JPH09134917A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH09134917A JPH09134917A JP28865295A JP28865295A JPH09134917A JP H09134917 A JPH09134917 A JP H09134917A JP 28865295 A JP28865295 A JP 28865295A JP 28865295 A JP28865295 A JP 28865295A JP H09134917 A JPH09134917 A JP H09134917A
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- JP
- Japan
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- insulating film
- silica
- based insulating
- polysilazane
- flattening
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 回路が設けられた半導体基板と、この上
に設けられた金属配線層を、この金属配線層を含む半導
体基板上に形成された下層シリカ系絶縁膜と、この下層
シリカ系絶縁膜上にポリシラザンを含む平坦化膜形成用
塗布液を用いて形成された平坦化用シリカ系絶縁膜と、
必要に応じてこの平坦化用シリカ系絶縁膜上に形成され
た上層シリカ系絶縁膜とを含む半導体装置において、下
層シリカ系絶縁膜の圧縮ストレスが−１×１０9dyne／c
m2以下であり、かつ上層シリカ系絶縁膜の圧縮ストレス
が−１×１０9dyne／cm2以下であり、平坦化膜形成用塗
布液中に含まれるポリシラザンが下記一般式［Ｉ］で示
される繰り返し単位を有することを特徴とする半導体装
置。 【効果】 多層半導体装置の金属配線層上に設けられる
平坦化用シリカ系絶縁膜の残留ストレスを下層シリカ絶
縁膜および上層シリカ系絶縁膜によってコントロールす
ることによって、シリカ系絶縁膜にクラックが発生する
ことを防止できる。 【化１】 （式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して、水
素または炭素数１〜８のアルキル基、アルコキシ基また
はアリール基である。）
に設けられた金属配線層を、この金属配線層を含む半導
体基板上に形成された下層シリカ系絶縁膜と、この下層
シリカ系絶縁膜上にポリシラザンを含む平坦化膜形成用
塗布液を用いて形成された平坦化用シリカ系絶縁膜と、
必要に応じてこの平坦化用シリカ系絶縁膜上に形成され
た上層シリカ系絶縁膜とを含む半導体装置において、下
層シリカ系絶縁膜の圧縮ストレスが−１×１０9dyne／c
m2以下であり、かつ上層シリカ系絶縁膜の圧縮ストレス
が−１×１０9dyne／cm2以下であり、平坦化膜形成用塗
布液中に含まれるポリシラザンが下記一般式［Ｉ］で示
される繰り返し単位を有することを特徴とする半導体装
置。 【効果】 多層半導体装置の金属配線層上に設けられる
平坦化用シリカ系絶縁膜の残留ストレスを下層シリカ絶
縁膜および上層シリカ系絶縁膜によってコントロールす
ることによって、シリカ系絶縁膜にクラックが発生する
ことを防止できる。 【化１】 （式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して、水
素または炭素数１〜８のアルキル基、アルコキシ基また
はアリール基である。）
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、半導体装置に関し、さら
に詳しくは多層配線構造を有するとともに配線層上にシ
リカ系絶縁膜が設けられている半導体装置に関する。
に詳しくは多層配線構造を有するとともに配線層上にシ
リカ系絶縁膜が設けられている半導体装置に関する。
【０００２】
【発明の技術的背景】多層配線構造を有する半導体装置
を製造するに際しては、半導体基板上に金属配線層など
を設けると、金属配線層などによって半導体基板上に凹
凸が生じる。この凹凸面上にさらに金属配線層などを形
成しようとしても、凹凸段差で断線が生じることがあ
る。このため、金属配線層上にアルコキシシランなどの
部分加水分解物を含む塗布液を塗布してシリカ系絶縁膜
を形成して、配線層によって生じた凹凸面を高度に平坦
化することが行われている。
を製造するに際しては、半導体基板上に金属配線層など
を設けると、金属配線層などによって半導体基板上に凹
凸が生じる。この凹凸面上にさらに金属配線層などを形
成しようとしても、凹凸段差で断線が生じることがあ
る。このため、金属配線層上にアルコキシシランなどの
部分加水分解物を含む塗布液を塗布してシリカ系絶縁膜
を形成して、配線層によって生じた凹凸面を高度に平坦
化することが行われている。
【０００３】この場合、配線層直上部には、プラズマＣ
ＶＤ法などでシリカ被膜の絶縁層を形成し、このシリカ
被膜のうえに上述したような塗布液を用いて平坦化用シ
リカ系絶縁膜が形成されるのが一般的である。
ＶＤ法などでシリカ被膜の絶縁層を形成し、このシリカ
被膜のうえに上述したような塗布液を用いて平坦化用シ
リカ系絶縁膜が形成されるのが一般的である。
【０００４】さらにこの平坦化用シリカ系絶縁膜上に、
プラズマＣＶＤ法などによってシリカ絶縁膜を設けるこ
とも試みられている。近年、上記の配線層の段差が大き
くなり、これに伴って、平坦化用絶縁膜の膜厚を厚くし
なければならないことが多くなっている。しかし、平坦
化用シリカ絶縁膜の膜厚を厚くすると、膜中に残存する
残留ストレスが大きくなり、このために、平坦化用絶縁
膜およびこの下層、さらに必要に応じて平坦化用絶縁膜
の上層に設けられているシリカ絶縁膜にクラックが発生
するなどの問題があった。
プラズマＣＶＤ法などによってシリカ絶縁膜を設けるこ
とも試みられている。近年、上記の配線層の段差が大き
くなり、これに伴って、平坦化用絶縁膜の膜厚を厚くし
なければならないことが多くなっている。しかし、平坦
化用シリカ絶縁膜の膜厚を厚くすると、膜中に残存する
残留ストレスが大きくなり、このために、平坦化用絶縁
膜およびこの下層、さらに必要に応じて平坦化用絶縁膜
の上層に設けられているシリカ絶縁膜にクラックが発生
するなどの問題があった。
【０００５】本発明者らは、このようなシリカ絶縁膜に
クラックが発生する原因について鋭意検討したころ、平
坦化用シリカ絶縁膜には引張ストレスが残留しており、
この引張ストレスによって平坦化用シリカ絶縁膜にクラ
ックが生ずることを見出し、この引張ストレスを、平坦
化用シリカ絶縁膜の下層あるいは上層に設けられたシリ
カ被膜の圧縮ストレスによって打消せば、平坦化用シリ
カ絶縁膜にクラックが発生するのを防止しうることを見
出して本発明を完成するに至った。
クラックが発生する原因について鋭意検討したころ、平
坦化用シリカ絶縁膜には引張ストレスが残留しており、
この引張ストレスによって平坦化用シリカ絶縁膜にクラ
ックが生ずることを見出し、この引張ストレスを、平坦
化用シリカ絶縁膜の下層あるいは上層に設けられたシリ
カ被膜の圧縮ストレスによって打消せば、平坦化用シリ
カ絶縁膜にクラックが発生するのを防止しうることを見
出して本発明を完成するに至った。
【０００６】
【発明の目的】本発明は、上記のような従来技術の問題
点を解決するもので、平坦化用絶縁膜の残留ストレスを
緩和し、平坦化用シリカ絶縁膜、その下層あるいは上層
に設けられたシリカ被膜のクラック発生を防止し得るよ
うな半導体装置を提供することを目的とする。
点を解決するもので、平坦化用絶縁膜の残留ストレスを
緩和し、平坦化用シリカ絶縁膜、その下層あるいは上層
に設けられたシリカ被膜のクラック発生を防止し得るよ
うな半導体装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【発明の概要】本発明に係る半導体装置は、回路が設け
られた半導体基板と、この上に設けられた金属配線層
と、この金属配線層を含む半導体基板上に形成された下
層シリカ系絶縁膜と、この下層シリカ系絶縁膜上にポリ
シラザンを含む平坦化膜形成用塗布液を用いて形成され
た平坦化用シリカ系絶縁膜と、必要に応じてこの平坦化
用シリカ系絶縁膜上に形成された上層シリカ系絶縁膜と
を含む半導体装置において、下層シリカ系絶縁膜の圧縮
ストレスが−１×１０9dyne／cm2以下であり、かつ上層
シリカ系絶縁膜が設けられる場合には上層シリカ系絶縁
膜の圧縮ストレスが−１×１０9dyne／cm2以下であり、
平坦化膜形成用塗布液中に含まれるポリシラザンが下記
一般式［Ｉ］で示される繰り返し単位を有することを特
徴としている。
られた半導体基板と、この上に設けられた金属配線層
と、この金属配線層を含む半導体基板上に形成された下
層シリカ系絶縁膜と、この下層シリカ系絶縁膜上にポリ
シラザンを含む平坦化膜形成用塗布液を用いて形成され
た平坦化用シリカ系絶縁膜と、必要に応じてこの平坦化
用シリカ系絶縁膜上に形成された上層シリカ系絶縁膜と
を含む半導体装置において、下層シリカ系絶縁膜の圧縮
ストレスが−１×１０9dyne／cm2以下であり、かつ上層
シリカ系絶縁膜が設けられる場合には上層シリカ系絶縁
膜の圧縮ストレスが−１×１０9dyne／cm2以下であり、
平坦化膜形成用塗布液中に含まれるポリシラザンが下記
一般式［Ｉ］で示される繰り返し単位を有することを特
徴としている。
【０００８】
【化３】
【０００９】（式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ
独立して、水素または炭素数１〜８のアルキル基、アル
コキシ基またはアリール基である。）
独立して、水素または炭素数１〜８のアルキル基、アル
コキシ基またはアリール基である。）
【００１０】
【発明の具体的説明】以下本発明に係る半導体装置につ
いて、図面を参照しながらより詳細に説明する。
いて、図面を参照しながらより詳細に説明する。
【００１１】図１には、本発明に係る半導体装置の一具
体例の断面図を示す。シリコンなどの基板上に回路が形
成された半導体基板１上に、アルミニウムなどの金属配
線層２が設けられており、半導体基板１上には金属配線
層に基づく凹凸が形成されている。
体例の断面図を示す。シリコンなどの基板上に回路が形
成された半導体基板１上に、アルミニウムなどの金属配
線層２が設けられており、半導体基板１上には金属配線
層に基づく凹凸が形成されている。
【００１２】この半導体基板１上には、たとえばプラズ
マＣＶＤ法などにより下層シリカ系絶縁膜３が形成され
ている。この下層シリカ系絶縁膜３の膜厚は一般に３０
０ｎｍ以上、好ましくは５００〜１,０００ｎｍの範囲
であることが望ましい。
マＣＶＤ法などにより下層シリカ系絶縁膜３が形成され
ている。この下層シリカ系絶縁膜３の膜厚は一般に３０
０ｎｍ以上、好ましくは５００〜１,０００ｎｍの範囲
であることが望ましい。
【００１３】この下層シリカ系絶縁膜３の圧縮ストレス
は、−１×１０9dyne／cm2以下、好ましくは−２×１０
9dyne／cm2以下であることが望ましい。下層シリカ系絶
縁膜３の圧縮ストレスが−１×１０9dyne／cm2以下であ
ると、この下層シリカ系絶縁膜３上に設けられる平坦化
用シリカ系絶縁膜４の残留ストレス（引張ストレス）を
緩和することができ、該平坦化用シリカ系絶縁膜４にク
ラックが発生するのを効果的に防止できる。
は、−１×１０9dyne／cm2以下、好ましくは−２×１０
9dyne／cm2以下であることが望ましい。下層シリカ系絶
縁膜３の圧縮ストレスが−１×１０9dyne／cm2以下であ
ると、この下層シリカ系絶縁膜３上に設けられる平坦化
用シリカ系絶縁膜４の残留ストレス（引張ストレス）を
緩和することができ、該平坦化用シリカ系絶縁膜４にク
ラックが発生するのを効果的に防止できる。
【００１４】下層シリカ系絶縁膜３の圧縮ストレスを−
１×１０9dyne／cm2以下とするには、たとえばプラズマ
ＣＶＤによって下層シリカ系絶縁膜３を形成する際の印
加電圧（プラズマ放電電圧）を調節することによって行
うことができる。
１×１０9dyne／cm2以下とするには、たとえばプラズマ
ＣＶＤによって下層シリカ系絶縁膜３を形成する際の印
加電圧（プラズマ放電電圧）を調節することによって行
うことができる。
【００１５】下層シリカ系絶縁膜３上には、ポリシラザ
ンを含む平坦化膜形成用塗布液を用いて形成された平坦
化用シリカ系絶縁膜４が設けられている。この平坦化用
シリカ系絶縁膜４は、下記一般式［Ｉ］で示される繰り
返し単位を有する１種または２種以上のポリシラザンを
含んでいる。
ンを含む平坦化膜形成用塗布液を用いて形成された平坦
化用シリカ系絶縁膜４が設けられている。この平坦化用
シリカ系絶縁膜４は、下記一般式［Ｉ］で示される繰り
返し単位を有する１種または２種以上のポリシラザンを
含んでいる。
【００１６】
【化４】
【００１７】（式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ
独立して、水素原子または炭素数１〜８のアルキル基、
およびアルコキシ基あるいはアリール基から選ばれる基
である。） 上記式［Ｉ］中のＲ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ水素
原子、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜
８のアルコキシ基およびアリール基から選ばれる基であ
り、炭素原子数１〜８のアルキル基、特にメチル基、エ
チル基またはプロピル基が好ましい。
独立して、水素原子または炭素数１〜８のアルキル基、
およびアルコキシ基あるいはアリール基から選ばれる基
である。） 上記式［Ｉ］中のＲ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ水素
原子、炭素原子数１〜８のアルキル基、炭素原子数１〜
８のアルコキシ基およびアリール基から選ばれる基であ
り、炭素原子数１〜８のアルキル基、特にメチル基、エ
チル基またはプロピル基が好ましい。
【００１８】本発明で用いられるポリシラザンとして
は、上記式［Ｉ］でＲ1、Ｒ2およびＲ 3がすべて水素原
子であり、１分子中にケイ素原子が５５〜６５重量％、
窒素原子が２０〜３０重量％、水素原子が１０〜１５重
量％であるような量で存在している無機ポリシラザンが
特に好ましい。このような無機ポリシラザンは、たとえ
ば特公昭６３−１６３２５号公報および米国特許第４３
９７８２８号明細書に開示された方法に従って製造する
ことができる。
は、上記式［Ｉ］でＲ1、Ｒ2およびＲ 3がすべて水素原
子であり、１分子中にケイ素原子が５５〜６５重量％、
窒素原子が２０〜３０重量％、水素原子が１０〜１５重
量％であるような量で存在している無機ポリシラザンが
特に好ましい。このような無機ポリシラザンは、たとえ
ば特公昭６３−１６３２５号公報および米国特許第４３
９７８２８号明細書に開示された方法に従って製造する
ことができる。
【００１９】上記式［Ｉ］で表される繰り返し単位を有
するポリシラザンは、直鎖状であっても、環状であって
もよく、直鎖状のポリシラザンと環状のポリシラザンと
が混合して含まれていてもよい。
するポリシラザンは、直鎖状であっても、環状であって
もよく、直鎖状のポリシラザンと環状のポリシラザンと
が混合して含まれていてもよい。
【００２０】本発明で用いられるポリシラザンは、分散
度Ｍｗ／Ｍｎ（重量平均分子量／数平均分量）が３.５
未満、特に２未満であることが好ましい。分散度が３.
５以上のポリシラザンを含む塗布液を用いて、たとえ
ば、配線層が形成された半導体基板上にシリカ系被膜を
形成すると、配線層が平坦化できないことがある。
度Ｍｗ／Ｍｎ（重量平均分子量／数平均分量）が３.５
未満、特に２未満であることが好ましい。分散度が３.
５以上のポリシラザンを含む塗布液を用いて、たとえ
ば、配線層が形成された半導体基板上にシリカ系被膜を
形成すると、配線層が平坦化できないことがある。
【００２１】また、本発明で用いられるポリシラザンの
数平均分子量は、５００〜１０,０００、特に１,０００
〜１０,０００であることが好ましい。ポリシラザンの
数平均分子量が５００未満の場合には、揮発性の低分子
量成分が多く、成膜性が悪い。逆にポリシラザンの数平
均分子量が１００００を越えるポリシラザンを含む塗布
液を用いて、たとえば配線層が形成された半導体基板上
にシリカ系被膜を形成すると、塗布液を塗布する際の塗
布液の流動性が低下して配線層が平坦化できないことが
ある。
数平均分子量は、５００〜１０,０００、特に１,０００
〜１０,０００であることが好ましい。ポリシラザンの
数平均分子量が５００未満の場合には、揮発性の低分子
量成分が多く、成膜性が悪い。逆にポリシラザンの数平
均分子量が１００００を越えるポリシラザンを含む塗布
液を用いて、たとえば配線層が形成された半導体基板上
にシリカ系被膜を形成すると、塗布液を塗布する際の塗
布液の流動性が低下して配線層が平坦化できないことが
ある。
【００２２】さらに、本発明で用いられるポリシラザン
のＳｉ／Ｎ比は、１.０〜１．３０であることが好まし
い。本発明に係る平坦化膜形成用塗布液は、基本的に、
上記樹脂状ポリシラザンを固形分濃度が３〜４０重量％
になるように有機溶媒に溶解することによって調製され
る。
のＳｉ／Ｎ比は、１.０〜１．３０であることが好まし
い。本発明に係る平坦化膜形成用塗布液は、基本的に、
上記樹脂状ポリシラザンを固形分濃度が３〜４０重量％
になるように有機溶媒に溶解することによって調製され
る。
【００２３】この際に用いられる有機溶媒としては、上
記の樹脂状物質を分散または溶解し、塗布液に流動性を
付与するものであれば特に制限はないが、具体的には、
シクロヘキサン、トルエン、キシレン等の炭化水素類、
エチルエーテル、エチルブチルエーテル、ジブチルエー
テル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類
が挙げられる。これらの有機溶媒は単独でもしくは２種
以上を混合して用いられる。
記の樹脂状物質を分散または溶解し、塗布液に流動性を
付与するものであれば特に制限はないが、具体的には、
シクロヘキサン、トルエン、キシレン等の炭化水素類、
エチルエーテル、エチルブチルエーテル、ジブチルエー
テル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類
が挙げられる。これらの有機溶媒は単独でもしくは２種
以上を混合して用いられる。
【００２４】また、本発明に係る塗布液に用いられる上
記有機溶媒としては、水の溶解度が０.５重量％以下で
あるような有機溶媒が好ましい。このような有機溶媒を
塗布液に用いると、塗布液が吸湿して塗布液中のポリシ
ラザンなどが加水分解を起こすのが防止され、これによ
りポットライフの長い塗布液が得られる。
記有機溶媒としては、水の溶解度が０.５重量％以下で
あるような有機溶媒が好ましい。このような有機溶媒を
塗布液に用いると、塗布液が吸湿して塗布液中のポリシ
ラザンなどが加水分解を起こすのが防止され、これによ
りポットライフの長い塗布液が得られる。
【００２５】上記のような平坦化膜形成用塗布液を用い
てシリカ系の平坦化膜を形成すると、塗布液から得られ
た塗膜を乾燥し、次いで従来のポリシラザン系塗布液の
場合よりも低温で焼成しても緻密性に優れ、かつ収縮ス
トレス、ボイド等の少ない平坦性に優れた被膜が得られ
る。
てシリカ系の平坦化膜を形成すると、塗布液から得られ
た塗膜を乾燥し、次いで従来のポリシラザン系塗布液の
場合よりも低温で焼成しても緻密性に優れ、かつ収縮ス
トレス、ボイド等の少ない平坦性に優れた被膜が得られ
る。
【００２６】特にポリシラザンが、上記式［Ｉ］中のＲ
1、Ｒ2およびＲ3の全てが水素原子である無機ポリシラ
ザンである場合、このポリシラザンを含む塗布液を基材
上に塗布して乾燥・焼成することにより、さらに緻密
で、しかも耐クラック性に優れた被膜を得ることができ
る。
1、Ｒ2およびＲ3の全てが水素原子である無機ポリシラ
ザンである場合、このポリシラザンを含む塗布液を基材
上に塗布して乾燥・焼成することにより、さらに緻密
で、しかも耐クラック性に優れた被膜を得ることができ
る。
【００２７】本発明で用いられる平坦化膜形成用塗布液
は、さらに各種の改質ポリシラザンを含んでいても良
い。すなわち、ＮＨn（ＲＯＨ）3-nで表されるアルカノ
ールアミン改質ポリシラザン（特開平６−１２８５２９
号公報）、β-ジケトンおよび／またはβ-ケトエステル
改質ポリシラザン（特開平６−１５７９８９号公報）、
ＲＣＯＯＲ'で表されるカルボン酸および／またはカル
ボン酸エステル改質ポリシラザン（特開平７−３４０３
６号公報）、アルコール化合物改質ポリシラザン（特開
平７−８２５２８号公報）およびフェノール化合物改質
ポリシラザンなどの改質ポリシラザンの１種または２種
以上を含んでいても良い。
は、さらに各種の改質ポリシラザンを含んでいても良
い。すなわち、ＮＨn（ＲＯＨ）3-nで表されるアルカノ
ールアミン改質ポリシラザン（特開平６−１２８５２９
号公報）、β-ジケトンおよび／またはβ-ケトエステル
改質ポリシラザン（特開平６−１５７９８９号公報）、
ＲＣＯＯＲ'で表されるカルボン酸および／またはカル
ボン酸エステル改質ポリシラザン（特開平７−３４０３
６号公報）、アルコール化合物改質ポリシラザン（特開
平７−８２５２８号公報）およびフェノール化合物改質
ポリシラザンなどの改質ポリシラザンの１種または２種
以上を含んでいても良い。
【００２８】上記のような平坦化膜形成用塗布液を用い
て下層シリカ系絶縁膜３上に平坦化用シリカ系絶縁膜４
を形成するには、スプレー法、スピナー法、ディッピン
グ法、ロールコーター法、スクリーン印刷法などの方法
が採用できる。
て下層シリカ系絶縁膜３上に平坦化用シリカ系絶縁膜４
を形成するには、スプレー法、スピナー法、ディッピン
グ法、ロールコーター法、スクリーン印刷法などの方法
が採用できる。
【００２９】塗布後、得られた塗膜を乾燥した後、２５
０〜８００℃、好ましくは２５０〜４５０℃で加熱硬化
処理すると、平坦化用シリカ系絶縁膜４が得られる。こ
の加熱硬化処理は、空気中、加湿雰囲気またはアンモニ
ア雰囲気中で行われるが、紫外線などの電磁波照射によ
る硬化処理を併用することもできる。
０〜８００℃、好ましくは２５０〜４５０℃で加熱硬化
処理すると、平坦化用シリカ系絶縁膜４が得られる。こ
の加熱硬化処理は、空気中、加湿雰囲気またはアンモニ
ア雰囲気中で行われるが、紫外線などの電磁波照射によ
る硬化処理を併用することもできる。
【００３０】このようにして形成される平坦化用シリカ
系絶縁膜４の膜厚は、２００〜８００ｎｍ、好ましくは
３００〜５００ｎｍ程度であることが望ましい。この平
坦化用シリカ系絶縁膜４の残留ストレスすなわち引張ス
トレスは、一般に、＋１×１０9〜３×１０9dyne／cm2
程度である。
系絶縁膜４の膜厚は、２００〜８００ｎｍ、好ましくは
３００〜５００ｎｍ程度であることが望ましい。この平
坦化用シリカ系絶縁膜４の残留ストレスすなわち引張ス
トレスは、一般に、＋１×１０9〜３×１０9dyne／cm2
程度である。
【００３１】図２には、本発明に係る半導体装置の別の
具体例の断面図を示す。この半導体装置は、図１に示し
た半導体装置の平坦化用シリカ系絶縁膜４上に、上層シ
リカ系絶縁膜５が設けられている。
具体例の断面図を示す。この半導体装置は、図１に示し
た半導体装置の平坦化用シリカ系絶縁膜４上に、上層シ
リカ系絶縁膜５が設けられている。
【００３２】この上層シリカ系絶縁膜５は、下層シリカ
系絶縁膜３と同様に、たとえばプラズマＣＶＤ法などに
よって形成される。この上層シリカ系絶縁膜５の膜厚
は、一般に６００ｎｍ以下、好ましくは２００〜６００
ｎｍの範囲であることが望ましい。
系絶縁膜３と同様に、たとえばプラズマＣＶＤ法などに
よって形成される。この上層シリカ系絶縁膜５の膜厚
は、一般に６００ｎｍ以下、好ましくは２００〜６００
ｎｍの範囲であることが望ましい。
【００３３】この上層シリカ系絶縁膜５の圧縮ストレス
は、−１×１０9dyne／cm2以下、好ましくは−２×１０
9dyne／cm2以下であることが望ましい。上層シリカ系絶
縁膜５の圧縮ストレスが−１×１０9dyne／cm2以下であ
ると、この上層シリカ系絶縁膜５の下に設けられている
平坦化用シリカ系絶縁膜４の残留ストレス（引張ストレ
ス）を緩和することができ、該平坦化用シリカ系絶縁膜
４にクラックが発生するのを効果的に防止できる。
は、−１×１０9dyne／cm2以下、好ましくは−２×１０
9dyne／cm2以下であることが望ましい。上層シリカ系絶
縁膜５の圧縮ストレスが−１×１０9dyne／cm2以下であ
ると、この上層シリカ系絶縁膜５の下に設けられている
平坦化用シリカ系絶縁膜４の残留ストレス（引張ストレ
ス）を緩和することができ、該平坦化用シリカ系絶縁膜
４にクラックが発生するのを効果的に防止できる。
【００３４】上層シリカ系絶縁膜５の圧縮ストレスを−
１×１０9dyne／cm2以下とするには、たとえばプラズマ
ＣＶＤによって上層シリカ系絶縁膜５を形成する際の印
加電圧を調節することによって行うことができる。
１×１０9dyne／cm2以下とするには、たとえばプラズマ
ＣＶＤによって上層シリカ系絶縁膜５を形成する際の印
加電圧を調節することによって行うことができる。
【００３５】本明細書において、下層シリカ系絶縁膜２
および上層シリカ系絶縁膜５の圧縮ストレスは、薄膜ス
トレス測定装置（サイエンティフィック メジャメント
システム社製）により測定した。
および上層シリカ系絶縁膜５の圧縮ストレスは、薄膜ス
トレス測定装置（サイエンティフィック メジャメント
システム社製）により測定した。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、金属配線層の平坦化膜
の残留ストレスが、下層のシリカ絶縁膜および上層のシ
リカ絶縁膜の圧縮ストレスにより緩和される。その結
果、平坦化膜、下層および上層の絶縁膜にクラックがな
く、また緻密で平坦性に優れた平坦化膜が形成された多
層配線構造の半導体装置が得られる。
の残留ストレスが、下層のシリカ絶縁膜および上層のシ
リカ絶縁膜の圧縮ストレスにより緩和される。その結
果、平坦化膜、下層および上層の絶縁膜にクラックがな
く、また緻密で平坦性に優れた平坦化膜が形成された多
層配線構造の半導体装置が得られる。
【００３７】
１）平坦化膜形成用塗布液の調製 まず特公昭６３−１６３２５号公報記載の製造法に準じ
て次のような製造法でポリシラザンを合成した。
て次のような製造法でポリシラザンを合成した。
【００３８】温度が０℃の恒温槽内に設置した反応器内
にピリジン６００mlを入れ、撹拌しながらジクロロシラ
ン２８.３ｇを加えて錯体（ピリジンアダクツ）を形成
させた。次いでこのピリジンアダクツを含む液中にアン
モニアを２時間吹き込んで反応生成物を含む液を得た。
この液中に含まれている沈澱を濾過して除去した後、濾
液を耐圧容器内で８０℃で１０時間加熱し、さらに１２
０℃で１０時間加熱重合した。次いで減圧して濾液から
ピリジンを除去することにより、反応器内に樹脂状のポ
リシラザンを得た。
にピリジン６００mlを入れ、撹拌しながらジクロロシラ
ン２８.３ｇを加えて錯体（ピリジンアダクツ）を形成
させた。次いでこのピリジンアダクツを含む液中にアン
モニアを２時間吹き込んで反応生成物を含む液を得た。
この液中に含まれている沈澱を濾過して除去した後、濾
液を耐圧容器内で８０℃で１０時間加熱し、さらに１２
０℃で１０時間加熱重合した。次いで減圧して濾液から
ピリジンを除去することにより、反応器内に樹脂状のポ
リシラザンを得た。
【００３９】得られたポリシラザンのポリスチレン換算
数平均分子量は１,６００、分散度は３.２であった。ま
た、Ｓｉ／Ｎ比は１.２であった。上記のポリシラザン
をキシレンに溶解し、固形分濃度２０重量％の平坦化膜
形成用塗布液を得た。
数平均分子量は１,６００、分散度は３.２であった。ま
た、Ｓｉ／Ｎ比は１.２であった。上記のポリシラザン
をキシレンに溶解し、固形分濃度２０重量％の平坦化膜
形成用塗布液を得た。
【００４０】２）絶縁層形成基板の製造 半導体用基板（６インチシリコンウエハー）の表面に、
まずプラズマＣＶＤ法で下層絶縁膜を形成した。
まずプラズマＣＶＤ法で下層絶縁膜を形成した。
【００４１】次いで、そのうえにスピナー法で平坦化膜
形成塗布液を塗布し、２５０℃で２分間乾燥したのち、
空気中で４００℃、１時間、加熱硬化して基板を得た。
平坦化膜の膜厚は４００ｎｍ、引張ストレスは、＋２×
１０9dyne／cm2であった。なお、一部の基板は、さらに
そのうえにプラズマＣＶＤ法で上層絶縁膜を形成した。
形成塗布液を塗布し、２５０℃で２分間乾燥したのち、
空気中で４００℃、１時間、加熱硬化して基板を得た。
平坦化膜の膜厚は４００ｎｍ、引張ストレスは、＋２×
１０9dyne／cm2であった。なお、一部の基板は、さらに
そのうえにプラズマＣＶＤ法で上層絶縁膜を形成した。
【００４２】得られた基板の絶縁層のクラックの有無を
評価した。評価法は、基板を４００℃、３０分の熱処理
を３回行ったのちのクラックの有無を金属顕微鏡で観察
した。
評価した。評価法は、基板を４００℃、３０分の熱処理
を３回行ったのちのクラックの有無を金属顕微鏡で観察
した。
【００４３】結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
【図１】 図１は本発明に係る半導体装置の一実施例の
断面図である。
断面図である。
【図２】 図２は本発明に係る半導体装置の他の実施例
の断面図である。
の断面図である。
【符号の説明】 １…半導体基板 ２…金属配線層 ３…下層シリカ系絶縁膜 ４…平坦化用シリカ系絶縁膜 ５…上層シリカ系絶縁膜
Claims (2)
- 【請求項１】 回路が設けられた半導体基板と、この上
に設けられた金属配線層と、この金属配線層を含む半導
体基板上に形成された下層シリカ系絶縁膜と、この下層
シリカ系絶縁膜上にポリシラザンを含む平坦化膜形成用
塗布液を用いて形成された平坦化用シリカ系絶縁膜とを
含む半導体装置において、 下層シリカ系絶縁膜の圧縮ストレスが−１×１０9dyne
／cm2以下であり、 平坦化膜形成用塗布液中に含まれるポリシラザンが下記
一般式［Ｉ］で示される繰り返し単位を有することを特
徴とする半導体装置。 【化１】 （式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して、水
素または炭素数１〜８のアルキル基、アルコキシ基また
はアリール基である。） - 【請求項２】 回路が設けられた半導体基板と、この上
に設けられた金属配線層と、この金属配線層を含む半導
体基板上に形成された下層シリカ系絶縁膜と、この下層
シリカ系絶縁膜上にポリシラザンを含む平坦化膜形成用
塗布液を用いて形成された平坦化用シリカ系絶縁膜と、
この平坦化用シリカ系絶縁膜上に形成された上層シリカ
系絶縁膜とを含む半導体装置において、 下層シリカ系絶縁膜の圧縮ストレスが−１×１０9dyne
／cm2以下であり、かつ上層シリカ系絶縁膜の圧縮スト
レスが−１×１０9dyne／cm2以下であり、 平坦化膜形成用塗布液中に含まれるポリシラザンが下記
一般式［Ｉ］で示される繰り返し単位を有することを特
徴とする半導体装置。 【化２】 （式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して、水
素または炭素数１〜８のアルキル基、アルコキシ基また
はアリール基である。）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28865295A JP3227359B2 (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28865295A JP3227359B2 (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09134917A true JPH09134917A (ja) | 1997-05-20 |
| JP3227359B2 JP3227359B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=17732942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28865295A Expired - Fee Related JP3227359B2 (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 半導体装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3227359B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7413987B2 (en) | 2002-10-02 | 2008-08-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for manufacturing a semiconductor device |
| WO2011093357A1 (ja) * | 2010-01-29 | 2011-08-04 | Hoya株式会社 | インプリント用モールド及びその製造方法 |
| CN112251029A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-01-22 | 佛山科学技术学院 | 一种耐漏电起痕硅橡胶及其制备方法和应用 |
-
1995
- 1995-11-07 JP JP28865295A patent/JP3227359B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7413987B2 (en) | 2002-10-02 | 2008-08-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for manufacturing a semiconductor device |
| WO2011093357A1 (ja) * | 2010-01-29 | 2011-08-04 | Hoya株式会社 | インプリント用モールド及びその製造方法 |
| JP5677987B2 (ja) * | 2010-01-29 | 2015-02-25 | Hoya株式会社 | インプリント用モールド及びその製造方法、並びにインプリント用モールド基材 |
| CN112251029A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-01-22 | 佛山科学技术学院 | 一种耐漏电起痕硅橡胶及其制备方法和应用 |
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|---|---|
| JP3227359B2 (ja) | 2001-11-12 |
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