JPS63107122A - 凹凸基板の平坦化方法 - Google Patents

凹凸基板の平坦化方法

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JPS63107122A
JPS63107122A JP25201686A JP25201686A JPS63107122A JP S63107122 A JPS63107122 A JP S63107122A JP 25201686 A JP25201686 A JP 25201686A JP 25201686 A JP25201686 A JP 25201686A JP S63107122 A JPS63107122 A JP S63107122A
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JP
Japan
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film
substrate
silicone resin
small
strain
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JP25201686A
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English (en)
Inventor
Shunichi Fukuyama
俊一 福山
Shoji Shiba
昭二 芝
Kazumasa Saito
斎藤 和正
Yoko Kawasaki
陽子 川崎
Keiji Watabe
慶二 渡部
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
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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】 〔概 要〕 Siに結合する基の少な(とも80%が−Hで、残りが
−OC1!3であり、重合度が10〜105であるシリ
ル化ポリシリルセスキオキサンを凹凸のある基板に塗布
し、熱分解して形成した酸化膜は、平坦化機能を有し、
かつ半導体装置の絶縁層として信頼性がある。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、大規模集積回路(LSI)、ジョセフソン・
ジャンクションCJ、J、) 、バブルメモリ等の微細
パターンを有する半導体装置の層間絶縁膜の形成に適す
る、凹凸基板の平坦化方法に関する。
〔従来の技術〕
L S I 、 J、J、、バブルメモリーなど微細パ
ターンを有する半導体装置の多層配線構造体の層間絶縁
は、シリコン基板の熱酸化による酸化珪素(Sin2)
膜、シラン系ガスを用いた気相成長によ・るSing系
絶縁材料、あるいはポリイミド、シリコーン樹脂など打
機系絶縁材料などを用いて行なわれているが、微細化、
信頼性などに一長一短があって、平坦化機能、耐熱性(
空気中400〜1000℃)、信頼性、密着性、耐電食
性、厚膜形成などのすべての条件を満足する材料が存在
しない。
これらのうち、直鎖状のポリジアルコキシシランRO←
(RO) zsiO→ゴR(式中、Rは一価の炭化水素
、例えばCH3、Czlls 1又は水素であり、OR
の少なくとも1/3はアルコキシ基である)を熱分解し
て5i02にする方法が知られている。分子中にアルコ
キシ基を残す理由はすべてをOH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
ンを塗布して熱分解して得たSiO□膜は良好な平坦化
機能を示し、また耐熱性に優れている。しかし熱分解中
にアルコキシ基が飛散するとき、塗膜に歪みとピンホー
ルを残すので、特に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。
〔発明が解決しようとする問題点〕
一般に、シリコーン樹脂を熱処理した膜は平坦化機能お
よび耐熱性を有するので、半道体素子の絶縁膜として使
用されるが、信頼性が十分でない。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、 (式中、Rは少なくとも80%が−H1残りがOCH:
+ 、nは10〜10Sの整数である)で表わされるシ
リコーン樹脂を、必要に応じて溶剤に溶解して、基板に
塗布し、次いで熱処理することを特徴とする、凹凸基板
の平坦化方法によって解決することができる。
〔作 用〕
シリル化されたラダー型シリコーン樹脂であって、Si
に結合する基の少なくとも80%が水素−Hであり、残
りが一〇  CH3であるときは、熱分解したときに飛
散する水素の体積が小さいので、これによるピンホール
も小さく、かつ膜の歪みも少ない。一般に、生成する酸
化膜は体積を増加するので、生成した小さなピンホール
も埋め、歪みも緩和して、緻密で純粋な5tyx膜を得
る。Siに結合する基の−Hが80%より少なくて、−
〇−C1hが20%以上であるときは生成する酸化膜は
大きなピンホールを生じ易く、かつ歪みも大きい。
また重合度が10より小さいとSiOx膜の厚膜形成性
が十分でなく、105より大きいと溶剤に溶は難いので
塗布できない。
〔実施例〕
実施例1 、  108gのメチルイソブチルケトンを撹拌棒、還
流冷却器、温度計および滴下漏斗の付いた4つロフラス
コに入れ、フラスコを一30℃に冷却し、原料のトリエ
トキシシラン(C2■sO)+Si8 12 gを滴下
し、次に水18gを滴下した。滴下速度はいずれも約1
滴75秒として温度を一20°Cより低く保った。次に
35℃の水浴にフラスコを移した。
水滴が溶け、水層、有機層はともに少し白濁したが1時
間以内に透明となった。35℃に22時間保ったあと、
加水分解されて生成したトリヒドロキシシラン(HO)
+SiHを含む溶液を分液漏斗に移し、冷水で3回洗浄
したあと水層を分離し、有機層をナス形フラスコに移し
、50mHg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、窒素ガスをバブリングさせ
つ\ジメチルクロルシラン(CH,) zsitlcβ
5gを加え、10分間放置して、末端の(OH)基と反
応させて脱HCIして末端をシリル化した。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4.1g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得た。
この樹脂をトルエンに溶かし、30重量%の溶液とした
。この樹脂液をKB、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分子鎖中
のH−3iのHに帰因する2250cm−’の大きな吸
収と末端のH−S i中のHに帰因する2140cm−
’の小さな吸収が見られた。2140c+++−’には
ほんのわずかの吸収が肩としてみられた。また2890
cm−’と1250cm相に、末端のCH:1−3i中
のCI。
に帰因すると思われる小さな吸収と、1000〜120
0cm −’に一3t −○−3i −に帰因する吸収
が2つ。
に分れて見られた。以上の測定より、生成物質はジメチ
ルシリル化したポリシルセスキオキサンを主成分とする
ことが分かった。
このようにして調製した粉末状樹脂をトルエンに溶解し
、35重量%の樹脂液Iを作成した。
シリコン基板内にバイポーラ素子を形成し、その上に1
層目のアルミニウム配線を行なった。このアルミニウム
配線の厚みは0.9μm、最小線幅は3μm、最小線間
隔は2μmとした。上記樹脂液■を4000rpm 2
0秒の条件で回転塗布し、80”030分の溶剤乾燥、
および450℃、60分の熱処理を行なった。(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、)上記アルミニウム配線上では0.4μm、スペ
ース部では1.1μmであり、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
保護層として1.3μmのpsc層を形成し電極取出し
用窓あけを行なってバイポーラ素子装置を得た。
この装置は、空気中500℃1時間の加熱試験、−65
℃+>150℃の10回の熱衝撃試験、85°C90%
RH下での6V印力旧OOO時間の試験およびこれらの
試験の組み合せ試験後も、電流のリーク、配線の切断お
よびアルミニウムの腐食はなかった。
実施例2 実施例1と同様に樹脂液Iを用い、但し、1層目のアル
ミニウム配線上に樹脂液■を塗布し、硬化した後、もう
一度樹脂液■を塗布して硬化させ、それからスルーホー
ル形成後2N口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I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。この半導体装置に実施
例1で述べた試験を行ったが、同様に異常および不良は
なかった。
比較例1 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分の硬化を行なった他は実施例1と同様に
して、バイポーラ素子装置を得ようとしたが、ポリイミ
ド膜上にPSG膜を形成した段階でpsc膜は剥離した
比較例2 層間絶縁層および保護層をポリイミドで形成した他は、
実施例1と同様にして、バイポーラ素子装置を得た。こ
れを窒素中500°c1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%RH下で6■印加試験を行なった
ところ、大きなリーク電流が流れ、またポリイミド層が
一部剥離した。
比較例3 前記樹脂液■の代りにSiに水素が結合していないシリ
ル化メチルポリシルセスキオキサンを塗布し、窒素中4
50℃1時間の硬化を行なった他は、実施例1と同様に
して、バイポーラ素子を得た。
これを窒素中500℃1時間の耐熱試験および85°C
90%RH下で6■印加の試験では、不良はなかったが
、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。
〔発明の効果〕
本発明によれば、平坦化機能をもつSiOx膜のコーテ
ィングにおいて、緻密でかつ歪みの少ない信頼性の高い
絶縁膜が得られる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Rは少なくとも80%が−H、残りが−O−C
    H_3、nは10〜10^5の整数である)で表わされ
    るシリコーン樹脂を、必要に応じて溶剤に溶解して、基
    板に塗布し、次いで熱処理することを特徴とする、凹凸
    基板の平坦化方法。
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