JPH04341705A - 酸化ケイ素系層間絶縁膜の製造方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新規な層間絶縁膜、さら
に詳しくは、特に各種電子部品、例えば半導体素子や液
晶表示素子などに好適に用いられる厚膜でもクラックが
発生することなく、かつ密着性及び絶縁性に優れた層間
絶縁膜に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種電子部品材料の製造においては、固
体表面に層間絶縁膜を形成させる必要性がしばしば生じ
る。この層間絶縁膜としては、従来、シリカ系被膜が一
般的に用いられ、これは例えば気相成長法、分散塗布法
、被膜形成液塗布法などによって固体表面に形成されて
いる。

【０００３】しかしながら、該気相成長法は、特殊な装
置を用いて固体表面にシリカを蒸着させ、成長させる方
法であって、高価な装置を必要とする上、大量生産が困
難であるという欠点を有している。また、分散塗布法は
、シリカやガラス粉末を高分子化合物中に分散させたも
のを固体表面に塗布する方法であり、簡便なため近年注
目されるようになってきたが、均質な分散を行うことが
むずかしい上に、膜厚が不均一となりやすく、かつピン
ホールが発生しやすいなどの欠点がある。さらに、被膜
形成液塗布法としては、例えばカルボン酸、ハロゲノシ
ラン及びアルコールの反応生成物を塗布液として用いる
ことが知られているが（特公昭５２−１６４８８号公報
）、このような塗布液から形成されたシリカ系被膜は吸
湿性を有するため、雰囲気中の水分を吸収して密着性及
び絶縁特性が低下し、実用的な層間絶縁膜が得られない
上に、厚膜にするとクラックが発生しやすいという欠点
があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来のシリカ系層間絶縁膜が有する欠点を克服し、密着
性及び絶縁特性に優れる上、厚膜にしてもクラックの発
生のないシリカ系層間絶縁膜を提供することを目的とし
てなされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記した
従来のシリカ系層間絶縁膜がもつ欠点を克服し、鋭意研
究を重ねた結果、非水条件下で形成された酸化ケイ素膜
を用いることにより、その目的を達成しうることを見い
出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。

【０００６】すなわち、本発明は、非水条件下で形成さ
れた酸化ケイ素膜から成る層間絶縁膜を提供するもので
ある。

【０００７】本発明でいう「非水条件下」とは、水の不
存在下及び水の生成を伴わない条件下を意味する。従来
の層間絶縁膜として用いられている酸化ケイ素膜は、水
の存在下又は水が生成する条件下で形成されるため、そ
の赤外吸収スペクトルにおいて、水の存在に起因する波
数３２００〜３６００ｃｍ−１の範囲にピークが存在す
るのに対し、本発明の層間絶縁膜として用いられる酸化
ケイ素膜は、前記波数の範囲に実質上ピークが存在しな
いという点で、両者の間は明らかに組成上の差異が認め
られる。

【０００８】このような特徴をもつ酸化ケイ素膜は、例
えば固体表面に、シラザン化合物の有機溶剤溶液を塗布
し、次いでこれを酸化雰囲気中で焼成することによって
得られる。このシラザン化合物は、分子中にＳｉ‐Ｎ結
合を有する化合物の総称であるが、本発明においては、
分子中に酸素原子を含まないシラザン化合物を用いるの
が好ましい。

【０００９】このようなシラザン化合物は、ハロゲノシ
ランやオルガノハロゲノシランとアンモニア又はアミン
類とを、有機溶媒中で反応させることによって得られる
。この際用いられるハロゲノシランとしては、例えばＳ
ｉＣｌ４、ＨＳｉＣｌ３、Ｈ２ＳｉＣｌ２、Ｈ３ＳｉＣ
ｌなどを挙げることができるし、またオルガノハロゲノ
シランとしては、例えばＣＨ３ＳｉＨＣｌ２、ＣＨ３Ｓ
ｉＨ２Ｃｌ、ＣＨ３ＳｉＣｌ３、（ＣＨ３）２ＳｉＣｌ
２、（ＣＨ３）３ＳｉＣｌ、Ｃ２Ｈ５ＳｉＣｌ３、（Ｃ
２Ｈ５）３ＳｉＣｌ、（Ｃ２Ｈ５）（Ｃ６Ｈ５）ＳｉＣ
ｌ２、（Ｃ２Ｈ５）（Ｃ６Ｈ５）２ＳｉＣｌ、（ＣＨ３
）３ＣＳｉＨＣｌ２、（ＣＨ３）２ＣＨＳｉＨＣｌ２、
（Ｃ６Ｈ５）ＳｉＨＣｌ２、（Ｃ６Ｈ５）ＳｉＣｌ３、
（Ｃ６Ｈ５）２ＳｉＣｌ２、（Ｃ６Ｈ５）３ＳｉＣｌ、
Ｃ６Ｈ５ＣＨ２ＳｉＣｌ３、（Ｃ６Ｈ５ＣＨ２）２Ｓｉ
Ｃｌ２、（Ｃ６Ｈ５ＣＨ２）３ＳｉＣｌなどを挙げるこ
とができる。

【００１０】一方、これらのハロゲノシランやオルガノ
ハロゲノシランと反応させるアミン類としては、例えば
モノメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブ
チルアミンなどの低級アルキルアミンやエチレンジアミ
ンなどのポリアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミ
ンなどのアラルキルアミンなどを挙げることができる。

【００１１】また、これらの反応に用いる有機溶媒とし
ては、例えばトルエン、キシレン、ジエチルエーテル、
ジクロロメタンなどが挙げられる。

【００１２】特に好適なシラザン化合物は、前記有機溶
媒中に、ＨＳｉＣｌ３、Ｈ２ＳｉＣｌ２、Ｈ３ＳｉＣｌ
などのハロゲノシランを溶解し、これにアンモニアガス
を吹き込むことによって得られるものである。

【００１３】本発明においては、このようにして得られ
たハロゲノシラン又はオルガノハロゲノシランとアンモ
ニア又はアミン類との反応混合物をそのまま塗布液とす
ることもできるし、またこの反応混合物から減圧蒸留な
どにより溶媒を除去して、所望のシラザン化合物を油状
物質又は固体物質として回収したのち、これを適当な有
機溶剤に溶解し塗布液とすることもできる。

【００１４】この場合の有機溶剤としては、例えばメタ
ノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、シク
ロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジメチロールベ
ンゼン、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリ
ルアルコール、ジアセトンアルコール、エチレングリコ
ールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノ
アルキルエーテル、トリエチレングリコールモノアルキ
ルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテ
ルなどのアルコール類、酢酸アルキルエステル、ジエチ
レングリコールモノアルキルエーテルアセテート、トリ
エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、
プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート
、アセト酢酸エチルエステル、乳酸アルキルエステル、
安息香酸アルキルエステル、ベンジルアセテート、グリ
セリンジアセテートなどのエステル類、アセトン、メチ
ルエチルケトン、シクロヘキサノン、アセチルアセトン
、イソホロン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケト
ン、メチルｎ−ブチルケトン、アセトニルアセトンなど
のケトン類、ｎ‐ペンタン、ｎ‐ヘキサン、イソヘキサ
ン、ｎ‐ヘプタン、ｎ‐オクタン、イソオクタン、ベン
ゼン、トンエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチル
ベンゼン、イソプロピルベンゼン、テトラリンなどの炭
化水素類などが挙げられる。これらの有機溶剤は単独で
用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。

【００１５】本発明の層間絶縁膜の形成に用いられる塗
布液としては、シラザン化合物を１〜６０重量％、好ま
しくは１０〜３０重量％の割合で含有し、かつ常温にお
ける粘度が０．５〜５０センチポイズ、好ましくは１〜
２０センチポイズの範囲にあるものが実用上好適である
。該粘度は所望の膜厚などによって、有機溶剤の種類や
量を適宜選択することにより、調整することができる。

【００１６】本発明の層間絶縁膜は、前記のようにして
調製された塗布液を、所望の固体表面にスピンナー法、
スプレー法、浸せき法など、従来慣用されている手段に
より塗布したのち、５０〜２００℃程度の温度で乾燥し
てポリシラザン系被膜を形成させ、次いで大気中又は酸
素雰囲気中で、通常２００〜８００℃の範囲の温度にお
いて、１５〜６０分間程度焼成し、該ポリシラザン系被
膜を酸化ケイ素膜に転化することにより、形成すること
ができる。

【００１７】このようにして形成された層間絶縁膜は、
膜厚が０．２〜３．０μｍのクラックのない均質な吸湿
性の低い酸化ケイ素から成る連続膜であるが、本発明の
目的がそこなわれない範囲で窒素原子や炭素原子が含有
されていてもよい。

【００１８】

【発明の効果】本発明の層間絶縁膜は吸湿性が低く、均
質でち密な酸化ケイ素膜から成るものであって、基板と
の密着性に優れ、剥離や厚膜でもクラックを発生するこ
とがなく、かつ絶縁性に優れており、例えば電子部品の
多層配線用層間絶縁膜などとして好適に用いられる。

【００１９】

【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定さ
れるものではない。

【００２０】実施例 表面にアルミニウムによる回路パターンが形成されたシ
リコンウエハー上に、ハロゲノシランとアンモニアとの
反応生成物の２０重量％キシレン溶液であるＴＥＦＰ（
東燃社製）を２０００ｒｐｍでスピン塗布し、１５０℃
で３０分間乾燥してポリシラザン系被膜を形成したのち
、大気中で５００℃にて、６０分間焼成することにより
、酸化ケイ素膜から成る絶縁膜を形成した。この酸化ケ
イ素膜は表面にクラックの発生は確認されず、極めて均
質性の高い被膜であった。また、この酸化ケイ素膜は赤
外吸収スペクトルから水の存在を示すピークは確認され
なかった。

【００２１】次いで、形成された酸化ケイ素膜上にアル
ミニウムを蒸着し、ｉ線感応ポジ型ホトレジストである
ＴＳＭＲ‐Ｖ５０（東京応化工業社製）をスピンナーに
より４０００ｒｐｍで２０秒間塗布し、ホットプレート
上で９０℃にて９０秒間乾燥することにより、１．０μ
ｍ厚のレジスト膜を形成したのち、ｉ線用縮小投影露光
装置ＬＤ‐５０１１ｉＡ（日立製作所社製）によりｉ線
を選択的に露光し、さらに、２．３５重量％テトラメチ
ルアンモニウムヒドロキシド水溶液に１分間浸せきして
ｉ線の照射部分を溶解除去することで、レジストパター
ンを形成した。次に、四塩化炭素ガスを使用してＯＡＰ
Ｍ‐４００（東京応化工業社製、プラズマ処理装置）に
よりＲＩＥモードでアルミニウムをエッチングしたとこ
ろ、絶縁膜上に高精度のアルミニウムパターンが得られ
た。

【００２２】比較例 実施例で用いたＴＥＦＰ（東燃社製）の代りに、テトラ
エトキシシランをエチルアルコールの存在下で部分加水
分解して得られたＳｉＯ２換算濃度が１２重量％の塗布
液を使用した以外は、実施例と同様の操作により酸化ケ
イ素膜から成る絶縁膜を形成した。この酸化ケイ素膜の
赤外吸収スペクトルから水に起因する３２００〜３６０
０ｃｍ−１の範囲に吸収ピークが確認された。次にこの
上に実施例と同様の操作によりアルミニウムパターンを
形成したところ、アルミニウムパターンに剥離現象が確
認された。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　非水条件下で形成された酸化ケイ素膜
   から成る層間絶縁膜。