JPH0834957A - 酸化物被膜形成用塗布液、酸化物被膜の製造法および半導体装置 - Google Patents

酸化物被膜形成用塗布液、酸化物被膜の製造法および半導体装置

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JPH0834957A
JPH0834957A JP32182394A JP32182394A JPH0834957A JP H0834957 A JPH0834957 A JP H0834957A JP 32182394 A JP32182394 A JP 32182394A JP 32182394 A JP32182394 A JP 32182394A JP H0834957 A JPH0834957 A JP H0834957A
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JP
Japan
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oxide film
film
coating film
coating liquid
coating
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Pending
Application number
JP32182394A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Morishima
浩之 森嶋
Yasuo Shimamura
泰夫 島村
Yasuhiro Yamamoto
靖浩 山本
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定で、成膜性の良好な酸化物被膜を生成す
る酸化物被膜形成用塗布液を提供する。 【構成】 (A)一般式 【化1】 (Rは水素または炭素数が1〜4のアルキル基を意味
し、nは5〜1000の整数である)で表わされるポリ
シラザン樹脂ならびに(B)一般式 【化2】 (R′は、炭素数1〜4のアルキル基を意味する)およ
び/または一般式 【化3】 (R″は、炭素数1〜4のアルキル基を意味する)で表
わされるフッ素アルコキシシラン化合物を含有してなる
酸化物被膜形成用塗布液、この塗布液を用いた酸化物被
膜の製造法、この酸化物被膜を用いた半導体装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物被膜形成用塗布
液及び酸化物被膜の製造法に関し、更に詳しくは熱的に
安定で成膜性の良好な酸化物被膜の製造法、この酸化物
被膜形成用塗布液および半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、IC、LSI等の半導体素子の層
間絶縁の方法として、シラノール化合物の加水分解、縮
合物を焼成し、酸化物被膜を形成する方法がよく用いら
れている。テトラエトキシシラン等の4官能シランを用
いる方法が最も多く知られているが、4官能シランのみ
を用いる方法では、焼成してシリカ系被膜を形成する際
に発生する収縮応力が大きいために、膜厚が厚くなると
クラックが発生するという問題がある。更に、シリカ系
被膜の密度が低いためドライエッチングでシリカ系被膜
を加工する際、シリカ系被膜のエッチング速度がCVD
等で形成される酸化膜と比較して著しく速く、その後の
半導体製造工程で配線の断線が生じるといった問題があ
る。一方、ヒドロポリシラザン樹脂を用いた酸化物被膜
の形成法(特開平4−341705号公報、特開平5−
105486号公報)も提案されているが、酸化物被膜
を得るためには1000℃以上の熱処理あるいは特殊な
雰囲気調整が必要とされる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
の従来技術の欠点を除去し、熱的に安定で成膜性の良好
な酸化物被膜の製造法、この酸化物被膜を用いた半導体
装置およびこの酸化物被膜形成用塗布液を提供するもの
である。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の目
的を達成するため種々研究した結果、シリコン、アルミ
等の基体上でクラックが発生せず、さらに、半導体素子
の配線形成工程における配線の断線を防止するためにド
ライエッチング速度がCVD酸化膜等と同等になるよう
な酸化物被膜を形成するためには、(1)焼成時の硬化
収縮を小さくする、(2)膜の密度を高くするという条
件を満たす塗布液を用いることが必要であることを見出
し、本発明に到達した。
【0005】本発明は、(A)一般式
【化4】 (Rは水素または炭素数が1〜4のアルキル基を意味
し、nは5〜1000の整数である)で表わされるポリ
シラザン樹脂ならびに(B)一般式
【化5】 (R′は、炭素数1〜4のアルキル基を意味する)で表
わされるフッ素アルコキシシラン化合物および/または
一般式
【化6】 (R″は、炭素数1〜4のアルキル基を意味する)で表
わされるフッ素アルコキシシラン化合物を含有してなる
酸化物被膜形成用塗布液、これを用いた酸化物被膜の製
造法およびこの酸化物被膜を表面保護膜または層間絶縁
膜とした半導体装置に関する。
【0006】本発明に用いられる前記の一般式で表わさ
れるポリシラザン樹脂は、既に公知の化合物であり、特
開平1−138107号公報、特開平1−203430
号公報等に記載されるように、例えばピリジン溶液中で
ハロゲン化シランとアンモニアを反応させて製造され
る。
【0007】本発明に用いられるフッ素アルコキシシラ
ン化合物は、前記の一般式で表わされ、具体的には、
【化7】 等が挙げられる。
【0008】通常、ポリシラザン樹脂100重量部に対
して、フッ素アルコキシシラン化合物は0.1〜5重量
部の範囲で用いられる。
【0009】酸化物被膜形成用塗布液は、通常、溶媒を
含むが、溶媒としては、キシレン、トルエン、カルビー
トル、アセテート系などの溶媒が挙げられ、これらは1
種でまたは2種以上を組み合わせて用いられる。
【0010】溶媒の使用量は、通常ヒドロポリシラザン
樹脂およびフッ素アルコキシシラン化合物の量が5〜5
0重量%となる量とされる。
【0011】本発明になる酸化物被膜形成用塗布液を用
いて酸化物被膜を形成するには、該塗布液をガラス、セ
ラミックス、シリコンウエハー、回路の形成されたシリ
コンウエハー等の基体上に、浸漬報、回転塗布法等の方
法で塗布後、通常50〜200℃、好ましくは100〜
150℃で乾燥し、ついで通常300〜500℃、好ま
しくは350〜450℃で焼成する。本発明になる酸化
物被膜形成用塗布液を用いて形成したシリカ系被膜は、
耐クラック性に優れ、しかもエッチング性も良好であ
る。本発明になる塗布液を半導体装置の表面または層間
の配線上に上記のように塗布、乾燥ついで焼成して本発
明の酸化物被膜を表面保護膜または層間絶縁膜とした半
導体装置とされる。
【0012】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 実施例1 ヒドロポリシラザン樹脂(R:水素、n=30)の20
重量%m−キシレン溶液(東燃(株)製)100gとフッ
素トリエトキシシラン:FSi(OC25)31gを混合
し、乾燥窒素雰囲気下で1時間撹拌し塗布液を調整し
た。この塗布液をスピナーを用いて2000rpmでシリ
コンウエハー上に塗布した後、150℃に制御されたホ
ットプレート上で1分間乾燥し、ついで電気炉で400
℃で大気中1時間焼成したところ、無色透明でクラック
のない被膜が得られた。該被膜の膜厚を測定したところ
0.4μmであった。さらに、得られた酸化物被膜をバ
レル型酸素プラズマ灰化装置(ヤマト科学製PR−50
1A型)を用いて200Wで30秒間CF4/O2の混合
ガスでエッチングしたところエッチング速度は1000
Å/minであり、同時にエッチングしたCVD酸化膜と同
等であった。また前記の塗布液を、厚さ1.0μm、ラ
イン&スペース幅0.5〜5.1μmのアルミ配線が形
成されたシリコンウエハー上に前記と同様な条件で成膜
したところ、無色透明でクラックのない酸化物被膜が得
られた。
【0013】比較例1 実施例1で用いたヒドロポリシラザン樹脂の20重量%
m−キシレン溶液をスピナーを用いて2000rpmでシ
リコンウエハー上に塗布した後、150℃に制御された
ホットプレート上で1分間乾燥し、ついで電気炉中で4
00℃で大気中1時間焼成したところ、無色透明でクラ
ックのない被膜が得られた。該被膜の膜厚を測定したと
ころ0.4μmであった。さらに、得られた酸化物被膜
をバレル型酸素プラズマ灰化装置(ヤマト科学製PR−
501A型)を用いて200Wで30秒間CF4/O2
混合ガスでエッチングしたところエッチング速度は20
00Å/minであり、同時にエッチングしたCVD酸化膜
の2倍の速さであった。
【0014】実施例2
【化8】 で表わされるメチル基含有有機ポリシラザン(n=5
0)の20重量%m−キシレン溶液100gとフッ素ト
リエトキシシラン:FSi(OC25)31gを混合し、
乾燥窒素雰囲気下で1時間撹拌し塗布液を調整した。こ
の塗布液をスピナーを用いて2000rpmでシリコンウ
エハー上に塗布した後、150℃に制御されたホットプ
レート上で1分間乾燥し、ついで電気炉で400℃で大
気中1時間焼成したところ、無色透明でクラックのない
被膜が得られた。該被膜の膜厚を測定したところ0.4
μmであった。さらに、得られた酸化物被膜をバレル型
酸素プラズマ灰化装置(ヤマト科学製PR−501A
型)を用いて200Wで30秒間CF4/O2の混合ガス
でエッチングしたところエッチング速度は1000Å/m
inであり同時にエッチングしたCVD酸化膜と同等であ
った。また前記塗布溶液を、厚さ1.0μm、ライン&
スペース幅0.5〜5.0μmのアルミ配線が形成され
たシリコンウエハー上に前記と同様な条件で成膜したと
ころ、無色透明でクラックのない酸化物被膜が得られ
た。
【0015】比較例2 実施例1と同様なメチル基含有有機ポリシラザン(n=
50)の20重量%m−キシレン溶液をスピナーを用い
て2000rpmでシリコンウエハー上に塗布した後、1
50℃に制御されたホットプレート上で1分間乾燥し、
ついで電気炉中400℃、500℃、600℃、800
℃、1000℃で大気中1時間焼成したところ、無色透
明でクラックのない被膜が得られた。さらに、本酸化物
被膜をバレル型酸素プラズマ灰化装置(ヤマト科学製P
R−501A型)を用いて200Wで30秒間CF4
2の混合ガスでエッチングしたところ400℃から6
00℃で硬化した試料のエッチング速度は2000Å/m
inであり同時にエッチングしたCVD酸化膜の2倍の速
さであった。また、800℃のエッチング速度は150
0Å/minであり、同時にエッチングしたCVD酸化膜よ
り早い結果が得られた。表1に検討結果を示す。
【0016】比較例3 Si(OCH3)4 152.0gをプロピレングリコール
モノプロピルエーテル600gに溶解し、この溶液にマ
レイン酸2.0gを溶解させた水100.0gを添加
し、加水分解、縮合を行い反応物溶液を作成した。この
反応物溶液をスピナーを用いて2000rpmでシリコン
ウエハー上に塗布した後、150℃に制御されたホット
プレート上で1分間乾燥し、ついで電気炉中400℃で
1時間焼成したところ、無色透明でクラックのない被膜
が得られた。該被膜の膜厚を測定したところ0.25μ
mであった。さらに、得られた被膜をバレル型酸素プラ
ズマ灰化装置(ヤマト科学製PR−501A型)を用い
て200Wで30秒間CF4/O2の混合ガスでエッチン
グしたところエッチング速度は2000Å/minであり、
同時にエッチングしたCVD酸化膜の2倍であった。ま
た前記の反応物溶液を厚さ1.0μm、ライン&スペー
ス幅、0.5〜5.0μmのアルミ配線が形成されたシ
リコンウエハー上に、前記と同様な条件で成膜したとこ
ろ、膜には多数のクラックが存在していた。
【表1】
【0017】
【発明の効果】本発明の酸化物被膜形成用塗布液は3ヵ
月以上の長期保管でも溶液の粘度及び樹脂の分子量変化
が小さく、通常の大気雰囲気においても500℃以下の
熱処理温度で酸化物被膜の形成が可能であり、該塗布液
を用いて形成される酸化物被膜は緻密でかつ2.0μm
程度の厚さでもクラックの発生が無く、更なエッチング
速度もCVD酸化膜と同等であり、電子部品、特に半導
体素子の多層配線における配線段差の平坦化に有効であ
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)一般式 【化1】 (Rは水素または炭素数が1〜4のアルキル基を意味
    し、nは5〜1000の整数である)で表わされるポリ
    シラザン樹脂ならびに(B)一般式 【化2】 (R′は、炭素数1〜4のアルキル基を意味する)で表
    わされるフッ素アルコキシシラン化合物および/または
    一般式 【化3】 (R″は、炭素数1〜4のアルキル基を意味する)で表
    わされるフッ素アルコキシシラン化合物を含有してなる
    酸化物被膜形成用塗布液。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の塗布液を基体表面上に塗
    布後、50〜200℃で乾燥し、ついで300〜500
    ℃で焼成する酸化物被膜の製造法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の酸化物被膜を表面保護膜
    または層間絶縁膜とした半導体装置。
JP32182394A 1994-05-18 1994-12-26 酸化物被膜形成用塗布液、酸化物被膜の製造法および半導体装置 Pending JPH0834957A (ja)

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JP6-103164 1994-05-18
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09157528A (ja) * 1995-12-11 1997-06-17 Tonen Corp ポリシラザン組成物、ポリシラザン溶液の調製方法、該組成物を用いたコーティング用組成物及び該コーティング用組成物を用いて得られるセラミックス被膜付プラスチック
JP2006219538A (ja) * 2005-02-08 2006-08-24 Art Breed Kk コーティング液およびコーティング方法

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