JPH02227409A - 平坦化材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は凹凸を有する基板の平坦化材料に関する。

［従来の技術］ 半導体集積回路素子あるいはバルブメモリ素子等の超小
型素子においては絶縁体と導体層とを順次積層形成する
ことが必要とされている。

しかしながら、導体層数が２層、３層と多層化するに従
い導体層の段差がより急峻となり、導体層が交叉すると
ころで断線やショート等を生じ、実質的な積層構成を困
難にしている。

上述した導体層の断線を防止するためには、導体層を形
成する前の絶縁層表面を平坦化することが有効である。

これに対して、従来フォトレジストやポリイミドを用い
たエッチバック法が知られているが、段差幅が数μｍ程
度で平坦化が不十分になる。

これを改善するために、分子量１０００００程度のポリ
スチレンまたはその誘導体のごとき熱変形温度の低い材
料を回転塗布後、熱変形温度以上（たとえば２００℃）
に加熱して流動し平坦化した有機樹脂面を得た後、紫外
線硬化しドライエツチングにより絶縁層の平坦面を得る
方法がある（特開昭５９−２２５５２６）。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この方法は、フォトレジストやポリイミ
ドを用いたエッチバック法と比較して、紫外線硬化工程
が増え、プロセスが煩雑になり生産性に劣り、かつ５０
μｍ程度の幅の段差ではほとんど平坦化できないという
問題があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、前記方法における紫外線硬化工程を省略
することにより、プロセスの煩雑性を軽減し生産性を改
善でき、かつ充分に平坦化できる平坦化材料について鋭
意検討した結果、本発明に達した。

すなわち本発明は、 一般式： （式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は水素原子、メチル基。

またはハロゲン原子、Ｒ４およびＲ５はアルキル基、ア
リール基または置換シリル基、Ａｒはフェニレン基、Ｘ
は　Ｏ〜２の整数、ｍはＯまたは１以上の整数、ｎは１
以上の整数を表す。）で示され、１００００以下の分子
量を有する有機高分子からなる平坦化材料である。

一般式（１）において、Ｒ，、Ｒ２およびＲ３のハロゲ
ン原子としては、塩素原子、フッ素原子、ヨウ素原子ま
たは臭素原子であり、Ｒ，、Ｒ，およびＲ３の好ましい
ものは水素原子またはメチル基である。

Ｒ１およびＲ５のアルキル基としては、メチル基、エチ
ル基、イソプロピル基、または、ターシャルブチル基が
挙げられ、アリール基としては、フる。Ｒ７１％　Ｒ５
うち好ましいものは、イソプロピル基、フェニル基また
はトリメチルシリル基である。

Ａｒのフェニレン基としては、Ｏ−フェニレン、ｍ−フ
ェニレンまたはｐ−フェニレン基である。Ｘについては
、好ましくは、０である。　ｍ、　ｎについては、通常
ｍはＯ〜１００、ｎは１〜５０であり、好ましくは、■
は５〜１５であり、ｎは１〜５である。ｍとｎの比は通
常９９：１〜５０　：　５０であり、好ましくは９５：
５〜６０　：　４０である。

ｎの比率が１未満であると、熱硬化性が不十分になり、
５０を越えると熱硬化時の収縮が大きくなり平坦化性が
悪くなる。

一般式（１）で示される有機高分子の重量平均分子量は
、通常５００〜１００００であり好ましくは５００〜１
５００である。重量平均分子量が５００未満であれば、
高分子は常温でも流動体になる傾向があり、塗布時のス
ピン回転時間が長くなるほど膜厚が薄くなり膜厚の制御
が難しい。また、重量平均分子量が１００００を越える
と、２００℃での溶融粘度が高くなり、理想的な平坦面
を得られにくくなる。分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、普
通の重合方法で得られる重合体では１．０〜４．０程度
であり、通常の使用には使えるが、流動化する温度範囲
を狭くし溶融粘度を低くするには１．５未満が好ましい
。

一般式（１）で示される有機高分子の具体例としては、
スチレン（ｍ＝８）−ビニルトリイソプロピルオキシシ
ラン（ｎ＝２）共重合体、スチレン（ｍ＝８）　−ビニ
ルトリフェニルオキシシラン（ｎ＝２）共重合体、スチ
レン（ｍ＝８）−ビニルトリス（トリメチルシリルオキ
シ）シラン（ｎ＝２）共重合体、スチレン（ｍ＝８）−
ビニルメチルジイソプロピルオキシシラン（ｎ　＝　２
）共重合体、スチレン（ｍ＝８）−ビニルメチルジター
シャルブチルオキシシラン（ｎ＝２）共重合体などが挙
げられる。

一般式（１）で示される有機高分子の合成方法としては
、ＢＦ３−Ｅｔ２０、ＡｌＣｌ３．ＴｉＣｌ４などノル
イス酸やＨ２ＳＯ４、ＨＣｌ０．、ＣＦ、、Ｃ００Ｉ（
ＸＰ−トルエンスルホン酸などのプロトン酸によるカチ
オン重合法、ブチルリチウム、ナトリウム−ナフタレン
錯体などによるアニオン重合法またはベンゾイルパーオ
キサイド、ジクミルパーオキサイド、アゾビスイソブチ
ロニトリルなどのラジカル開始剤によるラジカル重合法
などがある本発明の平坦化材料は、一般式（１）で示さ
れる有機高分子を芳香族炭化水素（トルエン、キシレン
など）、エステル化合物（酢酸エチルセロソルブなど）
などに溶解して使用する状態となる。この場合の固形物
濃度は重量基準で通常１０〜６０％である。

本発明の平坦化材料の使用方法は、以下の通りである。

まず、段差を有する絶縁膜基板（例えば、酸化ケイ素、
窒化ケイ素、ポリシリコンなど）上に一般式（１）で示
される有機高分子をスピン塗布法、スプレー塗布法など
により膜厚０．１〜１１０１Ｌとなるように塗布する。

続いて、該有機高分子膜を赤外線ランプ、ホットプレー
ト、クリーンオゾンなどにより１００〜２００℃で加熱
し、溶融流動させ平坦化面を°得た後膣有機高分子膜の
耐熱性を向上するために１５０〜２５０℃で加熱硬化さ
せる。そして、反応性ドライエツチング装置により該有
機高分子膜をドライエツチングし、前記絶縁膜に平坦面
を転写することによって、理想的に平坦化された絶縁膜
が得られる。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、
本発明の範囲はこれらの実施例によって限定されるもの
ではない。

実施例１ 厚さ６０００人の半導体パターン上に５ｉｎ２を８００
０人被着した基板上に、本発明の平坦化材料である重量
平均分子量１０００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）１．２
のスチレン−ビニルトリイソプロピルオキシシラン共重
合体（ビニルトリイソプロピルオキシシラン含有率２０
モル％）をキシレンを溶媒として厚さ７０００Ａ塗布し
た。塗布後、窒素雰囲気中、１８０℃で３０分間加熱し
、続いて窒素雰囲気中、２４０℃で５分間加熱し硬化さ
せた。　次に反応性イオンエツチング装置にて、高周波
電力１００Ｗ、チャンバー内圧力４゜５Ｐａ、　ＣＦ４
流量３０ＳＣＣＭ、０□流量２．５ＳＣＣＭの条件でエ
ツチングした。　エツチング後、はぼ有機高分子膜の塗
布膜形状がそのまま５ｉ０２膜に転写され、導体幅５０
μｍ以上にわたって高低差が５００Å以下となりほぼ理
想的な平坦面が得られた。

実施例２ 実施例１と全く同じ方法でスチレン−ビニルトリイソプ
ロピルシラン共重合体のみを重量平均分子量１５００、
分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）１．２であるスチレン−ビニ
ルトリフェニルオキシシラン共重合体（ビニルトリフェ
ニルオキシシラン含有率２０．１ニル％）にかえて実験
を行なった。その結果、実施例１とまったく同様の結果
が得られ基板の平坦化を行なうことができた。

実施例３ 厚さ６０００人の半導体パターン上に３１０２を８００
０人被着した基板上に、本発明の平坦化材料である重量
平均分子量１３００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）１．２
（１）スチレン−ビニルトリス（トリメチルシリルオキ
シ）シラン共重合体［ビニルトリス（トリメチルシリル
オキシ）シラン含有率２〇七し％）をキシレンを溶媒と
して厚さ７０００Ａ塗布した。塗布後、窒素雰囲気中、
１８０℃で３０分間加熱し、続いて窒素雰囲気中、２４
０℃で５分間加熱し硬化させた。　次に反応性イオンエ
ツチング装置にて、高周波電力１００Ｗ、チャンバー内
圧力４．５Ｐａ、　ＣＦ４流量３０ＳＣＣＭ、０２流量
２．５３ＣＣＭの条件でエツチングした。　エツチング
後、はぼ有機高分子膜の塗布膜形状がそのままＳｉＯ□
膜に転写され、導体幅２００μｍ以上にわたって高低差
が５００Å以下となりほぼ理想的な平坦面が得られた。

［発明の効果］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式： ▲数式、化学式、表等があります▼（１） （式中、Ｒ＿１、Ｒ＿２およびＲ＿３は水素原子、メチ
   ル基またはハロゲン原子、Ｒ＿４およびＲ＿５はアルキ
   ル基、アリール基または置換シリル基、Ａｒはフェニレ
   ン基、Ｘは０〜２の整数、ｍは０または１以上の整数、
   ｎは１以上の整数を表す。）で示され、１００００以下
   の分子量を有する有機高分子からなることを特徴とする
   平坦化材料。