JPH0570119A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0570119A JPH0570119A JP23321191A JP23321191A JPH0570119A JP H0570119 A JPH0570119 A JP H0570119A JP 23321191 A JP23321191 A JP 23321191A JP 23321191 A JP23321191 A JP 23321191A JP H0570119 A JPH0570119 A JP H0570119A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体装置のアルミニウムを損傷する水を放
出したり吸湿性の少ない層間絶縁膜またはパッシベーシ
ョン膜を形成する方法を提供しようとするものである。 【構成】 一般式が、 【化１】 で示される環状または鎖状のポリシロキサン化合物を原
料とし、シリコン基板の上にスピンコートした後、酸素
を含む窒素雰囲気中で熱硬化するかまたは熱分解を行っ
て吸湿性がなく、平坦性が良く、半導体装置の層間絶縁
膜またはパッシベーション膜として有効に使用すること
ができるSiO2膜を形成する。
出したり吸湿性の少ない層間絶縁膜またはパッシベーシ
ョン膜を形成する方法を提供しようとするものである。 【構成】 一般式が、 【化１】 で示される環状または鎖状のポリシロキサン化合物を原
料とし、シリコン基板の上にスピンコートした後、酸素
を含む窒素雰囲気中で熱硬化するかまたは熱分解を行っ
て吸湿性がなく、平坦性が良く、半導体装置の層間絶縁
膜またはパッシベーション膜として有効に使用すること
ができるSiO2膜を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法、
特に多層配線を有する半導体装置の層間絶縁膜またはパ
ッシベーション膜の形成方法に関するものである。
特に多層配線を有する半導体装置の層間絶縁膜またはパ
ッシベーション膜の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、多層配線を有する半導体装置の層
間絶縁膜またはパッシベーション膜の形成には、主とし
てプラズマCVD 法、スピンコート法、レジストエッチバ
ック法などが採用されてきている。これらの方法の内、
プラズマCVD 法で形成される層間絶縁膜は下地の形状を
そのまま反映してしまうので、段差部の平坦化を期待す
ることができない。
間絶縁膜またはパッシベーション膜の形成には、主とし
てプラズマCVD 法、スピンコート法、レジストエッチバ
ック法などが採用されてきている。これらの方法の内、
プラズマCVD 法で形成される層間絶縁膜は下地の形状を
そのまま反映してしまうので、段差部の平坦化を期待す
ることができない。
【０００３】そこで、下地表面の凹部を埋め込むため
に、SOG(Spin On Glass)法や常圧O3−TEOS CVD法などが
開発されており、例えば特開平１─２４３５５３号公報
には、有機シランと酸素またはオゾンを含むガスを反応
させて常圧O3−TEOS法によってCVD SiO2膜を形成し、さ
らにその上にSOG 法によってガラス膜を形成する方法が
記載されている。SOG 法は、Si(OH)4, Si(OH) X R Y な
どを基板上にスピンコートした後、熱硬化させてSiO2膜
を形成するものであり、O3−TEOS CVD法はSi(OC2H5)4と
O3との熱分解反応でSiO2膜を形成するものである。ま
た、シリコーン樹脂を用いた方法として、特開昭６３─
１０７１２２号公報や同６３─５７６４１号公報などに
記載されている方法も知られている。特開昭６３─１０
７１２２号公報に記載されている方法では、
に、SOG(Spin On Glass)法や常圧O3−TEOS CVD法などが
開発されており、例えば特開平１─２４３５５３号公報
には、有機シランと酸素またはオゾンを含むガスを反応
させて常圧O3−TEOS法によってCVD SiO2膜を形成し、さ
らにその上にSOG 法によってガラス膜を形成する方法が
記載されている。SOG 法は、Si(OH)4, Si(OH) X R Y な
どを基板上にスピンコートした後、熱硬化させてSiO2膜
を形成するものであり、O3−TEOS CVD法はSi(OC2H5)4と
O3との熱分解反応でSiO2膜を形成するものである。ま
た、シリコーン樹脂を用いた方法として、特開昭６３─
１０７１２２号公報や同６３─５７６４１号公報などに
記載されている方法も知られている。特開昭６３─１０
７１２２号公報に記載されている方法では、
【化２】 に示す一般式で示されるシリコーン樹脂を用いて平坦化
をおこなうものである。また、特開昭６３─５７６４１
号公報に記載されている方法は、
をおこなうものである。また、特開昭６３─５７６４１
号公報に記載されている方法は、
【化３】 で示される一般式で表されるポリシロキサンで平坦化を
行うものである。
行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したSOG 法や常圧
O3−TEOS CVD法によって層間絶縁膜やパッシベーション
膜を形成する従来の方法は重大な欠点を有している。す
なわち、成膜後のプロセスで水(H2O) を発生し、これに
よってアルミニウム配線が損傷し、甚だしい場合には配
線を断線すると云う欠点がある。また、成膜後のプロセ
スで水を放出しないが、吸湿性が大きいものもあるた
め、大気中に放置しておくと吸湿し、後の配線プロセス
などの過程で水を放出し、同じくアルミニウム配線を損
傷すると云う欠点がある。また、特開昭６３─１０７１
２２号公報および同６３─５７６４１号公報に記載され
ている方法では、原料中に最初から存在しているSi-OH
が膜中に残存したり、Si-OR 結合が生成し、近傍のH 原
子と結合してH2O を発生し、上述したSOG 法やO3-TEOS
CVD 法におけるのと同様の問題が発生する。
O3−TEOS CVD法によって層間絶縁膜やパッシベーション
膜を形成する従来の方法は重大な欠点を有している。す
なわち、成膜後のプロセスで水(H2O) を発生し、これに
よってアルミニウム配線が損傷し、甚だしい場合には配
線を断線すると云う欠点がある。また、成膜後のプロセ
スで水を放出しないが、吸湿性が大きいものもあるた
め、大気中に放置しておくと吸湿し、後の配線プロセス
などの過程で水を放出し、同じくアルミニウム配線を損
傷すると云う欠点がある。また、特開昭６３─１０７１
２２号公報および同６３─５７６４１号公報に記載され
ている方法では、原料中に最初から存在しているSi-OH
が膜中に残存したり、Si-OR 結合が生成し、近傍のH 原
子と結合してH2O を発生し、上述したSOG 法やO3-TEOS
CVD 法におけるのと同様の問題が発生する。
【０００５】成膜後のプロセスで水を発生するのは、膜
中に残存しているSi-O-H基と、近隣のH 原子が反応して
H2O を発生するものと考えられる。O3−TEOS CVD法の場
合には、出発原料中にSi-O-Hの結合を有していないが、
O3−TEOSの反応過程において、
中に残存しているSi-O-H基と、近隣のH 原子が反応して
H2O を発生するものと考えられる。O3−TEOS CVD法の場
合には、出発原料中にSi-O-Hの結合を有していないが、
O3−TEOSの反応過程において、
【化４】 に示すように熱分解で、Si-OC2H5基からC2H4（エチレ
ン）が生成されるが、そのとき膜中にSi-O-H基が生成さ
れ、成膜後のプロセスで近隣のH やOHと反応してH2Oを
放出することになる。
ン）が生成されるが、そのとき膜中にSi-O-H基が生成さ
れ、成膜後のプロセスで近隣のH やOHと反応してH2Oを
放出することになる。
【０００６】また、大気中にSiO2膜あるいはSOG 膜を放
置しておくと水を吸収することは、膜表面にO 原子が現
れていて、大気中のH2O と水素結合をして物理吸着する
ものと考えられている。
置しておくと水を吸収することは、膜表面にO 原子が現
れていて、大気中のH2O と水素結合をして物理吸着する
ものと考えられている。
【０００７】本発明の目的は上述した従来の欠点を除去
し、成膜後のプロセス過程において水を放出することが
ないとともに吸湿性も低く、したがってアルミニウム配
線を損傷するようなことがない層間絶縁膜またはパッシ
ベーション膜を形成することができる半導体装置の製造
方法を提供しようとするものである。
し、成膜後のプロセス過程において水を放出することが
ないとともに吸湿性も低く、したがってアルミニウム配
線を損傷するようなことがない層間絶縁膜またはパッシ
ベーション膜を形成することができる半導体装置の製造
方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
の製造方法は、多層配線を有する半導体装置を製造する
に当たり、一般式が、
の製造方法は、多層配線を有する半導体装置を製造する
に当たり、一般式が、
【化５】 で表される鎖状または環状のポリシロキサン化合物を原
料として層間絶縁膜またはパッシベーション膜を形成す
ることを特徴とするものである。
料として層間絶縁膜またはパッシベーション膜を形成す
ることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】このような本発明による半導体装置の製造方法
によれば、上述したようにシロキサン結合( −Si−O
−) を骨格とする鎖状または環状のシリコン化合物を原
料として使用するため、熱硬化の過程でもSi-OH を生成
せず、したがって成膜後の熱プロセスでH2O の放出はな
く、アルミニウム配線を損傷することはない。例えば、
化５で表されるシロキサン結合を骨格とする鎖状または
環状のシリコン化合物を原料として用いる場合、これに
はSi-OH 基は含まれておらず、また熱硬化の結果でもSi
-OH 基は生成されない。さらに、未反応のSi端末は、
によれば、上述したようにシロキサン結合( −Si−O
−) を骨格とする鎖状または環状のシリコン化合物を原
料として使用するため、熱硬化の過程でもSi-OH を生成
せず、したがって成膜後の熱プロセスでH2O の放出はな
く、アルミニウム配線を損傷することはない。例えば、
化５で表されるシロキサン結合を骨格とする鎖状または
環状のシリコン化合物を原料として用いる場合、これに
はSi-OH 基は含まれておらず、また熱硬化の結果でもSi
-OH 基は生成されない。さらに、未反応のSi端末は、
【化６】 に示すように通常Ｒ基で終わっており、吸水性はない。
なお、化５において置換基R はH(水素原子) あるいはCH
3,C2H5などの飽和炭化水素基、CH=CH2などの不飽和炭化
水素基、C6H5などの芳香族基、N,S などのヘテロ原子を
含有する炭化水素基であっても良く、さらに総てのR が
同じ置換基である必要はない。すなわち、本発明におい
ては、上述した特開昭６３─１０７１２２号公報に開示
されている化合物とは異なり、R がOHやOR（アルコキシ
ル基）ではないことが特徴となっている。また、R(R2Si
O)n SiR3のn や (R2SiO)m のm を変化させることによっ
て粘度を変化させることができ、例えばスピンコートを
する場合のウエファ面内均一性を確保することができ
る。すなわちポリシロキサン化合物は一般にn やm を大
きくするのに伴って粘度は高くなるので、適切な粘度が
得られる値を選択すれば良い。
なお、化５において置換基R はH(水素原子) あるいはCH
3,C2H5などの飽和炭化水素基、CH=CH2などの不飽和炭化
水素基、C6H5などの芳香族基、N,S などのヘテロ原子を
含有する炭化水素基であっても良く、さらに総てのR が
同じ置換基である必要はない。すなわち、本発明におい
ては、上述した特開昭６３─１０７１２２号公報に開示
されている化合物とは異なり、R がOHやOR（アルコキシ
ル基）ではないことが特徴となっている。また、R(R2Si
O)n SiR3のn や (R2SiO)m のm を変化させることによっ
て粘度を変化させることができ、例えばスピンコートを
する場合のウエファ面内均一性を確保することができ
る。すなわちポリシロキサン化合物は一般にn やm を大
きくするのに伴って粘度は高くなるので、適切な粘度が
得られる値を選択すれば良い。
【００１０】なお、本発明で原料を加熱するときに、真
空中で行うと鎖が切れてしまうのでO2などを含むガス中
で熱分解することが望ましい。この場合には、
空中で行うと鎖が切れてしまうのでO2などを含むガス中
で熱分解することが望ましい。この場合には、
【化７】 で示すような反応が行われ、分子間の架橋構造が造ら
れ、稠密な膜が形成されることになる。
れ、稠密な膜が形成されることになる。
【００１１】上述した化２で示される鎖状または環状の
ポリシロキサン化合物が、従来のSi(OH)4 やSi(OC2H5)4
などと比較して優れていることは化学結合から説明する
ことができる。すなわち、酸素原子O の両端はSi原子と
結合しており、この結合は強く、通常の加熱プロセスで
は切断されることはない。したがって、Si-O-Si の中の
酸素原子O に水素原子H が結合するようなことはない。
まして、Si-O-Rの結合も形成されるようなことはない。
一方、Si-Rは結合は弱く、加熱により簡単に分解し、膜
中にR が残ること、すなわち膜中に炭素を取り込むよう
なことはない。以上が本発明による原料ガスが従来の原
料ガスよりも優れた酸化膜を形成することができる主た
る理由である。
ポリシロキサン化合物が、従来のSi(OH)4 やSi(OC2H5)4
などと比較して優れていることは化学結合から説明する
ことができる。すなわち、酸素原子O の両端はSi原子と
結合しており、この結合は強く、通常の加熱プロセスで
は切断されることはない。したがって、Si-O-Si の中の
酸素原子O に水素原子H が結合するようなことはない。
まして、Si-O-Rの結合も形成されるようなことはない。
一方、Si-Rは結合は弱く、加熱により簡単に分解し、膜
中にR が残ること、すなわち膜中に炭素を取り込むよう
なことはない。以上が本発明による原料ガスが従来の原
料ガスよりも優れた酸化膜を形成することができる主た
る理由である。
【００１２】
【化８】 で示すように置換基R としてCH3(メチル基) を含む鎖状
のポリシキロサン化合物（分子量3000）を原料とし、こ
れをエタノールに溶解したものをシリコンウエファ上に
スピンコートしてウエファ面内にほぼ1.2 μｍの厚さに
均一に塗布した。溶媒を蒸発させた後、酸素を５％含有
する窒素雰囲気中で、４００°Ｃの温度で３０分間加熱
し、熱硬化させて厚さ1.0 μｍ程度のSiO2膜を形成し
た。このようにして形成したSiO2膜の赤外線に対する吸
収を調べたところ、Si-OH による吸収は見られず、また
Si-C結合の存在も認められなかった。
のポリシキロサン化合物（分子量3000）を原料とし、こ
れをエタノールに溶解したものをシリコンウエファ上に
スピンコートしてウエファ面内にほぼ1.2 μｍの厚さに
均一に塗布した。溶媒を蒸発させた後、酸素を５％含有
する窒素雰囲気中で、４００°Ｃの温度で３０分間加熱
し、熱硬化させて厚さ1.0 μｍ程度のSiO2膜を形成し
た。このようにして形成したSiO2膜の赤外線に対する吸
収を調べたところ、Si-OH による吸収は見られず、また
Si-C結合の存在も認められなかった。
【００１３】さらに、TDS 法によって５００°Ｃまでの
加熱に伴う脱ガスの様子を測定したところ、m/e=18(H
2O) は検出されず、検出限界程度の極く僅かなm/e=15(C
H3) が認められた。すなわち、脱ガス加熱の過程でのH2
O の放出は全く認められなかった。
加熱に伴う脱ガスの様子を測定したところ、m/e=18(H
2O) は検出されず、検出限界程度の極く僅かなm/e=15(C
H3) が認められた。すなわち、脱ガス加熱の過程でのH2
O の放出は全く認められなかった。
【００１４】また、形成したSiO2膜の稠密性を測定した
ところ、エッチングレートは通常のSOG 膜のほぼ１／１
０であり、稠密性が著しく向上していることが明らかと
なった。さらに、リーク電流については、形成したSiO2
膜の間に10ボルトの電圧を印加しても全く認められなか
った。
ところ、エッチングレートは通常のSOG 膜のほぼ１／１
０であり、稠密性が著しく向上していることが明らかと
なった。さらに、リーク電流については、形成したSiO2
膜の間に10ボルトの電圧を印加しても全く認められなか
った。
【００１５】化学式が、
【化９】 で表される環状のポリシロキサン化合物（分子量1500）
をエタノールに溶解し、L/S が0.3, 0.5, 0.7, 0.9μｍ
でアスペクト比がそれぞれ2, 1, 1, 1であるアルミニウ
ムのパターンを有するSiウエファ上にスピンコートし、
400 °C の温度で、酸素を10% 含有する窒素雰囲気中で
30分間処理を行った。いずれもボイドが発生することな
く、完全に凹部を埋めることができた。
をエタノールに溶解し、L/S が0.3, 0.5, 0.7, 0.9μｍ
でアスペクト比がそれぞれ2, 1, 1, 1であるアルミニウ
ムのパターンを有するSiウエファ上にスピンコートし、
400 °C の温度で、酸素を10% 含有する窒素雰囲気中で
30分間処理を行った。いずれもボイドが発生することな
く、完全に凹部を埋めることができた。
【００１６】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例では鎖状のポリシロキサン化合物と
して化８に示したものを使用し、環状のポリシロキサン
化合物として化９に示した構造を有するものを使用した
が、他の構造を有する鎖状または環状のポリシロキサン
を使用することもできる。すなわち、本発明ではR(R2Si
O)n SiR3または(R2SiO) m で示されるものであって、n,
mが10から100 の範囲にあるものを好適に使用すること
ができる。
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例では鎖状のポリシロキサン化合物と
して化８に示したものを使用し、環状のポリシロキサン
化合物として化９に示した構造を有するものを使用した
が、他の構造を有する鎖状または環状のポリシロキサン
を使用することもできる。すなわち、本発明ではR(R2Si
O)n SiR3または(R2SiO) m で示されるものであって、n,
mが10から100 の範囲にあるものを好適に使用すること
ができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明においては、層間絶縁膜またはパ
ッシベーション膜を形成する原料として鎖状または環状
のポリシロキサン化合物を用いることにより、熱処理中
にSi-OH の形成を防ぐことができ、これが原因となって
SiO2膜からのH2O の放出を抑えることができる。また、
未反応のSiの端末は置換基R でターミネートされている
ので吸湿性もなく、したがって大気中に放置しておいて
も水を吸収することはない。このことから、絶縁膜形成
後のアルミニウム配線の脱ガスによる断線あるいはアル
ミニウムスパッタリング中の脱ガスによる膜質の劣化を
未然に防ぐことができ、ひいてはLSI の信頼性、長寿命
化に貢献することになる。また、従来のCVD SiO2膜に比
べてステップカバレージも良好であり、素子の微細化に
対応することができる。
ッシベーション膜を形成する原料として鎖状または環状
のポリシロキサン化合物を用いることにより、熱処理中
にSi-OH の形成を防ぐことができ、これが原因となって
SiO2膜からのH2O の放出を抑えることができる。また、
未反応のSiの端末は置換基R でターミネートされている
ので吸湿性もなく、したがって大気中に放置しておいて
も水を吸収することはない。このことから、絶縁膜形成
後のアルミニウム配線の脱ガスによる断線あるいはアル
ミニウムスパッタリング中の脱ガスによる膜質の劣化を
未然に防ぐことができ、ひいてはLSI の信頼性、長寿命
化に貢献することになる。また、従来のCVD SiO2膜に比
べてステップカバレージも良好であり、素子の微細化に
対応することができる。
Claims (1)
- 【請求項１】 多層配線を有する半導体装置を製造する
に当たり、一般式が 【化１】 で表される鎖状または環状のポリシロキサン化合物を原
料とし、これを熱硬化または熱分解して酸化シリコンよ
り成る層間絶縁膜またはパッシベーション膜を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23321191A JPH0570119A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23321191A JPH0570119A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0570119A true JPH0570119A (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=16951500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23321191A Pending JPH0570119A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0570119A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995024639A1 (en) * | 1994-03-11 | 1995-09-14 | Kawasaki Steel Corporation | Method of evaluating siloxane used for forming insulation coating, coating fluid used for forming insulation coating, process for producing the fluid, process for forming insulation coating for semiconductor device, and process for producing semiconductor device by applying the above process |
| US6613834B2 (en) | 2000-03-29 | 2003-09-02 | Fujitsu Limited | Low dielectric constant film material, film and semiconductor device using such material |
| WO2004026765A1 (ja) * | 2002-09-09 | 2004-04-01 | Mitsui Chemicals, Inc. | 多孔質フィルムの改質方法及び改質された多孔質フィルム並びにその用途 |
| US6780498B2 (en) | 2001-03-23 | 2004-08-24 | Fujitsu Limited | Silicon-based composition, low dielectric constant film, semiconductor device, and method for producing low dielectric constant film |
| JP2007111645A (ja) * | 2005-10-21 | 2007-05-10 | Dow Corning Toray Co Ltd | シリカ系ガラス薄層付き無機質基板、その製造方法、コーテイング剤および半導体装置 |
| JP2007137710A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Ulvac Japan Ltd | 多孔質シリカ膜の形成方法及び表示装置用窓部材 |
-
1991
- 1991-09-12 JP JP23321191A patent/JPH0570119A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO1995024639A1 (en) * | 1994-03-11 | 1995-09-14 | Kawasaki Steel Corporation | Method of evaluating siloxane used for forming insulation coating, coating fluid used for forming insulation coating, process for producing the fluid, process for forming insulation coating for semiconductor device, and process for producing semiconductor device by applying the above process |
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| US5998522A (en) * | 1994-03-11 | 1999-12-07 | Kawasaki Steel Corporation | Coating solution and method for preparing the coating solution, method for forming insulating films for semiconductor devices, and method for evaluating the coating solution |
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| US6780498B2 (en) | 2001-03-23 | 2004-08-24 | Fujitsu Limited | Silicon-based composition, low dielectric constant film, semiconductor device, and method for producing low dielectric constant film |
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