JPS5866335A - 集積回路 - Google Patents

集積回路

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JPS5866335A
JPS5866335A JP56165059A JP16505981A JPS5866335A JP S5866335 A JPS5866335 A JP S5866335A JP 56165059 A JP56165059 A JP 56165059A JP 16505981 A JP16505981 A JP 16505981A JP S5866335 A JPS5866335 A JP S5866335A
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JP
Japan
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resin
unit
layer
integrated circuit
silicone resin
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Application number
JP56165059A
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English (en)
Inventor
Shiro Takeda
武田 志郎
Kyohei Murakawa
村川 恭平
Toshisuke Kitakoji
北小路 俊右
Minoru Nakajima
実 中島
Hirofumi Okuyama
奥山 弘文
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
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    • H01L21/02337Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour

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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】 本発明は熱硬化性樹脂特にシルセスキオキサンを40−
以上含むシリコン樹脂を用いて素子間絶縁を行う集積回
路に関する。
集積回路は近来壕すまず集積度が向上し、従来は同一基
板上に同一の電子回路をもつ電子素子を平面的に多数形
成していたが最近はこれを立体的に形成して更に集積度
を増すことが行われている。
本発明はか−る立体的な集積回路を形成するために必要
“な電子素子間の絶縁層として適尚な材料を提供するこ
とを目的とし、その方法として熱硬化性樹脂特にシルセ
スキオキサンを40−以上含むシリコン樹脂を用いるこ
とを本旨とするものである。
さて集積回路は半導体集積回路と膜集積回路に分ける仁
とができる。こ−で半導体集積回路はシリコン(81)
、ゲルマニウム(Ge)などのような半導体単結晶基板
上に拡散技術或はイオン注入技術のような半導体層形成
技術を用いて半導体層を形成し、この上に電極および導
体回路が金属薄膜形成技術と写真蝕刻技術(ホX)ソグ
ラフィ)を用いて形成されている。
を九膜集積回路は例えば磁気バブルメモリのようにガー
ネット単結晶基板上に1金属導体薄膜パターンおよび軟
磁性体薄膜パターンを層形成したもの、および薄膜集積
回路のように平滑な磁器基板の上に導体金属薄膜、抵抗
体薄膜、誘電体薄膜などを層形成して電子回路が形成さ
れたものがあるが、これらは何れも薄膜形成技術と写真
蝕刻技術によシ微細パターンが形成されている。
と〜で集積回路の層間絶縁には従来二酸化硅素(810
,)のような無機絶縁材料或はボリイ電ドーのような有
機絶縁材料が用いられておシ、前者はスパタリンダ、電
子ビーム蒸着などの物理的な方法によりまた後者はスピ
ンコーティングなど0化学的方法を用いて層絶縁がなさ
れている。
さて絶縁層或は絶縁膜としてStO,が用いられる理由
は絶縁抵抗値が高いこと以外に安定であつて耐熱性に優
れているからである。
然しなから上、記のような物理的な薄膜形成法を用いて
sio、絶縁層を形成する場合祉、絶縁層が下地と相似
形をなして形成されるための電子回路の特性を害するこ
とが多い。
いま磁気バブルメモリについてこれを説明すると次のよ
うKなる。
第1図および第2図は磁気バブルメモリチップにおいて
導体パターンと駆動パターンが立体交叉している部分の
断面図であシ、第1図は旧OIからなる層間絶縁層が物
理的な方法(本実施例の場合は高周波スバタリング)で
形成した場合、また嬉2図はシリコン樹脂を用い化学的
な方法(本実施例の場合はスピン;−ティング)で形成
した場合である。
図において磁性ガーネット結晶膜1の上に810゜より
なる厚さ約1oooXの絶縁層2がスバタリング法によ
り作られており、この上Kil気パプルメそり回路が形
成されている。
すなわち金(Au)或はアルず・銅(人1−Cu)合金
からなる導体パターン3(図の場合はゲート回路)が約
1000^の厚さで形成されておシ、この上に第1図の
場合はスパタリング法によ98401層4が、また第2
図の場合社スピンコーティング法によシリコン樹脂層5
が全面に互って被覆されて厚さ2000〜3000^の
絶縁層が形成されている。
次にこの上に厚さ約4000人のパーマ胃イからなる駆
動パターン6が形成されている。
さて、か−る構成の磁気バブルメモリFi磁気バブルが
面方向磁界によりで磁化している駆動パターンの磁極に
吸引され、面方向磁界の回転に追随して駆動パターンK
 11−)て移行する現象と、導体パターンを流れる信
号電流による誘導磁界との相互作用を利用するメモリで
ある。
それで第1図に示すように導体パターン3の上に形成さ
れている転送パターン6が段差を伴って存在する場合に
図示の面内磁界が与えられると、居 駆動パターンの端面部KIL&!される磁極7以外に段
差部にも磁極が誘起され、これは動作特性の劣化を招き
ま九誤動作の原因となる。
一方層間絶縁をスピンコーティング法のような化学的方
法を用いて行う場合は第2図に示すように段差が大幅に
緩和されるために誘導磁極による誤動作は生じない。
このように多層構造をとる集積回路においては層構造が
複緒となるに従って表面段差の影響が顕著となり、本発
明に係る集積回路のように電子素子の上に更に積層して
電子素子を設ける場合はパターン精度を上げるためと電
気的特性を維持する丸め絶縁層の一面はなるべく平担で
あることが必要である。
それ故に本発明に係る電子素子間の層絶縁用としてはエ
ポキシ樹脂、ボリイζド樹脂、シリコン樹脂のような熱
硬化性樹脂をスピンコーティング法によ如被覆しとれを
加熱硬化させ、この上に更に電子素子を形成すればよい
然し乍ら樹脂には耐熱性の点でそれぞれ制限がある。す
なわちエポキシ樹脂の使用可能温度の上限は250℃で
あシ、一方ボリインド樹脂は500℃であシ、ま九シリ
コン樹脂は酸素を含まぬ雰囲気中では化学組成によシ異
るが450〜740℃で分解し絶縁抵抗が低下してしま
う。
それ故に電子素子間の絶縁をか\る樹脂を用いて行う場
合は使用材料および目的によシ使い分ける必要がある。
例えば鉛(pb)t−超電導材料とするジ萱セ7ソン素
子を製造する場合は約150℃の制限温度があるためエ
ポキシ樹脂の使用が可能である。然し多くの集積回路は
製造工程中[1000℃を越す熱処理を必要とすること
が多く、か\る場合扛エポキシ樹脂およびイ考ド樹脂は
用いられない。
発明者婢はか\る用途に対しシリコン樹脂は酸素を含む
雰囲気中で450℃以上の温度で熱処理すると分解が始
るが、これが二酸化硅素(810,)へと分解し一方平
滑度および絶縁抵抗などが低下しないととを見出した。
すなわち1000℃以上のような高い処理条件を含む場
合でも特定のシリコン樹脂を用い酸素雰囲気で熱処理す
ると絶縁層として特性を充分圧保持することができる。
本発明はか\る条件としてシルセスキオキサンを40%
以上含むシリコン樹脂とするものであり、以下この理由
を説明する。
シリコン樹脂はポリシロキサンの別名であり、無機質の
s t−o−s を結合と有機基とからなりたっている
ので、シリーン樹脂の物理的および化学的性質は無機質
と有機質の双方の性質を備えているO すなわち耐熱性は二酸化硅素(StO,)に負い、また
反応性、溶解性、可塑性などは有機材料に由官能基の数
によp次の4種類の官能性単位に区別さ・れ、それぞれ
M、D、T、Q単位と略称されている。
(1)  R,SjX       (M単位)(2)
鳥SIX、       (D単位)(31RSIX、
       (T単位)(41SiX、      
 (Q単位)こ\でB・・・・・・有機基2例えばCH
,基、 C,H1基。
C,H,基など X・・・・・・官能基1例えばへiゲ/基、OH基、メ
トキシ基など さて官能基をOH基に限定し、各官能性単位が連鎖する
場合について考えると次のようになる。
(1)M単位の場合は3個の有機基を有し、1個の0原
子を通じて他のS[原子と結合できるのみでシロキサン
連鎖を終らせることができるが生長させることはできな
い。
(2)D単位の場合は2個の有機基を有し、O原子を通
じて互に反対方向の2個の旧原子と結合でき連鎖や環を
形成する。
(3)T単位の場合は1個の有機基を有し、連鎖の間に
入って枝分れや銀量の架橋や網目構造を生ずる。
(4)Q単位はSi原子とOyi、子とが交互に結合し
たものでシリカ形の網目構造を生ずる。
第3図は各単位とこの各単位が脱水重合した際の構造式
である。ここでシリコン樹脂はD単位、T単位およびQ
単位のそれぞれ或はこの組合せからなる樹脂であるが、
舎単位の構造から判るように過剰なQ単位の添加は樹脂
を脆くシ、また過剰のD単位の添加は樹脂の耐熱性を低
下させる。
さて、官能基が01(基からなるT単位はシルセスキオ
キサンと云われるが本発明はが\るT単位を、40%以
上含むシリーン樹脂であり、−例を挙げればT単位60
優にq単位30%、D単位1゜チからなるシリコン樹脂
でヒの範囲の樹脂は耐熱性が高く、また接着性、耐摩耗
性などの特性も優れている。     一 本発明はシルセスキオキサンを401以上含むシリーン
樹脂を電子素子間の絶縁に用いる屯ので、集積回路製造
中に高温処理が必要な場合はこれを酸素雰囲気中で加熱
すればこのシリコン樹脂中に含まれる有機基が分解して
CO,となり一方架橋重合などの反応が進んで平担で絶
縁抵抗値の高い絶縁層を得るものである。なおシリコン
樹脂をスピンコーティングして平担な絶縁層を得るため
には、かカりの厚さに樹脂層を設ける必要があるが、こ
れを加熱してSlへ化する場合、−回の処理で行う場合
は有機基の分解或は酸化が充分に行われず、炭化硅素(
8iC)などが生ずる恐れがある。
それ故に基板上の素子の凹凸が大きい場合は樹脂層の形
成と分解を繰返して行う必要がある。
以下8i単結晶基板上KMO8)ランジスタを重複して
製造した実施例について説明する。
ス10.ドレイン11がイオン注入法によシ形成されて
おシ、これによジモリブデン(MO)金属を用いてソー
ス電極12とドレイン電極13がとり出されておシまた
ゲート電極14が′ポリシリコンを用いて形成されて8
i基板8上に多数のMO8トランジスタからなるMO8
−LSIが通常の方法で作られている。
本発明はか−る集積回路上に同様の集積回路を積層して
設けるもので、この上に次の組成からなるシリコ/樹脂
を被覆する。
メチルトリメトキシシランCH,8l (QC)(烏)
・T単位・・・・・・60モルチ テトラエトキシシラン8 ’ (OCt 鴇)4  Q
単位・・・・・・30モルチ シラノール末端封鎖ポリジメチルシルキサンHO((C
H,)、8i0)nHD単位・−−−−−10−%/I
Gを混合し、これをメチルセロソルブアセテートに溶解
し水および微量の塩酸を加えて重合させた液をスピンコ
ーティングによりて基板上に塗布してシリコン樹脂層を
形成した。次にこれを150℃で20秒間予備加熱仕酸
素気流中で750℃で1時間熱処理して上記のシリコン
樹脂からなる塗膜をStO,層15に変化させた。
然し1回の処理ではソース電極12およびドレイン電極
13上で測定した膜厚は0.35 amと薄く、また凹
凸も大きいので同様な処理を再び行り九結果、電極上で
の厚さは0.8μmとなりまたアツサ計で測定したMO
8素子表面の凹凸は0.20μmにまで減少した。
次に8i基板8上でMO8素子および電極配線部を除い
て810.層1stエツチング法によ1除去し、この上
にCVDによシ厚さ約1.5μmのポリシリコン層16
を設は次にレーザ照射を81基板露出部17より徐々に
行ってポリシリコン層16を基板と配置方向が等しい単
結晶に変えた。
次にこれを基板として先と同様表工程によシ号で示しで
ある。なお上層に形成したMO8)ツンジスタの特性値
は下層に形成し九ものと遜色はなかり九〇 本発明は集積回路を立体的に形成するためになされたも
ので仁のためには下層の電子素子と上層の電子素子とを
絶縁する絶縁層の具備すべき条件として平滑なことおよ
び絶縁抵抗値が高いことが挙げられるが本発明はこれに
適した材料として熱硬化性樹脂特にシルセスキオ中す/
を40チ以上含むシリコ/樹脂を挙げるもので、本発明
の実施によシ立体的な集積回路の製造が可能となった@
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図は磁気ノ(プルメモリテッグの断面図、
第3′図はシリコ/樹脂の構造式の説明図、第4図は本
発明の実施例である。 図において、 8はシリコン基板、9はチャネルカット、10はソース
、11はドレイン、12はソース電極。 13はドレイ/電極、15はStO,層、16はポリシ
リコン層。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電子素子が三次元的に形成されてなる集積回路に
    おいて、諌電子素子間の絶縁を熱硬化性樹脂または核熱
    硬化性樹脂を酸素雰囲気中で熱分解して形成される絶縁
    層を用いて行うととを特徴とする集積回路。
  2. (2)  上記熱硬化性樹脂がシルセスキオキサンを4
    0−以上含むシリコン樹脂からなることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の集積回路。
  3. (3)上記絶縁層がシルセスキオキサンを40−以上含
    むシリコン樹脂を酸素を含む雰囲気中で450℃以上の
    温度で熱処理して形成されたことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の集積回路。
JP56165059A 1981-10-16 1981-10-16 集積回路 Pending JPS5866335A (ja)

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JP56165059A JPS5866335A (ja) 1981-10-16 1981-10-16 集積回路

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2010016072A (ja) * 2008-07-02 2010-01-21 Canon Inc 薄膜トランジスタ

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