JPH09106983A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing method thereofInfo
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- JPH09106983A JPH09106983A JP7261487A JP26148795A JPH09106983A JP H09106983 A JPH09106983 A JP H09106983A JP 7261487 A JP7261487 A JP 7261487A JP 26148795 A JP26148795 A JP 26148795A JP H09106983 A JPH09106983 A JP H09106983A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置、特に金
属層が形成された半導体基板の上にSOG膜よりなる絶
縁膜を有する半導体装置及びその製造方法に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having an insulating film made of an SOG film on a semiconductor substrate having a metal layer formed thereon and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】低誘電率のSOG膜よりなる従来の絶縁
膜は、図10に示すような構造を持つ有機シラノール縮
合体粒子よりなる集合層である。すなわち、有機シラノ
ール縮合体微粒子は、シリコンとアルキル基との結合
(有機部)がシリコンと酸素との結合(無機部)中に分
子レベルで均一に分散していると共に、その表面にシラ
ノール基(Si−OH)を有している。尚、図10にお
いて、RはCH3 、C2 H5 、C6 H5 等のアルキル基
を示している。2. Description of the Related Art A conventional insulating film made of an SOG film having a low dielectric constant is an aggregate layer made of organic silanol condensate particles having a structure shown in FIG. That is, in the organic silanol condensate fine particles, the bond between silicon and an alkyl group (organic part) is uniformly dispersed at the molecular level in the bond between silicon and oxygen (inorganic part), and the silanol group ( Si-OH). In addition, in FIG. 10, R represents an alkyl group such as CH 3 , C 2 H 5 , and C 6 H 5 .
【0003】従来の絶縁膜は次のようにして形成され
る。すなわち、アルキル基を置換基として有するTEO
S誘導体(シリコン−アルキル基結合がシリコン−酸素
結合中に分子レベルで略均一に分散してなるもの)を加
水分解した後に脱水縮合させることにより得られるシリ
カゾル溶液を半導体基板上に塗布した後、該シリカゾル
溶液を熱処理することにより形成される。The conventional insulating film is formed as follows. That is, TEO having an alkyl group as a substituent
After applying a silica sol solution obtained by hydrolyzing an S derivative (wherein a silicon-alkyl group bond is substantially uniformly dispersed in a silicon-oxygen bond at the molecular level) and then dehydration condensation, onto a semiconductor substrate, It is formed by heat-treating the silica sol solution.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のSO
G膜よりなる絶縁膜を構成する有機シラノール縮合体微
粒子は、前述のように、シリコン−アルキル基結合(有
機部)がシリコン酸素結合(無機部)中に分子レベルで
均一に分散した構造であって、シリコンとアルキル基と
の結合はシリコンと酸素との結合よりも不安定である。
このため、以下に説明するような種々の問題が発生する
が、その前提として、金属層を有する半導体基板上に形
成されたSOG膜よりなる絶縁膜にコンタクトホールを
形成するプロセスについて説明する。However, the conventional SO
As described above, the organic silanol condensate fine particles forming the insulating film made of the G film have a structure in which silicon-alkyl group bonds (organic part) are uniformly dispersed at the molecular level in silicon oxygen bonds (inorganic part). Thus, the bond between silicon and an alkyl group is less stable than the bond between silicon and oxygen.
Therefore, various problems as described below occur, but as a premise therefor, a process of forming a contact hole in an insulating film made of an SOG film formed on a semiconductor substrate having a metal layer will be described.
【0005】まず、図11(a)に示すように、半導体
基板100の上に形成されたアルミニウムよりなる第1
層の金属配線101の上に全面に亘ってCVD法により
膜厚50nmの第1層のSiO2 膜102を堆積する。
次に、図11(b)に示すように、第1層のSiO2 膜
102の上に前記のSOG膜よりなる層間絶縁膜103
を堆積した後、該層間絶縁膜103の上にCVD法によ
り膜厚100nmの第2層のSiO2 膜104を堆積す
る。First, as shown in FIG. 11A, a first aluminum film formed on a semiconductor substrate 100 is used.
A first-layer SiO 2 film 102 having a film thickness of 50 nm is deposited on the entire surface of the metal wiring 101 of the layer by the CVD method.
Next, as shown in FIG. 11B, the interlayer insulating film 103 made of the SOG film is formed on the first layer SiO 2 film 102.
After depositing, a second layer SiO 2 film 104 having a film thickness of 100 nm is deposited on the interlayer insulating film 103 by the CVD method.
【0006】次に、図11(c)に示すように、第2層
のSiO2 膜104の上に有機物よりなるレジストパタ
ーン105を形成した後、図12(a)に示すように、
レジストパターン105を用いて第1層のSiO2 膜1
02、層間絶縁膜103及び第2層のSiO2 膜104
に対してエッチングを行なってコンタクトホール106
を形成する。Next, as shown in FIG. 11C, after forming a resist pattern 105 made of an organic material on the second layer SiO 2 film 104, as shown in FIG.
First layer of SiO 2 film 1 using resist pattern 105
02, interlayer insulating film 103 and second layer SiO 2 film 104
Etching to contact holes 106
To form
【0007】次に、図12(b)に示すようにレジスト
パターン105を酸素プラズマにより除去する。Next, as shown in FIG. 12B, the resist pattern 105 is removed by oxygen plasma.
【0008】ところが、前述したようにシリコンとアル
キル基との結合はシリコンと酸素との結合よりも不安定
であるため、シリコン−アルキル基結合の酸化分解が層
間絶縁膜103におけるコンタクトホール106の側壁
に深く進行する。このため、図12(b)に示すよう
に、層間絶縁膜103におけるコンタクトホール106
に露出した部分にサイドエッチングが生じるという問題
が発生する。However, as described above, the bond between silicon and an alkyl group is more unstable than the bond between silicon and oxygen, so that the oxidative decomposition of the silicon-alkyl group bond causes the side wall of the contact hole 106 in the interlayer insulating film 103. Go deep into. Therefore, as shown in FIG. 12B, the contact hole 106 in the interlayer insulating film 103.
There is a problem that side etching occurs in the exposed portion.
【0009】次に、コンタクトホール106に第2層の
金属配線107(図13を参照)を埋め込む際に行なう
表面熱処理の熱により、図12(c)に示すように、層
間絶縁膜103から水分が発生する。このため、層間絶
縁膜103が吸湿して誘電率が増加したり、アルミニウ
ムよりなる第1層の金属配線101の表面が酸化され、
コンタクト抵抗の上昇を招くという問題がある。Next, as shown in FIG. 12C, moisture from the interlayer insulating film 103 is removed by the heat of the surface heat treatment performed when the second layer metal wiring 107 (see FIG. 13) is buried in the contact hole 106. Occurs. Therefore, the interlayer insulating film 103 absorbs moisture to increase the dielectric constant, or the surface of the first-layer metal wiring 101 made of aluminum is oxidized,
There is a problem that the contact resistance is increased.
【0010】次に、図13に示すように、第2層の金属
配線107を堆積すると、前述したサイドエッチングに
起因して、第2層の金属配線107にボイド108が発
生して、第2層の金属配線107が薄膜化したり又は断
線したりするという問題が発生する。Next, as shown in FIG. 13, when the metal wiring 107 of the second layer is deposited, a void 108 is generated in the metal wiring 107 of the second layer due to the side etching, and the second metal wiring 107 is formed. There is a problem that the metal wiring 107 of the layer is thinned or broken.
【0011】前記に鑑み、本発明は、レジストパターン
を除去する際の酸素プラズマによってサイドエッチング
され難いと共に加熱されても水分を発生し難い絶縁膜を
提供し、これにより、半導体装置における上層の金属配
線の薄膜化及び断線を防止し、下層の金属配線と上層の
金属配線との間のコンタクト抵抗の低減を図り、吸湿に
よる誘電率の増加を抑制することを目的とする。In view of the above, the present invention provides an insulating film which is less likely to be side-etched by oxygen plasma when removing a resist pattern and which is less likely to generate moisture even when heated, whereby an upper metal layer in a semiconductor device is provided. It is an object of the present invention to prevent thinning and disconnection of wiring, reduce contact resistance between a lower metal wiring and an upper metal wiring, and suppress an increase in dielectric constant due to moisture absorption.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項1の発明が講じた解決手段は、半導体基板上
に形成された金属膜と、該金属膜の周囲に形成された絶
縁膜とを備えた半導体装置を前提とし、前記絶縁膜は、
フッ素とシリコンとの結合及び有機基とシリコンとの結
合のうちの少なくとも1つの結合を含む第1のシラノー
ル縮合体微粒子と、酸素とシリコンとの結合のみを含む
第2のシラノール縮合体微粒子とが分散状態で混在した
複合化層よりなる構成とするものである。In order to achieve the above-mentioned object, a solution means provided by the invention of claim 1 is a metal film formed on a semiconductor substrate and an insulating film formed around the metal film. Assuming a semiconductor device including a film, the insulating film is
A first silanol condensate fine particle containing at least one bond of a bond between fluorine and silicon and a bond between an organic group and silicon, and a second silanol condensate fine particle containing only a bond of oxygen and silicon. The structure is composed of composite layers mixed in a dispersed state.
【0013】請求項1の構成により、絶縁膜の最表面に
位置する第1のシラノール縮合体微粒子においては、酸
素プラズマによりシリコン−アルキル基結合が酸化分解
されるが、絶縁膜における最表面の第1のシラノール縮
合体微粒子の内部側には酸素とシリコンとの結合のみを
含む第2のシラノール縮合体微粒子が存在しており、該
第2のシラノール縮合体微粒子はシリコン−酸素結合の
みからなるため酸素プラズマによって酸化分解されない
ので、酸化分解が絶縁膜中に深く進行する事態を回避す
ることができる共に絶縁膜から水分が発生し難い。ま
た、絶縁膜中にフッ素とシリコンとの結合及び有機基と
シリコンとの結合のうちの少なくとも1つの結合を含む
第1のシラノール縮合体微粒子が分散しているので、絶
縁膜の密度及び分極率が低下して比誘電率が小さくな
る。According to the structure of the first aspect, in the first silanol condensate fine particles located on the outermost surface of the insulating film, the oxygen-plasma causes oxidative decomposition of the silicon-alkyl group bond. The second silanol condensate fine particles containing only a bond between oxygen and silicon are present inside the silanol condensate fine particle No. 1 and the second silanol condensate fine particles are composed of only a silicon-oxygen bond. Since it is not oxidatively decomposed by the oxygen plasma, it is possible to avoid the situation where the oxidative decomposition deeply progresses in the insulating film, and it is difficult for moisture to be generated from the insulating film. In addition, since the first silanol condensate fine particles containing at least one bond of a bond between fluorine and silicon and a bond between an organic group and silicon are dispersed in the insulating film, the density and polarizability of the insulating film are reduced. Decreases and the relative dielectric constant decreases.
【0014】請求項2の発明が講じた解決手段は、半導
体基板上に形成された金属膜と、該金属膜の周囲に形成
された絶縁膜とを備えた半導体装置を前提とし、前記絶
縁膜は、フッ素とシリコンとの結合及び有機基とシリコ
ンとの結合のうちの少なくとも1つの結合を含むシラノ
ール縮合体微粒子が酸素とシリコンとの結合のみを含む
シラノールにより化学修飾されたカプセル状粒子の集合
層よりなる構成とするものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a solving means, which is premised on a semiconductor device comprising a metal film formed on a semiconductor substrate and an insulating film formed around the metal film. Is a collection of capsule-like particles in which fine particles of a silanol condensate containing at least one bond of a bond between fluorine and silicon and a bond between an organic group and silicon are chemically modified by silanol containing only a bond between oxygen and silicon. It is configured by layers.
【0015】請求項2の構成により、カプセル状粒子
は、フッ素とシリコンとの結合及び有機基とシリコンと
の結合のうちの少なくとも1つの結合を含むシラノール
縮合体微粒子が酸素とシリコンとの結合のみを含むシラ
ノールにより化学修飾された構造を有しているため、シ
ラノール縮合体微粒子は酸素プラズマに直接に触れない
と共に、表面の酸素とシリコンとの結合のみを含むシラ
ノールは酸素プラズマにより酸化分解されないので、絶
縁膜が酸化分解される事態を回避することができると共
に絶縁膜から水分が発生し難い。また、絶縁膜はフッ素
とシリコンとの結合及び有機基とシリコンとの結合のう
ちの少なくとも1つの結合を含むシラノール縮合体微粒
子よりなるため、絶縁膜の密度が低下して比誘電率が小
さくなる。According to the second aspect of the present invention, the capsule-shaped particles are such that the silanol condensate fine particles containing at least one bond of fluorine-silicon bond and organic group-silicon bond are only oxygen-silicon bond. Since it has a structure chemically modified with silanol containing, the silanol condensate fine particles do not come into direct contact with oxygen plasma, and the silanol containing only the bond between surface oxygen and silicon is not oxidatively decomposed by oxygen plasma. It is possible to avoid the situation where the insulating film is oxidized and decomposed, and it is difficult for moisture to be generated from the insulating film. Further, since the insulating film is composed of fine particles of a silanol condensate containing at least one bond of a bond between fluorine and silicon and a bond between an organic group and silicon, the density of the insulating film decreases and the relative dielectric constant decreases. .
【0016】請求項3の発明が講じた解決手段は、半導
体基板上に形成された金属膜と、該金属膜の周囲に形成
された絶縁膜とを備えた半導体装置を前提とし、前記絶
縁膜は、酸素とシリコンとの結合のみを含むシラノール
縮合体微粒子が、フッ素とシリコンとの結合及び有機基
とシリコンとの結合のうちの少なくとも1つの結合を含
むシラノールにより化学修飾されたカプセル状粒子の集
合層よりなる構成とするものである。According to a third aspect of the present invention, a means for solving the problems is based on a semiconductor device including a metal film formed on a semiconductor substrate and an insulating film formed around the metal film. Is a capsule-like particle in which fine particles of a silanol condensate containing only a bond between oxygen and silicon are chemically modified with a silanol containing at least one bond between a bond between fluorine and silicon and a bond between an organic group and silicon. It is configured by an assembly layer.
【0017】請求項3の構成により、絶縁膜の最表面に
位置するカプセル状粒子においては、フッ素とシリコン
との結合及び有機基とシリコンとの結合のうちの少なく
とも1つの結合を含むシラノールは酸素プラズマにより
酸化分解されるが、カプセル状粒子の内部には無機質よ
りなるシラノール縮合体微粒子が存在しており、該無機
質よりなるシラノール縮合体微粒子は酸素プラズマによ
って酸化分解されないので、酸素プラズマによる酸化分
解は絶縁膜中に進行しない共に絶縁膜から水分が発生し
難い。また、絶縁膜はフッ素とシリコンとの結合及び有
機基とシリコンとの結合のうちの少なくとも1つの結合
を含むシラノールにより化学修飾されたカプセル状粒子
よりなるため、絶縁膜の密度が低下して比誘電率が小さ
くなる。According to the third aspect of the invention, in the capsule-shaped particles located on the outermost surface of the insulating film, the silanol containing at least one of the bond between fluorine and silicon and the bond between an organic group and silicon is oxygen. It is oxidatively decomposed by plasma, but since the silanol condensate fine particles made of an inorganic substance are present inside the capsule-shaped particles and the silanol condensate fine particles made of the inorganic substance are not oxidatively decomposed by the oxygen plasma, the oxidative decomposition by the oxygen plasma is carried out. Does not progress into the insulating film, and moisture is unlikely to be generated from the insulating film. In addition, since the insulating film is composed of capsule-like particles chemically modified with silanol containing at least one bond of a bond between fluorine and silicon and a bond between an organic group and silicon, the density of the insulating film decreases and Dielectric constant decreases.
【0018】請求項4の発明が講じた解決手段は、半導
体基板上に形成された金属膜と、該金属膜の周囲に形成
された絶縁膜とを備えた半導体装置を前提とし、前記絶
縁膜は、酸素とシリコンとの結合のみを含み、表面の水
酸基のうちの少なくとも一部がシリル基により置換され
たシラノール縮合体微粒子の集合層よりなる構成とする
ものである。According to a fourth aspect of the present invention, a means for solving the problems is based on a semiconductor device including a metal film formed on a semiconductor substrate and an insulating film formed around the metal film. Is composed of an aggregate layer of fine particles of silanol condensate containing only bonds of oxygen and silicon and at least a part of the hydroxyl groups on the surface being substituted with silyl groups.
【0019】請求項4の構成により、絶縁膜の最表面に
位置するシラノール縮合体微粒子の表面のシリル基は酸
素プラズマにより脱離するが、シラノール縮合体微粒子
は酸素とシリコンとの結合を含むため、酸素プラズマに
よって酸化分解されないので、酸素プラズマによる酸化
分解は絶縁膜中に進行しない共に絶縁膜から水分が発生
し難い。また、絶縁膜は水酸基のうちの少なくとも一部
がシリル基により置換されたシラノール縮合体微粒子又
はシロキサンポリマーよりなるため、絶縁膜の密度が低
下して比誘電率が小さくなる。According to the structure of claim 4, the silyl group on the surface of the fine particles of the silanol condensate located on the outermost surface of the insulating film is eliminated by oxygen plasma, but the fine particles of the silanol condensate contain a bond between oxygen and silicon. Since it is not oxidatively decomposed by the oxygen plasma, the oxidative decomposition by the oxygen plasma does not proceed into the insulating film, and moisture is hardly generated from the insulating film. Further, since the insulating film is made of silanol condensate fine particles or siloxane polymer in which at least a part of hydroxyl groups is substituted with a silyl group, the density of the insulating film is reduced and the relative dielectric constant is reduced.
【0020】請求項5の発明は、請求項1の発明に係る
半導体装置の製造方法であって、フッ素とシリコンとの
結合及び有機基とシリコンとの結合のうちの少なくとも
1つの結合を含む第1のシラノール縮合体微粒子を含む
第1のシリカゾル溶液と、酸素とシリコンとの結合のみ
を含む第2のシラノール縮合体微粒子を含む第2のシリ
カゾル溶液とを液相で混合して混合シリカゾル溶液を得
る工程と、前記混合シリカゾル溶液を金属膜が形成され
た半導体基板上に供給した後、該半導体基板に熱処理を
施すことにより、前記第1のシラノール縮合体微粒子と
前記第2のシラノール縮合体微粒子とが分散状態で混在
した複合化層よりなる絶縁膜を形成する工程とを備えて
いる構成とするものである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, which comprises at least one bond of a bond between fluorine and silicon and a bond between an organic group and silicon. A first silica sol solution containing 1 silanol condensate fine particles and a second silica sol solution containing second silanol condensate fine particles containing only a bond between oxygen and silicon are mixed in a liquid phase to form a mixed silica sol solution. The step of obtaining and the mixed silica sol solution are supplied onto the semiconductor substrate on which the metal film is formed, and then the semiconductor substrate is subjected to heat treatment to obtain the first silanol condensate fine particles and the second silanol condensate fine particles. And a step of forming an insulating film made of a composite layer in which they are mixed in a dispersed state.
【0021】請求項5の構成により、フッ素とシリコン
との結合及び有機基とシリコンとの結合のうちの少なく
とも1つの結合を含む第1のシラノール縮合体微粒子を
含む第1のシリカゾル溶液と、酸素とシリコンとの結合
のみを含む第2のシラノール縮合体微粒子を含む第2の
シリカゾル溶液とを混合して得た混合シリカゾル溶液を
半導体基板上に供給した後、該半導体基板に熱処理を施
すと、半導体基板上には第1のシラノール縮合体微粒子
と第2のシラノール縮合体微粒子とが分散状態で混在す
る複合化層が形成される。According to the structure of claim 5, a first silica sol solution containing fine particles of first silanol condensate containing at least one bond of a bond between fluorine and silicon and a bond between an organic group and silicon, and oxygen. A mixed silica sol solution obtained by mixing a second silica sol solution containing second silanol condensate fine particles containing only the bond between silicon and silicon is supplied onto the semiconductor substrate, and then the semiconductor substrate is subjected to heat treatment, A composite layer in which the first silanol condensate fine particles and the second silanol condensate fine particles are mixed in a dispersed state is formed on the semiconductor substrate.
【0022】請求項6の発明は、請求項2の発明に係る
半導体装置の製造方法であって、フッ素とシリコンとの
結合及び有機基とシリコンとの結合のうちの少なくとも
1つの結合を含むシラノール縮合体微粒子を含むシリカ
ゾル溶液に、シリコンとアルキル基との結合を含まない
シリコンアルコキシドを混合して混合シリカゾル溶液を
得る工程と、前記混合シリカゾル溶液を金属膜が形成さ
れた半導体基板上に供給した後、該半導体基板に熱処理
を施すことにより、前記シラノール縮合体微粒子が酸素
とシリコンとの結合のみを含むシラノールにより化学修
飾されたカプセル状粒子の集合層よりなる絶縁膜を形成
する工程とを備えている構成とするものである。A sixth aspect of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect of the present invention, wherein the silanol contains at least one of a bond between fluorine and silicon and a bond between an organic group and silicon. A silica sol solution containing condensate fine particles, a step of mixing a silicon alkoxide containing no bond between silicon and an alkyl group to obtain a mixed silica sol solution, and the mixed silica sol solution was supplied onto a semiconductor substrate on which a metal film was formed. After that, the semiconductor substrate is subjected to heat treatment to form an insulating film composed of an aggregate layer of capsule-shaped particles in which the silanol condensate fine particles are chemically modified with silanol containing only a bond between oxygen and silicon. The configuration is as follows.
【0023】請求項6の構成により、フッ素とシリコン
との結合及び有機基とシリコンとの結合のうちの少なく
とも1つの結合を含むシラノール縮合体微粒子を含むシ
リカゾル溶液に、シリコンとアルキル基との結合を含ま
ないシリコンアルコキシドを混合して得た混合シリカゾ
ル溶液を半導体基板上に供給した後、該半導体基板に熱
処理を施すと、半導体基板上にはシラノール縮合体微粒
子が酸素とシリコンとの結合のみを含むシラノールによ
り化学修飾されたカプセル状粒子の集合層が形成され
る。According to the structure of claim 6, a silica sol solution containing fine particles of a silanol condensate containing at least one bond of a bond between fluorine and silicon and a bond between an organic group and silicon is bonded to the silicon and an alkyl group. After supplying the mixed silica sol solution obtained by mixing the silicon alkoxide containing no to the semiconductor substrate, and subjecting the semiconductor substrate to heat treatment, the silanol condensate fine particles on the semiconductor substrate only bond with oxygen and silicon. An aggregate layer of the capsule-like particles chemically modified by the silanol containing is formed.
【0024】請求項7の発明は、請求項6の構成に、前
記シリコンアルコキシドは、テトラエトキシシラン、テ
トラメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリメトキ
シシラン及びトリエトキシフルオロシランのうちの少な
くとも1つを含む構成を付加するものである。According to the invention of claim 7, in the structure of claim 6, the silicon alkoxide contains at least one of tetraethoxysilane, tetramethoxysilane, triethoxysilane, trimethoxysilane and triethoxyfluorosilane. The configuration is added.
【0025】請求項8の発明は、請求項3の発明に係る
半導体装置の製造方法であって、酸素とシリコンとの結
合のみを含むシラノール縮合体微粒子を含むシリカゾル
溶液に、シリコンとアルキル基との結合を含むシリコン
アルコキシドを混合して混合シリカゾル溶液を得る工程
と、前記混合シリカゾル溶液を金属膜が形成された半導
体基板上に供給した後、該半導体基板に熱処理を施すこ
とにより、前記シラノール縮合体微粒子がフッ素とシリ
コンとの結合及び有機基とシリコンとの結合のうちの少
なくとも1つの結合を含むシラノールにより化学修飾さ
れたカプセル状粒子の集合層よりなる絶縁膜を形成する
工程とを備えている構成とするものである。The invention of claim 8 is the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein a silica sol solution containing fine particles of a silanol condensate containing only bonds between oxygen and silicon is added with silicon and an alkyl group. Mixing the silicon alkoxide containing the bond to obtain a mixed silica sol solution, and supplying the mixed silica sol solution onto the semiconductor substrate on which the metal film is formed, and then subjecting the semiconductor substrate to a heat treatment to perform the silanol condensation. A step of forming an insulating film in which the body particles are composed of an aggregate layer of capsule-like particles chemically modified with silanol containing at least one bond of a bond between fluorine and silicon and a bond between an organic group and silicon. It is configured to be.
【0026】請求項8の構成により、酸素とシリコンと
の結合のみを含むシラノール縮合体微粒子を含むシリカ
ゾル溶液に、シリコンとアルキル基との結合を含むシリ
コンアルコキシドを混合して得た混合シリカゾル溶液を
半導体基板上に供給した後、該半導体基板に熱処理を施
すと、半導体基板上には、シラノール縮合体微粒子がフ
ッ素とシリコンとの結合及び有機基とシリコンとの結合
のうちの少なくとも1つの結合を含むシラノールにより
化学修飾されたカプセル状粒子の集合層が形成される。According to the structure of claim 8, a mixed silica sol solution obtained by mixing a silica sol solution containing fine particles of a silanol condensate containing only a bond between oxygen and silicon with a silicon alkoxide containing a bond between silicon and an alkyl group is obtained. When the semiconductor substrate is subjected to heat treatment after being supplied onto the semiconductor substrate, the silanol condensate fine particles form at least one bond among the bond between fluorine and silicon and the bond between an organic group and silicon on the semiconductor substrate. An aggregate layer of the capsule-like particles chemically modified by the silanol containing is formed.
【0027】請求項9の発明は、請求項8の構成に、前
記シリコンアルコキシドはトリエトキシメチルシランを
含む構成を付加するものである。According to a ninth aspect of the invention, in addition to the constitution of the eighth aspect, the constitution in which the silicon alkoxide contains triethoxymethylsilane is added.
【0028】請求項10の発明は、請求項4の発明に係
る半導体装置の製造方法であって、酸素とシリコンとの
結合のみを含むシラノール縮合体微粒子を含むシリカゾ
ル溶液中における前記シラノール縮合体微粒子の表面を
シリル化する第1の工程と、金属膜が形成された半導体
基板の上に、表面がシリル化されたシラノール縮合体微
粒子を含むシリカゾル溶液を供給した後、前記半導体基
板に熱処理を施すことにより、酸素とシリコンとの結合
のみを含み表面の水酸基のうちの少なくとも一部がシリ
ル基により置換されたシラノール縮合体微粒子の集合層
よりなる絶縁膜を形成する第2の工程とを備えている構
成とするものである。A tenth aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect, wherein the silanol condensate fine particles are contained in a silica sol solution containing silanol condensate fine particles containing only a bond between oxygen and silicon. The first step of silylating the surface of the above, and after supplying a silica sol solution containing fine particles of silanol condensate whose surface is silylated onto the semiconductor substrate on which the metal film is formed, heat-treating the semiconductor substrate And a second step of forming an insulating film composed of an aggregate layer of silanol condensate fine particles in which at least a part of hydroxyl groups on the surface containing only bonds of oxygen and silicon are substituted with silyl groups. It is configured to be.
【0029】請求項10の構成により、酸素とシリコン
との結合のみを含み表面がシリル化されたシラノール縮
合体微粒子を含むシリカゾル溶液を半導体基板の上に供
給した後、該半導体基板に熱処理を施すと、半導体基板
上には、酸素とシリコンとの結合のみを含み表面の水酸
基のうちの少なくとも一部がシリル基により置換された
シラノール縮合体微粒子の集合層が形成される。According to the structure of claim 10, a silica sol solution containing fine particles of silanol condensate having only a bond between oxygen and silicon and having a silylated surface is supplied onto the semiconductor substrate, and then the semiconductor substrate is subjected to heat treatment. Then, on the semiconductor substrate, an aggregate layer of silanol condensate fine particles containing only bonds between oxygen and silicon and having at least a part of the hydroxyl groups on the surface substituted with silyl groups is formed.
【0030】請求項11の発明は、請求項10の構成
に、前記第1の工程は、前記シリカゾル溶液とシリル化
剤とを液相で反応させて、前記シラノール縮合体微粒子
の表面の水酸基のうちの少なくとも一部をシリル基によ
り置換する工程を含む構成を付加するものである。According to an eleventh aspect of the invention, in the structure of the tenth aspect, in the first step, the silica sol solution and the silylating agent are reacted in a liquid phase to remove hydroxyl groups on the surface of the silanol condensate fine particles. A structure including a step of substituting at least a part of them with a silyl group is added.
【0031】請求項12の発明は、請求項4の発明に係
る半導体装置の製造方法であって、金属膜が形成された
半導体基板の上に、酸素とシリコンとの結合のみを含む
シラノール縮合体微粒子を含むシリカゾル溶液を供給す
る第1の工程と、前記シリカゾル溶液中における前記シ
ラノール縮合体微粒子の表面をシリル化する第2の工程
と、前記半導体基板に熱処理を施すことにより、酸素と
シリコンとの結合のみを含み表面の水酸基のうちの少な
くとも一部がシリル基により置換されたシラノール縮合
体微粒子の集合層よりなる絶縁膜を形成する第3の工程
とを備えている構成とするものである。A twelfth aspect of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect, wherein a silanol condensate containing only a bond between oxygen and silicon is provided on a semiconductor substrate having a metal film formed thereon. A first step of supplying a silica sol solution containing fine particles, a second step of silylating the surface of the silanol condensate fine particles in the silica sol solution, and a heat treatment on the semiconductor substrate to obtain oxygen and silicon. And a third step of forming an insulating film composed of an aggregate layer of silanol condensate fine particles in which at least some of the hydroxyl groups on the surface thereof are substituted with silyl groups. .
【0032】請求項12の構成により、酸素とシリコン
との結合のみを含むシラノール縮合体微粒子を含むシリ
カゾル溶液を半導体基板上に供給し、半導体基板上にお
いてシラノール縮合体微粒子の表面をシリル化した後、
半導体基板に熱処理を施すと、半導体基板上には、酸素
とシリコンとの結合のみを含み表面の水酸基のうちの少
なくとも一部がシリル基により置換されたシラノール縮
合体微粒子の集合層が形成される。According to the structure of claim 12, a silica sol solution containing fine particles of silanol condensate containing only a bond between oxygen and silicon is supplied onto a semiconductor substrate, and the surface of the fine particle of silanol condensate is silylated on the semiconductor substrate. ,
When a semiconductor substrate is subjected to heat treatment, an aggregate layer of silanol condensate fine particles is formed on the semiconductor substrate, which contains only bonds between oxygen and silicon and in which at least some of the hydroxyl groups on the surface are substituted with silyl groups. .
【0033】請求項13の発明は、請求項12の構成
に、前記第2の工程は、加熱状態の前記半導体基板に気
体状態のシリル化剤を供給する工程を含む構成を付加す
るものである。According to a thirteenth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the twelfth aspect, the second step includes a step of supplying a gas-state silylating agent to the heated semiconductor substrate. .
【0034】請求項14の発明は、請求項12の構成
に、前記第2の工程は、前記半導体基板上において前記
シリカゾル溶液とシリル化剤とを液相で反応させて前記
シラノール縮合体微粒子の表面の水酸基をシリル基に置
換する工程と、前記半導体基板を加熱して前記シラノー
ル縮合体微粒子の表面の残留水酸基をシリル基に置換す
る工程とを含む構成を付加するものである。According to a fourteenth aspect of the present invention, in the structure of the twelfth aspect, the second step is to react the silica sol solution and the silylating agent in a liquid phase on the semiconductor substrate to form the silanol condensate fine particles. A configuration including a step of substituting a hydroxyl group on the surface with a silyl group and a step of heating the semiconductor substrate to substitute a residual hydroxyl group on the surface of the silanol condensate fine particles with a silyl group is added.
【0035】請求項15の発明は、請求項13又は14
の構成に、前記第2の工程は、高圧下において前記シラ
ノール縮合体微粒子の表面をシリル化する工程を含む構
成を付加するものである。The invention of claim 15 is the invention of claim 13 or 14.
In addition to the above configuration, the second step adds a configuration including a step of silylating the surface of the silanol condensate fine particles under high pressure.
【0036】請求項16の発明は、請求項12〜15の
構成に、前記シリル化剤は、ヘキサメチルジシラザン、
ヘキサメチルジシロキサン及びトリメチルクロロシラン
のうちの少なくとも1つを含む構成を付加するものであ
る。The invention of claim 16 is the structure of claims 12 to 15, wherein the silylating agent is hexamethyldisilazane,
A structure containing at least one of hexamethyldisiloxane and trimethylchlorosilane is added.
【0037】[0037]
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施形態に係る半
導体装置における絶縁膜は、図1に示すように、有機シ
ラノール縮合体微粒子1と無機シラノール縮合体微粒子
2とが略均一に混在してなるバルク状の複合化層であ
る。尚、有機シラノール縮合体微粒子1は図10に示し
たものと同様の分子構造を有しており、無機シラノール
縮合体微粒子2は、図4に示すように、シリコン−アル
キル基結合を有しておらずシリコン−酸素結合のみから
なり表面にシラノール基(Si−OH)を有している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As shown in FIG. 1, in an insulating film in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, organic silanol condensate fine particles 1 and inorganic silanol condensate fine particles 2 are mixed substantially uniformly. It is a bulk composite layer formed by. The organic silanol condensate fine particles 1 have the same molecular structure as that shown in FIG. 10, and the inorganic silanol condensate fine particles 2 have a silicon-alkyl group bond as shown in FIG. However, it has only a silicon-oxygen bond and has a silanol group (Si-OH) on the surface.
【0038】第1の実施形態によると、絶縁膜の最表面
に位置する有機シラノール縮合体微粒子1においては、
発明が解決しようとする課題の項で説明したように、酸
素プラズマによりシリコン−アルキル基結合が酸化分解
される。ところが、絶縁膜における最表面に位置する有
機シラノール縮合体微粒子1の内部側には無機シラノー
ル縮合体微粒子2が存在しており、該無機シラノール縮
合体微粒子2はシリコン−酸素結合であるために酸素プ
ラズマによって酸化分解されない。このため、酸素プラ
ズマによる酸化分解は絶縁膜中に深く進行しない。According to the first embodiment, in the organic silanol condensate fine particles 1 located on the outermost surface of the insulating film,
As described in the section of the problem to be solved by the invention, the silicon-alkyl group bond is oxidatively decomposed by the oxygen plasma. However, the inorganic silanol condensate fine particles 2 are present inside the organic silanol condensate fine particles 1 located on the outermost surface of the insulating film. Since the inorganic silanol condensate fine particles 2 are silicon-oxygen bonds, Not oxidatively decomposed by plasma. Therefore, oxidative decomposition by oxygen plasma does not proceed deep into the insulating film.
【0039】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置
における絶縁膜は、図2に示すように、有機基とシリコ
ンとの結合を含む有機シラノール縮合体微粒子3が酸素
とシリコンとの結合のみを含む無機シラノール4に化学
修飾されてなるカプセル状粒子5が多数個集合してなる
集合層である。In the insulating film in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the organic silanol condensate fine particles 3 containing a bond between an organic group and silicon have only a bond between oxygen and silicon. It is an assembly layer in which a large number of capsule-shaped particles 5 chemically modified with an inorganic silanol 4 containing is assembled.
【0040】第2の実施形態によると、カプセル状粒子
5は、有機シラノール縮合体微粒子3が無機のシラノー
ル4により覆われた構造を有しているため、有機シラノ
ール縮合体微粒子3が酸素プラズマによって酸化分解さ
れない。このため、絶縁膜は酸素プラズマによって酸化
分解されない。According to the second embodiment, since the capsule-shaped particles 5 have a structure in which the organic silanol condensate fine particles 3 are covered with the inorganic silanol 4, the organic silanol condensate fine particles 3 are exposed to oxygen plasma. Not oxidatively decomposed. Therefore, the insulating film is not oxidized and decomposed by oxygen plasma.
【0041】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置
における絶縁膜は、図3に示すように、酸素とシリコン
との結合のみを含む無機シラノール縮合体微粒子6が有
機基とシリコンとの結合を含む有機シラノール7により
化学修飾されてなるカプセル状粒子8が多数個集合して
なる集合層である。In the insulating film in the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the inorganic silanol condensate fine particles 6 containing only the bond between oxygen and silicon are bonded to the organic group and silicon. It is an assembly layer in which a large number of capsule-shaped particles 8 chemically modified with an organic silanol 7 containing are assembled.
【0042】第3の実施形態によると、絶縁膜の最表面
に位置するカプセル状粒子8においては、有機のシラノ
ール7が酸素プラズマにより酸化分解されるが、カプセ
ル状粒子8の内部には無機シラノール縮合体微粒子6が
存在しており、該無機シラノール縮合体微粒子6は酸素
プラズマによって酸化分解されないので、酸素プラズマ
による酸化分解は絶縁膜中に進行しない。According to the third embodiment, in the capsule-shaped particles 8 located on the outermost surface of the insulating film, the organic silanol 7 is oxidatively decomposed by oxygen plasma, but the inside of the capsule-shaped particles 8 is an inorganic silanol. Since the condensate fine particles 6 are present and the inorganic silanol condensate fine particles 6 are not oxidatively decomposed by oxygen plasma, the oxidative decomposition by oxygen plasma does not proceed into the insulating film.
【0043】尚、第1又は第2の実施形態における有機
シラノール縮合体微粒子に代えて、図5に示すようなフ
ッ素とシリコンとの結合を含むフッ化シラノール縮合体
微粒子を用いてもよいと共に、第3の実施形態における
有機シラノールに代えて、フッ素とシリコンとの結合を
含むフッ素化シラノールを用いてもよい。In place of the organic silanol condensate fine particles in the first or second embodiment, fluorinated silanol condensate fine particles containing a bond of fluorine and silicon as shown in FIG. 5 may be used. Instead of the organic silanol in the third embodiment, a fluorinated silanol containing a bond between fluorine and silicon may be used.
【0044】以下、第1の実施形態に係る半導体装置の
製造方法について説明する。The method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described below.
【0045】まず、無機シリカゾルの溶液(市販の無機
SOG溶液であって、SiO2 換算濃度は3〜20wt
%である。)100mlと、有機シリカゾルの溶液(市
販の有機SOG溶液であって、SiO2 換算濃度は3〜
20wt%である。)50mlとを混合して混合シリカ
ゾル溶液を得る。First, a solution of an inorganic silica sol (commercially available inorganic SOG solution having an SiO 2 concentration of 3 to 20 wt.
%. ) 100 ml and an organic silica sol solution (commercially available organic SOG solution having a SiO 2 -concentration of 3 to
20 wt%. ) 50 ml are mixed to obtain a mixed silica sol solution.
【0046】次に、混合シリカゾル溶液を、室温で3時
間攪拌した後、図6(a)に示すように金属配線11及
び第1のSiO2 膜12が形成された半導体基板10の
上に3000rpmでスピンコートする。次に、スピン
コートされた混合シリカゾル溶液をホットプレートによ
り、100℃の温度下における1分間のベーキングを行
なった後、150℃の温度下における1分間のベーキン
グを行ない、その後、半導体基板10に対して電気炉に
より窒素雰囲気中における400℃の温度下で30分間
の熱処理を行なったところ、半導体基板10上に膜厚3
80nmのSOG膜よりなる層間絶縁膜13が形成され
た。Next, after the mixed silica sol solution was stirred at room temperature for 3 hours, 3000 rpm was formed on the semiconductor substrate 10 on which the metal wiring 11 and the first SiO 2 film 12 were formed as shown in FIG. 6A. Spin coat with. Next, the spin-coated mixed silica sol solution was baked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 1 minute and then at a temperature of 150 ° C. for 1 minute, and then the semiconductor substrate 10 was baked. When a heat treatment was performed for 30 minutes at a temperature of 400 ° C. in a nitrogen atmosphere with an electric furnace, a film thickness of 3 was formed on the semiconductor substrate 10.
An interlayer insulating film 13 made of an 80 nm SOG film was formed.
【0047】このようにして形成された層間絶縁膜13
を赤外分光法により分析したところ、シリコン−メチル
基の結合が観測され、有機シラノール縮合体微粒子と無
機シラノール縮合体微粒子とが混在してなる複合化層が
形成されていることを確認できた。また、この層間絶縁
膜13の誘電率をCV法により測定したところ、比誘電
率は約2.8であった。The interlayer insulating film 13 thus formed
Was analyzed by infrared spectroscopy, it was confirmed that a silicon-methyl group bond was observed, and that a composite layer was formed in which organic silanol condensate fine particles and inorganic silanol condensate fine particles were mixed. . Further, when the dielectric constant of this interlayer insulating film 13 was measured by the CV method, the relative dielectric constant was about 2.8.
【0048】次に、層間絶縁膜膜13の上にCVD法に
より膜厚100nmの第2のSiO2 膜14を堆積した
後、通常のリソグラフィ工程によってフォトレジスト1
5によるコンタクホールのパターン出しを行ない、その
後、第1及び第2のSiO2膜12,14及び層間絶縁
膜膜13に対してドライエッチングを行なって、図6
(b)に示すようにコンタクトホール16を形成する。
次に、フォトレジスト15を酸素プラズマによる灰化に
より除去した後、電子顕微鏡によりコンタクホール16
の形状を観察したところ、図6(b)に示すように、サ
イドエッチングは殆ど認められなかった。Next, after depositing a second SiO 2 film 14 having a film thickness of 100 nm on the interlayer insulating film 13 by the CVD method, the photoresist 1 is formed by a normal lithography process.
The contact hole pattern is formed by using the pattern No. 5, and then the first and second SiO 2 films 12 and 14 and the interlayer insulating film 13 are dry-etched to obtain the pattern shown in FIG.
A contact hole 16 is formed as shown in FIG.
Next, after removing the photoresist 15 by ashing with oxygen plasma, the contact hole 16 is removed by an electron microscope.
As a result of observing the shape of, the side etching was hardly recognized as shown in FIG.
【0049】また、第1の実施形態に係る半導体装置の
製造方法により得られた層間絶縁膜13に形成されたコ
ンタクホール16のコンタクト抵抗を測定したところ、
通常のCVD法により形成されたSiO2 膜(プラズマ
TEOS膜)よりなる層間絶縁膜に比べてコンタクト抵
抗の上昇は認められなかった。また、加湿試験を行なっ
ても誘電率の変化は殆ど認められなかった。Further, when the contact resistance of the contact hole 16 formed in the interlayer insulating film 13 obtained by the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment was measured,
No increase in contact resistance was observed as compared with the interlayer insulating film made of the SiO 2 film (plasma TEOS film) formed by the ordinary CVD method. Further, even if the humidification test was performed, almost no change in the dielectric constant was recognized.
【0050】尚、無機シリカゾル中に加える有機シリカ
ゾルの量を増減することにより、吸湿性、耐酸素プラズ
マ性及び比誘電率を調整することができる。すなわち、
有機シリカゾルを増加させると、吸湿性が減少し、耐酸
素プラズマ性の劣化が少なくなり、また、比誘電率が低
下する。By increasing or decreasing the amount of organic silica sol added to the inorganic silica sol, hygroscopicity, oxygen plasma resistance and relative dielectric constant can be adjusted. That is,
When the amount of organic silica sol is increased, the hygroscopicity is decreased, the oxygen plasma resistance is less deteriorated, and the relative dielectric constant is decreased.
【0051】また、有機シリカゾルの溶液に代えて、ト
リメトキシフルオロシランの加水分解及び脱水縮合によ
り合成したフッ素化シリカゾルの溶液を無機シリカゾル
中に加えてもよい。このようにすると、図5に示すよう
なフッ素−シリコン結合を有するフッ素シラノール縮合
体微粒子が得られる。Instead of the organic silica sol solution, a solution of fluorinated silica sol synthesized by hydrolysis and dehydration condensation of trimethoxyfluorosilane may be added to the inorganic silica sol. By doing so, fine particles of a fluorine-silanol condensate having a fluorine-silicon bond as shown in FIG. 5 can be obtained.
【0052】以下、第2の実施形態に係る半導体装置の
製造方法について説明する。The method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment will be described below.
【0053】まず、有機シリカゾルの溶液(市販の有機
SOG溶液であって、SiO2 換算濃度は3〜20wt
%である。)100mlに、テトラエトキシシラン0.
2mlと水0.05mlとを加えて有機シリカゾル溶液
を得る。First, a solution of organic silica sol (commercially available organic SOG solution having a SiO 2 concentration of 3 to 20 wt.
%. ) 100 ml of tetraethoxysilane 0.
2 ml and 0.05 ml of water are added to obtain an organic silica sol solution.
【0054】次に、有機シリカゾル溶液を、室温で48
時間攪拌した後、図6(a)に示すように金属配線11
及び第1のSiO2 膜12が形成された半導体基板10
の上に3000rpmでスピンコートする。次に、スピ
ンコートされた有機シリカゾル溶液をホットプレートに
より150℃の温度下における2分間のベーキングを行
なった後、半導体基板10に対して電気炉により窒素雰
囲気中における450℃の温度下で30分間の熱処理を
行なったところ、半導体基板10上に膜厚450nmの
SOG膜よりなる層間絶縁膜13が形成された。Next, the organic silica sol solution was added at room temperature for 48 hours.
After stirring for a time, as shown in FIG.
And the semiconductor substrate 10 on which the first SiO 2 film 12 is formed
Spin coat at 3000 rpm. Next, the spin-coated organic silica sol solution is baked on a hot plate at a temperature of 150 ° C. for 2 minutes, and then the semiconductor substrate 10 is heated by an electric furnace at 450 ° C. in a nitrogen atmosphere for 30 minutes. When the heat treatment was performed, an interlayer insulating film 13 made of an SOG film having a film thickness of 450 nm was formed on the semiconductor substrate 10.
【0055】図7は、層間絶縁膜13を構成するカプセ
ル状粒子の部分拡大構造を示す模式図であって、有機シ
ラノール縮合体微粒子3が無機のシラノール4により覆
われている。FIG. 7 is a schematic view showing a partially enlarged structure of the capsule-shaped particles forming the interlayer insulating film 13, in which the organic silanol condensate fine particles 3 are covered with the inorganic silanol 4.
【0056】このようにして形成された層間絶縁膜13
の誘電率をCV法により測定したところ、比誘電率は約
2.5であった。The interlayer insulating film 13 thus formed
When the dielectric constant of was measured by the CV method, the relative dielectric constant was about 2.5.
【0057】次に、層間絶縁膜膜13の上にCVD法に
より膜厚100nmの第2のSiO2 膜14を堆積した
後、通常のリソグラフィ工程によってフォトレジスト1
5によるコンタクホールのパターン出しを行ない、その
後、第1及び第2のSiO2膜12,14及び層間絶縁
膜膜13に対してドライエッチングを行なって、図6
(b)に示すようにコンタクトホール16を形成する。
次に、フォトレジスト15を酸素プラズマによる灰化に
より除去した後、電子顕微鏡によりコンタクホール16
の形状を観察したところ、図6(b)に示すように、サ
イドエッチングは殆ど認められなかった。Next, after depositing a second SiO 2 film 14 having a film thickness of 100 nm on the interlayer insulating film 13 by the CVD method, the photoresist 1 is formed by a normal lithography process.
The contact hole pattern is formed by using the pattern No. 5, and then the first and second SiO 2 films 12 and 14 and the interlayer insulating film 13 are dry-etched to obtain the pattern shown in FIG.
A contact hole 16 is formed as shown in FIG.
Next, after removing the photoresist 15 by ashing with oxygen plasma, the contact hole 16 is removed by an electron microscope.
As a result of observing the shape of, the side etching was hardly recognized as shown in FIG.
【0058】また、第2の実施形態に係る半導体装置の
製造方法により得られた層間絶縁膜13に形成されたコ
ンタクホール16のコンタクト抵抗を測定したところ、
通常のCVD法により形成されたSiO2 膜(プラズマ
TEOS膜)よりなる層間絶縁膜に比べてコンタクト抵
抗の上昇は認められなかった。また、加湿試験を行なっ
ても誘電率の変化は殆ど認められなかった。When the contact resistance of the contact hole 16 formed in the interlayer insulating film 13 obtained by the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment was measured,
No increase in contact resistance was observed as compared with the interlayer insulating film made of the SiO 2 film (plasma TEOS film) formed by the ordinary CVD method. Further, even if the humidification test was performed, almost no change in the dielectric constant was recognized.
【0059】尚、有機シリカゾル中に加えるテトラエト
キシシランの量を増減することにより、吸湿性、耐酸素
プラズマ性及び比誘電率を調整することができる。すな
わち、テトラエトキシシランの量を増加させると、吸湿
性が増大し、耐酸素プラズマ性が大幅に向上し、また、
比誘電率が上昇する。The hygroscopicity, oxygen plasma resistance and relative permittivity can be adjusted by increasing or decreasing the amount of tetraethoxysilane added to the organic silica sol. That is, when the amount of tetraethoxysilane is increased, the hygroscopicity is increased, the oxygen plasma resistance is significantly improved, and
The relative permittivity increases.
【0060】以下、第3の実施形態に係る半導体装置の
製造方法について説明する。The method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment will be described below.
【0061】まず、無機シリカゾルの溶液(市販の有機
SOG溶液であって、SiO2 換算濃度は3〜20wt
%である。)100mlに、トリエトキシメチルシラン
を0.2mlと水0.05mlとを加えて無機シリカゾ
ル溶液を得る。First, a solution of an inorganic silica sol (commercially available organic SOG solution having an SiO 2 conversion concentration of 3 to 20 wt.
%. ) To 100 ml, 0.2 ml of triethoxymethylsilane and 0.05 ml of water are added to obtain an inorganic silica sol solution.
【0062】次に、無機シリカゾル溶液を、室温で48
時間攪拌した後、図6(a)に示すように金属配線11
及び第1のSiO2 膜12が形成された半導体基板10
の上に3000rpmでスピンコートする。次に、スピ
ンコートされた無機シリカゾル溶液をホットプレートに
より150℃の温度下における2分間のベーキングを行
なった後、半導体基板10に対して電気炉により窒素雰
囲気中における450℃の温度下で30分間の熱処理を
行なったところ、半導体基板10上に膜厚450nmの
SOG膜よりなる層間絶縁膜13が形成された。Next, the inorganic silica sol solution was added at room temperature for 48 hours.
After stirring for a time, as shown in FIG.
And the semiconductor substrate 10 on which the first SiO 2 film 12 is formed
Spin coat at 3000 rpm. Next, the spin-coated inorganic silica sol solution was baked on a hot plate at a temperature of 150 ° C. for 2 minutes, and then the semiconductor substrate 10 was heated by an electric furnace at a temperature of 450 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. When the heat treatment was performed, an interlayer insulating film 13 made of an SOG film having a film thickness of 450 nm was formed on the semiconductor substrate 10.
【0063】このようにして形成された層間絶縁膜13
の誘電率をCV法により測定したところ、比誘電率は約
2.5であった。The interlayer insulating film 13 thus formed
When the dielectric constant of was measured by the CV method, the relative dielectric constant was about 2.5.
【0064】次に、層間絶縁膜膜13の上にCVD法に
より膜厚100nmの第2のSiO2 膜14を堆積した
後、通常のリソグラフィ工程によってフォトレジスト1
5によるコンタクホールのパターン出しを行ない、その
後、第1及び第2のSiO2膜12,14及び層間絶縁
膜膜13に対してドライエッチングを行なって、図6
(b)に示すようにコンタクトホール16を形成する。
次に、フォトレジスト15を酸素プラズマによる灰化に
より除去した後、電子顕微鏡によりコンタクホール16
の形状を観察したところ、図6(b)に示すように、サ
イドエッチングは殆ど認められなかった。Next, after depositing a second SiO 2 film 14 having a film thickness of 100 nm on the interlayer insulating film 13 by the CVD method, the photoresist 1 is formed by a normal lithography process.
The contact hole pattern is formed by using the pattern No. 5, and then the first and second SiO 2 films 12 and 14 and the interlayer insulating film 13 are dry-etched to obtain the pattern shown in FIG.
A contact hole 16 is formed as shown in FIG.
Next, after removing the photoresist 15 by ashing with oxygen plasma, the contact hole 16 is removed by an electron microscope.
As a result of observing the shape of, the side etching was hardly recognized as shown in FIG.
【0065】また、第3の実施形態に係る半導体装置の
製造方法により得られた層間絶縁膜13に形成されたコ
ンタクホール16のコンタクト抵抗を測定したところ、
通常のCVD法により形成されたSiO2 膜(プラズマ
TEOS膜)よりなる層間絶縁膜に比べてコンタクト抵
抗の上昇は認められなかった。また、加湿試験を行なっ
ても誘電率の変化は殆ど認められなかった。Further, the contact resistance of the contact hole 16 formed in the interlayer insulating film 13 obtained by the method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment was measured,
No increase in contact resistance was observed as compared with the interlayer insulating film made of the SiO 2 film (plasma TEOS film) formed by the ordinary CVD method. Further, even if the humidification test was performed, almost no change in the dielectric constant was recognized.
【0066】尚、無機シリカゾル中に加えるテトラエト
キシシランの量を増減することにより、耐湿性、耐酸素
プラズマ性及び比誘電率を調整することもできる。すな
わち、テトラエトキシシランの量を増加させると、吸湿
性が減少し、耐酸素プラズマ性の劣化が少なくなり、ま
た、比誘電率が低下する。The humidity resistance, oxygen plasma resistance and relative dielectric constant can be adjusted by increasing or decreasing the amount of tetraethoxysilane added to the inorganic silica sol. That is, when the amount of tetraethoxysilane is increased, the hygroscopicity is decreased, the oxygen plasma resistance is less deteriorated, and the relative dielectric constant is decreased.
【0067】本発明の第4実施形態に係る半導体装置に
おける絶縁膜は、図8に示すように、表面のシラノール
基を構成するOH基の少なくとも一部がシリル基により
置換されてなるシラノール縮合体微粒子の集合層であ
る。尚、図8においてXはシリル基を示し、図9はシリ
ル基の例を列挙している。As shown in FIG. 8, the insulating film in the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention is a silanol condensate in which at least a part of the OH groups constituting the silanol groups on the surface are replaced by silyl groups. It is an aggregate layer of fine particles. In FIG. 8, X represents a silyl group, and FIG. 9 lists examples of silyl groups.
【0068】以下、第4実施形態に係る半導体装置の第
1の製造方法について説明する。The first method of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment will be described below.
【0069】無機シリカゾルの溶液(市販の無機SOG
溶液であって、SiO2 換算濃度は3〜20wt%であ
る。)100ml中にヘキサメチルジシロキサン10m
lを加えてシリカゾル溶液を得る。Solution of inorganic silica sol (commercially available inorganic SOG
It is a solution and has a SiO 2 conversion concentration of 3 to 20 wt%. ) 10 ml of hexamethyldisiloxane in 100 ml
1 is added to obtain a silica sol solution.
【0070】次に、シリカゾル溶液を、室温で3時間攪
拌した後、半導体基板上に3000rpmでスピンコー
トする。次に、スピンコートされた無機シリカゾル溶液
をホットプレートにより、100℃の温度下における1
分間のベーキングを行なった後、150℃の温度下にお
ける1分間のベーキングを行ない、その後、半導体基板
を電気炉により窒素雰囲気中における450℃の温度下
で30分間の熱処理を行なったところ、半導体基板上に
膜厚380nmのSOG膜よりなる層間絶縁膜が形成さ
れた。Next, the silica sol solution is stirred at room temperature for 3 hours and then spin-coated on the semiconductor substrate at 3000 rpm. Next, the spin-coated inorganic silica sol solution was applied to a hot plate at 1
After baking for 1 minute, the semiconductor substrate was baked for 1 minute at a temperature of 150 ° C., and then the semiconductor substrate was heat-treated for 30 minutes at a temperature of 450 ° C. in a nitrogen atmosphere in an electric furnace. An interlayer insulating film made of an SOG film having a film thickness of 380 nm was formed on the top.
【0071】このようにして形成された層間絶縁膜を赤
外分光法により分析したところ、シリコン−メチル基の
結合が観測され、シラノール縮合体微粒子の表面におい
てシリル化反応が生じたことを確認できた。また、この
層間絶縁膜の誘電率をCV法により測定したところ、比
誘電率は約2.8であった。When the interlayer insulating film thus formed was analyzed by infrared spectroscopy, it was confirmed that a silicon-methyl group bond was observed and that a silylation reaction had occurred on the surface of the silanol condensate fine particles. It was Further, when the dielectric constant of this interlayer insulating film was measured by the CV method, the relative dielectric constant was about 2.8.
【0072】次に、層間絶縁膜膜の上にCVD法により
膜厚100nmのSiO2 膜を堆積した後、通常のリソ
グラフィ工程によってフォトレジストによるコンタクホ
ールのパターン出しを行ない、その後、SiO2 膜及び
層間絶縁膜膜に対してドライエッチングを行なってコン
タクトホールを形成する。次に、フォトレジストを酸素
プラズマによる灰化により除去した後、電子顕微鏡によ
りコンタクホールの形状を観察したところ、サイドエッ
チングは殆ど認められなかった。Next, after depositing a SiO 2 film having a film thickness of 100 nm on the interlayer insulating film by a CVD method, contact holes are patterned by a photoresist by a normal lithography process, and then the SiO 2 film and A contact hole is formed by dry etching the interlayer insulating film. Next, after removing the photoresist by ashing with oxygen plasma, when observing the shape of the contact hole with an electron microscope, almost no side etching was observed.
【0073】また、前記の層間絶縁膜に形成されたコン
タクホールのコンタクト抵抗を測定したところ、通常の
CVD法により形成されたSiO2 膜(プラズマTEO
S膜)よりなる層間絶縁膜に比べてコンタクト抵抗の上
昇は認められなかった。When the contact resistance of the contact hole formed in the above-mentioned interlayer insulating film was measured, it was found that the SiO 2 film (plasma TEO) formed by the usual CVD method was used.
No increase in contact resistance was observed as compared with the interlayer insulating film made of S film).
【0074】尚、無機シリカゾル溶液中に加えるヘキサ
メチルジシロキサンの量を増減することにより耐湿性、
耐酸素プラズマ性及び比誘電率を調整することができ
る。Moisture resistance can be improved by increasing or decreasing the amount of hexamethyldisiloxane added to the inorganic silica sol solution.
The oxygen plasma resistance and the relative dielectric constant can be adjusted.
【0075】また、シリル化剤としては、ヘキサメチル
ジシロキサンに代えて、トリエチルクロロシランやヘキ
サメチルジシラザン等を用いても同様の効果が得られ
る。The same effect can be obtained by using triethylchlorosilane or hexamethyldisilazane as the silylating agent instead of hexamethyldisiloxane.
【0076】また、シリカゾルの塗布性を調整するため
に、シリル化剤をヘキサン、アセトン、エタノール等の
適当な非水溶媒に溶解した後、無機シリカゾル溶液と混
合してもよい。In order to adjust the coatability of the silica sol, the silylating agent may be dissolved in a suitable non-aqueous solvent such as hexane, acetone, ethanol and then mixed with the inorganic silica sol solution.
【0077】以下、第4実施形態に係る半導体装置の第
2の製造方法について説明する。The second method of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment will be described below.
【0078】無機シリカゾルの溶液(市販の無機SOG
溶液であって、SiO2 換算濃度は3〜20wt%であ
る。)を半導体基板上にスピンコート法により3000
rpmで塗布して湿潤ゲル膜を形成した後、半導体基板
を160℃に加熱しながらシリル化剤としてのヘキサメ
チルジシラザンを気化させたガスに10分間暴露する。
その後、半導体基板を電気炉により窒素雰囲気中におけ
る450℃の温度下で30分間の熱処理を行なったとこ
ろ、半導体基板上に膜厚380nmのSOG膜よりなる
層間絶縁膜が形成された。Solution of inorganic silica sol (commercially available inorganic SOG
It is a solution and has a SiO 2 conversion concentration of 3 to 20 wt%. ) On a semiconductor substrate by spin coating
After coating at rpm to form a wet gel film, the semiconductor substrate is heated to 160 ° C. and exposed to a gas obtained by vaporizing hexamethyldisilazane as a silylating agent for 10 minutes.
After that, when the semiconductor substrate was heat-treated in an electric furnace in a nitrogen atmosphere at a temperature of 450 ° C. for 30 minutes, an interlayer insulating film made of an SOG film having a film thickness of 380 nm was formed on the semiconductor substrate.
【0079】このようにして形成された層間絶縁膜を赤
外分光法により分析したところ、シリコン−メチル基の
結合が観測され、無機シラノール縮合体微粒子の表面に
おいてシリル化反応が生じたことを確認できた。また、
この層間絶縁膜の誘電率をCV法により測定したとこ
ろ、比誘電率は約2.9であった。When the interlayer insulating film thus formed was analyzed by infrared spectroscopy, it was confirmed that a silicon-methyl group bond was observed and that a silylation reaction had occurred on the surface of the inorganic silanol condensate fine particles. did it. Also,
When the dielectric constant of this interlayer insulating film was measured by the CV method, the relative dielectric constant was about 2.9.
【0080】次に、層間絶縁膜膜の上にCVD法により
膜厚100nmのSiO2 膜を堆積した後、通常のリソ
グラフィ工程によってフォトレジストによるコンタクホ
ールのパターン出しを行ない、その後、SiO2 膜及び
層間絶縁膜膜に対してドライエッチングを行なってコン
タクトホールを形成する。次に、フォトレジストを酸素
プラズマによる灰化により除去した後、電子顕微鏡によ
りコンタクホールの形状を観察したところ、サイドエッ
チングは殆ど認められなかった。Next, after depositing a SiO 2 film having a film thickness of 100 nm on the interlayer insulating film by a CVD method, contact holes are patterned by a photoresist by a usual lithography process, and then the SiO 2 film and A contact hole is formed by dry etching the interlayer insulating film. Next, after removing the photoresist by ashing with oxygen plasma, when observing the shape of the contact hole with an electron microscope, almost no side etching was observed.
【0081】また、前記の層間絶縁膜に形成されたコン
タクホールのコンタクト抵抗を測定したところ、通常の
CVD法により形成されたSiO2 膜(プラズマTEO
S膜)よりなる層間絶縁膜に比べてコンタクト抵抗の上
昇は認められなかった。Further, when the contact resistance of the contact hole formed in the above-mentioned interlayer insulating film was measured, the SiO 2 film (plasma TEO) formed by the ordinary CVD method was measured.
No increase in contact resistance was observed as compared with the interlayer insulating film made of S film).
【0082】尚、ガス化したシリル化剤による暴露温度
及び暴露時間を変えることにより、残留シラノール基の
シリル化の割合を調整することができる。このようにし
て、耐湿性、耐酸素プラズマ性及び比誘電率の調整を行
なうことができる。The rate of silylation of residual silanol groups can be adjusted by changing the exposure temperature and exposure time by the gasified silylating agent. In this way, the humidity resistance, oxygen plasma resistance, and relative dielectric constant can be adjusted.
【0083】また、シリル化剤としては、ヘキサメチル
ジシラザンに代えて、トリエチルクロロシランやヘキサ
メチルジシラザン等を用いても同様の効果が得られる。The same effect can be obtained by using triethylchlorosilane or hexamethyldisilazane as the silylating agent instead of hexamethyldisilazane.
【0084】以下、第4実施形態に係る半導体装置の第
3の製造方法について説明する。The third manufacturing method of the semiconductor device according to the fourth embodiment will be described below.
【0085】無機シリカゾルの溶液(市販の無機SOG
溶液であって、SiO2 換算濃度は3〜20wt%であ
る。)を半導体基板上にスピンコート法により3000
rpmで塗布して湿潤ゲル膜を形成した後、シリル化剤
としてのヘキサメチルジシラザンを半導体基板上に滴下
し、その後、10分間放置した後、スピン乾燥を行な
う。その後、電気炉により窒素雰囲気中における450
℃の温度下で30分間の熱処理を行なったところ、半導
体基板上に膜厚380nmのSOG膜よりなる層間絶縁
膜が形成された。Solution of inorganic silica sol (commercially available inorganic SOG
It is a solution and has a SiO 2 conversion concentration of 3 to 20 wt%. ) On a semiconductor substrate by spin coating
After coating at rpm to form a wet gel film, hexamethyldisilazane as a silylating agent is dropped on the semiconductor substrate, and then left for 10 minutes, followed by spin drying. Then, using an electric furnace, 450 in a nitrogen atmosphere
When heat treatment was performed at a temperature of 30 ° C. for 30 minutes, an interlayer insulating film made of an SOG film having a film thickness of 380 nm was formed on the semiconductor substrate.
【0086】このようにして形成された層間絶縁膜を赤
外分光法により分析したところ、シリコン−メチル基の
結合が観測され、無機シラノール縮合体微粒子の表面に
おいてシリル化反応が生じたことを確認できた。また、
この層間絶縁膜の誘電率をCV法により測定したとこ
ろ、比誘電率は約3.0であった。When the interlayer insulating film thus formed was analyzed by infrared spectroscopy, it was confirmed that a silicon-methyl group bond was observed and a silylation reaction had occurred on the surface of the inorganic silanol condensate fine particles. did it. Also,
When the dielectric constant of this interlayer insulating film was measured by the CV method, the relative dielectric constant was about 3.0.
【0087】次に、層間絶縁膜膜の上にCVD法により
膜厚100nmのSiO2 膜を堆積した後、通常のリソ
グラフィ工程によってフォトレジストによるコンタクホ
ールのパターン出しを行ない、その後、SiO2 膜及び
層間絶縁膜膜に対してドライエッチングを行なってコン
タクトホールを形成する。次に、フォトレジストを酸素
プラズマによる灰化により除去した後、電子顕微鏡によ
りコンタクホールの形状を観察したところ、サイドエッ
チングは殆ど認められなかった。Next, after depositing a SiO 2 film having a thickness of 100 nm on the interlayer insulating film by a CVD method, a contact hole pattern is formed by a photoresist by an ordinary lithography process, and then the SiO 2 film and A contact hole is formed by dry etching the interlayer insulating film. Next, after removing the photoresist by ashing with oxygen plasma, when observing the shape of the contact hole with an electron microscope, almost no side etching was observed.
【0088】また、前記の層間絶縁膜に形成されたコン
タクホールのコンタクト抵抗を測定したところ、通常の
CVD法により形成されたSiO2 膜(プラズマTEO
S膜)よりなる層間絶縁膜に比べてコンタクト抵抗の上
昇は認められなかった。Further, when the contact resistance of the contact hole formed in the above-mentioned interlayer insulating film was measured, the SiO 2 film (plasma TEO) formed by the ordinary CVD method was measured.
No increase in contact resistance was observed as compared with the interlayer insulating film made of S film).
【0089】尚、シリル化剤との反応温度及び反応時間
を変えることにより、残留シラノール基のシリル化の割
合を調整することができる。このようにして、耐湿性、
耐酸素プラズマ性及び比誘電率の調整を行なうことがで
きる。The rate of silylation of the residual silanol groups can be adjusted by changing the reaction temperature and reaction time with the silylating agent. In this way, moisture resistance,
Oxygen plasma resistance and relative permittivity can be adjusted.
【0090】また、前記第3の製造方法に代えて、シリ
ル化剤を非水溶媒に溶解した後、半導体基板上の湿潤ゲ
ル膜上に滴下してもよい。また、湿潤ゲル膜が形成され
た半導体基板を沸点以下に加熱したシリル化剤又はシリ
ル化剤の溶液に浸漬してもよい。In place of the third manufacturing method, the silylating agent may be dissolved in a non-aqueous solvent and then dropped on the wet gel film on the semiconductor substrate. Further, the semiconductor substrate on which the wet gel film is formed may be immersed in a silylating agent or a solution of the silylating agent heated to a boiling point or lower.
【0091】また、シリル化剤としては、ヘキサメチル
ジシラザンに代えて、トリエチルクロロシランやヘキサ
メチルジシロキサン等を用いても同様の効果が得られ
る。The same effect can be obtained by using triethylchlorosilane or hexamethyldisiloxane as the silylating agent instead of hexamethyldisilazane.
【0092】以下、第4実施形態に係る半導体装置の第
4の製造方法について説明する。The fourth manufacturing method of the semiconductor device according to the fourth embodiment will be described below.
【0093】無機シリカゾルの溶液(市販の無機SOG
溶液であって、SiO2 換算濃度は3〜20wt%であ
る。)を半導体基板上にスピンコート法により3000
rpmで塗布して湿潤ゲル膜を形成した後、シリル化剤
としてヘキサメチルジシラザンの気体が充填された気密
容器内に半導体基板を収納する。その後、前記気密容器
内において200℃の温度下及び50気圧の圧力下にお
いて10分間シリル化反応を起こさせた後、温度を一定
に保ったまま圧力を1気圧に戻し、湿潤ゲル膜の乾燥を
行なった。その後、半導体基板に対して電気炉により窒
素雰囲気中における450℃の温度下で30分間の熱処
理を行なったところ、半導体基板上に膜厚380nmの
SOG膜よりなる層間絶縁膜が形成された。Solution of inorganic silica sol (commercially available inorganic SOG
It is a solution and has a SiO 2 conversion concentration of 3 to 20 wt%. ) On a semiconductor substrate by spin coating
After coating at rpm to form a wet gel film, the semiconductor substrate is placed in an airtight container filled with a gas of hexamethyldisilazane as a silylating agent. After that, a silylation reaction is caused to occur in the airtight container at a temperature of 200 ° C. and a pressure of 50 atm for 10 minutes, and then the pressure is returned to 1 atm with the temperature kept constant to dry the wet gel film. I did. After that, when the semiconductor substrate was heat-treated in an electric furnace in a nitrogen atmosphere at a temperature of 450 ° C. for 30 minutes, an interlayer insulating film made of an SOG film having a film thickness of 380 nm was formed on the semiconductor substrate.
【0094】このようにして形成された層間絶縁膜を赤
外分光法により分析したところ、シリコン−メチル基の
結合が観測され、無機シラノール縮合体微粒子の表面に
おいてシリル化反応が生じたことを確認できた。また、
この層間絶縁膜の誘電率をCV法により測定したとこ
ろ、比誘電率は約3.0であった。When the interlayer insulating film thus formed was analyzed by infrared spectroscopy, it was confirmed that a silicon-methyl group bond was observed and a silylation reaction occurred on the surface of the inorganic silanol condensate fine particles. did it. Also,
When the dielectric constant of this interlayer insulating film was measured by the CV method, the relative dielectric constant was about 3.0.
【0095】次に、層間絶縁膜膜の上にCVD法により
膜厚100nmのSiO2 膜を堆積した後、通常のリソ
グラフィ工程によってフォトレジストによるコンタクホ
ールのパターン出しを行ない、その後、SiO2 膜及び
層間絶縁膜膜に対してドライエッチングを行なってコン
タクトホールを形成する。次に、フォトレジストを酸素
プラズマによる灰化により除去した後、電子顕微鏡によ
りコンタクホールの形状を観察したところ、サイドエッ
チングは殆ど認められなかった。Next, after depositing a SiO 2 film having a thickness of 100nm by CVD on the interlayer insulating film layer performs pattern out of contactee holes due photoresist by conventional lithography process, then, the SiO 2 film and A contact hole is formed by dry etching the interlayer insulating film. Next, after removing the photoresist by ashing with oxygen plasma, when observing the shape of the contact hole with an electron microscope, almost no side etching was observed.
【0096】また、前記の層間絶縁膜に形成されたコン
タクホールのコンタクト抵抗を測定したところ、通常の
CVD法により形成されたSiO2 膜(プラズマTEO
S膜)よりなる層間絶縁膜に比べてコンタクト抵抗の上
昇は認められなかった。When the contact resistance of the contact hole formed in the above-mentioned interlayer insulating film was measured, the SiO 2 film (plasma TEO) formed by the ordinary CVD method was measured.
No increase in contact resistance was observed as compared with the interlayer insulating film made of S film).
【0097】尚、シリル化剤との反応温度、反応圧力及
び反応時間を変えることにより、残留シラノール基のシ
リル化の割合を調整することができる。このようにし
て、耐湿性、耐酸素プラズマ性及び比誘電率の調整を行
なうことができる。The rate of silylation of residual silanol groups can be adjusted by changing the reaction temperature, reaction pressure and reaction time with the silylating agent. In this way, the humidity resistance, oxygen plasma resistance, and relative dielectric constant can be adjusted.
【0098】また、前記第4の製造方法に代えて、湿潤
ゲル膜が形成された半導体基板をシリル化剤が非水溶媒
に溶解した溶液中に浸漬し、高温高圧下で反応させても
よい。非水溶媒としては、ヘキサン、アセトン、エタノ
ール等を用いることができる。Instead of the fourth manufacturing method, the semiconductor substrate on which the wet gel film is formed may be immersed in a solution in which a silylating agent is dissolved in a non-aqueous solvent, and reacted at high temperature and high pressure. . Hexane, acetone, ethanol and the like can be used as the non-aqueous solvent.
【0099】また、シリル化剤としては、ヘキサメチル
ジシラザンに代えて、トリエチルクロロシランやヘキサ
メチルジシロキサン等を用いても同様の効果が得られ
る。The same effect can be obtained by using triethylchlorosilane or hexamethyldisiloxane as the silylating agent instead of hexamethyldisilazane.
【0100】[0100]
【発明の効果】請求項1の発明に係る半導体装置による
と、第2のシラノール縮合体微粒子はシリコン−酸素結
合のみからなり酸素プラズマによって酸化分解されない
ため、酸化分解が絶縁膜中に深く進行する事態を回避す
ることができる共に絶縁膜から水分が発生し難いので、
半導体装置における上層の金属配線の薄膜化及び断線を
防止できると共に下層の金属配線と上層の金属配線との
間のコンタクト抵抗の低減を図ることができる。また、
絶縁膜中にフッ素とシリコンとの結合及び有機基とシリ
コンとの結合のうちの少なくとも1つの結合を含む第1
のシラノール縮合体微粒子が分散しているので、比誘電
率が小さくなる。According to the semiconductor device of the first aspect of the present invention, since the second silanol condensate fine particles are composed of only silicon-oxygen bonds and are not oxidatively decomposed by oxygen plasma, oxidative decomposition proceeds deeply into the insulating film. It is possible to avoid the situation and it is difficult for moisture to be generated from the insulating film.
It is possible to prevent thinning and disconnection of the upper metal wiring in the semiconductor device, and reduce contact resistance between the lower metal wiring and the upper metal wiring. Also,
A first insulating film containing at least one bond between fluorine and silicon and an organic group and silicon;
Since the fine particles of the silanol condensate are dispersed, the relative dielectric constant becomes small.
【0101】請求項2の発明に係る半導体装置による
と、カプセル状粒子を構成するシラノール縮合体微粒子
は酸素プラズマに直接に触れないと共に、表面の酸素と
シリコンとの結合のみを含むシラノールは酸素プラズマ
により酸化分解されないため、絶縁膜が酸化分解される
事態を回避することができると共に絶縁膜から水分が発
生し難いので、半導体装置における上層の金属配線の薄
膜化及び断線を防止できると共に下層の金属配線と上層
の金属配線との間のコンタクト抵抗の低減を図ることが
できる。また、絶縁膜はフッ素とシリコンとの結合及び
有機基とシリコンとの結合のうちの少なくとも1つの結
合を含むシラノール縮合体微粒子よりなるので、比誘電
率が小さくなる。According to the semiconductor device of the second aspect of the present invention, the silanol condensate particles forming the capsule-shaped particles do not come into direct contact with oxygen plasma, and the silanol containing only the bond between surface oxygen and silicon is oxygen plasma. Since it is not oxidatively decomposed by the above, it is possible to avoid a situation in which the insulating film is oxidatively decomposed, and it is difficult for moisture to be generated from the insulating film. It is possible to reduce the contact resistance between the wiring and the upper metal wiring. Further, since the insulating film is made of silanol condensate fine particles containing at least one bond of the bond between fluorine and silicon and the bond between the organic group and silicon, the relative dielectric constant becomes small.
【0102】請求項3の発明に係る半導体装置による
と、絶縁膜の最表面に位置するカプセル状粒子において
は、フッ素とシリコンとの結合及び有機基とシリコンと
の結合のうちの少なくとも1つの結合を含むシラノール
は酸素プラズマにより酸化分解されるが、カプセル状粒
子の内部に存在するシラノール縮合体微粒子は酸素プラ
ズマによって酸化分解されないため、酸素プラズマによ
る酸化分解は絶縁膜中に進行しない共に絶縁膜から水分
が発生し難いので、半導体装置における上層の金属配線
の薄膜化及び断線を防止できると共に下層の金属配線と
上層の金属配線との間のコンタクト抵抗の低減を図るこ
とができる。また、絶縁膜はフッ素とシリコンとの結合
及び有機基とシリコンとの結合のうちの少なくとも1つ
の結合を含むシラノールにより化学修飾されたカプセル
状粒子よりなるので、比誘電率が小さくなる。According to the semiconductor device of the third aspect of the present invention, in the capsule-shaped particles located on the outermost surface of the insulating film, at least one of the bond between fluorine and silicon and the bond between an organic group and silicon is bonded. Silanol containing is oxidatively decomposed by oxygen plasma, but the silanol condensate fine particles present inside the capsule-shaped particles are not oxidatively decomposed by oxygen plasma. Since moisture is unlikely to be generated, it is possible to prevent thinning and disconnection of the upper metal wiring in the semiconductor device, and it is possible to reduce the contact resistance between the lower metal wiring and the upper metal wiring. Further, since the insulating film is composed of capsule-like particles chemically modified with silanol containing at least one bond of a bond between fluorine and silicon and a bond between an organic group and silicon, the relative dielectric constant becomes small.
【0103】請求項4の発明に係る半導体装置による
と、絶縁膜の最表面に位置するシラノール縮合体微粒子
の表面のシリル基は酸素プラズマにより脱離するが、シ
ラノール縮合体微粒子は酸素プラズマによって酸化分解
されないため、酸素プラズマによる酸化分解は絶縁膜中
に進行しない共に絶縁膜から水分が発生し難いので、半
導体装置における上層の金属配線の薄膜化及び断線を防
止できると共に下層の金属配線と上層の金属配線との間
のコンタクト抵抗の低減を図ることができる。また、絶
縁膜は水酸基のうちの少なくとも一部がシリル基により
置換されたシラノール縮合体微粒子又はシロキサンポリ
マーよりなるので、比誘電率が小さくなる。According to the semiconductor device of the fourth aspect of the invention, the silyl groups on the surface of the silanol condensate fine particles located on the outermost surface of the insulating film are eliminated by oxygen plasma, but the silanol condensate fine particles are oxidized by oxygen plasma. Since it is not decomposed, oxidative decomposition by oxygen plasma does not proceed in the insulating film and moisture is less likely to be generated from the insulating film.Thus, thinning and disconnection of the upper metal wiring in the semiconductor device can be prevented and the lower metal wiring and the upper metal wiring can be prevented. The contact resistance with the metal wiring can be reduced. Moreover, since the insulating film is made of silanol condensate fine particles or siloxane polymer in which at least a part of hydroxyl groups is substituted with a silyl group, the relative dielectric constant becomes small.
【0104】請求項5の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、半導体基板上に第1のシラノール縮合体微
粒子と第2のシラノール縮合体微粒子とが分散状態で混
在する複合化層が形成されるので、請求項1の発明に係
る半導体装置を確実に製造することができる。According to the semiconductor device manufacturing method of the fifth aspect of the present invention, the composite layer in which the first silanol condensate fine particles and the second silanol condensate fine particles are mixed in a dispersed state is formed on the semiconductor substrate. Therefore, the semiconductor device according to the first aspect of the invention can be reliably manufactured.
【0105】請求項6の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、半導体基板上にシラノール縮合体微粒子が
酸素とシリコンとの結合のみを含むシラノールにより化
学修飾されたカプセル状粒子の集合層が形成されるの
で、請求項2の発明に係る半導体装置を確実に製造する
ことができる。According to the method for manufacturing a semiconductor device of the sixth aspect of the present invention, an aggregate layer of capsule-like particles is formed on a semiconductor substrate in which fine particles of a silanol condensate are chemically modified with silanol containing only a bond between oxygen and silicon. Therefore, the semiconductor device according to the second aspect of the invention can be reliably manufactured.
【0106】請求項8の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、半導体基板上に、シラノール縮合体微粒子
がフッ素とシリコンとの結合及び有機基とシリコンとの
結合のうちの少なくとも1つの結合を含むシラノールに
より化学修飾されたカプセル状粒子の集合層が形成され
るので、請求項3の発明に係る半導体装置を確実に製造
することができる。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the eighth aspect, the silanol condensate fine particles have at least one bond selected from the bonds of fluorine and silicon and the bonds of organic groups and silicon on the semiconductor substrate. Since the aggregate layer of the capsule-like particles chemically modified by the silanol contained therein is formed, the semiconductor device according to the invention of claim 3 can be reliably manufactured.
【0107】請求項10の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、半導体基板上に、酸素とシリコンとの結
合のみを含み表面の水酸基のうちの少なくとも一部がシ
リル基により置換されたシラノール縮合体微粒子の集合
層が形成されるので、請求項4の発明に係る半導体装置
を確実に製造することができる。According to the method for manufacturing a semiconductor device of the tenth aspect of the present invention, a silanol condensation in which only a bond between oxygen and silicon is contained and at least a part of the hydroxyl groups on the surface is substituted with a silyl group on the semiconductor substrate. Since the aggregated layer of body particles is formed, the semiconductor device according to the invention of claim 4 can be reliably manufactured.
【0108】請求項11の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、シリル化されたシラノール縮合体微粒子
を含むシリカゾル溶液を半導体基板上に供給することが
できる。According to the semiconductor device manufacturing method of the eleventh aspect of the present invention, the silica sol solution containing the silylated condensate of fine particles of the silanol can be supplied onto the semiconductor substrate.
【0109】請求項12の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、半導体基板上においてシラノール縮合体
微粒子の表面をシリル化することができる。According to the semiconductor device manufacturing method of the twelfth aspect of the present invention, the surface of the silanol condensate fine particles can be silylated on the semiconductor substrate.
【0110】請求項13の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、酸素とシリコンとの結合のみを含むシラ
ノール縮合体微粒子を含むシリカゾル溶液が供給された
半導体基板を加熱しつつ気体状態のシリル化剤を供給す
るため、シラノール縮合体微粒子のシリル化が促進され
る。According to the method for manufacturing a semiconductor device of the thirteenth aspect of the present invention, the gas-state silylation is performed while heating the semiconductor substrate to which the silica sol solution containing the silanol condensate fine particles containing only the bond between oxygen and silicon is supplied. Since the agent is supplied, silylation of the silanol condensate fine particles is promoted.
【0111】請求項14の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、半導体基板上においてシラノール縮合体
微粒子の表面の水酸基をシリル基に置換した後、半導体
基板を加熱してシラノール縮合体微粒子の表面の残留水
酸基をシリル基に置換するため、シラノール縮合体微粒
子のシリル化が確実に行なわれる。According to the semiconductor device manufacturing method of the fourteenth aspect of the present invention, after the hydroxyl groups on the surface of the silanol condensate fine particles on the semiconductor substrate are replaced with silyl groups, the semiconductor substrate is heated to produce the surface of the silanol condensate fine particles. Since the residual hydroxyl group of (3) is substituted with a silyl group, silanol condensate fine particles can be reliably silylated.
【0112】請求項15の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、第2の工程は、高圧下においてシラノー
ル縮合体微粒子の表面をシリル化する工程を含むため、
シラノール縮合体微粒子のシリル化が良く促進される。According to the semiconductor device manufacturing method of the fifteenth aspect, the second step includes a step of silylating the surface of the silanol condensate fine particles under high pressure.
Silylation of silanol condensate fine particles is promoted well.
【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置にお
ける絶縁膜の構造を示す断面模式図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a structure of an insulating film in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置にお
ける絶縁膜の構造を示す断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an insulating film in a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置にお
ける絶縁膜の構造を示す断面模式図である。FIG. 3 is a schematic sectional view showing a structure of an insulating film in a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の各実施形態における無機シラノール縮
合体微粒子の分子構造を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a molecular structure of fine particles of an inorganic silanol condensate in each embodiment of the present invention.
【図5】本発明の各実施形態におけるフッ化シラノール
縮合体微粒子の分子構造を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic view showing the molecular structure of fine particles of a fluorinated silanol condensate in each embodiment of the present invention.
【図6】本発明の各実施形態に係る半導体装置の製造方
法の各工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing each step of the method for manufacturing the semiconductor device according to each embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第2実施形態に係る半導体装置におけ
るカプセル状粒子の分子構造を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a molecular structure of capsule-shaped particles in a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第4実施形態に係る半導体装置におけ
るシリル化されたシラノール縮合体微粒子の分子構造を
示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing a molecular structure of silylated silanol condensate fine particles in a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図9】図8に示すシリル化されたシラノール縮合体微
粒子の分子構造におけるシリル基の一例を示す化学式で
ある。9 is a chemical formula showing an example of a silyl group in the molecular structure of the silylated silanol condensate fine particles shown in FIG.
【図10】従来及び本発明の各実施形態における有機シ
ラノール縮合体微粒子の分子構造を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic view showing a molecular structure of organic silanol condensate fine particles in the related art and each embodiment of the present invention.
【図11】従来の半導体装置の製造方法の各製造工程を
示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing each manufacturing step of a conventional semiconductor device manufacturing method.
【図12】従来の半導体装置の製造方法の各製造工程を
示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing each manufacturing step of a conventional semiconductor device manufacturing method.
【図13】従来の半導体装置の製造方法の各製造工程を
示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing each manufacturing step of a conventional semiconductor device manufacturing method.
1 有機シラノール縮合体微粒子 2 無機シラノール縮合体微粒子 3 有機シラノール縮合体微粒子 4 無機シラノール 5 カプセル状粒子 6 無機シラノール縮合体微粒子 7 有機シラノール 8 カプセル状粒子 10 半導体基板 11 金属配線 12 第1のSiO2 膜 13 層間絶縁膜 14 第2のSiO2 膜 15 フォトレジスト 16 コンタクトホール1 Organic Silanol Condensate Fine Particles 2 Inorganic Silanol Condensate Fine Particles 3 Organic Silanol Condensate Fine Particles 4 Inorganic Silanol 5 Capsule Particles 6 Inorganic Silanol Condensate Fine Particles 7 Organic Silanol 8 Capsule Particles 10 Semiconductor Substrate 11 Metal Wiring 12 First SiO 2 Film 13 Interlayer insulating film 14 Second SiO 2 film 15 Photoresist 16 Contact hole
Claims (16)
金属膜の周囲に形成された絶縁膜とを備えた半導体装置
において、 前記絶縁膜は、フッ素とシリコンとの結合及び有機基と
シリコンとの結合のうちの少なくとも1つの結合を含む
第1のシラノール縮合体微粒子と、酸素とシリコンとの
結合のみを含む第2のシラノール縮合体微粒子とが分散
状態で混在した複合化層よりなることを特徴とする半導
体装置。1. A semiconductor device comprising a metal film formed on a semiconductor substrate and an insulating film formed around the metal film, wherein the insulating film comprises a bond between fluorine and silicon and an organic group. A composite layer in which fine particles of first silanol condensate containing at least one bond of silicon and fine particles of second silanol condensate containing only bond of oxygen and silicon are mixed in a dispersed state. A semiconductor device characterized by the above.
金属膜の周囲に形成された絶縁膜とを備えた半導体装置
において、 前記絶縁膜は、フッ素とシリコンとの結合及び有機基と
シリコンとの結合のうちの少なくとも1つの結合を含む
シラノール縮合体微粒子が酸素とシリコンとの結合のみ
を含むシラノールにより化学修飾されたカプセル状粒子
の集合層よりなることを特徴とする半導体装置。2. A semiconductor device comprising a metal film formed on a semiconductor substrate and an insulating film formed around the metal film, wherein the insulating film comprises a bond between fluorine and silicon and an organic group. A semiconductor device, wherein the silanol condensate fine particles containing at least one bond with silicon are composed of an assembly layer of capsule-like particles chemically modified with silanol containing only bonds with oxygen and silicon.
金属膜の周囲に形成された絶縁膜とを備えた半導体装置
において、 前記絶縁膜は、酸素とシリコンとの結合のみを含むシラ
ノール縮合体微粒子が、フッ素とシリコンとの結合及び
有機基とシリコンとの結合のうちの少なくとも1つの結
合を含むシラノールにより化学修飾されたカプセル状粒
子の集合層よりなることを特徴とする半導体装置。3. A semiconductor device comprising a metal film formed on a semiconductor substrate and an insulating film formed around the metal film, wherein the insulating film is a silanol containing only a bond of oxygen and silicon. A semiconductor device, wherein the condensate fine particles are an aggregate layer of capsule-like particles chemically modified with silanol containing at least one bond of a bond between fluorine and silicon and a bond between an organic group and silicon.
金属膜の周囲に形成された絶縁膜とを備えた半導体装置
において、 前記絶縁膜は、少なくとも酸素とシリコンとの結合を含
み、表面の水酸基のうちの少なくとも一部がシリル基に
より置換されたシラノール縮合体微粒子又はシロキサン
ポリマーの集合層よりなることを特徴とする半導体装
置。4. A semiconductor device comprising a metal film formed on a semiconductor substrate and an insulating film formed around the metal film, wherein the insulating film contains at least a bond of oxygen and silicon, A semiconductor device comprising a silanol condensate fine particle in which at least a part of surface hydroxyl groups is substituted with a silyl group or an aggregate layer of siloxane polymers.
シリコンとの結合のうちの少なくとも1つの結合を含む
第1のシラノール縮合体微粒子を含む第1のシリカゾル
溶液と、酸素とシリコンとの結合のみを含む第2のシラ
ノール縮合体微粒子を含む第2のシリカゾル溶液とを液
相で混合して混合シリカゾル溶液を得る工程と、 前記混合シリカゾル溶液を金属膜が形成された半導体基
板上に供給した後、該半導体基板に熱処理を施すことに
より、前記第1のシラノール縮合体微粒子と前記第2の
シラノール縮合体微粒子とが分散状態で混在した複合化
層よりなる絶縁膜を形成する工程とを備えていることを
特徴とする半導体装置の製造方法。5. A first silica sol solution containing first silanol condensate fine particles containing at least one bond of a bond between fluorine and silicon and a bond between an organic group and silicon, and a bond between oxygen and silicon. Mixing a second silica sol solution containing second silanol condensate fine particles containing only the liquid phase to obtain a mixed silica sol solution; and supplying the mixed silica sol solution onto a semiconductor substrate having a metal film formed thereon. Then, a heat treatment is applied to the semiconductor substrate to form an insulating film composed of a composite layer in which the first silanol condensate fine particles and the second silanol condensate fine particles are mixed in a dispersed state. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
シリコンとの結合のうちの少なくとも1つの結合を含む
シラノール縮合体微粒子を含むシリカゾル溶液に、シリ
コンとアルキル基との結合を含まないシリコンアルコキ
シドを混合して混合シリカゾル溶液を得る工程と、 前記混合シリカゾル溶液を金属膜が形成された半導体基
板上に供給した後、該半導体基板に熱処理を施すことに
より、前記シラノール縮合体微粒子が酸素とシリコンと
の結合のみを含むシラノールにより化学修飾されたカプ
セル状粒子の集合層よりなる絶縁膜を形成する工程とを
備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。6. A silica sol solution containing fine particles of a silanol condensate containing at least one bond of a bond between fluorine and silicon and a bond between an organic group and silicon, and a silicon alkoxide containing no bond between silicon and an alkyl group. And a step of obtaining a mixed silica sol solution by mixing the above, after supplying the mixed silica sol solution onto the semiconductor substrate on which the metal film is formed, by subjecting the semiconductor substrate to a heat treatment, the silanol condensate fine particles become oxygen and silicon. And a step of forming an insulating film made of an aggregate layer of capsule-like particles chemically modified with silanol containing only a bond with.
トキシシラン、テトラメトキシシラン、トリエトキシシ
ラン、トリメトキシシラン及びトリエトキシフルオロシ
ランのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請
求項6に記載の半導体装置の製造方法。7. The semiconductor according to claim 6, wherein the silicon alkoxide includes at least one of tetraethoxysilane, tetramethoxysilane, triethoxysilane, trimethoxysilane, and triethoxyfluorosilane. Device manufacturing method.
ノール縮合体微粒子を含むシリカゾル溶液に、シリコン
とアルキル基との結合を含むシリコンアルコキシドを混
合して混合シリカゾル溶液を得る工程と、 前記混合シリカゾル溶液を金属膜が形成された半導体基
板上に供給した後、該半導体基板に熱処理を施すことに
より、前記シラノール縮合体微粒子がフッ素とシリコン
との結合及び有機基とシリコンとの結合のうちの少なく
とも1つの結合を含むシラノールにより化学修飾された
カプセル状粒子の集合層よりなる絶縁膜を形成する工程
とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
法。8. A step of mixing a silica sol solution containing fine particles of a silanol condensate containing only a bond of oxygen and silicon with a silicon alkoxide containing a bond of silicon and an alkyl group to obtain a mixed silica sol solution; After the solution is supplied onto the semiconductor substrate on which the metal film is formed, the semiconductor substrate is subjected to heat treatment so that the silanol condensate fine particles form at least one of a bond between fluorine and silicon and a bond between an organic group and silicon. And a step of forming an insulating film composed of an aggregate layer of capsule-like particles chemically modified with silanol containing one bond.
シメチルシランを含むことを特徴とする請求項8に記載
の半導体装置の製造方法。9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the silicon alkoxide contains triethoxymethylsilane.
ラノール縮合体微粒子を含むシリカゾル溶液中における
前記シラノール縮合体微粒子の表面をシリル化する第1
の工程と、 金属膜が形成された半導体基板の上に、表面がシリル化
されたシラノール縮合体微粒子を含むシリカゾル溶液を
供給した後、前記半導体基板に熱処理を施すことによ
り、酸素とシリコンとの結合のみを含み表面の水酸基の
うちの少なくとも一部がシリル基により置換されたシラ
ノール縮合体微粒子の集合層よりなる絶縁膜を形成する
第2の工程とを備えていることを特徴とする半導体装置
の製造方法。10. A method for silylating the surface of the silanol condensate fine particles in a silica sol solution containing the silanol condensate fine particles containing only a bond between oxygen and silicon.
And the step of, on the semiconductor substrate on which the metal film is formed, after supplying a silica sol solution containing silanol condensate fine particles whose surface is silylated, heat-treating the semiconductor substrate to obtain oxygen and silicon. A second step of forming an insulating film comprising an aggregate layer of fine particles of silanol condensate containing only bonds and at least a part of the hydroxyl groups on the surface of which are substituted with silyl groups. Manufacturing method.
液とシリル化剤とを液相で反応させて、前記シラノール
縮合体微粒子の表面の水酸基のうちの少なくとも一部を
シリル基により置換する工程を含むことを特徴とする請
求項10に記載の半導体装置の製造方法。11. The first step is a step of reacting the silica sol solution with a silylating agent in a liquid phase to replace at least a part of hydroxyl groups on the surface of the silanol condensate fine particles with a silyl group. 11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, further comprising:
に、酸素とシリコンとの結合のみを含むシラノール縮合
体微粒子を含むシリカゾル溶液を供給する第1の工程
と、 前記シリカゾル溶液中における前記シラノール縮合体微
粒子の表面をシリル化する第2の工程と、 前記半導体基板に熱処理を施すことにより、酸素とシリ
コンとの結合のみを含み表面の水酸基のうちの少なくと
も一部がシリル基により置換されたシラノール縮合体微
粒子の集合層よりなる絶縁膜を形成する第3の工程とを
備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。12. A first step of supplying a silica sol solution containing fine particles of a silanol condensate containing only a bond of oxygen and silicon onto a semiconductor substrate having a metal film formed thereon, and the silanol in the silica sol solution. The second step of silylating the surface of the condensate particles and the heat treatment of the semiconductor substrate resulted in substitution of at least a part of the hydroxyl groups on the surface containing only the bond between oxygen and silicon with a silyl group. And a third step of forming an insulating film composed of an aggregate layer of fine particles of a silanol condensate.
導体基板に気体状態のシリル化剤を供給する工程を含む
ことを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の製造
方法。13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein the second step includes a step of supplying a silylating agent in a gas state to the heated semiconductor substrate.
において前記シリカゾル溶液とシリル化剤とを液相で反
応させて前記シラノール縮合体微粒子の表面の水酸基を
シリル基に置換する工程と、前記半導体基板を加熱して
前記シラノール縮合体微粒子の表面の残留水酸基をシリ
ル基に置換する工程とを含むことを特徴とする請求項1
2に記載の半導体装置の製造方法。14. The second step, wherein the silica sol solution and the silylating agent are reacted in a liquid phase on the semiconductor substrate to substitute hydroxyl groups on the surface of the silanol condensate fine particles with silyl groups, Heating the semiconductor substrate to replace residual hydroxyl groups on the surface of the silanol condensate fine particles with silyl groups.
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to 2.
記シラノール縮合体微粒子の表面をシリル化する工程を
含むことを特徴とする請求項13又は14に記載の半導
体装置の製造方法。15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein the second step includes a step of silylating the surface of the silanol condensate fine particles under high pressure.
ラザン、ヘキサメチルジシロキサン及びトリメチルクロ
ロシランのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とす
る請求項12〜15のいずれか1項に記載の半導体装置
の製造方法。16. The semiconductor according to claim 12, wherein the silylating agent contains at least one of hexamethyldisilazane, hexamethyldisiloxane, and trimethylchlorosilane. Device manufacturing method.
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5942802A (en) * | 1995-10-09 | 1999-08-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method of producing the same |
| JP2004511896A (en) * | 2000-06-23 | 2004-04-15 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | Method for restoring hydrophobicity in dielectric films and materials |
| US7678712B2 (en) | 2005-03-22 | 2010-03-16 | Honeywell International, Inc. | Vapor phase treatment of dielectric materials |
| US7709371B2 (en) | 2003-01-25 | 2010-05-04 | Honeywell International Inc. | Repairing damage to low-k dielectric materials using silylating agents |
| US7915159B2 (en) | 2004-09-15 | 2011-03-29 | Honeywell International Inc. | Treating agent materials |
| US7915181B2 (en) | 2003-01-25 | 2011-03-29 | Honeywell International Inc. | Repair and restoration of damaged dielectric materials and films |
| JP2018142697A (en) * | 2017-02-28 | 2018-09-13 | 株式会社東芝 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
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- 1995-10-09 JP JP26148795A patent/JP3618150B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5942802A (en) * | 1995-10-09 | 1999-08-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method of producing the same |
| US6171979B1 (en) | 1995-10-09 | 2001-01-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method of producing the same |
| US6200912B1 (en) | 1995-10-09 | 2001-03-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method of producing the same |
| JP2004511896A (en) * | 2000-06-23 | 2004-04-15 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | Method for restoring hydrophobicity in dielectric films and materials |
| US7858294B2 (en) | 2000-06-23 | 2010-12-28 | Honeywell International Inc. | Method to restore hydrophobicity in dielectric films and materials |
| US7709371B2 (en) | 2003-01-25 | 2010-05-04 | Honeywell International Inc. | Repairing damage to low-k dielectric materials using silylating agents |
| US7915181B2 (en) | 2003-01-25 | 2011-03-29 | Honeywell International Inc. | Repair and restoration of damaged dielectric materials and films |
| US7915159B2 (en) | 2004-09-15 | 2011-03-29 | Honeywell International Inc. | Treating agent materials |
| US8475666B2 (en) | 2004-09-15 | 2013-07-02 | Honeywell International Inc. | Method for making toughening agent materials |
| US7678712B2 (en) | 2005-03-22 | 2010-03-16 | Honeywell International, Inc. | Vapor phase treatment of dielectric materials |
| JP2018142697A (en) * | 2017-02-28 | 2018-09-13 | 株式会社東芝 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
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