JPS63107122A - 凹凸基板の平坦化方法 - Google Patents
凹凸基板の平坦化方法Info
- Publication number
- JPS63107122A JPS63107122A JP25201686A JP25201686A JPS63107122A JP S63107122 A JPS63107122 A JP S63107122A JP 25201686 A JP25201686 A JP 25201686A JP 25201686 A JP25201686 A JP 25201686A JP S63107122 A JPS63107122 A JP S63107122A
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- Japan
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- film
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- silicone resin
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
Ｓｉに結合する基の少な（とも８０％が−Ｈで、残りが
−ＯＣ１！３であり、重合度が１０〜１０５であるシリ
ル化ポリシリルセスキオキサンを凹凸のある基板に塗布
し、熱分解して形成した酸化膜は、平坦化機能を有し、
かつ半導体装置の絶縁層として信頼性がある。
−ＯＣ１！３であり、重合度が１０〜１０５であるシリ
ル化ポリシリルセスキオキサンを凹凸のある基板に塗布
し、熱分解して形成した酸化膜は、平坦化機能を有し、
かつ半導体装置の絶縁層として信頼性がある。
本発明は、大規模集積回路（ＬＳＩ）、ジョセフソン・
ジャンクションＣＪ、Ｊ、） 、バブルメモリ等の微細
パターンを有する半導体装置の層間絶縁膜の形成に適す
る、凹凸基板の平坦化方法に関する。
ジャンクションＣＪ、Ｊ、） 、バブルメモリ等の微細
パターンを有する半導体装置の層間絶縁膜の形成に適す
る、凹凸基板の平坦化方法に関する。
Ｌ Ｓ Ｉ 、 Ｊ、Ｊ、、バブルメモリーなど微細パ
ターンを有する半導体装置の多層配線構造体の層間絶縁
は、シリコン基板の熱酸化による酸化珪素（Ｓｉｎ２）
膜、シラン系ガスを用いた気相成長によ・るＳｉｎｇ系
絶縁材料、あるいはポリイミド、シリコーン樹脂など打
機系絶縁材料などを用いて行なわれているが、微細化、
信頼性などに一長一短があって、平坦化機能、耐熱性（
空気中４００〜１０００℃）、信頼性、密着性、耐電食
性、厚膜形成などのすべての条件を満足する材料が存在
しない。
ターンを有する半導体装置の多層配線構造体の層間絶縁
は、シリコン基板の熱酸化による酸化珪素（Ｓｉｎ２）
膜、シラン系ガスを用いた気相成長によ・るＳｉｎｇ系
絶縁材料、あるいはポリイミド、シリコーン樹脂など打
機系絶縁材料などを用いて行なわれているが、微細化、
信頼性などに一長一短があって、平坦化機能、耐熱性（
空気中４００〜１０００℃）、信頼性、密着性、耐電食
性、厚膜形成などのすべての条件を満足する材料が存在
しない。
これらのうち、直鎖状のポリジアルコキシシランＲＯ←
（ＲＯ） ｚｓｉＯ→ゴＲ（式中、Ｒは一価の炭化水素
、例えばＣＨ３、Ｃｚｌｌｓ １又は水素であり、ＯＲ
の少なくとも１／３はアルコキシ基である）を熱分解し
て５ｉ０２にする方法が知られている。分子中にアルコ
キシ基を残す理由はすべてをＯＨにすると保存安定性が
非常に悪くなるからである。このポリジアルコキシシラ
ンを塗布して熱分解して得たＳｉＯ□膜は良好な平坦化
機能を示し、また耐熱性に優れている。しかし熱分解中
にアルコキシ基が飛散するとき、塗膜に歪みとピンホー
ルを残すので、特に０．２〜０．５μｍ以上の膜厚に塗
布した場合、塗膜にクラックが入り、それ以下の膜厚に
塗布しても電食不良の原因になる。
（ＲＯ） ｚｓｉＯ→ゴＲ（式中、Ｒは一価の炭化水素
、例えばＣＨ３、Ｃｚｌｌｓ １又は水素であり、ＯＲ
の少なくとも１／３はアルコキシ基である）を熱分解し
て５ｉ０２にする方法が知られている。分子中にアルコ
キシ基を残す理由はすべてをＯＨにすると保存安定性が
非常に悪くなるからである。このポリジアルコキシシラ
ンを塗布して熱分解して得たＳｉＯ□膜は良好な平坦化
機能を示し、また耐熱性に優れている。しかし熱分解中
にアルコキシ基が飛散するとき、塗膜に歪みとピンホー
ルを残すので、特に０．２〜０．５μｍ以上の膜厚に塗
布した場合、塗膜にクラックが入り、それ以下の膜厚に
塗布しても電食不良の原因になる。
一般に、シリコーン樹脂を熱処理した膜は平坦化機能お
よび耐熱性を有するので、半道体素子の絶縁膜として使
用されるが、信頼性が十分でない。
よび耐熱性を有するので、半道体素子の絶縁膜として使
用されるが、信頼性が十分でない。
上記問題点は、
（式中、Ｒは少なくとも８０％が−Ｈ１残りがＯＣＨ：
＋ 、ｎは１０〜１０Ｓの整数である）で表わされるシ
リコーン樹脂を、必要に応じて溶剤に溶解して、基板に
塗布し、次いで熱処理することを特徴とする、凹凸基板
の平坦化方法によって解決することができる。
＋ 、ｎは１０〜１０Ｓの整数である）で表わされるシ
リコーン樹脂を、必要に応じて溶剤に溶解して、基板に
塗布し、次いで熱処理することを特徴とする、凹凸基板
の平坦化方法によって解決することができる。
シリル化されたラダー型シリコーン樹脂であって、Ｓｉ
に結合する基の少なくとも８０％が水素−Ｈであり、残
りが一〇 ＣＨ３であるときは、熱分解したときに飛
散する水素の体積が小さいので、これによるピンホール
も小さく、かつ膜の歪みも少ない。一般に、生成する酸
化膜は体積を増加するので、生成した小さなピンホール
も埋め、歪みも緩和して、緻密で純粋な５ｔｙｘ膜を得
る。Ｓｉに結合する基の−Ｈが８０％より少なくて、−
〇−Ｃ１ｈが２０％以上であるときは生成する酸化膜は
大きなピンホールを生じ易く、かつ歪みも大きい。
に結合する基の少なくとも８０％が水素−Ｈであり、残
りが一〇 ＣＨ３であるときは、熱分解したときに飛
散する水素の体積が小さいので、これによるピンホール
も小さく、かつ膜の歪みも少ない。一般に、生成する酸
化膜は体積を増加するので、生成した小さなピンホール
も埋め、歪みも緩和して、緻密で純粋な５ｔｙｘ膜を得
る。Ｓｉに結合する基の−Ｈが８０％より少なくて、−
〇−Ｃ１ｈが２０％以上であるときは生成する酸化膜は
大きなピンホールを生じ易く、かつ歪みも大きい。
また重合度が１０より小さいとＳｉＯｘ膜の厚膜形成性
が十分でなく、１０５より大きいと溶剤に溶は難いので
塗布できない。
が十分でなく、１０５より大きいと溶剤に溶は難いので
塗布できない。
実施例１
、 １０８ｇのメチルイソブチルケトンを撹拌棒、還
流冷却器、温度計および滴下漏斗の付いた４つロフラス
コに入れ、フラスコを一３０℃に冷却し、原料のトリエ
トキシシラン（Ｃ２■ｓＯ）＋Ｓｉ８ １２ ｇを滴下
し、次に水１８ｇを滴下した。滴下速度はいずれも約１
滴７５秒として温度を一２０°Ｃより低く保った。次に
３５℃の水浴にフラスコを移した。
流冷却器、温度計および滴下漏斗の付いた４つロフラス
コに入れ、フラスコを一３０℃に冷却し、原料のトリエ
トキシシラン（Ｃ２■ｓＯ）＋Ｓｉ８ １２ ｇを滴下
し、次に水１８ｇを滴下した。滴下速度はいずれも約１
滴７５秒として温度を一２０°Ｃより低く保った。次に
３５℃の水浴にフラスコを移した。
水滴が溶け、水層、有機層はともに少し白濁したが１時
間以内に透明となった。３５℃に２２時間保ったあと、
加水分解されて生成したトリヒドロキシシラン（ＨＯ）
＋ＳｉＨを含む溶液を分液漏斗に移し、冷水で３回洗浄
したあと水層を分離し、有機層をナス形フラスコに移し
、５０ｍＨｇの減圧下で水を蒸発除去した。
間以内に透明となった。３５℃に２２時間保ったあと、
加水分解されて生成したトリヒドロキシシラン（ＨＯ）
＋ＳｉＨを含む溶液を分液漏斗に移し、冷水で３回洗浄
したあと水層を分離し、有機層をナス形フラスコに移し
、５０ｍＨｇの減圧下で水を蒸発除去した。
液を３つロフラスコに入れ、窒素ガスをバブリングさせ
つ＼ジメチルクロルシラン（ＣＨ，） ｚｓｉｔｌｃβ
５ｇを加え、１０分間放置して、末端の（ＯＨ）基と反
応させて脱ＨＣＩして末端をシリル化した。ついで、ナ
ス型フラスコに液を移し減圧濃縮を行なって比較的粘稠
な液体４．１ｇを得た。この液体にアセトニトリルを加
え、得られた沈殿を乾燥して粉末状樹脂を得た。
つ＼ジメチルクロルシラン（ＣＨ，） ｚｓｉｔｌｃβ
５ｇを加え、１０分間放置して、末端の（ＯＨ）基と反
応させて脱ＨＣＩして末端をシリル化した。ついで、ナ
ス型フラスコに液を移し減圧濃縮を行なって比較的粘稠
な液体４．１ｇを得た。この液体にアセトニトリルを加
え、得られた沈殿を乾燥して粉末状樹脂を得た。
この樹脂をトルエンに溶かし、３０重量％の溶液とした
。この樹脂液をＫＢ、結晶板に、２０００ｒｐｍ３０秒
の条件で回転塗布し、赤外吸収を測定した結果分子鎖中
のＨ−３ｉのＨに帰因する２２５０ｃｍ−’の大きな吸
収と末端のＨ−Ｓ ｉ中のＨに帰因する２１４０ｃｍ−
’の小さな吸収が見られた。２１４０ｃ＋＋＋−’には
ほんのわずかの吸収が肩としてみられた。また２８９０
ｃｍ−’と１２５０ｃｍ相に、末端のＣＨ：１−３ｉ中
のＣＩ。
。この樹脂液をＫＢ、結晶板に、２０００ｒｐｍ３０秒
の条件で回転塗布し、赤外吸収を測定した結果分子鎖中
のＨ−３ｉのＨに帰因する２２５０ｃｍ−’の大きな吸
収と末端のＨ−Ｓ ｉ中のＨに帰因する２１４０ｃｍ−
’の小さな吸収が見られた。２１４０ｃ＋＋＋−’には
ほんのわずかの吸収が肩としてみられた。また２８９０
ｃｍ−’と１２５０ｃｍ相に、末端のＣＨ：１−３ｉ中
のＣＩ。
に帰因すると思われる小さな吸収と、１０００〜１２０
０ｃｍ −’に一３ｔ −○−３ｉ −に帰因する吸収
が２つ。
０ｃｍ −’に一３ｔ −○−３ｉ −に帰因する吸収
が２つ。
に分れて見られた。以上の測定より、生成物質はジメチ
ルシリル化したポリシルセスキオキサンを主成分とする
ことが分かった。
ルシリル化したポリシルセスキオキサンを主成分とする
ことが分かった。
このようにして調製した粉末状樹脂をトルエンに溶解し
、３５重量％の樹脂液Ｉを作成した。
、３５重量％の樹脂液Ｉを作成した。
シリコン基板内にバイポーラ素子を形成し、その上に１
層目のアルミニウム配線を行なった。このアルミニウム
配線の厚みは０．９μｍ、最小線幅は３μｍ、最小線間
隔は２μｍとした。上記樹脂液■を４０００ｒｐｍ ２
０秒の条件で回転塗布し、８０”０３０分の溶剤乾燥、
および４５０℃、６０分の熱処理を行なった。（同一条
件で平板上に塗布して得られる膜厚は１．０μｍであっ
たが、）上記アルミニウム配線上では０．４μｍ、スペ
ース部では１．１μｍであり、段差は０．２μｍであっ
た。次に、１．０μｍのＰＳＧを公知の方法で形成しス
ルーホールの形成、二層目のアルミ配線の形成、さらに
保護層として１．３μｍのｐｓｃ層を形成し電極取出し
用窓あけを行なってバイポーラ素子装置を得た。
層目のアルミニウム配線を行なった。このアルミニウム
配線の厚みは０．９μｍ、最小線幅は３μｍ、最小線間
隔は２μｍとした。上記樹脂液■を４０００ｒｐｍ ２
０秒の条件で回転塗布し、８０”０３０分の溶剤乾燥、
および４５０℃、６０分の熱処理を行なった。（同一条
件で平板上に塗布して得られる膜厚は１．０μｍであっ
たが、）上記アルミニウム配線上では０．４μｍ、スペ
ース部では１．１μｍであり、段差は０．２μｍであっ
た。次に、１．０μｍのＰＳＧを公知の方法で形成しス
ルーホールの形成、二層目のアルミ配線の形成、さらに
保護層として１．３μｍのｐｓｃ層を形成し電極取出し
用窓あけを行なってバイポーラ素子装置を得た。
この装置は、空気中５００℃１時間の加熱試験、−６５
℃＋＞１５０℃の１０回の熱衝撃試験、８５°Ｃ９０％
ＲＨ下での６Ｖ印力旧ＯＯＯ時間の試験およびこれらの
試験の組み合せ試験後も、電流のリーク、配線の切断お
よびアルミニウムの腐食はなかった。
℃＋＞１５０℃の１０回の熱衝撃試験、８５°Ｃ９０％
ＲＨ下での６Ｖ印力旧ＯＯＯ時間の試験およびこれらの
試験の組み合せ試験後も、電流のリーク、配線の切断お
よびアルミニウムの腐食はなかった。
実施例２
実施例１と同様に樹脂液Ｉを用い、但し、１層目のアル
ミニウム配線上に樹脂液■を塗布し、硬化した後、もう
一度樹脂液■を塗布して硬化させ、それからスルーホー
ル形成後２Ｎ口のアルミニウム配線を行なった。その上
の保護層も樹脂液Ｉを用いて形成し、電極取り出し窓を
形成し、バイポーラ素子を得た。この半導体装置に実施
例１で述べた試験を行ったが、同様に異常および不良は
なかった。
ミニウム配線上に樹脂液■を塗布し、硬化した後、もう
一度樹脂液■を塗布して硬化させ、それからスルーホー
ル形成後２Ｎ口のアルミニウム配線を行なった。その上
の保護層も樹脂液Ｉを用いて形成し、電極取り出し窓を
形成し、バイポーラ素子を得た。この半導体装置に実施
例１で述べた試験を行ったが、同様に異常および不良は
なかった。
比較例１
前記樹脂液■の代りにポリイミドを同一膜厚に塗布し、
３５０℃３０分の硬化を行なった他は実施例１と同様に
して、バイポーラ素子装置を得ようとしたが、ポリイミ
ド膜上にＰＳＧ膜を形成した段階でｐｓｃ膜は剥離した
。
３５０℃３０分の硬化を行なった他は実施例１と同様に
して、バイポーラ素子装置を得ようとしたが、ポリイミ
ド膜上にＰＳＧ膜を形成した段階でｐｓｃ膜は剥離した
。
比較例２
層間絶縁層および保護層をポリイミドで形成した他は、
実施例１と同様にして、バイポーラ素子装置を得た。こ
れを窒素中５００°ｃ１時間の耐熱試験をしたところポ
リイミド層は茶褐色に変色した。
実施例１と同様にして、バイポーラ素子装置を得た。こ
れを窒素中５００°ｃ１時間の耐熱試験をしたところポ
リイミド層は茶褐色に変色した。
さらに、８５℃９０％ＲＨ下で６■印加試験を行なった
ところ、大きなリーク電流が流れ、またポリイミド層が
一部剥離した。
ところ、大きなリーク電流が流れ、またポリイミド層が
一部剥離した。
比較例３
前記樹脂液■の代りにＳｉに水素が結合していないシリ
ル化メチルポリシルセスキオキサンを塗布し、窒素中４
５０℃１時間の硬化を行なった他は、実施例１と同様に
して、バイポーラ素子を得た。
ル化メチルポリシルセスキオキサンを塗布し、窒素中４
５０℃１時間の硬化を行なった他は、実施例１と同様に
して、バイポーラ素子を得た。
これを窒素中５００℃１時間の耐熱試験および８５°Ｃ
９０％ＲＨ下で６■印加の試験では、不良はなかったが
、空気中５００℃１時間の耐熱試験をしたところ、電極
窓あけ部の一部にクラックが発生した。
９０％ＲＨ下で６■印加の試験では、不良はなかったが
、空気中５００℃１時間の耐熱試験をしたところ、電極
窓あけ部の一部にクラックが発生した。
本発明によれば、平坦化機能をもつＳｉＯｘ膜のコーテ
ィングにおいて、緻密でかつ歪みの少ない信頼性の高い
絶縁膜が得られる。
ィングにおいて、緻密でかつ歪みの少ない信頼性の高い
絶縁膜が得られる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒは少なくとも８０％が−Ｈ、残りが−Ｏ−Ｃ
Ｈ＿３、ｎは１０〜１０＾５の整数である）で表わされ
るシリコーン樹脂を、必要に応じて溶剤に溶解して、基
板に塗布し、次いで熱処理することを特徴とする、凹凸
基板の平坦化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25201686A JPS63107122A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 凹凸基板の平坦化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25201686A JPS63107122A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 凹凸基板の平坦化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63107122A true JPS63107122A (ja) | 1988-05-12 |
Family
ID=17231405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25201686A Pending JPS63107122A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 凹凸基板の平坦化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63107122A (ja) |
Cited By (26)
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| US10473822B2 (en) | 2014-04-09 | 2019-11-12 | Dow Silicones Corporation | Optical element |
-
1986
- 1986-10-24 JP JP25201686A patent/JPS63107122A/ja active Pending
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