JPS583249A - 多層構造体 - Google Patents

多層構造体

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JPS583249A
JPS583249A JP56100511A JP10051181A JPS583249A JP S583249 A JPS583249 A JP S583249A JP 56100511 A JP56100511 A JP 56100511A JP 10051181 A JP10051181 A JP 10051181A JP S583249 A JPS583249 A JP S583249A
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layer
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polymer
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武田 志郎
Toshisuke Kitakoji
北小路 俊右
Kyohei Murakawa
村川 恭平
Minoru Nakajima
実 中島
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    • H01L21/02282Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques, spray coating

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多層構造体及びその製造方法に関し、更に詳し
く述べるならば半導体装置(パイI−ラ、モス、など)
、ジ、ゼ7ソン素子、パtルメモリ、IJDなどに有用
な多層構造体及びその製造方法に関する。
多層配線構造体の電気絶縁体層としては、従来、CVD
中スハ、り等によ)形成される1!10.、P2O。
Aj、 O,などからなる無機絶縁膜が知られている。
このような絶縁体層は耐熱性及び耐水性に優れているけ
れども、金属配線層上においてこの絶縁体層表面が平坦
にならず、そのため微細加工が困難であるばかシでなく
、その上に形成される次の金属配線層において段切れを
生じ島い等の欠点を有する。
また、他の絶縁体層としてスピンコードによる有機絶縁
膜が知られている。これはIリイミド、デリシルセスキ
オキナン、又はぼりシル竜スキオキサンとIリジアルコ
キシシランとの混合物をスピンコードにより塗布し、こ
れを窒素中450C以下で硬化した亀のである。この絶
縁体層はその表面がなだらかで、平坦化畜れているとい
う長所を有するけれども、反面耐熱性が十分でないとい
う欠点を有する。
更に1スピ/:ff−トによる無機絶縁膜も知られてい
る。これはぼりジアルコキシシランをスピンコードによ
1塗布した後、これを熱処理して無機化することkよシ
得られるものである。この絶縁体層は耐熱性に優れ、ま
たあゐ震度はその表面の平坦化も可能であるが、しかじ
膜厚を大きくすることが困難であ〕、そのためり2.り
が入り易く、信頼性に欠けることとなる。一 本発明の目的は表面平坦性に優れ、信頼性の高い電気絶
縁体層を有す為多層配線構造体を提供することにある。
本発明によれば即ち基板上に第1の金属配線層、第1の
電気絶縁体層、第2の金属配線層及び第2の電気絶縁体
層を順次に形成してなる如き多層配線構造体が提供され
るので51−)て、この構造体は前記第1及び/又は第
2の電気絶縁体層の全部又は一部を、下記式■及び璽で
示される毫ツマ−のそれぞれからの重合体の混合物又は
両受ツマ−からの共重合体を酸素を含む酸化性のガス中
43O℃以上の温度で硬化させた絶縁材料で構成したこ
とを特徴とする。
裏 x−84−X 厘 上式中、Rはメチル、エチル、ビニル又状フェニル基を
表わし、Xはそれぞれハロダン原子又はヒドロキシ、メ
トキシ−しくけエトキシ基を表わす。
本発明に係る多層構造体における上記の絶縁材料は、前
記の式!及び■で示される毫ツマ−のそれぞれからの重
合体の混合物又は両モノ!−からの共重合体を塗布し、
これを酸素を含む酸化性のガス、例えば空気、中480
℃以上の温度で硬化させるととKよ〉形成することがで
きる。
上記の如き本発r14においては、前記重合体混合物が
更に下記弐璽で示される毫ツマ−からの重合体を含むか
又は前記共重合体が更に下記式璽で示される毫ツマ−か
らの単位を含むのが好ましい。
これkより得られる絶縁体層においてクラ、りがより発
生しにくくなるからである。この場合、この重合体又は
単位は8i換算において前記混合物又は共重合体中に2
0毫ル9gまでの量で含まれるのが好ましい。
上記式IにおいてRはメチル基であるのがもっと4有利
であシ、本発明に係る重合体混合物、又は共重合体中に
は8がメチル基である単位が40毫ル一以上含まれるこ
とが望ましい。
以上の如き樹脂の系を有機溶剤に溶解し、これを例えば
回転塗布によ)基板上に均一に塗布膜を形成し、次やで
450℃以上の温度において空気中で熱処理をすること
によシ、麺機絶縁体層を得ることができるのである。そ
して、′e、0無機膜層は、−リイ建ド中−リシルセス
キオキサンを塗布硬化し九ときと同様に配線パターン上
に平坦な表面を形成しているだけでなく、CvD1ス/
譬、夕などKよりて形成される8IO1やPEG K近
い耐熱性を有するので多層配線間の絶縁層として用いる
場合には理想的と屯言える本のである。
以下、本発明を具体例によ〕更に詳しく説明する。
実験 1 メチル4リシルセスキオキサン(ラダー型、分子量11
0000)の未硬化物および硬化物の熱分解挙動を測定
した。測定法は熱重量分析である。
結果を表IK示す。
以下余白 表1(メチルぼりシルセスキオキすンの熱分解)表1か
ら、−リシルセスキオキナンの無機化は、予備硬化なし
に空気中でできるだけ高温で行なった方が良い仁とが分
る。
実験 2 メチルフェニルIリシルセヌキオキナン(メチルとフェ
ニルの比は!、4 )と4リジアルコキシシラン(アル
コキシはOHと0C2H1sでその比は約171)を重
量比1/1で混合しえものをメチルセロツルジアセテー
ト[111144重量%4−セントになるよう洛鱗し、
0.1μmのフィルターでr過したあとK11r   
 ゛ディスク上−800Orpm90秒の条件で回転塗
布し、120℃、10分間乾燥したあと空気中500℃
2時間熱処理し木。その試片を一吟赤外吸収を測定した
とζろ、メチル基、78ニル基など有機基の吸収社会て
消滅し、ZGo□−120051−’にブロードな5t
−OH合の吸収が見られた。
同様の操作をシリコ/ウェハに対し行なうて膜厚を測定
したとζろ1.2J111であり九クラ、夕、剥離など
は見られながう九。
実験 3 実験2に用いた樹脂液をシリコンクエバに塗布し、50
0℃空気中2時間硬化したわともう一度同様に塗布硬化
したとζろ膜厚はL45Jmであ)、クツ、り、剥離は
なかった。さらKもう−mm布硬化したところ膜厚は3
゜6μmとなう九が、ウェハ上に付着していたゴミの部
分からクラックが発生していた。しかし、ゴミのない部
分にはクラ、りは発生しておらず、異常がなかつ九。
実験 4 実験2に用いた樹脂液をシリコンウェハに塗布し、窒素
中で350℃1時間硬化すると膜厚は1.5amであっ
た。この試片をさらに500℃空気中2時間熱処理する
と膜厚は1.3μmとなりており、tミの部分からクラ
、りが発生していた。
同様の条件で但しKBrディスク上に膜を形成し、赤外
吸収を測定したところメチル基の吸収が少し残っていた
実施例 1 シリコンウェハ上に熱酸化5tO2膜を厚さ5000A
形成し、最小ラインアンドスイース4μm厚さ0.9f
imのアルミニウム配線が形成されているバイポーラ素
子用基板上に実験2で用いた樹脂液組成で、但し、溶剤
としてプチルセロソルノアセテートとメチルセロソルゾ
アセテートの混合系を用い樹脂饅度39重量パーセント
の樹脂液を700Orpm90秒の条件で回転塗布した
。100℃10分の乾燥のあと、空気中500℃3時間
熱処理しくこの段階のものをステ、flとする)、もう
一度量様に塗布硬化した(この段階のものをステップ■
とする)。ポジレジストを用い、cy4− o2(s%
)の反応ガスを用いてドライエツチングによりスルーホ
ールをあけ、/ジレジストは02プラズマアッシャ−に
よシ除去した。さらVC2層目のアルミニウム配線層(
厚さ1.0μm)を設け、さらK PsGを1μm形成
し、電極用の窓を通常の方法により設けた。
このようにして作られた素子を水蒸気圧2気圧、120
℃のオートクレーfK48時間放置したが、アルミニウ
ムの腐食は見られなかっ九。又−50℃と+100℃に
おいて熱衝撃試験を10回行なったが異常がなかった。
さらに、液体窒素に浸漬したが異常はなかった。
ステ、グ■の段階で表面アラナ計で表面の凹凸を測定し
たところ、最大0.2μmの段差しか観測されなかった
。又試片を割り、8EMで観察したところムj上の厚さ
は丁度1μmであった。
実施例 2 実施例1のステ、デIのあと2層塗シの代りにP2Oを
0.8μm形成し、以下実施例1と同様K 7’ aセ
スを実行した。結果は実施例1とほぼ同様でありた。但
しステラflの段階での表面の段差は最大0.38趣で
ありた。
絶縁層上のAj膜の密着性をクロスカッ) (100個
の1鴫平方ます目)、煮沸、水中超音波照射(各60分
)を順次に行いつつ、都度セロバンチ−!ビーリングに
より調べた。結果を残った膜の数で下記の表2に示す。
以下余白 本発明の結果上層金属との密着性も改善されていること
が分る1 実施例 3 ジメチルジメトキシシランをメチルエチルケトンに溶解
し、水を加え還流温度で重合させて得られたシラノール
末端Iリゾメチルシロキサン(平均重合度16)を、実
施例1で用いた樹脂液に樹脂分の15重量パーセント加
え、この樹脂液を用いて実施例1と同様の手事でパイI
−ラ素子上の二層配線を行なりた。得られた素子を実施
例1と同様の信頼性試験を行なったが異常社なかった。
実施例 4 メチルトリメトキシシランとテトラエトキシシランをモ
ル比で7/3の割合で混合しエチルアルコール中で水と
反応させて得られた共重合体KX寮旅例3で得られたシ
ラノール末端fリゾメチルシロキサンを樹脂分中10重
量/や−セント加え、さらに兵員合名せた。得られた樹
脂液にメチルセロソルブアセテートとブチルセロソルブ
アセテートを加え20℃2 wm Hgの条件で分留し
、アルコールを除いて塗布液とした。これを用いて実権
例1と同様に但し熱処理は500℃空気中1時間の条件
で行なってバイポーラ素子を作っ九が、仁のものは実施
例1と同様の信頼性試験を行なっても異常はなかった6
゜ 比較例 実施例3と同様K、但しシラノール末端/ リジメチル
シロキサンの添加量を25重量A−セントとして得られ
た樹脂液は、同一条件で塗布、熱処理すると、15重景
パーセント加えた場合に比べ膜厚が8割に減少していた
。添加量を種々変えて行なったところ20重量ノノー−
ントまでは膜厚は±10−の範囲に入っていたが、23
重量−以上加えると膜厚の減少が多く、それを補なうた
め樹脂濃度を上げると保存安定性が少し悪くなりた。
なお上記実施例では、重合体を空気中で熱処理し、硬化
させる例を上げたが、空気のみでなく、酸素とH・、N
・+ Ar * Kr * X・等の不活性ガスとの混
合ガス、或いは酸素と窒素との混合ガス等、重合体の有
機基が酸化分解され、酸化クリコン系無機絶縁体層を形
成できる酸素を含む酸化性ガス雰囲気中で熱処理するこ
とができる。
善許出願人 富士通株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木   朗 弁理士西舘和之 弁理士 内 1)幸 男 弁理士 山 口 昭 之

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板上に第10金属配線層、第1の電気絶縁体層、
    第2の金属配線層及び第2の電気絶縁体層を順次に形成
    してなる如き多層配線構造体において、前記第1及び/
    又は第2の電気絶縁体層の全部又紘一部を、下記式■及
    び冒で示されるモノマーのそれぞれからの重合体の混合
    物又は両モノマーからの共重合体を酸素を含む酸化性の
    ガス雰囲気中450℃以上の温度で硬化基せた絶縁材料
    で構成し九ことを轡黴とする多層構造体。 !−11(−Xl 上式中、Rはメチル、エチル、ビニル又はフェニル基を
    表わし、Xはそれぞれハal”y原子又社ヒlPaキシ
    、メトキシもしくはエトキシ基を表わす。 1 前記重合体混合物が更に下記成層で示されるモノマ
    ーからの重合体を含むか又は前記共重合体が更に下記式
    画で示されるモノマーからの単位を含むものである特許
    請求の範囲第1項記載の多層構造体。 !−84−X厘 上式中、R及びXはそれぞれ前記規定に同一の4のを表
    わす。 3、基板上に第1の金属配線層、菖1の電気絶縁体層、
    第2の金属配線層及び第2の電気絶縁体層を順次に形成
    して多層配線構造体を製造する如き多層構造体の製造方
    法において、前記第1及び/又は第2の電気絶縁体層の
    全部又は一部を、下記式I及び璽で示されるモノマーの
    それヤれからの重合体の混合物又は両モノ!−からの共
    重合体を塗布し、これを酸素を含む酸化性のガス算囲気
    ′中450℃以上の温度で硬化させるととくよシ形成す
    ることを特徴とする方法。 響 X−8イーX          I 上式中、Rはメチル、エチル、ビニル又はフェニル基を
    表わし、Xはそれぞれハロダン原子又はヒドロキシ、メ
    トキシもしくはエトキシ基を表わす。 4、前記重合体混合物が更に下記式璽で示されるモノ!
    −からの重合体を含むか又は前記共重合体が更に下記式
    璽で足場れるモノ!−からの単位を含むものである特許
    請求の範囲第3項記載の方法。 !−81−X′璽 上式中、R及びXはそれぞれ前記規定に同一のも
JP56100511A 1981-06-30 1981-06-30 多層構造体 Granted JPS583249A (ja)

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JPS632146B2 JPS632146B2 (ja) 1988-01-18

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01232468A (ja) * 1988-03-12 1989-09-18 Fujitsu Ltd 取引明細データ送信方式
US5591676A (en) * 1991-10-21 1997-01-07 Motorola, Inc. Method of making a semiconductor device having a low permittivity dielectric

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01232468A (ja) * 1988-03-12 1989-09-18 Fujitsu Ltd 取引明細データ送信方式
US5591676A (en) * 1991-10-21 1997-01-07 Motorola, Inc. Method of making a semiconductor device having a low permittivity dielectric

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