JPH09219448A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH09219448A JPH09219448A JP8023622A JP2362296A JPH09219448A JP H09219448 A JPH09219448 A JP H09219448A JP 8023622 A JP8023622 A JP 8023622A JP 2362296 A JP2362296 A JP 2362296A JP H09219448 A JPH09219448 A JP H09219448A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐酸素プラズマ性、耐吸湿性及び耐熱性を損
なうことなく層間絶縁膜の比誘電率を低減する。 【解決手段】 半導体基板上に下層の金属配線層を形成
する下層配線層形成工程と、前記下層の金属配線層の上
に層間絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記層間絶
縁膜の上に上層の金属配線層を形成する上層配線層形成
工程とを備えている。絶縁膜形成工程は、フッ素−シリ
コン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液と、有
機基−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の
溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液を下層の金
属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布された
混合液を熱処理して前記層間絶縁膜を形成する工程を含
む。
なうことなく層間絶縁膜の比誘電率を低減する。 【解決手段】 半導体基板上に下層の金属配線層を形成
する下層配線層形成工程と、前記下層の金属配線層の上
に層間絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記層間絶
縁膜の上に上層の金属配線層を形成する上層配線層形成
工程とを備えている。絶縁膜形成工程は、フッ素−シリ
コン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液と、有
機基−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の
溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液を下層の金
属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布された
混合液を熱処理して前記層間絶縁膜を形成する工程を含
む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に下
層の金属配線層を形成した後、該下層の金属配線層の上
に層間絶縁膜を介して上層の金属配線層を形成する半導
体装置の製造方法に関し、特に層間絶縁膜の比誘電率の
低減を図る技術に関する。
層の金属配線層を形成した後、該下層の金属配線層の上
に層間絶縁膜を介して上層の金属配線層を形成する半導
体装置の製造方法に関し、特に層間絶縁膜の比誘電率の
低減を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、低誘電率の層間絶縁膜の形成方法
としては、フッ素をドープした酸化膜（ＳｉＯＦ）を
プラズマＣＶＤ法により形成する方法、有機基を置換
基として有するＴＥＯＳ誘導体を加水分解した後に脱水
縮合させて得られるシラノールゾルを半導体基板に塗布
した後、熱処理してＳＯＧ膜を形成するゾルーゲル法、
シロキサンポリマーの溶液を半導体基板に塗布した
後、熱処理して形成する方法、及び有機高分子の溶液
を半導体基板に塗布した後、熱処理して形成する方法等
が知られている。
としては、フッ素をドープした酸化膜（ＳｉＯＦ）を
プラズマＣＶＤ法により形成する方法、有機基を置換
基として有するＴＥＯＳ誘導体を加水分解した後に脱水
縮合させて得られるシラノールゾルを半導体基板に塗布
した後、熱処理してＳＯＧ膜を形成するゾルーゲル法、
シロキサンポリマーの溶液を半導体基板に塗布した
後、熱処理して形成する方法、及び有機高分子の溶液
を半導体基板に塗布した後、熱処理して形成する方法等
が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、第１の方法
であるフッ素化シリカゾルの溶液により層間絶縁膜を形
成する方法においては、フッ素の含有量を多くすること
により層間絶縁膜の比誘電率を略３．０程度に小さくす
ることは可能であるが、フッ素の含有量を多くすると、
層間絶縁膜の吸湿性が非常に高くなるので、比誘電率は
３．５程度が実用上の限度である。
であるフッ素化シリカゾルの溶液により層間絶縁膜を形
成する方法においては、フッ素の含有量を多くすること
により層間絶縁膜の比誘電率を略３．０程度に小さくす
ることは可能であるが、フッ素の含有量を多くすると、
層間絶縁膜の吸湿性が非常に高くなるので、比誘電率は
３．５程度が実用上の限度である。
【０００４】第２の方法である有機シリカゾルの溶液に
より層間絶縁膜を形成する方法においては、層間絶縁膜
の比誘電率が３以上と比較的高いという問題、及び、シ
リコン−有機基結合が膜中に分子レベルで均一に分散し
ているため、層間絶縁膜が酸素プラズマによって容易に
分解してしまい、ドライエッチングによるパターン形成
時にサイドエッチングが生じたり、分解によって脱ガス
を起こしやすくなるので、クラックが発生したり、コン
タクト抵抗が高くなったりする等のデバイス歩留まりへ
の悪影響があるという問題が存在する。
より層間絶縁膜を形成する方法においては、層間絶縁膜
の比誘電率が３以上と比較的高いという問題、及び、シ
リコン−有機基結合が膜中に分子レベルで均一に分散し
ているため、層間絶縁膜が酸素プラズマによって容易に
分解してしまい、ドライエッチングによるパターン形成
時にサイドエッチングが生じたり、分解によって脱ガス
を起こしやすくなるので、クラックが発生したり、コン
タクト抵抗が高くなったりする等のデバイス歩留まりへ
の悪影響があるという問題が存在する。
【０００５】第３の方法であるシロキサンポリマーの溶
液により層間絶縁膜を形成する方法においては、層間絶
縁膜の比誘電率は２．５程度であってフッ素化シリカゾ
ルの溶液により形成した層間絶縁膜の比誘電率よりも低
いが、シリコン−有機基結合が膜中に分子レベルで均一
に分散しているため、層間絶縁膜が酸素プラズマによっ
て容易に分解してしまい、ドライエッチングによるパタ
ーン形成時にサイドエッチングが生じたり、分解によっ
て脱ガスを起こしやすくなるので、クラックが発生した
り、コンタクト抵抗が高くなったりする等のデバイス歩
留まりへの悪影響がある。
液により層間絶縁膜を形成する方法においては、層間絶
縁膜の比誘電率は２．５程度であってフッ素化シリカゾ
ルの溶液により形成した層間絶縁膜の比誘電率よりも低
いが、シリコン−有機基結合が膜中に分子レベルで均一
に分散しているため、層間絶縁膜が酸素プラズマによっ
て容易に分解してしまい、ドライエッチングによるパタ
ーン形成時にサイドエッチングが生じたり、分解によっ
て脱ガスを起こしやすくなるので、クラックが発生した
り、コンタクト抵抗が高くなったりする等のデバイス歩
留まりへの悪影響がある。
【０００６】第４の方法である有機高分子の溶液により
層間絶縁膜を形成する方法においては、層間絶縁膜の比
誘電率は２程度と低くて優れているが、層間絶縁膜の耐
酸素プラズマ性が低いために層間絶縁膜の強度が小さい
という問題、及び層間絶縁膜のガラス転移点が低いため
に耐熱性が悪いという問題があるので半導体プロセスと
の整合性が悪い。
層間絶縁膜を形成する方法においては、層間絶縁膜の比
誘電率は２程度と低くて優れているが、層間絶縁膜の耐
酸素プラズマ性が低いために層間絶縁膜の強度が小さい
という問題、及び層間絶縁膜のガラス転移点が低いため
に耐熱性が悪いという問題があるので半導体プロセスと
の整合性が悪い。
【０００７】前記に鑑み、本発明は、耐酸素プラズマ
性、耐吸湿性及び耐熱性を損なうことなく層間絶縁膜の
比誘電率を低減することを目的とする。
性、耐吸湿性及び耐熱性を損なうことなく層間絶縁膜の
比誘電率を低減することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】ところで、ハイブリッド
材料の特徴としては、混合系材料の物性が、それを構成
する材料単独の物性の成分比に相当する加成性からはず
れ、混合系特有の物性を示すことは知られている。これ
は、ナノメータオーダーのレベルで組成物性の異なる分
子が互いに接する場合、異種分子同志の界面において、
同種分子同志では働かないような相互作用が生じたり、
又は同種分子同志の相互作用が異種分子の介在により阻
害されたりすることにより、材料自体の高次構造が変化
して、新しい物性を有する材料となるためである。
材料の特徴としては、混合系材料の物性が、それを構成
する材料単独の物性の成分比に相当する加成性からはず
れ、混合系特有の物性を示すことは知られている。これ
は、ナノメータオーダーのレベルで組成物性の異なる分
子が互いに接する場合、異種分子同志の界面において、
同種分子同志では働かないような相互作用が生じたり、
又は同種分子同志の相互作用が異種分子の介在により阻
害されたりすることにより、材料自体の高次構造が変化
して、新しい物性を有する材料となるためである。
【０００９】本件発明は、ハイブリッド材料について詳
細な検討を行なった結果、混合系における比誘電率の異
常な低下現象、すなわち、比誘電率が混合比に相当する
加成性からはずれる現象を見出だし、該知見に基づいて
成されたものであって、互いに組成が異なるシリカゾ
ルの混合、シリカゾルと有機高分子との混合、シロ
キサンポリマーと有機高分子との混合、シロキサンポ
リマーとシリカゾルとの混合、互いに組成が異なる有
機高分子の混合によるハイブリッド材料を用いて層間絶
縁膜を形成するものである。
細な検討を行なった結果、混合系における比誘電率の異
常な低下現象、すなわち、比誘電率が混合比に相当する
加成性からはずれる現象を見出だし、該知見に基づいて
成されたものであって、互いに組成が異なるシリカゾ
ルの混合、シリカゾルと有機高分子との混合、シロ
キサンポリマーと有機高分子との混合、シロキサンポ
リマーとシリカゾルとの混合、互いに組成が異なる有
機高分子の混合によるハイブリッド材料を用いて層間絶
縁膜を形成するものである。
【００１０】請求項１の発明が講じた解決手段は、半導
体基板上に下層の金属配線層を形成する下層配線層形成
工程と、前記下層の金属配線層の上に層間絶縁膜を形成
する絶縁膜形成工程と、前記層間絶縁膜の上に上層の金
属配線層を形成する上層配線層形成工程とを備えた半導
体装置の製造方法を対象とし、前記絶縁膜形成工程は、
互いに組成が異なる第１のシリカゾルの溶液と第２のシ
リカゾルの溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液
を前記下層の金属配線層が形成された半導体基板に塗布
し、塗布された混合液を熱処理して前記層間絶縁膜を形
成する工程を含む構成とするものである。
体基板上に下層の金属配線層を形成する下層配線層形成
工程と、前記下層の金属配線層の上に層間絶縁膜を形成
する絶縁膜形成工程と、前記層間絶縁膜の上に上層の金
属配線層を形成する上層配線層形成工程とを備えた半導
体装置の製造方法を対象とし、前記絶縁膜形成工程は、
互いに組成が異なる第１のシリカゾルの溶液と第２のシ
リカゾルの溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液
を前記下層の金属配線層が形成された半導体基板に塗布
し、塗布された混合液を熱処理して前記層間絶縁膜を形
成する工程を含む構成とするものである。
【００１１】請求項１の構成により、組成が異なるシリ
カゾルを混合して層間絶縁膜を形成すると、各シリカゾ
ル単独で形成した絶縁膜よりも比誘電率が低くなる。耐
吸湿性又は耐酸素プラズマ性に優れるシリカゾルの溶液
を混合して層間絶縁膜を形成すると、得られる層間絶縁
膜の耐吸湿性又は耐酸素プラズマ性が向上する。
カゾルを混合して層間絶縁膜を形成すると、各シリカゾ
ル単独で形成した絶縁膜よりも比誘電率が低くなる。耐
吸湿性又は耐酸素プラズマ性に優れるシリカゾルの溶液
を混合して層間絶縁膜を形成すると、得られる層間絶縁
膜の耐吸湿性又は耐酸素プラズマ性が向上する。
【００１２】請求項２の発明は、請求項１の構成に、前
記第１のシリカゾルの溶液は、フッ素−シリコン結合を
有するシラノール縮合体微粒子の溶液であり、前記第２
のシリカゾル溶液は、有機基−シリコン結合を有するシ
ラノール縮合体微粒子の溶液である構成を付加するもの
である。
記第１のシリカゾルの溶液は、フッ素−シリコン結合を
有するシラノール縮合体微粒子の溶液であり、前記第２
のシリカゾル溶液は、有機基−シリコン結合を有するシ
ラノール縮合体微粒子の溶液である構成を付加するもの
である。
【００１３】請求項３の発明は、請求項１の構成に、前
記第１のシリカゾルの溶液は、フッ素−シリコン結合を
有するシラノール縮合体微粒子の溶液であり、前記第２
のシリカゾル溶液は、水素−シリコン結合を有するシラ
ノール縮合体微粒子の溶液である構成を付加するもので
ある。
記第１のシリカゾルの溶液は、フッ素−シリコン結合を
有するシラノール縮合体微粒子の溶液であり、前記第２
のシリカゾル溶液は、水素−シリコン結合を有するシラ
ノール縮合体微粒子の溶液である構成を付加するもので
ある。
【００１４】請求項４の発明は、請求項１の構成に、前
記第１のシリカゾルの溶液は、第１の有機基−シリコン
結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液であり、前
記第２のシリカゾルの溶液は、前記第１の有機基−シリ
コン結合と異なる第２の有機基−シリコン結合を有する
シラノール縮合体微粒子の溶液である構成を付加するも
のである。
記第１のシリカゾルの溶液は、第１の有機基−シリコン
結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液であり、前
記第２のシリカゾルの溶液は、前記第１の有機基−シリ
コン結合と異なる第２の有機基−シリコン結合を有する
シラノール縮合体微粒子の溶液である構成を付加するも
のである。
【００１５】請求項５の発明は、請求項１の構成に、前
記第１のシリカゾルの溶液は、有機基−シリコン結合を
有するシラノール縮合体微粒子の溶液であり、前記第２
のシリカゾルの溶液は、水素−シリコン結合を有するシ
ラノール縮合体微粒子の溶液である構成を付加するもの
である。
記第１のシリカゾルの溶液は、有機基−シリコン結合を
有するシラノール縮合体微粒子の溶液であり、前記第２
のシリカゾルの溶液は、水素−シリコン結合を有するシ
ラノール縮合体微粒子の溶液である構成を付加するもの
である。
【００１６】請求項６の発明が講じた解決手段は、半導
体基板上に下層の金属配線層を形成する下層配線層形成
工程と、前記下層の金属配線層の上に層間絶縁膜を形成
する絶縁膜形成工程と、前記層間絶縁膜の上に上層の金
属配線層を形成する上層配線層形成工程とを備えた半導
体装置の製造方法を対象とし、前記絶縁膜形成工程は、
ラダー型シロキサンポリマーの溶液とシリカゾルの溶液
とを混合して混合液を得た後、該混合液を前記下層の金
属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布された
混合液を熱処理して前記層間絶縁膜を形成する工程を含
む構成とするものである。
体基板上に下層の金属配線層を形成する下層配線層形成
工程と、前記下層の金属配線層の上に層間絶縁膜を形成
する絶縁膜形成工程と、前記層間絶縁膜の上に上層の金
属配線層を形成する上層配線層形成工程とを備えた半導
体装置の製造方法を対象とし、前記絶縁膜形成工程は、
ラダー型シロキサンポリマーの溶液とシリカゾルの溶液
とを混合して混合液を得た後、該混合液を前記下層の金
属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布された
混合液を熱処理して前記層間絶縁膜を形成する工程を含
む構成とするものである。
【００１７】請求項６の構成により、ラダー型シロキサ
ンポリマーの溶液又はシリカゾルの溶液をそれぞれ単独
で用いて形成した層間絶縁膜の比誘電率よりもさらに低
い比誘電率を有する層間絶縁膜を形成することができ
る。
ンポリマーの溶液又はシリカゾルの溶液をそれぞれ単独
で用いて形成した層間絶縁膜の比誘電率よりもさらに低
い比誘電率を有する層間絶縁膜を形成することができ
る。
【００１８】請求項７の発明は、請求項６の構成に、前
記シリカゾルの溶液は、水素−シリコン結合を有するシ
ラノール縮合体微粒子の溶液、酸素−シリコン結合から
なるシラノール縮合体微粒子の溶液、有機基−シリコン
結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液、又はフッ
素−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶
液である構成を付加するものである。
記シリカゾルの溶液は、水素−シリコン結合を有するシ
ラノール縮合体微粒子の溶液、酸素−シリコン結合から
なるシラノール縮合体微粒子の溶液、有機基−シリコン
結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液、又はフッ
素−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶
液である構成を付加するものである。
【００１９】請求項８の発明は、請求項６の構成に、前
記混合液は、ＳｉＯ2 換算で１０〜９０ｗｔ％の前記ラ
ダー型シロキサンポリマーの溶液と、ＳｉＯ2 換算で９
０〜１０ｗｔ％の前記シリカゾルの溶液とが混合されて
なる構成を付加するものである。
記混合液は、ＳｉＯ2 換算で１０〜９０ｗｔ％の前記ラ
ダー型シロキサンポリマーの溶液と、ＳｉＯ2 換算で９
０〜１０ｗｔ％の前記シリカゾルの溶液とが混合されて
なる構成を付加するものである。
【００２０】請求項９の発明が講じた解決手段は、半導
体基板上に下層の金属配線層を形成する下層配線層形成
工程と、前記下層の金属配線層の上に層間絶縁膜を形成
する絶縁膜形成工程と、前記層間絶縁膜の上に上層の金
属配線層を形成する上層配線層形成工程とを備えた半導
体装置の製造方法を対象とし、前記絶縁膜形成工程は、
有機高分子の溶液とシリカゾルの溶液とを混合して混合
液を得た後、該混合液を前記下層の金属配線層が形成さ
れた半導体基板に塗布し、塗布された混合液を熱処理し
て前記層間絶縁膜を形成する工程を含む構成とするもの
である。
体基板上に下層の金属配線層を形成する下層配線層形成
工程と、前記下層の金属配線層の上に層間絶縁膜を形成
する絶縁膜形成工程と、前記層間絶縁膜の上に上層の金
属配線層を形成する上層配線層形成工程とを備えた半導
体装置の製造方法を対象とし、前記絶縁膜形成工程は、
有機高分子の溶液とシリカゾルの溶液とを混合して混合
液を得た後、該混合液を前記下層の金属配線層が形成さ
れた半導体基板に塗布し、塗布された混合液を熱処理し
て前記層間絶縁膜を形成する工程を含む構成とするもの
である。
【００２１】請求項９の構成により、比誘電率の低い絶
縁膜を形成する有機高分子の溶液と、耐酸素プラズマ性
に優れると共にガラス転移点温度の高いシリカゾルの溶
液とからなる混合液を用いて層間絶縁膜を形成すると、
両者の長所がそれぞれ現れ、耐酸素プラズマ性に優れ、
ガラス転移点温度が高く且つ比誘電率の低い層間絶縁膜
が形成される。
縁膜を形成する有機高分子の溶液と、耐酸素プラズマ性
に優れると共にガラス転移点温度の高いシリカゾルの溶
液とからなる混合液を用いて層間絶縁膜を形成すると、
両者の長所がそれぞれ現れ、耐酸素プラズマ性に優れ、
ガラス転移点温度が高く且つ比誘電率の低い層間絶縁膜
が形成される。
【００２２】請求項１０の発明は、請求項９の構成に、
前記有機高分子の溶液は、炭素−炭素結合を骨格に有す
る有機高分子の溶液、炭素−酸素結合を骨格に有する有
機高分子の溶液、フッ素−酸素結合を骨格に有する有機
高分子の溶液、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭素結
合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する有機
高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの溶液、及びベンゾ
シクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結合を有する
ベンゾシクロブテン誘導体の溶液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。
前記有機高分子の溶液は、炭素−炭素結合を骨格に有す
る有機高分子の溶液、炭素−酸素結合を骨格に有する有
機高分子の溶液、フッ素−酸素結合を骨格に有する有機
高分子の溶液、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭素結
合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する有機
高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの溶液、及びベンゾ
シクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結合を有する
ベンゾシクロブテン誘導体の溶液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。
【００２３】請求項１１の発明は、請求項９の構成に、
前記シリカゾルの溶液は、水素−シリコン結合を有する
シラノール縮合体微粒子の溶液、酸素−シリコン結合か
らなるシラノール縮合体微粒子の溶液、有機基−シリコ
ン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液、又はフ
ッ素−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の
溶液である構成を付加するものである。
前記シリカゾルの溶液は、水素−シリコン結合を有する
シラノール縮合体微粒子の溶液、酸素−シリコン結合か
らなるシラノール縮合体微粒子の溶液、有機基−シリコ
ン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液、又はフ
ッ素−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の
溶液である構成を付加するものである。
【００２４】請求項１２の発明が講じた解決手段は、半
導体基板上に下層の金属配線層を形成する下層配線層形
成工程と、前記下層の金属配線層の上に層間絶縁膜を形
成する絶縁膜形成工程と、前記層間絶縁膜の上に上層の
金属配線層を形成する上層配線層形成工程とを備えた半
導体装置の製造方法を対象とし、前記絶縁膜形成工程
は、ラダー型シロキサンポリマーの溶液と有機高分子の
溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液を前記下層
の金属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布さ
れた混合液を熱処理して前記層間絶縁膜を形成する工程
を含む構成とするものである。
導体基板上に下層の金属配線層を形成する下層配線層形
成工程と、前記下層の金属配線層の上に層間絶縁膜を形
成する絶縁膜形成工程と、前記層間絶縁膜の上に上層の
金属配線層を形成する上層配線層形成工程とを備えた半
導体装置の製造方法を対象とし、前記絶縁膜形成工程
は、ラダー型シロキサンポリマーの溶液と有機高分子の
溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液を前記下層
の金属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布さ
れた混合液を熱処理して前記層間絶縁膜を形成する工程
を含む構成とするものである。
【００２５】請求項１２の構成により、ラダー型シロキ
サンポリマーの溶液又は有機高分子の溶液をそれぞれ単
独で用いて形成した層間絶縁膜の比誘電率よりもさらに
低い比誘電率を有する層間絶縁膜を形成することができ
る。
サンポリマーの溶液又は有機高分子の溶液をそれぞれ単
独で用いて形成した層間絶縁膜の比誘電率よりもさらに
低い比誘電率を有する層間絶縁膜を形成することができ
る。
【００２６】請求項１３の発明は、請求項１２の構成
に、前記有機高分子の溶液は、炭素−炭素結合を骨格に
有する有機高分子の溶液、炭素−酸素結合を骨格に有す
る有機高分子の溶液、フッ素−酸素結合を骨格に有する
有機高分子の溶液、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭
素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する
有機高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの溶液、及びベ
ンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結合を有
するベンゾシクロブテン誘導体の溶液のうちの少なくと
も１つを含む構成を付加するものである。
に、前記有機高分子の溶液は、炭素−炭素結合を骨格に
有する有機高分子の溶液、炭素−酸素結合を骨格に有す
る有機高分子の溶液、フッ素−酸素結合を骨格に有する
有機高分子の溶液、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭
素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する
有機高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの溶液、及びベ
ンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結合を有
するベンゾシクロブテン誘導体の溶液のうちの少なくと
も１つを含む構成を付加するものである。
【００２７】請求項１４の発明が講じた解決手段は、半
導体基板上に下層の金属配線層を形成する下層配線層形
成工程と、前記下層の金属配線層の上に層間絶縁膜を形
成する絶縁膜形成工程と、前記層間絶縁膜の上に上層の
金属配線層を形成する上層配線層形成工程とを備えた半
導体装置の製造方法を対象とし、前記絶縁膜形成工程
は、多面体型シルセスキオキサンの溶液とシリカゾルの
溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液を前記下層
の金属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布さ
れた混合液を熱処理して前記層間絶縁膜を形成する工程
を含む構成とするものである。
導体基板上に下層の金属配線層を形成する下層配線層形
成工程と、前記下層の金属配線層の上に層間絶縁膜を形
成する絶縁膜形成工程と、前記層間絶縁膜の上に上層の
金属配線層を形成する上層配線層形成工程とを備えた半
導体装置の製造方法を対象とし、前記絶縁膜形成工程
は、多面体型シルセスキオキサンの溶液とシリカゾルの
溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液を前記下層
の金属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布さ
れた混合液を熱処理して前記層間絶縁膜を形成する工程
を含む構成とするものである。
【００２８】請求項１４の構成により、多面体型シルセ
スキオキサンの溶液により形成される絶縁膜は、比誘電
率は低いが熱処理により堆積収縮が起きると共に比誘電
率が高くなる特性を有しているが、多面体型シルセスキ
オキサンの溶液とシリカゾルの溶液とを混合して層間絶
縁膜を形成すると、多面体型シルセスキオキサンの熱変
性が抑制される。
スキオキサンの溶液により形成される絶縁膜は、比誘電
率は低いが熱処理により堆積収縮が起きると共に比誘電
率が高くなる特性を有しているが、多面体型シルセスキ
オキサンの溶液とシリカゾルの溶液とを混合して層間絶
縁膜を形成すると、多面体型シルセスキオキサンの熱変
性が抑制される。
【００２９】請求項１５の発明は、請求項１４の構成
に、前記シリカゾルの溶液は、水素−シリコン結合を有
するシラノール縮合体微粒子の溶液、酸素−シリコン結
合からなるシラノール縮合体微粒子の溶液、有機基−シ
リコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液、又
はフッ素−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒
子の溶液である構成を付加するものである。
に、前記シリカゾルの溶液は、水素−シリコン結合を有
するシラノール縮合体微粒子の溶液、酸素−シリコン結
合からなるシラノール縮合体微粒子の溶液、有機基−シ
リコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液、又
はフッ素−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒
子の溶液である構成を付加するものである。
【００３０】請求項１６の発明が講じた解決手段は、半
導体基板上に下層の金属配線層を形成する下層配線層形
成工程と、前記下層の金属配線層の上に層間絶縁膜を形
成する絶縁膜形成工程と、前記層間絶縁膜の上に上層の
金属配線層を形成する上層配線層形成工程とを備えた半
導体装置の製造方法を対象とし、前記絶縁膜形成工程
は、多面体型シルセスキオキサンの溶液と有機高分子の
溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液を前記下層
の金属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布さ
れた混合液を熱処理して前記層間絶縁膜を形成する工程
を含む構成とするものである。
導体基板上に下層の金属配線層を形成する下層配線層形
成工程と、前記下層の金属配線層の上に層間絶縁膜を形
成する絶縁膜形成工程と、前記層間絶縁膜の上に上層の
金属配線層を形成する上層配線層形成工程とを備えた半
導体装置の製造方法を対象とし、前記絶縁膜形成工程
は、多面体型シルセスキオキサンの溶液と有機高分子の
溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液を前記下層
の金属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布さ
れた混合液を熱処理して前記層間絶縁膜を形成する工程
を含む構成とするものである。
【００３１】請求項１６の構成により、多面体型シルセ
スキオキサンの溶液又は有機高分子の溶液をそれぞれ単
独で用いて形成した層間絶縁膜の比誘電率よりもさらに
低い比誘電率を有する層間絶縁膜を形成することができ
る。
スキオキサンの溶液又は有機高分子の溶液をそれぞれ単
独で用いて形成した層間絶縁膜の比誘電率よりもさらに
低い比誘電率を有する層間絶縁膜を形成することができ
る。
【００３２】請求項１７の発明は、請求項１６の構成
に、前記有機高分子の溶液は、炭素−炭素結合を骨格に
有する有機高分子の溶液、炭素−酸素結合を骨格に有す
る有機高分子の溶液、フッ素−炭素結合を骨格に有する
有機高分子の溶液、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭
素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する
有機高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの溶液、及びベ
ンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結合を有
するベンゾシクロブテン誘導体の溶液のうちの少なくと
も１つを含む構成とするものである。
に、前記有機高分子の溶液は、炭素−炭素結合を骨格に
有する有機高分子の溶液、炭素−酸素結合を骨格に有す
る有機高分子の溶液、フッ素−炭素結合を骨格に有する
有機高分子の溶液、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭
素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する
有機高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの溶液、及びベ
ンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結合を有
するベンゾシクロブテン誘導体の溶液のうちの少なくと
も１つを含む構成とするものである。
【００３３】請求項１８の発明が講じた解決手段は、半
導体基板上に下層の金属配線層を形成する下層配線層形
成工程と、前記下層の金属配線層の上に層間絶縁膜を形
成する絶縁膜形成工程と、前記層間絶縁膜の上に上層の
金属配線層を形成する上層配線層形成工程とを備えた半
導体装置の製造方法を対象とし、前記絶縁膜形成工程
は、互いに組成が異なる第１の有機高分子の溶液と第２
の有機高分子の溶液とを混合して混合液を得た後、該混
合液を前記下層の金属配線層が形成された半導体基板に
塗布し、塗布された混合液を熱処理して前記層間絶縁膜
を形成する工程を含む構成とするものである。
導体基板上に下層の金属配線層を形成する下層配線層形
成工程と、前記下層の金属配線層の上に層間絶縁膜を形
成する絶縁膜形成工程と、前記層間絶縁膜の上に上層の
金属配線層を形成する上層配線層形成工程とを備えた半
導体装置の製造方法を対象とし、前記絶縁膜形成工程
は、互いに組成が異なる第１の有機高分子の溶液と第２
の有機高分子の溶液とを混合して混合液を得た後、該混
合液を前記下層の金属配線層が形成された半導体基板に
塗布し、塗布された混合液を熱処理して前記層間絶縁膜
を形成する工程を含む構成とするものである。
【００３４】請求項１８の構成により、第１及び第２の
有機高分子の溶液をそれぞれ単独で用いて形成した層間
絶縁膜の比誘電率よりもさらに低い比誘電率を有する層
間絶縁膜を形成することができる。
有機高分子の溶液をそれぞれ単独で用いて形成した層間
絶縁膜の比誘電率よりもさらに低い比誘電率を有する層
間絶縁膜を形成することができる。
【００３５】請求項１９の発明は、請求項１８の構成
に、前記第１の有機高分子の溶液は、炭素−炭素結合を
骨格に有する有機高分子の溶液、炭素−酸素結合を骨格
に有する有機高分子の溶液、フッ素−酸素結合を骨格に
有する有機高分子の溶液、芳香族炭化水素若しくはフッ
素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に
有する有機高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの溶液、
及びベンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結
合を有するベンゾシクロブテン誘導体の溶液のうちの少
なくとも１つを含む有機高分子の溶液である構成を付加
するものである。
に、前記第１の有機高分子の溶液は、炭素−炭素結合を
骨格に有する有機高分子の溶液、炭素−酸素結合を骨格
に有する有機高分子の溶液、フッ素−酸素結合を骨格に
有する有機高分子の溶液、芳香族炭化水素若しくはフッ
素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に
有する有機高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの溶液、
及びベンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結
合を有するベンゾシクロブテン誘導体の溶液のうちの少
なくとも１つを含む有機高分子の溶液である構成を付加
するものである。
【００３６】請求項２０の発明は、請求項１９の構成
に、前記第２の有機高分子の溶液は、炭素−炭素結合を
骨格に有する有機高分子の溶液、炭素−酸素結合を骨格
に有する有機高分子の溶液、フッ素−酸素結合を骨格に
有する有機高分子の溶液、芳香族炭化水素若しくはフッ
素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に
有する有機高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの溶液、
及びベンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結
合を有するベンゾシクロブテン誘導体の溶液のうちの少
なくとも１つを含み、前記第１の有機高分子と異なる組
成を持つ有機高分子の溶液である構成を付加するもので
ある。
に、前記第２の有機高分子の溶液は、炭素−炭素結合を
骨格に有する有機高分子の溶液、炭素−酸素結合を骨格
に有する有機高分子の溶液、フッ素−酸素結合を骨格に
有する有機高分子の溶液、芳香族炭化水素若しくはフッ
素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に
有する有機高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの溶液、
及びベンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結
合を有するベンゾシクロブテン誘導体の溶液のうちの少
なくとも１つを含み、前記第１の有機高分子と異なる組
成を持つ有機高分子の溶液である構成を付加するもので
ある。
【００３７】
（第１の実施形態）第１の実施形態としては、組成が互
いに異なる第１のシリカゾル溶液と第２のシリカゾル溶
液とを混合して混合液を得た後、該混合液を下層の金属
配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布された混
合液を熱処理して層間絶縁膜を形成するものである。
いに異なる第１のシリカゾル溶液と第２のシリカゾル溶
液とを混合して混合液を得た後、該混合液を下層の金属
配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布された混
合液を熱処理して層間絶縁膜を形成するものである。
【００３８】（第１実施例）第１のシリカゾル溶液とし
て、トリエトキシフルオロシランを加水分解及び脱水縮
合をして得られるフッ素化シリカゾルの溶液（ＳｉＯ2
換算で１０ｗｔ％）を５０ｍｌ準備すると共に、第２の
シリカゾル溶液として、メチル基−シリコン結合を含有
する有機シリカゾルの溶液（市販の無機ＳＯＧ溶液であ
って、ＳｉＯ2 換算で１０ｗｔ％）を１００ｍｌ準備す
る。次に、第１のシリカゾル溶液と第２のシリカゾル溶
液とを混合した後、室温で３時間撹拌して混合液を得た
後、該混合液を半導体基板上に３０００r.p.m.でスピン
コートし、スピンコートされた混合液をホットプレート
で１００℃の温度下における１分間、１５０℃の温度下
における１分間、２００℃の温度下における１分間のベ
ークをそれぞれ行ない、その後、電気炉で窒素雰囲気中
の４００℃の温度下で３０分間の熱処理を行なって、膜
厚３８０ｎｍ程度の層間絶縁膜を得た。第１及び第２の
シリカゾル溶液の各濃度は、層間絶縁膜を形成できる範
囲内で適宜選択することが可能であるが、ＳｉＯ2 換算
で３ｗｔ％〜２０ｗｔ％程度が適当である。
て、トリエトキシフルオロシランを加水分解及び脱水縮
合をして得られるフッ素化シリカゾルの溶液（ＳｉＯ2
換算で１０ｗｔ％）を５０ｍｌ準備すると共に、第２の
シリカゾル溶液として、メチル基−シリコン結合を含有
する有機シリカゾルの溶液（市販の無機ＳＯＧ溶液であ
って、ＳｉＯ2 換算で１０ｗｔ％）を１００ｍｌ準備す
る。次に、第１のシリカゾル溶液と第２のシリカゾル溶
液とを混合した後、室温で３時間撹拌して混合液を得た
後、該混合液を半導体基板上に３０００r.p.m.でスピン
コートし、スピンコートされた混合液をホットプレート
で１００℃の温度下における１分間、１５０℃の温度下
における１分間、２００℃の温度下における１分間のベ
ークをそれぞれ行ない、その後、電気炉で窒素雰囲気中
の４００℃の温度下で３０分間の熱処理を行なって、膜
厚３８０ｎｍ程度の層間絶縁膜を得た。第１及び第２の
シリカゾル溶液の各濃度は、層間絶縁膜を形成できる範
囲内で適宜選択することが可能であるが、ＳｉＯ2 換算
で３ｗｔ％〜２０ｗｔ％程度が適当である。
【００３９】第１実施例により得た層間絶縁膜を赤外分
光法により測定したところ、フッ素−シリコンの結合及
びメチル基−シリコンの結合に基づく吸収ピークが観測
され、ハイブリッド膜が形成されたことを確認できた。
光法により測定したところ、フッ素−シリコンの結合及
びメチル基−シリコンの結合に基づく吸収ピークが観測
され、ハイブリッド膜が形成されたことを確認できた。
【００４０】第１実施例により得た層間絶縁膜をＣＶ法
により比誘電率を測定したところ、比誘電率は約２．３
であった。
により比誘電率を測定したところ、比誘電率は約２．３
であった。
【００４１】また、第１実施例により得た層間絶縁膜の
上にＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を１００ｎｍ堆積し
た後、通常のリソグラフィ工程によりフォトレジストに
よるコンタクトホールのパターン出しを行ない、その
後、層間絶縁膜及びシリコン酸化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した後、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。
このようにして形成したコンタクトホールの形状を電子
顕微鏡により観察したところ、サイドエッチングは有機
シリカゾルのみにより形成した層間絶縁膜に比べて少な
かった。
上にＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を１００ｎｍ堆積し
た後、通常のリソグラフィ工程によりフォトレジストに
よるコンタクトホールのパターン出しを行ない、その
後、層間絶縁膜及びシリコン酸化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した後、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。
このようにして形成したコンタクトホールの形状を電子
顕微鏡により観察したところ、サイドエッチングは有機
シリカゾルのみにより形成した層間絶縁膜に比べて少な
かった。
【００４２】また、第１実施例により得た層間絶縁膜に
形成されたコンタクトホールのコンタクト抵抗を測定し
たところ、通常のＣＶＤ膜を層間絶縁膜として用いた場
合と略同程度であった。
形成されたコンタクトホールのコンタクト抵抗を測定し
たところ、通常のＣＶＤ膜を層間絶縁膜として用いた場
合と略同程度であった。
【００４３】また、第１実施例により得た層間絶縁膜
は、加湿による比誘電率の変化は殆ど認められなかっ
た。
は、加湿による比誘電率の変化は殆ど認められなかっ
た。
【００４４】トリエトキシフルオロシランの加水分解及
び脱水縮合により得られる絶縁膜は、比誘電率は比較的
低いが、吸湿性が高いという欠点を有している。一方、
有機シリカゾルより得られる絶縁膜は、比誘電率が低い
と共に緻密な膜であるために吸湿性は小さいが、耐酸素
プラズマ性に劣るという欠点を有している。第１実施例
においては、前記の両材料をハイブリッド化することに
より、低い比誘電率を持つと共に耐吸湿性及び耐酸素プ
ラズマ性に優れた絶縁膜が得られる。
び脱水縮合により得られる絶縁膜は、比誘電率は比較的
低いが、吸湿性が高いという欠点を有している。一方、
有機シリカゾルより得られる絶縁膜は、比誘電率が低い
と共に緻密な膜であるために吸湿性は小さいが、耐酸素
プラズマ性に劣るという欠点を有している。第１実施例
においては、前記の両材料をハイブリッド化することに
より、低い比誘電率を持つと共に耐吸湿性及び耐酸素プ
ラズマ性に優れた絶縁膜が得られる。
【００４５】第１実施例により得た層間絶縁膜に対して
酸素プラズマによる灰化を行なってもコンタクトホール
にサイドエッチングが生じ難いのは、耐酸素プラズマ性
が高いフッ素化シリカゾル成分の効果であり、層間絶縁
膜の吸湿性が少ないのは、有機シリカゾル成分の撥水性
の効果である。有機シリカゾルとフッ素化シリカゾルと
のハイブリッド化によって両材料の利点が組み合わされ
ると共に、各単独の溶液により形成される絶縁膜の比誘
電率よりもさらに低い比誘電率を有する層間絶縁膜を形
成することができた。
酸素プラズマによる灰化を行なってもコンタクトホール
にサイドエッチングが生じ難いのは、耐酸素プラズマ性
が高いフッ素化シリカゾル成分の効果であり、層間絶縁
膜の吸湿性が少ないのは、有機シリカゾル成分の撥水性
の効果である。有機シリカゾルとフッ素化シリカゾルと
のハイブリッド化によって両材料の利点が組み合わされ
ると共に、各単独の溶液により形成される絶縁膜の比誘
電率よりもさらに低い比誘電率を有する層間絶縁膜を形
成することができた。
【００４６】有機シリカゾルとフッ素化シリカゾルとの
混合比を変えることにより、比誘電率及び耐吸湿性を制
御することができる。すなわち、有機シリカゾルの混合
比が高くなるにつれて、耐吸湿性は高くなるが、耐酸素
プラズマ性は低くなる。フッ素化シリカゾルの混合比が
高くなるにつれて、比誘電率は高くなるが、耐吸湿性は
低くなる。この系の特徴は、３０ｖｏｌ％程度のフッ素
化シリカゾルの混合比でフッ素化シリカゾル単独で得ら
れる絶縁膜と同等か又はそれよりも低い比誘電率が得ら
れる。混合比は層間絶縁膜に要求される膜質に応じて、
種々選択可能であるが、フッ素化シリカゾルを１０ｖｏ
ｌ％〜９０ｖｏｌ％の範囲で用いるのが実用的である。
混合比を変えることにより、比誘電率及び耐吸湿性を制
御することができる。すなわち、有機シリカゾルの混合
比が高くなるにつれて、耐吸湿性は高くなるが、耐酸素
プラズマ性は低くなる。フッ素化シリカゾルの混合比が
高くなるにつれて、比誘電率は高くなるが、耐吸湿性は
低くなる。この系の特徴は、３０ｖｏｌ％程度のフッ素
化シリカゾルの混合比でフッ素化シリカゾル単独で得ら
れる絶縁膜と同等か又はそれよりも低い比誘電率が得ら
れる。混合比は層間絶縁膜に要求される膜質に応じて、
種々選択可能であるが、フッ素化シリカゾルを１０ｖｏ
ｌ％〜９０ｖｏｌ％の範囲で用いるのが実用的である。
【００４７】（第２実施例）第１のシリカゾル溶液とし
てフッ素化シリカゾル溶液を用いると共に、第２のシリ
カゾル溶液として水素化シリカゾル溶液を用いる。フッ
素化シリカゾルと水素化シリカゾルとのハイブリッド化
により得られる層間絶縁膜においては、耐酸素プラズマ
性及び耐吸湿性が高くて、比誘電率が低い。フッ素化シ
リカゾルの混合比が３０ｖｏｌ％のときに比誘電率は約
２．４であった。
てフッ素化シリカゾル溶液を用いると共に、第２のシリ
カゾル溶液として水素化シリカゾル溶液を用いる。フッ
素化シリカゾルと水素化シリカゾルとのハイブリッド化
により得られる層間絶縁膜においては、耐酸素プラズマ
性及び耐吸湿性が高くて、比誘電率が低い。フッ素化シ
リカゾルの混合比が３０ｖｏｌ％のときに比誘電率は約
２．４であった。
【００４８】（第３実施例）第１のシリカゾル溶液とし
て、フェニル基−シリコン結合を含有する第１の有機シ
リカゾル溶液を用いると共に、第２のシリカゾル溶液と
して、メチル基−シリコン結合を含有する第２の有機シ
リカゾル溶液を用いる。これにより得られる層間絶縁膜
においては、比誘電率は２．５程度である。
て、フェニル基−シリコン結合を含有する第１の有機シ
リカゾル溶液を用いると共に、第２のシリカゾル溶液と
して、メチル基−シリコン結合を含有する第２の有機シ
リカゾル溶液を用いる。これにより得られる層間絶縁膜
においては、比誘電率は２．５程度である。
【００４９】第１の有機シリカゾル溶液及び第２の有機
シリカゾル溶液に含まれる有機基−シリコン結合を構成
する有機基としては、アルキル基、フルオロアルキル
基、環状アルキル基又はアリル基等を用いることができ
るが、第１及び第２の有機シリカゾル溶液に含まれる有
機基−シリコン結合を構成する有機基としては異なるも
のを用いる必要がある。
シリカゾル溶液に含まれる有機基−シリコン結合を構成
する有機基としては、アルキル基、フルオロアルキル
基、環状アルキル基又はアリル基等を用いることができ
るが、第１及び第２の有機シリカゾル溶液に含まれる有
機基−シリコン結合を構成する有機基としては異なるも
のを用いる必要がある。
【００５０】（第４実施例）第１のシリカゾル溶液とし
て、有機基−シリコン結合を含有する有機シリカゾル溶
液を用いると共に、第２のシリカゾル溶液として水素化
シリカゾル溶液を用いる。有機シリカゾル溶液に含まれ
る有機基−シリコン結合を構成する有機基としては、ア
ルキル基、フルオロアルキル基、環状アルキル基、環状
フルオロアルキル基若しくはフェニル基等のアリル基又
はフルオロアリル基等を用いることができる。有機シリ
カゾルの混合比が３５ｖｏｌ％のとき、比誘電率は約３
であり、耐吸湿性及び耐酸素プラズマ性に優れていた。
て、有機基−シリコン結合を含有する有機シリカゾル溶
液を用いると共に、第２のシリカゾル溶液として水素化
シリカゾル溶液を用いる。有機シリカゾル溶液に含まれ
る有機基−シリコン結合を構成する有機基としては、ア
ルキル基、フルオロアルキル基、環状アルキル基、環状
フルオロアルキル基若しくはフェニル基等のアリル基又
はフルオロアリル基等を用いることができる。有機シリ
カゾルの混合比が３５ｖｏｌ％のとき、比誘電率は約３
であり、耐吸湿性及び耐酸素プラズマ性に優れていた。
【００５１】図１は、有機シリカゾルとして日立化成
製：Ｒ７を、水素化シリカゾルとして東京応化製：Ｔ１
０をそれぞれ用いて混合液を得た後、該混合液を用いて
形成した絶縁膜の比誘電率と、体積比：Ｒ７／（Ｔ１０
＋Ｒ７）との関係を示す図である。図１から明らかなよ
うに、Ｒ７が３５ｖｏｌ％以上含まれると、比誘電率が
大きく低下する。
製：Ｒ７を、水素化シリカゾルとして東京応化製：Ｔ１
０をそれぞれ用いて混合液を得た後、該混合液を用いて
形成した絶縁膜の比誘電率と、体積比：Ｒ７／（Ｔ１０
＋Ｒ７）との関係を示す図である。図１から明らかなよ
うに、Ｒ７が３５ｖｏｌ％以上含まれると、比誘電率が
大きく低下する。
【００５２】（第２の実施形態）第２の実施形態として
は、ラダー型シロキサンポリマーの溶液とシリカゾルの
溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液を下層の金
属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布された
混合液を熱処理して層間絶縁膜を形成するものである。
は、ラダー型シロキサンポリマーの溶液とシリカゾルの
溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液を下層の金
属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布された
混合液を熱処理して層間絶縁膜を形成するものである。
【００５３】（実施例）ラダー型シロキサンポリマーの
溶液として、フェニルシルセスキオキサンの溶液（Ｓｉ
Ｏ2 換算で１０ｗｔ％）を５０ｍｌ準備すると共に、シ
リカゾルの溶液として、酸素−シリコン結合のみを有す
る無機シリカゾルの溶液（ＳｉＯ2 換算で１０ｗｔ％）
１００ｍｌを準備する。ラダー型シロキサンポリマーの
溶液とシリカゾルの溶液とを混合した後、室温で３時間
撹拌して混合液を得た後、該混合液を半導体基板上に３
０００r.p.m.でスピンコートし、スピンコートされた混
合液をホットプレートで１５０℃の温度下において２分
間のベークを行ない、その後、電気炉で窒素雰囲気中の
４５０℃の温度下において３０分間の熱処理を行なっ
て、膜厚４５０ｎｍ程度の層間絶縁膜を得た。ラダー型
シロキサンポリマー又はシリカゾルの溶液の混合液に対
する濃度は、層間絶縁膜を形成できる範囲内で適当に選
択できるが、ＳｉＯ2 換算でそれぞれ３ｗｔ％〜２０ｗ
ｔ％程度が適当である。
溶液として、フェニルシルセスキオキサンの溶液（Ｓｉ
Ｏ2 換算で１０ｗｔ％）を５０ｍｌ準備すると共に、シ
リカゾルの溶液として、酸素−シリコン結合のみを有す
る無機シリカゾルの溶液（ＳｉＯ2 換算で１０ｗｔ％）
１００ｍｌを準備する。ラダー型シロキサンポリマーの
溶液とシリカゾルの溶液とを混合した後、室温で３時間
撹拌して混合液を得た後、該混合液を半導体基板上に３
０００r.p.m.でスピンコートし、スピンコートされた混
合液をホットプレートで１５０℃の温度下において２分
間のベークを行ない、その後、電気炉で窒素雰囲気中の
４５０℃の温度下において３０分間の熱処理を行なっ
て、膜厚４５０ｎｍ程度の層間絶縁膜を得た。ラダー型
シロキサンポリマー又はシリカゾルの溶液の混合液に対
する濃度は、層間絶縁膜を形成できる範囲内で適当に選
択できるが、ＳｉＯ2 換算でそれぞれ３ｗｔ％〜２０ｗ
ｔ％程度が適当である。
【００５４】前記実施例により得た層間絶縁膜をＣＶ法
により比誘電率を測定したところ、比誘電率は約２．４
であった。
により比誘電率を測定したところ、比誘電率は約２．４
であった。
【００５５】また、前記実施例により得た層間絶縁膜の
上にＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を１００ｎｍ堆積し
た後、通常のリソグラフィ工程によりフォトレジストに
よるコンタクトホールのパターン出しを行ない、その
後、層間絶縁膜及びシリコン酸化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した後、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。
このようにして形成したコンタクトホールの形状を電子
顕微鏡により観察したところ、サイドエッチングは殆ど
認められなかった。
上にＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を１００ｎｍ堆積し
た後、通常のリソグラフィ工程によりフォトレジストに
よるコンタクトホールのパターン出しを行ない、その
後、層間絶縁膜及びシリコン酸化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した後、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。
このようにして形成したコンタクトホールの形状を電子
顕微鏡により観察したところ、サイドエッチングは殆ど
認められなかった。
【００５６】また、前記実施例に係る層間絶縁膜に形成
されたコンタクトホールのコンタクト抵抗を測定したと
ころ、通常のＣＶＤ膜を層間絶縁膜として用いた場合と
略同程度であった。
されたコンタクトホールのコンタクト抵抗を測定したと
ころ、通常のＣＶＤ膜を層間絶縁膜として用いた場合と
略同程度であった。
【００５７】フェニルシルセスキオキサンポリマーの溶
液を単体で用いて形成した絶縁膜の比誘電率は約２．５
であり、無機シリカゾルの溶液を単体で用いて形成され
る絶縁膜の比誘電率は１０程度である。これら両者の混
合液を用いると、無機シリカゾルの耐酸素プラズマ性と
フェニルシルセスキオキサンポリマーの低吸湿性とを備
えると共に、各溶液を単独で用いて形成した絶縁膜の比
誘電率よりもさらに低い比誘電率を有する層間絶縁膜を
形成することができた。
液を単体で用いて形成した絶縁膜の比誘電率は約２．５
であり、無機シリカゾルの溶液を単体で用いて形成され
る絶縁膜の比誘電率は１０程度である。これら両者の混
合液を用いると、無機シリカゾルの耐酸素プラズマ性と
フェニルシルセスキオキサンポリマーの低吸湿性とを備
えると共に、各溶液を単独で用いて形成した絶縁膜の比
誘電率よりもさらに低い比誘電率を有する層間絶縁膜を
形成することができた。
【００５８】無機シリカゾルに対するフェニルシルセス
キオキサンの混合比は、ＳｉＯ2 換算で１０ｖｏｌ％〜
９０ｖｏｌ％が実用的である。無機シリカゾルの混合比
を５０ｖｏｌ％以上にすると、比誘電率を大きく低減す
ることができる。
キオキサンの混合比は、ＳｉＯ2 換算で１０ｖｏｌ％〜
９０ｖｏｌ％が実用的である。無機シリカゾルの混合比
を５０ｖｏｌ％以上にすると、比誘電率を大きく低減す
ることができる。
【００５９】尚、本実施例では、ラダー型シロキサンポ
リマーとして、フェニル基を有するラダー型シロキサン
ポリマーを用いたが、これに代えて、水素−シリコン結
合を有するシロキサンポリマー、又は、メチル基等のア
ルキル基、フルオロアルキル基、環状アルキル基、フル
オロ環状アルキル基、フェニル基等のアリル基若しくは
フルオロアルキル基を有するシロキサンポリマーを用い
ることもできる。
リマーとして、フェニル基を有するラダー型シロキサン
ポリマーを用いたが、これに代えて、水素−シリコン結
合を有するシロキサンポリマー、又は、メチル基等のア
ルキル基、フルオロアルキル基、環状アルキル基、フル
オロ環状アルキル基、フェニル基等のアリル基若しくは
フルオロアルキル基を有するシロキサンポリマーを用い
ることもできる。
【００６０】また、シリカゾルとしては、無機シリカゾ
ルに代えて、水素化シリカゾル、有機シリカゾル又はフ
ッ素化シリカゾル等を用いることもできる。
ルに代えて、水素化シリカゾル、有機シリカゾル又はフ
ッ素化シリカゾル等を用いることもできる。
【００６１】（第３の実施形態）第３の実施形態として
は、有機高分子の溶液とシリカゾルの溶液とを混合して
混合液を得た後、該混合液を下層の金属配線層が形成さ
れた半導体基板に塗布し、塗布された混合液を熱処理し
て層間絶縁膜を形成するものである。
は、有機高分子の溶液とシリカゾルの溶液とを混合して
混合液を得た後、該混合液を下層の金属配線層が形成さ
れた半導体基板に塗布し、塗布された混合液を熱処理し
て層間絶縁膜を形成するものである。
【００６２】（実施例）有機高分子の溶液として、パー
フルオロポリエーテルの溶液（ＳｉＯ2 で換算１０ｗｔ
％）を５０ｍｌ準備すると共に、シリカゾルの溶液とし
て、酸素−シリコン結合のみからなる無機シリカゾルの
溶液（ＳｉＯ2 換算で１０ｗｔ％）を１００ｍｌ準備す
る。有機高分子の溶液とシリカゾルの溶液とを混合した
後、室温で３時間撹拌して混合液を得た後、該混合液を
半導体基板上に３０００r.p.m.でスピンコートし、スピ
ンコートされた混合液をホットプレートで１５０℃の温
度下において２分間のベークを行ない、その後、電気炉
で窒素雰囲気中の４００℃の温度下で３０分間の熱処理
を行なって、膜厚４５０ｎｍ程度の層間絶縁膜を得た。
フルオロポリエーテルの溶液（ＳｉＯ2 で換算１０ｗｔ
％）を５０ｍｌ準備すると共に、シリカゾルの溶液とし
て、酸素−シリコン結合のみからなる無機シリカゾルの
溶液（ＳｉＯ2 換算で１０ｗｔ％）を１００ｍｌ準備す
る。有機高分子の溶液とシリカゾルの溶液とを混合した
後、室温で３時間撹拌して混合液を得た後、該混合液を
半導体基板上に３０００r.p.m.でスピンコートし、スピ
ンコートされた混合液をホットプレートで１５０℃の温
度下において２分間のベークを行ない、その後、電気炉
で窒素雰囲気中の４００℃の温度下で３０分間の熱処理
を行なって、膜厚４５０ｎｍ程度の層間絶縁膜を得た。
【００６３】前記実施例により得た層間絶縁膜をＣＶ法
により比誘電率を測定したところ、比誘電率は約２．１
であった。
により比誘電率を測定したところ、比誘電率は約２．１
であった。
【００６４】また、前記実施例により得た層間絶縁膜の
上にＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を１００ｎｍ堆積し
た後、通常のリソグラフィ工程によりフォトレジストに
よるコンタクトホールのパターン出しを行ない、その
後、層間絶縁膜及びシリコン酸化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した後、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。
このようにして形成したコンタクトホールの形状を電子
顕微鏡により観察したところ、サイドエッチングは殆ど
認められなかった。
上にＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を１００ｎｍ堆積し
た後、通常のリソグラフィ工程によりフォトレジストに
よるコンタクトホールのパターン出しを行ない、その
後、層間絶縁膜及びシリコン酸化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した後、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。
このようにして形成したコンタクトホールの形状を電子
顕微鏡により観察したところ、サイドエッチングは殆ど
認められなかった。
【００６５】また、前記実施例に係る層間絶縁膜に形成
されたコンタクトホールのコンタクト抵抗を測定したと
ころ、通常のＣＶＤ膜を層間絶縁膜として用いた場合と
略同程度であった。
されたコンタクトホールのコンタクト抵抗を測定したと
ころ、通常のＣＶＤ膜を層間絶縁膜として用いた場合と
略同程度であった。
【００６６】有機高分子の溶液と無機シリカゾルの溶液
とからなる混合液を用いると、無機シリカゾルにより形
成される絶縁膜が有する耐酸素プラズマ性及び高いガラ
ス転移温度（約６００℃）と、有機高分子により形成さ
れる絶縁膜が有する耐吸湿性とを備えると共に、各単独
の溶液により形成した絶縁膜の比誘電率よりもさらに低
い比誘電率を有する絶縁膜を形成することができる。
とからなる混合液を用いると、無機シリカゾルにより形
成される絶縁膜が有する耐酸素プラズマ性及び高いガラ
ス転移温度（約６００℃）と、有機高分子により形成さ
れる絶縁膜が有する耐吸湿性とを備えると共に、各単独
の溶液により形成した絶縁膜の比誘電率よりもさらに低
い比誘電率を有する絶縁膜を形成することができる。
【００６７】無機シリカゾルに対する有機高分子の混合
比は、１０ｖｏｌ％〜９０ｖｏｌ％が実用的である。
比は、１０ｖｏｌ％〜９０ｖｏｌ％が実用的である。
【００６８】一般に有機高分子のガラス転移点は２００
℃以下と低い。半導体プロセスにおいては、層間絶縁膜
の形成後にシンター（４００℃以上）等の熱処理が加わ
る。このため、ガラス転移点の低い有機高分子を単独で
用いると、熱処理時に層間絶縁膜に体積膨張や流動等が
発生するので、ストレス等の発生、配線の断線、コンタ
クト不良及び信頼性の低下等の様々な不具合が生じる。
ところが、本実施例においては、フルオロカーボンを主
成分とする有機高分子を用いているため、耐熱性が高
く、また有機高分子にポリシロキサン骨格を導入してい
るため、有機高分子の欠点である低いガラス転移温度を
シリカゾルガラスのガラス転移温度と同等とすることが
できる。
℃以下と低い。半導体プロセスにおいては、層間絶縁膜
の形成後にシンター（４００℃以上）等の熱処理が加わ
る。このため、ガラス転移点の低い有機高分子を単独で
用いると、熱処理時に層間絶縁膜に体積膨張や流動等が
発生するので、ストレス等の発生、配線の断線、コンタ
クト不良及び信頼性の低下等の様々な不具合が生じる。
ところが、本実施例においては、フルオロカーボンを主
成分とする有機高分子を用いているため、耐熱性が高
く、また有機高分子にポリシロキサン骨格を導入してい
るため、有機高分子の欠点である低いガラス転移温度を
シリカゾルガラスのガラス転移温度と同等とすることが
できる。
【００６９】ところで、シロキサンと有機高分子とを共
重合したシロキサン変成ポリイミドは有機高分子の耐熱
性を向上する目的で開発されているが（工業材料、ｖｏ
ｌ．４３、Ｎｏ．７、７８ページ）、このシロキサン変
成ポリイミドにおいては、ポリシロキサン骨格は形成さ
れないため、ガラス転移温度は１９０℃と低い。これに
対して、本実施例においては、有機高分子の溶液とシリ
カゾルの溶液とを混合してハイブリッド化して層間絶縁
膜を得るので、半導体装置に適した層間絶縁膜を得るこ
とができる。
重合したシロキサン変成ポリイミドは有機高分子の耐熱
性を向上する目的で開発されているが（工業材料、ｖｏ
ｌ．４３、Ｎｏ．７、７８ページ）、このシロキサン変
成ポリイミドにおいては、ポリシロキサン骨格は形成さ
れないため、ガラス転移温度は１９０℃と低い。これに
対して、本実施例においては、有機高分子の溶液とシリ
カゾルの溶液とを混合してハイブリッド化して層間絶縁
膜を得るので、半導体装置に適した層間絶縁膜を得るこ
とができる。
【００７０】有機高分子の溶液としては、炭素−炭素結
合を骨格に有する有機高分子、炭素−酸素結合を骨格に
有する有機高分子、炭素−フッ素結合を骨格に有する有
機高分子、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭素結合を
有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する有機高分
子、ベンゾシクロブテン、及びベンゾシクロブテン誘導
体若しくは炭素−フッ素結合を有するベンゾシクロブテ
ン誘導体のうちの少なくとも１つを含む溶液を用いるこ
とができる。炭素−炭素結合を骨格に有する有機高分子
の例としては、ポリエチレン誘導体、ポリスチレン誘導
体、ポリビニルフェノール誘導体、テフロン誘導体等が
挙げられ、炭素−酸素結合又はフッ素−酸素結合を骨格
に有する有機高分子の例としては、パーフルオロポリエ
ーテル、エーテル結合を有するフッ素化ポリアルキレン
が挙げられ、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭素結合
を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する有機高
分子としては、ポリイミドプレポリマー、フッ素化ポリ
イミドプレポリマー、ポリアリレン、フッ素化ポリアリ
レン、シロキサン変成ポリイミド誘導体が挙げられ、ベ
ンゾシクロブテン誘導体としては、ベンゾシクロブテン
プレポリマー、シロキサン変成ベンゾシクロブテンプレ
ポリマーが挙げられる。また、これらの有機高分子の側
鎖又は骨格に、シリカゾルのシラノール基と相互作用が
強い極性基（例えば、アミノ基、イミド基、水酸基、カ
ルボニル基、カルボキシル基、アミド基、炭素−炭素不
飽和結合等）を有する有機高分子を用いることもでき
る。
合を骨格に有する有機高分子、炭素−酸素結合を骨格に
有する有機高分子、炭素−フッ素結合を骨格に有する有
機高分子、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭素結合を
有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する有機高分
子、ベンゾシクロブテン、及びベンゾシクロブテン誘導
体若しくは炭素−フッ素結合を有するベンゾシクロブテ
ン誘導体のうちの少なくとも１つを含む溶液を用いるこ
とができる。炭素−炭素結合を骨格に有する有機高分子
の例としては、ポリエチレン誘導体、ポリスチレン誘導
体、ポリビニルフェノール誘導体、テフロン誘導体等が
挙げられ、炭素−酸素結合又はフッ素−酸素結合を骨格
に有する有機高分子の例としては、パーフルオロポリエ
ーテル、エーテル結合を有するフッ素化ポリアルキレン
が挙げられ、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭素結合
を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する有機高
分子としては、ポリイミドプレポリマー、フッ素化ポリ
イミドプレポリマー、ポリアリレン、フッ素化ポリアリ
レン、シロキサン変成ポリイミド誘導体が挙げられ、ベ
ンゾシクロブテン誘導体としては、ベンゾシクロブテン
プレポリマー、シロキサン変成ベンゾシクロブテンプレ
ポリマーが挙げられる。また、これらの有機高分子の側
鎖又は骨格に、シリカゾルのシラノール基と相互作用が
強い極性基（例えば、アミノ基、イミド基、水酸基、カ
ルボニル基、カルボキシル基、アミド基、炭素−炭素不
飽和結合等）を有する有機高分子を用いることもでき
る。
【００７１】シリカゾルとしては、無機シリカゾルに代
えて、水素化シリカゾル、有機シリカゾル又はフッ素化
シリカゾルを用いることができる。
えて、水素化シリカゾル、有機シリカゾル又はフッ素化
シリカゾルを用いることができる。
【００７２】（第４の実施形態）第４の実施形態として
は、ラダー型シロキサンポリマーの溶液と有機高分子の
溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液を下層の金
属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布された
混合液を熱処理して層間絶縁膜を形成するものである。
は、ラダー型シロキサンポリマーの溶液と有機高分子の
溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液を下層の金
属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布された
混合液を熱処理して層間絶縁膜を形成するものである。
【００７３】（実施例）ラダー型シロキサンポリマーの
溶液として、フェニルシルセスキオキサンの溶液（Ｓｉ
Ｏ2 換算で１０ｗｔ％）を５０ｍｌ準備すると共に、有
機高分子の溶液として、ベンゾシクロブテンのプレポリ
マー（１０ｗｔ％）の溶液を１００ｍｌ準備する。ラダ
ー型シロキサンポリマーの溶液と有機高分子の溶液とを
混合した後、室温で３時間撹拌して混合液を得た後、該
混合液を半導体基板上に３０００r.p.m.でスピンコート
し、スピンコートされた混合液をホットプレートで１５
０℃の温度下において２分間のベークを行ない、その
後、電気炉で窒素雰囲気中の４５０℃の温度下で３０分
間の熱処理を行なって、膜厚４５０ｎｍ程度の層間絶縁
膜を得た。ベンゾシクロブテン及びフェニルシルセスキ
オキサンの混合液に対する濃度は、層間絶縁膜を形成で
きる範囲内で適当に選択できるが、３ｗｔ％〜２０ｗｔ
％程度が適当である。
溶液として、フェニルシルセスキオキサンの溶液（Ｓｉ
Ｏ2 換算で１０ｗｔ％）を５０ｍｌ準備すると共に、有
機高分子の溶液として、ベンゾシクロブテンのプレポリ
マー（１０ｗｔ％）の溶液を１００ｍｌ準備する。ラダ
ー型シロキサンポリマーの溶液と有機高分子の溶液とを
混合した後、室温で３時間撹拌して混合液を得た後、該
混合液を半導体基板上に３０００r.p.m.でスピンコート
し、スピンコートされた混合液をホットプレートで１５
０℃の温度下において２分間のベークを行ない、その
後、電気炉で窒素雰囲気中の４５０℃の温度下で３０分
間の熱処理を行なって、膜厚４５０ｎｍ程度の層間絶縁
膜を得た。ベンゾシクロブテン及びフェニルシルセスキ
オキサンの混合液に対する濃度は、層間絶縁膜を形成で
きる範囲内で適当に選択できるが、３ｗｔ％〜２０ｗｔ
％程度が適当である。
【００７４】前記実施例により得た層間絶縁膜をＣＶ法
により比誘電率を測定したところ、比誘電率は約２．２
であった。
により比誘電率を測定したところ、比誘電率は約２．２
であった。
【００７５】また、前記実施例により得た層間絶縁膜の
上にＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を１００ｎｍ堆積し
た後、通常のリソグラフィ工程によりフォトレジストに
よるコンタクトホールのパターン出しを行ない、その
後、層間絶縁膜及びシリコン酸化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した後、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。
このようにして形成したコンタクトホールの形状を電子
顕微鏡により観察したところ、サイドエッチングはベン
ゾシクロブテン重合体膜に比べて小さかった。
上にＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を１００ｎｍ堆積し
た後、通常のリソグラフィ工程によりフォトレジストに
よるコンタクトホールのパターン出しを行ない、その
後、層間絶縁膜及びシリコン酸化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した後、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。
このようにして形成したコンタクトホールの形状を電子
顕微鏡により観察したところ、サイドエッチングはベン
ゾシクロブテン重合体膜に比べて小さかった。
【００７６】また、前記実施例により得た層間絶縁膜に
形成されたコンタクトホールのコンタクト抵抗を測定し
たところ、通常のＣＶＤ膜を層間絶縁膜として用いた場
合と略同程度であった。
形成されたコンタクトホールのコンタクト抵抗を測定し
たところ、通常のＣＶＤ膜を層間絶縁膜として用いた場
合と略同程度であった。
【００７７】フェニルシルセスキオキサンポリマーは単
独では比誘電率が約２．５の絶縁膜を形成し、ベンゾシ
クロブテンは単独では比誘電率が約２．７程度の絶縁膜
を形成するが、両者を混合すると、各単独で得られる絶
縁膜の比誘電率よりも低い誘電率を有する層間絶縁膜を
形成することができる。
独では比誘電率が約２．５の絶縁膜を形成し、ベンゾシ
クロブテンは単独では比誘電率が約２．７程度の絶縁膜
を形成するが、両者を混合すると、各単独で得られる絶
縁膜の比誘電率よりも低い誘電率を有する層間絶縁膜を
形成することができる。
【００７８】ベンゾシクロブテンに対するフェニルシル
セスキオキサンの混合比は、１０ｖｏｌ％〜９０ｖｏｌ
％が実用的である。
セスキオキサンの混合比は、１０ｖｏｌ％〜９０ｖｏｌ
％が実用的である。
【００７９】一般に有機高分子のガラス転移点は２００
℃以下と低い。半導体プロセスにおいては、層間絶縁膜
の形成後にシンター（４００℃以上）等の熱処理が加わ
る。このため、ガラス転移点の低い有機高分子を単独で
用いると、熱処理時に層間絶縁膜に体積膨張や流動等が
発生するので、ストレス等の発生、配線の断線、コンタ
クト不良及び信頼性の低下等の様々な不具合が生じる。
ところが、本実施例においては、有機高分子にポリシロ
キサン骨格を導入しているため、有機高分子の欠点であ
る低いガラス転移温度をシリカゾルガラスのガラス転移
温度と同等とすることができる。また、本実施例におい
ては、有機高分子の溶液とラダー型シロキサンポリマー
の溶液とを混合してハイブリッド化して層間絶縁膜を得
るので、半導体装置に適した層間絶縁膜を得ることがで
きるのは、前記第３の実施形態と同様である。
℃以下と低い。半導体プロセスにおいては、層間絶縁膜
の形成後にシンター（４００℃以上）等の熱処理が加わ
る。このため、ガラス転移点の低い有機高分子を単独で
用いると、熱処理時に層間絶縁膜に体積膨張や流動等が
発生するので、ストレス等の発生、配線の断線、コンタ
クト不良及び信頼性の低下等の様々な不具合が生じる。
ところが、本実施例においては、有機高分子にポリシロ
キサン骨格を導入しているため、有機高分子の欠点であ
る低いガラス転移温度をシリカゾルガラスのガラス転移
温度と同等とすることができる。また、本実施例におい
ては、有機高分子の溶液とラダー型シロキサンポリマー
の溶液とを混合してハイブリッド化して層間絶縁膜を得
るので、半導体装置に適した層間絶縁膜を得ることがで
きるのは、前記第３の実施形態と同様である。
【００８０】尚、ラダー型シロキサンポリマーとして、
フェニル基を有するラダー型シロキサンポリマーを用い
たが、これに代えて、水素−シリコン結合を有するシロ
キサンポリマー、又は、メチル基等のアルキル基、フル
オロアルキル基、環状アルキル基、フルオロ環状アルキ
ル基、フェニル基等のアリル基若しくはフルオロアルキ
ル基等を有するシロキサンポリマーを用いてもよい。
フェニル基を有するラダー型シロキサンポリマーを用い
たが、これに代えて、水素−シリコン結合を有するシロ
キサンポリマー、又は、メチル基等のアルキル基、フル
オロアルキル基、環状アルキル基、フルオロ環状アルキ
ル基、フェニル基等のアリル基若しくはフルオロアルキ
ル基等を有するシロキサンポリマーを用いてもよい。
【００８１】また、有機高分子の溶液としては、炭素−
炭素結合を骨格に有する有機高分子、炭素−酸素結合を
骨格に有する有機高分子、炭素−フッ素結合を骨格に有
する有機高分子、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭素
結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する有
機高分子、ベンゾシクロブテン、及びベンゾシクロブテ
ン誘導体若しくは炭素−フッ素結合を有するベンゾシク
ロブテン誘導体のうちの少なくとも１つを含む溶液を用
いることができる。炭素−炭素結合を骨格に有する有機
高分子の例としては、ポリエチレン誘導体、ポリスチレ
ン誘導体、ポリビニルフェノール誘導体、テフロン誘導
体等が挙げられ、炭素−酸素結合又はフッ素−酸素結合
を骨格に有する有機高分子の例としては、パーフルオロ
ポリエーテル、エーテル結合を有するフッ素化ポリアル
キレンが挙げられ、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭
素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する
有機高分子としては、ポリイミドプレポリマー、フッ素
化ポリイミドプレポリマー、ポリアリレン、フッ素化ポ
リアリレン、シロキサン変成ポリイミド誘導体が挙げら
れ、ベンゾシクロブテン誘導体としては、ベンゾシクロ
ブテンプレポリマー、シロキサン変成ベンゾシクロブテ
ンプレポリマーが挙げられる。また、これらの有機高分
子の側鎖又は骨格に、シリカゾルのシラノール基と相互
作用が強い極性基（例えば、アミノ基、イミド基、水酸
基、カルボニル基、カルボキシル基、アミド基、炭素−
炭素不飽和結合等）を有する有機高分子を用いることも
できる。
炭素結合を骨格に有する有機高分子、炭素−酸素結合を
骨格に有する有機高分子、炭素−フッ素結合を骨格に有
する有機高分子、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭素
結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する有
機高分子、ベンゾシクロブテン、及びベンゾシクロブテ
ン誘導体若しくは炭素−フッ素結合を有するベンゾシク
ロブテン誘導体のうちの少なくとも１つを含む溶液を用
いることができる。炭素−炭素結合を骨格に有する有機
高分子の例としては、ポリエチレン誘導体、ポリスチレ
ン誘導体、ポリビニルフェノール誘導体、テフロン誘導
体等が挙げられ、炭素−酸素結合又はフッ素−酸素結合
を骨格に有する有機高分子の例としては、パーフルオロ
ポリエーテル、エーテル結合を有するフッ素化ポリアル
キレンが挙げられ、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭
素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する
有機高分子としては、ポリイミドプレポリマー、フッ素
化ポリイミドプレポリマー、ポリアリレン、フッ素化ポ
リアリレン、シロキサン変成ポリイミド誘導体が挙げら
れ、ベンゾシクロブテン誘導体としては、ベンゾシクロ
ブテンプレポリマー、シロキサン変成ベンゾシクロブテ
ンプレポリマーが挙げられる。また、これらの有機高分
子の側鎖又は骨格に、シリカゾルのシラノール基と相互
作用が強い極性基（例えば、アミノ基、イミド基、水酸
基、カルボニル基、カルボキシル基、アミド基、炭素−
炭素不飽和結合等）を有する有機高分子を用いることも
できる。
【００８２】（第５の実施形態）第５の実施形態として
は、多面体型シルセスキオキサンの溶液とシリカゾルの
溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液を下層の金
属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布された
混合液を熱処理して層間絶縁膜を形成するものである。
は、多面体型シルセスキオキサンの溶液とシリカゾルの
溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液を下層の金
属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布された
混合液を熱処理して層間絶縁膜を形成するものである。
【００８３】（実施例）多面体型シルセスキオキサンの
溶液として、かご型水素化シルセスキオキサンの溶液
（ＳｉＯ2 換算で１０ｗｔ％）を５０ｍｌ準備すると共
に、シリカゾルの溶液として、無機シリカゾルの溶液
（ＳｉＯ2 換算で１０ｗｔ％）を１００ｍｌを準備す
る。多面体型シルセスキオキサンの溶液とシリカゾルの
溶液とを混合した後、室温で３時間撹拌して混合液を得
た後、該混合液を半導体基板上に３０００r.p.m.でスピ
ンコートし、スピンコートされた混合液をホットプレー
トで１５０℃の温度下において２分間のベークを行な
い、その後、電気炉で窒素雰囲気中の４００℃の温度下
で３０分間の熱処理を行なって、膜厚４５０ｎｍ程度の
層間絶縁膜を得た。シリカゾル及び水素化シルセスキオ
キサンの混合液に対する濃度は、層間絶縁膜を形成でき
る範囲内で適当に選択できるが、３ｗｔ％〜２０ｗｔ％
程度が適当である。
溶液として、かご型水素化シルセスキオキサンの溶液
（ＳｉＯ2 換算で１０ｗｔ％）を５０ｍｌ準備すると共
に、シリカゾルの溶液として、無機シリカゾルの溶液
（ＳｉＯ2 換算で１０ｗｔ％）を１００ｍｌを準備す
る。多面体型シルセスキオキサンの溶液とシリカゾルの
溶液とを混合した後、室温で３時間撹拌して混合液を得
た後、該混合液を半導体基板上に３０００r.p.m.でスピ
ンコートし、スピンコートされた混合液をホットプレー
トで１５０℃の温度下において２分間のベークを行な
い、その後、電気炉で窒素雰囲気中の４００℃の温度下
で３０分間の熱処理を行なって、膜厚４５０ｎｍ程度の
層間絶縁膜を得た。シリカゾル及び水素化シルセスキオ
キサンの混合液に対する濃度は、層間絶縁膜を形成でき
る範囲内で適当に選択できるが、３ｗｔ％〜２０ｗｔ％
程度が適当である。
【００８４】前記実施例により得た層間絶縁膜をＣＶ法
により比誘電率を測定したところ、比誘電率は約２．２
であった。
により比誘電率を測定したところ、比誘電率は約２．２
であった。
【００８５】また、前記実施例に係る層間絶縁膜の上に
ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を１００ｎｍ堆積した
後、通常のリソグラフィ工程によりフォトレジストによ
るコンタクトホールのパターン出しを行ない、その後、
層間絶縁膜及びシリコン酸化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した後、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。この
ようにして形成したコンタクトホールの形状を電子顕微
鏡により観察したところ、サイドエッチングは殆ど認め
られなかった。
ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を１００ｎｍ堆積した
後、通常のリソグラフィ工程によりフォトレジストによ
るコンタクトホールのパターン出しを行ない、その後、
層間絶縁膜及びシリコン酸化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した後、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。この
ようにして形成したコンタクトホールの形状を電子顕微
鏡により観察したところ、サイドエッチングは殆ど認め
られなかった。
【００８６】また、前記実施例に係る層間絶縁膜に形成
されたコンタクトホールのコンタクト抵抗を測定したと
ころ、通常のＣＶＤ膜を層間絶縁膜として用いた場合と
略同程度であった。
されたコンタクトホールのコンタクト抵抗を測定したと
ころ、通常のＣＶＤ膜を層間絶縁膜として用いた場合と
略同程度であった。
【００８７】かご状水素化シルセスキオキサンと無機シ
リカゾルとを混合することにより、かご状シルセスキオ
キサンの低い比誘電率と無機シリカゾルの高いガラス転
移温度（約６００℃）とを備えると共に、各単独の溶液
により形成した絶縁膜の比誘電率よりもさらに低い比誘
電率を有する層間絶縁膜を形成することができた。
リカゾルとを混合することにより、かご状シルセスキオ
キサンの低い比誘電率と無機シリカゾルの高いガラス転
移温度（約６００℃）とを備えると共に、各単独の溶液
により形成した絶縁膜の比誘電率よりもさらに低い比誘
電率を有する層間絶縁膜を形成することができた。
【００８８】無機シリカゾルに対するかご状シルセスキ
オキサンの混合比は、１０ｖｏｌ％〜９０ｖｏｌ％が実
用的である。
オキサンの混合比は、１０ｖｏｌ％〜９０ｖｏｌ％が実
用的である。
【００８９】一般に、かご状シルセスキオキサンは、熱
処理温度により縮合の進行度合が変化する。半導体プロ
セスにおいては、層間絶縁膜の形成後にシンター（４０
０℃以上）等の熱処理が加わる。このため、かご状シル
セスキオキサンを単独で用いると、熱処理時に体積収縮
及び比誘電率の上昇が生じるために、ストレス等が発生
し、配線の断線や、コンタクト不良、信頼性の低下など
様々な不具合が生ずる。ところが、本実施例では、誘電
率の低いかご状シルセスキオキサンにシリカゾルの縮合
により形成される強固なポリシロキサン骨格を導入する
ことにより、かご状シルセスキオキサンの熱処理による
変性をなくすることができると共に、比誘電率の低い層
間絶縁膜を形成することができる。
処理温度により縮合の進行度合が変化する。半導体プロ
セスにおいては、層間絶縁膜の形成後にシンター（４０
０℃以上）等の熱処理が加わる。このため、かご状シル
セスキオキサンを単独で用いると、熱処理時に体積収縮
及び比誘電率の上昇が生じるために、ストレス等が発生
し、配線の断線や、コンタクト不良、信頼性の低下など
様々な不具合が生ずる。ところが、本実施例では、誘電
率の低いかご状シルセスキオキサンにシリカゾルの縮合
により形成される強固なポリシロキサン骨格を導入する
ことにより、かご状シルセスキオキサンの熱処理による
変性をなくすることができると共に、比誘電率の低い層
間絶縁膜を形成することができる。
【００９０】シリカゾルとしては、無機シリカゾルに代
えて、水素化シリカゾル、有機シリカゾル、フッ素化シ
リカゾルを用いることができる。
えて、水素化シリカゾル、有機シリカゾル、フッ素化シ
リカゾルを用いることができる。
【００９１】（第６の実施形態）第６の実施形態として
は、多面体型シルセスキオキサンの溶液と有機高分子の
溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液を下層の金
属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布された
混合液を熱処理して層間絶縁膜を形成するものである。
は、多面体型シルセスキオキサンの溶液と有機高分子の
溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液を下層の金
属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布された
混合液を熱処理して層間絶縁膜を形成するものである。
【００９２】（実施例）多面体型シルセスキオキサンの
溶液として、かご状水素化シルセスキオキサンの溶液
（ＳｉＯ2 換算で１０ｗｔ％）を５０ｍｌ準備すると共
に、有機高分子の溶液として、ベンゾシクロブテンの溶
液（市販の無機ＳＯＧ溶液を使用したものであって、Ｓ
ｉＯ2 換算で１０ｗｔ％）を１００ｍｌ準備する。かご
状水素化シルセスキオキサンの溶液と有機高分子の溶液
とを混合した後、室温で３時間撹拌して混合液を得た
後、該混合液を半導体基板上に３０００r.p.m.でスピン
コートし、スピンコートされた混合液をホットプレート
で１００℃の温度下において１分間、１５０℃の温度下
において１分間、２００℃の温度下において１分間のベ
ークをそれぞれ行ない、その後、電気炉で窒素雰囲気中
の４００℃の温度下で３０分間の熱処理を行なって、膜
厚４６０ｎｍ程度の層間絶縁膜を得た。かご状水素化シ
ルセスキオキサンの混合液に対する濃度は、層間絶縁膜
を形成できる範囲内で適当に選択できるが、ＳｉＯ2 換
算で３ｗｔ％〜２０ｗｔ％程度が適当である。
溶液として、かご状水素化シルセスキオキサンの溶液
（ＳｉＯ2 換算で１０ｗｔ％）を５０ｍｌ準備すると共
に、有機高分子の溶液として、ベンゾシクロブテンの溶
液（市販の無機ＳＯＧ溶液を使用したものであって、Ｓ
ｉＯ2 換算で１０ｗｔ％）を１００ｍｌ準備する。かご
状水素化シルセスキオキサンの溶液と有機高分子の溶液
とを混合した後、室温で３時間撹拌して混合液を得た
後、該混合液を半導体基板上に３０００r.p.m.でスピン
コートし、スピンコートされた混合液をホットプレート
で１００℃の温度下において１分間、１５０℃の温度下
において１分間、２００℃の温度下において１分間のベ
ークをそれぞれ行ない、その後、電気炉で窒素雰囲気中
の４００℃の温度下で３０分間の熱処理を行なって、膜
厚４６０ｎｍ程度の層間絶縁膜を得た。かご状水素化シ
ルセスキオキサンの混合液に対する濃度は、層間絶縁膜
を形成できる範囲内で適当に選択できるが、ＳｉＯ2 換
算で３ｗｔ％〜２０ｗｔ％程度が適当である。
【００９３】前記実施例により得た層間絶縁膜をＣＶ法
により比誘電率を測定したところ、比誘電率は約２．１
であった。
により比誘電率を測定したところ、比誘電率は約２．１
であった。
【００９４】また、前記実施例により得た層間絶縁膜の
上にＣＶＤ法により酸化膜を１００ｎｍ堆積した後、通
常のリソグラフィ工程によりフォトレジストによるコン
タクトホールのパターン出しを行ない、その後、層間絶
縁膜及びＣＶＤ酸化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した後、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。このようにし
て形成したコンタクトホールの形状を電子顕微鏡により
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。
上にＣＶＤ法により酸化膜を１００ｎｍ堆積した後、通
常のリソグラフィ工程によりフォトレジストによるコン
タクトホールのパターン出しを行ない、その後、層間絶
縁膜及びＣＶＤ酸化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した後、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。このようにし
て形成したコンタクトホールの形状を電子顕微鏡により
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。
【００９５】また、前記実施例により得た層間絶縁膜に
形成されたコンタクトホールのコンタクト抵抗を測定し
たところ、通常のＣＶＤ膜を層間絶縁膜として用いた場
合と略同程度であった。
形成されたコンタクトホールのコンタクト抵抗を測定し
たところ、通常のＣＶＤ膜を層間絶縁膜として用いた場
合と略同程度であった。
【００９６】さらに、加湿による比誘電率の変化は殆ど
認められなかった。酸素プラズマによるサイドエッチン
グが生じにくいのは、耐酸素プラズマ性のシロキサンポ
リマーの効果であり、吸湿性が小さいのは、ベンゾシク
ロブテンポリマーの撥水性の効果である。
認められなかった。酸素プラズマによるサイドエッチン
グが生じにくいのは、耐酸素プラズマ性のシロキサンポ
リマーの効果であり、吸湿性が小さいのは、ベンゾシク
ロブテンポリマーの撥水性の効果である。
【００９７】かご状シルセスキオキサンの縮合により得
られる絶縁膜の比誘電率は２．２程度と低い。一方、ベ
ンゾシクロブテンにより得られる絶縁膜の比誘電率は
２．７程度である。本実施例は、この両者材料をハイブ
リッド化することにより、かご状水素化シルセスキオキ
サンの溶液又はベンゾシクロブテンの溶液の各単独で得
られる層間絶縁膜の比誘電率よりも低い比誘電率を持つ
と共に、高耐酸素プラズマ性及び耐吸湿性に優れた層間
絶縁膜を形成することができた。
られる絶縁膜の比誘電率は２．２程度と低い。一方、ベ
ンゾシクロブテンにより得られる絶縁膜の比誘電率は
２．７程度である。本実施例は、この両者材料をハイブ
リッド化することにより、かご状水素化シルセスキオキ
サンの溶液又はベンゾシクロブテンの溶液の各単独で得
られる層間絶縁膜の比誘電率よりも低い比誘電率を持つ
と共に、高耐酸素プラズマ性及び耐吸湿性に優れた層間
絶縁膜を形成することができた。
【００９８】かご状水素化シルセスキオキサンは、密度
の低い絶縁膜を形成でき、比誘電率も２．２程度と低い
が、熱処理温度が高くなるほど膜質の緻密化が進行し、
比誘電率は２．２〜３．５まで変化すると共に体積の収
縮も生じる。従って、層間絶縁膜の形成後にシンター等
の熱処理が加わる半導体プロセスに対する適合性が悪か
った。しかしながら、本実施例によるハイブリッド材料
では、ベンゾシクロブテンポリマーが層間絶縁膜の骨格
構造を形成するため、かご状水素化シルセスキオキサン
の熱処理による縮合反応の進行に起因する体積収縮を緩
和することができる。このように、ハイブリッド化によ
って、両者の材料の利点が組み合わされると共に、それ
ぞれの材料を単独で用いる場合に比べてさらに低誘電率
化という特性が得られた。
の低い絶縁膜を形成でき、比誘電率も２．２程度と低い
が、熱処理温度が高くなるほど膜質の緻密化が進行し、
比誘電率は２．２〜３．５まで変化すると共に体積の収
縮も生じる。従って、層間絶縁膜の形成後にシンター等
の熱処理が加わる半導体プロセスに対する適合性が悪か
った。しかしながら、本実施例によるハイブリッド材料
では、ベンゾシクロブテンポリマーが層間絶縁膜の骨格
構造を形成するため、かご状水素化シルセスキオキサン
の熱処理による縮合反応の進行に起因する体積収縮を緩
和することができる。このように、ハイブリッド化によ
って、両者の材料の利点が組み合わされると共に、それ
ぞれの材料を単独で用いる場合に比べてさらに低誘電率
化という特性が得られた。
【００９９】この系の特徴は、ベンゾシクロブテンに対
してかご状水素化シルセスキオキサンを３０ｗｔ％程度
の混合比で混合すると、シルセスキオキサンから形成さ
れる絶縁膜と同等かそれ以上に低い誘電率材料が形成で
きる点である。混合比は必要とされる膜質に応じて、種
々選択可能であるが、かご状水素化シルセスキオキサン
の溶液を混合液に対して１０ｖｏｌ％〜９０ｖｏｌ％の
範囲内で用いるのが実用的である。
してかご状水素化シルセスキオキサンを３０ｗｔ％程度
の混合比で混合すると、シルセスキオキサンから形成さ
れる絶縁膜と同等かそれ以上に低い誘電率材料が形成で
きる点である。混合比は必要とされる膜質に応じて、種
々選択可能であるが、かご状水素化シルセスキオキサン
の溶液を混合液に対して１０ｖｏｌ％〜９０ｖｏｌ％の
範囲内で用いるのが実用的である。
【０１００】また、有機高分子の溶液としては、炭素−
炭素結合を骨格に有する有機高分子、炭素−酸素結合を
骨格に有する有機高分子、炭素−フッ素結合を骨格に有
する有機高分子、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭素
結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する有
機高分子、ベンゾシクロブテン、及びベンゾシクロブテ
ン誘導体若しくは炭素−フッ素結合を有するベンゾシク
ロブテン誘導体のうちの少なくとも１つを含む溶液を用
いることができる。炭素−炭素結合を骨格に有する有機
高分子の例としては、ポリエチレン誘導体、ポリスチレ
ン誘導体、ポリビニルフェノール誘導体、テフロン誘導
体等が挙げられ、炭素−酸素結合又はフッ素−酸素結合
を骨格に有する有機高分子の例としては、パーフルオロ
ポリエーテル、エーテル結合を有するフッ素化ポリアル
キレンが挙げられ、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭
素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する
有機高分子としては、ポリイミドプレポリマー、フッ素
化ポリイミドプレポリマー、ポリアリレン、フッ素化ポ
リアリレン、シロキサン変成ポリイミド誘導体が挙げら
れ、ベンゾシクロブテン誘導体としては、ベンゾシクロ
ブテンプレポリマー、シロキサン変成ベンゾシクロブテ
ンプレポリマーが挙げられる。また、これらの有機高分
子の側鎖又は骨格に、シリカゾルのシラノール基と相互
作用が強い極性基（例えば、アミノ基、イミド基、水酸
基、カルボニル基、カルボキシル基、アミド基、炭素−
炭素不飽和結合等）を有する有機高分子を用いることも
できる。
炭素結合を骨格に有する有機高分子、炭素−酸素結合を
骨格に有する有機高分子、炭素−フッ素結合を骨格に有
する有機高分子、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭素
結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する有
機高分子、ベンゾシクロブテン、及びベンゾシクロブテ
ン誘導体若しくは炭素−フッ素結合を有するベンゾシク
ロブテン誘導体のうちの少なくとも１つを含む溶液を用
いることができる。炭素−炭素結合を骨格に有する有機
高分子の例としては、ポリエチレン誘導体、ポリスチレ
ン誘導体、ポリビニルフェノール誘導体、テフロン誘導
体等が挙げられ、炭素−酸素結合又はフッ素−酸素結合
を骨格に有する有機高分子の例としては、パーフルオロ
ポリエーテル、エーテル結合を有するフッ素化ポリアル
キレンが挙げられ、芳香族炭化水素若しくはフッ素−炭
素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に有する
有機高分子としては、ポリイミドプレポリマー、フッ素
化ポリイミドプレポリマー、ポリアリレン、フッ素化ポ
リアリレン、シロキサン変成ポリイミド誘導体が挙げら
れ、ベンゾシクロブテン誘導体としては、ベンゾシクロ
ブテンプレポリマー、シロキサン変成ベンゾシクロブテ
ンプレポリマーが挙げられる。また、これらの有機高分
子の側鎖又は骨格に、シリカゾルのシラノール基と相互
作用が強い極性基（例えば、アミノ基、イミド基、水酸
基、カルボニル基、カルボキシル基、アミド基、炭素−
炭素不飽和結合等）を有する有機高分子を用いることも
できる。
【０１０１】（第７の実施形態）第７の実施形態として
は、互いに組成が異なる第１の有機高分子の溶液と第２
の高分子の溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液
を下層の金属配線層が形成された半導体基板に塗布し、
塗布された混合液を熱処理して層間絶縁膜を形成するも
のである。
は、互いに組成が異なる第１の有機高分子の溶液と第２
の高分子の溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液
を下層の金属配線層が形成された半導体基板に塗布し、
塗布された混合液を熱処理して層間絶縁膜を形成するも
のである。
【０１０２】（実施例）第１の有機高分子の溶液とし
て、パーフルオロポリエーテルの溶液（１０ｗｔ％）を
５０ｍｌ準備すると共に、第２の有機高分子の溶液とし
て、ポリイミドプレポリマーの溶液（１０ｗｔ％）１０
０ｍｌを準備する。第１の有機高分子の溶液と第２の有
機高分子の溶液とを混合した後、室温で３時間撹拌して
混合液を得た後、該混合液を半導体基板上に３０００r.
p.m.でスピンコートし、スピンコートされた混合液をホ
ットプレートで１５０℃の温度下において２分間のベー
クを行ない、その後、電気炉で窒素雰囲気中の４００℃
の温度下で３０分間の熱処理を行なって、膜厚４５０ｎ
ｍ程度の層間絶縁膜を得た。第１又は第２の有機高分子
の混合液に対する濃度は、層間絶縁膜を形成できる範囲
内で適当に選択できるが、３ｗｔ％〜２０ｗｔ％程度が
適当である。
て、パーフルオロポリエーテルの溶液（１０ｗｔ％）を
５０ｍｌ準備すると共に、第２の有機高分子の溶液とし
て、ポリイミドプレポリマーの溶液（１０ｗｔ％）１０
０ｍｌを準備する。第１の有機高分子の溶液と第２の有
機高分子の溶液とを混合した後、室温で３時間撹拌して
混合液を得た後、該混合液を半導体基板上に３０００r.
p.m.でスピンコートし、スピンコートされた混合液をホ
ットプレートで１５０℃の温度下において２分間のベー
クを行ない、その後、電気炉で窒素雰囲気中の４００℃
の温度下で３０分間の熱処理を行なって、膜厚４５０ｎ
ｍ程度の層間絶縁膜を得た。第１又は第２の有機高分子
の混合液に対する濃度は、層間絶縁膜を形成できる範囲
内で適当に選択できるが、３ｗｔ％〜２０ｗｔ％程度が
適当である。
【０１０３】前記実施例に係る層間絶縁膜をＣＶ法によ
り比誘電率を測定したところ、比誘電率は約２．１であ
った。
り比誘電率を測定したところ、比誘電率は約２．１であ
った。
【０１０４】また、前記実施例に係る層間絶縁膜の上に
ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を１００ｎｍ堆積した
後、通常のリソグラフィ工程によりフォトレジストによ
るコンタクトホールのパターン出しを行ない、その後、
層間絶縁膜及びシリコン酸化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した後、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。この
ようにして形成したコンタクトホールの形状を電子顕微
鏡により観察したところ、サイドエッチングは殆ど認め
られなかった。
ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を１００ｎｍ堆積した
後、通常のリソグラフィ工程によりフォトレジストによ
るコンタクトホールのパターン出しを行ない、その後、
層間絶縁膜及びシリコン酸化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した後、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。この
ようにして形成したコンタクトホールの形状を電子顕微
鏡により観察したところ、サイドエッチングは殆ど認め
られなかった。
【０１０５】また、前記実施例に係る層間絶縁膜に形成
されたコンタクトホールのコンタクト抵抗を測定したと
ころ、通常のＣＶＤ膜を層間絶縁膜として用いた場合と
略同程度であった。
されたコンタクトホールのコンタクト抵抗を測定したと
ころ、通常のＣＶＤ膜を層間絶縁膜として用いた場合と
略同程度であった。
【０１０６】組成が異なる有機高分子同志を混合するこ
とにより、ポリイミドの高耐熱性とパーフルオロポリエ
ーテルの低誘電率という性質を兼ね備え、且つ各有機高
分子を単独で用いて形成した絶縁膜の比誘電率よりもさ
らに低い比誘電率を持つ層間絶縁膜が形成できた。第１
の有機高分子の溶液と第２の有機高分子の溶液との混合
比は１０ｖｏｌ％〜９０ｖｏｌ％の範囲内が適当であ
る。
とにより、ポリイミドの高耐熱性とパーフルオロポリエ
ーテルの低誘電率という性質を兼ね備え、且つ各有機高
分子を単独で用いて形成した絶縁膜の比誘電率よりもさ
らに低い比誘電率を持つ層間絶縁膜が形成できた。第１
の有機高分子の溶液と第２の有機高分子の溶液との混合
比は１０ｖｏｌ％〜９０ｖｏｌ％の範囲内が適当であ
る。
【０１０７】一般に有機高分子のガラス転移点は２００
℃以下と低い。半導体プロセスにおいては、層間絶縁膜
の形成後にシンター（４００℃以上）等の熱処理が加わ
る。このため、ガラス転移点の低い有機高分子を単独で
用いると、熱処理時に層間絶縁膜に体積膨張や流動等が
発生するので、ストレス等の発生、配線の断線、コンタ
クト不良及び信頼性の低下等の様々な不具合が生じる。
ところが、本実施例においては、組成が異なる有機高分
子を分子レベルで混合することにより、ガラス転移温度
を飛躍的に高めることに成功した。
℃以下と低い。半導体プロセスにおいては、層間絶縁膜
の形成後にシンター（４００℃以上）等の熱処理が加わ
る。このため、ガラス転移点の低い有機高分子を単独で
用いると、熱処理時に層間絶縁膜に体積膨張や流動等が
発生するので、ストレス等の発生、配線の断線、コンタ
クト不良及び信頼性の低下等の様々な不具合が生じる。
ところが、本実施例においては、組成が異なる有機高分
子を分子レベルで混合することにより、ガラス転移温度
を飛躍的に高めることに成功した。
【０１０８】また、第１又は第２の有機高分子の溶液と
しては、炭素−炭素結合を骨格に有する有機高分子、炭
素−酸素結合を骨格に有する有機高分子、炭素−フッ素
結合を骨格に有する有機高分子、芳香族炭化水素若しく
はフッ素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを
骨格に有する有機高分子、ベンゾシクロブテン、及びベ
ンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結合を有
するベンゾシクロブテン誘導体のうちの少なくとも１つ
を含む溶液を用いることができる。炭素−炭素結合を骨
格に有する有機高分子の例としては、ポリエチレン誘導
体、ポリスチレン誘導体、ポリビニルフェノール誘導
体、テフロン誘導体等が挙げられ、炭素−酸素結合又は
フッ素−酸素結合を骨格に有する有機高分子の例として
は、パーフルオロポリエーテル、エーテル結合を有する
フッ素化ポリアルキレンが挙げられ、芳香族炭化水素若
しくはフッ素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸素
とを骨格に有する有機高分子としては、ポリイミドプレ
ポリマー、フッ素化ポリイミドプレポリマー、ポリアリ
レン、フッ素化ポリアリレン、シロキサン変成ポリイミ
ド誘導体が挙げられ、ベンゾシクロブテン誘導体として
は、ベンゾシクロブテンプレポリマー、シロキサン変成
ベンゾシクロブテンプレポリマーが挙げられる。また、
これらの有機高分子の側鎖又は骨格に、シリカゾルのシ
ラノール基と相互作用が強い極性基（例えば、アミノ
基、イミド基、水酸基、カルボニル基、カルボキシル
基、アミド基、炭素−炭素不飽和結合等）を有する有機
高分子を用いることもできる。
しては、炭素−炭素結合を骨格に有する有機高分子、炭
素−酸素結合を骨格に有する有機高分子、炭素−フッ素
結合を骨格に有する有機高分子、芳香族炭化水素若しく
はフッ素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを
骨格に有する有機高分子、ベンゾシクロブテン、及びベ
ンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結合を有
するベンゾシクロブテン誘導体のうちの少なくとも１つ
を含む溶液を用いることができる。炭素−炭素結合を骨
格に有する有機高分子の例としては、ポリエチレン誘導
体、ポリスチレン誘導体、ポリビニルフェノール誘導
体、テフロン誘導体等が挙げられ、炭素−酸素結合又は
フッ素−酸素結合を骨格に有する有機高分子の例として
は、パーフルオロポリエーテル、エーテル結合を有する
フッ素化ポリアルキレンが挙げられ、芳香族炭化水素若
しくはフッ素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸素
とを骨格に有する有機高分子としては、ポリイミドプレ
ポリマー、フッ素化ポリイミドプレポリマー、ポリアリ
レン、フッ素化ポリアリレン、シロキサン変成ポリイミ
ド誘導体が挙げられ、ベンゾシクロブテン誘導体として
は、ベンゾシクロブテンプレポリマー、シロキサン変成
ベンゾシクロブテンプレポリマーが挙げられる。また、
これらの有機高分子の側鎖又は骨格に、シリカゾルのシ
ラノール基と相互作用が強い極性基（例えば、アミノ
基、イミド基、水酸基、カルボニル基、カルボキシル
基、アミド基、炭素−炭素不飽和結合等）を有する有機
高分子を用いることもできる。
【０１０９】以下、前記第１〜第７の実施形態に係る層
間絶縁膜を用いる半導体装置の製造方法について図面を
参照しながら説明する。
間絶縁膜を用いる半導体装置の製造方法について図面を
参照しながら説明する。
【０１１０】まず、第１の半導体装置の製造方法につい
て図２を参照しながら説明する。
て図２を参照しながら説明する。
【０１１１】図２（ａ）に示すように、シリコンよりな
る半導体基板１０の上に下層の金属配線層１１を形成し
た後、図２（ｂ）に示すように、下層の金属配線層１１
を含む半導体基板１０の上に全面に亘ってＣＶＤ法によ
り例えば厚さ５０ｎｍの酸化シリコン膜よりなる第１の
絶縁膜１２を堆積する。その後、図２（ｃ）に示すよう
に、第１の絶縁膜１２の上に全面に亘って第１〜第７の
実施形態に係る例えば厚さ３００ｎｍの層間絶縁膜１３
及び例えば厚さ５００ｎｍの酸化シリコン膜よりなる第
２の絶縁膜１４を順次形成した後、リフローすることに
より、図２（ｄ）に示すように、第２の絶縁膜１４を平
坦化する。その後、図示は省略しているが、周知の方法
により第２の絶縁膜１４の上に上層の金属配線層を形成
する。
る半導体基板１０の上に下層の金属配線層１１を形成し
た後、図２（ｂ）に示すように、下層の金属配線層１１
を含む半導体基板１０の上に全面に亘ってＣＶＤ法によ
り例えば厚さ５０ｎｍの酸化シリコン膜よりなる第１の
絶縁膜１２を堆積する。その後、図２（ｃ）に示すよう
に、第１の絶縁膜１２の上に全面に亘って第１〜第７の
実施形態に係る例えば厚さ３００ｎｍの層間絶縁膜１３
及び例えば厚さ５００ｎｍの酸化シリコン膜よりなる第
２の絶縁膜１４を順次形成した後、リフローすることに
より、図２（ｄ）に示すように、第２の絶縁膜１４を平
坦化する。その後、図示は省略しているが、周知の方法
により第２の絶縁膜１４の上に上層の金属配線層を形成
する。
【０１１２】次に、第２の半導体装置の製造方法につい
て図３を参照しながら説明する。
て図３を参照しながら説明する。
【０１１３】図３（ａ）に示すように、下層の金属配線
が形成されたシリコンよりなる半導体基板２０の上に全
面に亘って第１〜第７の実施形態に係る例えば厚さ３０
０ｎｍの層間絶縁膜２１を堆積した後、レジストパター
ンをマスクとして層間絶縁膜２１に対してエッチングを
行なって、図３（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２１に
配線領域となる凹状溝２１ａを形成する。その後、ＣＶ
Ｄ法又はスパッタ法によりＴｉ／ＴｉＮ（５０ｎｍ／５
０ｎｍ）よりなる第１の金属層２２を堆積した後、該第
１の金属層２２の上にＣＶＤ法又はスパッタ法によりＣ
ｕよりなる厚さ５００ｎｍの第２の金属層２３を堆積す
る。その後、第１及び第２の金属層２２，２３に化学機
械研磨法（ＣＭＰ）を行なって、層間絶縁膜２１の表面
に露出している第１及び第２の金属層２２，２３を除去
して凹状溝２１ａ内に第１及び第２の金属層２２，２３
よりなる上層の金属配線層としての埋め込み配線２４を
形成する。
が形成されたシリコンよりなる半導体基板２０の上に全
面に亘って第１〜第７の実施形態に係る例えば厚さ３０
０ｎｍの層間絶縁膜２１を堆積した後、レジストパター
ンをマスクとして層間絶縁膜２１に対してエッチングを
行なって、図３（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２１に
配線領域となる凹状溝２１ａを形成する。その後、ＣＶ
Ｄ法又はスパッタ法によりＴｉ／ＴｉＮ（５０ｎｍ／５
０ｎｍ）よりなる第１の金属層２２を堆積した後、該第
１の金属層２２の上にＣＶＤ法又はスパッタ法によりＣ
ｕよりなる厚さ５００ｎｍの第２の金属層２３を堆積す
る。その後、第１及び第２の金属層２２，２３に化学機
械研磨法（ＣＭＰ）を行なって、層間絶縁膜２１の表面
に露出している第１及び第２の金属層２２，２３を除去
して凹状溝２１ａ内に第１及び第２の金属層２２，２３
よりなる上層の金属配線層としての埋め込み配線２４を
形成する。
【０１１４】尚、層間絶縁膜２１に凹状溝２１ａを形成
する工程と第１の金属層２２を形成する工程との間に、
層間絶縁膜２１上への酸化膜を選択的に堆積したり、又
は、イオン注入法若しくはプラズマ処理法等により層間
絶縁膜２１の表面改質を行なって、第１及び第２の金属
層２２，２３との密着性の向上や層間絶縁膜２１からの
脱ガス等の制御等を図ってもよい。
する工程と第１の金属層２２を形成する工程との間に、
層間絶縁膜２１上への酸化膜を選択的に堆積したり、又
は、イオン注入法若しくはプラズマ処理法等により層間
絶縁膜２１の表面改質を行なって、第１及び第２の金属
層２２，２３との密着性の向上や層間絶縁膜２１からの
脱ガス等の制御等を図ってもよい。
【０１１５】
【発明の効果】請求項１の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、互いに組成が異なる第１のシリカゾルの
溶液と第２のシリカゾルとの溶液とを混合して得た混合
液を半導体基板上に塗布して層間絶縁膜を形成するの
で、得られる層間絶縁膜においては、第１及び第２のシ
リカゾルの溶液単独で得られる絶縁膜よりも比誘電率の
低い層間絶縁膜を得ることができる。
方法によると、互いに組成が異なる第１のシリカゾルの
溶液と第２のシリカゾルとの溶液とを混合して得た混合
液を半導体基板上に塗布して層間絶縁膜を形成するの
で、得られる層間絶縁膜においては、第１及び第２のシ
リカゾルの溶液単独で得られる絶縁膜よりも比誘電率の
低い層間絶縁膜を得ることができる。
【０１１６】請求項２の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、吸湿性に劣るが耐酸素プラズマ性に比較的
優れた絶縁膜を形成することができるフッ素−シリコン
結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液と、耐酸素
プラズマ性に劣るが比誘電率及び耐吸湿性に優れた絶縁
膜を形成することができる有機基−シリコン結合を有す
るシラノール縮合体微粒子の溶液とからなる混合液を塗
布して層間絶縁膜を形成するため、両者の長所がそれぞ
れ現れ、比誘電率、耐吸湿性及び耐酸素プラズマ性に優
れた層間絶縁膜を形成することができる。
法によると、吸湿性に劣るが耐酸素プラズマ性に比較的
優れた絶縁膜を形成することができるフッ素−シリコン
結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液と、耐酸素
プラズマ性に劣るが比誘電率及び耐吸湿性に優れた絶縁
膜を形成することができる有機基−シリコン結合を有す
るシラノール縮合体微粒子の溶液とからなる混合液を塗
布して層間絶縁膜を形成するため、両者の長所がそれぞ
れ現れ、比誘電率、耐吸湿性及び耐酸素プラズマ性に優
れた層間絶縁膜を形成することができる。
【０１１７】請求項３の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、耐吸湿性に劣るが比誘電率の比較的低い絶
縁膜を形成することができるフッ素−シリコン結合を有
するシラノール縮合体微粒子の溶液と、比誘電率は高い
が吸湿性に優れた絶縁膜を形成することができる水素−
シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液と
からなる混合液を塗布して層間絶縁膜を形成するため、
両者の長所がそれぞれ現れ、比誘電率及び耐吸湿性に優
れた層間絶縁膜を形成することができる。
法によると、耐吸湿性に劣るが比誘電率の比較的低い絶
縁膜を形成することができるフッ素−シリコン結合を有
するシラノール縮合体微粒子の溶液と、比誘電率は高い
が吸湿性に優れた絶縁膜を形成することができる水素−
シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液と
からなる混合液を塗布して層間絶縁膜を形成するため、
両者の長所がそれぞれ現れ、比誘電率及び耐吸湿性に優
れた層間絶縁膜を形成することができる。
【０１１８】請求項４の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、単独でも比誘電率の低い絶縁膜を形成する
が、互いに異なる有機基−シリコン結合を有するシラノ
ール縮合体微粒子の溶液からなる混合液を塗布して層間
絶縁膜を形成すると、比誘電率の一層低い層間絶縁膜を
形成することができる。
法によると、単独でも比誘電率の低い絶縁膜を形成する
が、互いに異なる有機基−シリコン結合を有するシラノ
ール縮合体微粒子の溶液からなる混合液を塗布して層間
絶縁膜を形成すると、比誘電率の一層低い層間絶縁膜を
形成することができる。
【０１１９】請求項５の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、耐酸素プラズマ性に劣るが比誘電率の低い
絶縁膜を形成することができる有機基−シリコン結合を
有するシラノール縮合体微粒子の溶液と、比誘電率は高
いが耐酸素プラズマ性に優れた絶縁膜を形成することが
できる水素−シリコン結合を有するシラノール縮合体微
粒子の溶液とからなる混合液を塗布して層間絶縁膜を形
成するため、両者の長所がそれぞれ現れ、比誘電率及び
耐酸素プラズマ性に優れた層間絶縁膜を形成することが
できる。
法によると、耐酸素プラズマ性に劣るが比誘電率の低い
絶縁膜を形成することができる有機基−シリコン結合を
有するシラノール縮合体微粒子の溶液と、比誘電率は高
いが耐酸素プラズマ性に優れた絶縁膜を形成することが
できる水素−シリコン結合を有するシラノール縮合体微
粒子の溶液とからなる混合液を塗布して層間絶縁膜を形
成するため、両者の長所がそれぞれ現れ、比誘電率及び
耐酸素プラズマ性に優れた層間絶縁膜を形成することが
できる。
【０１２０】請求項６の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、ラダー型シロキサンポリマーの溶液とシリ
カゾルの溶液とを混合して得た混合液を半導体基板に塗
布して層間絶縁膜を形成するため、ラダー型シロキサン
ポリマーの溶液及びシリカゾルの溶液をそれぞれ単独で
用いて形成した層間絶縁膜の比誘電率よりもさらに低い
比誘電率を有する層間絶縁膜を形成することができる。
法によると、ラダー型シロキサンポリマーの溶液とシリ
カゾルの溶液とを混合して得た混合液を半導体基板に塗
布して層間絶縁膜を形成するため、ラダー型シロキサン
ポリマーの溶液及びシリカゾルの溶液をそれぞれ単独で
用いて形成した層間絶縁膜の比誘電率よりもさらに低い
比誘電率を有する層間絶縁膜を形成することができる。
【０１２１】請求項７の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、シリカゾルの溶液は、水素−シリコン結合
を有するシラノール縮合体微粒子の溶液、酸素−シリコ
ン結合からなるシラノール縮合体微粒子の溶液、有機基
−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶
液、又はフッ素−シリコン結合を有するシラノール縮合
体微粒子の溶液であるため、各シラノール縮合体微粒子
の溶液により形成された絶縁膜が有する長所を備えるこ
とができる。特に、シリカゾルの溶液が酸素−シリコン
結合からなるシラノール縮合体微粒子の溶液である場合
には、該無機シラノールゾルの溶液により形成した絶縁
膜が有する耐酸素プラズマ性とラダー型シロキサンポリ
マーの溶液により形成した絶縁膜が有する優れた耐吸湿
性とを備えた層間絶縁膜を形成することができる。
法によると、シリカゾルの溶液は、水素−シリコン結合
を有するシラノール縮合体微粒子の溶液、酸素−シリコ
ン結合からなるシラノール縮合体微粒子の溶液、有機基
−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶
液、又はフッ素−シリコン結合を有するシラノール縮合
体微粒子の溶液であるため、各シラノール縮合体微粒子
の溶液により形成された絶縁膜が有する長所を備えるこ
とができる。特に、シリカゾルの溶液が酸素−シリコン
結合からなるシラノール縮合体微粒子の溶液である場合
には、該無機シラノールゾルの溶液により形成した絶縁
膜が有する耐酸素プラズマ性とラダー型シロキサンポリ
マーの溶液により形成した絶縁膜が有する優れた耐吸湿
性とを備えた層間絶縁膜を形成することができる。
【０１２２】請求項８の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、混合液はＳｉＯ2 換算で１０〜９０ｗｔ％
のラダー型シロキサンポリマーの溶液と９０〜１０ｗｔ
％のシリカゾルの溶液とが混合されてなるため、請求項
６の発明が層する効果を確実に実現することができる。
法によると、混合液はＳｉＯ2 換算で１０〜９０ｗｔ％
のラダー型シロキサンポリマーの溶液と９０〜１０ｗｔ
％のシリカゾルの溶液とが混合されてなるため、請求項
６の発明が層する効果を確実に実現することができる。
【０１２３】請求項９の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、耐酸素プラズマ性に劣ると共にガラス転移
点温度は低いという欠点を持つが比誘電率の低い絶縁膜
を形成することができる有機高分子の溶液と、比誘電率
は比較的高いが耐酸素プラズマ性に優れると共にガラス
転移点温度の高いシリカゾルの溶液とからなる混合液を
塗布して層間絶縁膜を形成するため、両者の長所がそれ
ぞれ現れ、耐酸素プラズマ性に優れ、ガラス転移点温度
が高く且つ比誘電率の低い層間絶縁膜を形成することが
できる。
法によると、耐酸素プラズマ性に劣ると共にガラス転移
点温度は低いという欠点を持つが比誘電率の低い絶縁膜
を形成することができる有機高分子の溶液と、比誘電率
は比較的高いが耐酸素プラズマ性に優れると共にガラス
転移点温度の高いシリカゾルの溶液とからなる混合液を
塗布して層間絶縁膜を形成するため、両者の長所がそれ
ぞれ現れ、耐酸素プラズマ性に優れ、ガラス転移点温度
が高く且つ比誘電率の低い層間絶縁膜を形成することが
できる。
【０１２４】請求項１０の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、有機高分子の溶液は、炭素−炭素結合を
骨格に有する有機高分子の溶液、炭素−酸素結合を骨格
に有する有機高分子の溶液、フッ素−酸素結合を骨格に
有する有機高分子の溶液、芳香族炭化水素若しくはフッ
素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に
有する有機高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの溶液、
及びベンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結
合を有するベンゾシクロブテン誘導体の溶液のうちの少
なくとも１つを含むので、比誘電率の低い絶縁膜を形成
できる有機高分子の溶液が確実に得られる。
方法によると、有機高分子の溶液は、炭素−炭素結合を
骨格に有する有機高分子の溶液、炭素−酸素結合を骨格
に有する有機高分子の溶液、フッ素−酸素結合を骨格に
有する有機高分子の溶液、芳香族炭化水素若しくはフッ
素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に
有する有機高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの溶液、
及びベンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結
合を有するベンゾシクロブテン誘導体の溶液のうちの少
なくとも１つを含むので、比誘電率の低い絶縁膜を形成
できる有機高分子の溶液が確実に得られる。
【０１２５】請求項１１の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、シリカゾルの溶液は、水素−シリコン結
合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液、酸素−シリ
コン結合からなるシラノール縮合体微粒子の溶液、有機
基−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶
液、又はフッ素−シリコン結合を有するシラノール縮合
体微粒子の溶液であるため、耐酸素プラズマ性に優れる
と共にガラス転移点温度の高いシリカゾルの溶液が確実
に得られる。
方法によると、シリカゾルの溶液は、水素−シリコン結
合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液、酸素−シリ
コン結合からなるシラノール縮合体微粒子の溶液、有機
基−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶
液、又はフッ素−シリコン結合を有するシラノール縮合
体微粒子の溶液であるため、耐酸素プラズマ性に優れる
と共にガラス転移点温度の高いシリカゾルの溶液が確実
に得られる。
【０１２６】請求項１２の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、ラダー型シロキサンポリマーの溶液と有
機高分子の溶液とを混合して得た混合液を半導体基板に
塗布して層間絶縁膜を形成するため、ラダー型シロキサ
ンポリマーの溶液及び有機高分子の溶液をそれぞれ単独
で用いて形成した層間絶縁膜の比誘電率よりもさらに低
い比誘電率を有する層間絶縁膜を形成することができ
る。
方法によると、ラダー型シロキサンポリマーの溶液と有
機高分子の溶液とを混合して得た混合液を半導体基板に
塗布して層間絶縁膜を形成するため、ラダー型シロキサ
ンポリマーの溶液及び有機高分子の溶液をそれぞれ単独
で用いて形成した層間絶縁膜の比誘電率よりもさらに低
い比誘電率を有する層間絶縁膜を形成することができ
る。
【０１２７】請求項１３の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、有機高分子の溶液は、炭素−炭素結合を
骨格に有する有機高分子の溶液、炭素−酸素結合を骨格
に有する有機高分子の溶液、フッ素−酸素結合を骨格に
有する有機高分子の溶液、芳香族炭化水素若しくはフッ
素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に
有する有機高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの溶液、
及びベンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結
合を有するベンゾシクロブテン誘導体の溶液のうちの少
なくとも１つを含むため、比誘電率の低い絶縁膜を形成
できる有機高分子の溶液が確実に得られる。
方法によると、有機高分子の溶液は、炭素−炭素結合を
骨格に有する有機高分子の溶液、炭素−酸素結合を骨格
に有する有機高分子の溶液、フッ素−酸素結合を骨格に
有する有機高分子の溶液、芳香族炭化水素若しくはフッ
素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に
有する有機高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの溶液、
及びベンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結
合を有するベンゾシクロブテン誘導体の溶液のうちの少
なくとも１つを含むため、比誘電率の低い絶縁膜を形成
できる有機高分子の溶液が確実に得られる。
【０１２８】請求項１４の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、多面体型シルセスキオキサンの溶液とシ
リカゾルの溶液とを混合して得た混合液を半導体基板に
塗布して層間絶縁膜を形成するため、多面体型シルセス
キオキサンの熱変性が抑制され、堆積収縮及び比誘電率
の上昇が避けられるので、配線の断線、コンタクト不良
及び信頼性の低下等の弊害がないと共に比誘電率が小さ
い層間絶縁膜を形成することができる。
方法によると、多面体型シルセスキオキサンの溶液とシ
リカゾルの溶液とを混合して得た混合液を半導体基板に
塗布して層間絶縁膜を形成するため、多面体型シルセス
キオキサンの熱変性が抑制され、堆積収縮及び比誘電率
の上昇が避けられるので、配線の断線、コンタクト不良
及び信頼性の低下等の弊害がないと共に比誘電率が小さ
い層間絶縁膜を形成することができる。
【０１２９】請求項１５の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、シリカゾルの溶液は、水素−シリコン結
合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液、酸素−シリ
コン結合からなるシラノール縮合体微粒子の溶液、有機
基−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶
液、又はフッ素−シリコン結合を有するシラノール縮合
体微粒子の溶液であるため、多面体型シルセスキオキサ
ンの熱変性を抑制できるシリカゾルの溶液が確実に得ら
れる。
方法によると、シリカゾルの溶液は、水素−シリコン結
合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液、酸素−シリ
コン結合からなるシラノール縮合体微粒子の溶液、有機
基−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶
液、又はフッ素−シリコン結合を有するシラノール縮合
体微粒子の溶液であるため、多面体型シルセスキオキサ
ンの熱変性を抑制できるシリカゾルの溶液が確実に得ら
れる。
【０１３０】請求項１６の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、多面体型シルセスキオキサンの溶液と有
機高分子の溶液とを混合して得た混合液を半導体基板に
塗布して層間絶縁膜を形成するため、多面体型シルセス
キオキサンの溶液及び有機高分子の溶液をそれぞれ単独
で用いて形成した層間絶縁膜の比誘電率よりもさらに低
い比誘電率を有する層間絶縁膜を形成することができ
る。
方法によると、多面体型シルセスキオキサンの溶液と有
機高分子の溶液とを混合して得た混合液を半導体基板に
塗布して層間絶縁膜を形成するため、多面体型シルセス
キオキサンの溶液及び有機高分子の溶液をそれぞれ単独
で用いて形成した層間絶縁膜の比誘電率よりもさらに低
い比誘電率を有する層間絶縁膜を形成することができ
る。
【０１３１】請求項１７の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、有機高分子の溶液は、炭素−炭素結合を
骨格に有する有機高分子の溶液、炭素−酸素結合を骨格
に有する有機高分子の溶液、フッ素−酸素結合を骨格に
有する有機高分子の溶液、芳香族炭化水素若しくはフッ
素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に
有する有機高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの溶液、
及びベンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結
合を有するベンゾシクロブテン誘導体の溶液のうちの少
なくとも１つを含むため、比誘電率の低い絶縁膜を形成
できる有機高分子の溶液が確実に得られる。
方法によると、有機高分子の溶液は、炭素−炭素結合を
骨格に有する有機高分子の溶液、炭素−酸素結合を骨格
に有する有機高分子の溶液、フッ素−酸素結合を骨格に
有する有機高分子の溶液、芳香族炭化水素若しくはフッ
素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを骨格に
有する有機高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの溶液、
及びベンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フッ素結
合を有するベンゾシクロブテン誘導体の溶液のうちの少
なくとも１つを含むため、比誘電率の低い絶縁膜を形成
できる有機高分子の溶液が確実に得られる。
【０１３２】請求項１８の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、互いに組成が異なる第１の有機高分子の
溶液と第２の有機高分子の溶液とを混合して得た混合液
を半導体基板に塗布して層間絶縁膜を形成するため、第
１及び第２の有機高分子の溶液をそれぞれ単独で用いて
形成した絶縁膜の比誘電率よりもさらに低い比誘電率を
有する層間絶縁膜を形成することができる。
方法によると、互いに組成が異なる第１の有機高分子の
溶液と第２の有機高分子の溶液とを混合して得た混合液
を半導体基板に塗布して層間絶縁膜を形成するため、第
１及び第２の有機高分子の溶液をそれぞれ単独で用いて
形成した絶縁膜の比誘電率よりもさらに低い比誘電率を
有する層間絶縁膜を形成することができる。
【０１３３】請求項１９又は２０の発明に係る半導体装
置の製造方法によると、第１又は第２の有機高分子の溶
液は、炭素−炭素結合を骨格に有する有機高分子の溶
液、炭素−酸素結合を骨格に有する有機高分子の溶液、
フッ素−酸素結合を骨格に有する有機高分子の溶液、芳
香族炭化水素若しくはフッ素−炭素結合を有する芳香族
炭化水素と酸素とを骨格に有する有機高分子の溶液、ベ
ンゾシクロブテンの溶液、及びベンゾシクロブテン誘導
体若しくは炭素−フッ素結合を有するベンゾシクロブテ
ン誘導体の溶液のうちの少なくとも１つを含むため、比
誘電率の低い絶縁膜を形成できる有機高分子の溶液が確
実に得られる。
置の製造方法によると、第１又は第２の有機高分子の溶
液は、炭素−炭素結合を骨格に有する有機高分子の溶
液、炭素−酸素結合を骨格に有する有機高分子の溶液、
フッ素−酸素結合を骨格に有する有機高分子の溶液、芳
香族炭化水素若しくはフッ素−炭素結合を有する芳香族
炭化水素と酸素とを骨格に有する有機高分子の溶液、ベ
ンゾシクロブテンの溶液、及びベンゾシクロブテン誘導
体若しくは炭素−フッ素結合を有するベンゾシクロブテ
ン誘導体の溶液のうちの少なくとも１つを含むため、比
誘電率の低い絶縁膜を形成できる有機高分子の溶液が確
実に得られる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製
造方法の第１実施例における有機シリカゾル溶液と水素
化シリカゾル溶液との混合比と比誘電率との関係を示す
特性図である。
造方法の第１実施例における有機シリカゾル溶液と水素
化シリカゾル溶液との混合比と比誘電率との関係を示す
特性図である。
【図２】本発明の第１〜第７の実施形態に係る半導体装
置の製造方法に共通して適用される製造方法の各工程を
示す断面図である。
置の製造方法に共通して適用される製造方法の各工程を
示す断面図である。
【図３】本発明の第１〜第７の実施形態に係る半導体装
置の製造方法に共通して適用される製造方法の各工程を
示す断面図である。
置の製造方法に共通して適用される製造方法の各工程を
示す断面図である。
１０ 半導体基板 １１ 下層の金属配線層 １２ 第１の絶縁膜 １３ 層間絶縁膜 １４ 第２の絶縁膜 ２０ 半導体基板 ２１ 層間絶縁膜 ２１ａ 凹状溝 ２２ 第１の金属層 ２３ 第２の金属層 ２４ 埋め込み配線
Claims (20)
- 【請求項１】 半導体基板上に下層の金属配線層を形成
する下層配線層形成工程と、前記下層の金属配線層の上
に層間絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記層間絶
縁膜の上に上層の金属配線層を形成する上層配線層形成
工程とを備えた半導体装置の製造方法であって、 前記絶縁膜形成工程は、互いに組成が異なる第１のシリ
カゾルの溶液と第２のシリカゾルの溶液とを混合して混
合液を得た後、該混合液を前記下層の金属配線層が形成
された半導体基板に塗布し、塗布された混合液を熱処理
して前記層間絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記第１のシリカゾルの溶液は、フッ素
−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液
であり、前記第２のシリカゾル溶液は、有機基−シリコ
ン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項３】 前記第１のシリカゾルの溶液は、フッ素
−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液
であり、前記第２のシリカゾル溶液は、水素−シリコン
結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液であること
を特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記第１のシリカゾルの溶液は、第１の
有機基−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子
の溶液であり、前記第２のシリカゾルの溶液は、前記第
１の有機基−シリコン結合と異なる第２の有機基−シリ
コン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液である
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項５】 前記第１のシリカゾルの溶液は、有機基
−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液
であり、前記第２のシリカゾルの溶液は、水素−シリコ
ン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項６】 半導体基板上に下層の金属配線層を形成
する下層配線層形成工程と、前記下層の金属配線層の上
に層間絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記層間絶
縁膜の上に上層の金属配線層を形成する上層配線層形成
工程とを備えた半導体装置の製造方法であって、 前記絶縁膜形成工程は、ラダー型シロキサンポリマーの
溶液とシリカゾルの溶液とを混合して混合液を得た後、
該混合液を前記下層の金属配線層が形成された半導体基
板に塗布し、塗布された混合液を熱処理して前記層間絶
縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項７】 前記シリカゾルの溶液は、水素−シリコ
ン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液、酸素−
シリコン結合からなるシラノール縮合体微粒子の溶液、
有機基−シリコン結合を有するシラノール縮合体微粒子
の溶液、又はフッ素−シリコン結合を有するシラノール
縮合体微粒子の溶液である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。 - 【請求項８】 前記混合液は、ＳｉＯ2 換算で１０〜９
０ｗｔ％の前記ラダー型シロキサンポリマーの溶液とＳ
ｉＯ2 換算で９０〜１０ｗｔ％の前記シリカゾルの溶液
とが混合されてなる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。 - 【請求項９】 半導体基板上に下層の金属配線層を形成
する下層配線層形成工程と、前記下層の金属配線層の上
に層間絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記層間絶
縁膜の上に上層の金属配線層を形成する上層配線層形成
工程とを備えた半導体装置の製造方法であって、 前記絶縁膜形成工程は、有機高分子の溶液とシリカゾル
の溶液とを混合して混合液を得た後、該混合液を前記下
層の金属配線層が形成された半導体基板に塗布し、塗布
された混合液を熱処理して前記層間絶縁膜を形成する工
程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記有機高分子の溶液は、炭素−炭素
結合を骨格として有する有機高分子の溶液、炭素−酸素
結合を骨格として有する有機高分子の溶液、フッ素−酸
素結合を骨格として有する有機高分子の溶液、芳香族炭
化水素若しくはフッ素−炭素結合を有する芳香族炭化水
素と酸素とを骨格に有する有機高分子の溶液、ベンゾシ
クロブテンの溶液、及びベンゾシクロブテン誘導体若し
くは炭素−フッ素結合を有するベンゾシクロブテン誘導
体の溶液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９に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 前記シリカゾルの溶液は、水素−シリ
コン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液、酸素
−シリコン結合からなるシラノール縮合体微粒子の溶
液、有機基−シリコン結合を有するシラノール縮合体微
粒子の溶液、又はフッ素−シリコン結合を有するシラノ
ール縮合体微粒子の溶液であることを特徴とする請求項
９に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１２】 半導体基板上に下層の金属配線層を形
成する下層配線層形成工程と、前記下層の金属配線層の
上に層間絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記層間
絶縁膜の上に上層の金属配線層を形成する上層配線層形
成工程とを備えた半導体装置の製造方法であって、 前記絶縁膜形成工程は、ラダー型シロキサンポリマーの
溶液と有機高分子の溶液とを混合して混合液を得た後、
該混合液を前記下層の金属配線層が形成された半導体基
板に塗布し、塗布された混合液を熱処理して前記層間絶
縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項１３】 前記有機高分子の溶液は、炭素−炭素
結合を骨格に有する有機高分子の溶液、炭素−酸素結合
を骨格に有する有機高分子の溶液、フッ素−酸素結合を
骨格に有する有機高分子の溶液、芳香族炭化水素若しく
はフッ素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを
骨格に有する有機高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの
溶液、及びベンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フ
ッ素結合を有するベンゾシクロブテン誘導体の溶液のう
ちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１２
に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１４】 半導体基板上に下層の金属配線層を形
成する下層配線層形成工程と、前記下層の金属配線層の
上に層間絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記層間
絶縁膜の上に上層の金属配線層を形成する上層配線層形
成工程とを備えた半導体装置の製造方法であって、 前記絶縁膜形成工程は、多面体型シルセスキオキサンの
溶液とシリカゾルの溶液とを混合して混合液を得た後、
該混合液を前記下層の金属配線層が形成された半導体基
板に塗布し、塗布された混合液を熱処理して前記層間絶
縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項１５】 前記シリカゾルの溶液は、水素−シリ
コン結合を有するシラノール縮合体微粒子の溶液、酸素
−シリコン結合からなるシラノール縮合体微粒子の溶
液、有機基−シリコン結合を有するシラノール縮合体微
粒子の溶液、又はフッ素−シリコン結合を有するシラノ
ール縮合体微粒子の溶液であることを特徴とする請求項
１４に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１６】 半導体基板上に下層の金属配線層を形
成する下層配線層形成工程と、前記下層の金属配線層の
上に層間絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記層間
絶縁膜の上に上層の金属配線層を形成する上層配線層形
成工程とを備えた半導体装置の製造方法であって、 前記絶縁膜形成工程は、多面体型シルセスキオキサンの
溶液と有機高分子の溶液とを混合して混合液を得た後、
該混合液を前記下層の金属配線層が形成された半導体基
板に塗布し、塗布された混合液を熱処理して前記層間絶
縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項１７】 前記有機高分子の溶液は、炭素−炭素
結合を骨格に有する有機高分子の溶液、炭素−酸素結合
を骨格に有する有機高分子の溶液、フッ素−炭素結合を
骨格に有する有機高分子の溶液、芳香族炭化水素若しく
はフッ素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸素とを
骨格に有する有機高分子の溶液、ベンゾシクロブテンの
溶液、及びベンゾシクロブテン誘導体若しくは炭素−フ
ッ素結合を有するベンゾシクロブテン誘導体の溶液のう
ちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１６
に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１８】 半導体基板上に下層の金属配線層を形
成する下層配線層形成工程と、前記下層の金属配線層の
上に層間絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記層間
絶縁膜の上に上層の金属配線層を形成する上層配線層形
成工程とを備えた半導体装置の製造方法であって、 前記絶縁膜形成工程は、互いに組成が異なる第１の有機
高分子の溶液と第２の高分子の溶液とを混合して混合液
を得た後、該混合液を前記下層の金属配線層が形成され
た半導体基板に塗布し、塗布された混合液を熱処理して
前記層間絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項１９】 前記第１の有機高分子の溶液は、炭素
−炭素結合を骨格に有する有機高分子の溶液、炭素−酸
素結合を骨格に有する有機高分子の溶液、フッ素−酸素
結合を骨格に有する有機高分子の溶液、芳香族炭化水素
若しくはフッ素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸
素とを骨格に有する有機高分子の溶液、ベンゾシクロブ
テンの溶液、及びベンゾシクロブテン誘導体若しくは炭
素−フッ素結合を有するベンゾシクロブテン誘導体の溶
液のうちの少なくとも１つを含む有機高分子の溶液であ
ることを特徴とする請求項１８に記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項２０】 前記第２の有機高分子の溶液は、炭素
−炭素結合を骨格に有する有機高分子の溶液、炭素−酸
素結合を骨格に有する有機高分子の溶液、フッ素−酸素
結合を骨格に有する有機高分子の溶液、芳香族炭化水素
若しくはフッ素−炭素結合を有する芳香族炭化水素と酸
素とを骨格に有する有機高分子の溶液、ベンゾシクロブ
テンの溶液、及びベンゾシクロブテン誘導体若しくは炭
素−フッ素結合を有するベンゾシクロブテン誘導体の溶
液のうちの少なくとも１つを含み、前記第１の有機高分
子と異なる組成を持つ有機高分子の溶液であることを特
徴とする請求項１９に記載の半導体装置の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP8023622A JPH09219448A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 半導体装置の製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8023622A JPH09219448A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 半導体装置の製造方法 |
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|---|---|
| JPH09219448A true JPH09219448A (ja) | 1997-08-19 |
Family
ID=12115708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8023622A Withdrawn JPH09219448A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 半導体装置の製造方法 |
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- 1996-12-31 US US08/777,873 patent/US5877080A/en not_active Expired - Fee Related
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