JPH0729976A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH0729976A JPH0729976A JP17286293A JP17286293A JPH0729976A JP H0729976 A JPH0729976 A JP H0729976A JP 17286293 A JP17286293 A JP 17286293A JP 17286293 A JP17286293 A JP 17286293A JP H0729976 A JPH0729976 A JP H0729976A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- insulating film
- forming
- wiring layer
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 有機塗布ガラス膜４として、シロキサン結合
の主鎖とフルオロアルキル基の側鎖をもつ、フルオロシ
リコーン樹脂膜を用いて、半導体装置を形成する。 【効果】 レジストを除去する際の酸素プラズマ処理に
よって、側鎖のアルキル基が酸化され、脱離することの
ない有機塗布ガラス膜を用いた半導体装置を得ることが
できる。
の主鎖とフルオロアルキル基の側鎖をもつ、フルオロシ
リコーン樹脂膜を用いて、半導体装置を形成する。 【効果】 レジストを除去する際の酸素プラズマ処理に
よって、側鎖のアルキル基が酸化され、脱離することの
ない有機塗布ガラス膜を用いた半導体装置を得ることが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多層配線構造を持つ半
導体装置に関する。
導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体装置の一例の断面図を図２
に示す。１は半導体基板、２は下層配線、３は第一のプ
ラズマ酸化膜、５は有機塗布ガラス膜、６は第二のプラ
ズマ酸化膜、７は上層配線と下層配線の接続孔、８は上
層配線である。
に示す。１は半導体基板、２は下層配線、３は第一のプ
ラズマ酸化膜、５は有機塗布ガラス膜、６は第二のプラ
ズマ酸化膜、７は上層配線と下層配線の接続孔、８は上
層配線である。
【０００３】上記中の有機塗布ガラス膜の製法につい
て、以下で説明する。アルコキシランのアルキル基は加
水分解して、シラノール基（≡Ｓｉ−ＯＨ）となる。こ
のシラノール基は脱水縮合してシロキサン結合（Ｓｉ−
Ｏ−Ｓｉ）を生成する。アルコールを主成分とする溶媒
中でこれらの反応を部分的に行なって作製したシラノー
ルオリゴマー液を、基板上に回転塗布した後、加熱硬化
させれば、さらに反応が進んで薄膜が形成される。従っ
て、アルコキシランの少なくとも一部にオルガノアルコ
キシランを用いれば、シロキサン結合の主鎖と有機基の
側鎖をもつ、シリコーン樹脂の薄膜ができる。このシリ
コーン樹脂の薄膜のうち、側鎖の有機基がアルキル基の
ものが、通常、有機塗布ガラス膜と呼ばれる。
て、以下で説明する。アルコキシランのアルキル基は加
水分解して、シラノール基（≡Ｓｉ−ＯＨ）となる。こ
のシラノール基は脱水縮合してシロキサン結合（Ｓｉ−
Ｏ−Ｓｉ）を生成する。アルコールを主成分とする溶媒
中でこれらの反応を部分的に行なって作製したシラノー
ルオリゴマー液を、基板上に回転塗布した後、加熱硬化
させれば、さらに反応が進んで薄膜が形成される。従っ
て、アルコキシランの少なくとも一部にオルガノアルコ
キシランを用いれば、シロキサン結合の主鎖と有機基の
側鎖をもつ、シリコーン樹脂の薄膜ができる。このシリ
コーン樹脂の薄膜のうち、側鎖の有機基がアルキル基の
ものが、通常、有機塗布ガラス膜と呼ばれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、有機塗布ガ
ラス膜５の側鎖のアルキル基は、接続孔等の形成時に用
いるレジストを除去する際の酸素プラズマ処理（アッシ
ャ処理）によって、酸化され、脱離してしまう。その結
果、有機塗布ガラス膜は吸湿し、素子や配線の信頼性が
低下する。接続孔７でのこのような信頼性低下の問題
は、ポイズンドヴィアと呼ばれる。また、側鎖の脱離に
よって、体積収縮し、膜にクラックが入る場合もある。
ラス膜５の側鎖のアルキル基は、接続孔等の形成時に用
いるレジストを除去する際の酸素プラズマ処理（アッシ
ャ処理）によって、酸化され、脱離してしまう。その結
果、有機塗布ガラス膜は吸湿し、素子や配線の信頼性が
低下する。接続孔７でのこのような信頼性低下の問題
は、ポイズンドヴィアと呼ばれる。また、側鎖の脱離に
よって、体積収縮し、膜にクラックが入る場合もある。
【０００５】本発明の目的は、酸素プラズマ処理によっ
て、側鎖のアルキル基が酸化され、脱離することのない
有機塗布ガラス膜を用いた半導体装置を提供することに
ある。
て、側鎖のアルキル基が酸化され、脱離することのない
有機塗布ガラス膜を用いた半導体装置を提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】有機塗布ガラス膜とし
て、シロキサン結合の主鎖とフルオロアルキル基の側鎖
をもつ、フルオロシリコーン樹脂膜を用いて、半導体装
置を形成する。
て、シロキサン結合の主鎖とフルオロアルキル基の側鎖
をもつ、フルオロシリコーン樹脂膜を用いて、半導体装
置を形成する。
【０００７】
【作用】側鎖のフルオロアルキル基が酸化されにくい理
由を以下に示す。第一の理由は、フッ素の電気陰性度が
４．０であり、水素の２．１に比べてかなり大きいこと
である。したがって、炭素とフッ素の結合は、炭素と水
素の結合に比べて強い。また、同じ理由で、フルオロア
ルキル基とシリコンの結合も、アルキル基とシリコンの
結合に比べて、イオン性が高くなり、強い結合となる。
第二の理由は、フッ素原子のファンデルワールス半径が
１．３５Åで、水素原子の１．１Åより１割程度大きい
ことである。このため、フッ素原子に囲まれた炭素原子
はシールドされ、外からの攻撃を受けにくい。
由を以下に示す。第一の理由は、フッ素の電気陰性度が
４．０であり、水素の２．１に比べてかなり大きいこと
である。したがって、炭素とフッ素の結合は、炭素と水
素の結合に比べて強い。また、同じ理由で、フルオロア
ルキル基とシリコンの結合も、アルキル基とシリコンの
結合に比べて、イオン性が高くなり、強い結合となる。
第二の理由は、フッ素原子のファンデルワールス半径が
１．３５Åで、水素原子の１．１Åより１割程度大きい
ことである。このため、フッ素原子に囲まれた炭素原子
はシールドされ、外からの攻撃を受けにくい。
【０００８】また、側鎖のアルキル基は有機塗布ガラス
膜の形成時の収縮を防ぎ、２μｍ程度の厚さまでなら収
縮によるクラックなしに有機塗布ガラス膜を形成でき
る。
膜の形成時の収縮を防ぎ、２μｍ程度の厚さまでなら収
縮によるクラックなしに有機塗布ガラス膜を形成でき
る。
【０００９】フルオロアルキル基としては、アルキル基
の水素原子の一部をフッ素原子に置換した構造のもので
も、酸化されにくくする効果はあるが、水素原子全部を
フッ素原子に置換した構造のものであれば、より一層効
果的である。膜質的には、側鎖はトリフルオロメチル基
（−ＣＦ3）のように小さい方が望ましい。
の水素原子の一部をフッ素原子に置換した構造のもので
も、酸化されにくくする効果はあるが、水素原子全部を
フッ素原子に置換した構造のものであれば、より一層効
果的である。膜質的には、側鎖はトリフルオロメチル基
（−ＣＦ3）のように小さい方が望ましい。
【００１０】また、側鎖のフルオロアルキル基は疎水性
なので、これが主鎖中の酸素に対してｍｏｌ比で１０％
以上の場合、膜中の含有水分量は１％以下と少なく、信
頼性には影響しない。なお、フルオロアルキル基が主鎖
中の酸素に対するｍｏｌ比で８０％以内の場合、ＳｉＯ
2やＡｌとの接着性は良好である。
なので、これが主鎖中の酸素に対してｍｏｌ比で１０％
以上の場合、膜中の含有水分量は１％以下と少なく、信
頼性には影響しない。なお、フルオロアルキル基が主鎖
中の酸素に対するｍｏｌ比で８０％以内の場合、ＳｉＯ
2やＡｌとの接着性は良好である。
【００１１】
（実施例１）本発明による半導体装置の第一の実施例
を、図１（ａ）に示す。半導体基板１上に形成した、厚
さ０．９μｍの下層配線２上に、厚さ０．２μｍの第一
のプラズマ酸化膜３を成膜した。ついで、ｍｏｌ比が
１：１のトリフルオロメチルトリエトキシシランとテト
ラエトキシシランから公知の方法で調整した、濃度１０
ｗｔ％のシラノールオリゴマー液を、１０００ｒｐｍ、
３０秒の条件で回転塗布した。１００℃で２分、２００
℃で３分、ホットプレート上で加熱した後、窒素気流中
において４５０℃で３０分間加熱硬化し、フルオロシリ
コーン樹脂膜４を形成した。次いで、厚さ０．２μｍの
第二のプラズマ酸化膜６を形成し、公知のリソグラフィ
ーおよびドライエッチング技術を用いて接続孔７を開口
した。この際、レジストを除去するために、ダウンフロ
ー型のプラズマエッチング装置を用いて、１Ｔｏｒｒ、
２５０Ｗの条件で６０秒の酸素プラズマ処理を行なっ
た。さらに、厚さ０．９μｍの上層配線８を形成した。
を、図１（ａ）に示す。半導体基板１上に形成した、厚
さ０．９μｍの下層配線２上に、厚さ０．２μｍの第一
のプラズマ酸化膜３を成膜した。ついで、ｍｏｌ比が
１：１のトリフルオロメチルトリエトキシシランとテト
ラエトキシシランから公知の方法で調整した、濃度１０
ｗｔ％のシラノールオリゴマー液を、１０００ｒｐｍ、
３０秒の条件で回転塗布した。１００℃で２分、２００
℃で３分、ホットプレート上で加熱した後、窒素気流中
において４５０℃で３０分間加熱硬化し、フルオロシリ
コーン樹脂膜４を形成した。次いで、厚さ０．２μｍの
第二のプラズマ酸化膜６を形成し、公知のリソグラフィ
ーおよびドライエッチング技術を用いて接続孔７を開口
した。この際、レジストを除去するために、ダウンフロ
ー型のプラズマエッチング装置を用いて、１Ｔｏｒｒ、
２５０Ｗの条件で６０秒の酸素プラズマ処理を行なっ
た。さらに、厚さ０．９μｍの上層配線８を形成した。
【００１２】上記の実施例において、フルオロシリコー
ン樹脂膜の膜厚は、平坦部で０．４μｍであった。ま
た、フルオロシリコーン樹脂膜に収縮によるクラックは
発生しなかった。さらに、透過型赤外光度分光計による
分析を行なったところ、酸素プラズマ処理を行った場合
でも、フルオロシリコーン樹脂膜中の含有水分量は、酸
素プラズマ処理を行っていない有機ＳＯＧと同程度以下
（１％以下）であった。なお、接続孔の抵抗測定につい
て、直径０．７５μｍの接続孔１個あたりの抵抗値が１
Ω以上の場合を不良品とすると、良品率は１００％であ
り、ポイズンドヴィアは無かった。
ン樹脂膜の膜厚は、平坦部で０．４μｍであった。ま
た、フルオロシリコーン樹脂膜に収縮によるクラックは
発生しなかった。さらに、透過型赤外光度分光計による
分析を行なったところ、酸素プラズマ処理を行った場合
でも、フルオロシリコーン樹脂膜中の含有水分量は、酸
素プラズマ処理を行っていない有機ＳＯＧと同程度以下
（１％以下）であった。なお、接続孔の抵抗測定につい
て、直径０．７５μｍの接続孔１個あたりの抵抗値が１
Ω以上の場合を不良品とすると、良品率は１００％であ
り、ポイズンドヴィアは無かった。
【００１３】本実施例では、トリフルオロメチルトリエ
トキシシランを原料に用いて、フルオロシリコーン樹脂
膜を形成したが、一般には、側鎖がフルオロアルキル基
のアルコキシラン（フルオロオルガノアルコキシラン）
を原料に用いることによって、フルオロシリコーン樹脂
膜を形成できる。フルオロオルガノアルコキシランは、
例えば、フルオロアルキルクロリドと金属珪素を原料と
し、２５０−３００℃程度の温度で反応させる、直接法
で合成できる。この際の触媒としては、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓ
ｎ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｐｂ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃａ，Ａｌ
等の金属が有効である。
トキシシランを原料に用いて、フルオロシリコーン樹脂
膜を形成したが、一般には、側鎖がフルオロアルキル基
のアルコキシラン（フルオロオルガノアルコキシラン）
を原料に用いることによって、フルオロシリコーン樹脂
膜を形成できる。フルオロオルガノアルコキシランは、
例えば、フルオロアルキルクロリドと金属珪素を原料と
し、２５０−３００℃程度の温度で反応させる、直接法
で合成できる。この際の触媒としては、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓ
ｎ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｐｂ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃａ，Ａｌ
等の金属が有効である。
【００１４】また、本実施例では半導体基板上に第１の
配線層を形成したが、多層配線層上に形成しても良い。
さらに、本実施例では接続孔にも上層配線の金属を埋め
込んで半導体装置を形成したが、接続孔に埋め込む充填
金属と上層配線の金属は異なっていても良い。
配線層を形成したが、多層配線層上に形成しても良い。
さらに、本実施例では接続孔にも上層配線の金属を埋め
込んで半導体装置を形成したが、接続孔に埋め込む充填
金属と上層配線の金属は異なっていても良い。
【００１５】（実施例２）本発明による半導体装置の第
二の実施例を、図１（ｂ）に示す。本実施例では、第一
と第二のプラズマ酸化膜５と６を形成しなかったこと
と、シラノールオリゴマー液を２回塗布したこと以外
は、第一の実施例と同様である。上層配線８を形成した
際にも、接続孔７を形成した際と同様に、レジスト除去
のために酸素プラズマ処理を行なったが、フルオロシリ
コーン樹脂膜は酸化されておらず、含有水分量は実施例
１と同様、１％以下であった。また、実施例１と同様に
抵抗測定を行った結果、良品率は１００％であり、ポイ
ズンドヴィアは無かった。
二の実施例を、図１（ｂ）に示す。本実施例では、第一
と第二のプラズマ酸化膜５と６を形成しなかったこと
と、シラノールオリゴマー液を２回塗布したこと以外
は、第一の実施例と同様である。上層配線８を形成した
際にも、接続孔７を形成した際と同様に、レジスト除去
のために酸素プラズマ処理を行なったが、フルオロシリ
コーン樹脂膜は酸化されておらず、含有水分量は実施例
１と同様、１％以下であった。また、実施例１と同様に
抵抗測定を行った結果、良品率は１００％であり、ポイ
ズンドヴィアは無かった。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、酸素プラズマ処理によ
って、側鎖のアルキル基が酸化され、脱離することのな
い有機塗布ガラス膜を用いた半導体装置を得ることがで
きる。
って、側鎖のアルキル基が酸化され、脱離することのな
い有機塗布ガラス膜を用いた半導体装置を得ることがで
きる。
【図１】本発明の半導体装置の断面図。
【図２】従来の半導体装置の断面図。
１…半導体基板、２…下層配線、３…第一のプラズマ酸
化膜、４…フルオロシリコーン樹脂、５…有機塗布ガラ
ス膜、６…第二のプラズマ酸化膜、７…接続孔、８…上
層配線。
化膜、４…フルオロシリコーン樹脂、５…有機塗布ガラ
ス膜、６…第二のプラズマ酸化膜、７…接続孔、８…上
層配線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本間 喜夫 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 森嶋 浩之 東京都新宿区西新宿２丁目１番１号 日立 化成工業株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】半導体基体上に形成された第１の配線層
と、前記第１の配線層上に形成された接続孔を有する絶
縁膜と、前記絶縁膜上に形成された第２の配線層とを有
する半導体装置において、前記絶縁膜はシロキサン結合
の主鎖とフルオロアルキル基の側鎖をもつ、フルオロシ
リコーン樹脂膜であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】請求項１記載の半導体装置において、前記
フルオロアルキル基はトリフルオロメチル基であること
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】請求項１または請求項２記載の半導体装置
において、前記シロキサン結合を形成する酸素に対する
前記フルオロアルキル基のモル比が１０％以上であるこ
とを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】半導体基体上に形成された第１の配線層
と、前記第１の配線層上に形成された接続孔を有する絶
縁膜と、前記絶縁膜上に形成された第２の配線層とを有
する半導体装置において、前記絶縁膜は、第１のプラズ
マ酸化膜と、シロキサン結合の主鎖とフルオロアルキル
基の側鎖をもつフルオロシリコーン樹脂膜と、第２のプ
ラズマ酸化膜からなることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】半導体基体上に第１の配線層を形成する工
程と、前記第１の配線層上に接続孔を有する絶縁膜を形
成する工程と、前記絶縁膜上に第２の配線層を形成する
工程とを有する半導体装置の製造方法において、前記絶
縁膜を形成する工程は、シロキサン結合の主鎖とフルオ
ロアルキル基の側鎖をもつ、フルオロシリコーン樹脂膜
を形成する工程であることを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項６】半導体基体上に第１の配線層を形成する工
程と、前記第１の配線層上に接続孔を有する絶縁膜を形
成する工程と、前記絶縁膜上に第２の配線層を形成する
工程とを有する半導体装置の製造方法において、前記絶
縁膜を形成する工程は、第１のプラズマ酸化膜を形成す
る工程と、シロキサン結合の主鎖とフルオロアルキル基
の側鎖をもつフルオロシリコーン樹脂膜を形成する工程
と、第２のプラズマ酸化膜を形成する工程からなること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17286293A JPH0729976A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17286293A JPH0729976A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0729976A true JPH0729976A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=15949678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17286293A Pending JPH0729976A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0729976A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100326814B1 (ko) * | 1999-12-30 | 2002-03-04 | 박종섭 | 반도체 소자의 금속배선간 층간 절연막 형성방법 |
| CN105038620A (zh) * | 2015-08-27 | 2015-11-11 | 南昌航空大学 | 一种以空气为处理气氛提高氟硅橡胶粘接性的冷等离子体处理方法 |
-
1993
- 1993-07-13 JP JP17286293A patent/JPH0729976A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100326814B1 (ko) * | 1999-12-30 | 2002-03-04 | 박종섭 | 반도체 소자의 금속배선간 층간 절연막 형성방법 |
| CN105038620A (zh) * | 2015-08-27 | 2015-11-11 | 南昌航空大学 | 一种以空气为处理气氛提高氟硅橡胶粘接性的冷等离子体处理方法 |
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