JPH104087A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH104087A JPH104087A JP15465896A JP15465896A JPH104087A JP H104087 A JPH104087 A JP H104087A JP 15465896 A JP15465896 A JP 15465896A JP 15465896 A JP15465896 A JP 15465896A JP H104087 A JPH104087 A JP H104087A
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- Japan
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- semiconductor device
- fine particles
- insulating film
- resin
- dielectric constant
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- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低誘電率であり、且つ、埋め込み特性にも優
れた絶縁膜を有する半導体装置を提供し、その好適な製
造方法を提供する。 【解決手段】 Ｓｉ基板１上にＳｉＯ2 膜２、Ａｌ系材
料よりなる配線パターン３がこの順に形成され、この配
線パターン３が層間絶縁膜４に被覆されてなる。そし
て、層間絶縁膜４は、樹脂中に、低誘電率の無機物より
なる微粒子が添加されてなる。微粒子としては、ＳｉＯ
Ｆ、ＳｉＯＢＮ、ＳｉＢＮ、ＢＮより選ばれる少なくと
もいずれかよりなるものであって好適であり、このよう
な微粒子を添加することにより、樹脂の熱膨張係数を低
減させ、ガラス転移温度を上昇させることができる。
れた絶縁膜を有する半導体装置を提供し、その好適な製
造方法を提供する。 【解決手段】 Ｓｉ基板１上にＳｉＯ2 膜２、Ａｌ系材
料よりなる配線パターン３がこの順に形成され、この配
線パターン３が層間絶縁膜４に被覆されてなる。そし
て、層間絶縁膜４は、樹脂中に、低誘電率の無機物より
なる微粒子が添加されてなる。微粒子としては、ＳｉＯ
Ｆ、ＳｉＯＢＮ、ＳｉＢＮ、ＢＮより選ばれる少なくと
もいずれかよりなるものであって好適であり、このよう
な微粒子を添加することにより、樹脂の熱膨張係数を低
減させ、ガラス転移温度を上昇させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低誘電率の絶縁膜
を有する半導体装置に関し、また、この半導体装置の製
造方法に関する。
を有する半導体装置に関し、また、この半導体装置の製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの微細化・高集積
化に伴って配線パターンは微細化・多層化の方向に進ん
でいる。しかし、半導体デバイスの微細化・高集積化に
よって層間絶縁膜の段差が大きく且つ急峻となると、そ
の上に形成される配線パターンの加工精度、信頼性は低
下し、半導体デバイス自体の信頼性をも低下させる要因
となる。このため、主としてスパッタリング法により成
膜されるＡｌ系材料よりなる配線層の段差被覆性（カバ
レージ）を大幅に改善することが困難である現在、平坦
化された層間絶縁膜を形成することが必要とされてい
る。
化に伴って配線パターンは微細化・多層化の方向に進ん
でいる。しかし、半導体デバイスの微細化・高集積化に
よって層間絶縁膜の段差が大きく且つ急峻となると、そ
の上に形成される配線パターンの加工精度、信頼性は低
下し、半導体デバイス自体の信頼性をも低下させる要因
となる。このため、主としてスパッタリング法により成
膜されるＡｌ系材料よりなる配線層の段差被覆性（カバ
レージ）を大幅に改善することが困難である現在、平坦
化された層間絶縁膜を形成することが必要とされてい
る。
【０００３】また、今後、半導体デバイスの一層の微細
化・高集積化を図るためには、層間絶縁膜を平坦化する
のみならず、低誘電率化することも必要となる。半導体
デバイスが微細化・高集積化されるほど、配線間の寄生
容量に起因する半導体デバイスの動作速度の遅延、消費
電力の増大が問題になってくるためである。
化・高集積化を図るためには、層間絶縁膜を平坦化する
のみならず、低誘電率化することも必要となる。半導体
デバイスが微細化・高集積化されるほど、配線間の寄生
容量に起因する半導体デバイスの動作速度の遅延、消費
電力の増大が問題になってくるためである。
【０００４】低誘電率の層間絶縁膜を形成する方法とし
ては、１９９３年インターナショナル・カンファレンス
・オン・ソリッド・ステイト・デバイシズ・アンド・マ
テリアルズ抄録集（Extended Abstracts of the 1993 I
nternational Conference onSolid State Devices and
Materials,1993）ｐ１６１〜１６３に開示されるよう
に、ＴＥＯＳおよびＯ2 にＣ2 Ｆ6 を添加したガスを用
いたプラズマＣＶＤによってＳｉＯＦ系絶縁膜を成膜す
る方法がある。また、第４０回応用物理学会関係連合講
演会（１９９３年春季年会）予稿集１ａ−ＺＶ−９に
は、ＴＥＯＳおよびＯ2 にＮＦ3 を添加したガスを用い
たプラズマＣＶＤによって、ＳｉＯＦ系絶縁膜を成膜す
る方法が開示されている。そして、いずれの文献におい
ても、膜中のＦ濃度を増加させることにより、低誘電率
化が図れることが示されている。
ては、１９９３年インターナショナル・カンファレンス
・オン・ソリッド・ステイト・デバイシズ・アンド・マ
テリアルズ抄録集（Extended Abstracts of the 1993 I
nternational Conference onSolid State Devices and
Materials,1993）ｐ１６１〜１６３に開示されるよう
に、ＴＥＯＳおよびＯ2 にＣ2 Ｆ6 を添加したガスを用
いたプラズマＣＶＤによってＳｉＯＦ系絶縁膜を成膜す
る方法がある。また、第４０回応用物理学会関係連合講
演会（１９９３年春季年会）予稿集１ａ−ＺＶ−９に
は、ＴＥＯＳおよびＯ2 にＮＦ3 を添加したガスを用い
たプラズマＣＶＤによって、ＳｉＯＦ系絶縁膜を成膜す
る方法が開示されている。そして、いずれの文献におい
ても、膜中のＦ濃度を増加させることにより、低誘電率
化が図れることが示されている。
【０００５】しかしながら、上述したようにＦ系ガスを
添加すると、絶縁膜の低誘電率化を図ることができる反
面、Ｆ濃度の増加に伴って膜質が劣化し、吸湿性が著し
く増大するといった問題が生じてしまう。
添加すると、絶縁膜の低誘電率化を図ることができる反
面、Ｆ濃度の増加に伴って膜質が劣化し、吸湿性が著し
く増大するといった問題が生じてしまう。
【０００６】第４０回応用物理学会関係連合講演会（１
９９３年春季年会）予稿集３１ａ−ＺＶ−９では、膜質
の安定化を図るためには、同一分子中にＳｉと共にＦが
含有されるＳｉＦ4 ガスを原料ガスとして用いること有
効であることが示されている。しかし、この方法を用い
て、段差を有する基体上にＳｉＯＦ系絶縁膜を成膜する
と、局所的に埋め込み特性が劣化する。
９９３年春季年会）予稿集３１ａ−ＺＶ−９では、膜質
の安定化を図るためには、同一分子中にＳｉと共にＦが
含有されるＳｉＦ4 ガスを原料ガスとして用いること有
効であることが示されている。しかし、この方法を用い
て、段差を有する基体上にＳｉＯＦ系絶縁膜を成膜する
と、局所的に埋め込み特性が劣化する。
【０００７】また、ＳｉＯ2 膜の比誘電率が３．９程度
であるのに比して、上述のようなＳｉＯＦ系絶縁膜の比
誘電率が３．９〜３．２程度であることから、ＳｉＯＦ
系絶縁膜を層間絶縁膜として用いても大幅な誘電率の低
減は望めない。
であるのに比して、上述のようなＳｉＯＦ系絶縁膜の比
誘電率が３．９〜３．２程度であることから、ＳｉＯＦ
系絶縁膜を層間絶縁膜として用いても大幅な誘電率の低
減は望めない。
【０００８】このため、今後は、低誘電率の層間絶縁膜
として樹脂膜が用いられるようになることが予想され
る。例えば、ポリイミド系樹脂膜は３．５〜３程度、フ
ッ素系樹脂膜は２．５〜１．９程度の低い比誘電率を実
現できる。具体的には、 シリル化ポリメチルシルセスキオキサン ： ３．０ 耐熱性シリコーンラダーポリマ ： ３．１ シロキサン変成ポリイミド ： ３．０ 環化重合フッ素樹脂 ： ２．２ といった比誘電率を示す。
として樹脂膜が用いられるようになることが予想され
る。例えば、ポリイミド系樹脂膜は３．５〜３程度、フ
ッ素系樹脂膜は２．５〜１．９程度の低い比誘電率を実
現できる。具体的には、 シリル化ポリメチルシルセスキオキサン ： ３．０ 耐熱性シリコーンラダーポリマ ： ３．１ シロキサン変成ポリイミド ： ３．０ 環化重合フッ素樹脂 ： ２．２ といった比誘電率を示す。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような樹脂膜は、半導体装置を構成する他の部材に比
して熱膨張係数が非常に大きい。このため、例えば、図
４に示されるように、ＳｉＯ2 膜１０２が成膜されたＳ
ｉ基板１０１上にＡｌ系材料よりなる配線パターン１０
３が形成されてなるウェハに対して、樹脂膜よりなる層
間絶縁膜１０４を形成すると、アニール等の熱処理によ
って、配線パターン１０３間における層間絶縁膜１０４
に空隙１０５を生じやすい。
たような樹脂膜は、半導体装置を構成する他の部材に比
して熱膨張係数が非常に大きい。このため、例えば、図
４に示されるように、ＳｉＯ2 膜１０２が成膜されたＳ
ｉ基板１０１上にＡｌ系材料よりなる配線パターン１０
３が形成されてなるウェハに対して、樹脂膜よりなる層
間絶縁膜１０４を形成すると、アニール等の熱処理によ
って、配線パターン１０３間における層間絶縁膜１０４
に空隙１０５を生じやすい。
【００１０】このような層間絶縁膜における空隙は、配
線間の短絡を引き起こす原因となりやすく、半導体装置
の歩留まりを低下させ、また、信頼性を損なうことにも
つながる。
線間の短絡を引き起こす原因となりやすく、半導体装置
の歩留まりを低下させ、また、信頼性を損なうことにも
つながる。
【００１１】そこで本発明はかかる従来の実情に鑑みて
提案されたものであり、低誘電率化が可能で、且つ、埋
め込み特性に優れた絶縁膜を有する半導体装置を提供す
ることを目的とする。また、この半導体装置の好適な製
造方法を提供することを目的とする。
提案されたものであり、低誘電率化が可能で、且つ、埋
め込み特性に優れた絶縁膜を有する半導体装置を提供す
ることを目的とする。また、この半導体装置の好適な製
造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために提案されたものであり、基体上に少なく
とも絶縁膜が設けられてなる半導体装置において、この
絶縁膜を、樹脂中に、低誘電率の無機物よりなる微粒子
（以下、無機微粒子を称す。）が添加されてなるものと
する。
達成するために提案されたものであり、基体上に少なく
とも絶縁膜が設けられてなる半導体装置において、この
絶縁膜を、樹脂中に、低誘電率の無機物よりなる微粒子
（以下、無機微粒子を称す。）が添加されてなるものと
する。
【００１３】このように低誘電率の無機物よりなる微粒
子が添加された絶縁膜（以下、微粒子含有樹脂膜と称
す。）は、樹脂のみよりなる膜に比して、熱膨張係数の
低減、ガラス転移温度の上昇が図られる。これは、樹脂
が微粒子によって力学的に拘束されるためであると考え
られる。
子が添加された絶縁膜（以下、微粒子含有樹脂膜と称
す。）は、樹脂のみよりなる膜に比して、熱膨張係数の
低減、ガラス転移温度の上昇が図られる。これは、樹脂
が微粒子によって力学的に拘束されるためであると考え
られる。
【００１４】そして、熱膨張係数の低減およびガラス転
移温度の上昇が図られた微粒子含有樹脂膜は、熱による
形状変化が抑制されるため、段差を有する基体上に設け
られ、熱処理が施されたとしても、空隙が生じにくくな
る。
移温度の上昇が図られた微粒子含有樹脂膜は、熱による
形状変化が抑制されるため、段差を有する基体上に設け
られ、熱処理が施されたとしても、空隙が生じにくくな
る。
【００１５】ここで、樹脂中に添加される無機微粒子
は、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＢＮ、ＳｉＢＮ、ＢＮより選ばれ
る少なくともいずれかよりなるものであって好適であ
る。このような無機微粒子は、粒子の形状、大きさ、材
料等によって、熱膨張係数の低減効果が異なるが、通
常、添加量１体積％以上で効果が発現し、添加量を増加
するほど、熱膨張係数を低減させることができる。但
し、８０体積％を越えると、樹脂中での分散性が著しく
劣化する。このため、無機微粒子の添加量は１〜８０体
積％とされて好適であり、特に、１０〜４０体積％とさ
れて好適である。
は、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＢＮ、ＳｉＢＮ、ＢＮより選ばれ
る少なくともいずれかよりなるものであって好適であ
る。このような無機微粒子は、粒子の形状、大きさ、材
料等によって、熱膨張係数の低減効果が異なるが、通
常、添加量１体積％以上で効果が発現し、添加量を増加
するほど、熱膨張係数を低減させることができる。但
し、８０体積％を越えると、樹脂中での分散性が著しく
劣化する。このため、無機微粒子の添加量は１〜８０体
積％とされて好適であり、特に、１０〜４０体積％とさ
れて好適である。
【００１６】なお、ＳｉＯＦ等は、吸湿性が大きいこと
が問題となる可能性があるが、無機微粒子を形成する際
に、８００℃以上の高温で熱処理を行っておけば、吸湿
性の問題を回避することが可能である。
が問題となる可能性があるが、無機微粒子を形成する際
に、８００℃以上の高温で熱処理を行っておけば、吸湿
性の問題を回避することが可能である。
【００１７】また、前記無機微粒子の表面には、樹脂と
の親和性を有する化合物（以下、表面処理剤と称す。）
が保持されて好適である。この表面処理剤としては、用
いる樹脂の種類によって適宜選択すればよいが、例え
ば、アミノ基あるいはイソシアネート基を有するものが
挙げられる。
の親和性を有する化合物（以下、表面処理剤と称す。）
が保持されて好適である。この表面処理剤としては、用
いる樹脂の種類によって適宜選択すればよいが、例え
ば、アミノ基あるいはイソシアネート基を有するものが
挙げられる。
【００１８】このような表面処理剤が保持された無機微
粒子を添加すると、無機微粒子の添加量に従って熱膨張
係数を低減できるが、この熱膨張係数の低減効果は加成
性以上となる。これは、樹脂との親和性を有する化合物
（表面処理剤）が保持されることによって、無機微粒子
の分散性が向上すること、無機微粒子が樹脂を化学的に
も拘束するようになるためであると考えられる。
粒子を添加すると、無機微粒子の添加量に従って熱膨張
係数を低減できるが、この熱膨張係数の低減効果は加成
性以上となる。これは、樹脂との親和性を有する化合物
（表面処理剤）が保持されることによって、無機微粒子
の分散性が向上すること、無機微粒子が樹脂を化学的に
も拘束するようになるためであると考えられる。
【００１９】ところで、上述したような半導体装置を製
造するためには、樹脂に無機微粒子を添加して分散させ
た後、基体上に塗布することにより、微粒子含有樹脂膜
よりなる絶縁膜を形成すればよい。
造するためには、樹脂に無機微粒子を添加して分散させ
た後、基体上に塗布することにより、微粒子含有樹脂膜
よりなる絶縁膜を形成すればよい。
【００２０】そして、表面処理剤を保持させる場合に
は、樹脂に無機微粒子を添加するに先んじて、予め、該
無機微粒子の表面に表面処理剤を保持させておけばよ
い。
は、樹脂に無機微粒子を添加するに先んじて、予め、該
無機微粒子の表面に表面処理剤を保持させておけばよ
い。
【００２１】以上のように、本発明に係る半導体装置に
おいては、低誘電率であり、且つ、埋め込み特性にも優
れた絶縁膜が得られる。このため、この絶縁膜を層間絶
縁膜として適用すると、配線間の絶縁を確実に行えるよ
うになる。
おいては、低誘電率であり、且つ、埋め込み特性にも優
れた絶縁膜が得られる。このため、この絶縁膜を層間絶
縁膜として適用すると、配線間の絶縁を確実に行えるよ
うになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した実施の形
態について図面を参照しながら説明する。
態について図面を参照しながら説明する。
【００２３】第１の実施の形態 本実施の形態では、図１に示されるような半導体装置に
本発明を適用した。
本発明を適用した。
【００２４】この半導体装置は、トランジスタ素子が形
成されたＳｉ基板１上にＳｉＯ2 膜２、Ａｌ系材料より
なる配線パターン３がこの順に形成され、この配線パタ
ーン３が層間絶縁膜４に被覆されてなる。そして、層間
絶縁膜４は、シロキサン変成ポリイミドを主体とし、Ｓ
ｉＯＦよりなる無機微粒子が４０体積％添加されてな
る。この無機微粒子としては、粒径が約０．１μｍで、
略球形の形状を有するものを用いた。
成されたＳｉ基板１上にＳｉＯ2 膜２、Ａｌ系材料より
なる配線パターン３がこの順に形成され、この配線パタ
ーン３が層間絶縁膜４に被覆されてなる。そして、層間
絶縁膜４は、シロキサン変成ポリイミドを主体とし、Ｓ
ｉＯＦよりなる無機微粒子が４０体積％添加されてな
る。この無機微粒子としては、粒径が約０．１μｍで、
略球形の形状を有するものを用いた。
【００２５】このような構成を有する半導体装置を製造
するには、先ず、ＳｉＯＦよりなる無機微粒子を作製
し、８００℃にて熱処理を行う。そして、シロキサン変
成ポリイミドに、上述した無機微粒子を４０体積％添加
して混合して、分散させる。
するには、先ず、ＳｉＯＦよりなる無機微粒子を作製
し、８００℃にて熱処理を行う。そして、シロキサン変
成ポリイミドに、上述した無機微粒子を４０体積％添加
して混合して、分散させる。
【００２６】次に、図２に示されるような、トランジス
タ素子が形成されたＳｉ基板１上にＳｉＯ2 膜２、Ａｌ
系材料よりなる配線パターン３がこの順に形成されたウ
ェハに対して、上述のようにして得られた無機微粒子が
添加されたシロキサン変成ポリイミドをスピンコート法
により塗布する。そして、２００℃にて加熱乾燥を行う
ことにより、配線パターン３を被覆する微粒子含有樹脂
膜が層間絶縁膜４として形成され、図１に示されるよう
な半導体装置が得られる。
タ素子が形成されたＳｉ基板１上にＳｉＯ2 膜２、Ａｌ
系材料よりなる配線パターン３がこの順に形成されたウ
ェハに対して、上述のようにして得られた無機微粒子が
添加されたシロキサン変成ポリイミドをスピンコート法
により塗布する。そして、２００℃にて加熱乾燥を行う
ことにより、配線パターン３を被覆する微粒子含有樹脂
膜が層間絶縁膜４として形成され、図１に示されるよう
な半導体装置が得られる。
【００２７】このような構成を有する半導体装置の層間
絶縁膜４は、比誘電率が３．０となり、熱膨張係数が５
×１０-5（／Ｋ）、ガラス転移温度が３００℃となる。
ＳｉＯＦよりなる無機微粒子が添加されていないシロキ
サン変成ポリイミド単独膜の比誘電率は２．８、熱膨張
係数が１×１０-1（／Ｋ）、ガラス転移温度が２００℃
であることと比べると、本実施の形態における層間絶縁
膜４は、誘電率を低く保ちながら、熱膨張係数が低減さ
れ、ガラス転移温度が高くなっていることがわかる。
絶縁膜４は、比誘電率が３．０となり、熱膨張係数が５
×１０-5（／Ｋ）、ガラス転移温度が３００℃となる。
ＳｉＯＦよりなる無機微粒子が添加されていないシロキ
サン変成ポリイミド単独膜の比誘電率は２．８、熱膨張
係数が１×１０-1（／Ｋ）、ガラス転移温度が２００℃
であることと比べると、本実施の形態における層間絶縁
膜４は、誘電率を低く保ちながら、熱膨張係数が低減さ
れ、ガラス転移温度が高くなっていることがわかる。
【００２８】実際に、４００℃にて３０分間、熱処理を
行ったところ、熱膨張により配線パターン３間の層間絶
縁膜４に空隙が発生することもなかった。
行ったところ、熱膨張により配線パターン３間の層間絶
縁膜４に空隙が発生することもなかった。
【００２９】これより、本実施の形態に係る半導体装置
においては、低誘電率で、埋め込み特性にも優れた層間
絶縁膜４が形成されていることがわかる。
においては、低誘電率で、埋め込み特性にも優れた層間
絶縁膜４が形成されていることがわかる。
【００３０】第２の実施の形態 本実施の形態においては、層間絶縁膜４に添加される無
機微粒子が表面処理されている例について示す。
機微粒子が表面処理されている例について示す。
【００３１】即ち、この半導体装置も、第１の実施の形
態と同様、トランジスタ素子が形成されたＳｉ基板１上
にＳｉＯ2 膜２、Ａｌ系材料よりなる配線パターン３が
この順に形成され、この配線パターン３が層間絶縁膜４
に被覆されてなる。
態と同様、トランジスタ素子が形成されたＳｉ基板１上
にＳｉＯ2 膜２、Ａｌ系材料よりなる配線パターン３が
この順に形成され、この配線パターン３が層間絶縁膜４
に被覆されてなる。
【００３２】そして、ここでは、層間絶縁膜４が、耐熱
性シリコンラダーポリマーを主体とし、ＳｉＯＢＮより
なる無機微粒子が３０体積％添加されてなる。この無機
微粒子としては、粒径が約０．２μｍで、略球形の形状
を有するものを用いた。また、この無機微粒子の表面に
は、表面処理剤として、耐熱性シリコンラダーポリマー
との親和性に優れた、アミノプロピルトリエトキシシラ
ンが保持されている。
性シリコンラダーポリマーを主体とし、ＳｉＯＢＮより
なる無機微粒子が３０体積％添加されてなる。この無機
微粒子としては、粒径が約０．２μｍで、略球形の形状
を有するものを用いた。また、この無機微粒子の表面に
は、表面処理剤として、耐熱性シリコンラダーポリマー
との親和性に優れた、アミノプロピルトリエトキシシラ
ンが保持されている。
【００３３】このような構成を有する半導体装置を製造
するには、先ず、水にペンタエリストールモノステアリ
ン酸エステル（界面活性剤）とｎ−ヘキサンを添加して
ミセルを形成した後、テトラエトキシシラン、トリエト
キシボロン、アンモニアを投入することにより、乳化重
合を行い、これによって、ＳｉＯＢＮ粒子を形成した。
そして、得られたＳｉＯＢＮ粒子に対して６００℃にて
熱処理を行った。
するには、先ず、水にペンタエリストールモノステアリ
ン酸エステル（界面活性剤）とｎ−ヘキサンを添加して
ミセルを形成した後、テトラエトキシシラン、トリエト
キシボロン、アンモニアを投入することにより、乳化重
合を行い、これによって、ＳｉＯＢＮ粒子を形成した。
そして、得られたＳｉＯＢＮ粒子に対して６００℃にて
熱処理を行った。
【００３４】続いて、上述にようにして得られたＳｉＯ
ＢＮ粒子を、ｏ−キシレン、アミノプロピルトリエトキ
シシランを入れた反応容器内で、１４６℃にて１時間、
加熱還流した。これにより、ＳｉＯＢＮ粒子の表面にア
ミノプロピルトリエトキシシランを０．１ｇ／ｍ2 保持
させた。その後、耐熱性シリコンラダーポリマー中に、
このＳｉＯＢＮ粒子が３０体積％となるように添加して
混合した。
ＢＮ粒子を、ｏ−キシレン、アミノプロピルトリエトキ
シシランを入れた反応容器内で、１４６℃にて１時間、
加熱還流した。これにより、ＳｉＯＢＮ粒子の表面にア
ミノプロピルトリエトキシシランを０．１ｇ／ｍ2 保持
させた。その後、耐熱性シリコンラダーポリマー中に、
このＳｉＯＢＮ粒子が３０体積％となるように添加して
混合した。
【００３５】次に、図２に示されるような、トランジス
タ素子が形成されたＳｉ基板１上にＳｉＯ2 膜２、Ａｌ
系材料よりなる配線パターン３がこの順に形成されたウ
ェハに対して、上述のようにして得られた無機微粒子が
添加された耐熱性シリコンラダーポリマーをスピンコー
ト法により塗布する。そして、２００℃にて加熱乾燥を
行うことにより、配線パターン３を被覆する微粒子含有
樹脂膜が層間絶縁膜４として形成され、図１に示される
ような半導体装置が得られる。
タ素子が形成されたＳｉ基板１上にＳｉＯ2 膜２、Ａｌ
系材料よりなる配線パターン３がこの順に形成されたウ
ェハに対して、上述のようにして得られた無機微粒子が
添加された耐熱性シリコンラダーポリマーをスピンコー
ト法により塗布する。そして、２００℃にて加熱乾燥を
行うことにより、配線パターン３を被覆する微粒子含有
樹脂膜が層間絶縁膜４として形成され、図１に示される
ような半導体装置が得られる。
【００３６】このような構成を有する層間絶縁膜４は、
比誘電率が３．０となり、熱膨張係数が６×１０-5（／
Ｋ）、ガラス転移温度が２５０℃となる。ＳｉＯＢＮ粒
子が添加されていない耐熱性シリコンラダーポリマー単
独膜の比誘電率は２．８、熱膨張係数が１×１０-1（／
Ｋ）、ガラス転移温度が１５０℃であることと比べる
と、本実施の形態における層間絶縁膜４は、誘電率を低
く保ちながら、熱膨張係数が低減され、ガラス転移温度
が高くなっていることがわかる。
比誘電率が３．０となり、熱膨張係数が６×１０-5（／
Ｋ）、ガラス転移温度が２５０℃となる。ＳｉＯＢＮ粒
子が添加されていない耐熱性シリコンラダーポリマー単
独膜の比誘電率は２．８、熱膨張係数が１×１０-1（／
Ｋ）、ガラス転移温度が１５０℃であることと比べる
と、本実施の形態における層間絶縁膜４は、誘電率を低
く保ちながら、熱膨張係数が低減され、ガラス転移温度
が高くなっていることがわかる。
【００３７】実際に、４００℃にて３０分間、熱処理を
行ったところ、熱膨張により配線パターン３間に空隙が
発生することもなかった。
行ったところ、熱膨張により配線パターン３間に空隙が
発生することもなかった。
【００３８】これより、本実施の形態に係る半導体装置
においては、低誘電率で、埋め込み特性にも優れた層間
絶縁膜４が形成されたことがわかる。また、本実施の形
態においては、ＳｉＯＢＮよりなる無機微粒子の表面
に、耐熱性シリコンラダーポリマーとの親和性に優れた
アミノプロピルトリエトキシシランが保持されているた
め、第１の実施の形態に比しても、熱膨張係数の低減効
果が大きくなっている。
においては、低誘電率で、埋め込み特性にも優れた層間
絶縁膜４が形成されたことがわかる。また、本実施の形
態においては、ＳｉＯＢＮよりなる無機微粒子の表面
に、耐熱性シリコンラダーポリマーとの親和性に優れた
アミノプロピルトリエトキシシランが保持されているた
め、第１の実施の形態に比しても、熱膨張係数の低減効
果が大きくなっている。
【００３９】以上、本発明に係る半導体装置の実施の形
態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限
定されるものではないことはいうまでもない。例えば、
樹脂として、シロキサン変成ポリイミドや耐熱性シリコ
ンラダーポリマーの代わりに、シリル化ポリメチルシル
セスキオキサンや環化重合フッ素樹脂、ポリスルホン
（ＰＳＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエ
ーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ＢＣＢ樹脂、シク
ロ−α，α，α’，α’エトラフルオロρキシレン等を
用いてもよい。また、無機微粒子としても、ＳｉＯＦ、
ＳｉＯＢＮの代わりに、ＳｉＢＮ、ＢＮ等の低誘電物質
を用いてもよい。
態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限
定されるものではないことはいうまでもない。例えば、
樹脂として、シロキサン変成ポリイミドや耐熱性シリコ
ンラダーポリマーの代わりに、シリル化ポリメチルシル
セスキオキサンや環化重合フッ素樹脂、ポリスルホン
（ＰＳＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエ
ーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ＢＣＢ樹脂、シク
ロ−α，α，α’，α’エトラフルオロρキシレン等を
用いてもよい。また、無機微粒子としても、ＳｉＯＦ、
ＳｉＯＢＮの代わりに、ＳｉＢＮ、ＢＮ等の低誘電物質
を用いてもよい。
【００４０】さらに、これら無機微粒子の表面に保持さ
せる表面処理剤としても、該無機微粒子表面に良好に保
持可能であり、且つ、樹脂との親和性に優れた化合物で
あれば、アミノプロピルトリエトキシシランに限られな
い。例えば、アミノ基を有する化合物として、アミノエ
チルアミノプロピルトリエトキシシラン等が使用でき、
イソシアネート基を有する化合物として、イソシアネー
トプロピルトリエトキシシラン、イソシアネートエチル
イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が使用で
きる。
せる表面処理剤としても、該無機微粒子表面に良好に保
持可能であり、且つ、樹脂との親和性に優れた化合物で
あれば、アミノプロピルトリエトキシシランに限られな
い。例えば、アミノ基を有する化合物として、アミノエ
チルアミノプロピルトリエトキシシラン等が使用でき、
イソシアネート基を有する化合物として、イソシアネー
トプロピルトリエトキシシラン、イソシアネートエチル
イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が使用で
きる。
【００４１】また、無機微粒子の添加量や、この無機微
粒子に樹脂との親和性を向上させる目的で保持させる表
面処理剤の量も、適宜変更可能である。
粒子に樹脂との親和性を向上させる目的で保持させる表
面処理剤の量も、適宜変更可能である。
【００４２】その他、本発明を適用して成膜がなされる
ウェハの構成や、各種製造条件等も適宜変更可能であ
る。
ウェハの構成や、各種製造条件等も適宜変更可能であ
る。
【００４３】
【実施例】ここで、本発明の効果を示すために、以下の
ような実験を行った。
ような実験を行った。
【００４４】即ち、ポリイミド樹脂に対して、粒径０．
１μｍの略球形のＳｉＯＦ粒子を０〜６０体積％の範囲
で添加し、これを混合した後、熱膨張係数を測定した。
また、上述のＳｉＯＦ粒子にアミノプロピルトリエトキ
シシランを０．１ｇ／ｍ2 保持させておいた以外は同様
にして、熱膨張係数を測定した。この結果を図３に示
す。
１μｍの略球形のＳｉＯＦ粒子を０〜６０体積％の範囲
で添加し、これを混合した後、熱膨張係数を測定した。
また、上述のＳｉＯＦ粒子にアミノプロピルトリエトキ
シシランを０．１ｇ／ｍ2 保持させておいた以外は同様
にして、熱膨張係数を測定した。この結果を図３に示
す。
【００４５】図３より、樹脂にＳｉＯＦ粒子を添加する
ことにより、熱膨張係数が低減されることがわかる。ま
た、ＳｉＯＦ粒子の表面をアミノプロピルトリエトキシ
シランにて被覆することにより、熱膨張係数の低減効果
がさらに向上することがわかる。
ことにより、熱膨張係数が低減されることがわかる。ま
た、ＳｉＯＦ粒子の表面をアミノプロピルトリエトキシ
シランにて被覆することにより、熱膨張係数の低減効果
がさらに向上することがわかる。
【００４６】また、ＳｉＯＦ粒子の添加量が種々に異な
るものを実際に、図２で示したような段差を有するウェ
ハ上に塗布した。この結果、ＳｉＯＦ粒子の添加量が８
０体積％を越えたものは、該ＳｉＯＦ粒子の分散性が著
しく劣化し、良好な塗布ができなくなることがわかっ
た。なお、熱膨張係数が抑制され、且つ、良好な膜質を
有する塗膜が形成できる範囲を調べたところ、ＳｉＯＦ
粒子の添加量が１０〜４０体積％の範囲であることがわ
かった。
るものを実際に、図２で示したような段差を有するウェ
ハ上に塗布した。この結果、ＳｉＯＦ粒子の添加量が８
０体積％を越えたものは、該ＳｉＯＦ粒子の分散性が著
しく劣化し、良好な塗布ができなくなることがわかっ
た。なお、熱膨張係数が抑制され、且つ、良好な膜質を
有する塗膜が形成できる範囲を調べたところ、ＳｉＯＦ
粒子の添加量が１０〜４０体積％の範囲であることがわ
かった。
【００４７】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すると、低誘電率であり、且つ、埋め込み特性
に優れた絶縁膜を形成できる。
明を適用すると、低誘電率であり、且つ、埋め込み特性
に優れた絶縁膜を形成できる。
【００４８】このため、この絶縁膜を層間絶縁膜として
適用した半導体装置においては、微細化・多層化した配
線パターン間の寄生容量が低減され、且つ、配線間の絶
縁が確実に行える。
適用した半導体装置においては、微細化・多層化した配
線パターン間の寄生容量が低減され、且つ、配線間の絶
縁が確実に行える。
【００４９】したがって、本発明を適用することによっ
て、動作速度の向上、消費電力の低減が図られ、且つ、
信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。
て、動作速度の向上、消費電力の低減が図られ、且つ、
信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。
【図１】本発明の半導体装置の一構成例を示す模式的断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の半導体装置を製造する工程を示すもの
であり、配線パターンが形成されたウェハを示す模式的
断面図である。
であり、配線パターンが形成されたウェハを示す模式的
断面図である。
【図３】無機微粒子の添加量と熱膨張係数との関係を示
す特性図である。
す特性図である。
【図４】従来の半導体装置の一構成例を示すものであ
り、樹脂よりなる層間絶縁膜に、熱処理によって空隙が
生じた状態を示す模式的断面図である。
り、樹脂よりなる層間絶縁膜に、熱処理によって空隙が
生じた状態を示す模式的断面図である。
１ Ｓｉ基板、 ２ ＳｉＯ2 膜、 ３ 配線パター
ン、 ４ 層間絶縁膜
ン、 ４ 層間絶縁膜
【手続補正書】
【提出日】平成８年８月２６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】このような構成を有する半導体装置の層間
絶縁膜４は、比誘電率が３．０となり、熱膨張係数が５
×１０-5（／Ｋ）、ガラス転移温度が３００℃となる。
ＳｉＯＦよりなる無機微粒子が添加されていないシロキ
サン変成ポリイミド単独膜の比誘電率は２．８、熱膨張
係数が１×１０-4（／Ｋ）、ガラス転移温度が２００℃
であることと比べると、本実施の形態における層間絶縁
膜４は、誘電率を低く保ちながら、熱膨張係数が低減さ
れ、ガラス転移温度が高くなっていることがわかる。
絶縁膜４は、比誘電率が３．０となり、熱膨張係数が５
×１０-5（／Ｋ）、ガラス転移温度が３００℃となる。
ＳｉＯＦよりなる無機微粒子が添加されていないシロキ
サン変成ポリイミド単独膜の比誘電率は２．８、熱膨張
係数が１×１０-4（／Ｋ）、ガラス転移温度が２００℃
であることと比べると、本実施の形態における層間絶縁
膜４は、誘電率を低く保ちながら、熱膨張係数が低減さ
れ、ガラス転移温度が高くなっていることがわかる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３６】このような構成を有する層間絶縁膜４は、
比誘電率が３．０となり、熱膨張係数が６×１０-5（／
Ｋ）、ガラス転移温度が２５０℃となる。ＳｉＯＢＮ粒
子が添加されていない耐熱性シリコンラダーポリマー単
独膜の比誘電率は２．８、熱膨張係数が１×１０-4（／
Ｋ）、ガラス転移温度が１５０℃であることと比べる
と、本実施の形態における層間絶縁膜４は、誘電率を低
く保ちながら、熱膨張係数が低減され、ガラス転移温度
が高くなっていることがわかる。
比誘電率が３．０となり、熱膨張係数が６×１０-5（／
Ｋ）、ガラス転移温度が２５０℃となる。ＳｉＯＢＮ粒
子が添加されていない耐熱性シリコンラダーポリマー単
独膜の比誘電率は２．８、熱膨張係数が１×１０-4（／
Ｋ）、ガラス転移温度が１５０℃であることと比べる
と、本実施の形態における層間絶縁膜４は、誘電率を低
く保ちながら、熱膨張係数が低減され、ガラス転移温度
が高くなっていることがわかる。
Claims (8)
- 【請求項１】 基体上に、少なくとも絶縁膜が設けられ
てなる半導体装置において、 前記絶縁膜が、樹脂中に、低誘電率の無機物よりなる微
粒子が添加されてなるものであることを特徴とする半導
体装置。 - 【請求項２】 前記微粒子が、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＢＮ、
ＳｉＢＮ、ＢＮより選ばれる少なくともいずれかよりな
ることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記微粒子の表面に、樹脂との親和性を
有する化合物が保持されていることを特徴とする請求項
１記載の半導体装置。 - 【請求項４】 前記化合物が、アミノ基あるいはイソシ
アネート基を有するものであることを特徴とする請求項
３記載の半導体装置。 - 【請求項５】 樹脂に低誘電率の無機物よりなる微粒子
を添加して分散させた後、基体上に塗布することにより
絶縁膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項６】 前記微粒子として、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＢ
Ｎ、ＳｉＢＮ、ＢＮより選ばれる少なくともいずれかよ
りなるものを用いることを特徴とする請求項５記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記樹脂に前記微粒子を添加するに先ん
じて、該微粒子の表面に、前記樹脂との親和性を有する
化合物を保持させておくことを特徴とする請求項５記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記化合物として、アミノ基あるいはイ
ソシアネート基を有するものを用いることを特徴とする
請求項７記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15465896A JPH104087A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15465896A JPH104087A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH104087A true JPH104087A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15589060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15465896A Withdrawn JPH104087A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH104087A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE32351E (en) * | 1978-06-19 | 1987-02-17 | Rca Corporation | Method of manufacturing a passivating composite comprising a silicon nitride (SI1 3N4) layer and a phosphosilicate glass (PSG) layer for a semiconductor device layer |
| JP2007531308A (ja) * | 2004-04-02 | 2007-11-01 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | メモリエレメント配列を相互に接続するポリマー誘電体 |
| JP2008028825A (ja) * | 2006-07-24 | 2008-02-07 | Kyocera Corp | 弾性表面波装置及び通信装置 |
| US7563706B2 (en) | 2002-05-14 | 2009-07-21 | Panasonic Corporation | Material for forming insulating film with low dielectric constant, low dielectric insulating film, method for forming low dielectric insulating film and semiconductor device |
-
1996
- 1996-06-14 JP JP15465896A patent/JPH104087A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE32351E (en) * | 1978-06-19 | 1987-02-17 | Rca Corporation | Method of manufacturing a passivating composite comprising a silicon nitride (SI1 3N4) layer and a phosphosilicate glass (PSG) layer for a semiconductor device layer |
| US7563706B2 (en) | 2002-05-14 | 2009-07-21 | Panasonic Corporation | Material for forming insulating film with low dielectric constant, low dielectric insulating film, method for forming low dielectric insulating film and semiconductor device |
| JP2007531308A (ja) * | 2004-04-02 | 2007-11-01 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | メモリエレメント配列を相互に接続するポリマー誘電体 |
| JP2008028825A (ja) * | 2006-07-24 | 2008-02-07 | Kyocera Corp | 弾性表面波装置及び通信装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030902 |