JPH0565548B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0565548B2
JPH0565548B2 JP1280030A JP28003089A JPH0565548B2 JP H0565548 B2 JPH0565548 B2 JP H0565548B2 JP 1280030 A JP1280030 A JP 1280030A JP 28003089 A JP28003089 A JP 28003089A JP H0565548 B2 JPH0565548 B2 JP H0565548B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solution
saturated hydrocarbon
solvent
layer
hydrocarbon residue
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1280030A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02178330A (ja
Inventor
Jiin Kurodogo Dona
An Purebiteiikerii Roozumarii
Robaato Yutekuto Ronarudo
Guregorii Uooruton Eritsuku
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of JPH02178330A publication Critical patent/JPH02178330A/ja
Publication of JPH0565548B2 publication Critical patent/JPH0565548B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
    • H01L21/02214Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and oxygen
    • H01L21/02216Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and oxygen the compound being a molecule comprising at least one silicon-oxygen bond and the compound having hydrogen or an organic group attached to the silicon or oxygen, e.g. a siloxane
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02282Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques, spray coating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/312Organic layers, e.g. photoresist
    • H01L21/3121Layers comprising organo-silicon compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/312Organic layers, e.g. photoresist
    • H01L21/3121Layers comprising organo-silicon compounds
    • H01L21/3122Layers comprising organo-silicon compounds layers comprising polysiloxane compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293Organic, e.g. plastic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改良された絶縁層、さらに詳しくは改
良された平面化特性(planarizing peoperties)
を示すアミノアルコキシシランから誘導されたラ
ダー型(ladder−type)シルセスキオキサンポリ
マー(silsesquioxane polymer)の絶縁層を形
成する方法に関する。
半導体加工の分野において絶縁層として有機物
質を使用することがよく知られている。特にポリ
イミド樹脂が本目的のために広範囲に使用されて
いる。しかしながら多くの点で好適に使用されて
いるポリイミド樹脂が形状的(topogra−phic)
な障害に対してむしろ乏しい平面化特性を示す傾
向のあることが見い出されている。これらや他の
問題のために例えばオルガノシランのような他の
有機物質の使用が研究されている。
例えばIBM Technical Disclosure Bulletin,
Vol.28,No.12,P5246(1986年5月)においてポ
リシロキサン誘導体が加水分解されたオルガノシ
ランモノマー(例えば3−アミノプロピルトリエ
トキシシランの水溶液)をスピン施用(spin−
applying)し次いで加熱処理することによりポリ
イミド層上に形成される。
1984年10月30日にBeregerに発行された米国特
許第4480009号において選択されたポリシロキサ
ンユニツトが改良された付着性を有する保護コー
テイングを形成する目的のためにポリイミド中に
組み込まれている。
有機シラン(即ちポリシロキサン)は平面の深
い隔離溝の形成において充填物質として用いられ
る1982年8月15日にLeverらに発行された米国特
許第4222792号もまた参照されたい。
しかしながらポリイミドに改良を加える平面化
特性を一般に有するポリシロキサンが応力で誘起
されたクラツキングおよび比較的乏しい付着性を
示すことが見い出されている。
最近、別の種類のオルガノシラン即ちシルセス
キオキサンポリマーが絶縁層として使用するため
本技術に導入されている。例えば1982年9月14日
にTakedaらに発行された米国特許第4349609号
において非アミノ含有ラダー型シルセスキオキサ
ンポリマーの硬化されたコーテイングを単独でま
たはシラノールまたはチタノール化合物とともに
金属線層間の中間層絶縁層として採用する。
しかしながらTakedaらのアプローチには多数
の問題がある。例えばこのようなシステムは低温
で貯えられて熟成を遅らせそしてそれらはこのよ
うな注意にもかかわらず限定された保存寿命を有
し、増大されたコストおよび用途における工程管
理問題を導くものである。またシラノール出発物
質のシステム中への添加は得られた層の誘電特性
を悪化する傾向がある。
1986年12月2日にNozueらに発行された米国特
許第4626556号にもまた非アミノ含有シルセスキ
オキサンポリマー層の生成が開示されている。本
発明の方法によればパターンが描かれた絶縁層の
生成において照射によつて橋かけ反応活性種を生
成する化合物との混合物において用いられるオル
ガノポリシルセスキオキサンの生産において水を
トリハロゲノシランと反応させるものである。
1988年2月9日にClodgoらに発行された米国
特許第4723978号において最初に変性ラダー型シ
ルセスキオキサンポリマーをシラノール溶液から
生成させ次いでそれを酸素プラズマ中で処理する
ことによつてオルガノガラス絶縁層が生成され
る。
種々の理由のため前記技術の何れも完全に満足
ゆくものとされていない。
この背景に基づいて本発明は改良された絶縁層
を生成させる方法を提供する。本発明によれば水
を溶媒中でアミノアルコキシシランモノマーと臨
界的な水/モノマーのモル比を用いて反応させる
ことにより溶液を最初に製造する。溶液を十分に
熟成させた後、それを半導体のようなマイクロエ
レクトロニクスデバイスの表面のような好適な表
面上にコーテイングしそして次いでコーテイング
された表面を本質的に酸素を含有しない雰囲気中
および硬化されたラダー型シルセスキオキサンポ
リマーの層を生成させるような条件下で加熱す
る。本発明の実施において絶縁層が製造されるが
それは改良されたクラツキング耐性を有する高度
の平面化を満足ゆく誘電特性および付着性をもつ
て達成しうるものである。例えば改良された絶縁
層は70%より多い形状的な工程を減少させそして
同時に高いアスペクト比のサブミクロンのギヤツ
プを硬化されたポリイミドで通常見られるものと
一般に等価なまたはそれより少ない誘電定数およ
び誘電正接を有しながら350℃までの6つの連続
的な熱アニール工程を通してクラツク生成を示す
ことなく埋めることができることが見い出され
た。
本発明の方法によれば絶縁層の生成において低
分子量のオリゴマーの溶液が最初に製造される。
これは水をアミノアルコキシシランモノマーと溶
媒中で反応させることによつて達成される。好適
なアミノアルコキシシランモノマーには下式: (式中R1は水素原子;好ましくは1〜5個の
炭素原子を有する飽和炭化水素残基またはアミノ
置換された飽和炭化水素残基;またはフエニル基
もしくはアルキル基が好ましくは1〜5個の炭素
原子を有するアルキル置換されたフエニル基また
はその誘導体であり、 R2は好ましくは2〜6個の炭素原子を有する
飽和炭化水素残基であり、そして R3は好ましくは1〜5個の炭素原子を有する
飽和炭化水素残基である) で示されるアミノトリアルコキシシランが含まれ
る。
またかかるアミノトリアルコキシシランの混合
物またはかかるアミノトリアルコキシシランを1
種もしくはそれ以上と例えば下式: R4−Si−(OR33 (B) (式中R3は前記で定義したとおりであり、そ
して R4は飽和炭化水素残基、芳香族残基または基
−(CH2oC6H5(式中n=1〜6であり炭化水素
残基は好ましくは2〜6個の炭素原子を含有す
る)を形成するような芳香族残基に単原子価的に
結合した飽和炭化水素残基である) で示されるトリアルコキシシランとの混合物を用
いることができる。
好ましいアミノトリアルコキシシランモノマー
には上記式(A) (式中R1は水素原子または2もしくは3個の
炭素原子を有する飽和炭化水素残基またはアミノ
置換された飽和炭化水素残基であり、 R2は3〜6個の炭素原子を有する飽和炭化水
素残基であり、そして R3は1〜4個の炭素原子を有する飽和炭化水
素残基である) で示されるアミノトリアルコキシシランが含まれ
る。また好ましくはかかる好ましいアミノトリア
ルコキシシランの混合物である。
特に好ましい群のアミノアルコキシシランモノ
マーには下記のアミノトリアルコキシシラン即
ち:γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ
−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−
(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキ
シシランおよびN−β−(アミノエチル)−γ−ア
ミノプロピルトリエトキシシランが含まれる。
アミノアルコキシシランを溶解することができ
そして水と混和しうるような好適な溶媒のいずれ
をも用いることができる。典型的な溶媒としては
当業者には明らかな様に例えばメタノール、エタ
ノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタ
ノール、イソブタノール、イソアミルアルコール
などのアルコール;セロソルブ例えばメチルセロ
ソルブ、ジグライム、ジオキサン、ブチルカルビ
トール、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラ
ン、アニソールなどのエーテル;フエノールなど
の芳香族アルコール;エチレングリコール、テト
ラメチレングリコール、グリセロールなどの多価
アルコール;メチルエチルケトン、メチルイソブ
チルケトン、ジエチルケトンなどのケトンが挙げ
られる。好ましい溶媒にはメタノール、エタノー
ルおよびイソプロパノールが含まれる。
水とアミノアルコキシシランの反応を行うにあ
たつて、約1.3/1〜約1.7/1の範囲の臨界モル
比の水/モノマーが用いられる。好ましくは約
1.4/1〜約1.6/1そしてより好ましくは約
1.45/1〜約1.55/1の範囲のモル比の水/モノ
マーが用いられる。本発明の特に好ましい実施態
様においては約1.5/1のモル比の水/モノマー
が用いられる。
本発明によれば理想化されたまたは近理想化さ
れたラダー型シルセスキオキサンポリマー構造を
生成させることが望ましい。アミノアルコキシシ
ランと反応した水の量を臨界的に調節することに
より理想構造に近づくことができることは本発明
の発見である。この点に関してもし約1.3/1よ
り少ないモル比の水/モノマーを用いた場合は、
許容できない低平均分子量のポリマー生成物が得
られる。さらに得られたポリマーは加水分解的に
不安定でありそして湿気に感受性でありまた絶縁
層は低下した電気的性質および不均一な厚みを示
す。
一方、かなり多量の水を用いた場合の例えば
水/モノマーモル比が約1.7/1を越えるときは
枝分れポリマー生成の発生が増大する。二次効果
として減少された平均分子量のポリマー生成物そ
して低下した電気的性質、より低い熱安定性およ
びより大きい応力を示す最終硬化フイルムの生成
がみられる。
加えた水の量および反応性シラノール種の生成
の調節を容易にするために最初にアミノアルコキ
シシランモノマーを非水性溶媒中で溶解しそして
水/モノマーのモル比が前記で定義したような臨
界範囲内であるように所望量の水を加えることが
好ましい。一般に溶液濃度は広範囲にわたつて変
化しうるが、好ましくはアミノアルコキシシラン
1容量部あたり約2.0〜約50容量部の溶媒が用い
られる。
次に溶液を縮合反応に付して安定化させそして
ラダー型オリゴマーの生成を行なうのに十分な時
間の間熟成させる。一般に熟成期間の長さは使用
するアミノアルコキシシランおよび溶媒、溶媒濃
度、加えた水の量、温度などに応じて広く変化さ
せることができる。しかしながら典型的には熟成
期間は少なくとも約8時間であり、そして好まし
くは約24〜約72時間の範囲内である。もし溶液が
十分に熟成されていない場合、必要な縮合反応は
所望の理想化されたラダー型シルセスキオキサン
ポリマー構造の起りうる生成のために必要な程度
までには進行しないであろう。
熟成溶液を次いで例えば半導体のようなマイク
ロエレクトロニクスデバイスの表面のような好適
な表面上にコーテイングする。コーテイングの施
される表面の性質は熟成溶液がそれに粘着する限
りは臨界的でない。従つて表面は例えば有機絶縁
層(例えばポリイミド)またはSi,SiO2,Si3
N4,Al2O3のような無機基質またはAl,Cu,Ti,
Cr,Wもしくは合金のような一般の金属材料な
どであつてもよい。
熟成溶液を慣用の方法でコーテイングの施され
る表面上に適用する。典型的にはそれぞれ一般に
約1000〜約15000Åの範囲であるコーテイングの
所望の厚みに応じて約2000〜5000rpmの範囲内の
スピン速度で所望の表面上にスピンされる。
熟成溶液の適用後、層を加熱してラダー型シル
セスキオキサンポリマーの生成を行なう。実際の
硬化条件すなわち温度、圧力および時間は広範囲
にわたつて変化することができそしてこれは一般
に使用するアミノアルコキシシラン、水/モノマ
ー比、生成する硬化層の所望の厚みおよび当業者
に明らかな他の要因に依存するものである。しか
しながら一般に大気圧下で約30〜約120分間約150
℃を超えた温度が典型的なものである。
本発明の方法を行なうための好ましい実施態様
において加熱処理が大気圧下一連の工程において
達成される。このようにして層を約85〜110℃の
温度にさらして溶媒を除去し次いで連続的に温度
を約200℃を超えて増加させて最終硬化層を生成
させる。
しかしながら加熱処理は本質的に酸素を含まな
い雰囲気中で達成しなければならない。一般に酸
素ガスまたは他の酸素含有物質の濃度は約10ppm
より小さいものでなくてはならない。さもなけれ
ばポリマーは酸素と反応して−SiOH基を生成
し、これは次にポリマーマトリツクス全体にわた
る水の拡散そしてシラノールの生成を触媒する。
そしてポリマー中のシラノール官能価の存在は誘
電特性の低下を引き起こし例えば誘電定数および
誘電正接を増大させるという点でこのことは望ま
しくないものと考えられる。
加うるに加熱処理工程が本質的に酸素を含まな
い雰囲気中で行なわれないならばポリマーの収縮
が硬化中に生じて固有のフイルム応力が増大しそ
してクラツキング耐性がより低くなる。その上も
し実質的量の酸素が加熱処理工程中に存在するな
らば慣用の現像液による攻撃に対する層の耐性が
低下する。このことはその後慣用のレジストを適
用し、露光しそして例えばアルカリ展開液を用い
て展開することにより層をパターン化することが
望まれる場合に重要なこととなりうる。
本発明に従つて生成したラダー型シルセスキオ
キサンポリマーは1.5/1の理想比に近いO/Si
比を有する。さらに硬化ポリマー生成物は比較的
高い有機含量(C+N)を有しそれは一般に約25
%を超えるものであり、より普通には少なくとも
約50%そして好ましくは少なくとも約70%であ
る。
このように例えば半導体の処理への応用
(semiconductor processing application)のよ
うな広範囲にわたる用途を有する改良された絶縁
層が達成される。本発明の絶縁層は付着性の問題
を伴なうことなく、慣用的に用いられるポリイミ
ドより高められた平面化特性を示すものである。
さらにそれは所望の電気的性質を与えながら熱的
に安定でありそしてクラツキング耐性であること
が見い出されている。
本発明の方法を行なう際に起こる一般反応は理
論的にこれに束縛されるものではないが、下記に
示すように概略することができると考えられる。
一般反応においてアミノアルコキシシランはア
ミノトリアルコキシシランR1HN−R2−Si(OR3
3で表わされそしてメタノールは溶媒として示さ
れる。
生成物“”は次の縮合反応においてジオール
“”よりもかなり反応性が低いことに注目すべ
きである。従つて生成物“”の縮合は顕著な生
成物形成に寄与することは予想されない。
化合物種T4の二量化により化合物種T8および
H2Oの網状生成物が生成することに注目すべき
である。次いで後者を生成物“”と自由に反応
させて下記の反応(5)を経てジオール“”を生成
させる。
さらに有意な量でのジオール“”の生成は反
応シーケンス2〜4の繰返しをもたらすのと考え
られる。8員のシロキサン環を組み込んだ化合物
種のシラン“ラダーポリマー”の生成は提唱した
一連のシラノール縮合反応の主要な結果であるこ
とがわかる。さらに化合物種T4−およびT8−シ
ラノールの縮合が反応混合物の熟成の間に起こつ
てより高次のオリゴマーまたはかかるオリゴマー
の混合物となるであろう。熟成期間の間の溶液中
のオリゴマー化の程度は例えば選択するアミノア
ルコキシシランモノマーおよび溶媒の特有の性
質、温度、水/モノマーのモル比、汚染物の調節
などの多数の要因に依存することは理解されよ
う。
熟成溶液を好適な表面上にコーテイングしそし
て過剰の溶媒を除去した後さらに高次のオリゴマ
ー生成が起こることもまた考えられる。溶液のコ
ーテイングを施した後そしてその後の熱硬化の間
に重縮合が劇的に進行して安定で、よく整列され
たラダー型シルセスキオキサンポリマーが生成す
るであろう。
下記の実施例は本発明を詳細に説明するために
用意したものである。実施例中に明記されたすべ
ての操作は“クラス100”のクリーンルーム環境
下で実行されそしてその相対温度は50%未満に調
節された。
実施例 1 172ml分量の乾燥(<0.01%H2O)メタノール
を清浄な乾燥したナルゲン(ポリプロピレン)ボ
トル中に移した。43ml分量の高純度1)3−アミ
ノピロピルトリエトキシシラン2)をメタノール
に加えそして溶液をキヤツプして雰囲気への曝露
を制御しながら完全に混合した。次いで5.00ml分
量の脱イオン化された蒸留水をシラン/メタノー
ル溶液にぐるぐる回しながらゆつくりと加え、ボ
トルを密閉しそして混合物を10〜20秒間激しく振
とうした。密閉した容器を乾燥(窒素でパージし
た)雰囲気下約48時間室温で静置(すなわち“熟
成”)した。熟成溶液を最小の大気曝露を確実に
する条件下で0.2μのポリプロピレンフイルターを
用いてろ過した。
約10mlの熟成したこのろ過溶液を10cm(直径)
のシリコン基板のウエハーにこの基板の表面上に
この基板の表面領域の有効的には80〜100%をカ
バーするようにポイントオブユース(point−of
−use)の0.2μフイルターを通して直接排出して
加えた。
1 モノマー含量>99.5%(ガスクロマトグラフ
イー)および総イオン濃度<5ppm。
2 ユニオンカーバイド社から“A1100”という
商品名で商業的に入手しうる。
施用後(post−apply)の約10秒の“停止時間”
(静止状態)の後、ウエハーをMTIスピン−アプ
ライツール(spin−apply tool,MTI社製)でス
ピン加速した。加速を約400rpm/秒に調節して
約3000rpmの最終スピン−スピードとし、その最
終スピードを約25秒間維持した。
ウエハーをおおよそのホツトプレート曝露
(hot−plate exposure)を与えるMTIホツトプ
レート(MTI社製)に移しそして空気中約105℃
の温度で12分間焼付けて過剰の溶媒を除去した。
次いでウエハーを石英キヤリヤーに移し、そして
石英フアーネスチユーブを備えておりそしてキヤ
リヤーのチユーブへの出入動作を粒子状の汚染物
が最小になるように調節するべくデザインされた
自動化された片持トランスフアー機構を有する
Corso−Gray炉中に入れた。炉内の一連の温度帯
域(下表に示す)を通してキヤリヤーを移動させ
るためにプログラムを使用した。オーブン硬化の
間中ろ過して直径が0.2μより大きい粒子を除去し
た乾燥窒素を流し、温度が150℃より高いすべて
の温度帯においてチユーブの酸素含有量を10ppm
未満まで調節することにより基板の酸化を最小限
にした。オーブンチユーブを通してのランプシー
ケンスは下記に示すとおりである。
帯域 温度(℃) 時間(分) 1 95 10 2 112 10 3 116 10 4 150 10 5 210 10 6 280 10 7 320 10 8 350 30 N2中で(全部で)100分のオーブン硬化後、キ
ヤリヤーをN2を流しながら最初の帯域(95℃)
まで戻し、そこでキヤリヤーおよび基板を150℃
より低い温度まで冷却し、その温度で基板を炉か
ら取り出した。
上記の操作により偏光解析法で測定して約4800
Åの厚みの硬化シルセスキオキサンフイルムが生
成し、そしてFTIRで測定して有意なバルク“ラ
ダー型”構造を有するシルセスキオキサンポリマ
ーの特徴を含んだ赤外線スペクトルが示された。
標準的なMOS−型基板モニターを用いてフイ
ルムの誘電特性を測定した。絶縁破壊
(dielectric breakdown)は>6MV/cmであり、
誘電定数は約3.4(1MHz)でありそして誘電正接
は0.1(1MHz)であつた。固有フイルム応力はテ
ンサイル(ten−sile)で、そしてTropel光学平
面度テスターで測定して<108ダイン/cm2であつ
た。
実施例 2 162ml分量の乾燥(<0.01%H2O)メタノール
を清浄な乾燥ナルゲン(ポリプロピレン)ボトル
中に移した。40.6ml分量の高純度1)N−β−ア
ミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン2)をメタノールに加えそして溶液をキヤツ
プして雰囲気への曝露を制御しながら完全に混合
した。次いで5.00ml分量の脱イオン化された蒸留
水をシラン/メタノール溶液にぐるぐる回しなが
らゆつくりと加えボトルを密閉しそして混合物を
10〜20秒間激しく振とうした。密閉した容器を乾
燥(窒素でパージした)雰囲気下約48時間室温で
静置(すなわち“熟成”)した。熟成溶液を最小
の大気曝露を確実にする条件下で0.2μのポリプロ
ピレンフイルターを用いてろ過した。
約10mlの熟成したこのろ過溶液を10cm(直径)
のシリコン基板のウエハーにこの基板の表面上に
この基板の表面領域の有効的には80〜100%をカ
バーするようにポイントオブユースの0.2μフイル
ターを通して直接排出して加えた。
1 モノマー含量>99.5%(ガスクロマトグラフ
イー)および総イオン濃度<5ppm。
2 ダウコーニング社から“Z6020”という商品
名で商業的に入手しうる。
施用後の約10秒の“停止時間”(静止状態)の
後ウエハーをConvacアプライ−ベークツール
(apply−bake tool)でスピン加速した。加速を
約400rpn/秒に調節して約3000rpmの最終スピン
−スピードとしその最終スピードを約25秒間維持
した。
ウエハーをおおよそのホツトプレート曝露を与
えるベークトラツク(bake track)に移し、そ
して空気中約100℃の温度で10分間焼付けて過剰
の溶媒を除去した。次いでウエハーを石英キヤリ
ヤーに移し、そして石英フアーネスチユーブを備
えており、そしてキヤリヤーのチユーブへの出入
動作を粒子状の汚染物が最小になるように調節す
るべくデザインされた自動化された片持トランス
フアー機構を有するCorso−Gray炉中に入れた。
プログラム炉内の一連の温度帯域(実施例1の表
に記載された)を通してキヤリヤーを移動させる
ためにプログラムを使用した。オーブン硬化の間
中ろ過して直径が0.2μより大きい粒子を除去した
乾燥窒素を流し、温度が150℃より高いすべての
温度帯においてチユーブの酸素含有量を10ppm未
満まで調節することにより基板の酸化を最小限に
した。
N2中で(全部で)100分のオーブン硬化後、キ
ヤリヤーをN2を流しながら最初の帯域(95℃)
まで戻し、そこでキヤリヤーおよび基板を150℃
より低い温度まで冷却しその温度で基板を炉から
取り出した。
上記の操作により偏光解析法で測定して約7800
Åの厚みの硬化シルセスキオキサンフイルムが生
成し、そしてFTIRで測定して有意なバルク“ラ
ダー型”構造を有するシルセスキオキサンポリマ
ーの特徴を含んだ赤外線スペクトルが示された。
標準的なMOS−型基板モニターを用いてフイ
ルムの誘電特性を測定した。誘電定数は約3.4
(1MHz)でありそして誘電正接は0.1(1MHz)で
あつた。固有フイルム応力はテンサイルで、そし
てTropel光学平面度テスターで測定して<108
イン/cm2であつた。
以上本発明を詳細に説明したが、本発明はさら
に次の実施態様によつてこれを要約して示すこと
ができる。
1 水を溶媒中でアミノアルコキシシランモノマ
ーと反応させて該溶媒中の低分子量のオリゴマ
ーの溶液を形成させ(該反応は水/モノマーの
モル比で約1.3/1〜約1.7/1の範囲を採用す
ることによつて達成される);縮合反応を安定
化させるのに十分な時間該溶液を熟成させ; 該熟成させた溶液の層で表面をコーテイング
し;そして本質的に酸素を含まない雰囲気中で
硬化されたラダー型シルセスキオキサンポリマ
ーの層を形成するような条件下においてコーテ
イングされた表面を加熱する、 上記工程からなる表面上に絶縁層を生成する
方法。
2 反応は水/モノマーのモル比で約1.4/1〜
約1.6/1の範囲を採用することによつて達成
されるものである前項1記載の方法。
3 反応は水/モノマーのモル比で約1.45/1〜
約1.55/1の範囲を採用することによつて達成
されるものである前項2記載の方法。
4 アミノアルコキシシランモノマーは下式 (式中R1は水素原子;1〜5個の炭素原子
を有する飽和炭化水素基またはアミノ置換され
た飽和炭化水素残基;フエニル基またはアルキ
ル基が1〜5個の炭素原子を有するアルキル置
換されたフエニル基またはその誘導体であり、 R2は2〜6個の炭素原子を有する飽和炭化
水素残基であり、そして R3は1〜5個の炭素原子を有する飽和炭化
水素残基である) で示されるアミノトリアルコキシシランまたは
その混合物である前項1記載の方法。
5 溶媒はメタノール、エタノールおよびイソプ
ロパノールからなる群より選択されるものであ
る前項1記載の方法。
6 アミノアルコキシシランモノマーを最初に非
水性溶媒中に溶解して該溶媒中のモノマー溶液
を生成させ、次いで水を該溶液に加えるもので
ある前項1記載の方法。
7 溶液を少なくとも約8時間の間熟成させるも
のである前項1記載の方法。
8 コーテイングされた表面は約150℃を越えて
加熱されるものである前項1記載の方法。
9 硬化されたシルセスキオキサンポリマーは少
なくとも約50%の有機含量を有するものである
前項1記載の方法。
10 非水性溶媒中でアミノトリアルコキシシラン
モノマーを溶解して該溶媒中のモノマー溶液を
生成させ 〔このアミノトリアルコキシシランモノマーは
下式 (式中R1は水素原子または2もしくは3個
の炭素原子を有する飽和炭化水素残基またはア
ミノ置換された飽和炭化水素残基であり; R2は3〜6個の炭素原子を有する飽和炭化
水素残基であり;そして R3は1〜4個の炭素原子を有する飽和炭化
水素残基である)で示されるものまたはその混
合物である〕 水を該溶液に水/モノマーのモル比で約
1.4/1〜約1.6/1の範囲で加え; 縮合反応を安定化させるのに十分な時間該溶
液を熟成させ; 該熟成させた溶液の層で表面をコーテイング
し;そして本質的に酸素を含まない雰囲気中で
少なくとも約50%の有機含量を有する硬化され
たラダー型シルセスキオキサンポリマーの層を
形成するような条件下においてコーテイングさ
れた表面を加熱する、 上記工程からなる半導体デバイスの表面上に
絶縁層を生成させる方法。
11 約1.45/1〜約1.55/1の範囲の水/モノマ
ーのモル比が採用されるものである前項10記載
の方法。
12 アミノトリアルコキシシランモノマーはγ−
アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミ
ノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(ア
ミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキ
シシランおよびN−β−(アミノエチル)−γ−
アミノプロピルトリエトキシシランからなる群
より選択されるものである前項12記載の方法。
13 溶媒はメタノール、エタノールおよびプロパ
ノールからなる群より選択され、溶液は約24〜
約72時間の間熟成され、そしてコーテイングさ
れた基板は約150℃を越えて加熱されるもので
ある前項12記載の方法。
14 反応は約1.5/1の水/モノマーのモル比を
採用することによつて達成され、そして硬化さ
れたシルセスキオキサンポリマーは少なくとも
約70%の有機含量を有するものである前項13記
載の方法。
15 前項1記載の方法に従つて製造された絶縁
層。
16 前項10記載の方法に従つて製造した絶縁層。
17 前項14記載の方法に従つて製造した絶縁層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水とアミノアルコキシシランモノマーとを
    水/モノマーのモル比を1.3/1〜1.7/1の範囲
    にして溶媒中で反応させて該溶媒中の低分子量オ
    リゴマーの溶液を形成させ; 前記溶液を縮合反応を安定化させるのに十分な
    時間熟成させ; 熟成させた溶液の層で表面を被覆し;そして 被覆面を、本質的に酸素を含まない雰囲気中で
    且つ硬化されたラダー型シルセスキオキサンポリ
    マーの層を形成するような条件下で加熱する ことからなる表面上に絶縁層を形成する方法。 2 式 (式中、R1は水素原子または2もしくは3個
    の炭素原子を有する飽和炭化水素残基またはアミ
    ノ置換された飽和炭化水素残基であり;R2は3
    〜6個の炭素原子を有する飽和炭化水素残基であ
    り;そしてR3は1〜4個の炭素原子を有する飽
    和炭化水素残基である)で示されるアミノトリア
    ルコキシシランモノマーまたはその混合物を非水
    性溶媒中に溶解して該溶媒中のモノマー溶液を生
    成させ; 上記溶液に水を1.4/1〜1.6/1の範囲の水/
    モノマーのモル比で加え; 上記溶液を縮合反応を安定化させるのに十分な
    時間熟成させ; 熟成させた溶液の層で半導体デバイスの表面を
    被覆し;そして 被覆面を本質的に酸素を含まない雰囲気中で且
    つ少なくとも50%の有機含量を有する硬化された
    ラダー型シルセスキオキサンポリマーの層を形成
    するような条件下で加熱する ことからなる半導体デバイスの表面上に絶縁層を
    形成させる方法。
JP1280030A 1988-11-28 1989-10-30 平面化ラダー型シルセスキオキサンポリマー絶縁層の形成方法 Granted JPH02178330A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US276597 1988-11-28
US07/276,597 US4981530A (en) 1988-11-28 1988-11-28 Planarizing ladder-type silsesquioxane polymer insulation layer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02178330A JPH02178330A (ja) 1990-07-11
JPH0565548B2 true JPH0565548B2 (ja) 1993-09-17

Family

ID=23057309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1280030A Granted JPH02178330A (ja) 1988-11-28 1989-10-30 平面化ラダー型シルセスキオキサンポリマー絶縁層の形成方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4981530A (ja)
EP (1) EP0371287A1 (ja)
JP (1) JPH02178330A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007528342A (ja) * 2004-03-11 2007-10-11 コーニング インコーポレイテッド シルセスキオキサンポリマーを含むセラミック組成物

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0633337B2 (ja) * 1989-04-18 1994-05-02 信越化学工業株式会社 球状ポリオルガノシルセスキオキサン微粒子及びその製造方法
US5043789A (en) * 1990-03-15 1991-08-27 International Business Machines Corporation Planarizing silsesquioxane copolymer coating
JPH0452644A (ja) * 1990-06-21 1992-02-20 Nec Corp 多層レジストパターン形成方法
US5194928A (en) * 1991-01-14 1993-03-16 International Business Machines Corporation Passivation of metal in metal/polyimide structure
US5219788A (en) * 1991-02-25 1993-06-15 Ibm Corporation Bilayer metallization cap for photolithography
US5339211A (en) * 1991-05-02 1994-08-16 Dow Corning Corporation Variable capacitor
US6773864B1 (en) * 1991-11-15 2004-08-10 Shipley Company, L.L.C. Antihalation compositions
US6165697A (en) * 1991-11-15 2000-12-26 Shipley Company, L.L.C. Antihalation compositions
US5492730A (en) * 1992-12-28 1996-02-20 Aluminum Company Of America Siloxane coating process for metal or ceramic substrates
US5397741A (en) * 1993-03-29 1995-03-14 International Business Machines Corporation Process for metallized vias in polyimide
US5456952A (en) * 1994-05-17 1995-10-10 Lsi Logic Corporation Process of curing hydrogen silsesquioxane coating to form silicon oxide layer
US5962067A (en) 1997-09-09 1999-10-05 Lucent Technologies Inc. Method for coating an article with a ladder siloxane polymer and coated article
US6103456A (en) * 1998-07-22 2000-08-15 Siemens Aktiengesellschaft Prevention of photoresist poisoning from dielectric antireflective coating in semiconductor fabrication
CA2374944A1 (en) * 1999-06-10 2000-12-21 Nigel Hacker Spin-on-glass anti-reflective coatings for photolithography
US6890448B2 (en) * 1999-06-11 2005-05-10 Shipley Company, L.L.C. Antireflective hard mask compositions
US6368400B1 (en) * 2000-07-17 2002-04-09 Honeywell International Absorbing compounds for spin-on-glass anti-reflective coatings for photolithography
JP2004235548A (ja) * 2003-01-31 2004-08-19 Nec Electronics Corp 半導体装置およびその製造方法
US8053159B2 (en) 2003-11-18 2011-11-08 Honeywell International Inc. Antireflective coatings for via fill and photolithography applications and methods of preparation thereof
EP1762895B1 (en) * 2005-08-29 2016-02-24 Rohm and Haas Electronic Materials, L.L.C. Antireflective Hard Mask Compositions
US8642246B2 (en) * 2007-02-26 2014-02-04 Honeywell International Inc. Compositions, coatings and films for tri-layer patterning applications and methods of preparation thereof
EP1965234B1 (en) 2007-02-28 2019-03-20 Corning Incorporated Light polarizing articles and method of making same
US8557877B2 (en) 2009-06-10 2013-10-15 Honeywell International Inc. Anti-reflective coatings for optically transparent substrates
US8864898B2 (en) 2011-05-31 2014-10-21 Honeywell International Inc. Coating formulations for optical elements
WO2016167892A1 (en) 2015-04-13 2016-10-20 Honeywell International Inc. Polysiloxane formulations and coatings for optoelectronic applications
WO2024122205A1 (ja) * 2022-12-09 2024-06-13 富士フイルム株式会社 ポリマーフィルム、積層体、配線基板、シルセスキオキサンポリマー、及びポリマー組成物

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60251883A (ja) * 1984-05-25 1985-12-12 Fujitsu Ltd コ−テイング樹脂
JPS62106632A (ja) * 1985-10-31 1987-05-18 インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション 有機ガラス絶縁層を形成する方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4349609A (en) * 1979-06-21 1982-09-14 Fujitsu Limited Electronic device having multilayer wiring structure
US4222792A (en) * 1979-09-10 1980-09-16 International Business Machines Corporation Planar deep oxide isolation process utilizing resin glass and E-beam exposure
US4480009A (en) * 1980-12-15 1984-10-30 M&T Chemicals Inc. Siloxane-containing polymers
DE3278567D1 (en) * 1981-10-03 1988-07-07 Japan Synthetic Rubber Co Ltd Solvent-soluble organopolysilsesquioxanes, processes for producing the same, and compositions and semiconductor devices using the same
US4529752A (en) * 1982-09-02 1985-07-16 General Electric Company Solvent resistant vulcanizable silicone rubber composition
JPS59109565A (ja) * 1982-12-16 1984-06-25 Fujitsu Ltd コ−テイング樹脂溶液およびその製造方法
US4430153A (en) * 1983-06-30 1984-02-07 International Business Machines Corporation Method of forming an RIE etch barrier by in situ conversion of a silicon containing alkyl polyamide/polyimide
US4702990A (en) * 1984-05-14 1987-10-27 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Photosensitive resin composition and process for forming photo-resist pattern using the same
US4670299A (en) * 1984-11-01 1987-06-02 Fujitsu Limited Preparation of lower alkyl polysilsesquioxane and formation of insulating layer of silylated polymer on electronic circuit board
JPH0791509B2 (ja) * 1985-12-17 1995-10-04 住友化学工業株式会社 半導体用絶縁膜形成塗布液
KR970006900B1 (ko) * 1987-11-12 1997-04-30 짓소 가부시끼가이샤 이미도 그룹-함유 가용성 실리콘 올리고머, 이의 경화된 물질 및 이들을 제조하는 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60251883A (ja) * 1984-05-25 1985-12-12 Fujitsu Ltd コ−テイング樹脂
JPS62106632A (ja) * 1985-10-31 1987-05-18 インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション 有機ガラス絶縁層を形成する方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007528342A (ja) * 2004-03-11 2007-10-11 コーニング インコーポレイテッド シルセスキオキサンポリマーを含むセラミック組成物

Also Published As

Publication number Publication date
US4981530A (en) 1991-01-01
JPH02178330A (ja) 1990-07-11
EP0371287A1 (en) 1990-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0565548B2 (ja)
US5043789A (en) Planarizing silsesquioxane copolymer coating
JP3317998B2 (ja) シリカ前駆物質での下地のコーティング方法
EP0778612B1 (en) Method of curing hydrogen silsesquioxane resin by electron beam to convert it to a silica containing ceramic coating
EP0647965B1 (en) Method of forming Si-O containing coatings
EP0223987B1 (en) Method of forming organoglass layers and applications of such a method
EP0487857B1 (en) Enhancement of polyimide adhesion on reactive metals
KR100251819B1 (ko) 실리카 함유 세라믹 피복물을 기질 위에 형성시키는 방법
EP0494744A1 (en) Coating composition for forming insulating layers and masks
JPH06177122A (ja) 酸化ケイ素膜の形成方法
JPH06181204A (ja) 酸化ケイ素膜の形成方法
JP2999603B2 (ja) スピンオングラス組成物、ハードマスクおよびハードマスク製造法
US5286572A (en) Planarizing ladder-type silsequioxane polymer insulation layer
EP0935632B1 (en) Stable solutions of a silsesquioxane or siloxane resin and a silicone solvent
JPH06322318A (ja) セラミック塗料及びその塗膜形成方法
JPH1116898A (ja) 水素シルセスキオキサン樹脂から無割れ被膜の製造法
KR20000011599A (ko) 수소실세스퀴옥산수지로부터저유전성코팅을제조하기위한방법
US6210749B1 (en) Thermally stable dielectric coatings
KR19990036520A (ko) 낮은 유전율을 갖는 전자 피막
JPH06240455A (ja) 酸化ケイ素膜の形成方法
JPH06236872A (ja) 酸化ケイ素膜の形成方法