JPH09199595A - トポグラフィ上に酸化ケイ素層を製造する方法 - Google Patents

トポグラフィ上に酸化ケイ素層を製造する方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 短射程のみならず長射程のプレーナ化特性を
有し、従来のSiO2 層に比べて明らかに誘電率の低
い、従って寄生容量を低減することができる、装置的に
容易に形成することのできる金属間誘電体として作用す
るSiO2 層をトポグラフィ上、特にアルミニウム‐ト
ポグラフィ上に製造する方法を提供する。 【解決手段】 トポグラフィ上に有機溶剤に溶かされた
オルガノジシロキサンを施し、このオルガノジシロキサ
ンを重合し、生じた重合体を熱分解及び/又は光分解及
び/又は電子照射により分解し、この重合体をSiO2
に富んだ層にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属間誘電体(I
MD)として作用するSiO2層をトポグラフィ上、特
にアルミニウム−トポグラフィ上に製造する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】集積回路中の金属導電路には殆ど専らア
ルミニウムが使用される。570℃ではアルミニウム−
シリコン共融混合物であるため、アルミニウムがシリコ
ンウェハ上に析出されると直ちに、処理温度は約500
℃以下の範囲に制限される。上下に重なり合うアルミニ
ウム面間の絶縁層としてはSiO2層が使用される。
【0003】このようなSiO2絶縁層は従来主として
SiO2−CVD(化学蒸着)析出法により形成されて
いるが、そのうち特にいわゆるシラン法、LTO法及び
プラズマ酸化法だけが適している。それというのもこれ
までの他の2つの方法、即ちTEOS法及びHTO法で
は500℃をはるかに越える温度で行われるからであ
る。これらの従来の析出法の主な欠点は、このようにし
て析出されたSiO2 層が最良な場合でも部分的にプレ
ーナ化をもたらすに過ぎないことである。従ってこれら
の層は例えば化学機械的研磨又はプレーナ化レジスト−
エッチバックによる経費のかかる別の処理工程でプレー
ナ化されなければならない。しかし良好なプレーナ化は
焦点深度の要求からその後のパターン化工程に不可欠で
ある。
【0004】もう1つの欠点はこのようにして析出され
たSiO2層では通常ε≧3.5の誘電率を有すること
である。この比較的高い誘電率は集積回路にしばしば信
号伝送時間を増加するいわゆる寄生容量を生じることに
なる。
【0005】SiO2層を形成するもう1つの方法はス
パッタリング法である。しかしスパッタリングされたS
iO2層は成長率が約1時間につき1μmと極めて僅か
であり、更にしばしばスパッタリング中にウェハ上に過
剰の粒子の発生が起こるという欠点を有する。
【0006】CVD法により析出されたSiO2層もス
パッタリングされたSiO2層も一般にトポグラフィ上
に中程度のエッジ被覆が得られるに過ぎず、これはアル
ミニウムパターンの側壁が極めて急峻である場合問題と
なる。更にこれらの両方法は装置に極めて経費を要す
る。
【0007】最近いわゆるスピン−オン−グラス層を形
成する方法が開発されている。その際溶剤に溶かされた
シラノール又はシロキサンをトポグラフィ上に施し、こ
れを高めた温度で重縮合反応により網状化する。その結
果確かに概ね良好な部分的プレーナ化率が達成される
が、しかし最大層厚は亀裂が形成されることにより約1
μmに制限され、とりわけ射程の長いプレーナ化を達成
することはできない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、短射程のみならず長射程のプレーナ化特性を有し、
析出されたSiO2層に比べて明らかに低い誘電率を有
し、装置に関しても容易に形成することのできる金属間
誘電体として作用するSiO2層をトポグラフィ上、特
にアルミニウム‐トポグラフィ上に製造する方法を開発
することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、 a)トポグラフィ上に有機溶剤中に溶解された一般式R
1(R22Si−O−SiR221(式中R2はアルキ
ル基又は水素を表し、R1は重合可能の有機基を表す)
のオルガノジシロキサンを施し、 b)このオルガノジシロキサンを重合し、 c)生じた重合体を熱分解及び/又は光分解及び/又は
電子照射により分解し、重合体を極めてSiO2に富む
層にする工程を実施することにより解決される。
【0010】このようにして作られた層は僅かな装置費
用で形成可能であり、傑出した短及び長射程のプレーナ
化特性を有し、特にそれらは極めて急峻な側壁を有する
アルミニウムパターンの場合にも抜群のエッジ被覆を有
し、またε<3の誘電率を有する。従って集積回路内の
寄生容量及び好ましくない信号伝送時間の低減又は削減
を可能にする。
【0011】重合可能の有機基としてはビニルシクロブ
タベンゾール基が有利であり、余分なシリコン原子の遊
離基はメチル基により飽和される。このジビニルシロキ
サン−ビス−ベンゾシクロブテンは典型的には有機溶剤
のミスチレン中に溶解される。経験上このジビニルシロ
キサン−ビス−ベンゾシクロブテンがトポグラフィ上に
SiO2層を特に良好に形成するのに適していることが
判明している。
【0012】例えば有機溶剤中に溶かしたオルガノジシ
ロキサンは遠心塗布(スピン・コーティング)により施
される。遠心塗布は装置的に特に良好に処理可能であ
り、とりわけシリコン技術分野で層を形成するのに最も
廉価な方法である。しかしまた遠心塗布以外の他の被着
方法として例えばロール掛け又はカレンダ掛けも考えら
れる。
【0013】ジビニルシロキサン−ビス−ベゾシクロブ
テンは約250℃の温度で重合すると有利であり、この
重合体はその後少なくとも2つの連続した熱分解サイク
ルで約450℃の温度で分解される。この場合熱分解サ
イクルとはウェハを室温から450℃に加熱し、その後
再び室温に冷却することを意味する。
【0014】
【実施例】本発明を実施例及び図面に基づき以下に詳述
する。
【0015】図1は本発明によるオルガノジシロキサン
の物質類からの有利なモノマーを示すものである。この
ジビニルシロキサン−ビス−ベンゾシクロブテン(DV
S−BCB)は遠心塗布によりウェハのトポグラフィ上
に施される。この遠心塗布の原理は図2に示されてい
る。有機溶剤のミスチレン中に溶かされたDVS−BC
B1は真空吸引部材3により遠心板4の中心上に固定さ
れているウェハのトポグラフィ2上に滴下される。例え
ば3000min-1で有利にはDVS−BCB38%を
含んでいる被覆を遠心力により放射状に外側に向けて遠
心塗布して薄い箔を残す。その後加熱板(図示せず)上
で又は調整炉中で250℃で乾燥工程を行う。これによ
り生じた箔は約1.6μmの厚さを有する。
【0016】図3には図1に示されたモノマーがビニル
基とシクロブテン基との重付加反応によりポリマーに網
状化されることが示されている。このポリマーは更に約
450℃での熱処理で分解され、その結果極く僅かな有
機物残渣を有するSiO2の骨格だけが残留する。従っ
て極めて著しい箔厚の削減が行われる。元の1.6μm
の箔厚は約60%までに収縮する。しかし傑出した短及
び長射程のプレーナ化特性は維持されている。従ってほ
ぼ90%のプレーナ化率も達成される。
【0017】図4に示されている単に網状化されたDV
S−BCB5箔及び室温と450℃との間の2つの熱サ
イクル後のDVS−BCB箔6の赤外線スペクトルは、
芳香族環中の振動と関連するピークが約2900cm-1
及び約800cm-1で完全に消失していることを示して
いる。同じことは約1250cm-1及び約850cm-1
でのSi−CH3の振動にも該当する。しかし更に約1
050cm-1でのSi−O−Siの変角振動は維持され
るので、このことからSiO2のパターンが形成された
ことは間違いないものと推測される。このことは更に約
1150cm-1で初めは比較的小さなピークが極めて強
い強度に達するという事実により支持される。このピー
クは更にSi−O−伸縮振動として確認することができ
る。更に1150cm-1で新たに生じたC=C結合によ
る小さな肩にあたる部分が形成される。DVS−BCB
箔の熱負荷によるIRスペクトルは全体としてCVD−
SiO2又はスピン−オン−グラスのIRスペクトルに
顕著に類似するものである。
【0018】有機物残渣及び熱処理されたDVS−BC
B箔の比較的粗い密度はCVD−SiO2に対して誘電
率を著しく減少させる。これはこうして製造された集積
回路内の寄生容量も低減することになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ジビニルシロキサン−ビス−ベンゾシクロブテ
ン(DVS−BCB)の構造式を示す図。
【図2】遠心塗布製造を概略的に示す図。
【図3】網状化されたDVS−BCBの構造式を示す
図。
【図4】DVS−BCBポリマーの赤外線スペクトルを
示す図。
【符号の説明】
1 DVS−BCB 2 ウェハトポグラフィ 3 真空吸引部材 4 遠心板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オスワルト シユピントラー ドイツ連邦共和国 85591 フアーターシ ユテツテン ロルチングシユトラーセ 16 (72)発明者 ミヒアエル ロガリ ドイツ連邦共和国 84056 ロツテンブル ク クヴエルシユトラーセ 16

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トポグラフィ、特にアルミニウム−トポ
    グラフィ上に金属間誘電体として作用するSiO2 層を
    製造する方法において、 a)トポグラフィ上に有機溶剤中に溶かされた一般式R
    1(R22 Si−O−Si(R221(式中R2はアル
    キル基又は水素を表し、R1は重合可能の有機基を表
    す)のオルガノジシロキサンを施し、 b)このオルガノジシロキサンを重合し、 c)生じた重合体を熱分解及び/又は光分解及び/又は
    電子照射により分解し、重合体を極めてSiO2に富む
    層にすることを特徴とするトポグラフィ上に酸化ケイ素
    層を製造する方法。
  2. 【請求項2】 R1がビニルシクロブタベンゾール基で
    あり、R2がメチル基であることを特徴とする請求項1
    記載の方法。
  3. 【請求項3】 有機溶剤としてメシチレンを使用するこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】 有機溶剤中に溶かされたオルガノジシロ
    キサンを遠心塗布により施すことを特徴とする請求項1
    乃至3の1つに記載の方法。
  5. 【請求項5】 ジビニルシロキサン−ビス−ベンゾシク
    ロブテンを約250℃の温度で重合することを特徴とす
    る請求項2乃至4の1つに記載の方法。
  6. 【請求項6】 重合体を約450℃の温度で少なくとも
    2つの連続した熱分解サイクルで分解することを特徴と
    する請求項2乃至5の1つに記載の方法。
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