触媒化学製）を１：９の重量比に添加し
て樹脂溶液を形成した。
【００２８】実施例２：半導体素子を形成し、第１層の
アルミニウム（Ａｌ）導体線路として配線の最小線幅１
μｍ ，最小間隔１μｍ ，配線厚１μｍ の配線パタ
ーンが形成されているＳｉ基板上に合成例１で形成した
樹脂溶液をスピンコート法を用い、３０００ｒｐｍ，５
秒の条件で塗布して後、基板を１５０ ℃で１５分乾燥
し、次に４５０ ℃で１時間熱処理して厚さが２μｍ
の層間絶縁膜を形成した。
アルミニウム（Ａｌ）導体線路として配線の最小線幅１
μｍ ，最小間隔１μｍ ，配線厚１μｍ の配線パタ
ーンが形成されているＳｉ基板上に合成例１で形成した
樹脂溶液をスピンコート法を用い、３０００ｒｐｍ，５
秒の条件で塗布して後、基板を１５０ ℃で１５分乾燥
し、次に４５０ ℃で１時間熱処理して厚さが２μｍ
の層間絶縁膜を形成した。
【００２９】この層間絶縁膜形成の際の膜減りは約２％
であり、また表面段差は０．３ μｍ 以下に平坦化さ
れていた。次に、この基板を大気中５００ ℃で１時間
の加熱を行った後、ー６５℃〜１５０ ℃の熱衝撃試験
を１０回に亙って行ったが基板との剥離はなく、またク
ラックの発生も認められなかった。
であり、また表面段差は０．３ μｍ 以下に平坦化さ
れていた。次に、この基板を大気中５００ ℃で１時間
の加熱を行った後、ー６５℃〜１５０ ℃の熱衝撃試験
を１０回に亙って行ったが基板との剥離はなく、またク
ラックの発生も認められなかった。
【００３０】
【発明の効果】本発明の実施により平坦性に優れ、膜減
りの少なく、且つクラック発生のない層間絶縁膜を得る
ことができ、これにより半導体集積回路の信頼性を向上
することができる。
りの少なく、且つクラック発生のない層間絶縁膜を得る
ことができ、これにより半導体集積回路の信頼性を向上
することができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 下記の一般式で表される有機硅素重合
体とシリカゾルの混合物よりなることを特徴とする樹脂
組成物。 （ ＳｉＯ４／２） ｌ （ＰＯ５／２） ｍ （ＢＯ
３／２） ｎ ・・・・・・・（１）こゝで、 ｌ：ｍ ：ｎ は９９〜４０：０．５ 〜３０：０．５
〜３０平均分子量は５００ 〜３０，０００ 有機硅素重合体に対するシリカゾルの添加量比は０．１
〜９、好ましくは０．４ 〜４ - 【請求項２】 前記樹脂組成物を用いて配線パターン
の層間絶縁を行うことを特徴とする層間絶縁膜の形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13249091A JPH04359056A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 樹脂組成物と層間絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13249091A JPH04359056A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 樹脂組成物と層間絶縁膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04359056A true JPH04359056A (ja) | 1992-12-11 |
Family
ID=15082595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13249091A Withdrawn JPH04359056A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 樹脂組成物と層間絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04359056A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5877080A (en) * | 1996-02-09 | 1999-03-02 | Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
| US7563706B2 (en) | 2002-05-14 | 2009-07-21 | Panasonic Corporation | Material for forming insulating film with low dielectric constant, low dielectric insulating film, method for forming low dielectric insulating film and semiconductor device |
| JP2009545649A (ja) * | 2006-08-04 | 2009-12-24 | ダウ・コーニング・コーポレイション | シリコーン樹脂およびシリコーン組成物 |
| WO2013095812A1 (en) | 2011-11-17 | 2013-06-27 | Dow Corning Corporation | Silicone resins and their use in polymers |
-
1991
- 1991-06-04 JP JP13249091A patent/JPH04359056A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5877080A (en) * | 1996-02-09 | 1999-03-02 | Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
| US7563706B2 (en) | 2002-05-14 | 2009-07-21 | Panasonic Corporation | Material for forming insulating film with low dielectric constant, low dielectric insulating film, method for forming low dielectric insulating film and semiconductor device |
| JP2009545649A (ja) * | 2006-08-04 | 2009-12-24 | ダウ・コーニング・コーポレイション | シリコーン樹脂およびシリコーン組成物 |
| WO2013095812A1 (en) | 2011-11-17 | 2013-06-27 | Dow Corning Corporation | Silicone resins and their use in polymers |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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