JPH09326389A - 耐湿性絶縁膜の形成方法及び層間絶縁膜の形成方法 - Google Patents
耐湿性絶縁膜の形成方法及び層間絶縁膜の形成方法Info
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- JPH09326389A JPH09326389A JP8165310A JP16531096A JPH09326389A JP H09326389 A JPH09326389 A JP H09326389A JP 8165310 A JP8165310 A JP 8165310A JP 16531096 A JP16531096 A JP 16531096A JP H09326389 A JPH09326389 A JP H09326389A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】比誘電率が低く、かつ、簡易な工程で耐湿性に
優れた絶縁膜が得られる耐湿性絶縁膜の形成方法及び層
間絶縁膜の形成方法を提供する。 【解決手段】真空中で原料モノマーＡ、Ｂを蒸発させ、
基板４上で蒸着重合させてポリ尿素膜を形成した後、こ
のポリ尿素膜の表面に、比誘電率が大きくならない程度
の膜厚、例えば１００ｎｍ以下の無機絶縁性薄膜を真空
蒸着により形成する。ポリ尿素膜を形成するための原料
モノマーＡ、Ｂとしては、4,4′−ジアミノジフェニルメ
タン(ＭＤＡ）等のジアミンと、4,4′−ジフェニルメタ
ンジイソシアナート（ＭＤＩ）等のジイソシアナートと
を用いる。無機絶縁性薄膜を形成するための無機絶縁物
としては、ＳｉＯ2 、ＳｉＮ又はＳｉＯＮを含むものを
用いる。
優れた絶縁膜が得られる耐湿性絶縁膜の形成方法及び層
間絶縁膜の形成方法を提供する。 【解決手段】真空中で原料モノマーＡ、Ｂを蒸発させ、
基板４上で蒸着重合させてポリ尿素膜を形成した後、こ
のポリ尿素膜の表面に、比誘電率が大きくならない程度
の膜厚、例えば１００ｎｍ以下の無機絶縁性薄膜を真空
蒸着により形成する。ポリ尿素膜を形成するための原料
モノマーＡ、Ｂとしては、4,4′−ジアミノジフェニルメ
タン(ＭＤＡ）等のジアミンと、4,4′−ジフェニルメタ
ンジイソシアナート（ＭＤＩ）等のジイソシアナートと
を用いる。無機絶縁性薄膜を形成するための無機絶縁物
としては、ＳｉＯ2 、ＳｉＮ又はＳｉＯＮを含むものを
用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体装
置の層間絶縁膜に用いられる低比誘電率の絶縁膜に関
し、特に、蒸着重合を利用した高分子膜の耐湿性の改善
に関する。
置の層間絶縁膜に用いられる低比誘電率の絶縁膜に関
し、特に、蒸着重合を利用した高分子膜の耐湿性の改善
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置の層間絶縁膜として
は、回転塗布法によるＳＯＧ（Spin onGlass)膜やＣＶ
Ｄ法（化学蒸着法：Chemical Vapor Deposition)による
ＳｉＯ2膜が主に用いられている。これらの方法によっ
て形成された層間絶縁膜の比誘電率は約４となるが、最
近はＬＳＩの高集積化の進展により層間絶縁膜の低比誘
電率化が大きな課題とされており、比誘電率が４以下の
層間絶縁膜が要求されるようになっている。
は、回転塗布法によるＳＯＧ（Spin onGlass)膜やＣＶ
Ｄ法（化学蒸着法：Chemical Vapor Deposition)による
ＳｉＯ2膜が主に用いられている。これらの方法によっ
て形成された層間絶縁膜の比誘電率は約４となるが、最
近はＬＳＩの高集積化の進展により層間絶縁膜の低比誘
電率化が大きな課題とされており、比誘電率が４以下の
層間絶縁膜が要求されるようになっている。
【０００３】このような要求に対しては、近年、プラズ
マＣＶＤ法によって形成されたＳｉＯ2 膜にフッ素を添
加したＳｉＯＦ膜が提案されており、この膜によれば層
間絶縁膜の比誘電率を３．７〜３．２程度に抑えること
ができる。
マＣＶＤ法によって形成されたＳｉＯ2 膜にフッ素を添
加したＳｉＯＦ膜が提案されており、この膜によれば層
間絶縁膜の比誘電率を３．７〜３．２程度に抑えること
ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来技術においては、次のような問題があった。すなわ
ち、回転塗布法によるＳＯＧ膜は、有機溶媒を除去する
ために４００℃近傍の温度でベークし脱水重合反応させ
て形成することから、有機溶媒や水が発生するなどの課
題がある。
従来技術においては、次のような問題があった。すなわ
ち、回転塗布法によるＳＯＧ膜は、有機溶媒を除去する
ために４００℃近傍の温度でベークし脱水重合反応させ
て形成することから、有機溶媒や水が発生するなどの課
題がある。
【０００５】また、上述のプラズマＣＶＤ法によるＳｉ
ＯＦ膜は、このＳＯＧ膜のような問題はなく低比誘電率
化を達成しうるが、膜の形成方法や成膜条件によって膜
特性が大きく異なったり、膜中のフッ素の脱離や吸湿性
が大きいといった膜の不安定性により誘電率を悪化させ
てしまう問題が指摘されており、将来の低比誘電率材料
としての応用は難しい状況にある。
ＯＦ膜は、このＳＯＧ膜のような問題はなく低比誘電率
化を達成しうるが、膜の形成方法や成膜条件によって膜
特性が大きく異なったり、膜中のフッ素の脱離や吸湿性
が大きいといった膜の不安定性により誘電率を悪化させ
てしまう問題が指摘されており、将来の低比誘電率材料
としての応用は難しい状況にある。
【０００６】その一方、近年、真空中で原料モノマーを
蒸発させ、基体上で蒸着重合させることにより低比誘電
率の高分子膜を形成する方法が提案されているが、かか
る方法により形成した高分子膜においては、耐湿性の点
で問題点が指摘されている。
蒸発させ、基体上で蒸着重合させることにより低比誘電
率の高分子膜を形成する方法が提案されているが、かか
る方法により形成した高分子膜においては、耐湿性の点
で問題点が指摘されている。
【０００７】本発明は、このような従来の技術の課題を
解決するためになされたもので、比誘電率が低く、か
つ、簡易な工程で耐湿性に優れた絶縁膜が得られる耐湿
性絶縁膜の形成方法及び層間絶縁膜の形成方法を提供す
ることを目的とするものである。
解決するためになされたもので、比誘電率が低く、か
つ、簡易な工程で耐湿性に優れた絶縁膜が得られる耐湿
性絶縁膜の形成方法及び層間絶縁膜の形成方法を提供す
ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、原料モノマーの蒸
着重合により形成した高分子膜に密着する無機絶縁性の
薄膜を形成することにより、高分子膜の耐湿性を向上し
うることを見い出し、本発明を完成するに至った。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、原料モノマーの蒸
着重合により形成した高分子膜に密着する無機絶縁性の
薄膜を形成することにより、高分子膜の耐湿性を向上し
うることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】請求項１記載の発明は、かかる知見に基づ
いてなされたもので、真空中で原料モノマーを蒸発さ
せ、基体上で蒸着重合させて高分子膜を形成する工程
と、この高分子膜に密着する無機絶縁性薄膜を形成する
工程とを有することを特徴とする。
いてなされたもので、真空中で原料モノマーを蒸発さ
せ、基体上で蒸着重合させて高分子膜を形成する工程
と、この高分子膜に密着する無機絶縁性薄膜を形成する
工程とを有することを特徴とする。
【００１０】無機絶縁性薄膜は、高分子膜の上層又は下
層のどちらに形成してもよく、また、高分子膜の上層と
下層の両方に形成することもできる。
層のどちらに形成してもよく、また、高分子膜の上層と
下層の両方に形成することもできる。
【００１１】この場合、請求項２記載の発明のように、
請求項１記載の発明において、無機絶縁性薄膜を形成す
るための無機絶縁物としてＳｉＯ2、ＳｉＮ又はＳｉＯＮ
を用いることも効果的である。
請求項１記載の発明において、無機絶縁性薄膜を形成す
るための無機絶縁物としてＳｉＯ2、ＳｉＮ又はＳｉＯＮ
を用いることも効果的である。
【００１２】無機絶縁性薄膜を形成する方法としては、
真空蒸着やプラズマＣＶＤ等を用いることができる。
真空蒸着やプラズマＣＶＤ等を用いることができる。
【００１３】また、本発明の場合、請求項３に記載され
るように、請求項１又は２のいずれか１項記載の発明に
おいて、蒸着重合させる高分子重合体が芳香族ポリ尿素
である場合に効果的である。
るように、請求項１又は２のいずれか１項記載の発明に
おいて、蒸着重合させる高分子重合体が芳香族ポリ尿素
である場合に効果的である。
【００１４】この場合、原料モノマーとしては、4,4′-
ジアミノジフェニルエーテル、4,4′−ジアミノ3,3′-
ジメチルジフェニルメタン、4,4′-ジアミノジフェニル
メタン（ＭＤＡ）、4,4′-ジアミノジフェニルサルファ
イド等のジアミンと、4,4′-ジフェニルメタンジイソシ
アナート（ＭＤＩ）、4,4′-ジイソシアン酸メチレンジ
フェニル、4,4′-ジイソシアン酸3,3′-ジメチルジフェ
ニル等のジイソシアナートを用いることができる。
ジアミノジフェニルエーテル、4,4′−ジアミノ3,3′-
ジメチルジフェニルメタン、4,4′-ジアミノジフェニル
メタン（ＭＤＡ）、4,4′-ジアミノジフェニルサルファ
イド等のジアミンと、4,4′-ジフェニルメタンジイソシ
アナート（ＭＤＩ）、4,4′-ジイソシアン酸メチレンジ
フェニル、4,4′-ジイソシアン酸3,3′-ジメチルジフェ
ニル等のジイソシアナートを用いることができる。
【００１５】特に、請求項４記載の発明のように、原料
モノマーとして、4,4′-ジアミノジフェニルメタン(Ｍ
ＤＡ)と、4,4′-ジフェニルメタンジイソシアナート(Ｍ
ＤＩ）を用いるとより効果的である。
モノマーとして、4,4′-ジアミノジフェニルメタン(Ｍ
ＤＡ)と、4,4′-ジフェニルメタンジイソシアナート(Ｍ
ＤＩ）を用いるとより効果的である。
【００１６】また、本発明は、請求項５に記載されるよ
うに、請求項１又は２のいずれか１項記載の発明におい
て、蒸着重合させる高分子重合体が芳香族ポリイミドで
ある場合にも効果的である。
うに、請求項１又は２のいずれか１項記載の発明におい
て、蒸着重合させる高分子重合体が芳香族ポリイミドで
ある場合にも効果的である。
【００１７】この場合、原料モノマーとしては、2,2′-
ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(ＢＡ
ＰＰ）、4,4′-ジアミノジフェニルエーテル、4,4′-ジ
アミノ3,3′-ジメチルジフェニルメタン、4,4′-ジアミ
ノジフェニルメタン、4,4′-ジアミノジフェニルサルフ
ァイド等のジアミンと、二無水ピロメリト酸、3,3′4,
4′-ベンゾフェノンテトラカルボン酸等の酸無水物を用
いると効果的である。
ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(ＢＡ
ＰＰ）、4,4′-ジアミノジフェニルエーテル、4,4′-ジ
アミノ3,3′-ジメチルジフェニルメタン、4,4′-ジアミ
ノジフェニルメタン、4,4′-ジアミノジフェニルサルフ
ァイド等のジアミンと、二無水ピロメリト酸、3,3′4,
4′-ベンゾフェノンテトラカルボン酸等の酸無水物を用
いると効果的である。
【００１８】特に、請求項６記載の発明のように、原料
モノマーとして、2,2′-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)
フェニル]プロパン(ＢＡＰＰ）と、二無水ピロメリト酸
を用いるとより効果的である。
モノマーとして、2,2′-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)
フェニル]プロパン(ＢＡＰＰ）と、二無水ピロメリト酸
を用いるとより効果的である。
【００１９】また、本発明においては、蒸着重合によっ
て形成された膜に対し、半導体装置を作製する際の最高
温度より高い温度で熱処理を行うこともできる。これ
は、その後の半導体装置の製造プロセスにおける高分子
成分の分解を防ぐために有効である。
て形成された膜に対し、半導体装置を作製する際の最高
温度より高い温度で熱処理を行うこともできる。これ
は、その後の半導体装置の製造プロセスにおける高分子
成分の分解を防ぐために有効である。
【００２０】例えば、４００℃程度の温度で、３０分程
度の熱処理を行うとよい。この場合、処理雰囲気は、大
気又は真空中のどちらでもよい。
度の熱処理を行うとよい。この場合、処理雰囲気は、大
気又は真空中のどちらでもよい。
【００２１】一方、請求項７記載の発明は、金属配線が
形成された半導体基体上に、請求項１乃至６のいずれか
１項記載の方法によって耐湿性絶縁膜を形成する工程を
有することを特徴とする層間絶縁膜の形成方法である。
形成された半導体基体上に、請求項１乃至６のいずれか
１項記載の方法によって耐湿性絶縁膜を形成する工程を
有することを特徴とする層間絶縁膜の形成方法である。
【００２２】真空中でジアミンとジイソシアナート等の
原料モノマーを蒸発させ、基体上で蒸着重合させて熱処
理を行うと、低比誘電率の高分子膜が得られる。その一
方、ＳｉＯ2 等の無機絶縁物は、耐湿性の点で優れた特
性を有している。
原料モノマーを蒸発させ、基体上で蒸着重合させて熱処
理を行うと、低比誘電率の高分子膜が得られる。その一
方、ＳｉＯ2 等の無機絶縁物は、耐湿性の点で優れた特
性を有している。
【００２３】そこで、請求項１記載の発明のように、真
空中で原料モノマーを蒸発させ、基体上で蒸着重合させ
て形成した高分子膜に密着する無機絶縁性薄膜を、比誘
電率が大きくならない程度の膜厚、例えば１００ｎｍ以
下の膜厚で形成すれば、低比誘電率の絶縁膜において耐
湿性を向上させることができる。
空中で原料モノマーを蒸発させ、基体上で蒸着重合させ
て形成した高分子膜に密着する無機絶縁性薄膜を、比誘
電率が大きくならない程度の膜厚、例えば１００ｎｍ以
下の膜厚で形成すれば、低比誘電率の絶縁膜において耐
湿性を向上させることができる。
【００２４】この場合、請求項２記載の発明のように、
請求項１記載の発明において、無機絶縁性薄膜を形成す
るための無機絶縁物としてＳｉＯ2、ＳｉＮ又はＳｉＯＮ
を用いる場合には、より一層耐湿性が向上する。
請求項１記載の発明において、無機絶縁性薄膜を形成す
るための無機絶縁物としてＳｉＯ2、ＳｉＮ又はＳｉＯＮ
を用いる場合には、より一層耐湿性が向上する。
【００２５】また、請求項３記載の発明のように、請求
項１又は２のいずれか１項記載の発明において、蒸着重
合させる高分子重合体が芳香族ポリ尿素である場合、特
に、請求項４記載の発明のように、原料モノマーとし
て、4,4′-ジアミノジフェニルメタン(ＭＤＡ)と、4,
4′-ジフェニルメタンジイソシアナート(ＭＤＩ)を用い
る場合には、低比誘電率で耐湿性に優れた絶縁膜が容易
に形成される。
項１又は２のいずれか１項記載の発明において、蒸着重
合させる高分子重合体が芳香族ポリ尿素である場合、特
に、請求項４記載の発明のように、原料モノマーとし
て、4,4′-ジアミノジフェニルメタン(ＭＤＡ)と、4,
4′-ジフェニルメタンジイソシアナート(ＭＤＩ)を用い
る場合には、低比誘電率で耐湿性に優れた絶縁膜が容易
に形成される。
【００２６】さらに、請求項５記載の発明のように、請
求項１又は２のいずれか１項記載の発明において、蒸着
重合させる高分子重合体が芳香族ポリイミドである場
合、特に、請求項６記載の発明のように、原料モノマー
として、2,2′-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]
プロパン(ＢＡＰＰ)と、二無水ピロメリト酸を用いる場
合にも、低比誘電率で耐湿性に優れた絶縁膜が容易に形
成される。
求項１又は２のいずれか１項記載の発明において、蒸着
重合させる高分子重合体が芳香族ポリイミドである場
合、特に、請求項６記載の発明のように、原料モノマー
として、2,2′-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]
プロパン(ＢＡＰＰ)と、二無水ピロメリト酸を用いる場
合にも、低比誘電率で耐湿性に優れた絶縁膜が容易に形
成される。
【００２７】一方、請求項７記載の発明のように、金属
配線が形成された半導体基体上に、請求項１乃至６のい
ずれか１項記載の方法によって耐湿性絶縁膜を形成すれ
ば、比誘電率が低く、かつ、耐湿性に優れた層間絶縁膜
が得られる。
配線が形成された半導体基体上に、請求項１乃至６のい
ずれか１項記載の方法によって耐湿性絶縁膜を形成すれ
ば、比誘電率が低く、かつ、耐湿性に優れた層間絶縁膜
が得られる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面を参照して詳細に説明する。
態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】図１は、本発明を実施するための成膜装置
の一例を示す概略構成図である。図１に示すように、こ
の装置においては、第１及び第２の処理室１、２が設け
られ、これら第１及び第２の処理室１、２は、ゲートバ
ルブ３を介して連結されている。なお、第１及び第２の
処理室１、２は、図示しない真空ポンプ等の真空排気系
に連結されている。
の一例を示す概略構成図である。図１に示すように、こ
の装置においては、第１及び第２の処理室１、２が設け
られ、これら第１及び第２の処理室１、２は、ゲートバ
ルブ３を介して連結されている。なお、第１及び第２の
処理室１、２は、図示しない真空ポンプ等の真空排気系
に連結されている。
【００３０】第１の処理室１内には、処理すべき基板４
が基板ホルダー５によって保持される。この基板ホルダ
ー５は、第１の処理室１の外部に貫通して配置される搬
送アーム６の先端部６ａに取り付けられている。この搬
送アーム６は、搬送モータ７の回転に伴って水平方向に
移動自在となるように構成されている。すなわち、搬送
モータ７のシャフト８にネジ部が形成される一方、搬送
アーム６の先端部６ａにもネジ部が形成され、これらの
噛み合いによって搬送アーム６が矢印方向に移動して基
板４が第２の処理室２に入り込むように構成される。
が基板ホルダー５によって保持される。この基板ホルダ
ー５は、第１の処理室１の外部に貫通して配置される搬
送アーム６の先端部６ａに取り付けられている。この搬
送アーム６は、搬送モータ７の回転に伴って水平方向に
移動自在となるように構成されている。すなわち、搬送
モータ７のシャフト８にネジ部が形成される一方、搬送
アーム６の先端部６ａにもネジ部が形成され、これらの
噛み合いによって搬送アーム６が矢印方向に移動して基
板４が第２の処理室２に入り込むように構成される。
【００３１】また、第１の処理室１の下方には、エレク
トロンビーム加熱源９が配置される。このエレクトロン
ビーム加熱源９は、マルチタイプの蒸発源で、概略、エ
レクトロンビーム源９ａと、基部９ｂと、蒸発部９ｃと
から構成される。蒸発部９ｃは基部９ｂに対して回転可
能に取り付けられ、その凹部に複数の蒸発材料１０ａ、
１０ｂ（例えば、アルミニウム、ＳｉＯ2 等）が載置さ
れる。そして、エレクトロンビーム源９ａから射出され
たエレクトロンビームＥＢが偏向磁場によって偏向さ
れ、蒸発部９ｃの回転により蒸発材料１０ａ、１０ｂの
のいずれかに到達するように構成される。
トロンビーム加熱源９が配置される。このエレクトロン
ビーム加熱源９は、マルチタイプの蒸発源で、概略、エ
レクトロンビーム源９ａと、基部９ｂと、蒸発部９ｃと
から構成される。蒸発部９ｃは基部９ｂに対して回転可
能に取り付けられ、その凹部に複数の蒸発材料１０ａ、
１０ｂ（例えば、アルミニウム、ＳｉＯ2 等）が載置さ
れる。そして、エレクトロンビーム源９ａから射出され
たエレクトロンビームＥＢが偏向磁場によって偏向さ
れ、蒸発部９ｃの回転により蒸発材料１０ａ、１０ｂの
のいずれかに到達するように構成される。
【００３２】さらに、基板４とエレクトロンビーム加熱
源９との間には、シャッター１１が設けられ、このシャ
ッター１１の近傍には、基板４上に形成される薄膜の膜
厚を検出するための膜厚モニター１２が設けられてい
る。
源９との間には、シャッター１１が設けられ、このシャ
ッター１１の近傍には、基板４上に形成される薄膜の膜
厚を検出するための膜厚モニター１２が設けられてい
る。
【００３３】一方、第２の処理室２の下方には、ポリ尿
素膜、ポリイミド膜等を形成するため、２種類の原料モ
ノマーの蒸発源１３Ａ、１３Ｂが配置される。各蒸発源
１３Ａ、１３Ｂのハウジング１４Ａ、１４Ｂ内には、そ
れぞれ蒸発用容器１５Ａ、１５Ｂが設けられる。そし
て、各蒸発用容器１５Ａ、１５Ｂの内部には、原料モノ
マーＡ、Ｂがそれぞれ注入され、さらに、各蒸発用容器
１５Ａ、１５Ｂの近傍には、各原料モノマーＡ、Ｂを加
熱するためのヒータ１６Ａ、１６Ｂが設けられる。ま
た、各蒸発源１３Ａ、１３Ｂの間には、原料モノマー
Ａ、Ｂ同士の蒸気の混合を防止するとともに、互いの熱
の影響を防止するための仕切板１７が配置される。
素膜、ポリイミド膜等を形成するため、２種類の原料モ
ノマーの蒸発源１３Ａ、１３Ｂが配置される。各蒸発源
１３Ａ、１３Ｂのハウジング１４Ａ、１４Ｂ内には、そ
れぞれ蒸発用容器１５Ａ、１５Ｂが設けられる。そし
て、各蒸発用容器１５Ａ、１５Ｂの内部には、原料モノ
マーＡ、Ｂがそれぞれ注入され、さらに、各蒸発用容器
１５Ａ、１５Ｂの近傍には、各原料モノマーＡ、Ｂを加
熱するためのヒータ１６Ａ、１６Ｂが設けられる。ま
た、各蒸発源１３Ａ、１３Ｂの間には、原料モノマー
Ａ、Ｂ同士の蒸気の混合を防止するとともに、互いの熱
の影響を防止するための仕切板１７が配置される。
【００３４】また、蒸発源１３Ａ、１３Ｂの上方には、
シャッター１８が設けられ、このシャッター１８の近傍
には、膜厚モニター１２がそれぞれ設けられている。
シャッター１８が設けられ、このシャッター１８の近傍
には、膜厚モニター１２がそれぞれ設けられている。
【００３５】この装置を用いて基板４上に耐湿性絶縁膜
を形成する場合には、ゲートバルブ３を開け、モーター
７を回転させて基板４を処理室２に搬送する。そして、
シャッター１８を閉じた状態で第２の処理室２内の圧力
を所定の値に設定し、膜圧モニター１２で各原料モノマ
ーＡ、Ｂの蒸発量を測定しながらヒーター１６Ａ、１６
Ｂによって各原料モノマーＡ、Ｂを所定の温度に加熱す
る。
を形成する場合には、ゲートバルブ３を開け、モーター
７を回転させて基板４を処理室２に搬送する。そして、
シャッター１８を閉じた状態で第２の処理室２内の圧力
を所定の値に設定し、膜圧モニター１２で各原料モノマ
ーＡ、Ｂの蒸発量を測定しながらヒーター１６Ａ、１６
Ｂによって各原料モノマーＡ、Ｂを所定の温度に加熱す
る。
【００３６】次いで、各原料モノマーＡ、Ｂが所定の温
度に達して所要の蒸発量が得られた後に、シャッター１
８を開き、所定の析出速度で基板４上に膜を蒸着し、堆
積させた後にシャッター１８を閉じる。
度に達して所要の蒸発量が得られた後に、シャッター１
８を開き、所定の析出速度で基板４上に膜を蒸着し、堆
積させた後にシャッター１８を閉じる。
【００３７】その後、第２の処理室２から基板４を取り
出して熱処理を行い、上記蒸着膜の架橋反応と高分子量
化を行う。この場合、熱処理の条件は、温度が４００℃
程度、時間は３０分程度で行う。また、処理雰囲気は、
大気又は真空中のどちらでもよい。
出して熱処理を行い、上記蒸着膜の架橋反応と高分子量
化を行う。この場合、熱処理の条件は、温度が４００℃
程度、時間は３０分程度で行う。また、処理雰囲気は、
大気又は真空中のどちらでもよい。
【００３８】さらに、再び基板４を第１の処理室１内に
搬送し、エレクトロンビーム加熱源９によって無機絶縁
物であるＳｉＯ2 を加熱して蒸発させ、膜厚モニター１
２で蒸発速度を制御しながら基板４上に厚みが５０ｎｍ
程度のＳｉＯ2 膜を蒸着する。
搬送し、エレクトロンビーム加熱源９によって無機絶縁
物であるＳｉＯ2 を加熱して蒸発させ、膜厚モニター１
２で蒸発速度を制御しながら基板４上に厚みが５０ｎｍ
程度のＳｉＯ2 膜を蒸着する。
【００３９】このような本実施の形態によれば、比誘電
率が低く、かつ、耐湿性に優れた絶縁膜を得ることがで
きる。
率が低く、かつ、耐湿性に優れた絶縁膜を得ることがで
きる。
【００４０】図２(ａ)〜(ｅ)は、本発明に係る耐湿性絶
縁膜を用いて半導体装置の層間絶縁膜を形成する工程の
一例を示すものである。まず、図２(ａ)に示すように、
半導体基板２０と、この半導体基板２０表面に形成さ
れ、所定の位置に窓開けがされたシリコン熱酸化膜２１
と、その上に成膜され、パターニングが施された第１層
目の配線２２とを有する例えばＳｉからなる基板３１を
用意する。
縁膜を用いて半導体装置の層間絶縁膜を形成する工程の
一例を示すものである。まず、図２(ａ)に示すように、
半導体基板２０と、この半導体基板２０表面に形成さ
れ、所定の位置に窓開けがされたシリコン熱酸化膜２１
と、その上に成膜され、パターニングが施された第１層
目の配線２２とを有する例えばＳｉからなる基板３１を
用意する。
【００４１】この基板３１の表面に、上述したように蒸
着重合により所望の厚みに全面成膜して蒸着膜を形成す
る。そして、熱処理を行って蒸着膜の架橋反応と高分子
量化を行い、高分子膜２３ａを形成する。その後、高分
子膜２３ａの表面に、上述の方法によって例えばＳｉＯ
2 による無機絶縁性薄膜２３ｂを全面成膜し、層間絶縁
膜２３とする(図２(ｂ))。
着重合により所望の厚みに全面成膜して蒸着膜を形成す
る。そして、熱処理を行って蒸着膜の架橋反応と高分子
量化を行い、高分子膜２３ａを形成する。その後、高分
子膜２３ａの表面に、上述の方法によって例えばＳｉＯ
2 による無機絶縁性薄膜２３ｂを全面成膜し、層間絶縁
膜２３とする(図２(ｂ))。
【００４２】次いで、その層間絶縁膜２３の表面に所定
のパターニングが施されたレジスト膜２５を形成し(図
２(ｃ))、ドライエッチングを行ってレジスト膜２５の
窓開け部分に露出した層間絶縁膜２３を除去する(図２
(ｄ))。そして、上述のレジスト膜２５を除去した後、
配線薄膜を全面成膜し、パターニングを施して第２層目
の配線２６を形成する。すると、層間絶縁膜２３が除去
された窓開け部分２７で、第１層目の配線２２と第２層
目の配線２６とが電気的に接続され、その結果、多層配
線を有する半導体装置３５を得ることができる(図２
(ｅ))。
のパターニングが施されたレジスト膜２５を形成し(図
２(ｃ))、ドライエッチングを行ってレジスト膜２５の
窓開け部分に露出した層間絶縁膜２３を除去する(図２
(ｄ))。そして、上述のレジスト膜２５を除去した後、
配線薄膜を全面成膜し、パターニングを施して第２層目
の配線２６を形成する。すると、層間絶縁膜２３が除去
された窓開け部分２７で、第１層目の配線２２と第２層
目の配線２６とが電気的に接続され、その結果、多層配
線を有する半導体装置３５を得ることができる(図２
(ｅ))。
【００４３】本実施の形態によれば、低比誘電率化した
絶縁膜によって層間絶縁膜２３を構成しているので、第
１層目の配線２２と第２層目の配線２６との間で形成さ
れるコンデンサーの容量が小さくなり、半導体装置３５
の動作速度を向上させることが可能になる。しかも、本
実施の形態によれば、層間絶縁膜２３の耐熱性を向上さ
せることができるので、安定した特性を有する半導体装
置３５を得ることができる。
絶縁膜によって層間絶縁膜２３を構成しているので、第
１層目の配線２２と第２層目の配線２６との間で形成さ
れるコンデンサーの容量が小さくなり、半導体装置３５
の動作速度を向上させることが可能になる。しかも、本
実施の形態によれば、層間絶縁膜２３の耐熱性を向上さ
せることができるので、安定した特性を有する半導体装
置３５を得ることができる。
【００４４】なお、本発明は上述の実施の形態に限られ
ることなく、種々の変更を行うことができる。
ることなく、種々の変更を行うことができる。
【００４５】例えば、上述の実施の形態においては、高
分子膜を形成した後、その表面に無機絶縁性薄膜を形成
するようにしたが、本発明はこれに限られず、無機絶縁
性薄膜を形成した後、その表面に高分子膜を形成するこ
ともできる。また、高分子膜の上層と下層の両方に無機
絶縁性薄膜を形成することもできる。
分子膜を形成した後、その表面に無機絶縁性薄膜を形成
するようにしたが、本発明はこれに限られず、無機絶縁
性薄膜を形成した後、その表面に高分子膜を形成するこ
ともできる。また、高分子膜の上層と下層の両方に無機
絶縁性薄膜を形成することもできる。
【００４６】さらに、蒸着重合による高分子膜上に形成
する無機絶縁性薄膜としては、ＳｉＯ2の他、ＳｉＮや
ＳｉＯＮ等を用いることもできる。
する無機絶縁性薄膜としては、ＳｉＯ2の他、ＳｉＮや
ＳｉＯＮ等を用いることもできる。
【００４７】さらにまた、本発明は層間絶縁膜のみなら
ず、種々の絶縁膜に適用しうるものである。
ず、種々の絶縁膜に適用しうるものである。
【００４８】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を比較例とと
もに説明する。
もに説明する。
【００４９】図１に示す成膜装置を用いて基板４上に耐
湿性絶縁膜を形成した。まず、基板ホルダー５に、長さ
７６ｍｍ×幅２６ｍｍ×厚み１．０ｍｍの例えばコーニ
ング＃７０５９からなる基板４を取り付け、第１の処理
室１において、蒸発材料１０であるアルミニウムを７の
エレクトロンビーム（Ｅ／Ｂ）加熱により蒸発させ、膜
厚モニター１２で蒸発速度を制御しながら基板４上に１
０００ｎｍとなるように蒸着して下部電極を形成する。
この場合、ゲートバルブ３は閉じておき、基板４の温度
は２０℃に保ち、蒸着中の第１の処理室１内の圧力を３
×１０-3 Ｐａ とした。
湿性絶縁膜を形成した。まず、基板ホルダー５に、長さ
７６ｍｍ×幅２６ｍｍ×厚み１．０ｍｍの例えばコーニ
ング＃７０５９からなる基板４を取り付け、第１の処理
室１において、蒸発材料１０であるアルミニウムを７の
エレクトロンビーム（Ｅ／Ｂ）加熱により蒸発させ、膜
厚モニター１２で蒸発速度を制御しながら基板４上に１
０００ｎｍとなるように蒸着して下部電極を形成する。
この場合、ゲートバルブ３は閉じておき、基板４の温度
は２０℃に保ち、蒸着中の第１の処理室１内の圧力を３
×１０-3 Ｐａ とした。
【００５０】次に、ゲートバルブ３を開け、モーター７
を回転させて基板４を第２の処理室２に搬送し、基板４
上において蒸着重合を行う。この場合、原料モノマー
Ａ、Ｂとしては、ポリ尿素膜を形成するための原料モノ
マーである、4,4′-ジアミノジフェニルメタン（ＭＤ
Ａ）と、4,4′-ジフェニルメタンジイソシアナート（Ｍ
ＤＩ）を用い、高真空中（３×１０-3Ｐａ）においてＭ
ＤＡは１００．０±０．１℃で、ＭＤＩについては７
０．５±０．１℃の温度で蒸発させ、膜厚モニター１２
Ａ、１２Ｂにより各原料モノマーの蒸発速度を制御し
た。
を回転させて基板４を第２の処理室２に搬送し、基板４
上において蒸着重合を行う。この場合、原料モノマー
Ａ、Ｂとしては、ポリ尿素膜を形成するための原料モノ
マーである、4,4′-ジアミノジフェニルメタン（ＭＤ
Ａ）と、4,4′-ジフェニルメタンジイソシアナート（Ｍ
ＤＩ）を用い、高真空中（３×１０-3Ｐａ）においてＭ
ＤＡは１００．０±０．１℃で、ＭＤＩについては７
０．５±０．１℃の温度で蒸発させ、膜厚モニター１２
Ａ、１２Ｂにより各原料モノマーの蒸発速度を制御し
た。
【００５１】なお、本実施例の場合、ＭＤＡとＭＤＩの
組成比が化学量論比で１：１となるように制御した。
組成比が化学量論比で１：１となるように制御した。
【００５２】その後、基板４を装置から取り出して熱処
理を行い、蒸着膜の架橋反応と高分子量化を行った。こ
の場合、熱処理の温度は４００℃とした。この時点にお
けるポリ尿素膜の膜厚は５００ｎｍであった。
理を行い、蒸着膜の架橋反応と高分子量化を行った。こ
の場合、熱処理の温度は４００℃とした。この時点にお
けるポリ尿素膜の膜厚は５００ｎｍであった。
【００５３】かかる熱処理後、再び基板４を第１の処理
室１内に搬送し、エレクトロンビーム加熱源９によって
無機絶縁物であるＳｉＯ２を加熱して蒸発させ、膜厚モ
ニター１２で蒸発速度を制御しながら基板４上のポリ尿
素膜上に厚み５０ｎｍのＳｉＯ2膜を蒸着し、さらに、
このＳｉＯ2膜に対して上述の下部電極の場合と同様の
条件でアルミニウムを蒸着し、上部電極を形成して比誘
電率測定用の素子を作成した。
室１内に搬送し、エレクトロンビーム加熱源９によって
無機絶縁物であるＳｉＯ２を加熱して蒸発させ、膜厚モ
ニター１２で蒸発速度を制御しながら基板４上のポリ尿
素膜上に厚み５０ｎｍのＳｉＯ2膜を蒸着し、さらに、
このＳｉＯ2膜に対して上述の下部電極の場合と同様の
条件でアルミニウムを蒸着し、上部電極を形成して比誘
電率測定用の素子を作成した。
【００５４】この実施例の素子の比誘電率を測定したと
ころ、２．９５であった。この場合、比誘電率の値は、
横河ヒューレットパッカード社製のマルチ・フリケンシ
ＬＣＲメータ（モデル４２７５Ａ）を使用して静電容量
Ｃを測定し、計算によって求めた。
ころ、２．９５であった。この場合、比誘電率の値は、
横河ヒューレットパッカード社製のマルチ・フリケンシ
ＬＣＲメータ（モデル４２７５Ａ）を使用して静電容量
Ｃを測定し、計算によって求めた。
【００５５】一方、比較例として、実施例と同様の方法
によって下部電極上にポリ尿素膜のみを形成し、さらに
その上に上部電極を形成して、比誘電率測定用の素子を
作成した。この素子について実施例と同様の方法により
ポリ尿素膜の比誘電率を測定したところ、２．８であっ
た。
によって下部電極上にポリ尿素膜のみを形成し、さらに
その上に上部電極を形成して、比誘電率測定用の素子を
作成した。この素子について実施例と同様の方法により
ポリ尿素膜の比誘電率を測定したところ、２．８であっ
た。
【００５６】さらに、実施例の素子と比較例の素子を大
気中に１週間放置したところ、比較例の素子は吸湿によ
り１〜１．５％の容量変化が観測されたが、実施例の素
子は０．１％しか容量変化が観測されなかった。この結
果、本発明によれば、蒸着重合による高分子膜の耐湿性
を向上しうることが実証された。
気中に１週間放置したところ、比較例の素子は吸湿によ
り１〜１．５％の容量変化が観測されたが、実施例の素
子は０．１％しか容量変化が観測されなかった。この結
果、本発明によれば、蒸着重合による高分子膜の耐湿性
を向上しうることが実証された。
【００５７】
【発明の効果】以上述べたように、請求項１記載の発明
によれば、真空中で原料モノマーを蒸発させ、基体上で
蒸着重合させて高分子膜を形成する工程と、この高分子
膜に密着する無機絶縁性薄膜を形成する工程を有するこ
とにより、比誘電率が低く、かつ、耐湿性に優れた絶縁
膜を得ることができる。
によれば、真空中で原料モノマーを蒸発させ、基体上で
蒸着重合させて高分子膜を形成する工程と、この高分子
膜に密着する無機絶縁性薄膜を形成する工程を有するこ
とにより、比誘電率が低く、かつ、耐湿性に優れた絶縁
膜を得ることができる。
【００５８】この場合、請求項２記載の発明のように、
請求項１記載の発明において、無機絶縁薄膜を形成する
ための無機絶縁物としてＳｉＯ2、ＳｉＮ又はＳｉＯＮを
用いることにより、より一層耐湿性の高い絶縁膜を形成
することができる。
請求項１記載の発明において、無機絶縁薄膜を形成する
ための無機絶縁物としてＳｉＯ2、ＳｉＮ又はＳｉＯＮを
用いることにより、より一層耐湿性の高い絶縁膜を形成
することができる。
【００５９】また、請求項３記載の発明のように、請求
項１又は２のいずれか１項記載の発明において、蒸着重
合させる高分子重合体が芳香族ポリ尿素である場合、特
に、請求項４記載の発明のように、原料モノマーとし
て、4,4′-ジアミノジフェニルメタン(ＭＤＡ)と、4,
4′-ジフェニルメタンジイソシアナート(ＭＤＩ)を用い
ることにより、低比誘電率で耐湿性に優れた絶縁膜を容
易に形成することができる。
項１又は２のいずれか１項記載の発明において、蒸着重
合させる高分子重合体が芳香族ポリ尿素である場合、特
に、請求項４記載の発明のように、原料モノマーとし
て、4,4′-ジアミノジフェニルメタン(ＭＤＡ)と、4,
4′-ジフェニルメタンジイソシアナート(ＭＤＩ)を用い
ることにより、低比誘電率で耐湿性に優れた絶縁膜を容
易に形成することができる。
【００６０】さらに、請求項５記載の発明のように、請
求項１又は２のいずれか１項記載の発明において、蒸着
重合させる高分子重合体が芳香族ポリイミドである場
合、特に、請求項６記載の発明のように、原料モノマー
として、2,2′-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]
プロパン(ＢＡＰＰ)と、二無水ピロメリト酸を用いるこ
とによっても、低比誘電率で耐湿性に優れた絶縁膜を容
易に形成することができる。
求項１又は２のいずれか１項記載の発明において、蒸着
重合させる高分子重合体が芳香族ポリイミドである場
合、特に、請求項６記載の発明のように、原料モノマー
として、2,2′-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]
プロパン(ＢＡＰＰ)と、二無水ピロメリト酸を用いるこ
とによっても、低比誘電率で耐湿性に優れた絶縁膜を容
易に形成することができる。
【００６１】一方、請求項７記載の発明のように、金属
配線が形成された半導体基体上に、請求項１乃至６のい
ずれか１項記載の方法によって耐湿性絶縁膜を形成する
ことにより、比誘電率が低く、かつ、耐湿性に優れた層
間絶縁膜を容易に形成することができる。したがって、
本発明を用いて多層配線の層間絶縁膜を形成すれば、動
作速度が大きく、かつ、安定した特性を有する半導体装
置を得ることができる。
配線が形成された半導体基体上に、請求項１乃至６のい
ずれか１項記載の方法によって耐湿性絶縁膜を形成する
ことにより、比誘電率が低く、かつ、耐湿性に優れた層
間絶縁膜を容易に形成することができる。したがって、
本発明を用いて多層配線の層間絶縁膜を形成すれば、動
作速度が大きく、かつ、安定した特性を有する半導体装
置を得ることができる。
【図１】本発明を実施するための成膜装置の一例の概略
構成図
構成図
【図２】本発明に係る耐湿性絶縁膜を用いて半導体装置
の層間絶縁膜を形成する工程の一例を示す工程図
の層間絶縁膜を形成する工程の一例を示す工程図
１…第１の処理室１、２…第２の処理室２、ゲートバル
ブ、４…基板、５…基板ホルダー、９…エレクトロンビ
ーム加熱源、９ａ…エレクトロンビーム源、９ｂ…基
部、９ｃ…蒸発部、１０ａ、１０ｂ…蒸発材料（アルミ
ニウム又はＳｉＯ2）、１２…膜厚モニター、１３Ａ、
１３Ｂ…蒸発源、１５Ａ、１５Ｂ…蒸発用容器、１６
Ａ、１６Ｂ…ヒーター、１８…シャッター、２０…半導
体基板、２１…シリコン熱酸化膜、２２…配線、２３…
層間絶縁膜、２３ａ…高分子膜、２３ｂ…無機絶縁性薄
膜、２５…レジスト膜、２６…配線、３１…基板、３５
…半導体装置、Ａ、Ｂ…原料モノマー、ＥＢ…エレクト
ロンビーム
ブ、４…基板、５…基板ホルダー、９…エレクトロンビ
ーム加熱源、９ａ…エレクトロンビーム源、９ｂ…基
部、９ｃ…蒸発部、１０ａ、１０ｂ…蒸発材料（アルミ
ニウム又はＳｉＯ2）、１２…膜厚モニター、１３Ａ、
１３Ｂ…蒸発源、１５Ａ、１５Ｂ…蒸発用容器、１６
Ａ、１６Ｂ…ヒーター、１８…シャッター、２０…半導
体基板、２１…シリコン熱酸化膜、２２…配線、２３…
層間絶縁膜、２３ａ…高分子膜、２３ｂ…無機絶縁性薄
膜、２５…レジスト膜、２６…配線、３１…基板、３５
…半導体装置、Ａ、Ｂ…原料モノマー、ＥＢ…エレクト
ロンビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ２３Ｃ 16/30 Ｈ０１Ｌ 21/95
Claims (7)
- 【請求項１】真空中で原料モノマーを蒸発させ、基体上
で蒸着重合させて高分子膜を形成する工程と、該高分子
膜に密着する無機絶縁性薄膜を形成する工程とを有する
ことを特徴とする耐湿性絶縁膜の形成方法。 - 【請求項２】無機絶縁性薄膜を形成するための無機絶縁
物がＳｉＯ2、ＳｉＮ又はＳｉＯＮであることを特徴とす
る請求項１記載の耐湿性絶縁膜の形成方法。 - 【請求項３】蒸着重合させる高分子重合体が芳香族ポリ
尿素であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか
１項記載の耐湿性絶縁膜の形成方法。 - 【請求項４】原料モノマーとして、4,4′-ジアミノジフ
ェニルメタン(ＭＤＡ)と、4,4′-ジフェニルメタンジイ
ソシアナート(ＭＤＩ)を用いることを特徴とする請求項
３記載の耐湿性絶縁膜の形成方法。 - 【請求項５】蒸着重合させる高分子重合体が芳香族ポリ
イミドであることを特徴とする請求項１又は２のいずれ
か１項記載の耐湿性絶縁膜の形成方法。 - 【請求項６】原料モノマーとして、2,2′-ビス[4-(4-ア
ミノフェノキシ)フェニル]プロパン(ＢＡＰＰ）と、二
無水ピロメリト酸を用いることを特徴とする請求項６記
載の耐湿性絶縁膜の形成方法。 - 【請求項７】金属配線が形成された半導体基体上に、請
求項１乃至６のいずれか１項記載の方法によって耐湿性
絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする層間絶
縁膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16531096A JP3675958B2 (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 耐湿性絶縁膜の形成方法及び層間絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16531096A JP3675958B2 (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 耐湿性絶縁膜の形成方法及び層間絶縁膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09326389A true JPH09326389A (ja) | 1997-12-16 |
| JP3675958B2 JP3675958B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=15809909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16531096A Expired - Fee Related JP3675958B2 (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 耐湿性絶縁膜の形成方法及び層間絶縁膜の形成方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3675958B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003025480A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-01-29 | Toppan Printing Co Ltd | 強密着性を有するガスバリア性透明積層体 |
| WO2007111076A1 (ja) | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | 透明バリア性シートおよび透明バリア性シートの製造方法 |
| WO2007111092A1 (ja) | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | 透明バリア性シートおよび透明バリア性シートの製造方法 |
| JP2017101238A (ja) * | 2015-12-04 | 2017-06-08 | チ−ラン シャン | 樹脂組成物及びこれを含有する絶縁基材及び回路基板 |
-
1996
- 1996-06-05 JP JP16531096A patent/JP3675958B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
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|---|---|---|---|---|
| JP2003025480A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-01-29 | Toppan Printing Co Ltd | 強密着性を有するガスバリア性透明積層体 |
| JP4720037B2 (ja) * | 2001-07-18 | 2011-07-13 | 凸版印刷株式会社 | 強密着性を有するガスバリア性透明積層体 |
| WO2007111076A1 (ja) | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | 透明バリア性シートおよび透明バリア性シートの製造方法 |
| WO2007111092A1 (ja) | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | 透明バリア性シートおよび透明バリア性シートの製造方法 |
| JP2017101238A (ja) * | 2015-12-04 | 2017-06-08 | チ−ラン シャン | 樹脂組成物及びこれを含有する絶縁基材及び回路基板 |
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| JP3675958B2 (ja) | 2005-07-27 |
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