JPH1154498A - 低誘電率絶縁膜とその形成方法、及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents
低誘電率絶縁膜とその形成方法、及びそれを用いた半導体装置Info
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- JPH1154498A JPH1154498A JP9205648A JP20564897A JPH1154498A JP H1154498 A JPH1154498 A JP H1154498A JP 9205648 A JP9205648 A JP 9205648A JP 20564897 A JP20564897 A JP 20564897A JP H1154498 A JPH1154498 A JP H1154498A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体集積回路の多層配線構造において有用
な低誘電率で且つ金属配線に対する密着力の向上したフ
ルオロカーボン系の新しい絶縁膜とその形成方法、及び
その絶縁膜を使用した半導体装置を提供する。 【解決手段】 この絶縁膜は、フルオロカーボンポリマ
ー層と、このフルオロカーボンポリマー層と隣接配線層
との間に介在する、フッ素置換した有機基を含有してい
る有機珪素ポリマーの層とからなる。この絶縁膜を形成
する際には、出発有機珪素ポリマーを製膜してからフッ
素化処理して、出発有機珪素ポリマーの有機基の少なく
とも一部をフッ素置換することにより、フッ素置換した
有機基を含有している有機珪素ポリマー層を形成する。
な低誘電率で且つ金属配線に対する密着力の向上したフ
ルオロカーボン系の新しい絶縁膜とその形成方法、及び
その絶縁膜を使用した半導体装置を提供する。 【解決手段】 この絶縁膜は、フルオロカーボンポリマ
ー層と、このフルオロカーボンポリマー層と隣接配線層
との間に介在する、フッ素置換した有機基を含有してい
る有機珪素ポリマーの層とからなる。この絶縁膜を形成
する際には、出発有機珪素ポリマーを製膜してからフッ
素化処理して、出発有機珪素ポリマーの有機基の少なく
とも一部をフッ素置換することにより、フッ素置換した
有機基を含有している有機珪素ポリマー層を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路の多
層配線構造における絶縁膜の形成方法に関する。本発明
の絶縁膜形成方法により、低誘電率でありしかも耐湿性
に優れた層間絶縁膜が得られるため、信頼性の高い高速
デバイスの提供が可能となる。
層配線構造における絶縁膜の形成方法に関する。本発明
の絶縁膜形成方法により、低誘電率でありしかも耐湿性
に優れた層間絶縁膜が得られるため、信頼性の高い高速
デバイスの提供が可能となる。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子デバイスの高速化がますます
要望されている。デバイスの高速化を実現するために
は、配線抵抗の低下や、多層配線構造の層間絶縁膜の低
誘電率化等により、配線遅延を少なくする必要がある。
要望されている。デバイスの高速化を実現するために
は、配線抵抗の低下や、多層配線構造の層間絶縁膜の低
誘電率化等により、配線遅延を少なくする必要がある。
【０００３】層間絶縁膜の低誘電率化により高速デバイ
スを実現しようとする場合には、従来、層間絶縁膜の材
料として、二酸化珪素、窒化珪素、ＰＳＧ等の無機材
料、あるいはポリイミド、シリコーン樹脂などの有機系
高分子絶縁材料、又はこれらの積層体が用いられてき
た。これらのうちの無機材料の誘電率は、ＣＶＤ系材料
で最も誘電率の低いＳｉＯ2 で約４．０であって、有機
系高分子材料の一般的誘電率である２．５〜３．０より
高い。また、低誘電率の無機ＣＶＤ材料として検討され
ているＳｉＯＦで約３．０〜３．５であるが、この材料
には吸湿により次第に誘電率が上昇してしまうという問
題がある。一方、比較的誘電率が低いとされている有機
系高分子材料は、従来法での微細加工が困難であり、ま
た半導体装置の製造工程でレジスト剥離などに利用され
るＯ2 プラズマ処理において有機基が酸化されるという
欠点を有している。また、Ｏ2 プラズマ処理において酸
化分解を起こさない材料としてフルオロカーボン系ポリ
マーが知られているが、この材料は金属配線との密着性
に劣るため実用化が困難であった。
スを実現しようとする場合には、従来、層間絶縁膜の材
料として、二酸化珪素、窒化珪素、ＰＳＧ等の無機材
料、あるいはポリイミド、シリコーン樹脂などの有機系
高分子絶縁材料、又はこれらの積層体が用いられてき
た。これらのうちの無機材料の誘電率は、ＣＶＤ系材料
で最も誘電率の低いＳｉＯ2 で約４．０であって、有機
系高分子材料の一般的誘電率である２．５〜３．０より
高い。また、低誘電率の無機ＣＶＤ材料として検討され
ているＳｉＯＦで約３．０〜３．５であるが、この材料
には吸湿により次第に誘電率が上昇してしまうという問
題がある。一方、比較的誘電率が低いとされている有機
系高分子材料は、従来法での微細加工が困難であり、ま
た半導体装置の製造工程でレジスト剥離などに利用され
るＯ2 プラズマ処理において有機基が酸化されるという
欠点を有している。また、Ｏ2 プラズマ処理において酸
化分解を起こさない材料としてフルオロカーボン系ポリ
マーが知られているが、この材料は金属配線との密着性
に劣るため実用化が困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、多層配線
構造の層間絶縁膜を低誘電率化することで半導体集積回
路の高速化を図ろうとする様々なアプローチには、それ
ぞれに固有の問題がある。それらのうちで、フルオロカ
ーボン系ポリマーを使用するアプローチは、この材料が
無機系材料より低誘電率であり、しかもＯ2 プラズマ処
理に対する耐性を備えていることから、注目すべきもの
と言える。ところが、この材料は、ほかの低誘電率材料
に比べ上述のように金属配線との密着性に難があるた
め、単一の層として使用するのが困難であり、金属配線
層との間に密着性を確保するための別の層を設けること
が必要である。この密着性を確保するための密着層は、
層間絶縁膜にフルオロカーボン系ポリマーを使用する利
点を帳消しにしないように、それ自体もやはりできる限
り低誘電率であることが不可欠である。
構造の層間絶縁膜を低誘電率化することで半導体集積回
路の高速化を図ろうとする様々なアプローチには、それ
ぞれに固有の問題がある。それらのうちで、フルオロカ
ーボン系ポリマーを使用するアプローチは、この材料が
無機系材料より低誘電率であり、しかもＯ2 プラズマ処
理に対する耐性を備えていることから、注目すべきもの
と言える。ところが、この材料は、ほかの低誘電率材料
に比べ上述のように金属配線との密着性に難があるた
め、単一の層として使用するのが困難であり、金属配線
層との間に密着性を確保するための別の層を設けること
が必要である。この密着性を確保するための密着層は、
層間絶縁膜にフルオロカーボン系ポリマーを使用する利
点を帳消しにしないように、それ自体もやはりできる限
り低誘電率であることが不可欠である。
【０００５】そこで、本発明は、低誘電率で且つ金属配
線に対する密着力の向上したフルオロカーボン系の新し
い絶縁膜と、この絶縁膜を形成する方法を提供すること
を目的とする。この方法により形成した低誘電率且つ高
密着力の絶縁膜を含む半導体装置を提供することも、本
発明の目的である。
線に対する密着力の向上したフルオロカーボン系の新し
い絶縁膜と、この絶縁膜を形成する方法を提供すること
を目的とする。この方法により形成した低誘電率且つ高
密着力の絶縁膜を含む半導体装置を提供することも、本
発明の目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の絶縁膜は、金属
配線層と絶縁層とを積層した多層配線構造における絶縁
層を構成する膜であって、フルオロカーボンポリマー層
と、このフルオロカーボンポリマー層と当該配線層との
間に介在する、フッ素置換した有機基を含有している有
機珪素ポリマーの層とからなることを特徴とする。
配線層と絶縁層とを積層した多層配線構造における絶縁
層を構成する膜であって、フルオロカーボンポリマー層
と、このフルオロカーボンポリマー層と当該配線層との
間に介在する、フッ素置換した有機基を含有している有
機珪素ポリマーの層とからなることを特徴とする。
【０００７】本発明の絶縁膜形成方法は、フルオロカー
ボンポリマー層と、この層の少なくとも片方の面に隣接
した、フッ素置換した有機基を含有している有機珪素ポ
リマーの層とからなるなる絶縁膜を形成する方法であっ
て、出発有機珪素ポリマーを製膜してからフッ素化処理
して、当該出発有機珪素ポリマーの有機基の少なくとも
一部をフッ素置換することにより、当該フッ素置換した
有機基を含有している有機珪素ポリマー層を形成するこ
とを特徴とする。
ボンポリマー層と、この層の少なくとも片方の面に隣接
した、フッ素置換した有機基を含有している有機珪素ポ
リマーの層とからなるなる絶縁膜を形成する方法であっ
て、出発有機珪素ポリマーを製膜してからフッ素化処理
して、当該出発有機珪素ポリマーの有機基の少なくとも
一部をフッ素置換することにより、当該フッ素置換した
有機基を含有している有機珪素ポリマー層を形成するこ
とを特徴とする。
【０００８】本発明の半導体装置は、金属配線層と絶縁
層を交互に積層して形成した多層配線構造を含む半導体
装置であって、絶縁層が、フルオロカーボンポリマー層
と、このフルオロカーボンポリマー層と当該配線層との
間に介在する、フッ素置換した有機基を含有している有
機珪素ポリマーの層とからなる絶縁膜により構成されて
いることを特徴とする。
層を交互に積層して形成した多層配線構造を含む半導体
装置であって、絶縁層が、フルオロカーボンポリマー層
と、このフルオロカーボンポリマー層と当該配線層との
間に介在する、フッ素置換した有機基を含有している有
機珪素ポリマーの層とからなる絶縁膜により構成されて
いることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】多層配線構造の層間絶縁膜として
有用な本発明の絶縁膜は、低誘電率で且つＯ 2 プラズマ
処理に対する耐性のあるフルオロカーボンポリマー層
と、このフルオロカーボンポリマー層と隣接金属配線層
との間に介在する、フッ素置換した有機基を含有してい
る有機珪素ポリマー（以下においては説明を簡単にする
ため「フッ素置換有機珪素ポリマー」と呼ぶことにす
る）の層とから構成される。
有用な本発明の絶縁膜は、低誘電率で且つＯ 2 プラズマ
処理に対する耐性のあるフルオロカーボンポリマー層
と、このフルオロカーボンポリマー層と隣接金属配線層
との間に介在する、フッ素置換した有機基を含有してい
る有機珪素ポリマー（以下においては説明を簡単にする
ため「フッ素置換有機珪素ポリマー」と呼ぶことにす
る）の層とから構成される。
【００１０】フルオロカーボンポリマー層の材料として
は、任意のフルオロカーボン系ポリマーを使用すること
ができる。一例として、半導体装置産業において周知の
アモルファス・フルオロカーボン（α−ＣＦ）を使用す
ることができ、α−ＣＦ層は例えばプラズマを利用した
化学気相成長により容易に形成することができる。
は、任意のフルオロカーボン系ポリマーを使用すること
ができる。一例として、半導体装置産業において周知の
アモルファス・フルオロカーボン（α−ＣＦ）を使用す
ることができ、α−ＣＦ層は例えばプラズマを利用した
化学気相成長により容易に形成することができる。
【００１１】本発明の絶縁膜では、フルオロカーボンポ
リマー層と隣接金属配線層との間にフッ素置換有機珪素
ポリマー層が配置される。このポリマー層は、対応する
出発有機珪素ポリマーの被膜を形成してからそれをフッ
素化して得ることができる。配線層が絶縁層の下に存在
する場合には、フッ素置換有機珪素ポリマー層を形成し
てからフルオロカーボンポリマー層を形成するように
し、絶縁層の上に配線層が存在する場合には、フルオロ
カーボンポリマー層の形成後にその上にフッ素化有機珪
素ポリマー層を形成するようにする。言うまでもなく、
フッ素置換有機珪素ポリマー層は、絶縁層の上下に金属
配線層が配置される場合にはフルオロカーボンポリマー
層の上下に配置される。
リマー層と隣接金属配線層との間にフッ素置換有機珪素
ポリマー層が配置される。このポリマー層は、対応する
出発有機珪素ポリマーの被膜を形成してからそれをフッ
素化して得ることができる。配線層が絶縁層の下に存在
する場合には、フッ素置換有機珪素ポリマー層を形成し
てからフルオロカーボンポリマー層を形成するように
し、絶縁層の上に配線層が存在する場合には、フルオロ
カーボンポリマー層の形成後にその上にフッ素化有機珪
素ポリマー層を形成するようにする。言うまでもなく、
フッ素置換有機珪素ポリマー層は、絶縁層の上下に金属
配線層が配置される場合にはフルオロカーボンポリマー
層の上下に配置される。
【００１２】フッ素置換有機珪素ポリマー層は、対応す
る出発有機珪素ポリマーをフッ素化して形成されるが、
この出発有機珪素ポリマーは、分子中にシロキサン結合
（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合）を含まず、且つ製膜後にフッ素
化可能な有機基を有する限り、どのような有機珪素ポリ
マーであってもよい。本発明の絶縁膜のフッ素置換有機
珪素ポリマー層の出発ポリマーとして有用な有機珪素ポ
リマーの代表例は、下式
る出発有機珪素ポリマーをフッ素化して形成されるが、
この出発有機珪素ポリマーは、分子中にシロキサン結合
（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合）を含まず、且つ製膜後にフッ素
化可能な有機基を有する限り、どのような有機珪素ポリ
マーであってもよい。本発明の絶縁膜のフッ素置換有機
珪素ポリマー層の出発ポリマーとして有用な有機珪素ポ
リマーの代表例は、下式
【００１３】
【化３】
【００１４】で表されるポリカルボシランであり、この
式のＲは水素、炭素数１〜３の非芳香族炭化水素基、又
は芳香族炭化水素基であって、一つの珪素原子に結合し
た二つのＲ基のうちの少なくとも一方は水素以外の炭化
水素基であり、Ｒ’はそれぞれ独立に、水素、炭素数１
〜３の炭化水素基、又は芳香族炭化水素基であり、ｎは
正の整数である。炭化水素基の典型的な例は、メチル
基、エチル基等のアルキル基であり、また芳香族炭化水
素基の代表例はフェニル基である。
式のＲは水素、炭素数１〜３の非芳香族炭化水素基、又
は芳香族炭化水素基であって、一つの珪素原子に結合し
た二つのＲ基のうちの少なくとも一方は水素以外の炭化
水素基であり、Ｒ’はそれぞれ独立に、水素、炭素数１
〜３の炭化水素基、又は芳香族炭化水素基であり、ｎは
正の整数である。炭化水素基の典型的な例は、メチル
基、エチル基等のアルキル基であり、また芳香族炭化水
素基の代表例はフェニル基である。
【００１５】出発有機珪素ポリマーとしてポリカルボシ
ランを使用する場合について言えば、本発明の絶縁膜を
形成しようとする基板（この基板の表面には金属配線層
が存在する場合と、本発明の絶縁膜のフルオロカーボン
ポリマー層が存在する場合の両方がある）の上に、その
ポリカルボシランの被膜をを形成してから、フッ素化処
理を行ってポリカルボシランの有機基の水素原子の少な
くとも一部をフッ素で置換するようにする。このフッ素
置換のためのフッ素化処理は、ポリカルボシラン被膜を
例えばフッ素プラズマにさらすことで行うことができ
る。
ランを使用する場合について言えば、本発明の絶縁膜を
形成しようとする基板（この基板の表面には金属配線層
が存在する場合と、本発明の絶縁膜のフルオロカーボン
ポリマー層が存在する場合の両方がある）の上に、その
ポリカルボシランの被膜をを形成してから、フッ素化処
理を行ってポリカルボシランの有機基の水素原子の少な
くとも一部をフッ素で置換するようにする。このフッ素
置換のためのフッ素化処理は、ポリカルボシラン被膜を
例えばフッ素プラズマにさらすことで行うことができ
る。
【００１６】フッ素置換有機珪素ポリマーの出発ポリマ
ーとなるポリカルボシランのような有機珪素ポリマー
は、本質的に、無機の絶縁膜材料に比べて低誘電率で、
ＳｉＯＦが示すような誘電率の上昇を招く吸湿性もな
く、更に平坦性にも優れているが、これらの特性はフッ
素化処理して有機基がフッ素置換された後にも失われる
ことがない。そして有機基がフッ素置換された有機珪素
ポリマーは、出発ポリマーに比べて更に誘電率が低下
し、しかも金属材料に対してフルオロカーボンポリマー
よりも各段に強い密着力を発現する。従って、このよう
な低誘電率且つ高密着力の層をフルオロカーボンポリマ
ー層と配線層との間に挿入することにより、フルオロカ
ーボンポリマー層による低誘電率化の効果を帳消しにす
ることなく、絶縁層と金属配線層との密着力を高めるこ
とができる。
ーとなるポリカルボシランのような有機珪素ポリマー
は、本質的に、無機の絶縁膜材料に比べて低誘電率で、
ＳｉＯＦが示すような誘電率の上昇を招く吸湿性もな
く、更に平坦性にも優れているが、これらの特性はフッ
素化処理して有機基がフッ素置換された後にも失われる
ことがない。そして有機基がフッ素置換された有機珪素
ポリマーは、出発ポリマーに比べて更に誘電率が低下
し、しかも金属材料に対してフルオロカーボンポリマー
よりも各段に強い密着力を発現する。従って、このよう
な低誘電率且つ高密着力の層をフルオロカーボンポリマ
ー層と配線層との間に挿入することにより、フルオロカ
ーボンポリマー層による低誘電率化の効果を帳消しにす
ることなく、絶縁層と金属配線層との密着力を高めるこ
とができる。
【００１７】本発明の絶縁膜のフッ素置換有機珪素層
は、一般にはフルオロカーボンポリマー層よりかなり薄
くて差し支えなく、例えば、０．０５〜０．２μｍ程度
の厚みを採用することができる。その一方、フルオロポ
リマー層は、所定の層間絶縁効果が得られるように定め
られた厚さを持つように形成される。
は、一般にはフルオロカーボンポリマー層よりかなり薄
くて差し支えなく、例えば、０．０５〜０．２μｍ程度
の厚みを採用することができる。その一方、フルオロポ
リマー層は、所定の層間絶縁効果が得られるように定め
られた厚さを持つように形成される。
【００１８】本発明によれば、金属配線層と、低誘電率
で且つ配線層との密着力に優れた絶縁層とを交互に積層
して形成した多層配線構造を含む半導体装置が実現可能
になる。この半導体装置は、絶縁層が低誘電率であるた
め高速動作が可能であり、絶縁層と配線層との密着力が
確保されていることに加えて、絶縁層の吸湿による誘電
率の経時的な上昇が抑制され、更に絶縁層にＯ2 プラズ
マ耐性があるため、高い信頼性を獲得することができ
る。
で且つ配線層との密着力に優れた絶縁層とを交互に積層
して形成した多層配線構造を含む半導体装置が実現可能
になる。この半導体装置は、絶縁層が低誘電率であるた
め高速動作が可能であり、絶縁層と配線層との密着力が
確保されていることに加えて、絶縁層の吸湿による誘電
率の経時的な上昇が抑制され、更に絶縁層にＯ2 プラズ
マ耐性があるため、高い信頼性を獲得することができ
る。
【００１９】
【実施例】次に、実施例により本発明を更に説明する。
本発明がこれらの実施例に少しも限定されないことは、
言うまでもないことである。
本発明がこれらの実施例に少しも限定されないことは、
言うまでもないことである。
【００２０】〔実施例１〕配線厚８０００Å（８００ｎ
ｍ）、配線幅０．５μｍのアルミニウム配線を施したシ
リコン基板上に、フッ素化有機珪素ポリマー（以下「Ｓ
ｉＣＦ」と略記する）の第一の層（厚さ０．１μｍ）
と、アモルファス・フルオロカーボンポリマー（以下
「α−ＣＦ」と略記する）の層（厚さ０．５μｍ）と、
ＳｉＣＦの第二の層（厚さ０．１μｍ）とから構成され
る積層構造の絶縁膜を、次に述べる条件で形成した。
ｍ）、配線幅０．５μｍのアルミニウム配線を施したシ
リコン基板上に、フッ素化有機珪素ポリマー（以下「Ｓ
ｉＣＦ」と略記する）の第一の層（厚さ０．１μｍ）
と、アモルファス・フルオロカーボンポリマー（以下
「α−ＣＦ」と略記する）の層（厚さ０．５μｍ）と、
ＳｉＣＦの第二の層（厚さ０．１μｍ）とから構成され
る積層構造の絶縁膜を、次に述べる条件で形成した。
【００２１】ＳｉＣＦ層は、下式
【００２２】
【化４】
【００２３】で表されるポリカルボシラン（平均分子量
３０００）の２０ｗｔ％キシレン溶液を基板上にスピン
コートし、窒素雰囲気中において１５０℃でプリベーク
を行ってから、ダウンフロー型プラズマ発生装置にてフ
ッ素プラズマ処理を施して形成した。このフッ素プラズ
マ処理の条件は次のとおりであった。 印加電力 １．５ｋＷ 圧力 １．０Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ） 基板温度 １７０℃ ガス ＮＦ3
３０００）の２０ｗｔ％キシレン溶液を基板上にスピン
コートし、窒素雰囲気中において１５０℃でプリベーク
を行ってから、ダウンフロー型プラズマ発生装置にてフ
ッ素プラズマ処理を施して形成した。このフッ素プラズ
マ処理の条件は次のとおりであった。 印加電力 １．５ｋＷ 圧力 １．０Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ） 基板温度 １７０℃ ガス ＮＦ3
【００２４】α−ＣＦ層は、平行平板型プラズマ装置を
用いて以下の条件で成膜を行った。 印加電力 １３．５６ＭＨｚ、１００Ｗ 圧力 １．０Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ） 基板温度 ４００℃ ガス Ｃ2 Ｈ2 ２０ｓｃｃｍ Ｃ4 Ｆ8 （シクロブタン） １００ｓｃｃｍ Ｏ2 ５０ｓｃｃｍ
用いて以下の条件で成膜を行った。 印加電力 １３．５６ＭＨｚ、１００Ｗ 圧力 １．０Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ） 基板温度 ４００℃ ガス Ｃ2 Ｈ2 ２０ｓｃｃｍ Ｃ4 Ｆ8 （シクロブタン） １００ｓｃｃｍ Ｏ2 ５０ｓｃｃｍ
【００２５】形成した積層絶縁膜上に電極を形成し、誘
電率を測定した結果、２．３（１ＭＨｚ）が示された。
また、２週間の大気放置後も、この絶縁膜の誘電率の上
昇は見られなかった。
電率を測定した結果、２．３（１ＭＨｚ）が示された。
また、２週間の大気放置後も、この絶縁膜の誘電率の上
昇は見られなかった。
【００２６】また、絶縁膜のアルミニウム配線層に対す
る密着力を評価するため、引張り試験を行った。この試
験は、図１に示したような引張試験用試料を作製して行
った。図１において、１はアルミニウム配線層（図示せ
ず）を表面に形成した基板であり、２はこのアルミニウ
ム配線層の上に形成したＳｉＣＦ層、３はその上に形成
したα−ＣＦ層、４は更にその上に形成したＳｉＣＦ層
であり、これらの２、３、４の積層体が本発明による絶
縁膜５を構成している。基板１の下面（絶縁膜５のない
方の面）と、絶縁膜５の上面を、それぞれ接着剤８及び
８’で引張治具９及び９’に接着した。両方の治具９及
び９’を反対方向に引っ張って、絶縁膜５のＳｉＣＦ層
２を接触しているアルミニウム配線層から剥離するのに
要する力を測定して、密着力とした。試験の結果、本発
明のＳｉＣＦ／α−ＣＦ／ＳｉＣＦ積層構造の絶縁膜
は、α−ＣＦ膜単層からなる比較用絶縁膜に比べて約５
倍の密着力を示した。
る密着力を評価するため、引張り試験を行った。この試
験は、図１に示したような引張試験用試料を作製して行
った。図１において、１はアルミニウム配線層（図示せ
ず）を表面に形成した基板であり、２はこのアルミニウ
ム配線層の上に形成したＳｉＣＦ層、３はその上に形成
したα−ＣＦ層、４は更にその上に形成したＳｉＣＦ層
であり、これらの２、３、４の積層体が本発明による絶
縁膜５を構成している。基板１の下面（絶縁膜５のない
方の面）と、絶縁膜５の上面を、それぞれ接着剤８及び
８’で引張治具９及び９’に接着した。両方の治具９及
び９’を反対方向に引っ張って、絶縁膜５のＳｉＣＦ層
２を接触しているアルミニウム配線層から剥離するのに
要する力を測定して、密着力とした。試験の結果、本発
明のＳｉＣＦ／α−ＣＦ／ＳｉＣＦ積層構造の絶縁膜
は、α−ＣＦ膜単層からなる比較用絶縁膜に比べて約５
倍の密着力を示した。
【００２７】〔実施例２〕５個のリングオーシュレータ
を形成した基板上に、実施例１と同様の条件で本発明の
ＳｉＣＦ／α−ＣＦ／ＳｉＣＦ積層構造の絶縁膜を形成
し、この絶縁膜にリングオーシュレータが直列に接続す
るようにスルーホールを形成後、２層目配線まで形成し
た基板と、比較試料としてテトラエトキシシラン（ＴＥ
ＯＳ）から形成したＳｉＯ2 絶縁膜を用いた基板を作製
した。それぞれの基板の配線遅延を比較した結果、本発
明による絶縁膜を用いた基板は約２５％の配線遅延短縮
が可能であることがわかった。
を形成した基板上に、実施例１と同様の条件で本発明の
ＳｉＣＦ／α−ＣＦ／ＳｉＣＦ積層構造の絶縁膜を形成
し、この絶縁膜にリングオーシュレータが直列に接続す
るようにスルーホールを形成後、２層目配線まで形成し
た基板と、比較試料としてテトラエトキシシラン（ＴＥ
ＯＳ）から形成したＳｉＯ2 絶縁膜を用いた基板を作製
した。それぞれの基板の配線遅延を比較した結果、本発
明による絶縁膜を用いた基板は約２５％の配線遅延短縮
が可能であることがわかった。
【００２８】〔比較例〕平行平板型プラズマ装置を用
い、実施例１で使用したのと同様のアルミニウム配線層
を施したＳｉ基板上に、以下の条件で約０．５μｍ厚の
ＳｉＯＦ膜を形成した。 印加電力 １３．５６ＭＨｚ、１００Ｗ 圧力 １．０Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ） 基板温度 ３５０℃ ガス ＴＥＯＳ １００ｓｃｃｍ Ｃ4 Ｆ8 ３００ｓｃｃｍ Ｏ2 １００ｓｃｃｍ
い、実施例１で使用したのと同様のアルミニウム配線層
を施したＳｉ基板上に、以下の条件で約０．５μｍ厚の
ＳｉＯＦ膜を形成した。 印加電力 １３．５６ＭＨｚ、１００Ｗ 圧力 １．０Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ） 基板温度 ３５０℃ ガス ＴＥＯＳ １００ｓｃｃｍ Ｃ4 Ｆ8 ３００ｓｃｃｍ Ｏ2 １００ｓｃｃｍ
【００２９】形成した絶縁膜上に電極を形成し、誘電率
を測定した結果、３．１（１ＭＨｚ）が示された。しか
し、２週間の大気放置後、誘電率は３．８まで上昇し
た。
を測定した結果、３．１（１ＭＨｚ）が示された。しか
し、２週間の大気放置後、誘電率は３．８まで上昇し
た。
【００３０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
により、低誘電率で密着性に優れた絶縁膜の利用が可能
となり、多層配線構造における配線遅延の低減に効果的
である。これにより、高速デバイスを実現するとともに
信頼性の高い半導体装置を提供できる。
により、低誘電率で密着性に優れた絶縁膜の利用が可能
となり、多層配線構造における配線遅延の低減に効果的
である。これにより、高速デバイスを実現するとともに
信頼性の高い半導体装置を提供できる。
【図１】実施例１における引張試験のために作製した試
料を説明する図である。
料を説明する図である。
１…アルミニウム配線基板 ２、４…フッ素化有機珪素ポリマー層 ３…アモルファス・フルオロカーボンポリマー層 ５…絶縁膜 ８、８’…接着剤 ９、９’…引張治具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中田 義弘 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 山口 城 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 金属配線層と絶縁層とを積層した多層配
線構造における絶縁層を構成する膜であって、フルオロ
カーボンポリマー層と、このフルオロカーボンポリマー
層と当該配線層との間に介在する、フッ素置換した有機
基を含有している有機珪素ポリマーの層とからなること
を特徴とする絶縁膜。 - 【請求項２】 前記フッ素置換した有機基を含有してい
る有機珪素ポリマーが、下式 【化１】 で表されるポリカルボシラン（この式のＲは水素、炭素
数１〜３の非芳香族炭化水素基、又は芳香族炭化水素基
であって、一つの珪素原子に結合した二つのＲ基のうち
の少なくとも一方は水素以外の炭化水素基であり、Ｒ’
はそれぞれ独立に、水素、炭素数１〜３の炭化水素基、
又は芳香族炭化水素基であり、ｎは正の整数である）を
フッ素化して得られたものである、請求項１記載の絶縁
膜。 - 【請求項３】 炭化水素基であるＲがメチル基であり、
Ｒ’が水素である、請求項２記載の絶縁膜。 - 【請求項４】 フルオロカーボンポリマー層と、この層
の少なくとも片方の面に隣接した、フッ素置換した有機
基を含有している有機珪素ポリマーの層とからなるなる
絶縁膜を形成する方法であって、出発有機珪素ポリマー
を製膜してからフッ素化処理して、当該出発有機珪素ポ
リマーの有機基の少なくとも一部をフッ素置換すること
により、当該フッ素置換した有機基を含有している有機
珪素ポリマー層を形成することを特徴とする絶縁膜形成
方法。 - 【請求項５】 前記出発有機珪素ポリマーが、下式 【化２】 で表されるポリカルボシラン（この式のＲは水素、炭素
数１〜３の非芳香族炭化水素基、又は芳香族炭化水素基
であって、一つの珪素原子に結合した二つのＲ基のうち
の少なくとも一方は水素以外の炭化水素基であり、Ｒ’
はそれぞれ独立に、水素、炭素数１〜３の炭化水素基、
又は芳香族炭化水素基であり、ｎは正の整数である）で
ある、請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 炭化水素基であるＲがメチル基であり、
Ｒ’が水素である、請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 前記出発有機珪素ポリマーのフッ素化処
理をフッ素ガスによるプラズマにて行う、請求項４から
６までのいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項８】 金属配線層と絶縁層を交互に積層して形
成した多層配線構造を含む半導体装置であって、絶縁層
が、フルオロカーボンポリマー層と、このフルオロカー
ボンポリマー層と当該配線層との間に介在する、フッ素
置換した有機基を含有している有機珪素ポリマーの層と
からなる絶縁膜により構成されていることを特徴とする
半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9205648A JPH1154498A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 低誘電率絶縁膜とその形成方法、及びそれを用いた半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9205648A JPH1154498A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 低誘電率絶縁膜とその形成方法、及びそれを用いた半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1154498A true JPH1154498A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16510382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9205648A Withdrawn JPH1154498A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 低誘電率絶縁膜とその形成方法、及びそれを用いた半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1154498A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002284998A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-10-03 | Fujitsu Ltd | シリコン系組成物、低誘電率膜、半導体装置および低誘電率膜の製造方法 |
| JP2007273494A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Fujitsu Ltd | 絶縁膜形成用組成物及び半導体装置の製造方法 |
| KR101173075B1 (ko) * | 2003-06-16 | 2012-08-13 | 디지털옵틱스 코포레이션 유럽 리미티드 | 집적 회로 디바이스를 패키징하는 방법 및 장치 |
-
1997
- 1997-07-31 JP JP9205648A patent/JPH1154498A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002284998A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-10-03 | Fujitsu Ltd | シリコン系組成物、低誘電率膜、半導体装置および低誘電率膜の製造方法 |
| JP4545973B2 (ja) * | 2001-03-23 | 2010-09-15 | 富士通株式会社 | シリコン系組成物、低誘電率膜、半導体装置および低誘電率膜の製造方法 |
| KR101173075B1 (ko) * | 2003-06-16 | 2012-08-13 | 디지털옵틱스 코포레이션 유럽 리미티드 | 집적 회로 디바이스를 패키징하는 방법 및 장치 |
| JP2007273494A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Fujitsu Ltd | 絶縁膜形成用組成物及び半導体装置の製造方法 |
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Legal Events
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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