JPH06216116A - シリコーン樹脂による絶縁膜形成方法 - Google Patents

シリコーン樹脂による絶縁膜形成方法

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JPH06216116A
JPH06216116A JP5019689A JP1968993A JPH06216116A JP H06216116 A JPH06216116 A JP H06216116A JP 5019689 A JP5019689 A JP 5019689A JP 1968993 A JP1968993 A JP 1968993A JP H06216116 A JPH06216116 A JP H06216116A
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JP
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silicone resin
organic silicone
organic
insulating film
layer
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Application number
JP5019689A
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Naoto Sasaki
直人 佐々木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機系のシリコーン樹脂を複数回重ねて塗
布形成して絶縁膜を形成する場合も樹脂同士の密着性を
改善し、塗布むらや、膜剥がれの発生を解消し、樹脂を
複数回重ねて塗布形成することの平坦性向上の利点を生
かした絶縁膜形成方法を提供する。 【構成】 有機系のシリコーン樹脂(SOG)1
a,1bを複数回重ねて塗布形成する際、下層の有機系
のシリコーン樹脂の少なくとも1層1aに、酸素プラズ
マ処理等の無機化雰囲気でのプラズマ処理等で表面無機
化処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコーン樹脂による
絶縁膜形成方法に関する。本発明は、例えば、電子材料
(半導体装置など)の形成の際有機系のシリコーン樹脂
により絶縁膜を形成する場合に利用することができる。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】従来より、半導体装置に
用いる塗布型の絶縁膜形成材料として、有機系のシリコ
ーン樹脂が用いられている。有機シリコーン樹脂は、無
機系シリコーン塗布剤に比しても熱収縮率が小さくので
クラックを発生させることなく厚塗りすることが可能
で、よって平坦化に好適であり、有利に使用されている
(特開平2−106948号、同3−155630号、
同3−252139号等)。
【0003】しかしながら、この有機系のシリコーン樹
脂と言えども、例えば微細化が進むにつれ、平坦性が必
ずしも十分ではなくなって来ている。このため、有機シ
リコーン樹脂を、2度連続してコーティングする技術が
提案されている(例えば、特開平3−261145号に
記載の技術参照)。
【0004】ところが、有機シリコーン樹脂を2層以上
直接積層して塗布形成する場合、下層の有機シリコーン
樹脂と、上層の有機シリコーン樹脂との密着性が悪く、
塗布むらが生じたり、膜剥がれが発生することがある。
有機シリコーン樹脂利用技術において、異種材料の下地
との密着性を改善する提案例はあるが(特開平3−15
5630号、同3−252139号)、有機シリコーン
樹脂同士については、密着性の問題は指摘されたことは
なく、また、その改善策の提案もなされていない。
【0005】
【発明の目的】本発明は、上述した問題点を解決して、
有機系のシリコーン樹脂を複数回重ねて塗布形成して絶
縁膜を形成する場合においても、有機系のシリコーン樹
脂同士の密着性を改善し、塗布むらや、膜剥がれの発生
と言った不都合を解消し、よって有機系のシリコーン樹
脂を複数回重ねて塗布形成することの平坦性向上と言う
利点を十分に生かしつつ、複数回の重層塗布に伴う上記
難点を解決した有利なシリコーン樹脂による絶縁膜形成
方法を提供することを目的とする。
【0006】
【問題点を解決するための手段】本出願の請求項1の発
明は、有機系のシリコーン樹脂により絶縁膜を形成する
とともに、有機系のシリコーン樹脂は複数回重ねて塗布
形成する絶縁膜形成方法において、有機系のシリコーン
樹脂が重ねて塗布される下層の有機系のシリコーン樹脂
の少なくとも1層は、表面無機化処理されていることを
特徴とするシリコーン樹脂による絶縁膜形成方法であっ
て、これにより上記目的を達成するものである。
【0007】本出願の請求項2の発明は、表面無機化処
理が、無機化雰囲気でのプラズマ処理であることを特徴
とする請求項1に記載のシリコーン樹脂による絶縁膜形
成方法であって、これにより上記目的を達成するもので
ある。
【0008】本出願の発明において、有機系のシリコー
ン樹脂とは、アルキル基等の有機基を分子構造中に有す
るSi含有樹脂を言う。SOG(スピンオングラース)
と称され、また、シリケートグラースなどと称されてい
るものを任意に選択して用いることができる。これらは
多くは、メチル基と酸素を含むSi含有樹脂である。こ
れらは通常、有機溶剤に溶解されて、塗布可能に調製さ
れている。
【0009】本発明において、表面無機化処理とは、塗
布した有機系のシリコーン樹脂層の少なくとも表面を、
何らかの手段により無機化することを言う。無機化の構
成は、化学的にも物理的にも任意である。例えば化学的
には、酸化による無機化(有機系のシリコーン樹脂層の
表面は主として二酸化シリコンになると考えられる)で
も、窒化による無機化(有機系のシリコーン樹脂層の表
面は主として四窒化三シリコンになると考えられる)で
も、その他任意である。例えば物理的には、熱による処
理でも、活性エネルギー線による処理でも、その他任意
である。
【0010】本出願の請求項2の発明において、無機化
雰囲気でのプラズマ処理とは、例えば酸化性のガス(酸
素等)や、窒化性のガス(窒素等)など、有機系のシリ
コーン樹脂の少なくとも表面を無機化する雰囲気下で、
プラズマ処理を行うことを言う。
【0011】本出願の発明について、図1に例示する本
発明の構成例を参照して説明すると、次のとおりであ
る。即ち、本発明の絶縁膜形成方法は、図1(c)に例
示のように、有機系のシリコーン樹脂を複数回重ねて塗
布形成する(図示例では符号1a,1bで、重ねて塗布
形成した有機系のシリコーン樹脂層を示す)とともに、
有機系のシリコーン樹脂が重ねて塗布される下層の有機
系のシリコーン樹脂の少なくとも1層(図示例では符号
1aで示す下層有機系のシリコーン樹脂層)は、表面無
機化処理されていることを特徴とするものである。下層
有機系のシリコーン樹脂層1a形成後(図1(a))
の、該下層有機系のシリコーン樹脂層1aの表面無機化
処理を、図1(b)に模式的に符号2で示す。表面無機
化処理は、例えばプラズマ処理等であってよい。図1
中、符号3は基板、4は配線、5は層間絶縁膜を示す。
【0012】
【作用】本出願の発明によれば、有機系のシリコーン樹
脂層(図1の例示のシリコーン樹脂層1b)が塗布され
るべき下層の有機系のシリコーン樹脂の少なくともいず
れか(図1の例示では下層シリコーン樹脂層1a)は表
面無機化処理されているので、該表面のシリコーン樹脂
の密着性は良好になっている。よってその上に有機系の
シリコーン樹脂を塗布形成すると密着性良くシリコーン
樹脂層(シリコーン樹脂層1b)が形成される。このよ
うに有機系のシリコーン樹脂同士の密着性が向上し、こ
の結果、塗布むらや、膜剥がれの発生と言った不都合を
防止できる。有機系のシリコーン樹脂を複数回重ねて塗
布形成することの平坦性向上と言う利点は十分に発揮さ
れる。
【0013】本出願の請求項2の発明によれば、表面無
機化処理は無機化雰囲気でのプラズマ処理によって行う
ので、上層の有機系のシリコーン樹脂の密着性を良好に
する下層有機系のシリコーン樹脂表面処理を確実に実施
することができる。例えば酸素イオンリッチの条件で酸
素プラズマ処理を行うと、密着性の良い、かつ表面のみ
の無機化処理が有効に達成される。この場合の作用は必
ずしも明らかではないが、酸素ラジカルが有機系のシリ
コーン樹脂層の内部にまで到達してクラック発生のおそ
れあるもろい状態にしてしまうのに対し、酸素イオンは
表面のみを良好に無機化して、その無機化層が酸素イオ
ンの進入を阻止するバリヤの如き作用を示すためではな
いかと推定される。無機化雰囲気でのプラズマ処理は、
低圧の方が一般には有利である。これも、被処理面に至
る酸素イオン等のイオン分が多くなり、これが好結果を
もたらすのではないかと推定される。
【0014】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。なお当然のことではあるが、本発明は実施
例により限定を受けるものではない。
【0015】実施例1 この実施例は、本発明を、シリコン基板等の半導体基板
上に有機系のシリコーン樹脂であるSOGを塗布して絶
縁膜とする場合に、適用した。図2ないし図7を参照し
て以下説明する。
【0016】本実施例においては、半導体基板3上にあ
らかじめ第1の配線パターン4(下層配線)を形成した
ものを絶縁膜形成用基板として用い(図2)、この上に
SiO2 等の絶縁膜5をCVD等の手段で形成し(図
3)、更に有機系のシリコーン樹脂1a(SOG)をス
ピンコート等で塗布し(図4)、ベーキングした後酸素
プラズマを照射してシリコーン樹脂1aの表面を無機化
し(図4)、更に有機系のシリコーン樹脂1b(SO
G)をスピンコート等で塗布して絶縁膜を形成する態様
で本発明を実施した。
【0017】本実施例について図2ないし図7を参照し
て更に詳しく説明すると、次のとおりである。まず、図
2は、その内部に半導体装置が組み込まれ、その表面に
配線パターン4が形成された絶縁膜形成用基板3を示す
ものである。
【0018】次に上記絶縁膜形成用基板にプラズマCV
D技術を用い、絶縁膜5としてここではSiO2 を40
0nmの厚さで形成して、図3の構成とした。
【0019】上記図3の構成とした基板上に、平坦化を
目的として、有機系のシリコーン樹脂1a(有機SO
G)をスピンコートし、150°C、200°C、25
0°C各1分でベーキングして図4の構成とした。
【0020】次に、得られた図4の構造に、図5に模式
的に示すように、密着性の改善を目的として、酸素プラ
ズマ2を照射した。本実施例において、この処理は、平
行平板型のRIE装置で行った。条件は、酸素流量10
0sccm、圧力0.1Torr、RFパワー200
W、1分とした。酸素プラズマ2の照射は、どの装置を
用いる場合も、低圧で行うことが望ましく、通常0.3
Torr以下が好ましく、特に0.1Torr以下(放
電可能な限り)が好ましいので、ここでは圧力0.1T
orrとして実施したのである。酸素に希釈ガスを加え
てもよく、作用には影響はない。
【0021】上記密着性の改善を目的とした酸素プラズ
マ照射ののち、更なる平坦化を目的として、有機系のシ
リコーン樹脂1b(有機SOG)をスピンコートした。
これにより図6の構造を得た。平坦性は大幅に改善され
るとともに、この上層の有機系のシリコーン樹脂1b
(有機SOG)の塗布形成は、下層の有機系のシリコー
ン樹脂1a(有機SOG)と極めて密着性良好になされ
た。即ち、上層の有機系のシリコーン樹脂1b(有機S
OG)の塗布時に塗布むらは生じず、また膜剥がれの発
生もなかった。
【0022】次に上記図6の構造について、通常の方法
でシリコーン樹脂1a,1b(有機SOG)をエッチバ
ックし、更にCVD技術を用い、上層の絶縁膜6として
SiO2 を形成した。得られた構造を図7に示す。この
状態で、層間膜の形成が完了する。
【0023】本実施例によれば、下層の有機系のシリコ
ーン樹脂1a(有機SOG)と上層の有機系のシリコー
ン樹脂1b(有機SOG)との密着性が向上し、上層の
有機系のシリコーン樹脂1b(有機SOG)の塗布時に
塗布むらが発生しない。また膜剥がれの発生も防止でき
るため、製品の歩留りが向上した。比較として、酸素プ
ラズマ2の照射処理(図5)を行わず、そのほかについ
ては上記と全く同様にして有機系のシリコーン樹脂を2
層重層塗布して絶縁膜を形成してみた。その結果、上層
の有機系のシリコーン樹脂(有機SOG)を塗布したと
き、塗布むらが発生した。更に、密着性が悪いため、膜
剥がれが生じた。
【0024】実施例2 本実施例では、実施例1の平行平板型RIE装置に代
え、図8に示すホローカソード(中空陰極)型の放電装
置を用いて酸素プラズマ照射処理を行った。照射条件は
実施例1におけると同様にした。
【0025】図8に示すホローカソード型放電装置は、
真空容器11と、この真空容器11にガスを導入するガ
ス導入口12、及び真空排気口13を有し、真空容器1
1内には、互いに対向する下側電極14aと上側電極1
4bとからなり、全体として中空をなす電極(陰極)1
4が配設されている。この電極(陰極)14は、真空容
器11とは電気的に絶縁されている。上側電極14b
は、メッシュ構造をなしている。
【0026】本実施例においては、真空排気口13から
排気して雰囲気圧を0.1Torrまたはそれ以下とし
つつ、ガス導入口12から酸素ガスを導入し、下側電極
14aにRF電力を印加し、かつ被処理基板10を下側
電極14a上に載置して、プラズマ放電を行い、基板1
0を酸素プラズマ照射処理した。下側電極14aと上側
電極14bとの間の距離は、1〜5cm程度とした。
【0027】このようなホローカソード型放電装置は、
放電インピーダンスが小さく、よって放電時に大きな電
流が流れ、この結果プラズマ密度を非常に高くすること
ができる。これにより被処理基板10の表面に多量のイ
オンを入射させることができ、かつそのイオンのエネル
ギーは小さいので有機系のシリコーン樹脂(有機SO
G)の最表面の薄い層のみを緻密な無機層に変化させる
ことができる。
【0028】本実施例でも、実施例1と同様の効果を得
ることができた。
【0029】実施例3 実施例1では酸素雰囲気下でプラズマ処理したのに対
し、本実施例では、窒素雰囲気下でプラズマ処理を行っ
た。そのほかについては、装置や放電条件等、実施例1
と同様に実施した。本実施例でも、有機系のシリコーン
樹脂(有機SOG)の表面が無機化(窒化)することに
より、実施例1と同様の効果を得ることができた。
【0030】
【発明の効果】本発明のシリコーン樹脂による絶縁膜形
成方法によれば、有機系のシリコーン樹脂を複数回重ね
て塗布形成して絶縁膜を形成する場合においても、有機
系のシリコーン樹脂同士の密着性が改善され、塗布むら
や、膜剥がれの発生と言った不都合が生じず、よって有
機系のシリコーン樹脂を複数回重ねて塗布形成すること
の平坦性向上と言う利点を十分に生かしつつ、複数回の
重層塗布に伴う難点を解決できたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成例を示す図である。
【図2】実施例1の工程を示す図である(1)。
【図3】実施例1の工程を示す図である(2)。
【図4】実施例1の工程を示す図である(3)。
【図5】実施例1の工程を示す図である(4)。
【図6】実施例1の工程を示す図である(5)。
【図7】実施例1の工程を示す図である(6)。
【図8】実施例2で使用した処理装置を示す図である。
【符号の説明】
1a 有機系のシリコーン樹脂(下層有機SO
G) 1b 有機系のシリコーン樹脂(上層有機SO
G) 2 無機化処理(プラズマ処理)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機系のシリコーン樹脂により絶縁膜を形
    成するとともに、有機系のシリコーン樹脂は複数回重ね
    て塗布形成する絶縁膜形成方法において、 有機系のシリコーン樹脂が重ねて塗布される下層の有機
    系のシリコーン樹脂の少なくとも1層は、表面無機化処
    理されていることを特徴とするシリコーン樹脂による絶
    縁膜形成方法。
  2. 【請求項2】表面無機化処理が、無機化雰囲気でのプラ
    ズマ処理であることを特徴とする請求項1に記載のシリ
    コーン樹脂による絶縁膜形成方法。
JP5019689A 1993-01-12 1993-01-12 シリコーン樹脂による絶縁膜形成方法 Pending JPH06216116A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6815341B2 (en) 2000-02-23 2004-11-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for fabricating metal interconnect in a carbon-containing silicon oxide film
JP2004356558A (ja) * 2003-05-30 2004-12-16 Toshio Goto コーティング装置およびコーティング方法
US20110168667A1 (en) * 2008-08-15 2011-07-14 Analogic Corporation Anti-Reflective Surfaces And Methods For Making The Same
JP2016162848A (ja) * 2015-02-27 2016-09-05 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法

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