JPH06244171A - 層間絶縁膜形成用塗布液およびこれを用いた層間絶縁膜形成方法 - Google Patents
層間絶縁膜形成用塗布液およびこれを用いた層間絶縁膜形成方法Info
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- JPH06244171A JPH06244171A JP2825393A JP2825393A JPH06244171A JP H06244171 A JPH06244171 A JP H06244171A JP 2825393 A JP2825393 A JP 2825393A JP 2825393 A JP2825393 A JP 2825393A JP H06244171 A JPH06244171 A JP H06244171A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】４００℃以下の低温で、完全平坦な層間絶縁膜
を形成する塗布液および形成する方法の提供。 【構成】２０℃で蒸気圧が１mmHg以下の溶媒に重量平均
分子量２００００以下のシロキサン結合を有するオリゴ
マーが溶解している層間絶縁膜形成用塗布液。上記塗布
液を基板上に回転塗布し、溶媒の沸点以下の温度で乾燥
後、３００℃以上４００℃以下の温度に保持することを
特徴とする層間絶縁膜形成方法。
を形成する塗布液および形成する方法の提供。 【構成】２０℃で蒸気圧が１mmHg以下の溶媒に重量平均
分子量２００００以下のシロキサン結合を有するオリゴ
マーが溶解している層間絶縁膜形成用塗布液。上記塗布
液を基板上に回転塗布し、溶媒の沸点以下の温度で乾燥
後、３００℃以上４００℃以下の温度に保持することを
特徴とする層間絶縁膜形成方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置、特に多層配
線における配線層の平坦化に使用される層間絶縁膜形成
用塗布液およびこれを用いた層間絶縁膜形成方法に関す
る。
線における配線層の平坦化に使用される層間絶縁膜形成
用塗布液およびこれを用いた層間絶縁膜形成方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造において、配線の多層
化と金属配線の断面アスペクト比の増大に伴い、配線層
間の段差をできる限り平坦化する必要が生じてきてい
る。特に第一アルミニウム配線上の層間絶縁膜は、十分
に平坦化が行われないと、フォト工程での焦点深度マー
ジンが下がって解像不良になったり、上層の配線層の断
線や信頼性試験における不良原因となる。
化と金属配線の断面アスペクト比の増大に伴い、配線層
間の段差をできる限り平坦化する必要が生じてきてい
る。特に第一アルミニウム配線上の層間絶縁膜は、十分
に平坦化が行われないと、フォト工程での焦点深度マー
ジンが下がって解像不良になったり、上層の配線層の断
線や信頼性試験における不良原因となる。
【０００３】また、アルミニウムの融点が低いため、こ
の層間絶縁膜の形成温度は４００℃以下のプロセスで形
成されなければならないという制限がある。層間絶縁膜
の平坦化方法としては、従来は、自己平坦性のあるテト
ラエトキシシランとオゾンによる常圧ＣＶＤ酸化膜を形
成する方法（（特開昭６１−７７６９５号公報や）Y.Ni
shimoto, N.Tokumaru, K.Fujino and K.Maeda, 1989 Pr
oc. 6th International IEEE VLSI Multilevel Interco
nnection Conference, p382)、レジストまたはＳＯＧ(S
pin-on-Glass) 膜のエッチバックをする方法(P.Elkins,
K.Reinhardt and R.Tang: 1986 Proc. 3rd Internatio
nal IEEE VLSI Multilevel Interconnection Conferenc
e, p100)、ケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）
法（特開平４−２５０６５０号公報）などの方法が開発
されてきた。
の層間絶縁膜の形成温度は４００℃以下のプロセスで形
成されなければならないという制限がある。層間絶縁膜
の平坦化方法としては、従来は、自己平坦性のあるテト
ラエトキシシランとオゾンによる常圧ＣＶＤ酸化膜を形
成する方法（（特開昭６１−７７６９５号公報や）Y.Ni
shimoto, N.Tokumaru, K.Fujino and K.Maeda, 1989 Pr
oc. 6th International IEEE VLSI Multilevel Interco
nnection Conference, p382)、レジストまたはＳＯＧ(S
pin-on-Glass) 膜のエッチバックをする方法(P.Elkins,
K.Reinhardt and R.Tang: 1986 Proc. 3rd Internatio
nal IEEE VLSI Multilevel Interconnection Conferenc
e, p100)、ケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）
法（特開平４−２５０６５０号公報）などの方法が開発
されてきた。
【０００４】しかし、テトラエトキシシランとオゾンに
おるＣＶＤ膜およびＳＯＧ膜は、平坦化能力には優れて
いるものの、パターンの疎な部分と密な部分とでは膜厚
が異なってくるため、段差を完全になくすことが困難で
あり、また膜中に水分が残りやすく雰囲気中から強く水
を吸収するために、またアルミニウム配線層の腐食やＭ
ＯＳトランジスタのホットキャリア耐性を劣化させるな
どの問題がある。
おるＣＶＤ膜およびＳＯＧ膜は、平坦化能力には優れて
いるものの、パターンの疎な部分と密な部分とでは膜厚
が異なってくるため、段差を完全になくすことが困難で
あり、また膜中に水分が残りやすく雰囲気中から強く水
を吸収するために、またアルミニウム配線層の腐食やＭ
ＯＳトランジスタのホットキャリア耐性を劣化させるな
どの問題がある。
【０００５】レジストまたはＳＯＧ（Spain-on-Glass)
膜を塗布し、エッチバックする方法は塗布後のレジスト
あるいはＳＯＧの膜表面が平坦になることを利用し、犠
牲膜として下地酸化膜と共に等速にエッチバックする方
法である。しかし膜の乾燥と収縮のために、パターンの
疎密に従った膜厚分布が発生し、完全平坦化は困難であ
った。
膜を塗布し、エッチバックする方法は塗布後のレジスト
あるいはＳＯＧの膜表面が平坦になることを利用し、犠
牲膜として下地酸化膜と共に等速にエッチバックする方
法である。しかし膜の乾燥と収縮のために、パターンの
疎密に従った膜厚分布が発生し、完全平坦化は困難であ
った。
【０００６】また、ケミカルメカニカルポリッシング
（ＣＭＰ）は基板を研磨布と研磨剤とを用いて機械的に
研磨して平坦化する方法である。原理的には上記問題点
が無く、完全平坦化ができるのが特徴であると考えられ
るが、パーティクルが発生して除去が難しい、基板の反
りによる膜厚ムラが発生しやすい、研磨量のパターン疎
密依存性があるという別の問題点があり実用は困難であ
った。
（ＣＭＰ）は基板を研磨布と研磨剤とを用いて機械的に
研磨して平坦化する方法である。原理的には上記問題点
が無く、完全平坦化ができるのが特徴であると考えられ
るが、パーティクルが発生して除去が難しい、基板の反
りによる膜厚ムラが発生しやすい、研磨量のパターン疎
密依存性があるという別の問題点があり実用は困難であ
った。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、４０
０℃以下の低温で、完全平坦な層間絶縁膜形成用塗布液
およびこれを用いた層間絶縁膜形成方法を提供すること
にある。
０℃以下の低温で、完全平坦な層間絶縁膜形成用塗布液
およびこれを用いた層間絶縁膜形成方法を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の第一
の態様によれば、２０℃で蒸気圧が１mmHg以下の溶媒に
重量平均分子量２００００以下のシロキサン結合を有す
るオリゴマーが溶解している層間絶縁膜形成用塗布液が
提供される。
の態様によれば、２０℃で蒸気圧が１mmHg以下の溶媒に
重量平均分子量２００００以下のシロキサン結合を有す
るオリゴマーが溶解している層間絶縁膜形成用塗布液が
提供される。
【０００９】また、本発明の第二の態様によれば、上記
塗布液を基板上に回転塗布し、溶媒の沸点以下の温度で
乾燥後、３００℃以上４００℃以下の温度に保持するこ
とを特徴とする層間絶縁膜形成方法が提供される。
塗布液を基板上に回転塗布し、溶媒の沸点以下の温度で
乾燥後、３００℃以上４００℃以下の温度に保持するこ
とを特徴とする層間絶縁膜形成方法が提供される。
【００１０】
【作用】低沸点の溶媒を使った従来のＳＯＧ塗布液は、
スピンコート中に乾燥が始まり、スピンコートが終了し
た時点ではほとんど乾燥が完了し、膜が形成される。し
たがって膜の形状や平坦性はこのスピンコートが終わっ
た時点で決定され、熱乾燥や縮重合過程での形状の変化
は小さい。したがって基板の段差凸部に形成された膜も
すぐに乾燥されるため、塗布中あるいは塗布後に凹部に
流れ込むことがない。すなわち、低沸点溶媒を使用する
とパターンの疎なところでは膜厚が小さく、密な所では
膜厚が大きくなる傾向が起こる。
スピンコート中に乾燥が始まり、スピンコートが終了し
た時点ではほとんど乾燥が完了し、膜が形成される。し
たがって膜の形状や平坦性はこのスピンコートが終わっ
た時点で決定され、熱乾燥や縮重合過程での形状の変化
は小さい。したがって基板の段差凸部に形成された膜も
すぐに乾燥されるため、塗布中あるいは塗布後に凹部に
流れ込むことがない。すなわち、低沸点溶媒を使用する
とパターンの疎なところでは膜厚が小さく、密な所では
膜厚が大きくなる傾向が起こる。
【００１１】これに対し、溶媒に２０℃での蒸気圧が１
mmHg以下のものを使うと、スピンコート中に乾燥が起こ
りにくいため、塗布後は下地の段差にかかわらず、ほと
んど平坦な表面となる。これを溶媒の沸点以下の温度で
加熱すると、溶媒の蒸発による収縮が徐々に起こるが、
表面張力の作用で、表面の面積が最少になろうとする力
が働き、平坦性がほとんど損なわれずに液の再流動が起
こる。この結果、パターンの疎密にかかわらず完全平坦
な膜が得られる。
mmHg以下のものを使うと、スピンコート中に乾燥が起こ
りにくいため、塗布後は下地の段差にかかわらず、ほと
んど平坦な表面となる。これを溶媒の沸点以下の温度で
加熱すると、溶媒の蒸発による収縮が徐々に起こるが、
表面張力の作用で、表面の面積が最少になろうとする力
が働き、平坦性がほとんど損なわれずに液の再流動が起
こる。この結果、パターンの疎密にかかわらず完全平坦
な膜が得られる。
【００１２】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本
発明に用いる２０℃で蒸気圧が１mmHg以下の溶媒として
は、重量平均分子量２００００以下のシロキサン結合を
有するオリゴマーを溶解可能であるものであれば特に制
約はなく、例えばｎ−オクタノールなどのアルコール
類、ジｎ−ヘキシルエーテル等のエーテル類、２，５−
ヘキサンジオン等のケトン類、ジアセトンアルコール等
のケトアルコール類、酢酸エチルヘキシル、酢酸ベンジ
ル、安息香酸メチル等のエステル類、エチレングリコー
ルモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチル
エーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチル
エーテル等のグリコールエーテル誘導体、ジメチルスル
ホキシド、テルピネオールなどが好適に用いられる。
発明に用いる２０℃で蒸気圧が１mmHg以下の溶媒として
は、重量平均分子量２００００以下のシロキサン結合を
有するオリゴマーを溶解可能であるものであれば特に制
約はなく、例えばｎ−オクタノールなどのアルコール
類、ジｎ−ヘキシルエーテル等のエーテル類、２，５−
ヘキサンジオン等のケトン類、ジアセトンアルコール等
のケトアルコール類、酢酸エチルヘキシル、酢酸ベンジ
ル、安息香酸メチル等のエステル類、エチレングリコー
ルモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチル
エーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチル
エーテル等のグリコールエーテル誘導体、ジメチルスル
ホキシド、テルピネオールなどが好適に用いられる。
【００１３】２０℃での溶媒の蒸気圧が１mmHg超である
と、膜は形成されるが、完全な平坦性は得られない。蒸
気圧があまりに低いと平坦性には問題はないが、乾燥が
困難になり、基板を高温に熱する必要が生じるので不利
である。好適には０．０１〜１．０mmHg、さらに好まし
くは０．１〜０．８mmHgである。
と、膜は形成されるが、完全な平坦性は得られない。蒸
気圧があまりに低いと平坦性には問題はないが、乾燥が
困難になり、基板を高温に熱する必要が生じるので不利
である。好適には０．０１〜１．０mmHg、さらに好まし
くは０．１〜０．８mmHgである。
【００１４】また、シロキサン結合を有するオリゴマー
の重量平均分子量が２００００を超えると塗布液の粘度
が高くなりすぎるため、均一な膜を形成することができ
ない。重量平均分子量が１０００以下であると重合が困
難となり、膜中に取り込まれて脱ガスや膜減りの原因と
なるので、重量平均分子量は２０００〜１００００の範
囲であることが望ましい。
の重量平均分子量が２００００を超えると塗布液の粘度
が高くなりすぎるため、均一な膜を形成することができ
ない。重量平均分子量が１０００以下であると重合が困
難となり、膜中に取り込まれて脱ガスや膜減りの原因と
なるので、重量平均分子量は２０００〜１００００の範
囲であることが望ましい。
【００１５】単一の溶媒だけではオリゴマーの溶解度が
不足するときは、補助溶剤としてオリゴマーの溶解性の
高いメタノールやテトラヒドロフラン、酢酸ブチルのよ
うな低沸点溶媒をさらに添加することもできる。
不足するときは、補助溶剤としてオリゴマーの溶解性の
高いメタノールやテトラヒドロフラン、酢酸ブチルのよ
うな低沸点溶媒をさらに添加することもできる。
【００１６】さらに塗布液中の添加物として、シロキサ
ンオリゴマーの重合を促進させるために、水や酢酸など
の触媒を加えることもできる。
ンオリゴマーの重合を促進させるために、水や酢酸など
の触媒を加えることもできる。
【００１７】シロキサンオリゴマーとしては、従来のＳ
ＯＧと同様のものが使用できる。すなわち、アルコキシ
シランやクロロシランの加水分解重合によって製造され
るものをベースに、アルキル基やアリール基を珪素に直
接結合させた有機シランや、成分に燐やホウ素などを含
む原料を使用して、耐クラック性や密着性を向上するこ
ともできる。
ＯＧと同様のものが使用できる。すなわち、アルコキシ
シランやクロロシランの加水分解重合によって製造され
るものをベースに、アルキル基やアリール基を珪素に直
接結合させた有機シランや、成分に燐やホウ素などを含
む原料を使用して、耐クラック性や密着性を向上するこ
ともできる。
【００１８】塗布液は、通常はスピンコーターによって
基板に塗布し、通常は溶媒の沸点以下の温度に加熱して
乾燥し、非酸化性雰囲気あるいは空気中で３００〜４０
０℃まで加熱キュアして重合を完結させ、膜を形成す
る。
基板に塗布し、通常は溶媒の沸点以下の温度に加熱して
乾燥し、非酸化性雰囲気あるいは空気中で３００〜４０
０℃まで加熱キュアして重合を完結させ、膜を形成す
る。
【００１９】これにより、従来のＳＯＧと同様、シロキ
サンオリゴマーの脱水・脱アルコールによる加熱縮合を
起こし、これによって緻密な二酸化珪素の膜が形成され
る。
サンオリゴマーの脱水・脱アルコールによる加熱縮合を
起こし、これによって緻密な二酸化珪素の膜が形成され
る。
【００２０】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。 （実施例）塗布液には、オルト珪酸エチルと水との加水
分解重合反応にて製造した重量平均分子量約３０００の
シロキサンオリゴマーを、表１に示す各種溶媒に１０重
量％の割合で溶解したものを用いた。
明する。 （実施例）塗布液には、オルト珪酸エチルと水との加水
分解重合反応にて製造した重量平均分子量約３０００の
シロキサンオリゴマーを、表１に示す各種溶媒に１０重
量％の割合で溶解したものを用いた。
【００２１】基板には直径８インチのシリコン板上にラ
インアンドスペースが５，２，１，０．８，０．５μｍ
の各間隔で刻まれた高さ１μｍのアルミニウム配線を有
するテストパターンを用いた。
インアンドスペースが５，２，１，０．８，０．５μｍ
の各間隔で刻まれた高さ１μｍのアルミニウム配線を有
するテストパターンを用いた。
【００２２】成膜は、基板に上記塗布液を毎分４０００
回転の速度でスピンコーターで塗布し、１分間静止し、
表１に示した溶媒の沸点より２０〜３０℃低い温度で６
０秒乾燥した後、Ｎ2 中４００℃で３０ｍｉｎキュアし
て行った。平坦性はウェーハ全面にわたる高低差の最大
値を計測して決定した。
回転の速度でスピンコーターで塗布し、１分間静止し、
表１に示した溶媒の沸点より２０〜３０℃低い温度で６
０秒乾燥した後、Ｎ2 中４００℃で３０ｍｉｎキュアし
て行った。平坦性はウェーハ全面にわたる高低差の最大
値を計測して決定した。
【００２３】表１から明らかなように、本発明による塗
布膜はいずれも段差の最大値が１μｍ以下であり、クラ
ックや剥がれ等の欠陥の発生も見られなかった。
布膜はいずれも段差の最大値が１μｍ以下であり、クラ
ックや剥がれ等の欠陥の発生も見られなかった。
【００２４】
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、４００℃以下の低温
で、完全平坦な層間絶縁膜を形成することができ、微細
化・高密度化する半導体装置を高い信頼性で製造しうる
完全平坦膜としての工業的利用価値はすこぶる大であ
る。
で、完全平坦な層間絶縁膜を形成することができ、微細
化・高密度化する半導体装置を高い信頼性で製造しうる
完全平坦膜としての工業的利用価値はすこぶる大であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/90 Ｓ 7514−4Ｍ Ｑ 7514−4Ｍ
Claims (2)
- 【請求項１】２０℃で蒸気圧が１mmHg以下の溶媒に重量
平均分子量２００００以下のシロキサン結合を有するオ
リゴマーが溶解している層間絶縁膜形成用塗布液。 - 【請求項２】請求項１に記載の塗布液を基板上に回転塗
布し、溶媒の沸点以下の温度で乾燥後、３００℃以上４
００℃以下の温度に保持することを特徴とする層間絶縁
膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2825393A JPH06244171A (ja) | 1993-02-17 | 1993-02-17 | 層間絶縁膜形成用塗布液およびこれを用いた層間絶縁膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2825393A JPH06244171A (ja) | 1993-02-17 | 1993-02-17 | 層間絶縁膜形成用塗布液およびこれを用いた層間絶縁膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06244171A true JPH06244171A (ja) | 1994-09-02 |
Family
ID=12243411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2825393A Withdrawn JPH06244171A (ja) | 1993-02-17 | 1993-02-17 | 層間絶縁膜形成用塗布液およびこれを用いた層間絶縁膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06244171A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5948476A (en) * | 1996-11-08 | 1999-09-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and apparatus for producing molecular film |
| JP2006083319A (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Toray Ind Inc | コーティング用組成物およびそれを用いた表示装置 |
| JP2011255352A (ja) * | 2010-06-11 | 2011-12-22 | Sharp Corp | 膜形成装置および膜形成方法 |
| WO2012060362A1 (ja) * | 2010-11-04 | 2012-05-10 | シャープ株式会社 | 半導体装置、表示装置、ならびに半導体装置および表示装置の製造方法 |
| JP2013247334A (ja) * | 2012-05-29 | 2013-12-09 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
-
1993
- 1993-02-17 JP JP2825393A patent/JPH06244171A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5948476A (en) * | 1996-11-08 | 1999-09-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and apparatus for producing molecular film |
| US6183558B1 (en) | 1996-11-08 | 2001-02-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and apparatus for producing molecular film |
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| CN103201843A (zh) * | 2010-11-04 | 2013-07-10 | 夏普株式会社 | 半导体装置、显示装置以及半导体装置和显示装置的制造方法 |
| JP5275523B2 (ja) * | 2010-11-04 | 2013-08-28 | シャープ株式会社 | 表示装置、ならびに半導体装置および表示装置の製造方法 |
| US8940566B2 (en) | 2010-11-04 | 2015-01-27 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor device, display device, and production method for semiconductor device and display device |
| JP2013247334A (ja) * | 2012-05-29 | 2013-12-09 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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