JPS5957437A - 酸化珪素膜の形成方法 - Google Patents

酸化珪素膜の形成方法

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JPS5957437A
JPS5957437A JP57167515A JP16751582A JPS5957437A JP S5957437 A JPS5957437 A JP S5957437A JP 57167515 A JP57167515 A JP 57167515A JP 16751582 A JP16751582 A JP 16751582A JP S5957437 A JPS5957437 A JP S5957437A
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oxide film
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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】 （１）発明の技術分野 本発明は酸化珪素膜の形成方法、より詳しくは、基板上
に樹脂を塗布し、熱分解して酸化珪素膜を形成する方法
に係る。
（２）従来技術と問題点 従来、大規模集積回路（ＬＳＩ）の素子間分離ヤ、　Ｌ
ＳＩ、　Ｊ、Ｊ、、　　バブルメモリーなど微細パター
ンを有するデバイスの層間絶縁は、シリコン基板の熱酸
化による酸化珪素（ＳｉＯｚ）膜、シラン系ガスを用い
た気相成長による５１０２系絶縁材料。
あるいはポリイミド、シリコーン樹脂など有機系絶縁材
料、などを用いて行なわｎているが、微細化、信頼性な
どに一長一短がある。すなわち、素子間分離において熱
酸化の方法は微細化の点で限界に達しつつあり、一方層
間絶縁では平坦化機能と耐熱性（２２気中４００〜１０
００℃）、信頼性（密着性、血ｌ電食性、厚膜形成性な
ど）のすべてを満足する桐材が存在しない。
今、平坦化機能及び耐熱性という点で優れているシリコ
ーン樹脂の塗布及び熱処理による５ｉＯＸ膜形成に着目
すると、ポリジアルコキシシランＲＯ−［−（Ｒ，Ｏ）
ｇ　Ｓ　ｉＯ垢几〔式中、ルは一価の炭化水素、例えば
ＣＦＭＳ　＋　０２’〜ＩＳ、又は水素であり、　ＯＲ
の少なくとも凶はアルコキシ基である。〕を熱分解して
８１０２にする方法が知られている。分子中にアルコキ
シ基金残す理由はすべてを０１１にすると保存安定性が
非常に悪くなるからである。このポリジアルコキシシラ
ンを塗布後熱分解すると、アルコキシ基が飛散する際に
塗膜に歪とピンホールを残すので、物質の種類によるが
０．２〜０．５μｍ以上の膜厚に塗布した場合塗膜にク
ラックが入り、それ以下の膜厚に塗布しても電食不良の
原因になる。
従って、熱分解時に飛散する原子又は原子団が極めて小
さく、少ないシリコーン樹脂が存在すｇば。
平坦化機能、耐熱性に加えて信頼性も優れた絶縁膜を形
成できる筈でおる。
（３）発明の目的 そこで１本発明の目的は、平坦化機能、耐熱性に加えて
信頼性のある優扛た絶縁膜全提供することである。
（４）発明の構成 そして、上記目的を達成するために、本発明は、基板上
に一般式ｉ　Ｒ２０（−１０ｔｏ垢Ｒ〔式中。
Ｒ１は、全部がＨであるか、又は、少なくとも半数がＨ
でありかつ、残りが一０８ｉＨｓ、　−０８１）１ｚＯ
Ｈｓ。
−０８１）］　（ＯＨｍ）　、若しくは−０８１（Ｏｆ
−１ｓ）ｓであり；几２は、　　−５ｔｏ、、−５ｕｉ
□ＯＨａ、−ＳｉＨ（０）１３）２　　。
若Ｌ　＜　ｉｊ、　−８ｔ　（Ｒ１１３）３であり：ｎ
は、２〜１０００の自然数である。〕で表わされるシリ
コーン樹脂を、必要に応じて溶剤を用いて、塗布し１次
いで加熱することによって酸化珪素膜を形成することを
特徴とする。
本発明の基本的な原理は１式： Ｈ，５ｉｏ４ｔ−＋□８ｉ０鮎Ｓ　ｉ　ｌ−］　、　　
からなるシリコーン樹脂を用いてＳｉＯ工膜を形成すれ
ば、熱分解時にＨは容易に分解さ扛るので５ｌＯＸ膜中
の不純物量は少なく、！１は体積が小さいので１１飛散
後の体積収縮歪は小さく、ピンホールも微細であり、か
つ８ｉ０の酸化による体積増加が歪を緩和し、ピンホー
ルを埋めるので、最終的に、歪が小さくかつ緻密で純粋
な８１０Ｘ（ｘ＝１〜シ）膜が得ら２するということに
ある。前述のようにＨＯ（−Ｈ、Ｓ　ｉ　Ｏ九〇は不安
定であるが、末端をシリル化すると安定であり、これに
よって本発明の方法は実際的なものになった。そして、
この基本原理の利点は分子中にＳｔ、Ｏ，）］の他に多
少の○Ｈ８が含まｎても失なわれることはない。但し１
本発明に用いる上記シリコーン樹脂の分子中のＲ′は実
質的に全部が１１であることが好ましく、Ｈ以外の置換
基の割合は通常１０％程度まで、多くても半数未満であ
るべきである。
本発明でＩ’ｌ」いるシリコーン樹脂ａ”ｏ＋弓ＳｉＯ
九］、２Ｖｉｎ　＝　１〜２若しくは３０．１易合液状
であり、ｎ≧３の場合粉末であり、液状の場合にはその
まま塗布ｃｉＪ能であるが、粉末の場合や例えば回転塗
布で基板に塗布する場合などにはトルエンなどの有機溶
剤に溶解してから塗布する。回転塗布の３４合の膜厚調
整は分子１歳、浴剤の種類、樹１ｊざ濃度１回転数によ
って行なうことができる。
シリコーン樹脂几”０（−Ｒ：　ＳｉＯ＋Ｒ”は回転塗
布。
２　　　　　ｎ スプレーなどの方法によるコーティングかり能であるの
で、凹凸のある基板に塗布し、その表面を平坦化する機
能を持っている。従って、穴あけさｎたシリコン基板に
塗布し、６０〜３５０℃で予熱後３５０〜１０００℃で
熱処理して５１０２化し。
穴部を埋め込む方式における半導体装置の素子間分離に
適している。又、微細配線を設けた半導体装置あるいは
バブルメモリなどの配線層間絶縁材料として、６０〜３
００℃で予熱そして３００〜５００℃で熱処理してＳｉ
Ｏ２化して用いるのに好適である。尚、末端にＯＨ，基
をもつものは４００℃以下あるいは場合によって４７０
℃以下では完全な５１０Ｘには変化しないのであるが、
層間絶縁に用いる場合には完全を期さなくても使用でき
る。
８ｌ−０１Ｊ３結合の熱分解は３００〜３５０℃以上で
起きるが１例えば赤外吸収測定で０）１．基あるいは５
ｔ−０結合の含有１＃を追跡することによって反応を確
認できる。一方、素子間分離として用いる場合にはＯＨ
３基を全く含まないＲ３８１（−Ｈ２ＳｉＯ＋ｎ５ｉｌ
１３が適している。塗布と熱処理による５ＩＯｘ化を繰
り返すことによって厚膜全得たり、深い穴や溝を埋める
ようにす扛ば、平坦化機能がより強調され。
かつ緻密な膜を得ることができる。
（５）実施例 （イ）樹脂調製 １０８ｙのＭＩＢＫを撹拌棒、還流冷却器。
温度計及びロートの付いた４つロフラスコに入れ、フラ
スコを一３０℃に冷却した。次にジェトキシシラン１２
Ｆ（０，１モル）をロートから滴下したあと水１８ｙ（
１モル）′ｆ：ロートから滴下した。
滴下速度は約０．２滴／秒で液温か一１０℃以上になら
ないように行なった。次［３５℃の水浴にフラスコを移
した。水滴が溶け、水層、有機層共に少し白濁したが１
時間以内に透りどなった。３５℃に２２時間保ったあと
、溶液を分液ロートに移し、冷水で３回洗浄したあと水
層を分離し、有機層全ナス形フラスコに移し、５０覇Ｈ
ｙの減圧下で水を蒸発除去した。液を３つロフラスコに
入れ、　Ｎ２ガスをバブリングさせつ＼ジメチルクロル
シラン５１を加え１０分間放置した。ついで、ナス型フ
ラスコに液を移し減圧濃縮を行なって比較的粘稠な液体
４．１ｙを得た。この液体にアセトニトリルを加え、得
られた沈殿を乾燥して粉末状樹脂をイ↓）た。
次いで、トルエンに溶かし、３０重ＩＷ％の溶液とした
。この樹脂液をＫＢｒ結晶板に、　２０００ｒｐｍ３０
秒の条件で回転塗布し、赤外吸収を測定した結果ｌ−１
２８１０中のＩ（に帰因する２　２５０信利の大きな吸
収とＨ（ｃｏｇ　）　２８　ｉ　ｏ、、中の【１に帰因
する２１４０眞−１の小さな吸収が見られた。２１４　
ｏｃｎｒ’にはほんのわずかの吸収が肩として与られた
。また２　８９　Ｑ＋ｘ−１と１２５　Ｑｃ＋ｍ−１に
、　Ｈ（（１４３）２　Ｓ　ｉＯｏ、ｓ中の０【１３に
帰因すると思われる小さな吸収と１０００〜１２００濡
１の大きなブロードなＳ　１−０の吸収が見られ、この
・物質が ［］・（ＣＨａ　）　２−８１４　Ｈｚ　Ｓ　Ｉ　０升
。８１　（ｏ＋１．）、’で表わされ得ることが分り、
又ｎの平均値は５であった。
（ロ）実施例１ 上記のようにして調製した粉末状樹脂全トルエンに溶解
し、４３車４１）°チの樹脂液１を作成した。次に、シ
リコン基板内にバイポーラ素子を形成し、その上ＶＣ１
層目のアルミニウム配線を行なった。該アルミ配線の厚
さは０．９μｍ、最小線幅は３μｍ、最小線間隔は２μ
ｍである。上記樹脂液を６０’００ｒｐｍ２０秒の条件
で回転塗布し、８０℃３０分の溶剤乾燥、および４５０
℃、６０分の熱処理を行なっ７’ｊ、同一条件で平板上
に塗布して得られる膜厚は１．０μｍであったが、上記
アルミ配線上では０．４μｍ、スペース部では１．１μ
ｍであ九段差は０．２μｍであった。次に、１．０μｍ
のＰＳＧを公知の方法で形成しスルーホールの形成、二
層目のアルミ配線の形成、さらに保獲層として１．３７
４１１のＰＳＧ層を形成し電極取出し用窓あけ全行なっ
てバイポーラ素子装置を得た。この装［ηは、空気中５
００℃１時間の加熱試験、−６５℃−１５０℃の１０回
の熱衝撃試験、８５℃９０チ旧１下での６■印加１００
０時間の試験及びこれらの試験の組み合せ試験後も異常
、不良はなかった。
（ハ）比較例１ 実施例１と同様に、ただし、前記樹脂液■・、の代りに
ポリイミドを同一膜厚に塗布し、３５０℃３０分の硬化
を行なってバイポーラ素子装置（ｔを得ようとしたが、
ポリイミド膜上にＰＳＧ膜を形成した段階でＰＳＧ膜は
剥離した。
に）比較例２ 実施例１と同様に、ただし、眉間絶縁層及び保護Ｊ’Ａ
ｊをポリイミドで形成してバイポーラ素子装置を得た。
これを窒素中５００℃１時間の耐熱試験をしたところポ
リイミド層は茶褐色に変色した。さらに、８５℃９０　
％　ｆｔ、（下で６Ｖ印加試験を行なったところ、大き
なリーク電流が流ｎ、父。
ポリイミド層が一部剥＋１ｉｆｌｌ　した。
（ホ）比較例３ 実ｉ例１と同様に、た／どし、前記樹脂液Ｉの代すにラ
ダー型のメチルポリシルセスキオキリーンを塗布し、９
累中４５０℃１時間の硬化を行なってバイポーラ素子を
得た。これを窒素中５００℃００時間の而・］熱試験８
５℃９０チ旧１下で６■印加試験をしたが不良はなかっ
た。しかし空気中５００℃１時間の耐熱試験をしたとこ
ろ、電極窓あけ部の一部にクラックが発生した。
（へ）実施例２ 実施例１と同様に樹脂液！を用い、但し。
１層目のアルミニウム配線上に樹脂液ｌを塗布し。
硬化した後、もう一度樹脂液ｌ′ｆ：塗布し、硬化し。
それからスルーホール形成後２層目のアルミニウム配線
を行なった。その上の保護層も樹脂液を用いて形成し、
電極取り出し窓を形成し、バイポーラ素子を得た。この
半導体装置を実施例１で述べた試験を行ったが異常、不
良はなかった。
（ト）実施例３ メチルイソブチルケトンと水で界面を形成させた石英製
四つロフラスコにジクロルシランＨｚＳｉＯ１ｇを有機
層中に導入し、加水分解させたあと３０℃２０時間の重
合を行なわせた。そのちと５回の水洗を行ない、水層分
離後、クロル７ジンｊ（３８ｉ０ｆｉを導入しシリル化
した。減圧濃縮後十分に脱水したアセトニトリルを加え
て粉末を得た。
この粉末をトルエンに溶解し、２５重量％の塗布液（拉
１１１旨ン代■）とした。
一方、シリコンウェハに、深さ３μｍ１幅１〜ｌＯμｍ
の溝を、平行平板型のドライエツチング装置を用いて形
成し、９００℃６０分の熱酸化によって表層を酸化した
。
この基板上に樹脂液■をスピンコードで塗布し。
１５０℃１０分の予熱のあと７５０℃３０分の熱処理を
酸素中で行なった。この状態で、１０μｍ幅の溝部は０
．６μｍの深さになり、１μｍ幅の溝部は０．１μｍの
深さを有していた。さらにもう一度樹脂液■を同様に塗
布し、硬化した結果、１０μｍ幅の溝部は０．１μｍ弱
の深さとなり８μｍ以下の幅の溝部はほぼ平坦となった
。次に、この基板をＯＦ４ガスを用いて全面食刻し、得
以外の部分のシリコン層を露出させた。この結果溝部の
みを５ｉ０２で坤込むことができ、素子間分離に応用で
きることが分った。
（６）発明の効果 以上の説明から明らかなように１本発明に依り、平坦化
機能を持つ５ｌＯｘ膜のコーティングにおいて、緻密で
かつ歪の少ない信頼性のある絶縁膜を得ることが可能に
なる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １　基板上に一般式：　Ｒ２０−ｅ１１’□５ｉＯ）ｎ
    ＲＣ式中。 Ｉｔ’は、全部がＨであるか、又は、少なくとも半数が
    ■１でありかつ、ＩＡりが一０８ｉＨ３，−０８１８２
    ０１，１，。 −０８１Ｈ（ＯＩＪ３）ｇ　、　　若しくは一０８ｉ（
    ０１−ｈ）ｓ　　であり：几２は、　　−８ｉｌ−１３
    、−８ｉ）１２０Ｈ３、−８ｉｔｉ　（ＯＨｓ）２　、
    若しくは−Ｓｌ　（（ｉｔ−１３）３であり；ｎは、２
    〜１０００の自然数である。〕で表わされるシリコン樹
    脂を。 必要に応じて溶剤を用いて、塗布し１次いで加熱処理す
    ることを特徴とする酸化珪素膜の形成方法。
JP57167515A 1982-09-28 1982-09-28 酸化珪素膜の形成方法 Granted JPS5957437A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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