JPH1131690A - 多孔質膜の形成方法 - Google Patents

多孔質膜の形成方法

Info

Publication number
JPH1131690A
JPH1131690A JP18634697A JP18634697A JPH1131690A JP H1131690 A JPH1131690 A JP H1131690A JP 18634697 A JP18634697 A JP 18634697A JP 18634697 A JP18634697 A JP 18634697A JP H1131690 A JPH1131690 A JP H1131690A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
coating film
porous
forming
porous film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP18634697A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuo Aoi
信雄 青井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP18634697A priority Critical patent/JPH1131690A/ja
Publication of JPH1131690A publication Critical patent/JPH1131690A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置の製造工程において層間絶縁膜と
して用いることができる程度に短時間で形成することの
可能な多孔質膜の形成方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 極性基を有する有機シリコン化合物を含
有するSOG溶液を基板上に塗布して塗布膜を形成した
後、塗布膜を加熱して多孔質化を行う。さらに、上記の
構成において、塩基性化合物をSOG溶液に含有させ
る、塗布膜をガス状塩基性化合物により処理する、また
は、塗布膜を減圧下で乾燥することにより、形成される
多孔質膜の孔のサイズを微細化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、SiO2を主成分
とする多孔質膜の形成方法に関し、特に、半導体分野に
おける、多孔質層間絶縁膜の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来多孔質材料を形成して半導体装置の
層間絶縁膜として利用する方法の中で、第1の多孔質膜
の形成方法として、IEEE Transactions on components,
hybrids, and manufacturing technology, Vol. 15, N
o.6 p.925(1992)に開示されているような、耐熱性の高
い有機高分子前駆体と耐熱性の低い有機高分子前駆体の
共重合体からなる有機高分子膜を形成した後、熱処理に
より耐熱性の低い有機部を分解することにより、多孔質
化する方法、第2の多孔質膜の形成方法として、Makrom
ol. Chem., Macromol. Symp.42/43, 303(1991)に開示さ
れているような、シラノールゾルと有機高分子の混合溶
液から、有機高分子含有シリカフィルムを形成した後、
熱処理により、有機高分子を熱分解することにより多孔
質膜を得るという方法を挙げることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記した第1の多孔質
膜の形成方法によると、有機高分子膜に対する熱処理
は、半導体基板を275℃の温度下において9時間程度
保持する必要があるので、多孔質化処理に非常に長い時
間を要するという問題がある。これに対して、熱処理の
温度を高くして短時間で多孔質膜を形成することも考え
られるが、400℃以上の温度下において熱処理を行な
うと、有機高分子の分解反応が起こってしまうので、根
本的な解決手段にはならない。
【0004】また、上記の第2の多孔質膜の形成方法
は、半導体基板を600℃の温度下において24時間程
度保持する必要があるので、やはり非常に長い時間を要
するという問題がある。これに対して、熱処理の温度を
高くして短時間で多孔質膜を形成することも考えられる
が、熱処理の温度を高くすると、無機材料のガラス成分
が溶けてしまい、溶けたガラス成分が多孔質膜の孔を塞
いでしまうので、やはり根本的な解決手段にはならな
い。
【0005】以上説明したように、従来の多孔質膜の形
成方法は、半導体装置の製造工程において多孔質膜より
なる層間絶縁膜を形成するためには利用できないという
問題がある。前記に鑑み、本発明は、短時間で低温下且
つ常圧下において多孔質膜よりなる層間絶縁膜を形成で
きるようにすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、下記のような手段を有する構成となって
いる。
【0007】第1の手段は、極性基を有する有機シリコ
ン化合物を含有するSOG溶液を基板上に塗布して塗布
膜を形成する工程と、前記塗布膜を加熱して多孔質化を
行う工程とを有する構成となっている。この構成によれ
ば、短時間で多孔質膜を形成することが可能となる。
【0008】第2の手段は、極性基を有する有機シリコ
ン化合物及び塩基性化合物を含有するSOG溶液を基板
上に塗布して塗布膜を形成する工程と、前記塗布膜を加
熱して多孔質化を行う工程とを有する構成となってい
る。
【0009】第3の手段は、極性基を有する有機シリコ
ン化合物を含有するSOG溶液を基板上に塗布し塗布膜
を形成する工程と、前記塗布膜をガス状塩基性化合物に
より処理する工程と、前記ガス状塩基性化合物により処
理された前記塗布膜を加熱して多孔質化を行う工程とを
有する構成となっている。
【0010】第4の手段は、極性基を有する有機シリコ
ン化合物を含有するSOG溶液を基板上に塗布し塗布膜
を形成する工程と、前記塗布膜を減圧下で乾燥する工程
と、前記乾燥を行った前記塗布膜を加熱して多孔質化を
行う工程とを有する構成となっている。
【0011】上記の第2〜第4の手段によれば、短時間
で多孔質膜を形成することが可能となるだけでなく、さ
らに、多孔質膜の孔のサイズを著しく小さくすることが
できる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態における
多孔質膜の形成方法について、特に半導体装置の層間絶
縁膜の形成を念頭において説明を行う。
【0013】(実施の形態1)まず、SiO2換算10
wt%のシラノール縮合体微粒子をメタノールなどのア
ルコール系の溶媒に含有させて溶液を作成し、さらにこ
の溶液5mlに極性基を有する有機シリコン化合物とし
てのトリフェニルシラノールを200mg添加し、攪拌
溶解して多孔質膜形成用の溶液(SOG溶液)を作成す
る。なお、多孔質膜形成用の溶液に添加されたトリフェ
ニルシラノールは、上記のシラノール縮合体微粒子の表
面に修飾されるものであり、最終的には後述する処理に
より消滅してしまうものである。
【0014】上記のようにして作成された上記の多孔質
膜形成用の溶液を、反応が起こらないように、放置する
ことなく直ちに、パーティクル除去用の0.2μmのフ
ィルターを通して、6インチシリコン基板上に滴下した
のち、4000回転で20秒保持する回転塗布により厚
さが4500Åの膜形成を行った。この膜をFTIR
(フーリエ変換赤外吸収スペクトル)により分析したと
ころ、上記のトリフェニルシラノールが膜中に存在する
ことが確認された。
【0015】次に塗布膜を160℃で3分間ホットプレ
ートでベークすることによりトリフェニルシラノール及
び溶媒を膜中から取り除いて多孔質化を行い、その後、
電気炉を用いて窒素雰囲気中で400℃30分の熱処理
を行うことにより、収縮反応を起こさせて多孔質のSi
2膜を焼成した。なお、上記のように熱処理を2段階
に分けて行うのは、トリフェニルシラノール及び溶媒を
膜中から取り除いて多孔質膜を形成するという反応と膜
そのものを焼成する反応とを分けて行う方が制御性が良
いためである。
【0016】以上のようにして形成された多孔質膜をF
TIRで測定すると、トリフェニルシラノールに基づく
吸収ピークは160℃3分間のベーク後、消失してお
り、この工程で多孔質化が生じていることが観察され
た。さらに、400℃30分の熱処理後の表面SEMの
測定により、多孔質膜の形成を確認したところ、分光エ
リプソ法により、測定した膜厚と、屈折率はそれぞれ、
3570Å、1.25であった。また、400℃30分
の熱処理後を施した多孔質膜の比誘電率をCV法により
1MHzで測定したところ、2.3であり、無機材料で
あるSiO2の比誘電率の4.2程度と比較して著しく
低くすることが可能となった。
【0017】以上本実施の形態によれば、短時間で比誘
電率の低い多孔質膜を形成することが可能となった。
【0018】(実施の形態2)上記の実施の形態1にお
ける多孔質膜の形成方法により形成された多孔質膜を電
子顕微鏡により観察したところ、多孔質材料の細孔径は
80nm程度であり、この程度の孔の径では下記に示す
ような問題点が生じる。
【0019】半導体に用いられる配線の間隔はますます
微細化されつつあり、200nm以下の配線間隔を有す
る半導体に多孔質材料を層間絶縁膜として適用する必要
性がある。ここで、上記のような80nm程度の孔が層
間絶縁膜中に存在した場合、配線間の埋め込み不良や、
配線間のショートなどの不具合が生じる可能性が生じ
る。そこで以下に示す実施の形態では、上記の実施の形
態1のように短時間で多孔質膜を形成できるだけでな
く、さらに、孔のサイズをより微細にすることの可能な
多孔質膜の形成方法について説明する。
【0020】本実施の形態は、上記した実施の形態1と
比較して、多孔質膜形成用の溶液中にトリエチルアミン
などの塩基性化合物を添加する点が異なっており、その
他の基本的な構成は上記の実施の形態1と同様であるた
め、同様である部分については説明を簡略化する。
【0021】SiO2換算10wt%のシラノール縮合
体微粒子を含む溶液5mlに極性基を有する有機シリコ
ン化合物としてのトリフェニルシラノールを200mg
添加し、攪拌溶解後、この溶液に塩基性化合物としての
トリエチルアミンを250μlを加え10分間攪拌して
多孔質膜形成用の溶液(SOG溶液)を作成した後、
0.2μmのフィルターを通して、6インチシリコン基
板上に滴下し、4000回転で20秒保持する回転塗布
により膜形成を行った。この形成された膜をFTIRに
より分析したところ、トリフェニルシラノールが膜中に
存在することが確認された。
【0022】次に上記の塗布膜を160℃3分間ホット
プレートでベークして多孔質化を行った後、電気炉を用
いて窒素雰囲気中で400℃30分の熱処理により焼成
を行った。FTIRの測定から、トリフェニルシラノー
ルに基づく吸収ピークは160℃3分間のベーク後、消
失しており、この工程で多孔質化が生じていることが観
察された。さらに、400℃30分の熱処理後の表面S
EMの測定により、多孔質膜の形成を確認した。分光エ
リプソ法により、測定した膜厚と、屈折率はそれぞれ、
3570Å、1.25であった。400℃30分の熱処
理後を施した多孔質膜の比誘電率をCV法により1MH
zで測定したところ、2.3であった。
【0023】さらに本実施の形態の方法により形成され
た多孔質材料の細孔径は電子顕微鏡観察では観測できな
い程度(実際には数nm以下)に微細化していることが
判明した。従って、本実施の形態の方法により多孔質膜
を形成すると、配線間隔が微細化された半導体装置にお
いても配線間の埋め込み不良や、配線間のショートなど
の不具合が生じることを防止することができる。
【0024】なお、上記の例では塩基性化合物としてト
リエチルアミンを用いたが、アルキルアミン、ジアルキ
ルアミン、モノアルキルアミン、アンモニア、または芳
香族アミンを用いれば同様の効果を得ることができる。
【0025】(実施の形態3)上記の実施の形態2で
は、形成される孔のサイズを微細化するために、多孔質
膜形成用の溶液中に塩基性化合物を添加したわけである
が、本実施の形態は塩基性化合物を多孔質膜形成用の溶
液中に添加するのではなく、塗布形成された膜を塩基性
を有するガスにより処理している点が実施の形態2と異
なり、その他の部分については基本的な構成は上記の実
施の形態2と同様であるため、同様である部分について
は説明を簡略化する。
【0026】SiO2換算10wt%のシラノール縮合
体微粒子を含む溶液5mlに極性基を有する有機シリコ
ン化合物としてのジフェニルメチルエトキシシランを3
00ml添加して多孔質膜形成用の溶液(SOG溶液)
を作成した後、0.2μmのフィルターを通して、6イ
ンチシリコン基板上に滴下し、4000回転で20秒保
持する回転塗布により膜形成を行った。FTIRにより
分析を行ったところ、ジフェニルメチルエトキシシラン
が膜中に存在することが確認できた。
【0027】この塗布膜を室温で、塩基性を有するガス
としてのアンモニアガスにより5分程度処理することに
より、ゲル化を行った。
【0028】この後、塗布膜を160℃3分間ホットプ
レートでベークした後、電気炉を用いて窒素雰囲気中で
400℃30分の熱処理を行った。FTIRの測定か
ら、ジフェニルメチルエトキシシランに基づく吸収ピー
クは160℃3分間のベーク後、消失しており、この工
程で多孔質化が生じていることが観察された。さらに、
400℃30分の熱処理後の表面SEMの測定により、
多孔質膜の形成を確認した。分光エリプソ法により、測
定した膜厚と、屈折率はそれぞれ、3600Å、1.2
2であった。400℃30分の熱処理後を施した多孔質
膜の比誘電率をCV法により1MHzで測定したとこ
ろ、2.0であった。
【0029】さらに本実施の形態の方法により形成され
た多孔質材料の細孔径は、上記の実施の形態2と同様に
電子顕微鏡観察では観測できない程度(実際には数nm
以下)に微細化していることが判明した。従って、本実
施の形態の方法により多孔質膜を形成すると、配線間隔
が微細化された半導体装置においても配線間の埋め込み
不良や、配線間のショートなどの不具合が生じることを
防止することができる。
【0030】なお、上記の例では有機シリコン化合物と
してジフェニルメチルエトキシシランを用いたが、ジフ
ェニルメチルアルコキシシラン、ジメチルフェニルアル
コキシシラン、またはトリフェニルアルコキシシランを
用いれば同様の効果を得ることができる。また、上記の
例では、ガス状の塩基性化合物としてアンモニアガスを
用いたが、トリアルキルアミンガス、ジアルキルアミン
ガス、またはモノアルキルアミンガスを用いても同様の
効果を得ることができる。
【0031】(実施の形態4)上記の実施の形態2で
は、形成される孔のサイズを微細化するために、多孔質
膜形成用の溶液中に塩基性化合物を添加したわけである
が、本実施の形態は塩基性化合物を多孔質膜形成用の溶
液中に添加するのではなく、塗布形成された膜を減圧下
で乾燥させる処理を行っている点が実施の形態2と異な
り、その他の部分については基本的な構成は上記の実施
の形態2と同様であるため、同様である部分については
説明を簡略化する。
【0032】SiO2換算10wt%のシラノール縮合
体微粒子を含む溶液5mlに極性基を有する有機シリコ
ン化合物としてのジフェニルメチルエトキシシランを3
00ml添加して多孔質膜形成用の溶液(SOG溶液)
を作成した後、0.2μmのフィルターを通して、6イ
ンチシリコン基板上に滴下し、4000回転で20秒保
持する回転塗布により膜形成を行った。FTIRにより
分析を行ったところ、ジフェニルメチルエトキシシラン
が膜中に存在することが確認できた。
【0033】この塗布膜を室温で、減圧下で1時間乾燥
した後、塗布膜を160℃3分間ホットプレートでベー
クした後、電気炉を用いて窒素雰囲気中で400℃30
分の熱処理を行った。FTIRの測定から、ジフェニル
メチルエトキシシランに基づく吸収ピークは160℃で
3分間のベーク後、消失しており、この工程で多孔質化
が生じていることが観察された。さらに、400℃30
分の熱処理後の表面SEMの測定により、多孔質膜の形
成を確認した。分光エリプソ法により、測定した膜厚
と、屈折率はそれぞれ、3600Å、1.22であっ
た。400℃30分の熱処理後を施した多孔質膜の比誘
電率をCV法により1MHzで測定したところ、2.0
であった。
【0034】さらに本実施の形態の方法により形成され
た多孔質材料の細孔径は、上記の実施の形態2と同様に
電子顕微鏡観察では観測できない程度(実際には数nm
以下)に微細化していることが判明した。従って、本実
施の形態の方法により多孔質膜を形成すると、配線間隔
が微細化された半導体装置においても配線間の埋め込み
不良や、配線間のショートなどの不具合が生じることを
防止することができる。
【0035】なお、上記の例では有機シリコン化合物と
してジフェニルメチルエトキシシランを用いたが、ジフ
ェニルメチルアルコキシシラン、ジメチルフェニルアル
コキシシラン、またはトリフェニルアルコキシシランを
用いれば同様の効果を得ることができる。
【0036】
【発明の効果】本発明により、多孔質材料を従来のSO
G工程と同様な簡便な方法で形成することを可能とする
とともに、多孔質材料の細孔径を大幅に微細化し半導体
の層間絶縁膜として使用することが可能となった。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】極性基を有する有機シリコン化合物を含有
    するSOG溶液を基板上に塗布して塗布膜を形成する工
    程と、前記塗布膜を加熱して多孔質化を行う工程とを有
    する多孔質膜の形成方法。
  2. 【請求項2】極性基を有する有機シリコン化合物及び塩
    基性化合物を含有するSOG溶液を基板上に塗布して塗
    布膜を形成する工程と、前記塗布膜を加熱して多孔質化
    を行う工程とを有する多孔質膜の形成方法。
  3. 【請求項3】有機シリコン化合物がトリフェニルシラノ
    ールであることを特徴とする請求項1または2に記載の
    多孔質膜の形成方法。
  4. 【請求項4】塩基性化合物がトリアルキルアミン、ジア
    ルキルアミン、モノアルキルアミン、アンモニア、また
    は芳香族アミンであることを特徴とする請求項2に記載
    の多孔質膜の形成方法。
  5. 【請求項5】極性基を有する有機シリコン化合物を含有
    するSOG溶液を基板上に塗布し塗布膜を形成する工程
    と、前記塗布膜をガス状塩基性化合物により処理する工
    程と、前記ガス状塩基性化合物により処理された前記塗
    布膜を加熱して多孔質化を行う工程とを有する多孔質膜
    の形成方法。
  6. 【請求項6】極性基を有する有機シリコン化合物を含有
    するSOG溶液を基板上に塗布し塗布膜を形成する工程
    と、前記塗布膜を減圧下で乾燥する工程と、前記乾燥を
    行った前記塗布膜を加熱して多孔質化を行う工程とを有
    する多孔質膜の形成方法。
  7. 【請求項7】有機シリコン化合物が、ジフェニルメチル
    アルコキシシラン、ジメチルフェニルアルコキシシラ
    ン、またはトリフェニルアルコキシシランであることを
    特徴とする請求項5または6に記載の多孔質膜の形成方
    法。
  8. 【請求項8】塩基性化合物がトリアルキルアミンガス、
    ジアルキルアミンガス、モノアルキルアミンガス、また
    はアンモニアガスであることを特徴とする請求項5に記
    載の多孔質膜の形成方法。
JP18634697A 1997-07-11 1997-07-11 多孔質膜の形成方法 Pending JPH1131690A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18634697A JPH1131690A (ja) 1997-07-11 1997-07-11 多孔質膜の形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18634697A JPH1131690A (ja) 1997-07-11 1997-07-11 多孔質膜の形成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1131690A true JPH1131690A (ja) 1999-02-02

Family

ID=16186754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18634697A Pending JPH1131690A (ja) 1997-07-11 1997-07-11 多孔質膜の形成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1131690A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100373215B1 (ko) * 2001-02-01 2003-02-25 주식회사 엘지화학 반도체 소자용 저 유전 절연재료의 제조방법
JP2004256479A (ja) * 2003-02-27 2004-09-16 Tosoh Corp 有機シラン化合物を含んでなる絶縁膜用材料、その製造方法および半導体デバイス
KR100524552B1 (ko) * 2002-09-28 2005-10-28 삼성전자주식회사 유기 게이트 절연막 및 이를 이용한 유기박막 트랜지스터
US7060909B2 (en) 2001-07-16 2006-06-13 Fujitsu Limited Composition for forming low dielectric constant insulating film, method of forming insulating film using the composition and electronic parts having the insulating film produced thereby
US9793111B2 (en) 2015-09-10 2017-10-17 Toshiba Memory Corporation Spin coating method and manufacturing method of electronic component

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100373215B1 (ko) * 2001-02-01 2003-02-25 주식회사 엘지화학 반도체 소자용 저 유전 절연재료의 제조방법
US7060909B2 (en) 2001-07-16 2006-06-13 Fujitsu Limited Composition for forming low dielectric constant insulating film, method of forming insulating film using the composition and electronic parts having the insulating film produced thereby
KR100524552B1 (ko) * 2002-09-28 2005-10-28 삼성전자주식회사 유기 게이트 절연막 및 이를 이용한 유기박막 트랜지스터
JP2004256479A (ja) * 2003-02-27 2004-09-16 Tosoh Corp 有機シラン化合物を含んでなる絶縁膜用材料、その製造方法および半導体デバイス
US9793111B2 (en) 2015-09-10 2017-10-17 Toshiba Memory Corporation Spin coating method and manufacturing method of electronic component

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100536178B1 (ko) 계면활성제를 함유하는 용액으로부터 제조된 메소다공성실리카 필름 및 그 제조방법
US6383466B1 (en) Method of dehydroxylating a hydroxylated material and method of making a mesoporous film
TW483947B (en) Vapor deposition routes to nanoporous silica
KR100658393B1 (ko) 전자 빔 노광에 의해 변성되어서 저 유전율 및 저 수분 함유량을 가지는 나노포러스 실리카 유전체 막
US6559071B2 (en) Process for producing dielectric thin films
KR100298100B1 (ko) 층간절연도포막형성용의 폴리실라잔계 도포액 및 이를 이용한 이산화규소계 층간절연도포막의 형성방법
JP4408994B2 (ja) 低誘電率多孔質シリカ質膜、半導体装置およびコーティング組成物
JP5551885B2 (ja) 低誘電率シリカ系被膜の形成方法及び該方法から得られる低誘電率シリカ系被膜
JPH0947722A (ja) シリカ系被膜の形成方法
JP2002075982A (ja) 低誘電率多孔質シリカ質膜、半導体装置およびコーティング組成物
JP2005517784A (ja) オルガノシロキサン
US6190788B1 (en) Method for the formation of a siliceous coating film
US20030044532A1 (en) Process for preparing porous low dielectric constant material
KR101457715B1 (ko) 저유전율 비정질 실리카계 피막의 형성 방법 및, 상기 방법으로 얻어지는 저유전율 비정질 실리카계 피막
JP2002524849A (ja) ナノ細孔シリカの機械的強度を最適化する方法
EP0869515B1 (en) Composition and process for forming electrically insulating thin films
JPH1131690A (ja) 多孔質膜の形成方法
JPH10242137A (ja) 基材上に不溶性コーティングを形成する方法
JPH1126449A (ja) 絶縁膜の成膜方法
KR100455886B1 (ko) 반도체 소자 제조 방법
He et al. Microstructural characterization of low dielectric silica xerogel film
JPH09298241A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH07335758A (ja) 多層金属配線の形成方法
JP3062040B2 (ja) 熱安定組成物
JPH10150036A (ja) 低誘電率絶縁膜の形成方法及びこの膜を用いた半導体装置