JPH104087A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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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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JP
Japan
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fine particles
insulating film
semiconductor device
resin
dielectric constant
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JP15465896A
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Japanese (ja)
Inventor
Masakazu Muroyama
雅和 室山
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH104087A publication Critical patent/JPH104087A/en
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (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。
(57) Abstract: Provided is a semiconductor device having an insulating film having a low dielectric constant and excellent burying characteristics, and a suitable manufacturing method thereof. SOLUTION: An SiO 2 film 2 and a wiring pattern 3 made of an Al-based material are formed in this order on a Si substrate 1, and the wiring pattern 3 is covered with an interlayer insulating film 4. The interlayer insulating film 4 is formed by adding fine particles made of a low dielectric constant inorganic material to a resin. As the fine particles, SiO
F, SiOBN, SiBN, and BN are preferable, and the addition of such fine particles can reduce the coefficient of thermal expansion of the resin and increase the glass transition temperature. it can.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a low dielectric constant insulating film, and to a method for manufacturing the semiconductor device.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization and high integration of semiconductor devices, wiring patterns have been moving toward miniaturization and multilayering. However, when the step of the interlayer insulating film becomes large and steep due to the miniaturization and high integration of the semiconductor device, the processing accuracy and reliability of the wiring pattern formed thereon decrease, and the reliability of the semiconductor device itself also decreases. It becomes a factor to lower. For this reason, it is difficult to greatly improve the step coverage (coverage) of the wiring layer made of an Al-based material mainly formed by a sputtering method. At present, it is necessary to form a flattened interlayer insulating film. It has been.

【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。
In the future, in order to achieve further miniaturization and higher integration of semiconductor devices, it is necessary not only to flatten the interlayer insulating film but also to lower the dielectric constant. This is because, as semiconductor devices are miniaturized and highly integrated, delays in operation speed and increase in power consumption of the semiconductor devices due to parasitic capacitance between wirings become problems.

【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 6 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。
As a method of forming an interlayer insulating film having a low dielectric constant, a method disclosed in International Conference on Solid State Devices and Materials, 1993, Extended Abstracts of the 1993 I
nternational Conference onSolid State Devices and
Materials, 1993) p161~163 as disclosed, there is a method for forming an SiOF-based insulating film by plasma CVD using a gas obtained by adding C 2 F 6 to TEOS and O 2. Proceedings of the 40th Annual Conference of the Japan Society of Applied Physics (Spring Annual Meeting, 1993) 1a-ZV-9 include SiOF-based insulation by plasma CVD using TEOS and a gas obtained by adding NF 3 to O 2. A method for forming a film is disclosed. In each of the documents, it is shown that the dielectric constant can be reduced by increasing the F concentration in the film.

【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。
However, as described above, when an F-based gas is added, the dielectric constant of the insulating film can be reduced, but the film quality deteriorates with an increase in the F concentration, and the hygroscopicity significantly increases. Will occur.

【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。
The 40th Japan Society of Applied Physics Related Lectures (1
According to the Proceedings 31a-ZV-9, in order to stabilize the film quality, it is effective to use a SiF 4 gas containing F together with Si in the same molecule as a source gas. It is shown. However, when an SiOF-based insulating film is formed on a substrate having a step by using this method, the embedding characteristics are locally deteriorated.

【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。
Further, the relative dielectric constant of the SiOF-based insulating film as described above is about 3.9 to 3.2, while the relative dielectric constant of the SiO 2 film is about 3.9. , SiOF
Even if a system-based insulating film is used as an interlayer insulating film, a significant reduction in the dielectric constant cannot be expected.

【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。
Therefore, it is expected that a resin film will be used as an interlayer insulating film having a low dielectric constant in the future. For example, a polyimide resin film can realize a low relative dielectric constant of about 3.5 to 3, and a fluorine resin film can realize a low dielectric constant of about 2.5 to 1.9. Specifically, it has a relative dielectric constant such as silylated polymethylsilsesquioxane: 3.0 heat-resistant silicone ladder polymer: 3.1 siloxane-modified polyimide: 3.0 cyclized fluoropolymer: 2.2.

【0009】[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。
However, the resin film as described above has a very large coefficient of thermal expansion as compared with other members constituting the semiconductor device. Thus, for example, as shown in FIG. 4, S the SiO 2 film 102 is deposited
Wiring pattern 10 made of Al-based material on i-substrate 101
When the interlayer insulating film 104 made of a resin film is formed on the wafer on which the wiring pattern 3 is formed, the interlayer insulating film 104
Gap 105 is likely to be generated.

【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。
[0010] Such voids in the interlayer insulating film tend to cause a short circuit between wirings, lowering the yield of the semiconductor device and deteriorating the reliability.

【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。
Accordingly, the present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor device having an insulating film which can have a low dielectric constant and has excellent burying characteristics. . It is another object of the present invention to provide a suitable method for manufacturing the semiconductor device.

【0012】[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。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to achieve the above-mentioned object. In a semiconductor device having at least an insulating film provided on a substrate, the insulating film is formed of a resin. And fine particles made of a low dielectric constant inorganic material (hereinafter referred to as inorganic fine particles).

【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。
The insulating film to which fine particles made of an inorganic substance having a low dielectric constant are added (hereinafter referred to as a fine particle-containing resin film) has a lower thermal expansion coefficient and a lower glass than a film made of only a resin. The transition temperature is increased. This is considered to be because the resin is mechanically constrained by the fine particles.

【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。
The fine particle-containing resin film having a reduced coefficient of thermal expansion and a raised glass transition temperature is provided on a substrate having a step and subjected to a heat treatment because the shape change due to heat is suppressed. However, it is difficult to form voids.

【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。
Here, the inorganic fine particles added to the resin are preferably composed of at least one selected from SiOF, SiOBN, SiBN and BN. The effect of reducing the coefficient of thermal expansion of such inorganic fine particles differs depending on the shape, size, material, etc. of the particles. However, the effect is usually exhibited at an addition amount of 1% by volume or more. The expansion coefficient can be reduced. However, if it exceeds 80% by volume, the dispersibility in the resin is significantly deteriorated. For this reason, the addition amount of the inorganic fine particles is preferably from 1 to 80% by volume, and particularly preferably from 10 to 40% by volume.

【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。
It is to be noted that SiOF or the like may have a problem in that it has a high hygroscopic property. However, if heat treatment is performed at a high temperature of 800 ° C. or more when forming the inorganic fine particles, the problem of the hygroscopic property can be solved. It is possible to avoid.

【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。
On the surface of the inorganic fine particles, a compound having an affinity for a resin (hereinafter, referred to as a surface treating agent).
Is preferably retained. The surface treatment agent may be appropriately selected depending on the type of the resin used, and examples thereof include those having an amino group or an isocyanate group.

【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。
When inorganic fine particles holding such a surface treatment agent are added, the coefficient of thermal expansion can be reduced in accordance with the amount of the added inorganic fine particles, but the effect of reducing the coefficient of thermal expansion is more than additive. This is because the dispersibility of the inorganic fine particles is improved by holding the compound having the affinity for the resin (surface treatment agent), and the inorganic fine particles chemically bind the resin. it is conceivable that.

【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。
By the way, in order to manufacture the above-described semiconductor device, an inorganic film made of a resin film containing fine particles is formed by adding and dispersing inorganic fine particles to a resin and then coating the resin on a substrate. I just need.

【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。
When the surface treating agent is retained, the surface treating agent may be retained on the surface of the inorganic fine particles before adding the inorganic fine particles to the resin.

【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。
As described above, in the semiconductor device according to the present invention, an insulating film having a low dielectric constant and excellent burying characteristics can be obtained. Therefore, if this insulating film is applied as an interlayer insulating film, insulation between wirings can be reliably performed.

【0022】[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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【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。
First Embodiment In the present embodiment, the present invention is applied to a semiconductor device as shown in FIG.

【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。
In this semiconductor device, an SiO 2 film 2 and a wiring pattern 3 made of an Al-based material are formed in this order on a Si substrate 1 on which a transistor element is formed, and the wiring pattern 3 is covered with an interlayer insulating film 4. It becomes. The interlayer insulating film 4 is mainly made of siloxane-modified polyimide,
It is obtained by adding 40% by volume of inorganic fine particles made of iOF. As the inorganic fine particles, the particle size is about 0.1 μm,
A material having a substantially spherical shape was used.

【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。
In order to manufacture a semiconductor device having such a configuration, first, inorganic fine particles made of SiOF are prepared and heat-treated at 800.degree. Then, 40% by volume of the above-mentioned inorganic fine particles are added to the siloxane-modified polyimide, mixed, and dispersed.

【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。
Next, as shown in FIG. 2, an SiO 2 film 2 and an Al
The siloxane-modified polyimide to which the inorganic fine particles obtained as described above are added is applied by spin coating to the wafer on which the wiring patterns 3 made of the base material are formed in this order. Then, by heating and drying at 200 ° C., a fine particle-containing resin film covering the wiring pattern 3 is formed as the interlayer insulating film 4, and the semiconductor device as shown in FIG. 1 is obtained.

【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。
The interlayer insulating film 4 of the semiconductor device having such a structure has a relative dielectric constant of 3.0 and a coefficient of thermal expansion of 5
× 10 −5 (/ K), glass transition temperature is 300 ° C.
The relative dielectric constant of the siloxane-modified polyimide single film to which no inorganic fine particles made of SiOF was added was 2.8, the coefficient of thermal expansion was 1 × 10 −1 (/ K), and the glass transition temperature was 200 ° C.
In comparison with this, it can be seen that the interlayer insulating film 4 in the present embodiment has a low coefficient of thermal expansion and a high glass transition temperature while keeping the dielectric constant low.

【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。
Actually, when heat treatment was performed at 400 ° C. for 30 minutes, no gap was generated in the interlayer insulating film 4 between the wiring patterns 3 due to thermal expansion.

【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。
From this, it can be seen that in the semiconductor device according to the present embodiment, the interlayer insulating film 4 having a low dielectric constant and excellent burying characteristics is formed.

【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。
Second Embodiment In this embodiment, an example in which inorganic fine particles added to the interlayer insulating film 4 are subjected to a surface treatment will be described.

【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。
That is, in this semiconductor device, similarly to the first embodiment, an SiO 2 film 2 and a wiring pattern 3 made of an Al-based material are formed in this order on a Si substrate 1 on which a transistor element is formed. The wiring pattern 3 is an interlayer insulating film 4
Covered.

【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。
In this case, the interlayer insulating film 4 is mainly composed of a heat-resistant silicon ladder polymer, and is made by adding 30% by volume of inorganic fine particles made of SiOBN. As the inorganic fine particles, those having a particle diameter of about 0.2 μm and a substantially spherical shape were used. In addition, aminopropyltriethoxysilane, which has an excellent affinity for a heat-resistant silicon ladder polymer, is held as a surface treatment agent on the surface of the inorganic fine particles.

【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。
In order to manufacture a semiconductor device having such a configuration, first, pentaeristol monostearate (surfactant) and n-hexane are added to water to form micelles, and then tetraethoxysilane , Triethoxyboron and ammonia were added to perform emulsion polymerization, thereby forming SiOBN particles.
Then, a heat treatment was performed on the obtained SiOBN particles at 600 ° C.

【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。
Subsequently, the SiO 2 obtained as described above was obtained.
The BN particles were placed in a reaction vessel containing o-xylene and aminopropyltriethoxysilane at 146 ° C. for 1 hour.
Heated to reflux. As a result, 0.1 g / m 2 of aminopropyltriethoxysilane was held on the surface of the SiOBN particles. Then, into the heat-resistant silicone ladder polymer,
The SiOBN particles were added and mixed so as to be 30% by volume.

【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。
Next, as shown in FIG. 2, an SiO 2 film 2 and an Al
The heat-resistant silicon ladder polymer to which the inorganic fine particles obtained as described above is added is applied by spin coating to the wafer on which the wiring patterns 3 made of the base material are formed in this order. Then, by heating and drying at 200 ° C., a fine particle-containing resin film covering the wiring pattern 3 is formed as the interlayer insulating film 4, and the semiconductor device as shown in FIG. 1 is obtained.

【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。
The interlayer insulating film 4 having such a configuration is
The relative dielectric constant is 3.0, and the coefficient of thermal expansion is 6 × 10 −5 (/
K), the glass transition temperature becomes 250 ° C. The heat-resistant silicon ladder polymer alone film to which no SiOBN particles are added has a relative dielectric constant of 2.8 and a thermal expansion coefficient of 1 × 10 −1 (/
K) Compared with the fact that the glass transition temperature is 150 ° C., the interlayer insulating film 4 according to the present embodiment has a reduced coefficient of thermal expansion and a high glass transition temperature while keeping the dielectric constant low. I understand.

【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。
Actually, when heat treatment was performed at 400 ° C. for 30 minutes, no void was generated between the wiring patterns 3 due to thermal expansion.

【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。
From this, it can be seen that in the semiconductor device according to the present embodiment, an interlayer insulating film 4 having a low dielectric constant and excellent burying characteristics was formed. Further, in the present embodiment, since aminopropyltriethoxysilane having excellent affinity with the heat-resistant silicon ladder polymer is held on the surface of the inorganic fine particles made of SiOBN, the structure is smaller than that of the first embodiment. Even so, the effect of reducing the coefficient of thermal expansion is large.

【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。
Although the embodiments of the semiconductor device according to the present invention have been described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments. For example,
As the resin, instead of siloxane-modified polyimide or heat-resistant silicone ladder polymer, silylated polymethylsilsesquioxane, cyclopolymerized fluororesin, polysulfone (PSF), polyethersulfone (PES), polyetheretherketone (PEEK) , BCB resin, cyclo-α, α, α ′, α ′ etrafluoroρ-xylene and the like may be used. Also, as inorganic fine particles, SiOF,
Instead of SiOBN, a low dielectric substance such as SiBN or BN may be used.

【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。
Further, as a surface treating agent to be held on the surface of the inorganic fine particles, aminopropyltriethoxy can be used as long as it is a compound which can be held well on the surface of the inorganic fine particles and has excellent affinity with the resin. Not limited to silane. For example, as a compound having an amino group, aminoethylaminopropyltriethoxysilane and the like can be used,
As the compound having an isocyanate group, isocyanate propyl triethoxy silane, isocyanate ethyl isocyanate propyl triethoxy silane, or the like can be used.

【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。
Further, the amount of the inorganic fine particles to be added and the amount of the surface treating agent retained on the inorganic fine particles for the purpose of improving the affinity with the resin can be appropriately changed.

【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。
In addition, the configuration of a wafer on which a film is formed by applying the present invention, various manufacturing conditions, and the like can be appropriately changed.

【0043】[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。
EXAMPLES Here, the following experiments were conducted in order to show the effects of the present invention.

【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。
That is, with respect to the polyimide resin, the particle size is 0.1 mm.
After adding 1 μm substantially spherical SiOF particles in the range of 0 to 60% by volume and mixing them, the thermal expansion coefficient was measured.
Further, the thermal expansion coefficient was measured in the same manner except that aminopropyltriethoxysilane was held at 0.1 g / m 2 in the above-mentioned SiOF particles. The result is shown in FIG.

【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。
FIG. 3 shows that the thermal expansion coefficient is reduced by adding SiOF particles to the resin. In addition, it can be seen that the effect of reducing the coefficient of thermal expansion is further improved by coating the surface of the SiOF particles with aminopropyltriethoxysilane.

【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。
Further, those having various added amounts of SiOF particles were actually applied onto a wafer having a step as shown in FIG. As a result, the amount of SiOF particles added was 8
When the content exceeds 0% by volume, it has been found that the dispersibility of the SiOF particles is remarkably deteriorated and good coating cannot be performed. When the range in which the thermal expansion coefficient was suppressed and a coating film having good film quality was formed was examined, it was found that SiOF
It was found that the amount of added particles was in the range of 10 to 40% by volume.

【0047】[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。
As is apparent from the above description, when the present invention is applied, an insulating film having a low dielectric constant and excellent burying characteristics can be formed.

【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。
Therefore, in a semiconductor device in which this insulating film is used as an interlayer insulating film, the parasitic capacitance between the miniaturized and multi-layered wiring patterns is reduced, and the insulation between the wirings can be reliably performed.

【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。
Therefore, by applying the present invention, the operation speed can be improved and the power consumption can be reduced.
A highly reliable semiconductor device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one configuration example of a semiconductor device of the present invention.

【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。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a step of manufacturing the semiconductor device of the present invention and showing a wafer on which a wiring pattern is formed.

【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。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between an added amount of inorganic fine particles and a coefficient of thermal expansion.

【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。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration example of a conventional semiconductor device and showing a state in which a gap is generated by heat treatment in an interlayer insulating film made of a resin.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Si基板、 2 SiO2 膜、 3 配線パター
ン、 4 層間絶縁膜
1 Si substrate, 2 SiO 2 film, 3 wiring pattern, 4 interlayer insulating film

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年8月26日[Submission date] August 26, 1996

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0027[Correction target item name] 0027

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【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。
The interlayer insulating film 4 of the semiconductor device having such a structure has a relative dielectric constant of 3.0 and a coefficient of thermal expansion of 5
× 10 −5 (/ K), glass transition temperature is 300 ° C.
The relative dielectric constant of the siloxane-modified polyimide single film to which no inorganic fine particles made of SiOF was added was 2.8, the coefficient of thermal expansion was 1 × 10 −4 (/ K) , and the glass transition temperature was 200 ° C.
In comparison with the above, it can be seen that the interlayer insulating film 4 in the present embodiment has a low coefficient of thermal expansion and a high glass transition temperature while keeping the dielectric constant low.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0036[Correction target item name] 0036

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【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。
The interlayer insulating film 4 having such a configuration is
The relative dielectric constant is 3.0, and the coefficient of thermal expansion is 6 × 10 −5 (/
K), the glass transition temperature becomes 250 ° C. The heat-resistant silicon ladder polymer alone film to which no SiOBN particles are added has a relative dielectric constant of 2.8 and a thermal expansion coefficient of 1 × 10 −4 (/
K) Compared with the fact that the glass transition temperature is 150 ° C., the interlayer insulating film 4 in the present embodiment has a lower coefficient of thermal expansion and a higher glass transition temperature while keeping the dielectric constant low. I understand.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
1. A semiconductor device in which at least an insulating film is provided on a substrate, wherein the insulating film is obtained by adding fine particles made of a low dielectric constant inorganic material to a resin. Semiconductor device.
【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。
2. The method according to claim 1, wherein the fine particles are SiOF, SiOBN,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device comprises at least one selected from SiBN and BN.
【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。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a compound having an affinity for a resin is held on the surface of the fine particles.
【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。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein said compound has an amino group or an isocyanate group.
【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。
5. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising adding fine particles of a low dielectric constant inorganic material to a resin, dispersing the fine particles, and applying the fine particles on a substrate to form an insulating film.
【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。
6. The fine particles of SiOF, SiOB
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the device comprises at least one selected from N, SiBN, and BN.
【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。
7. The semiconductor device according to claim 5, wherein a compound having an affinity for the resin is held on the surface of the fine particles before adding the fine particles to the resin. Production method.
【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。
8. The method according to claim 7, wherein the compound having an amino group or an isocyanate group is used.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (en) * 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 Polymer dielectrics interconnecting memory element arrays
JP2008028825A (en) * 2006-07-24 2008-02-07 Kyocera Corp Surface acoustic wave device and communication device
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

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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
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JP2007531308A (en) * 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 Polymer dielectrics interconnecting memory element arrays
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