TW426915B - Semiconductor device and method for the fabrication thereof - Google Patents
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Description
\96 C 6 7 Β 經潦邡中矣掠绛扃貝工消費合作社印裂 克、發明説明(1 ) 本發明是有關於一種形成低介電常數之電絕緣薄膜的製 私,以及一個具有連接構造的半導體裝置,它至少包含一 個導電層與中間夾置一個絕緣層。本發明也涉及製造這種 半導體裝置的方法。 半導體元件的越來越小型化(半導體裝置越來越高階的 積體化)已導至半導體基板上多階連接構造的應用。爲了 降低導體之間的寄生電容,通常這種半導體裝置内利用的 絕緣層物質主要的是包含氧化碎。 矽酸絕緣薄膜是已知可做爲保護層與電子裝置中的絕緣 層。利用濕式鍍膜組成以形成鍍層的方法是大家熟悉的方 法°例如’美國專利編號4,756,977説明的方法就是應用倍 半碎氧统化氫樹脂溶劑溶液於基板上,以矽酸薄膜鍍在電 子裝置上,再蒸發溶劑且以1 5〇。〇到丨〇〇〇t的溫度加熱而起 轉變作用成爲類似矽酸的陶質材料。 一個已知的情況是絕緣薄膜的介電常數可以藉著絕緣薄 膜本身形成氣孔構造而降低。例如,美國專利编號 5,548,159説明的方法就是應用倍半矽氧烷化氫樹脂產物的 烘烤形成一個具有氣孔構造的絕緣薄膜以做爲高階積體電 路的介電層。然而這個專利並沒有説明形成氣孔構造的特 別方法。 因爲半導體元件的小型化導致連接小間隙數的增加與連 接之間的鬲度相對比例,所以大的薄膜厚度與連接之間很 好的塡補容量是絕緣層所需要的。近年來,具有連接間隙 低於0.18微米(μηι)的高階積體電路已設計於半導體裝置 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS } Α4規格(210+乂297公釐) {請先W请背面之注意事項其填寫冬育0 -装· ♦\stf 經濟部中央標孪局員工消費合作社印製 …9'5_^_ 五、發明説明(2 ) 中。然而這種型式的高階積體電路中絕緣層所需的介電常 數要低於2.7 ’甚至倍半梦氧貌化氫樹脂形成的絕緣層也 無法得到這樣的介電常數。 本發明的一個目地就是提供一種方法以形成—個具有低 介電常數的絕緣薄膜。 本發明進一步的一個目地就是提供—個具有低介電常數 絕緣層的半導體裝置以及其製造方法。 本發明是有關於形成電絕緣薄膜的方法,其中這個方法 包含一種在基板表面的組合物鍍膜,此組合物包含 (A) —種樹脂係由下列各物中選出:電絕緣、熱固化有機 樹脂與電絕緣、熱固化無機樹脂;以及 (B) —種可以溶解樹脂(A)的溶劑;以及 (C) 一種沸點或蒸氣壓曲線或親合力與溶劑(B)不同的容 劑; 之後’至少蒸發一部份的溶劑(B)與(C);再曝光此基板於 高能輻射中且在固化樹脂(A)時或其過程之後,引發剩餘 溶劑的氣化。 本發明也是有關於形成電絕緣薄膜的方法,其中這個方 法包含一種組合物鍍膜在基板表面,此组合物包含 (A) —種樹脂係由下列各物中選出:電絕緣、熱固化有機 樹脂與電絕緣、熱固化無機樹脂;以及 (B) —種可以溶解樹脂的溶劑;以及 (D) —種可溶解在溶劑(B)中的物質以及藉由加熱形成溫 度範圍0 °C至80(TC時或與樹脂(A)作用而產生氣體; -5- 本紙張尺度適财國a家轉(CNS ) Μ祕(210X297公釐) I——·-------1------t------# (請先閎讀背面之注意事項再填#本頁) 正頁(89年12月) 五 ^28¾08340號專利申請案 6 吏読明書修正頁(89年1? 發明説明( <後’蒸發溶劑(B);再曝光此基板於高能赛射中且在固 化樹脂(A)時或其過程之後,從物質⑼中引發氣 生。 本發明的方法可以導致薄膜的氣孔化或稀疏化以及降低 介電常數至低於2.7。這樣可以讓丰導體裝置内連接之間 的寄生電容適當地H而此半導體#置的連接構造至少 包含一個導電層於半導體基板的表面上並以一個央置其門 的電絕緣層關-甚至在連接間“利.職米的高^ 體電路中亦然。 圖式之簡單說明 圖1(a)是一截視圖,其顯示開始製造一半導體元件時於 一半導體基板上形成一個基部絕緣層;圖1(b)是—截视 圖,其顯示隨後於半導體基板之表面塗佈之步驟以形成一 絕緣層;圖1 (〇是一截视圖,其顯示光罩及蝕刻步驟且 選擇性地敍刻絕緣層;以及圖丨(d)是一截视圖,其顧示 於半導體基板上形成一多層互連結構之步驟。 ---------^------.π------線 - « 「請先叼讀背面之注意事^再填?ξ本頁〕 經濟部中央棣华局員工消費合作杜印製 本紙伕尺度適用中國國家標挛(CNS )厶4規_格(2i〇X297公釐) λ o X7®8340號專利申請案 文說明書修正頁(89年12月) g7 五、發明説明(3a) 元件符號說明 1半導體基板 5孔洞 2基部絕緣層 6a、6b上層連接 3a、3b、3c低層連接 7絕緣層 4絕緣層 經濟部中夬樣準局貝工消費合作社印裝 本發明所利用的無機或有機樹脂(A)如果可以溶於溶劑 中就可加以應用,並且可以在應用之後利用熱固化,以及 提供絕緣作用。樹脂(A)無機物的實例有矽酸前身樹脂例 如倍半碎氧坡化氫樹脂(Hydrogen silsesquioxane)、珍坑氧 基部份水解化合物(partial hydrolyzates of alkoxysilane)、 與其它物質;而有機樹脂的實例有聚醯亞胺樹脂 (P〇丨yimide resins)、氟煙(fluorocarbon)樹脂、環丁婦甲苯 (benzocyclobutene) 樹脂、與氟化聚烯丙基***(fluorinated polyally丨ethers) » 樹脂(A)可以是單一樹脂形式或兩個以上之樹脂混合形 式。矽酸前身樹脂(具固化成為矽酸的能力)是較佳的選 擇*因為它提供特佳的絕緣性質。在這些矽酸前身樹脂 中,可以利用於非回蝕製程的倍丰矽氧烷化氫樹脂是最佳 的選擇。 倍半矽氧烷化氫樹脂是一種聚矽氧烷,它主要的架構包 -6a - 未紙汝尺度適用中國國家樣率(CNS ) A4規格(210X297公釐) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(4 ) 含三功能基矽氧烷單元的HSi03/2,且是一個通式爲 (Hsi〇3/2)n的聚合物,其中下標η是整數。倍半碎.氧烷化氫 樹脂基於它們的分子結構可分類成階梯型聚碎氧熄與箱型 聚矽氧烷。階梯型聚矽氧烷的端點例如可以由經基、三有 機矽氧化合物如三甲基矽氧基、或二有機氫矽氧基如二甲 基氫矽氧基做爲末端阻斷。倍半矽氧烷化氫樹脂可用合成 方式得到,例如三氣矽烷的水解與隨後的縮聚作用(參考 美國專利編號3,615,272與日本專利應用公開或未審的)編 號Sho 59-189126 (189,126/1984)與 Sho 60-42426 (42,426/1985))。 溶劑(B)應該可以溶解樹脂(A)而不會同時發生化學變 化’但它不是很重要。適合做爲溶劑的實例有芳香族 溶劑如甲苯、二曱苯、與其它同族之物;脂肪族溶劑如己 燒、庚烷、辛烷 '與其它同族之物;酮類溶劑如甲基乙基 酿1、甲基異丁基酮、與其它同族之物;脂肪酯溶劑例如乙 酸丁酯、乙酸戊酯、與其它同族之物;以及矽酮溶劑例如 甲基矽氧烷鏈如六甲基二矽氧烷與1,1,3,3-四甲基二矽氧 坡、環矽氧烷如1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基四環矽氧烷與 1,3,5,7-四曱基四環矽氧烷、與矽烷如四甲基矽燒與二甲基 二乙基矽烷。甲基異丁基酮與矽酮溶劑是較佳的選擇。 溶劑(C)是可溶解的且至少具有下列中的一個特徵:沸 點、蒸氣壓曲線、與樹脂親和力是不同於溶劑(B)相對的 特徵。沸點高於溶劑之沸點的溶劑是較佳的選擇。溶 劑(C)的實例有(括弧中的値是沸點):碳化氫溶劑例如戊 苯(202°C)、異丙苯(152°C)、1,2-二乙苯(183°C)、1,3-二乙苯 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) :™裝------訂------線--P - - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明(5 ) (181°C) ' 1,4-二乙苯(i84°C)、環己苯(239°C)、二戊烯(177 C )、2,6-二甲萘(262°C )、p-異丙基甲苯(177°C )、樟腦油 (1 60-1 85°C)、^:溶劑(110_2〇〇。〇、順式-十氫 ^(196«C)、反 式十氫萘(187*C)、癸烷(174°C)、四氫荔(2〇7。〇、松節油 (153,175°C)、煤油(200-245°C)、十二烷(216°C)、分支的十 二院基笨與其它同類物質;酮與醛溶劑例如乙醯苯(2〇 i 7 匸)、異佛爾酮(215.3°(:)'佛爾鲷(198-199。(:)、甲基環己酮 (169-170_5°C)、甲基n_庚酮(195.3。〇)、與其它同族物質; 酿溶劑例如二乙基酞酸鹽(296‘TC)、乙酸苄酯(2Ι5·5ΐ)、 γ-丁内酯(204。(:)、草酸丁二酯(24(rc)'乙酸_2乙基己酯 (198.6°C)、苯曱酸乙酯(213.2"C)、甲酸苄酯⑽代)、與其 它同族物質;含硫化合物溶劑例如硫酸乙酯(2〇8t )、環减 烷(285°C)、與其它同族之物:函烴溶劑、醇溶劑;醚化碳 化氫溶劑;羧基酐溶劑;酚基溶劑;以及矽酮溶劑。 在形成絕緣薄膜的組成中,樹脂(A)溶解於溶劑(]5)與((:) 中,溶劑(B)與(C)不只是做爲樹脂的溶劑,而且它們會在 樹脂固化時或之後氣化並逸出,因此在絕緣薄膜中留下空 隙或空間,結果產生一個低介電常數的絕緣薄膜。主要$ 劑(B)的主要部份會在鍍膜基板之後馬上蒸發,但一部: 會留在薄膜中,而殘留部份的作用是形成空隙。然而,^ 了有效地降低介電常數,溶劑(C)必需加到溶劑(b)中,= 劑(c)是一個或更多個溶劑的组成並且比溶劑(b)具更高的 沸點,或是具有與溶劑(B)不同的蒸氣壓曲線,也就是, 更不容易蒸發,或與溶劑⑻比起來,對樹脂具不同的親 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ---;-------1------1T------a (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 * q λ 6 A7 厶 2^9 Β7 五、發明説明(6) 和力。溶劑(c)在鍍膜基板之後,仍然在薄膜中保持多 量,且樹脂固化時或之後它會蒸發並且逸出。溶劑(c)並 不重要,但選擇它的要點應是著重在得到與樹脂固化溫度 之間有最佳的關係。 添加物(D)是氣體產生源,它是一種或更多可溶於溶劑(B) 之物質的混合,且可因加熱形成的溫度範圍〇 °C至8〇〇°C或 與樹脂反應的作用中產生氣體。”氣體產生’’意謂的是揮發 產生的氣體、獨自分解反應產生的氣體、以及與樹脂起化 學反應產生的氣體。 在形成絕緣薄膜的组成中,樹脂(A)與物質(D) —起溶解 於溶劑(B)中’物質(D)經由加熱或與樹脂反應而產生氣 體’取好也是在樹脂固化時或固化之後從系統逸出。產生 氣體的效應,最好也是從系統逸出,它是爲了在絕緣薄膜 中產生空隙或自由空間,因此降低絕緣薄膜的的介電常 數。氣體從物質(D)產生時的溫度必需與形成絕緣薄膜的 溫度相容,且是在0°C至800°C之間,最好是25。(:至4〇〇。(: 之間。因爲在較佳實例中,大部份的溶劑(B)在鍍膜到基 板上之後立刻蒸發且從物質(D)產生的氣體之後接著產 生’從物貝(D)產生成體的起始溫度最好比溶劑(b)的滞點 高。 經由揮發產生氣體的添加物(D)實例有有機固體例如二苯 基、萘、E、與其同族之物,以及油類例如矽酮油與其同 族之物,但不限於此類。當倍半矽氧烷化氫樹脂做爲樹脂 時,最好搭配妙酮。 -9- 本紙張尺度適用中國國家榇準(CNS ) Μ規格(2 [ Ο X 297公釐) --;-------^------1Τ------0 - - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 5五、發明説明( A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 由本身分解產生氣體的添加物⑼實例有 .過氧化二苯甲睦與其類似之物,但不限於此類。物如 和樹脂反應產生氣體的添加物⑼實例有胺 四甲基·U6.己烷二胺,當樹脂包含氫切^ 其中產生的氣體是氫氣。 鍍膜在基板上的樹脂是利用曝光於高能輕射中形成固化 作用,例如電子束、紫外線輕射'm與並 的高能輕射。它可以利用單-型態的輕射或多種輕射的组 合。曝光於高能輕射中可以保持低溫下引發樹脂的固化: 如上述’經由曝光於高能輕射中而在低溫下 ㈣u使其可以利用低分子量的倍切氧貌化氫樹^ 为子宜小於1’50G。低分子量的倍半砂氧貌化氫樹脂可以提 供很好的能力來鍍膜與平坦化基板,並且可以填入盥藏入 基板表面因結構造成的變異,例如連接結構。然而,曝光 在高溫.的同時會使樹脂四處散落而污染周圍的設備,並縮 小薄膜厚度。因此,在熱固化的實例中,例如,烤壚中’, 它必需事先從倍切氧坑化氫樹脂中移除低分子量成份。 然而,曝光於高能輕射中可以使用低分子量的倍半石夕氧烷 化氫樹脂。 樹脂固化反應的空氣也不是很重要,除了氮氣與氧氣之 外,固化反應也可以在特別的空氣中進行例如水氣、氨 氣 我化氮、與臭氧 當高能輻射是電子束的時候,曝光可以進行於周圍氣壓 下或降低的氣壓中。在環境溫度下的放射,空氣並不重要 10- 本紙乐尺度適用中國國家標革(CNS ) A4规格(210X297公廣:) 』-------襄-- f請先閲讀背面之注^W項再填寫本頁) 訂一-J 1---線--Ί------ 經滴部中央櫺準局R Μ消贫合作社印欠 Α269^6 五'發明説明(8) 且可以在上述的空氣中進行曝光。在降低壓力的放射中, 眞空度並不重要,且放射可以在任何壓力範圍下進行,例 如超高眞空至接近環境壓力的眞空下。此外,曝光是在降 低壓力下進行時,且特別是樣品在高眞空曝光後立刻保持 在降低壓力下,絕緣薄膜中產生的獨立鍵可以保持著。這 種情況下,眞空度下降而允許各種氣體靠近樣品,可以讓 氣體與樣品鍵結或代替獨立鍵,因此可以利用放射之後的 反應來形成薄膜。 由固化反應產生的交叉結合,例如,可以是基於矽鍵結 合氫的濃縮反應產生的交叉結合、基於矽鍵結合氫與矽鍵 結合乙烯族的附加反應產生的交又結合、以及基於烷氧基 族與梦燒基族的農縮反應產生的交叉結合就如無機與有機 SOGs的已知型態。考慮這種情況,形成絕緣薄膜的组成 中可以包含一種適當選擇的添加物以加速高能輻射引發的 固化反應。這種固化加速器,例如,可以是一個销包含像 氣銘酸六元水合物,且應該適當選擇以符合高能輻射的形 式。 本發明產生薄膜的方法可以利用在半導體裝置的製造 上。如圖1 (a.)所示,製造過程始於形成一個基部絕緣層2 在一個半導體基板1(矽晶圓),而其表面已形成一個半導 體元件(未顯示)。例如,這種裝置可以覆蓋—個BPSG薄 膜在整個半導體基板表面並重艘薄膜s 一個導電層由爽錢 金屬的方法,例如鋁金屬,形成於基部絕緣層2上。因 此’更低層的連接3 a、3 b、3 c可由已知的方法形成圖樣式 -11 - 本紙張尺度適用中國囡家標準(CNS ) A4規格(2丨Οχ 297公瘦) Ρ : 裝-- (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁 -° 5 經濟部中夬標準局員工消費合作'杜印製 Α7 Β7 五、發明説明(9 ) 的導電層。 如圖1(b)所示,一個絕緣層4接著以鍍層方式例如旋轉塗 饰的方法形成於半導體基板丨整個表面上,且包含薄膜形 成的成份,接著再以高能輻射曝光來固化樹脂。這個製程 之中,氣體的產生是在絕緣層4中樹脂固化時或固化之後 引發的’且氣體的產生導致絕緣層4的稀疏化。這種稀疏 化在絕緣層4中以氣孔方式或增加自由空間的方式發展而 成。 如圖1(c)所示’例如’到達低層連接3 a與3 ^的孔洞5由 光阻罩上並各別選擇性地蝕刻覆蓋於更低層連接3 a與3 c 的絕緣層4而成。之後,一個導電層以金屬濺鍍方法,例 如鋁滅鍍方法,形成覆蓋在整個表面上。接著以電漿蝕刻 法回蝕直到絕緣層4的曝光,而保持中間層以孔洞5連接。 如圖1 (d)所不,上層連接6 a與6 b以及絕緣層7以相同的 方法形成於回蝕過的表面上,它與更低層連接33至3£;以 及絕緣層4使用的方法一樣。上述步驟導致半導體基板〗上 面低層連接3 a與3 c以及上層連接6 a與6 b多層結構的形 成,其中連接以基部絕緣層2與中間絕緣層4、7的形成電 絕緣。上述説明的製造方法可以得到稀疏化絕緣層4的介 電常數低於2.7。 爲了降低絕緣層的介電常數至低於27,本發明中它有需 要藉著增加氣孔或自由空間來降低絕緣層密度。然而,這 種氣孔特徵的發展必需不會在薄膜強度 '介電崩潰、附著 力、與濕氣吸收上產生負面影響。因此,絕緣層樹脂最好 本紙張尺度朝巾® ϋ家德輋(cm) ————.-------裝------訂-----.—線-----Γ J— - - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 12 經濟部中央搮隼局員工消費合作社印袋 r α \ 5 a? 2,^^ Β7 " ~ _____ ____ 五、發明説明(1〇 ) 是二氧化矽的前身倍半矽氧烷化氫樹脂。 在樹脂溶液鍍上半導體基板後,溶劑被移除,樹脂被溶 解以填入半導體基板上表面的凹陷處以及使絕緣層上的下 陷處和突出點平坦化。這種情況下,樹脂最好具有溶點或 軟化點。1 當樹脂溶液沒有包含添加物(D)時,樹脂固化之初產生的 氣體是由溶劑產i。當樹脂纟液包含添加物⑼時,樹脂 固化之初產生的氣體是由添加物或溶劑產生。在任一狀況 下,樹脂固化之初必需產生氣體。當樹脂未固化時產生氣 體,類似破裂的情況會在最後得到的絕緣層發生,因而不 能產生分解樹脂後所期望得到的絕緣層厚度。 樹脂開始固化時’ A 了產生氣體,在引發固化之溫度, 溶劑或添加物的化學穩定可以藉著開始產生氣體時給與高 溫以及/或樹脂開始固化時給與低溫而得到。氣體的產生 最好疋在一段適當固化後,但在完全固化之前。完全固化 前氣體的產生可以有效地在絕緣層中產生氣孔。 氣體的產生也可以在降低氣壓時進行。在降低氣壓時產 生氣體可以加速氣體的產生。除了利用加熱產生氣體外, 也可以利用超音波或微波(例如電磁輻射)感應產生氣體。 利用微.波感應產生氣體可以降低整個製造過程的溫度處 理。氣體產生後,可進一步利用加熱或高能輻射的曝光進 行樹脂固化。製程中溫度的處理可因高能輻射的應用而降 低。 氣體的產生可由例如揮發(簡單的氣化)、氣化反應如分 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 11..-------奸衣------1T------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 λ 9 β
7 B 五、發明説明(11) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 解反應以及化學反應(也包含與樹脂之間的反應昇華、 以及固體液化之後的氣化。可以進行氣化或分解並且在產 生氣體之後不會在系統中殘留的添加物是—個較佳的 選擇,因爲它們不會對半導體裝置產生負面影響。 絕緣層的介電常數可以藉由下述的方法,在半導體基板 上鍍膜而降到低於2.7。把溶解在溶劑中的有機樹脂及/或 無機樹脂鍍在半導體基板上,接著以高能輻射曝光來固化 菽樹脂以形成絕緣層,並在樹脂開始固化之後,因絕緣層 内邵氣體的產生而稀疏化該絕緣層。這樣可以讓半導體裝 置内連接之間的寄生電容降至適當的値,其中此連接結構 至少包含一個導電層配置於半導體基板上,而且以一個夾 置其中的電絕緣層隔開-縱使在一個連接間隙小於〇丨8微米 的高階積體電路中也是可以產生此種效應。 實例 所以’那些熟悉本技藝者可以了解與認知本文中所説明 的發明’它以下述中的一些實例做進—步的説明,但是有 一點必需了解的,這些實例不應該被利用來限制本發明中 如申請專利範圍所説明的領域。一埃相當於〇, 1毫微米 (nm)。 經濟·部中央標準局員工消费合作社印製 碎酸的轉變是利用傅利葉轉換紅外線(Fourier transform-infrared)吸收光譜量測絕緣層中矽-氫鍵的殘餘量百分比來 評估(旋轉塗佈之後的量視爲丨〇〇%)。 介電常數是以矽晶圓上形成的一個具有電阻10_2Ω-αη、 在25°C/百萬赫茲之下量測得到。量測方法是利用阻抗分 -14- 本紙蒗尺度適用中國國家橾準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) 經濟部中央榡準局員工消費合作社印褽 Α7 Β7 五、發明説明(12 ) 析儀以夾層方式用鋁做爲電極測量連接之間的電容値。 ,具有多層鋁連接結構基部(連接圖樣的特徵高度爲〇5微 米、寬與間隙各爲0.18微米)並且鍍上化學氣相沉積薄膜的 半導體裝置被利用於下文的實例i_7中以及比較實例i與2 中説明。 ~ 實例1 _ 形成倍半碎乳燒化乳樹脂的分子.量比例爲一平均分子香 1,540與一平均分子量7,7〇5(分子量以,5〇〇的組合物=41%, 溶點90°C)的組合物,因而得到的合成部份爲一平均分子量 5,830與平均分子量11,200的混合組合物(落點爲I8〇«c)。 這種h-樹脂溶解於甲基異丁酮中而得到包含固體比重18% 的溶液。此溶液中以溶液重量爲基礎再加入1 %比重的環 己苯。 倍半珍氧统化氫樹脂溶液以500轉/分鐘(rpm)的轉速進行 3秒旋轉塗佈於半導體裝置上,之後保持5,〇〇〇 rpm的主要 轉速1 0秒鐘。溶液芫全蒸發之後,在室溫中保持丨〇分 鐘’因而在其最深的部位得到厚度8,〇丨〇埃的薄膜。接著利 用加速電壓165千伏特(KV)的電子束發射器,在包含7〇單 位/百萬(ppm)氧分子之氮氣流下,讓晶圓曝光在放射量8 〇 百萬輻射量(Mrad)的電子束中,這時候,絕緣層比剛剛旋 轉塗佈完成之後更不易溶解於甲基異丁嗣之中。 接著,晶圓在包含10 ppm氧氣的氮氣流之下,於4〇〇。(:的 石英爐中退火1小時,再取出來放置於室溫中1 〇分鐘。形 成於晶圓上的絕緣層包含的ί夕-氫鍵殘留量爲74%,由此可 -15- 本紙張尺度適用中國國家橾準(CNS〉Α4規格(210 Χ 297公釐)
—-------裝------、訂------Μ (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁;I Δ2Β9ΐ^. Α7 Β7
經濟部中央標準局—工消費合作社印I 五、發明説明(13) 確認倍半矽氧烷化氫樹脂轉變成矽酸的比例爲26%。而 且’在轉變之後’絕緣層上沒有發現到不正常現象,例如 破裂等等。 絕緣層上形成化學氣相沉積薄膜之後,多層連接結構以 通路孔連接技術慢慢地形成。半導體裝置中最後形成的絕 緣層介電常數爲2.5,且沒有發現到電子特性上任何不正 常的現象。 實例2 實例1中描述的h -樹脂部份溶解於甲基異丁酮中而得到 固體比重1 8%的溶液。此溶液中以溶液重量爲基礎加入 10%比重的環己基苯。 利用實例1中説明的方法,倍半矽氧烷化氫樹脂溶液旋 轉塗佈於半導體裝置上’而在其最後深部份形成厚度8,020 埃的薄膜。接著,晶圓如實例i説明的方法,曝光於電子 束中並且退火。形成於晶圓上的絕緣層包含的梦-氫鍵殘 留量爲73%,由此可確認倍半矽氧烷化氫樹脂轉變成矽酸 的比例爲27%。而且,在轉變之後,絕緣層上沒有發現到 不正常現象,例如破裂等等。 絕緣層上形成化學氣相沉積薄膜之後,多層連接結構以 通路孔連接技術慢慢地形成。半導體裝置中最後形成的絕 緣層介電常數爲2.4,且沒有發現到電子特性上任何不正 常的現象。 實例3 實例1中描述的h -樹脂部份溶解於甲基異丁酮中而得到 -16 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X29·?公楚} .~·I--------裝------訂------線--- {請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ ___Β7 經濟部中央橾準局員工消費合作社印装 五、發明説明(14 ) -- 固體比重W溶液。此溶液中以溶液重量爲基礎加入 10%比重的環己基苯。 么呀加入 利用實例1中説明的方法,拉 去倍+矽氧烷化氫樹脂溶 轉塗伟於半導體裝置上,作是+ 谷及旋 仏疋王要轉速爲4 5〇〇 10秒鐘,而在其最後深邱&布士 r A ^ 便冰郅伤形成厚度13,200埃的薄膜。接 奢’如貫例1説明的方法,使曰 _ 々由便印圓曝光於電子束中並且退 火。形成於晶圓上的绝後》4人L 虼緣層包含的矽_氫鍵殘留量爲 7 4 %,由此可確認倍半妙氣^ 干矽巩烷化氫樹脂轉變成矽酸的比例 爲26%。而JL,在轉變之後 竹又又後,絕緣層上沒有發現到不正 現象,例如破裂等等。 絕緣層上形成化學氣相沉積薄膜之後,多層連接結構以 通路孔連接技術慢慢地形成。半導體裝Η最後㈣㈣ 緣層介電常數爲2.4,且沒有發規 又哨贫現到電子特性上任何不正 常的現象。 實例4 實例1中描述的h·樹脂部㈣解於?基異丁酮中而得到 固體比重_溶液。此溶液中以溶液重量爲基礎加入 10%比重的戊苯。 利用實例1中説明的方法,倍切氧燒化氬樹脂溶液旋 轉塗佈於半導體裝置上,而在其最後㈣份形成厚度8,_ 埃的涛膜。接著,如實⑴說明的方法,讓晶圓曝光於電 子束中並且退火。形成於晶圓上的絕緣層包含的矽-氫鍵 殘邊量爲74 /〇’由此可確認倍半矽氧燒化氨樹脂轉變成梦 酸的比例爲鳩。而且,在轉變之後,絕緣層上沒有發現 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21 〇 X 297公潑〉 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 、1Τ ---線---^--; J.— • ---1 I I:
.^n I - I II 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印製 五、發明説明(15) 到不正常現象’例如破裂等等。 絕緣層上形成化學氣相沉積薄膜之後,多層連接結構以 通路孔連接技術慢慢地形成。半導體裝置中最後形成的絕 緣層介電常數爲2.4 ’且沒有發現到電子特性上任何不正 常的現象。 實例5 實例1中描述的h -樹脂部份溶解於甲基異丁酮中而得到 固體比重18%的溶液。此溶液中以溶液重量爲基礎加入 10%比重的二苯基。 利用實例1中説明的方法,倍半矽氧烷化氫樹脂溶液旋 轉塗佈於半導體裝置上’而在其最後深部份形成厚度8,〇15 埃的薄膜。接著’如實例i説明的方法,讓晶圓曝光於電 子束中並且退火。形成於晶圓上的絕緣層包含的矽-氫键 殘留量爲74%,由此可確認倍半矽氧烷化氫樹脂轉變成矽 酸的比例爲26%。而且,在轉變之後,絕緣層上沒有發現 到不正常現象,例如破裂等等。 絕緣層上形成化學氣相沉積薄膜之後,多層連接結構以 通路孔連接技術慢慢地形成。半導體裝置中最後形成的絕 緣層介電常數爲2.4,且沒有發現到電子特性上任何不正 常的現象。 實例6 形成倍半妙氧坑化氫樹脂的分子量比例爲一平均分子量 1,540與一平均分子量7,705且具有溶點90°C的组合物,因 而得到的合成部份爲一平均分子量743與一平均分子量 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4規格(210XW7公釐) Ί J J 裝------、玎-------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 5 A7 B7 五、發明説明(16 ) 1,613且具有溶點爲25°C的混合组合物。這種h-樹脂溶解於 六甲基二矽氧烷/八甲基三矽氧烷(3〇/7〇比重)中而得到包 含固體比重25%的溶液。此溶液中以溶液重量爲基礎再加 入10%比重的環己基苯。 利用實例1中説明的方法,倍半矽氧烷化氫樹脂溶液旋 轉塗佈於半導體裝置上,但是主要轉速是3,〇〇〇 rpm並進行 1 0秒鐘,因而在其最深的部位得到厚度8,〇 15埃的薄膜。 接著,如實例1,讓晶圓曝光在電子束中並且退火,但是 電子束放射量爲160 Mrad。形成於晶圓上的絕緣層包含的 矽-氫鍵殘留量爲72%,由此可確認倍半矽氧烷化氫樹脂轉 變成矽酸的比例爲28%。而且,在轉變之後,絕緣層上沒 有發現到不正常現象,例如破裂等等。 絕緣層上形成化學氣相沉積薄膜之後,多層連接結構以 通路孔連接技術慢慢地形成。半導體裝置中最後形成的絕 緣層介電常數爲2.2,且沒有發現到電子特性上任何不正 常的現象。 實例7 100/。比重的環己基苯被加到一個二氧化矽前身的有機玻璃 塗佈(spin-〇n-glass)上(取自東京〇y〇 Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha 之OCD型式7)。 利用實例1説明的方法,有機玻璃塗佈溶液旋轉塗佈在 半導體裝置上,而在其最深部·份形成厚度7,52〇埃的薄膜。 接著,晶圓曝光於電子束中並且退火,就如實例1中所説 明的方法。這時候’它被確認已轉變成矽酸。而且轉變之 -19^ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇Χ 297公t ) —'-------^------1T------.^ C请先閱讀背面之注意事項异填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消f合作社印裝 \ 〇 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(17) 後絕緣層上沒有發現到不正常現象,例如破裂等等。 絕緣層上形成化學氣相沉積薄膜之後,多層連接結構以 通路孔連接技術慢慢地形成。半導體裝置中最後形成的絕 緣層介電常數爲2.6 ’且沒有發現到電子特性上任何不正 常的現象。 比較實例1 實例1中描述的h-樹脂部份溶解於甲基異丁酮中而得到 固體比重18%的溶液。 利用實例1中説明的方法,倍半珍氧燒化氯樹脂容液旋 轉塗侔於半導體裝置上,而在其最後深部份形成厚度8〇15 埃的薄膜。接著’晶圓在包含1〇ppm氧氣的氮氣流之下, 於4紙的石英壚中退幻小時,再取出來放置於室溫中iq 分鐘。形成於晶圓上的料層包含㈣.氫鍵殘留量爲 75%’由此可確認倍切氧健化氫樹脂轉變切酸的比例 爲25%。而且’在轉變之後,絕緣層上沒有發現到不正常 現象,例如破裂等等。 絕緣層上形iU匕帛氣相沉積薄膜之*,多㉟以 通路孔連接技術慢慢地形成。半導# # 干夺隨裝置中最後形成的絕 緣層介電常數爲2_8’1沒有發現到電子特性上任何不正 常的現象。 比較實例2 實例】中描述的h-樹脂部份溶解於甲基異丁酮中而得到 固體比重20%的溶液。 利用實例1中説明的方法’倍切氧境化氫樹脂溶液旋 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210χ297公釐) ,1^^-1τ*'4 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) '5 '5
A7 ____B7_ __ 五、發明説明(18 ) 轉塗怖於半導體裝置上,但是主要轉速爲4,500 rpm並持續 10秒鐘’而在其最後深部份形成厚度13J〇〇埃的薄膜。接 著’晶圓在包含1 〇 ppm氧氣的氮氣流之下,於400°C的石 英爐中退火1小時,再取出來放置於室溫中分鐘。形成 於晶圓上的絕緣層包含的矽-氫鍵殘留量爲75%,由此可確 認倍半碎氧烷化氫樹脂轉變成矽酸的比例爲25%。這個例 子中’轉變成的絕緣層厚度會實際地降低,並且發現到破 裂的現象〇 絕緣層上形成化學氣相沉積薄膜之後,多層連接結構以 通路孔連接技術慢慢地形成。半導體裝置中最後形成的絕 緣層介電常數爲2.8,且在裝置某些部份發現電子連接暇 斑點。 實例8 倍半碎氧烷化氬樹脂以曰本專利出版(K〇k〇ku)編號Sho 47-3 1838(美國專利編號3,615,272)實例1 (第3頁)中説明的 方法進行合成。利用凝膠浸透套色法(GPC)分析倍半矽氧 燒化氫樹脂產物得到—平均分子量1,54〇與一平均分子量 7’705的组合物。根據日本專利應用Laid 〇pen(K〇kai或尚未 審的)編號Hei 6-157760(157,760/1994)(美國專利編號 5,416,190)中實例丨(第5頁)説明的方法,倍半矽氧烷化氫 樹脂會受限於分子量分布比例。利用GPc分析倍半砂氧垸 化氫樹脂還原後的部份("h-樹脂部份,,),得到一平均分子 量5,830與一平均分子量n,200的組合物。下面説明的是 GPC量測的條件。 -21 - 本紙張尺度適用中國國家‘羋(CNS ) A4規格(2丨0'乂 297公釐) I I 裝 1* 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(19)
儀器:Tosoh公司的802A 系列:G3000/G4000/G5000/G6000 溶劑載體:甲苯
儀器溫度:30°C 分子量標準:聚苯乙烯 偵測法:微分折射計 樣品:2 %比重的固體(甲苯溶液) h -樹脂部份溶解於甲基異丁酮中而得到22〇/〇比重(固體) 的溶液。此溶液中以溶液重量爲基礎加入1 %的環己基 苯。溶液以500轉/分鐘(rpm)的轉速進行3秒鐘旋轉塗佈於 碎晶圓上,之後保持3,〇〇〇 rpm的轉速1 〇秒鐘,再放置於 室溫中保持10分鐘,而產生厚度6,040埃的薄膜。接著利 用加速電壓165千伏特(KV)的電子束發射器,在包含7〇單 位/百萬(ppm)氧分予的氮氣流之下,讓晶圓曝光在放射量 80 Mrad的電子束中,這時候,絕緣層比剛剛旋轉塗佈完 成之後更不易溶解於甲基異丁酮之中。 接著,晶圓在包含10 ppm氧氣的氮氣流之下,於4〇〇<1(:的 石英爐中退火1小時,再取出來放置於室溫中〗〇分鐘。形 經 濟 部 中 央 標 準 員 工 消 費 A 社 印 製 成於晶圓上的絕緣層包含的矽_氫鍵殘留量爲74%,由此可 確認倍半矽氧烷化氫樹脂轉變成矽酸。而且,形成的絕緣 層上沒有發現到不正常現象,例如破裂等等。絕緣層的介 電常數爲2.4。 實例9 實例8中準備好的h樹脂部份溶解於甲基異丁綱中而得 -22- 適财_家標準(CNS ) A4規格( Λ 經濟.那中央標芈局負工消費合作社印製 五、發明説明(2〇 ) 到22%比重(固體)的溶液。此溶液中以溶液重量爲基礎加 入10%的環己基苯=> 以實例8中説明的鍍膜方法產生厚度 6,270埃的薄膜。接著,如同實例8,讓晶圓曝光在電子束 放射器中以及退火。形成於晶圓上的絕緣層包含的矽-氫 鍵殘留量爲74%,由此可確認倍半矽氧健化氫樹脂轉變成 矽酸。而且,形成的絕緣層上沒有發現到不正常現象,例 如破裂等等。絕緣層的介電常數爲2.4。 實例1 0 貫例8中準備好的h -樹脂部份溶解於曱基異丁明中而得 到35%比重(固體)的溶液。此溶液中以溶液重量爲基礎加 入〗0%的環己基苯。以實例8中説明的鍍膜方法產生厚度 13,500埃的薄膜,但是主要轉速爲2〇〇〇 rpm且持續1 〇秒 鐘。接著,如同實例8,讓晶圓曝光在電子束放射器中以 及退火。形成於晶圓上的絕緣層包含的矽_氫鍵殘留量爲 74〇/。,由此可確認倍半矽氧烷化氫樹脂轉變成矽酸。而 且’形成的絕緣層上沒有發現到不正常現象,例如破裂等 等。絕緣層的介電常數爲2.4。 實例1 1 實例8中準備好的h -樹脂部份溶解於曱基異丁辆中而得 到22%比重(固體)的溶液。此溶液中以溶液重量爲基礎加 入10%的戌苯。以實例8中説明的鍍膜方法產生厚度6,丨5〇 埃的薄膜。接著,如同實例8,讓晶圓曝光在電子束放射 器中以及退火。形成於晶圓上的絕緣層包含的矽‘氫鍵殘 留量爲74%,由此可確認倍半矽氧烷化氫樹脂轉變成矽 -23- 本紙張尺度適用中國國家樣準(CMS ) A4規格(2!〇X297公釐} — i ^------IT------0 (請先閲讀背面之注意事項再洛寫本頁)
/V 五、發明説明(21 ) A7 B7 經濟部中央樣準局負工消費合作社印11 鉍。而且,形成的絕緣層上沒有發現到不正常現象,例如 破裂等等。絕緣層的介電常數爲2.4。 實例12 實例8中準備好的h -樹脂部份溶解於罗基異丁酮中而得 到22%比重(固體)的溶液。此溶液中以溶液重量爲基礎加 入10 %的二苯基。以貫例8中説明的錢膜方法產生厚度 6,200埃的薄膜。接著,如同實例8’讓晶圓曝光在電子束 放射器中以及退火。形成於晶圓上的絕緣層包含的石夕-氫 鍵殘留量爲7 4 %,由此可確認倍半矽氧烷化氫樹脂轉變成 矽酸。而且,形成的絕緣層上沒有發現到不正常現象,例 如破裂等等。絕緣層的介電常數爲2.4。 實例13 貫例8中準備好的h -樹脂部份溶解於曱基異丁酮中而得 到22%比重(固體)的溶液。此溶液中以溶液重量爲基礎加 入10%的N,N,N’,N'-四甲基-1,6-己燒二胺。以實例8中説明 的鍵膜方法產生厚度6,10 〇埃的薄膜。接著,如同實例8, 讓晶圓曝光在電子束放射器中以及退火。形成於晶圓上的 絕緣層包含的矽-氫鍵殘留量爲32%,由此可確認倍半矽氧 虎化氫樹脂轉變成矽酸。而且,形成的絕緣層上沒有發現 到不正常現象’例如破裂等等。絕緣層的介電常數爲 2.4 〇 實例1 4 I例8中準備好的h _樹脂部份溶解於甲基異丁酮中而得 到22%比重(固體)的溶液。此溶液中以溶液重量爲基礎加 ^ 24 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS )八4麟(21〇乂297公瘦) :-----------^------ΐτ-------線 •· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ύ Λ\ 9 6 9 A/ 五、發明説明(22 ) 入50 ppm比重的過氧化二苯曱醯。以實例8中説明的鍍膜 方法產生厚度6,250埃的薄膜。接著,如同實例8,讓晶圓 曝光在電子束放射器中以及退火。形成於晶圓上的絕緣層 包含的碎-氫鍵殘留量爲35% ’由此可確認倍切氧燒化氮 樹脂轉變成#酸。而且’形成的絕緣層上沒有發現到不正 常現象,例如破裂等等。絕緣層的介電常數爲24。 實例1 5 倍半矽氧烷化氫樹脂以日本專利出版(K〇k〇ku)編號Sh〇 47-3 1838(美國專利编號3,61 5,272)實例ι(第3頁)中説明的 方法進行合成。利用凝膠浸透套色法(Gpc)分析倍半矽氧 坑化氫樹脂產物得到一平均分子量1,54〇與一平均分子量 7,705,以及包含41%分子量比重小於15〇〇的组合物。根據 曰本專利應用Laid Open(Kokai或尚未審的)編號]^6-157760(157,760/1994)(美國專利編號 5,416,190)中實例 1 (第 5頁)説明的方法,倍半矽氧烷化氫樹脂會受限於分子量分 布比例。利用GPC分析倍半矽氧烷化氫樹脂還原後的部份 ("h-樹脂邪份")’得到一平均分子量743與一平均分子量 1,613 ’以及包含比重7 2 %之分子量小於1,5 〇 〇的組合物。 GPC量測的條件與實例8中説明的一樣。 h-樹脂部份溶解於六甲基二矽氧烷/八甲基三矽氧烷 (30/70比重)中而得到包含固體比重30%的溶液。此溶液中 以溶液重量爲基礎再加入10%比重的環己.基苯。以實例8 中説明的鍍膜方法產生厚度6,3 50埃的薄膜。接著,如同實 例8,讓晶圓曝光在電子束放射器中以及退火。形成於晶 -25- 本紙張尺度適用宁國國家標準(_CNS ) A4規格(210X297公釐) . -------^------订------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 426915 A7 __________B7 五、發明説明(23 ) 圓上的絕緣層包含的矽-氫鍵殘留量爲72%,由此可確認倍 半碎氧娱1化氫樹脂轉變成矽酸。而且,形成的絕緣層上沒 有發現到不正常現象,例如破裂等等。絕緣層的介電常數 爲 2.2。 實例I 6 ίο%比重的環己基苯被加到一個有機玻璃塗佈(spin_〇n_ glass)上(取自東京〇y〇 Kagaku K〇gy〇 Kabushiki Kaishai 〇CD型式7)。~個厚度6,2〇〇埃的薄膜以實例8説明的鍍膜 万法產生。接著,如同實例8,讓晶圓曝光在電子束放射 器中以及退火。形成的絕緣層上沒有發現到不正常現象, 例如破裂等等。絕緣層的介電常數爲2 7。 實例1 7 以日本專利出版(Kok〇ku)编號Sh〇 美國專利編 號3,615’272)實例ι(第3頁)中説明的方法進行合成的倍半 矽氧烷化氫樹脂(平均分子量=1,54〇與平均分子量=7,7〇5) 落解於曱基異頂而產生26%㈣(固體)的溶液。此溶液 中以溶液重量爲基礎再加入1〇%比重的環己基苯。以實例 8中説明的鍍膜方法產生厚度6,1〇〇埃的薄膜。接著,如同 實例8,讓晶圓曝光在電子束放射器中以及退火。形成於 晶圓上的絕緣層包含的参氫鍵殘留量爲72%,由此^確说 倍半發氧故化氫樹脂轉變成,夕酸。而且,形成的絕緣層上 沒有發現到不正常現象,例如破裂等等。絕緣層的介電常 數馬2»4。 實例18 . -----—.π—-----線 (請先閱讀背面之注意事項再J/.寫本頁) 1 26 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) 42^S 1 5 ' A7 — B7 五、發明説明(24) — 實例8中準備好的h-樹脂部份溶解於甲基異丁嗣中而得 到22%比重(固體)的溶液。此溶液中各別以溶液重量爲基 礎加入10%的環己基苯以及1 %的聚氧乙烯月桂乙謎。以實 例8中説明的鍍膜方法產生厚度6,350埃的薄膜。接著,如 同貫例8 ’讓晶圓曝光在電子束放射器中以及退火。形成 於晶圓上的絕緣層包含的矽-氫鍵殘留量爲73%,由此可確 認-倍半妙氧燒化氫樹脂轉變成矽酸。而且,形成的絕緣廣 上沒有發現到不正常現象,例如破裂等等。絕緣層的介電 常數爲2.4。 實例1 9 經濟部中央標準局兵工消費合竹社印策 -- I— 1 - - -1 -- -- - -- - I 士又 H - 1: - . . I I I -1 _ / - ίον 、-兑 {請先閱讀背面之注意事項再填寫.尽I ) 實例8中準備好的h-樹脂部份溶解於甲基異丁嗣中而得 到1 8%比重(固體)的溶液。此溶液中以溶液重量爲基礎加 入10/。的環己基苯。形成的溶液以起始轉速轉/分鐘 (rpm)的速度進行3秒旋轉塗佈於多晶矽晶圓上(結構高度 =0.5微米,寬度與間隙=0.18微米),之後保持5,〇〇〇 rpm的 主要轉速1 0秒鐘’接著於室溫中保持丨〇分鐘,因而在其 最深的部位得到厚度8ji〇埃的薄膜。晶圓在氮氣流之下放 置於熱平台上以不同加熱速度15〇。(:/每分鐘' 2〇(rC/每分 鐘、以及25(TC/每分鐘加熱,這樣會導至結構間的液化而 塡補整個間隙以及樹脂表面的平坦化。接著利用加速電壓 165千伏特(KV)的電子束發射器,在包含單位/百萬(ppm) 氧分子的氮氣流之下,讓晶圓曝光在放射量g 〇百萬輕射量 (Mrad)的電子束中,這時候,絕緣層比剛剛旋轉塗佈完成 之後更不易溶解於甲基異丁酮之中。接著,晶圓在包含1〇 -27- 本纸裱尺度適用中S1S家標準(CNS ) Λ4規格(210X 297公廣) 經漪部中央標準局Η工消費合作社印製 H d R -, cz ] y A7 ________B7 五、發明説明(25) ppm氧乳的氮氣流之下,於400 °c的石英爐中退火1小時, 再取出來放置於室溫中1 〇分鐘。形成的絕緣層上沒有發現 到不正常現象,例如破裂等等。 實例2 0 一種氟化聚烯丙基***樹脂根據1995年第十二屆國際 VLSI多階連接研討會會刊中116頁説明的方法進行合成。 利用GPC分析此樹脂產物得到—平均分子量以扣與—平均 分子量9,390的組合物。此種樹脂溶解於甲基異丁酮而產生 26%比重(固體)的溶液。此溶液中以溶液重量爲基礎再加 入10%比重的環己基苯。以實例8中説明的鍍膜方法產生 厚度6,070埃的薄膜。接著,如同實例8,讓晶圓曝光在電 子束放射器中以及退火。這樣可以降低絕緣薄膜的溶解 性。而且’形成的絕緣層上沒有發現到不正常現象,例如 破裂等等。絕緣層的介電常數爲2,4。 實例2 1 實例8中形成的h -樹脂部份溶解於甲基異丁酮而產生 22%比重(固體)的溶液。此溶液中以溶液重量爲基礎再加 入10%比重的環己基苯。以實例8中説明的鍍膜方法產生 厚度6,270埃的薄膜。接著,利用—個具有8kV加速電壓的 電子束放射器,在10 6拖耳(torr)的眞空度中讓晶圓曝光於 5mC/cm2的輻射量下1 〇秒鐘。之後,從眞空中取出樣品, 放置在一般空氣壓力下1 〇分鐘。這時候,絕緣層比剛剛旋 轉塗怖冗成之後更不易溶解於甲基異丁酮之中。 接著’晶圓在包含10 ppm氧氣的氮氣流之下,於400T:的 -28 - 本纸張尺度遄用中國國家標隼{ CNS ) Λ4規格(2!0Χ297公兹) 1--^----------裝------訂-------果 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫木頁) 赶濟部中央標準局男工消費合作社印^ ^269 1 a A7 —________________B7 i、發明説明(26 ) 石英壚中退火1小時,再取出來放置於室溫中10分鐘。形 成於晶圓上的絕緣層包含的矽-氫鍵殘留量爲75%,由此可 確認倍半矽氧烷化氫樹脂轉變成矽酸。而且,形成的絕緣 層上沒有發現到不正常現象,例如破裂等等。絕緣層的介 電常數爲2.4。 實例2 2 實例8中形成的h -樹脂部份溶解於曱基異丁酮而產生 22%比重(固體)的落液。此溶液中以溶液重量爲基礎再加 入10%比重的環己基苯。以實例8中説明的鍍膜方法產生 厚度6,310埃的薄膜。之後,晶圓曝光在強度16〇取/⑽的 紫外光輻射中10分鐘,此紫外光輻射來自一個包含⑺卯^ 臭氧空氣巾的高壓水銀燈。這時候,纟δ緣層比剛剛旋轉塗 佈冗成之後更不易溶解於曱基異丁酮之中。 接著’晶圓在包含i〇ppm氧氣的氮氣流之下,於4〇(Γ(^々 石英爐中退火I小時,再取出來放置於室溫中i〇分鐘。形 成於晶圓上的絕緣層包含的矽_氫鍵殘留量爲71 %,由此可 確認倍半碎氧燒化氳樹脂轉變成碎酸。而且,形成的絕緣 層上/又有發現到不正常現象,例如破裂等等。絕緣層的介 電常數爲2.4。 實例2 3 實例8中形成的h -樹脂部份溶解於甲基異丁酮而產生 220/。比重(固體)的溶液。此溶液中以溶液重量爲基礎再加 入1〇%比重的環己基笨。以實例8中説明的鍍膜方法產生 厚度6,280埃的薄膜。之後,當晶圓放在一個加熱至250T; -29- 本紙張尺度適用中國國家標涿(CNS ) A4规210x297公57 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 、1Τ 4269 A7 B7 經濟部中央#準局工消费合作社印^ 五、發明説明(27) 的熱盤上時,它曝光在強度160 W/cm的紫外光輻射中1 〇 分鐘’此紫外光輻射來自一個包含10 ppm臭氧空氣中的高 壓水銀燈。這時候,絕緣層比剛剛旋轉塗佈完成之後更不 易溶解於甲基異丁酮之中。 接著’晶圓在包含10 ppm氧氣的氮氣流之下,於400 °c的 石英爐中退火1小時,再取出來放置於室溫中1〇分鐘。形 成於晶圓上的絕緣層包含的矽-氫鍵殘留量爲70%,由此可 確認倍半矽氧烷化氫樹脂轉變成矽酸。而且,形成的絕緣 層上沒有發現到不正常現象,例如破裂等等。絕緣層的介 電常數爲2.4。 比較實例3 實例8中形成的h -樹脂部份溶解於曱基異丁酮而產生 22%比重(固體)的溶液。以實例8中説明的鍍膜方法產生 厚度6,070埃的薄膜。接著,晶圓在包含1〇 ρριη氧氣的氮氣 流之下,於400°C的石英爐中退火1小時,再取出來故置於 室溫中1 0分鐘。形成於晶圓上的絕緣層包含的_5夕-氫鍵殘 留量爲75% ’由此可確認倍半矽氧烷化氫樹脂轉變成矽 酸。但是形成的絕緣層上會發現到破裂現象。絕緣層的介 電常數爲2.8。 比較實例4 實例8中形成的h -樹脂部份溶解於曱基異丁酮而產生 35%比重(固體)的溶液。該溶液以旋轉塗的方法形成於 矽晶圓上而產生厚度13,200埃的薄膜,旋轉塗佈的起始轉 速500 rpm持續3秒鐘,再切入主要轉速2,000 rpm進行1 〇秒 -30- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝- 訂 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) Ad規格(2I0X 297公兹) A7 B7 28 五、發明説明( 鐘,之後’於室溫中保持1〇分鐘。接著,晶圓在包含 ΡΡπι氧氣的氮氣液之下,於4〇〇°c的石英爐中退火1小時, 再取出來放置於室溫中1〇分鐘。形成於晶圓上的絕緣層包 含的矽_氫鍵殘留量爲75%,由此可確認倍半矽氧烷化氫樹 脂已轉變成矽酸。但是形成的絕緣層上會產生破裂現象。 絕緣層的介電常數爲2.8。 比較會例5 實例8中形成的h -樹脂部份溶解於甲基異丁酮而產生 比重(固體)的溶液。以實例8中説明的鍍膜方法產生厚度 6,04〇埃的薄膜。接著,晶圓以實例8的方法曝光於電子束 輻射中以及退火。形成於晶圓上的絕緣層包含的矽%氮鍵 殘留量爲69%,由此可確認倍半矽氧烷化氫樹脂已轉變成 矽酸。而且,形成的絕緣層上沒有發現到不正 叩J兄象,例 如破裂等等。絕緣層的介電常數爲2 8。 ---;--------装-------1Τ-------采 ' * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 部 中 k 標 年 局 Ά 工 消· 费 合 社 印 -31 -本紙浪尺度適用中國國家標準(CN'S ) A4規格(210x297公趁 4 2 691 5 A7 B7 五、發明説明(29 經濟部中央標準局另工消費合作社印製 vr *te. vr •宣 CV 窝 4 NJ U: 4^=. to to 座 to ►—· SJ o 8 OC -J ㈣ *^L. t—» σ> ㈣ 芝 t—* U/l \—· -u ㈣ “~· OJ to 8 宣 H-* *^- C: ΐΧ 〇> )—1 Ο 〇> σ> 00 O' ON a> ο Ο o ί—· ο O' 〇 Ο to LO to o oo OJ 1—* t〇 UJ NJ Ι-—· to NJ ο Ό CC 1—» <3 1—· L/\ o o Lti <-^ι Ο o L/l <1 办 〇 Ο ο C o 〇 o o 〇 o o 〇 Ο ο o o ο Ο ο ο 〇> a> 0> OC Ln Ch u> Oi ο o σ> 1^· ο ο ^—ι to to o to U) o tJ to »—* C so NJ to ο L/Ί o Ul o to 4^. ο Lrt o ο 〇 Ο ο ο o o L/1 o a a o Ο UJ cJ o ο ο ο 〇> ι—* ο ο ON ON OC 〇> Ul a Cri Ο θ' O' GN Η—* °Ί ο 〇 to ο bJ to o to r〇 ►—» OC ►^1 to >—* κ: ο L/1 L/i t—1 LO cri -F^ »—· <d μ Ui ο -0 h— NJ 〇 Ο ο Ο o o o 〇 o o o 〇 C U1 o 〇 ο ο ο Μ NJ to to to to NJ NJ NJ Μ NJ NJ K> Μ Μ OC 0C CC 4^| 1 i〇 •办 t私 私 >—i UJ ί—-* U) — 1—i- *—* »—· 1 ►—· -^1 1—l μ—· 办 »—· LO 1—· LO t—· 私 -ί^ ►—· ι—* 4^ VO ο ί—* o i~~1 i—I 1—1 Ο ν〇 ro 1—1 c> ο Ο κ> Μ ο Ο VC I-— 〇 K3 »~» 〇 〇J LO UO 〇 VC Ο ί·'·- 1—Ί 1k t—k μ—· Η—ι >—· »—· Η- Η—· OJ 1 ί f LO \c Ο 〇 〇 c o o H— Ο νΧ: Ο b〇 NJ 1—· Ο Μ t—· -J -J OC L/} I—» Ο 10 ο L/ί ο -0 私 1—> ►~* 1— μ_* ►—· N—» ^-· i—* ^―* t— (―* 1—* )— Η— 1—* OJ U3 UJ (-0 u: 〇J UJ i U3 UJ LO L〇 UJ UJ oo Ui LO υ〇 UJ o O' 〇 〇n ο θ' ο O'· Ο Ο \c NJ Μ CC o σ> υτι VC -U VC ο 4^ L/i *—* ♦—* L/Ί OJ -0 ο 1 ί -J K3 1 L0 Ut OJ ro <1 -0
S (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) #焯 ΐ 本紙张尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐〉 -32 -
Claims (1)
- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 4269 1 5 A8 B8 C8 _____ D8 六、申請專利範圍 ι·-種形成電絕緣薄膜的方法,其中該方法包括: (1) 以—種組合物塗覆基板表面,此组合物包含: (A) —種樹脂,選自電絕緣、熱固化有機樹脂或電 絕緣、熱固化無機樹脂, (B) 可/谷解樹脂(a)的第—溶劑,以及 (C) 第二溶劑,選自包括沸點不同於溶劑(B)的溶 劑,?务氣壓曲線不同於溶劑(B)的溶劑及對樹脂 (A)的親和力不同於溶劑(B)的溶劑, (2) 4發至少一部份溶劑(B)與(c);以及 (3) 接著使已塗覆的基板曝露於高能輻射下,以及在 固化樹脂(A)時或之後,引致殘餘溶劑之蒸發。 2· 一種形成電絕緣薄膜的方法,其中該方法包括以—種 組合物塗覆基板表面,此組合物包含: (A) —種樹脂,選自包括電絕緣、熱固化有機樹脂及 電絕緣、熱固化無機樹脂;以及 (B) 可;容解树脂(a)的第一溶劑;以及 (D)至少一種溶劑可溶的物質,選自 (i) 在0 °C至800 °C溫度下加熱時,會產生氣體的 物質,或 (ii) 與樹脂(A)交互作用而產生氣體的物質; 蒸發溶劑(B);以及接著使此基板曝露於高能輻射下, 以及在固化樹脂(A)時或之後,引致氣體從物質⑴)中產 生。 3.如申請專利範圍第I或2項的方法,其中該基板是雷 -33- ^紙張尺度逋用中國國家標率(CNS ) A4規格(210X297公釐)— ~~~ ' J JJ-------裝------訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) a coz) \ ^申请專利範圍 Α8 Β8 C8 D8 5. 6. 8. 9. 10. 經濟部中央榡準局員工消費合作枉印製 11 子裝置。 ,申請專利範固第1或2項的方法 疋利用旋轉塗覆進行。 Hi專利範園第1或2項的方法 如申請專利範圍第1或2項的方法 矽倍半氧烷樹脂。 如申請專利範圍第丨或 自有括芸表 > ‘ 飞2項的万法1穴τ冷界诉堪 目G栝芳香族溶劑; * 劑_ # 知族洛劑;酮溶劑;脂族酯溶 剎.矽嗣/谷劑;以及砂烷。 如申請專利範圍第1 括 員的万法,其中溶劑(C)係選自包 環丁:% &酮:劑;醛溶劑;酯溶劑;硫酸二乙酯; k浴劑;醚化烴溶劑;醇溶劑=醚溶劑; 縮酸浴劑;多羥醇浼 , _ x ^ d ;嫂酐溶劑:酚性溶劑:以及 砂網溶劑。 如申請專利範圍第2 AA、丄 她、a β _矛Ζ員的万法,其中成分(D)係選自有 機過轧化物或胺。 ::具有互連構造的半導體裝置,其包含至少一個導 並。且中間夾置-個具有介電常數小於2·7的絕緣層, :中通絕緣層是由巾請專利範圍第^項的方法所製 成。 +種具有互連構造的半導體裝置,其包含至少—個導 黾s且中間夹置.一個具有介電常數小於2 7的絕緣層’ 其中及絕緣層是由申請專利範圍第2 方法所製 成。 1其中表面之塗覆 其中高能輻射是 其中樹脂(A)是氫 其中溶劑(B)係選 η 先 閱 讀 背 面 I 事 項 再 装 訂 -34-A4規格(210X297公釐)
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