JPH05343390A - 絶縁膜の形成方法 - Google Patents
絶縁膜の形成方法Info
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- JPH05343390A JPH05343390A JP15253592A JP15253592A JPH05343390A JP H05343390 A JPH05343390 A JP H05343390A JP 15253592 A JP15253592 A JP 15253592A JP 15253592 A JP15253592 A JP 15253592A JP H05343390 A JPH05343390 A JP H05343390A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 弗素樹脂による絶縁膜の形成方法に関し、配
線段差に対して良好な平坦性を維持することを可能にす
ることを目的とする。 【構成】 減圧した反応系内に一般式Ｃ1 Ｆm Ｈn （１
＝１〜６，ｍ＝１〜14，ｎ＝０〜12）で示される化合物
ガスまたは該化合物ガスとＨ2 ガスを導入し、該反応系
に電圧を印加して該導入ガス内に放電を生成せしめ、該
放電による該導入ガスのプラズマ重合により基板１上に
弗素樹脂膜４を形成した後、該基板１を、該弗素樹脂４
のガラス転位温度よりも高く、且つ該弗素樹脂の分解温
度よりも低い温度で加熱処理するように構成する。
線段差に対して良好な平坦性を維持することを可能にす
ることを目的とする。 【構成】 減圧した反応系内に一般式Ｃ1 Ｆm Ｈn （１
＝１〜６，ｍ＝１〜14，ｎ＝０〜12）で示される化合物
ガスまたは該化合物ガスとＨ2 ガスを導入し、該反応系
に電圧を印加して該導入ガス内に放電を生成せしめ、該
放電による該導入ガスのプラズマ重合により基板１上に
弗素樹脂膜４を形成した後、該基板１を、該弗素樹脂４
のガラス転位温度よりも高く、且つ該弗素樹脂の分解温
度よりも低い温度で加熱処理するように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は絶縁膜の形成方法、特に
弗素樹脂による絶縁膜の形成方法に関する。近年、ＬＳ
Ｉの高集積化、高速化を実現するために、配線層の多層
化と微細化が進んでいるが、それに伴って、配線段差の
平坦化が配線の信頼性を高めるうえに特に重要になって
きている。
弗素樹脂による絶縁膜の形成方法に関する。近年、ＬＳ
Ｉの高集積化、高速化を実現するために、配線層の多層
化と微細化が進んでいるが、それに伴って、配線段差の
平坦化が配線の信頼性を高めるうえに特に重要になって
きている。
【０００２】一方、弗素樹脂は、高絶縁耐圧、低誘電率
等の優れた電気的特性を有し、且つ耐熱性、耐薬品性及
び難燃性等の特徴を有することから、マルチチップ・モ
ジュールや半導体装置の絶縁材料として期待されてお
り、かかる弗素樹脂を前記のように多層化される配線層
間の絶縁膜として用いる際の、平坦化技術が強く望まれ
ている。
等の優れた電気的特性を有し、且つ耐熱性、耐薬品性及
び難燃性等の特徴を有することから、マルチチップ・モ
ジュールや半導体装置の絶縁材料として期待されてお
り、かかる弗素樹脂を前記のように多層化される配線層
間の絶縁膜として用いる際の、平坦化技術が強く望まれ
ている。
【０００３】
【従来の技術】図３はプラズマ重合装置の一例を示す模
式図で、11は反応容器、12は原料ガス導入口、13は真空
排気口、14はステージ電極、15は対向電極、16は高周波
電源、17はコンデンサ、18は接地部、19は基板を示す。
式図で、11は反応容器、12は原料ガス導入口、13は真空
排気口、14はステージ電極、15は対向電極、16は高周波
電源、17はコンデンサ、18は接地部、19は基板を示す。
【０００４】弗素樹脂薄膜の形成方法としては、例えば
上記図３に示す様なプラズマ重合装置を用い、ステージ
電極14上に基板19を搭載し、反応容器11内に原料ガスを
導入し真空排気を行って反応容器11内を所定の原料ガス
圧に保った状態で、ステージ電極14と対向電極15間に例
えば13.56MHzの高周波電力を印加し、ステージ電極14と
対向電極15間に生ずる放電によって原料ガス中に発生す
るプラズマにより原料ガスの重合を行うプラズマ重合法
が知られており、この方法で形成した弗素樹脂膜は、ス
ピンコート法、スプレーコート法等の他の薄膜形成方法
で形成した弗素樹脂膜に比べて、基板に対する密着性が
優れている点が大きな特徴である。
上記図３に示す様なプラズマ重合装置を用い、ステージ
電極14上に基板19を搭載し、反応容器11内に原料ガスを
導入し真空排気を行って反応容器11内を所定の原料ガス
圧に保った状態で、ステージ電極14と対向電極15間に例
えば13.56MHzの高周波電力を印加し、ステージ電極14と
対向電極15間に生ずる放電によって原料ガス中に発生す
るプラズマにより原料ガスの重合を行うプラズマ重合法
が知られており、この方法で形成した弗素樹脂膜は、ス
ピンコート法、スプレーコート法等の他の薄膜形成方法
で形成した弗素樹脂膜に比べて、基板に対する密着性が
優れている点が大きな特徴である。
【０００５】ところが、このプラズマ重合により形成し
た弗素樹脂膜は平坦性に乏しく、このことが、このプラ
ズマ重合による弗素樹脂膜を前記多層配線構造の層間絶
縁膜に用いる際の大きな欠点となっている。
た弗素樹脂膜は平坦性に乏しく、このことが、このプラ
ズマ重合による弗素樹脂膜を前記多層配線構造の層間絶
縁膜に用いる際の大きな欠点となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、プラ
ズマ重合法で形成する弗素樹脂膜により多層配線構造の
層間絶縁膜を形成する際に、配線段差に対して良好な平
坦性を維持することが可能な弗素樹脂による絶縁膜の形
成方法を提供することを目的とする。
ズマ重合法で形成する弗素樹脂膜により多層配線構造の
層間絶縁膜を形成する際に、配線段差に対して良好な平
坦性を維持することが可能な弗素樹脂による絶縁膜の形
成方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、減圧
した反応系内に一般式Ｃ1 Ｆm Ｈn （１＝１〜６，ｍ＝
１〜14，ｎ＝０〜12）で示される化合物ガスまたは該化
合物ガスとＨ2 ガスを導入し、該反応系に電圧を印加し
て該導入ガス内に放電を生成せしめ、該放電による該導
入ガスのプラズマ重合により基板上に弗素樹脂膜を形成
した後、該基板を、該弗素樹脂のガラス転位温度よりも
高く、且つ該弗素樹脂の分解温度よりも低い温度で加熱
処理する本発明による絶縁膜の形成方法によって達成さ
れる。
した反応系内に一般式Ｃ1 Ｆm Ｈn （１＝１〜６，ｍ＝
１〜14，ｎ＝０〜12）で示される化合物ガスまたは該化
合物ガスとＨ2 ガスを導入し、該反応系に電圧を印加し
て該導入ガス内に放電を生成せしめ、該放電による該導
入ガスのプラズマ重合により基板上に弗素樹脂膜を形成
した後、該基板を、該弗素樹脂のガラス転位温度よりも
高く、且つ該弗素樹脂の分解温度よりも低い温度で加熱
処理する本発明による絶縁膜の形成方法によって達成さ
れる。
【０００８】
【作用】即ち本発明では、プラズマ重合により成膜した
弗素樹脂膜を用いて基板上に絶縁膜を形成する方法にお
いて、基板上に弗素樹脂膜を成膜した後、この基板を弗
素樹脂のガラス転位点温度よりも高く且つ分解温度に達
しない温度に加熱することにより、前記成膜状態の弗素
樹脂膜を軟化させ、凸部上の弗素樹脂膜を凹部上に物質
移動させることにより、配線形成面上にプラズマ重合法
を用いて形成する弗素樹脂による絶縁膜の配線段差に対
する平坦性を向上させるものである。
弗素樹脂膜を用いて基板上に絶縁膜を形成する方法にお
いて、基板上に弗素樹脂膜を成膜した後、この基板を弗
素樹脂のガラス転位点温度よりも高く且つ分解温度に達
しない温度に加熱することにより、前記成膜状態の弗素
樹脂膜を軟化させ、凸部上の弗素樹脂膜を凹部上に物質
移動させることにより、配線形成面上にプラズマ重合法
を用いて形成する弗素樹脂による絶縁膜の配線段差に対
する平坦性を向上させるものである。
【０００９】これによって、高絶縁耐圧、低誘電率等の
優れた電気的特性を有し、且つ耐熱性、耐薬品性等に優
れた弗素樹脂を層間絶縁膜に用いて、密着性及び平坦性
の優れた多層配線構造の形成が可能になる。
優れた電気的特性を有し、且つ耐熱性、耐薬品性等に優
れた弗素樹脂を層間絶縁膜に用いて、密着性及び平坦性
の優れた多層配線構造の形成が可能になる。
【００１０】
【実施例】以下本発明を、図を参照し、実施例により具
体的に説明する。図１は本発明の方法の工程断面図、図
２はプラズマ重合 P-TFE膜の加熱時間と平坦性の関係図
である。
体的に説明する。図１は本発明の方法の工程断面図、図
２はプラズマ重合 P-TFE膜の加熱時間と平坦性の関係図
である。
【００１１】本発明の方法により、平坦性を評価するた
めの、例えばポリテトラフルオロエチレン(P-TFE) から
なる弗素樹脂膜による絶縁膜を形成するに際しては、例
えば図１(a) に示すように、シリコン(Si)基板１上に形
成された酸化シリコン(SiO2)等の無機絶縁膜２上に例え
ば幅(w) が１μｍ、高さ(tm ) が１μｍのアルミニウム
(Al)配線３を有する試料基板を用いる。
めの、例えばポリテトラフルオロエチレン(P-TFE) から
なる弗素樹脂膜による絶縁膜を形成するに際しては、例
えば図１(a) に示すように、シリコン(Si)基板１上に形
成された酸化シリコン(SiO2)等の無機絶縁膜２上に例え
ば幅(w) が１μｍ、高さ(tm ) が１μｍのアルミニウム
(Al)配線３を有する試料基板を用いる。
【００１２】次いで図１(b) に示すように、前記試料基
板上に、プラズマ重合法により例えば厚さ２μｍの P-T
FE膜４を成膜する。この P-TFE膜４の成膜は、図３に示
したプラズマ重合装置を用い、表１に示す成膜条件によ
り行った。
板上に、プラズマ重合法により例えば厚さ２μｍの P-T
FE膜４を成膜する。この P-TFE膜４の成膜は、図３に示
したプラズマ重合装置を用い、表１に示す成膜条件によ
り行った。
【００１３】 表１ 原料ガス C2F4（テトラフルオロエ
チレン） ガス流量 250 sccm 反応系（反応容器）内圧力 0.1 Torr 放電電力 300 W (13.56MHz) 放電時間 10 min 次いで、上記基板を、大気中において、前記成膜した P
-TFEのガラス転位点より高く、且つこの P-TFEの分解温
度に達しない温度で加熱し、 P-TFEの物質移動を起こさ
せ、配線３上の P-TFEの一部を配線３の側方の凹部上に
流動させて、図１(c) に示すように、 P-TFE膜４の平坦
化を行った。図中の tS は平坦化後の配線３上の突起部
の高さである。
チレン） ガス流量 250 sccm 反応系（反応容器）内圧力 0.1 Torr 放電電力 300 W (13.56MHz) 放電時間 10 min 次いで、上記基板を、大気中において、前記成膜した P
-TFEのガラス転位点より高く、且つこの P-TFEの分解温
度に達しない温度で加熱し、 P-TFEの物質移動を起こさ
せ、配線３上の P-TFEの一部を配線３の側方の凹部上に
流動させて、図１(c) に示すように、 P-TFE膜４の平坦
化を行った。図中の tS は平坦化後の配線３上の突起部
の高さである。
【００１４】なおここで、基板加熱を成膜完了後に行う
のは、プラズマ重合による P-TFE膜４の形成が、重合過
程において堆積とエッチングが競争的に起こっており、
成膜時に基板加熱を行うと、エッチングが優先的に起こ
ってしまって堆積が進行しないためである。従って、成
膜時の基板加熱は不適当である。
のは、プラズマ重合による P-TFE膜４の形成が、重合過
程において堆積とエッチングが競争的に起こっており、
成膜時に基板加熱を行うと、エッチングが優先的に起こ
ってしまって堆積が進行しないためである。従って、成
膜時の基板加熱は不適当である。
【００１５】前記条件により成膜した P-TFEのガラス転
位温度は、示差走査熱量計(DSC) を用いて調べた結果、
209 ℃であることがわかった。従って、図１(c) に示す
平坦化に際しての基板加熱は上記ガラス転位温度(209
℃) よりも高い温度で行う必要がある。そこで、本実施
例における基板加熱温度は 220℃と 250℃の２種類と
し、それらの平坦性を調べた。その結果を示したのが図
２のプラズマ重合による P-TFE膜における加熱時間と平
坦性の関係図である。なお、比較のために、基板加熱を
行わないものについても平坦性を調べ同図中に記載し
た。
位温度は、示差走査熱量計(DSC) を用いて調べた結果、
209 ℃であることがわかった。従って、図１(c) に示す
平坦化に際しての基板加熱は上記ガラス転位温度(209
℃) よりも高い温度で行う必要がある。そこで、本実施
例における基板加熱温度は 220℃と 250℃の２種類と
し、それらの平坦性を調べた。その結果を示したのが図
２のプラズマ重合による P-TFE膜における加熱時間と平
坦性の関係図である。なお、比較のために、基板加熱を
行わないものについても平坦性を調べ同図中に記載し
た。
【００１６】平坦性は、下記１式に示されるＰ値によっ
て評価することができる。なお、式中の tS と tm は図
１中に示されている。 Ｐ(%) ＝(1-tS /tm ) ×100 ・・・・・１式 この式から明らかなように、Ｐの値が大きいほど平坦性
は良い。
て評価することができる。なお、式中の tS と tm は図
１中に示されている。 Ｐ(%) ＝(1-tS /tm ) ×100 ・・・・・１式 この式から明らかなように、Ｐの値が大きいほど平坦性
は良い。
【００１７】図２においては、上記Ｐの値により平坦性
の評価がなされており、基板加熱を行っていないもの
（カーブＣ）と、220 ℃で基板加熱を行ったもの（カー
ブＡ）及び250 ℃で基板加熱を行ったもの（カーブＢ）
についてＰ値を求め、比較して示した。
の評価がなされており、基板加熱を行っていないもの
（カーブＣ）と、220 ℃で基板加熱を行ったもの（カー
ブＡ）及び250 ℃で基板加熱を行ったもの（カーブＢ）
についてＰ値を求め、比較して示した。
【００１８】この図から明らかなように、未処理の P-T
FE膜（カーブＣ）は平坦性が40% であるのに対し、220
℃で熱処理したもの（カーブＡ）は加熱し始めて約６分
後にＰ値が約95% に向上し、また250 ℃で熱処理したも
の（カーブＢ）は加熱し始めて約４分後にＰ値が約95%
に向上し、何れにおいても良好な平坦性を有する絶縁膜
を形成することができた。
FE膜（カーブＣ）は平坦性が40% であるのに対し、220
℃で熱処理したもの（カーブＡ）は加熱し始めて約６分
後にＰ値が約95% に向上し、また250 ℃で熱処理したも
の（カーブＢ）は加熱し始めて約４分後にＰ値が約95%
に向上し、何れにおいても良好な平坦性を有する絶縁膜
を形成することができた。
【００１９】そして更に、加熱処理温度を上げることに
より、平坦性は変わらないが、平坦性が一定値になるま
での経過時間が短縮されることも確認された。但し、温
度が弗素樹脂の分解温度を越えた場合には、弗素樹脂の
分解により、形状や電気的特性が損なわれるので、上記
加熱処理の温度は弗素樹脂の分解温度未満の温度に止め
る必要がある。この温度は、上記実施例において 300〜
350 ℃程度であった。
より、平坦性は変わらないが、平坦性が一定値になるま
での経過時間が短縮されることも確認された。但し、温
度が弗素樹脂の分解温度を越えた場合には、弗素樹脂の
分解により、形状や電気的特性が損なわれるので、上記
加熱処理の温度は弗素樹脂の分解温度未満の温度に止め
る必要がある。この温度は、上記実施例において 300〜
350 ℃程度であった。
【００２０】なお、本発明はC2F4のプラズマ重合により
形成される P-TFE以外に、Ｃ1 ＦmＨn （１＝１〜６，
ｍ＝１〜14，ｎ＝０〜12）で示される化合物ガスまた
は、この化合物とＨ2 との混合ガスのプラズマ重合によ
り形成される弗素樹脂（ポリマー）を配線層間の絶縁膜
に用いる際にも勿論適用される。但し、ポリマーの種類
によりそのガラス転位温度は異なる。
形成される P-TFE以外に、Ｃ1 ＦmＨn （１＝１〜６，
ｍ＝１〜14，ｎ＝０〜12）で示される化合物ガスまた
は、この化合物とＨ2 との混合ガスのプラズマ重合によ
り形成される弗素樹脂（ポリマー）を配線層間の絶縁膜
に用いる際にも勿論適用される。但し、ポリマーの種類
によりそのガラス転位温度は異なる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プラズマ重合による弗素樹脂絶縁膜の形成において、弗
素樹脂膜の成膜後、生成した膜をそのガラス転位点温度
よりも高い温度で加熱処理し軟化させることによって、
凹凸面上に良好な平坦性を有し、且つ高絶縁耐圧、低誘
電率、耐熱性、耐薬品性等を有する弗素樹脂絶縁膜を形
成することができる。従って本発明は、マルチチップモ
ジュールや半導体装置における、配線層の多層化及び高
信頼化に寄与するするところが大きい。
プラズマ重合による弗素樹脂絶縁膜の形成において、弗
素樹脂膜の成膜後、生成した膜をそのガラス転位点温度
よりも高い温度で加熱処理し軟化させることによって、
凹凸面上に良好な平坦性を有し、且つ高絶縁耐圧、低誘
電率、耐熱性、耐薬品性等を有する弗素樹脂絶縁膜を形
成することができる。従って本発明は、マルチチップモ
ジュールや半導体装置における、配線層の多層化及び高
信頼化に寄与するするところが大きい。
【図１】 本発明の方法の工程断面図
【図２】 プラズマ重合 P-TFE膜の加熱時間と平坦性の
関係図
関係図
【図３】 プラズマ重合装置の一例の模式図
１ Si基板 ２ 無機絶縁膜 ３ Al配線 ４ P-TFE 膜 11 反応容器 12 原料ガス導入口 13 真空排気口 14 ステージ電極 15 対向電極 16 高周波電源 17 コンデンサ 18 接地部 19 基板
Claims (1)
- 【請求項１】 減圧した反応系内に一般式Ｃ1 Ｆm Ｈn
（１＝１〜６，ｍ＝１〜14，ｎ＝０〜12）で示される化
合物ガスまたは該化合物ガスとＨ2 ガスを導入し、該反
応系に電圧を印加して該導入ガス内に放電を生成せし
め、該放電による該導入ガスのプラズマ重合により基板
１上に弗素樹脂膜４を形成した後、 該基板１を、該弗素樹脂４のガラス転位温度よりも高
く、且つ該弗素樹脂の分解温度よりも低い温度で加熱処
理することを特徴とする絶縁膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15253592A JPH05343390A (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | 絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15253592A JPH05343390A (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | 絶縁膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05343390A true JPH05343390A (ja) | 1993-12-24 |
Family
ID=15542570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15253592A Withdrawn JPH05343390A (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | 絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05343390A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017201060A (ja) * | 2016-05-08 | 2017-11-09 | 東京エレクトロン株式会社 | 重合化学蒸着を使用して平坦化層を堆積させる方法 |
-
1992
- 1992-06-12 JP JP15253592A patent/JPH05343390A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017201060A (ja) * | 2016-05-08 | 2017-11-09 | 東京エレクトロン株式会社 | 重合化学蒸着を使用して平坦化層を堆積させる方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990831 |