JP2000212508A - シリカ系被膜形成用塗布液、シリカ系被膜の製造法、シリカ系被膜およびそれを用いた半導体装置 - Google Patents
シリカ系被膜形成用塗布液、シリカ系被膜の製造法、シリカ系被膜およびそれを用いた半導体装置Info
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Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 成膜性が良好で且つ、低誘電率なシリカ系被
膜形成用塗布液、シリカ系被膜の製造法、シリカ系被膜
およびそれを用いた半導体装置を提供する。 【解決手段】 （Ａ）下記一般式（Ｉ）で表されるテト
ラアルコキシシラン、（Ｂ）下記一般式（II）で表され
るメチルトリアルコキシシラン及び（Ｃ）下記一般式
（III）で表されるメチルフェニルジアルコキシシラン
とを溶媒の存在下に水と触媒を添加して加水分解・縮重
合した得られるシロキサンオリゴマーを含むシリカ系被
膜形成用塗布液、この塗布液を、基体表面上に塗布後、
５０〜２００℃で乾燥し、ついで３００〜５００℃で焼
成することを特徴とするシリカ系被膜の製造方法、この
シリカ系被膜の製造方法により作製されてなるシリカ系
被膜並びにこのシリカ系被膜を層間絶縁層として用いた
半導体装置。 【化１】 （ただし、式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基を示
し、Ｐｈはフェニル基を示す）
膜形成用塗布液、シリカ系被膜の製造法、シリカ系被膜
およびそれを用いた半導体装置を提供する。 【解決手段】 （Ａ）下記一般式（Ｉ）で表されるテト
ラアルコキシシラン、（Ｂ）下記一般式（II）で表され
るメチルトリアルコキシシラン及び（Ｃ）下記一般式
（III）で表されるメチルフェニルジアルコキシシラン
とを溶媒の存在下に水と触媒を添加して加水分解・縮重
合した得られるシロキサンオリゴマーを含むシリカ系被
膜形成用塗布液、この塗布液を、基体表面上に塗布後、
５０〜２００℃で乾燥し、ついで３００〜５００℃で焼
成することを特徴とするシリカ系被膜の製造方法、この
シリカ系被膜の製造方法により作製されてなるシリカ系
被膜並びにこのシリカ系被膜を層間絶縁層として用いた
半導体装置。 【化１】 （ただし、式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基を示
し、Ｐｈはフェニル基を示す）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリカ系被膜形成
用塗布液、シリカ系被膜の製造法、シリカ系被膜および
それを用いた半導体装置に関し、更に詳しくは、熱的に
安定でかつ成膜性の良好なシリカ系被膜形成用塗布液、
シリカ系被膜の製造法、シリカ系被膜およびそれを用い
た半導体装置に関する。
用塗布液、シリカ系被膜の製造法、シリカ系被膜および
それを用いた半導体装置に関し、更に詳しくは、熱的に
安定でかつ成膜性の良好なシリカ系被膜形成用塗布液、
シリカ系被膜の製造法、シリカ系被膜およびそれを用い
た半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子の層
間絶縁の方法として、シラノール化合物の加水分解・縮
合物を焼成し、シリカ系被膜を形成する方法がよく用い
られている。テトラエトキシシラン等の四官能シランを
用いる方法が最も多く知られているが、四官能シランの
みを用いる方法では、焼成してシリカ系被膜を形成する
際に発生する収縮応力が大きいために、膜厚が厚くなる
とクラックが発生するのと被膜の吸湿性が高いために誘
電率が高いという問題がある。一方、ヒドロポリシラザ
ンを用いたシリカ系被膜の形成法（特開平４−３４１７
０５号、特開平５−１０５４８６号）も提案されている
が５００℃程度の熱処理では膜の吸水性が大きく、ＣＶ
Ｄ等で形成されるシリカ膜と比較して誘電率が高い等の
問題がある。
間絶縁の方法として、シラノール化合物の加水分解・縮
合物を焼成し、シリカ系被膜を形成する方法がよく用い
られている。テトラエトキシシラン等の四官能シランを
用いる方法が最も多く知られているが、四官能シランの
みを用いる方法では、焼成してシリカ系被膜を形成する
際に発生する収縮応力が大きいために、膜厚が厚くなる
とクラックが発生するのと被膜の吸湿性が高いために誘
電率が高いという問題がある。一方、ヒドロポリシラザ
ンを用いたシリカ系被膜の形成法（特開平４−３４１７
０５号、特開平５−１０５４８６号）も提案されている
が５００℃程度の熱処理では膜の吸水性が大きく、ＣＶ
Ｄ等で形成されるシリカ膜と比較して誘電率が高い等の
問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の欠点を除去し、成膜性が良好で且つ、低誘電
率なシリカ系被膜形成用塗布液、シリカ系被膜の製造
法、シリカ系被膜およびそれを用いた半導体装置を提供
することにある。
従来技術の欠点を除去し、成膜性が良好で且つ、低誘電
率なシリカ系被膜形成用塗布液、シリカ系被膜の製造
法、シリカ系被膜およびそれを用いた半導体装置を提供
することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため種々研究した結果、誘電率が小さい酸化
物被膜を５００℃以下の温度で形成するためには、
（１）被膜の吸湿をなくする、（２）膜の密度を限りな
く小さくすることが最も必要であることを見出し、本発
明に到達した。
を達成するため種々研究した結果、誘電率が小さい酸化
物被膜を５００℃以下の温度で形成するためには、
（１）被膜の吸湿をなくする、（２）膜の密度を限りな
く小さくすることが最も必要であることを見出し、本発
明に到達した。
【０００５】本発明は、（Ａ）一般式（Ｉ）
【化４】 （ただし、式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基を示
す）で表されるテトラアルコキシシラン、（Ｂ）一般式
（II）
す）で表されるテトラアルコキシシラン、（Ｂ）一般式
（II）
【化５】 （ただし、式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基を示
す）で表されるメチルトリアルコキシシラン及び（Ｃ）
一般式（III）
す）で表されるメチルトリアルコキシシラン及び（Ｃ）
一般式（III）
【化６】 （ただし、式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基、Ｐｈ
はフェニル基を示す）で表されるメチルフェニルジアル
コキシシランとを溶媒の存在下に水と触媒を添加して加
水分解・縮重合した得られるシロキサンオリゴマーを含
むシリカ系被膜形成用塗布液に関する。
はフェニル基を示す）で表されるメチルフェニルジアル
コキシシランとを溶媒の存在下に水と触媒を添加して加
水分解・縮重合した得られるシロキサンオリゴマーを含
むシリカ系被膜形成用塗布液に関する。
【０００６】また、本発明は、上記塗布液を、基体表面
上に塗布後、５０〜２００℃で乾燥し、ついで３００〜
５００℃で焼成することを特徴とするシリカ系被膜の製
造方法に関する。また、本発明は、上記のシリカ系被膜
の製造方法により作製されてなるシリカ系被膜に関す
る。また、本発明は、上記のシリカ系被膜を層間絶縁層
として用いた半導体装置に関する。
上に塗布後、５０〜２００℃で乾燥し、ついで３００〜
５００℃で焼成することを特徴とするシリカ系被膜の製
造方法に関する。また、本発明は、上記のシリカ系被膜
の製造方法により作製されてなるシリカ系被膜に関す
る。また、本発明は、上記のシリカ系被膜を層間絶縁層
として用いた半導体装置に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明に用いられる一般式（Ｉ）
で表されるテトラアルコキシシランとしては、具体的に
は
で表されるテトラアルコキシシランとしては、具体的に
は
【化７】 などがある。
【０００８】また、本発明に用いられる一般式（II）で
表されるメチルトリアルコキシシランとしては、具体的
には
表されるメチルトリアルコキシシランとしては、具体的
には
【化８】 などがある。
【０００９】更に本発明に用いられる一般式（III）で
表されるメチルフェニルジアルコキシシランとしては、
具体的には
表されるメチルフェニルジアルコキシシランとしては、
具体的には
【化９】 などが挙げられる。
【００１０】これら三種の化合物の混合比は、テトラア
ルコキシシラン１モルに対してメチルトリアルコキシシ
ランが０．５〜３．０モル及びメチルフェニルジアルコ
キシシランが０．２〜１．０モルの範囲が好ましい。
ルコキシシラン１モルに対してメチルトリアルコキシシ
ランが０．５〜３．０モル及びメチルフェニルジアルコ
キシシランが０．２〜１．０モルの範囲が好ましい。
【００１１】また、加水分解・縮重合反応に用いられる
触媒としては、酸触媒、塩基性触媒のいずれでも良く、
具体的にはリン酸、硝酸、硫酸、マレイン酸、フマル
酸、ギ酸、酢酸などの酸触媒或いはアンモニアなどの塩
基性触媒が挙げられる。これらの添加量は、前記三種の
アルコキシシランの総量１モルに対して０．００１〜
０．１モルの範囲が好ましい。添加する水の量として
は、前記三種のアルコキシシランの総量１モルに対して
０．１〜１０モルの範囲が好ましく、０．５〜１．５モ
ルの範囲がより好ましい。
触媒としては、酸触媒、塩基性触媒のいずれでも良く、
具体的にはリン酸、硝酸、硫酸、マレイン酸、フマル
酸、ギ酸、酢酸などの酸触媒或いはアンモニアなどの塩
基性触媒が挙げられる。これらの添加量は、前記三種の
アルコキシシランの総量１モルに対して０．００１〜
０．１モルの範囲が好ましい。添加する水の量として
は、前記三種のアルコキシシランの総量１モルに対して
０．１〜１０モルの範囲が好ましく、０．５〜１．５モ
ルの範囲がより好ましい。
【００１２】本発明に用いられる溶媒としては、アルコ
ール、ケトン、グリコールエーテル、酢酸エステル類な
どが挙げられ１種或いは２種以上を組み合わせて用いて
も良い。
ール、ケトン、グリコールエーテル、酢酸エステル類な
どが挙げられ１種或いは２種以上を組み合わせて用いて
も良い。
【００１３】次に、このようにして得られた塗布液を用
いてシリカ系被膜を形成するには、該塗布液をガラス、
セラミックス、シリコンウエハー、回路の形成されたシ
リコンウエハー等の基体上に、浸漬法、回転塗布法等の
方法で塗布した後、通常５０〜２００℃、好ましくは１
００〜１５０℃で乾燥し、ついで通常３００〜５００℃
で焼成する。このような方法により本発明シリカ系被膜
形成用塗布液を用いて形成したシリカ系被膜は、成膜性
も良好で、しかも誘電率も低くなる。このシリカ系被膜
を多層配線構造の層間絶縁膜として半導体装置を得るこ
とができる。
いてシリカ系被膜を形成するには、該塗布液をガラス、
セラミックス、シリコンウエハー、回路の形成されたシ
リコンウエハー等の基体上に、浸漬法、回転塗布法等の
方法で塗布した後、通常５０〜２００℃、好ましくは１
００〜１５０℃で乾燥し、ついで通常３００〜５００℃
で焼成する。このような方法により本発明シリカ系被膜
形成用塗布液を用いて形成したシリカ系被膜は、成膜性
も良好で、しかも誘電率も低くなる。このシリカ系被膜
を多層配線構造の層間絶縁膜として半導体装置を得るこ
とができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳しく説明す
る。 実施例１ Ｓｉ(ＯＣＨ3)4 １５ｇ、ＣＨ3Ｓｉ(ＯＣＨ3)3 ５０
ｇと、
る。 実施例１ Ｓｉ(ＯＣＨ3)4 １５ｇ、ＣＨ3Ｓｉ(ＯＣＨ3)3 ５０
ｇと、
【化１０】 １５ｇをイソプロピルアルコール２５０ｇに溶解し、こ
れに水２５ｇと硝酸０．４ｇの混合液を１時間で滴下し
た後、更に室温下で２４時間反応させシリカ系被膜形成
用塗布液を調整した。
れに水２５ｇと硝酸０．４ｇの混合液を１時間で滴下し
た後、更に室温下で２４時間反応させシリカ系被膜形成
用塗布液を調整した。
【００１５】この反応物溶液をスピナーを用いて２００
０rpmでシリコンウエハー上に塗布した後、１５０℃に
制御されたホットプレート上で１分間乾燥し、ついで電
気炉で４５０℃で大気中１時間焼成したところ、無色透
明でクラックのない被膜が得られた。該被膜の膜厚を測
定したところ０．３μｍであった。この被膜上にアルミ
ニウム被膜を１μｍスパッタ法で形成し、この試料の誘
電率をＬＦインピーダンスメーダを用いて周波数１０か
ら１００００Hzで測定したところ、２．６であった。
０rpmでシリコンウエハー上に塗布した後、１５０℃に
制御されたホットプレート上で１分間乾燥し、ついで電
気炉で４５０℃で大気中１時間焼成したところ、無色透
明でクラックのない被膜が得られた。該被膜の膜厚を測
定したところ０．３μｍであった。この被膜上にアルミ
ニウム被膜を１μｍスパッタ法で形成し、この試料の誘
電率をＬＦインピーダンスメーダを用いて周波数１０か
ら１００００Hzで測定したところ、２．６であった。
【００１６】比較例１ Ｓｉ(ＯＣＨ3)4 ５０ｇ、ＣＨ3Ｓｉ(ＯＣＨ3)3 ５０
ｇと、(ＣＨ3)2Ｓｉ(ＯＣＨ3)2 ４０ｇをイソプロピル
アルコール４００ｇに溶解し、これに水６３ｇと硝酸
１．０ｇの混合液を１時間で滴下した後、更に室温下で
２４時間反応させシリカ系被膜形成用塗布液を調整し
た。この反応物溶液をスピナーを用いて２０００rpmで
シリコンウエハー上に塗布した後、１５０℃に制御され
たホットプレート上で１分間乾燥し、ついで電気炉で４
５０℃で大気中１時間焼成したところ、無色透明でクラ
ックのない被膜が得られた。該被膜の膜厚を測定したと
ころ０．４μｍであった。この被膜上にアルミニウム被
膜を１μｍスパッタ法で形成し、この試料の誘電率をＬ
Ｆインピーダンスメーダを用いて周波数１０から１００
００Hzで測定したところ、３．０であった。
ｇと、(ＣＨ3)2Ｓｉ(ＯＣＨ3)2 ４０ｇをイソプロピル
アルコール４００ｇに溶解し、これに水６３ｇと硝酸
１．０ｇの混合液を１時間で滴下した後、更に室温下で
２４時間反応させシリカ系被膜形成用塗布液を調整し
た。この反応物溶液をスピナーを用いて２０００rpmで
シリコンウエハー上に塗布した後、１５０℃に制御され
たホットプレート上で１分間乾燥し、ついで電気炉で４
５０℃で大気中１時間焼成したところ、無色透明でクラ
ックのない被膜が得られた。該被膜の膜厚を測定したと
ころ０．４μｍであった。この被膜上にアルミニウム被
膜を１μｍスパッタ法で形成し、この試料の誘電率をＬ
Ｆインピーダンスメーダを用いて周波数１０から１００
００Hzで測定したところ、３．０であった。
【００１７】
【発明の効果】本発明のシリカ系被膜形成用塗布液は成
膜性に優れ、これを用いて基体表面上に形成したシリカ
系被膜の誘電率を小さくできる。したがって、このシリ
カ系被膜は、電子部品、特に半導体の多層配線における
層間絶縁膜に有効である。
膜性に優れ、これを用いて基体表面上に形成したシリカ
系被膜の誘電率を小さくできる。したがって、このシリ
カ系被膜は、電子部品、特に半導体の多層配線における
層間絶縁膜に有効である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎本 和宏 茨城県日立市東町四丁目13番１号 日立化 成工業株式会社山崎工場内 (72)発明者 桜井 治彰 茨城県日立市東町四丁目13番１号 日立化 成工業株式会社山崎工場内
Claims (4)
- 【請求項１】 （Ａ）一般式（Ｉ） 【化１】 （ただし、式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基を示
す）で表されるテトラアルコキシシラン、（Ｂ）一般式
（II） 【化２】 （ただし、式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基を示
す）で表されるメチルトリアルコキシシラン及び（Ｃ）
一般式（III） 【化３】 （ただし、式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基、Ｐｈ
はフェニル基を示す）で表されるメチルフェニルジアル
コキシシランとを溶媒の存在下に水と触媒を添加して加
水分解・縮重合した得られるシロキサンオリゴマーを含
むシリカ系被膜形成用塗布液。 - 【請求項２】 請求項１記載の塗布液を、基体表面上に
塗布後、５０〜２００℃で乾燥し、ついで３００〜５０
０℃で焼成することを特徴とするシリカ系被膜の製造方
法。 - 【請求項３】 請求項２記載のシリカ系被膜の製造方法
により作製されてなるシリカ系被膜。 - 【請求項４】 請求項３記載のシリカ系被膜を層間絶縁
層として用いた半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11019235A JP2000212508A (ja) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | シリカ系被膜形成用塗布液、シリカ系被膜の製造法、シリカ系被膜およびそれを用いた半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11019235A JP2000212508A (ja) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | シリカ系被膜形成用塗布液、シリカ系被膜の製造法、シリカ系被膜およびそれを用いた半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000212508A true JP2000212508A (ja) | 2000-08-02 |
Family
ID=11993736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11019235A Pending JP2000212508A (ja) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | シリカ系被膜形成用塗布液、シリカ系被膜の製造法、シリカ系被膜およびそれを用いた半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000212508A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002201416A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Hitachi Chem Co Ltd | 半導体用シリカ系被膜形成用塗布液、半導体用シリカ系被膜及び半導体装置 |
-
1999
- 1999-01-28 JP JP11019235A patent/JP2000212508A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002201416A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Hitachi Chem Co Ltd | 半導体用シリカ系被膜形成用塗布液、半導体用シリカ系被膜及び半導体装置 |
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