JPH0727896B2 - スピン・オン・ガラス膜の形成を含む製造法 - Google Patents

スピン・オン・ガラス膜の形成を含む製造法

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JPH0727896B2
JPH0727896B2 JP2136887A JP13688790A JPH0727896B2 JP H0727896 B2 JPH0727896 B2 JP H0727896B2 JP 2136887 A JP2136887 A JP 2136887A JP 13688790 A JP13688790 A JP 13688790A JP H0727896 B2 JPH0727896 B2 JP H0727896B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、不活性化、すなわち、反射防止被覆や腐食
保護被覆（すなわち化学的保護被覆）として、半導体集
積回路，液晶，エレクトロクロミック表示またはエレク
トロルミネッセンス表示において有用なスピン・オン・
ガラスの誘電層の生成、そのような層の製造法、および
１層以上のそのような層を備えた生産物に関する。
（従来の技術） スピン・オン・ガラス（SOG）は、集積回路のプレーナ
化の目的のために使用できるものとして記載されてき
た。その固有の充填性とプレーナ化性のために、その使
用は、集積回路の寸法を小さくするときや、多重レベル
メタライゼーションが必要なときに、特に魅力的であ
る。
残念ながら、焼成されたSOGは、湿り空気中や水中では
不安定であり、水を吸収してシラノール基（SiOH）を形
成する傾向があることが分かった。
SOSとその焼成法は、エー．シルツ（A.Shiltz）著の
「相互結合誘電体プレーナ化におけるスピン・オン・ガ
ラスの使用の効果」（ADVANTAGEG OF USING SPIN−O
N−GLASS LAYER IN INTERCONNEOTION DIEELECTRIC
PLANARIZATION）と題する論文（Microelectronic Eng
ineering,5（1986）pp.413−421,Elsevier Science Pub
lishers BVV（North Holland））と、エー．デー．ブザ
ルス（A.D.Butherus）等著の「プレーナ化のためのO2プ
ラズマ変換スピン・オン・ガラス」（O2−PLASMA−CONV
ERTED SPIN−ON−GLASS FOR PLANARIZATION）と題す
る論文（J.Vac.Sci.Technol.B3（５）pp.1352−1356,19
85年９月/10月）に記載された。
ダブリュー．エー．プリスキン（W.A.Pliskin）著の
「種々の方法によって蒸着された誘電体膜の性質の比
較」（COMPARISON OF PROPERTIES OF DIELECTRIC
FILMS DEPOSITED BY VARIOUS METHODS）と題する論
文（J.Vac.Sci.Technol.14（５）pp.1065−1081,9月/10
月1977年）において、種々の誘電体薄膜におけるSiOHと
H2Oの成分が記載された。エー．タカマツ（A.Takamats
u）等著の「プラズマ酸化シリコン膜（Ｐ−SiO）の評
価」（EVALUATIONS OF PLASMA SILICON−OXIDE FIL
M（Ｐ−SiO））と題する論文（J.Electro.Chem.Soc.:So
lid−State Science ＆ Technology,1986年２月,pp.
443−445）において、SiOHの存在と半導体装置の欠陥と
の関係が記載された。
（発明が解決しようとする課題） 明らかに、既知のSOG製造法は、SiOH、有機揮発物、お
よび、溶媒，アルコール，大有機金属分子および大有機
分子を含むH2Oを生産する。これが関連するのは、SOGと
接触しているメタライゼーション配線の腐食、開口（vi
a）の毒作用（poisoning）を生じるメタライゼーション
の間の脱ガス、脱ガスや他のH2O,有機揮発物及びSiOHの
効果による不良付着、脱ガスに関連した圧力発生による
SOG上に蒸着された膜のクラッキング，ピーリング及び
剥げ落ち、SOGとの誘電的組み合わせの低いブレークダ
ウン電圧、SOGとの誘電体結合の低いブレークダウン電
圧、SOGとの損失のある誘電体結合、SOG内のH2OとSiOH
の存在による低密度誘電体、H2O,有機揮発物及びSiOHに
より強調される加速寿命試験における破壊の間の平均時
間の減少、エッチバック法に用いるためのSOGのための
条件、及び、SOGが必要な高品質誘電体の成分として使
用できないという結果である。
SOGが半導体の表面をプレーナ化するために堆積された
後で、エッチバック技法の使用が多重レベルプレーナ化
のために必要であり、凹部に最少のSOGのみを残すよう
にメタライゼーションの第１レベルのラインの上のすべ
てのSOGを除去する。この結果、プロセスの制御容易性
が劣り、他のプロセスとの両立性が劣り、高価なエッチ
バック装置の使用が必要になり、蒸着とエッチバックに
対する厳格な条件が必要になる。
水との接触は禁止される。湿った空気との接触は、イン
サイチュ（in−situ）な焼成サイクル、及び／又は、湿
気との接触の後の長い脱ガスサイクルの使用により最少
にされる。SiOH,有機揮発物及びH2Oの層を除くには、非
常に長い脱ガスサイクルの後でさえ若干は残留するた
め、これは実際には十分でないことが分かった。
残留したSiOH,有機揮発物及びH2Oは、開口を害した。こ
れは、この技法を大きな金属開口間隔に制限し、従っ
て、開口に隣接してのSOGの使用は、小さい寸法に関し
て実際に実用的でなかった。非常に長い背面スパッタス
テップと脱ガスステップが、吸収され水を脱ガスするた
めに必要であった。
実際、デバイスの信頼性が特に必要な用途（軍用など）
に対しては、半導体集積回路用にSOG技法を使用するこ
とは禁止された。
多重レベルのメタライゼーションのための開口以外の場
所でのSOGと金属の接触を防するために、SOG層は、２つ
の誘電層の間のサンドイッチに置かれて希望の厚さの完
成した誘電的組み合わせを形成することが必要であっ
た。
使用されるSOG量は、最少にする必要があり、アスペク
ト比は、誘電体とSOG良い組み合わせをどこでも得るた
めに調整された。
SOGは、通常は、30分から２時間の間の期間に300℃と45
0℃の間の温度で窒素，アルゴン，酸素，水又はその他
の形成ガス（forming gas）中で熱的に焼成された。処
理のためのウエハの格納、装入、取り出しが、乾燥した
大気雰囲気中で必要であった。
シルツとブザルスの論文において、バレルリアクタ中で
酸素プラズマにより有機SOGを焼成することが記載され
ていた。残念ながら、ブザルスの第３図の赤外吸収スペ
クトルに示され、1354頁左欄の最後の５行に記載され，
さらに，シルツの第６図に示されたように、SiOHとH2O
の意味のある量が、活性酸素原子／分子によるメチル−
CH3結合の酸化の結果として、その方法を用いて得られ
ていた。さらに、SOGの濃縮化が、揮発性酸化炭素化合
物の生産によって起こり、この化合物は気化された。し
かし、水はまた副産物として形成され、SOG内に保持さ
れていることがわかった。
本発明の目的は、安定で信頼性のあるスピン・オン・ガ
ラスの製造法とそれによる生産物を提供することであ
る。
（課題を解決するための手段） 本発明に係る半導体基板の上への絶縁層の製造法は、半
導体基板（シリコンウエハ）の上にスピン・オン・ガラ
ス（SOG）膜を回転塗布する工程、大部分のSOG溶液除去
するのに充分な高温でSOG膜を予備焼成（precure）する
工程、および、SOG膜に隣接して自己バイアスRF放電を
示す種類のプラズマリアクタの中の窒素プラズマの中
で、大部分のSiOH,有機揮発物およびH2OをSOG膜層から
除去するのに充分な期間にSOG膜を焼成（cure）する工
程からなる。
本発明に係る他の基板の上への絶縁層の製造法は、シリ
コンウエハの上にスピン・オン・ガラス（SOG）膜を回
転塗布する工程、大部分の溶液を除去するのに充分な高
温でSOG膜を予備焼成する工程、予め決定された膜厚を
有するSOG膜を形成するために上記の工程を返すこと、
および、作動中に大部分のSiOH,有機揮発物およびH2Oを
SOG膜の層から除去するのに充分な期間にSOG中に電界を
生じる種類のプラズマリアクタの中のプラズマの中でSO
G膜を焼成する工程からなる。
（作用および発明の効果） 本発明によれば、適当な条件の下に、スピン・オン・ガ
ラス膜（SOG）膜を回転塗布し、予備焼成し、プラズマ
リアクタの中のプラズマの中でSOG膜を焼成することに
より、処理の後で実質的にSiOH,有機揮発物およびH2Oが
存在しないスピン・オン・ガラス（SOG）膜が生産され
る。このSOG膜は、処理の後で湿った空気中で、及び／
又は、水中で非常に安定であることが分かった。こうし
て、その後の工程が簡単化される。
安定性と、SiOH,有機揮発物およびH2Oを明らかに生成し
ないこととにより、SOG膜がプラズマで焼成されると、O
2プラズマ中でドライフォトレジストストリップが可能
になる。本発明により形成されたSOGが開口と接触する
ところで、SiOH,有機揮発物およびH2Oによる開口の毒作
用が除去される。
この発明に係る方法で形成されたSOG膜は、処理の後の
膜への何らかの効果を認めうることなく、かなりの長期
間に湿った空気中に貯蔵できる。これは、従来法により
形成されたSOGに必要な厳格な制御と対照的である。
SOG膜内に電界（処理すべきウエハの表面の近くに広が
るRF放電の中のDC自己バイアスによって発生させられ得
る）を生じるプラズマ中で焼成されたSOGは、実質的にS
iOH,有機揮発物およびH2Oを含まず、SOG層を通して本当
に焼成されることが分かった。さらに、このように焼成
の前にH2Oにさらされ、これにより若干の水を 吸収し
たSOG層は、本発明による方法を用いた引き続いての焼
成の後で実質的にH2Oを含まないことが分かった。SOG内
に電界を生じる電気的効果は、SOG焼成処理と不活性処
理において第１の重要性がある。
従来技術で使用されたバレルプラズマリアクタは、処理
されたSOG膜内に充分な非要な電界を生じないことが分
かった。対照的に、平行板リアクタは、（プラズマ処理
において通常であるように、プラズマが大部分正であ
り、SOGを載せた基板が電極と電気的に接触しているこ
とを仮定して）必要な電界を生じさせる。
実際に、電界は、SOGの内部電界を増加するためにSOG
（基板を含む）に外部ACまたはDC分極電界を印加するこ
とにより増大できる。
使用したガスの性質は本発明に本質的でなく、多くのガ
スが良い結果を生じることが分かった。酸素プラズマガ
スが使用できるけれども、以下の例に参照して説明され
る理由により、酸素プラズマガスは好ましいガスではな
い。
大きな満足な厚さのSOGがクラッキングや付着損失なし
に得られ、焼成されたSOGを、プレーナ化媒体としてだ
けでなく、誘電層それ自身として（すなわち、半導体表
面及び／又はその上の金属層と接触して）使用可能にし
た。本発明により処理されたSOGの誘電的性質は、SiOH,
有機揮発物およびH2Oの減少のため、従来技術に記され
たSOG層に比べて良い。さらに、本発明により形成され
たSOGと接触する金属ラインまたは他の膜の水，有機揮
発物,SiOHによる腐食は、実質的に減少し、除去され
る。
開口の毒作用は、水，有機揮発物,SiOHの減少のために
減少し、SOGの上の膜の付着は、水，有機揮発物,SiOHの
減少または除去による脱ガス挙動の改善のために改善さ
れる。本発明により生産されたSOGの上の膜クラッキン
グは、水，有機揮発物およびSiOHの減少または除去によ
る脱ガス挙動の改善のために最小になるかまたは除去さ
れる。デバイスの信頼性も、同じ理由により改善され
る。
ここに記載されたプラズマ処理は、種々の種類のSOG、
例えばシロキサン，ケイ酸塩，ドープされたケイ酸塩や
他のスピン・オン（spin−on）材料に対して有効であ
る。
（実施例） 以下、本発明の実施例を説明する。
本発明の実施例は、半導体基板（シリコンウエハ）の上
にスピン・オン・ガラス（SOG）膜を回転塗布する工
程、大部分のSOG溶液を除去するのに充分な高温でSOG膜
を予備焼成（precure）する工程、および、SOG膜を隣接
して自己バイアスRF放電を示す種類のプラズマリアクタ
の中のプラズマの中で、大部分のSiOH,有機揮発物およ
びH2OをSOG膜層から除去するのに充分な期間にSOG膜を
焼成（cure）する工程からなる半導体基板の上への絶縁
層の製造法である。
本発明によれば、リアクタは、その操作中にSOG内に電
界を生じる種類のものでなければならない。
この効果を生じることが分かっているリアクタは、たと
えばアプライド・マテリアルズ社によって生産されたAM
−3000のような平行板プラズマリアクタである。
本発明に係る他の実施例は、シリコンウエハの上にスピ
ン・オン・ガラス（SOG）膜を回転塗布する工程、大部
分の溶液を除去するのに充分な高温でSOG膜を予備焼成
する工程、予め決定された膜厚を有するSOG膜を形成す
るために上記の工程を繰り返すこと、および、作動中に
大部分のSiOH,有機揮発物およびH2OをSOG膜の層から除
去するのに充分な期間にSOG中に電界を生じる種類のプ
ラズマリアクタの中のプラズマの中でSOG膜を焼成する
工程からなる基板の上への絶縁層の製造法である。
本発明に係る他の実施例は、プレーナ化されるべきウエ
ハ表面にスピン・オン・ガラス（SOG）膜を回転塗布す
る工程、大部分の溶液を除去するのに充分な高温でSOG
膜を予備焼成する工程、作動中に大部分のSiOH,有機揮
発物およびH2OをSOG層から除去するのに充分な期間にSO
G中に電界を生じる種類のプラズマリアクタの中のプラ
ズマの中で200℃から400℃の間の温度でSOG膜を焼成す
る工程、および、SOGの焼成層と直接接触するように集
積回路の表面に電気伝導層を設ける工程とからなる集積
回路製造法である。
本発明に係る他の集積回路製造法は、プレーナ化される
べきウエハ表面にスピン・オン・ガラス（SOG）膜を回
転塗布する工程、大部分の溶液を除去するのに充分な高
温でSOG膜を予備焼成する工程、作動中に大部分のSiOH,
有機揮発物およびH2OをSOG層から除去するのに充分な期
間にSOG中に電界を生じる種類のプラズマリアクタの中
のプラズマの中で200℃から400℃の間の温度でSOG膜を
焼成する工程、このSOGの表面にフォトレジストの層を
設け、区画する工程、この区画されたフォトレジストを
とおして集積回路をエッチなどの処理を行う工程、O2プ
ラズマ中でフォトレジストをドライストリッピングする
工程、及び、フォトレジストがストリップされるSOGの
表面に金属層を設ける工程とからなる。
本発明に係る他の実施例は、絶縁されるべき伝導性材料
に表面にスピン・オン・ガラス（SOG）膜を回転塗布す
る工程、大部分の溶液を除去するのに充分な高温でSOG
膜を予備焼成する工程、作動中に大部分のSiOH,有機揮
発物およびH2OをSOG層から除去するのに充分な期間にSO
G中に電界を生じる種類のプラズマリアクタの中のプラ
ズマの中でSOG膜を焼成する工程、および、焼成されたS
OG層の表面の上に直接に電気伝導性の層を設ける工程か
らなることを特徴とする集積回路製造法である。この設
けられた電気伝導性の層は、金属伝導性であってよく、
さらに、金属伝導体にフォトレジストを塗布し、マスク
を通して光に露出することによりフォトレジストを区画
し、希望でない領域からフォトレジストを洗いだし、露
出した金属伝導体をエッチし、残ったフォトレジストを
除去し、集積回路の表面をクリーンにし、SOG層と直接
接触する集積回路の上に金属層を重ねるステップが利用
できる。
本発明に係る別の実施例は、絶縁されるべき下側伝導性
材料の表面の上にスピン・オン・ガラス（SOG）膜を直
接に回転塗布する工程、大部分の溶液を除去するのに充
分な高温でSOG膜を予備焼成する工程、作動中に大部分
のSiOH,有機揮発物およびH2OをSOG層から除去するのに
充分な期間にSOG中に電界を生じる種類のプラズマリア
クタの中のプラズマの中で200℃から400℃の間の温度で
SOG膜を焼成する工程、焼成されたSOG層の表面にフォト
レジスト層を設ける工程、フォトレジストの表面をマス
クを通して光にさらしてフォトレジストを区画し、伝導
体を位置決めするための領域からフォトレジストを洗い
去る工程、フォトレジストと露出したSOG層との上に上
側伝導性材料の層を堆積する工程、および、残りのフォ
トレジストを除去して、上記の伝導体が形成される工程
とを有し、焼成されたSOG層が下側伝導性材料と上側伝
導性材料との間に絶縁性層を形成する。さらに、上記の
表面をクリーンにし、次に、露出されたSOG表面と伝導
体との上に絶縁体層を堆積させる工程を採ることができ
る集積回路製造法である。
本発明に係る他の実施例は、SiOH,有機揮発物およびH2O
を実質的に欠いているプラズマ焼成スピン・オン・ガラ
ス（SOG）層と、このSOG層と直接に接触する回路のため
の金属伝導層とを有する半導体集積回路である。本発明
の別の半導体集積回路では、SOG層は、不活性化膜，プ
レーナ化膜，バッファ膜である。
本発明に係る別の実施例は、SiOH,有機揮発物およびH2O
を実質的に欠いているプラズマ焼成スピン・オン・ガラ
ス（SOG）層によって保護のために被覆された前面を有
する液晶表示、エレクトロクロミック表示又はエレクト
ロルミネッセンス表示である。焼成されたSOG膜は、ア
ルカリ金属の溶解により汚染から表示を保護する。
本発明に係る他の実施例は、SiOH,有機揮発物およびH2O
を実質的に欠いているプラズマ焼成スピン・オン・ガラ
ス層によって保護のために被覆された前面を有する透明
媒体上の反射防止被覆および対象物のための腐食保護被
覆（すなわち化学的保護被覆）である。
例１ アライド・ケミカル・コープ．から購入されたＰ−５リ
ンドープケイ酸塩スピン・オン・ガラス（SOG）は、ス
ピンナーを用いた回転塗布（spinning）によりシリコン
半導体ウエハの上にスピンナーを用いて回転塗布し約50
0nmの全厚さになるように多重被覆を用いて被覆され
た。このSOG膜は、40％相対湿度の湿った空気中で60秒
間125℃で予備焼成（precure）されて、各被覆の間に、
SOGを含む大部分の溶媒がSOG膜から除去された。多重被
覆は、回転塗布と予備焼成を繰り返して行われた。
最後の被覆の試験をその適当な予備焼成の後で、ウエハ
は、650ワットと115kHzで操作されるAM−3000平行板プ
ラズマリアクタの中の酸素プラズマの中で400℃で60分
間0.25Torrで焼成（cure）された。
平行板プラズマリアクタは、SOGの近くとSOGの内部に電
界を発生した。。処理の後で、ウエハは、湿った大気と
接触しておかれ、赤外線スペクトルが記録された。
有機成分とSiOH成分とともに水成分も著しく減少したこ
とが測定され、水成分は、400℃から450℃で窒素で熱的
に処理されたがプラズマ処理されていない膜の対照例よ
り著しく少なかった。
この酸素プラズマ処理の場合、SiOH結合の代わりに、Si
H結合が検出された。（このSiH結合形成は非酸化性プラ
ズマ処理の場合には見られなかった。） また、この処理は、（ブザルスとシルツによって報告さ
れたように）約15％の膜厚の収縮を生じることが分かっ
た。しかし、ブザルスとシルツと対照的に、出発材料の
SOG,すなわちＰ−5,の種類は、無機型であり、メチル結
合Si−CH3の酸化は縮みによって説明できなかった。
結論として、本発明によるプラズマ処理は、SiOHとH2O
の著しい残留を示すブザルスとシルツによって記載され
た方法と対照的に、堅い結合や、SiOH,有機揮発物およ
びH2Oの除去に非常に有効であった。
プラズマ処理の後に、この処理された膜は、脱イオン水
に１時間接触された。酸素プラズマによって処理された
SOGは、対照の窒素焼成膜よりもはるかに安定なSOG膜を
生産した。後者の窒素による方法は、SOG膜を水に対し
て不活性化できなかった。しかし、酸素プラズマで処理
された膜では、若干のSiH結合が若干のSiOHとH2Oを作る
ために消費されることが分かった。従って、SiOHとH2O
をほとんど又は全く含まない膜を作る酸素プラズマ処理
は、安定な不活性化を与えないことが観察され、従って
酸素プラズマは好ましいプラズマガスではない。
例２ シリコンウエハは、アライド・ケミカル・コープ．から
購入された106メチルシロキサンSOG（有機SOG）で、ス
ピンナーを用いて回転塗布し、600から675nmの厚さで回
転塗布により被覆された。ウエハは、SOGを含む大部分
の溶媒を除くために、40％相対湿度の湿った空気中で12
5℃で60秒、次に、40％相対湿度の湿った空気中で200℃
で60秒、ホットプレートの上で予備焼成された。予備焼
成の温度は、大部分の溶液を除去するのに充分な高温で
あった。
ウエハは、RF放電中でSOGの近くの電界、従って、SOG内
の電界を生じることによる自己バイアス効果を生じる平
行板リアクタ内の窒素プラズマの中で、60分間0.25Torr
で650ワットと115kHzで作動され400℃で焼成された。焼
成期間は、大部分のSiOH,有機揮発物およびH2Oをスピン
・オン・ガラス膜層から除去するのに充分な期間であっ
た。
SOG中の水成分は存在しないことが分かった。Si−CH3の
形の炭素が検出された。また、窒素プラズマで処理され
た膜のほうが対照の焼成ウエハよりもほんのわずか密度
が大きいことが分かった。
ウエハ上の膜は、沸騰脱イオン水と１時間接触された。
別の赤外線スペクトルが測定された。
水は絶対的に検出されなかった。SiOHも絶対的に検出さ
れなかった。好ましくないSiH結合は、酸素プラズマ処
理では生じたけれども、この例２では生じなかった。膜
は、沸騰脱イオン水との１時間の接触（実質的に21℃で
相対湿度40％で５日間の接触に相当する）によって文字
どうり影響をうけなかった。
窒素プラズマ中でのプラズマ焼成は、事実上理想的であ
ると思われる。
例３ アライド・ケミカル・コープ．から得られた非常に厚い
（1.2ミクロンより大きい厚さ）106メチルシロキサンSO
Gが、シリコンウエハ上の１つの膜として多重被覆を用
いて被覆された。そのような厚さは、金属間誘電体にと
って十分以上である。多重被覆は、回転塗布と予備焼成
を繰り返して行われた。
それらの膜は、回転塗布の後に、40％相対湿度の湿った
空気中で125℃で60秒、次に、40％相対湿度の湿った空
気中で200℃で60秒、ホットプレートの上で予備焼成さ
れた。基板上の予備焼成された膜は、水成分を増加する
ために、沸騰脱イオン水と60分間接触された。
その膜は、次に、前の例で説明された平行板プラズマリ
アクタ内で、650ワットと115kHzで作動して、しかし30
分間だけ400℃で焼成された。
予備焼成ステップの後で、また、焼成ステップの前に脱
イオン水と接触して吸収された水は、プラズマ焼成の間
に脱けることが分かった。水は、焼成の後で存在しなか
った。
窒素プラズマ焼成は、SOG膜を不活性化し、プラズマ焼
成に続き、不活性化を生じて、湿った空気及び／又は沸
騰水との引き続く接触の後で追加の水の吸収はほとんど
起こらなかった。これは、SOG焼成について従来報告さ
れた結果と対照的である。
非常に厚いSOG膜が、焼成の間のクラッキングとピーリ
ング無しに被覆できることが分かった。これは、SOG焼
成膜について従来報告された結果と対照的である。N2焼
成は、SOG膜中に水成分を含まなかった。
また、集積回路に例３のプラズマ焼成SOG膜を設け、そ
の表面にフォトレジスト層を設け、フォトリソグにより
区画し、開口を設け、次に、金属層を設け、フォトリソ
グラフィによりこの区画されたフォトレジストを通して
エッチなどの処理を行い、O2プラズマ中でフォトレジス
トをドライストリップし、次に、フォトレジストがスト
リップされたスピン・オン・ガラスの表面にメタライゼ
ーション配線を設けた。
また、プラズマ焼成スピン・オン・ガラス膜の上に誘電
体層を堆積した後に、上記のフォトレジスト層を形成し
たが、誘電体層の性質の劣化はなかった。
フォトレジストドライストリップは、SOG膜にほとんど
影響がないことを示した。すなわち、O2プラズマ中のフ
ォトレジストドライストリップが可能であり、開口の毒
作用はなかった。これは、この有機SOGの焼成について
従来報告された結果と対照的である。
こうして、この例の本質的ステップは、エッチバックを
使わない，高度に柔軟性があり，高品質のSOG技術に使
用できる。
例えば、さらに、プラズマ焼成SOG膜の上に直接に金属
層を設け、この金属伝導体の表面にフォトレジストを設
け、フォトレジストをマスクを通して光にさらしてフォ
トレジストを区画し、不要な領域からフォトレジストを
洗い去り、露出された金属伝導体をエッチし、残りのフ
ォトレジストを除去し、回路の表面をクリーンにし、ス
ピン・オン・ガラス層と直接接触する回路の頂部に絶縁
体層を設けることができた。
さらに、絶縁されるべき下側伝導性材料の表面の上にス
ピン・オン・ガラス（SOG）膜を直接に回転塗布し、大
部分の溶液を除去するのに充分な高温でSOG膜を予備焼
成し、作動中に大部分のSiOH,有機揮発物およびH2OをSO
G層から除去するのに充分な期間にSOG中に電界を生じる
種類のプラズマリアクタの中のプラズマの中で200℃か
ら400℃の間の温度でSOG膜を焼成し、焼成されたSOG層
の表面にフォトレジスト層を設け、フォトレジストの表
面をマスクを通して光にさらしてフォトレジストを区画
し、伝導体を位置決めするための領域からフォトレジス
トを洗い去り、フォトレジストと露出したSOG層との上
に上側伝導性材料の層を堆積し、残りのフォトレジスト
を除去する。これにより、上記の伝導体が形成され、焼
成されたSOG層が下側伝導性材料と上側伝導体材料との
間に絶縁性層を形成できた。さらに、上記の表面をクリ
ーンにし、次に、露出されたSOG表面と伝導体との上に
絶縁体層を堆積させることができた。
このような、エッチバックを使わない，高度に柔軟性が
あり、高品質のSOG技術において、SOGは、半導体表面と
接触して、開口や他の金属伝導体と接触して、２つの金
属層の間の誘電体として、毒作用なしに、上または下の
層と良く付着して、誘電体それ自身として使用できる。
もちろん、他の誘電体と組み合わせても使用できる。従
来技術によるSOGを使用するために必要なエッチバック
技法とサンドイッチ技法は、本発明によるステップを使
用するときには、製品を生産するために用いる必要はな
い。従って、本発明は、SiOH,有機揮発物および水が存
在しないSOG層を備え、誘電体，絶縁体等として使用さ
れる構造を含む。
SOG膜が多くの被覆においてプレーナ化を改善するため
に使用できることに留意するべきである。この場合、第
１の被覆は、基板の上にスピン被覆され、予備焼成され
る。第２の被覆は、下側の予備焼成された被覆の上方に
スピン被覆され、予備焼成される。第３の被覆は、下側
の予備焼成された被覆の上方にスピン被覆され、予備焼
成される。以下、同様である。その後で、全体の予備焼
成された層が、前に説明したようにプラズマ中で焼成さ
れる。
プラズマ焼成できる膜の種類は、酸化シリコンのSOGに
限定されない。例えば、スピン・オン（spin−on）酸化
ボロン，酸化リン，酸化ひ素，酸化アルミニウム，酸化
亜鉛，酸化金，酸化白金，酸化アンチモン，酸化インジ
ウム，酸化タンタル，酸化セシウム，酸化鉄，または、
それらの組み合わせに基づいた各種のスピン・オン被覆
が、本発明を用いて焼成できる。
さらに、ブロン，リン，ひ素，アルミニウム，亜鉛，
金，白金，アンチモン，インジウム，タンタル，セシウ
ムおよび鉄の窒化物と酸窒化物から形成されるスピン・
オン被覆型の材料が同様に焼成でき、使用できる。
SOGは、また、ドープされない、又は、公知のリン，ひ
素，アルミニウム，亜鉛，金，白金，アンチモン，イン
ジウム，タンタルおよび鉄のいずれかでドープされたケ
イ酸塩、ドープされない、または、上記の元素でドープ
されたメチルシロキサン、ドープされない、または、上
記の元素でドープされたブチルシロキサン、ドープされ
ない、または、上記の元素でドープされたフェニルシロ
キサン、または、これらのシロキサンの組み合わせのい
ずれかであっても良い。
本発明によるプラズマ焼成膜は、層間絶縁体に限定され
る必要は無い。その若干の応用と構造は、基板のドープ
のための拡散源として、不活性化膜として、バッファ膜
として、アルカリ金属の溶解防止膜（例えば、液晶，エ
レクトロクロミック化合物、エレクトロルミネッセンス
物質などの表示のため）として、反射防止膜としてなさ
れ、また、選択的フォトン吸収，化学抵抗増大，摩擦減
少，腐食保護，付着増大などのために使用される他の材
料である。
種々の応用のため、この方法の最適化は、プラズマグロ
ーと処理するべき膜との間隔の変化、SOG膜の内部電界
を増加することによりこの方法の効果を増大するための
外部分極電界（DCとACのどちらでもよい）の基板または
基板保持部への印加、圧力，電力，周波数，ガス，ガス
混合物，マスフロー，膜温度，処理時間の変化などを含
む。
ここに説明された方法によって生産された膜は、集積回
路，エミッションダイオードデバイス，液晶，エレクト
ロクロミック表示，エレクトロルミネッセンス表示，光
検知素子、太陽電池などの上に、又は、その１部として
使用できる。この膜は、また、光フィルタ、反射防止
体，保護すべき対象物の上の不活性化膜，腐食保護層，
付着促進体，摩擦減少体，機械分野の応用などに応用で
きる。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）半導体基板の上にスピン・オン・ガ
    ラス膜を回転塗布する工程、（ｂ）大部分の溶液を除去
    するのに充分な高温でスピン・オン・ガラス膜を予備焼
    成する工程、および、 （ｃ）スピン・オン・ガラス膜を隣接して自己バイアス
    RF放電を示す種類のプラズマリアクタの中で、窒素プラ
    ズマの中で大部分のSiOH,有機揮発物およびH2Oをスピン
    ・オン・ガラス膜層から除去するのに充分な期間にスピ
    ン・オン・ガラス膜を焼成する工程からなる半導体基板
    上の絶縁層の製造法。
  2. 【請求項２】上記のスピン・オン・ガラスが、２酸化シ
    リコン，酸化ボロン，酸化リン，酸化ひ素，酸化アルミ
    ニウム，酸化亜鉛，酸化金，酸化白金，酸化アンチモ
    ン，酸化インジウム，酸化タンタル，酸化セシウムおよ
    び酸化鉄からなる１群から選択された１種、またはそれ
    らの任意の組み合わせからなることを特徴とする請求項
    １に記載された製造法。
  3. 【請求項３】上記のスピン・オン・ガラスが、ボロン，
    リン，ひ素，アルミニウム，亜鉛，金，白金，アンチモ
    ン，インジウム，タンタル，セシウム及び鉄の酸化物、
    窒化物、または酸窒化物からなる１群から選択された１
    種、またはそれらの任意の組み合わせからなることを特
    徴とする請求項１に記載された製造法。
  4. 【請求項４】上記のスピン・オン・ガラスの種類が、有
    機スピン・オン・ガラス溶液を無機（シロキサン）スピ
    ン・オン・ガラス溶液のいずれかから得られた酸化シリ
    コンであることを特徴とする請求項１に記載の製造法。
  5. 【請求項５】（ａ）半導体基板の上にスピン・オン・ガ
    ラス膜を回転塗布する工程、 （ｂ）大部分の溶液を除去するのに充分な高温でスピン
    ・オン・ガラス膜を予備焼成する工程、 （ｃ）予め決定された膜厚を有するスピン・オン・ガラ
    ス膜を形成するために工程（ａ）と（ｂ）を繰り返すこ
    と、および、 （ｄ）作動中にスピン・オン・ガラス中に電界を生じる
    種類のプラズマリアクタの中で、大部分のSiOH,有機揮
    発物およびH2Oをスピン・オン・ガラス膜の層から除去
    するのに充分な期間にプラズマの中でスピン・オン・ガ
    ラス膜を焼成する工程からなる、基板上の絶縁層の製造
    法。
  6. 【請求項６】スピン・オン・ガラス膜の内部電界を増加
    するためにスピン・オン・ガラス膜と基板とに外部分極
    電界を印加する工程を含むことを特徴とする請求項５に
    記載された製造法。
  7. 【請求項７】上記のリアクタが平行板プラズマリアクタ
    であることを特徴とする請求項５に記載された製造法。
  8. 【請求項８】焼成の前に上記のスピン・オン・ガラス膜
    の表面を湿気または水分と接触させる工程を含むことを
    特徴とする請求項７に記載された製造法。
  9. 【請求項９】上記のスピン・オン・ガラスがドープされ
    た又はドープされていないケイ酸塩、および、ドープさ
    れた又はドープされていないメチルシロキサン，エチル
    シロキサン，ブチルシロキサンおよびフェニルシロキサ
    ン（ここに、ドーパントは、ボロン，リン，ひ素，アル
    ミニウム，亜鉛，金，白金，アンチモン，インジウム，
    タンタル，セシウムおよび鉄からなる１群から選択され
    る）からなる１群から選択されることを特徴とする請求
    項５に記載された製造法。
  10. 【請求項１０】上記のスピン・オン・ガラスが、リンで
    ドープされたケイ酸塩またはシロキサン材料であること
    を特徴とする請求項５に記載された製造法。
  11. 【請求項１１】上記のリアクタが平行板プラズマリアク
    タであり、上記のスピン・オン・ガラスが、２酸化シリ
    コン，酸化ボロン，酸化リン，酸化ひ素，酸化アルミニ
    ウム，酸化亜鉛，酸化金，酸化白金，酸化アンチモン，
    酸化インジウム，酸化タンタル，酸化セシウム及び酸化
    鉄からなる１群から選択された１種、またはそれらの任
    意の組み合わせからなることを特徴とする請求項９に記
    載された製造法。
  12. 【請求項１２】上記のリアクタが平行板プラズマリアク
    タであり、上記のスピン・オン・ガラスが、ボロン，リ
    ン，ひ素，アルミニウム，亜鉛，金，白金，アンチモ
    ン，インジウム，タンタル，セシウム及び鉄の酸化物，
    窒化物または酸窒化物からなる１群から選択された１
    種、またはそれらの任意の組み合わせからなることを特
    徴とする請求項９に記載された製造法。
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