JPS6046826B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JPS6046826B2
JPS6046826B2 JP7755779A JP7755779A JPS6046826B2 JP S6046826 B2 JPS6046826 B2 JP S6046826B2 JP 7755779 A JP7755779 A JP 7755779A JP 7755779 A JP7755779 A JP 7755779A JP S6046826 B2 JPS6046826 B2 JP S6046826B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
formula
methyl
insulating layer
wiring metal
metal layer
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.)
Expired
Application number
JP7755779A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5649540A (en
Inventor
志郎 武田
実 中島
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu 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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP7755779A priority Critical patent/JPS6046826B2/ja
Priority to US06/161,561 priority patent/US4349609A/en
Priority to DE8080302103T priority patent/DE3065150D1/de
Priority to EP80302103A priority patent/EP0021818B1/en
Publication of JPS5649540A publication Critical patent/JPS5649540A/ja
Publication of JPS6046826B2 publication Critical patent/JPS6046826B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/5329Insulating materials
    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、多層配線構造の半導体装置に関する。
より詳しく述べれば、この発明は、配線層間の絶縁層と
して末端架橋型ラダー型オルガノポリシロキサンを用い
た多層配線構造の半導体装置に・関する。半導体装置の
保護樹脂としてオルガノポリシロキサンを用いた事例は
あるが、用いられたポリシロキサンは、シリコン原子数
と酸素原子数との比が略々1:1でかつシリコン原子数
と側鎖数との・比が略々1:2である線状ポリシロキサ
ンであつて耐熱性が劣り、約350℃付近から熱分解が
始まる。
また耐水性も満足できるものでなかつた。一方多層配線
構造の半導体装置における配線層間の絶縁層としては、
ポリイミド系の樹脂が用いられており、ポリイミドは4
50系C1時間に耐える耐熱性を有するが、半導体基板
の保護膜(酸化シリコンまたは窒化シリコン)に対する
密着性が悪く、ひいては十分な耐水性も保証できない。
したがつて、この発明の目的は、耐熱性および耐湿性の
点で高度に信頼できる多層配線構造の半導体装置を提供
することである。
この発明のもう一つの目的は、ポリイミド系樹脂からな
る従来の層間絶縁膜よりもはるかに優れた平坦性の良い
絶縁膜表面を形成し、微細加工を容易ならしめた半導体
装置を提供することにある。
この発明の半導体装置は、つくりこまれた回路素子を有
しかつそれらの素子の所定部分が露出している半導体基
板と、前記半導体基板の回路素子側上jこ設けた所定パ
ターンの第一配線金属層と、前記第一配線金属層上に設
けた所定の窓を有しかつ少くとも一部が前記半導体基板
の非露出部上に延在する硬化した熱硬化性樹脂からなる
絶縁層と、そして前記絶縁層の窓の部分で前記第一配線
金属層に電気的に接続しかつ少くとも一部が前記絶縁層
上に延在する所定パターンの第二配線金属層とを有する
二層またはそれ以上の多層配線構造の半導体装置におい
て、前記絶縁層が特定の末端架橋型ラダー型オルガノポ
リシロキサンを硬化したものであることを特徴とする。
この発明において、配線層間の絶縁材料として用いる末
端架橋型ラダー型オルガノポリシロキサンは、シリコン
原子数と酸素原子数との比が略々!1:1.5で、シリ
コン原子数と側鎖数との比が略々1:1でかつ末端基が
多い点で、従来半導体装置の保護樹脂として用いられて
いた線状ポリシロキサンと対照的である。ラダー型なる
語は、分子構造が次式(■)で示す如く、梯子(ラダー
)3型であることによる。ラダー型ポリシロキサンはま
た線状環式ポリシロキサンとも呼ばれている。
この発明で用いる末端架橋型ラダー型オルガノポリシロ
キサンは、下記式(1)で表わせる。式中、4個のR2
は同一または相異なりそれぞれが水素、メチルまたはエ
チルであり、頷個のR1は全てメチル基であるかまたは
その半数以上のR1がメチルであり、残りのR1はエチ
ル、フェニル、クロルフェニル、ヒドロキシ、メトキシ
またはエトキシであり、そしてnは1,500ないし2
00,000の分子量を与えるのに十分な整数である。
側鎖R1はすべてがメチルであるかまたは半数以上がメ
チルで残りがフェニルであるのが好ましい。ラダー型オ
ルガノポリシロキサン自体は公知であつて、比較的高分
子量のものおよびその製法は、特開昭50−139,9
(1)号および特開昭53−88,0的号に記載されて
おり、比較的低分子量のものは、オーエンス・イリノイ
ス硝子会社からガラスレジンとしてGR#100(側鎖
がメチルおよびフェニル)およびGR#650(側鎖が
メチル)なる商品名で市販されている。
この発明の目的に対しては、下記式(■)のラダー型メ
チルポリシロキサ式中nは1,500ないし200,0
00の分子量を与えるのに十分な整数である。式(■)
で示されるラダー型メチルポリシロキサン、すなわち、
シリコン原子にメチル基が直接結合しているラダー型ポ
リシロキサンが好ましいのは、硬化樹脂の熱分解温度が
700〜740゜Cと非常に高いからである。
ここで1熱分解温度ョとは窒素中、昇温速度5゜C/M
inで測定したときの熱重量曲線における重量減少開始
温度を意味する。これに対し、式(1)においてS1に
結合する有機基R1がエチル、プロブル、フェニルの場
合の熱分解温度はそれぞれ約350,320,400′
Cであり、メチル基のそれに比べ非常に低く、熱安定性
の点で問題を生じるからである。有機基R1がクロロフ
ェニルの場合の熱分解温度は520゜Cと比較的高く、
熱安定性は良いが、実際にはごく僅かでも分解すると遊
離の塩素が生成し、これが水分と反応して塩酸を生じる
らしく、アルミニウムなどからできている配線の腐食を
促進する。また、式(1)で表わされる化合物の有機基
R1が全てヒドロキシ、メトキシまたはエトキシである
と、硬化後の樹脂層の熱分解温度は1,000′C以上
であるが硬化前のプレポリマーの段階て保存安定性が悪
く安定な使用が困難である。
以上に説明したように、式(1)で表わされる化合物の
有機基R1がエチル、プロピル、フェニル、クロロフェ
ニル、ヒドロキシ、メトキシまたはエトキシである化合
物はR1がメチルの化合物に比べればはるかに劣る。し
かしながら、式(1)においてR1が全て式(■)のよ
うにメチルでなくても、R1の半数以上がメチルである
ならば、本発明が目的とする耐熱性は十分に保持するこ
とができる。例えば、R1としてメチルとフェニルが2
対1であるラダー型ポリシロキサンの熱分解温度は46
0〜480゜Cであり、また、エチルもしくはプロピル
がR1中1110程度入つているものは、全てのR1が
メチルであるものと比較して熱安定性にほとんど差がな
い。クロロフェニルが1110〜2110入つているも
のは、素子製造過程で450℃以上に曝さなければ十分
に用いることが可能である。ヒドロキシ、メトキシまた
はエトキシの場合もR1中2110以下であるならそれ
程保存安定性を劣化させることはないのて有利に使用可
能である。末端架橋型ラダー型ポリシロキサンが従来の
ポリイミド系樹脂よりも平坦化効果が大きいのは次・に
示す2つの理由に依るものと信じられる。
一つは、ラダー型ポリシロキサンの溶液の粘度が非常に
小さいことであり、もう一つは硬化反応時の反応の仕方
にある。すなわち、式(1),(■)に示される末端基
0R2そしくは0Hが縮合反応によつて反応し、その反
応はプレポリマーの分子量を増加させる重合反応と三次
元結合を形成する架橋反応の2つの形態をとるが、反応
初期では一つの末端にある2つの末端基が他の1つの分
子の2つの末端基と反応する重合反応が優先する。その
ため、プレキユアを含めたステツプキユアを行なうとキ
ユア温度を上昇させてもある程度の流動性を維持するた
め平坦性が良くなるものと解釈される。それに対し、従
来の縮合反応型ポリイミドはイミド環形成の反応が進む
につれて流動性が悪くなるだけでなく、かなりの反応は
分子間でも起きるものと推定され、そのため、ステツプ
キユアを行なつても平坦性が改良されることはなく、む
しろ悪くなる。
ステツプキユアによつて縮合反応型ポリイミドの平坦性
が悪くなることは理解し難いことであるが、流動性を失
なつてからなお縮合反応が進むため、体積収縮が起き、
その結果平坦性が悪くなるものと推定される。以上のこ
とは次に示す実験結果によつても裏付けられる。
5,000Aの酸化ケイ素膜を形成したシリコンウェハ
上に厚さ1μmのアルミニウム◆ラインアンドスペース
●パターン(4ミクロン巾)を形成し、その上に、平板
上に2μmlこ塗布できる条件で、ラダー型ポリシロキ
サン(または縮合反応型ポリイミド)をスピンコートで
塗布し、まず120℃3紛間のプレキユアを行なう。
次いで、2200C3紛間、さらに350℃3紛間のス
テツプキユアを行なう。これらの各ステツプキユア毎に
表面の凹凸を測定すると、次表に示す結果が得られる。
注1)R1(式(1)中)=CH3/C6H5=211
、R2=C2H5/H=1ノ2分子量MM,v=920
0..Mぃ/MN=5.關虫点57C1縮合反応 開始
温度80〜100′C(熱重量分析及び赤外 吸収変化
による)注2)PIQ(日立化成株式会社) ラダー型ポリシロキサンが酸化ケイ素基板に対しても優
れた密着性を有することの理由は確かてないが、その一
つの理由は次のとおりと考えられる。
すなわち、一般に酸化ケイ素の表面にはシラノール基が
存在しており、そのため普通樹脂の密着性が良くないこ
とは公知である。他方、ラダー型ポリシロキサンの分子
構造の立体模型を考えると、前記式(■)中の酸素原子
01が全て同一平面上に位置し、しかもその平面は分子
鎖の外側に位置し得ることが分る。分子軸を中心軸とし
てねじれた構造を取ることも可能であるが、分子の外側
の平面上に数多くの酸素原子が配置し得るために酸化ケ
イ素基板上のシラノール基と反応し、大きな密着力を生
すると考えられる。添付の第1図ないし第5図は、この
発明の半導体装置を製造する方法の諸工程のいくつかに
おける装置の断面を示す模式図てあるが、以下、これら
の図を参照しながら、実施例により、この発明の装置の
製法を具体的に説明しよう。
実施例1 前記式(■)に相当する数平均分子量が約30,000
のモノメチル(Si原子1個に側鎖メチル基が1個結合
しているという意味)ラダー型ポリシロキサンを、シク
ロヘキサノンとトルエンとの容積比で約2:1の混合溶
剤に溶かし、約25重量%濃・度のワニスを得た。
つくりこまれた回路素子を有しかつそれらの素子の所定
部分が露出している(非露出部は二酸化シリコンのよう
な保護膜で被覆されている)径約2インチのシリコンウ
ェハ1を用意し、その回路素子側上に所定パターンの約
1μm厚さのアルミニウム配線層3を形成した(第1図
)。
次いで、配線層3上に前記ワニスを4000r′Pmの
スピンコート法で塗布し、窒素雰囲気中300′Cで6
吟間硬化した。
さらにもう一度前記ワニスを同じ条件で塗布硬化し、次
いて350′Cて30分間の硬化を行なつた(第2図)
。参照数字4は、硬化したポリシロキサン層を示す。)
次に、レジストを使用し、かつフッ酸系のエッチング
液を用いて、硬化したポリシロキサン層にコンタクトホ
ール5を形成した(第3図)。
同様の工程を繰り返し、第4図および第5図に示す構造
の半導体装置を得た。・実施例2前記式(■)に相当す
る数平均分子量が約9,000のモノメチルラダー型ポ
リシロキサンを35重量%濃度のワニスとして用いた以
外は、実施例1の手順を反復した。
L実施例3 前記式(■)に相当する数平均分子量が約100,00
0のモノメチルダラー型ポリシロキサンを1鍾量%濃度
のワニスとして用いた以外は、実施例1の手順を反復し
た。
実施例4 S1原子1個当りの側鎖の数が1.0であつて、側鎖数
の213はメチルそして113はフェニルであり、かつ
1分子当りの末端基数は約4.0てあつて末端基数の2
ノ3はヒドロキシそして113はエトキシてある数平均
分子量が約3,000のポリシロキサンをn−ブチルセ
ロソルブアセテートとトルエンとの容積比で1:2の混
合溶剤に溶かし、(至)重量%濃度のワニスを得た。
実施例1て形成したアルミニウム配線層をもつたシリコ
ンウェハ(第1図)の配線層3上に前記ウェハを400
0r″Pmのスピンコート法で塗布し、窒素雰囲気中9
0℃で3紛、170℃て1時間次いて250℃で1時間
硬化した。
同一条件で塗布硬化をもう一度反復した(第2図)。コ
ンタクトホール用のエッチングを、レジスト塗布および
パターニング後、プラズマドライエッチングにより行な
つた(第3図)。同様の工程を反復し、第4図および第
5図に示す構造の半導体装置を得た。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第5図は、この発明の半導体装置を製造す
る方法の諸工程のいくつかにおける装置の断面を示す模
式図であり、図中1は基板、2は保護膜、3は配線層、
4は絶縁層、5はコンタクトホール。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 つくりこまれた回路素子を有しかつそれらの素子の
    所定部分が露出している半導体基板と、前記半導体基板
    の回路素子側上に設けた所定パターンの第一配線金属層
    と、前記第一配線金属層上に設けた所定の窓を有しかつ
    少くとも一部が前記半導体基板の非露出部上に延在する
    硬化した熱硬化性樹脂からなる絶縁層と、そして前記絶
    縁層の窓の部分で前記第一配線金属層に電気的に接続し
    かつ少くとも一部が前記絶縁層上に延在する所定パター
    ンの第二配線金属層とを有する二層またはそれ以上の多
    層配線構造の半導体装置において、前記絶縁層が、式▲
    数式、化学式、表等があります▼ (式中4個のR^2は同一または異なりそれぞれが水素
    、メチルまたはエチルであり、2n個のR^1は全てメ
    チル基であるかまたはその半数以上のR^1がメチルで
    あり、残りのR^1はエチル、フェニル、クロルフェニ
    ル、ヒドロキシ、メトキシまたはエトキシであり、そし
    てnは1,500ないし200,000の分子量を与え
    るのに十分な整数である)で表わされるラダー型オルガ
    ノポリシロキサンを硬化したものであることを特徴とす
    る半導体装置。 2 前記ラダー型オルガノポリシロキサンが式▲数式、
    化学式、表等があります▼(式中nは1,500ないし
    200,000の分子量を与えるのに十分な整数である
    )で表わされるラダー型メチルポリシロキサンである特
    許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
JP7755779A 1979-06-21 1979-06-21 半導体装置 Expired JPS6046826B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7755779A JPS6046826B2 (ja) 1979-06-21 1979-06-21 半導体装置
US06/161,561 US4349609A (en) 1979-06-21 1980-06-20 Electronic device having multilayer wiring structure
DE8080302103T DE3065150D1 (en) 1979-06-21 1980-06-23 Improved electronic device having multilayer wiring structure
EP80302103A EP0021818B1 (en) 1979-06-21 1980-06-23 Improved electronic device having multilayer wiring structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7755779A JPS6046826B2 (ja) 1979-06-21 1979-06-21 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5649540A JPS5649540A (en) 1981-05-06
JPS6046826B2 true JPS6046826B2 (ja) 1985-10-18

Family

ID=13637308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7755779A Expired JPS6046826B2 (ja) 1979-06-21 1979-06-21 半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6046826B2 (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5813632A (ja) * 1981-07-17 1983-01-26 Japan Synthetic Rubber Co Ltd 耐熱性薄膜形成能を有するラダ−状低級アルキルポリシルセスキオキサン
JPS58110038A (ja) * 1981-12-23 1983-06-30 Nec Corp パタ−ン形成方法
JPS60139764A (ja) * 1983-12-27 1985-07-24 Fujitsu Ltd シリコン系熱硬化性樹脂のキユア−方法
JPS60254132A (ja) * 1984-05-31 1985-12-14 Fujitsu Ltd パタ−ン形成材料
EP0215069B1 (en) * 1985-03-07 1991-04-10 Hughes Aircraft Company Polysiloxane resist for ion beam and electron beam lithography
JPH0683644B2 (ja) * 1986-03-27 1994-10-26 日清製粉株式会社 三層麺
JPH0828351B2 (ja) * 1987-08-21 1996-03-21 昭和電工株式会社 配線基板
JPH01128755A (ja) * 1987-11-11 1989-05-22 Kunimi Hayashi 麺の製造法
JPH01305525A (ja) * 1988-06-03 1989-12-08 Showa Denko Kk 集積回路
JP2542075B2 (ja) * 1989-02-23 1996-10-09 三菱電機株式会社 シリコ―ンラダ―系樹脂にパタ―ンを転写する方法およびそれに用いるエッチング液
JP3214186B2 (ja) * 1993-10-07 2001-10-02 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法
JP5188046B2 (ja) * 2005-09-06 2013-04-24 キヤノン株式会社 半導体素子
JP2007211062A (ja) 2006-02-07 2007-08-23 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 着色シリカ系被膜形成用組成物
KR20170014946A (ko) * 2015-07-31 2017-02-08 삼성에스디아이 주식회사 실리카 막 형성용 조성물, 실리카 막의 제조방법 및 실리카 막

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5649540A (en) 1981-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4430153A (en) Method of forming an RIE etch barrier by in situ conversion of a silicon containing alkyl polyamide/polyimide
KR900005894B1 (ko) 표면이 평평한 절연층의 형성방법
KR950000709B1 (ko) 반응성 금속에 대한 폴리이미드의 접착성을 향상시키는 방법
JP3174417B2 (ja) 酸化ケイ素膜の形成方法
JPS6046826B2 (ja) 半導体装置
EP1150346A2 (en) A process for preparing insulating material having low dielectric constant
JPS59178749A (ja) 配線構造体
JPS63107122A (ja) 凹凸基板の平坦化方法
WO2004092252A1 (en) Organic siloxane resins and insulating film using the same
JPS5893240A (ja) 半導体装置及びその製造方法
US20030054180A1 (en) Film obtained from silsesquioxane polymer and method of preparing same
JPH07242747A (ja) 有機珪素重合体及び半導体装置
JP4344903B2 (ja) 半導体素子用の層間絶縁膜形成用材料
JPH0570119A (ja) 半導体装置の製造方法
JP4324786B2 (ja) 積層体およびその製造方法ならびに絶縁膜および半導体装置
JPH0551458A (ja) 有機けい素重合体およびこれを用いる半導体装置の製造方法
JPH0263057A (ja) 感光性耐熱樹脂組成物と集積回路の製造方法
JP2000021872A (ja) 低誘電率樹脂組成物、低誘電率絶縁膜形成方法および半導体装置の製造方法
JPS5957437A (ja) 酸化珪素膜の形成方法
JPH0446934A (ja) 感光性耐熱樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置並びにそれらの製法
JPH02103052A (ja) 微細加工方法
JPS6346576B2 (ja)
JPH01313942A (ja) 半導体装置
JPS6113382B2 (ja)
JPH0456975B2 (ja)