JPS61201430A - 半導体装置用シリコ−ン樹脂膜及びその形成方法 - Google Patents
半導体装置用シリコ−ン樹脂膜及びその形成方法Info
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- JPS61201430A JPS61201430A JP60041023A JP4102385A JPS61201430A JP S61201430 A JPS61201430 A JP S61201430A JP 60041023 A JP60041023 A JP 60041023A JP 4102385 A JP4102385 A JP 4102385A JP S61201430 A JPS61201430 A JP S61201430A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
例えば半導体装置などのための絶縁膜、保護膜等として
有用なシリコーン樹脂膜及びその形成方法を以下に詳細
に説明する。このシリコーン樹脂膜は、半導体装置等上
に形成された段差を平坦化し得るばかりでなく、同時に
十分に厚膜で使用することが可能である。
有用なシリコーン樹脂膜及びその形成方法を以下に詳細
に説明する。このシリコーン樹脂膜は、半導体装置等上
に形成された段差を平坦化し得るばかりでなく、同時に
十分に厚膜で使用することが可能である。
本発明は成膜技術に関する。本発明は、さらに詳しく述
べると、半導体装置などにおいて層間絶縁膜や表面保護
膜等として有用である耐熱性シリコーン樹脂膜、特にシ
リル化ポリシルセスキオキサン膜とその形成方法に関す
る0本発明のシリコーン樹脂膜は、クラック等の塗膜欠
陥を伴なわずに高められた絶縁能力、保護能力を奏する
ことができる。
べると、半導体装置などにおいて層間絶縁膜や表面保護
膜等として有用である耐熱性シリコーン樹脂膜、特にシ
リル化ポリシルセスキオキサン膜とその形成方法に関す
る0本発明のシリコーン樹脂膜は、クラック等の塗膜欠
陥を伴なわずに高められた絶縁能力、保護能力を奏する
ことができる。
従来、例えばIC,LSIなどの半導体装置や電子回路
部品等の絶縁や表面保護などを目的として種々の材料が
成膜材料として用いられていることは公知である。例え
ばポリイミド系樹脂、ラダー構造のシリコーン樹脂等の
熱硬化性樹脂を溶剤に溶かしてスピンコード、faツブ
コート等により半導体基板上に塗布し、そして約350
℃に加熱して硬化させることによって表面保護膜等を形
成している。
部品等の絶縁や表面保護などを目的として種々の材料が
成膜材料として用いられていることは公知である。例え
ばポリイミド系樹脂、ラダー構造のシリコーン樹脂等の
熱硬化性樹脂を溶剤に溶かしてスピンコード、faツブ
コート等により半導体基板上に塗布し、そして約350
℃に加熱して硬化させることによって表面保護膜等を形
成している。
しかし、このようにして樹脂層の硬化を行なうと、硬化
時の溶剤の蒸発や縮合反応による生成物の蒸発などによ
って樹脂層の構造が比較的に粗くなり、そのために、樹
脂層外の雰囲気に含まれるガス、水分などが樹脂層を通
過して内部に浸透していき、保護されるべき半導体素子
の性能を低下させたり腐食をひきおこすことがある。さ
らに、このような樹脂膜は、表面段差を平坦化すること
ができ、また、耐熱性を具えているので高温度でも安定
に機能することができるという利点を有する反面、膜厚
増加時、その結晶状態に原因してクラックの発生を伴う
という問題があり、実際膜厚1μm以上の厚膜化が困難
である。
時の溶剤の蒸発や縮合反応による生成物の蒸発などによ
って樹脂層の構造が比較的に粗くなり、そのために、樹
脂層外の雰囲気に含まれるガス、水分などが樹脂層を通
過して内部に浸透していき、保護されるべき半導体素子
の性能を低下させたり腐食をひきおこすことがある。さ
らに、このような樹脂膜は、表面段差を平坦化すること
ができ、また、耐熱性を具えているので高温度でも安定
に機能することができるという利点を有する反面、膜厚
増加時、その結晶状態に原因してクラックの発生を伴う
という問題があり、実際膜厚1μm以上の厚膜化が困難
である。
また、眉間絶縁膜を、二酸化シリコン(Sing)、酸
化アルミニウム(A J z(h)、窒化シリコン(S
i3Nオ)、シリコンオキシナイトライド(SiON)
、PSG(燐ケイ酸ガラス) 、BSG (ボロンケイ
酸ガラス)等の無機物質で形成することが広く行なわれ
ている。蒸着またはCVD (ケミカル・ベーパー・デ
ボジッション)によって形成した無機物質膜は、その構
造が比較的に緻密であるとはいえ、熱環境下において十
分な層間絶縁の機能を奏し得ない。
化アルミニウム(A J z(h)、窒化シリコン(S
i3Nオ)、シリコンオキシナイトライド(SiON)
、PSG(燐ケイ酸ガラス) 、BSG (ボロンケイ
酸ガラス)等の無機物質で形成することが広く行なわれ
ている。蒸着またはCVD (ケミカル・ベーパー・デ
ボジッション)によって形成した無機物質膜は、その構
造が比較的に緻密であるとはいえ、熱環境下において十
分な層間絶縁の機能を奏し得ない。
蒸着やCVDの代りにスパッタ又はプラズマCvDを用
いることによっても無機物質膜を形成することができる
というものの、この膜は、その構造がかなり緻密である
が、下地の凹凸部におけるステップカバレッジが悪く、
クレータが発生したりして眉間絶縁が十分でない場合が
ある。さらに、スパッタ又はプラズマCVDでは膜形成
速度(被着速度)がかなり遅いために、眉間絶縁膜とし
である程度の膜厚にするにはかなりの時間がかかる問題
がある。そして、スパッタ及びプラズマcvDを実施す
るための装置は高価であり、したがって膜形成コストが
上昇する。 ′ さらに、上記したような無機物質膜は、一般的にみた場
合に、厚膜化が容易に可能であるというものの、耐熱性
に乏しくて高温度にさらされた時には分解してしまうと
いう欠点を有し、また、成膜時、半導体基板上に多層配
線を形成する際に基板表面に作られる段差をカバーしき
れず、表面を平坦化することができないという問題も有
する。
いることによっても無機物質膜を形成することができる
というものの、この膜は、その構造がかなり緻密である
が、下地の凹凸部におけるステップカバレッジが悪く、
クレータが発生したりして眉間絶縁が十分でない場合が
ある。さらに、スパッタ又はプラズマCVDでは膜形成
速度(被着速度)がかなり遅いために、眉間絶縁膜とし
である程度の膜厚にするにはかなりの時間がかかる問題
がある。そして、スパッタ及びプラズマcvDを実施す
るための装置は高価であり、したがって膜形成コストが
上昇する。 ′ さらに、上記したような無機物質膜は、一般的にみた場
合に、厚膜化が容易に可能であるというものの、耐熱性
に乏しくて高温度にさらされた時には分解してしまうと
いう欠点を有し、また、成膜時、半導体基板上に多層配
線を形成する際に基板表面に作られる段差をカバーしき
れず、表面を平坦化することができないという問題も有
する。
上記したような従来の技術にみられる問題点が、本発明
が全解決しようとする問題点である。換言すると、ラダ
ー構造のシリコーン樹脂の有する耐熱性や耐湿性を生か
しつつ、クランク等の塗膜欠陥を伴なわずに厚膜化可能
な、そしてスピンコード等により表面段差を平坦化可能
な半導体装置用シリコーン樹脂膜を提供することに本発
明の目的がある。
が全解決しようとする問題点である。換言すると、ラダ
ー構造のシリコーン樹脂の有する耐熱性や耐湿性を生か
しつつ、クランク等の塗膜欠陥を伴なわずに厚膜化可能
な、そしてスピンコード等により表面段差を平坦化可能
な半導体装置用シリコーン樹脂膜を提供することに本発
明の目的がある。
上記した問題点は、本発明によれば、特に次の一般式(
I)により表わされるシリル化ポリシルセスキオキサン
: (上式において、 Rは、互いに同一もしくは異なっていてもよくかつ、そ
れぞれ、不活性な有機基を表わし、そして nは正の整数を表わす)からなり、そして熱処理及び室
温への冷却の後にアモルファス状態にあることを特徴と
する半導体装置用シリコーン樹脂膜によって解決するこ
とができる。
I)により表わされるシリル化ポリシルセスキオキサン
: (上式において、 Rは、互いに同一もしくは異なっていてもよくかつ、そ
れぞれ、不活性な有機基を表わし、そして nは正の整数を表わす)からなり、そして熱処理及び室
温への冷却の後にアモルファス状態にあることを特徴と
する半導体装置用シリコーン樹脂膜によって解決するこ
とができる。
この半導体装置用シリコーン樹脂膜は、本発明によれば
、前記一般式(I)により表わされるシリル化ポリシル
セスキオキサンを選らばれた半導体装置上にスピンコー
ド、ディップコート等の手法により塗布し、該シリコー
ン樹脂をその融点から融点上50℃、すなわち、融点プ
ラス50’C1までの温度で0.5〜2時間にわたって
熱処理することによって凹凸表面を完全に平坦化し、次
いでこの熱処理によって形成された溶融シリコーン樹脂
を室温(常温)まで冷却することに成膜することができ
る。
、前記一般式(I)により表わされるシリル化ポリシル
セスキオキサンを選らばれた半導体装置上にスピンコー
ド、ディップコート等の手法により塗布し、該シリコー
ン樹脂をその融点から融点上50℃、すなわち、融点プ
ラス50’C1までの温度で0.5〜2時間にわたって
熱処理することによって凹凸表面を完全に平坦化し、次
いでこの熱処理によって形成された溶融シリコーン樹脂
を室温(常温)まで冷却することに成膜することができ
る。
前記一般式(I)において、式中のRは前記した通りに
不活性な有機基を表わす。Rとして有用な不活性な有機
基の例をあげると、置換もしくは非置換のアルキル基、
例えばメチル基、エチル基、プロピル基など、置換もし
くは非置換のアリール基、例えばフェニル基、トリル基
など、その他である。
不活性な有機基を表わす。Rとして有用な不活性な有機
基の例をあげると、置換もしくは非置換のアルキル基、
例えばメチル基、エチル基、プロピル基など、置換もし
くは非置換のアリール基、例えばフェニル基、トリル基
など、その他である。
本発明の実施においてを用な前記式(I)のシリル化ポ
リシルセスキオキサンは、例えば、シリル化ポリメチル
シルセスキオキサン、シリル化ポリエチルシルセスキオ
キサン、シリル化ポリフェニルシルセスキオキサン、な
どである。このようなシリコーン樹脂は、その樹脂の性
質や所望とする結果等に応じて、先に定義した熱処理の
温度及び時間の範囲内において任意に加熱することがで
きる。
リシルセスキオキサンは、例えば、シリル化ポリメチル
シルセスキオキサン、シリル化ポリエチルシルセスキオ
キサン、シリル化ポリフェニルシルセスキオキサン、な
どである。このようなシリコーン樹脂は、その樹脂の性
質や所望とする結果等に応じて、先に定義した熱処理の
温度及び時間の範囲内において任意に加熱することがで
きる。
熱処理の温度は、先に述べた通り、用いられるシリコー
ン樹脂の融点に依存している。しかしながら、シリコー
ン樹脂の融点は、その樹脂の分子量によっているいろに
変化するので、この点に注意して熱処理の温度を決定し
なければならない。
ン樹脂の融点に依存している。しかしながら、シリコー
ン樹脂の融点は、その樹脂の分子量によっているいろに
変化するので、この点に注意して熱処理の温度を決定し
なければならない。
例えばシリル化ポリメチルシルセスキオキサンは、添付
の第1図に示されるような重量平均分子量(Mw)と融
点の関係を有しており、したがってこのグラフから、分
子量がいくつのときにはどの範囲の熱処理温度を使用し
得るかを理解することができる。
の第1図に示されるような重量平均分子量(Mw)と融
点の関係を有しており、したがってこのグラフから、分
子量がいくつのときにはどの範囲の熱処理温度を使用し
得るかを理解することができる。
さらに、このようなシリコーン樹脂は熱処理、そして成
膜後においても分子構造に殆んど変化のないことが赤外
吸収スペクトルの変化から明らかである。第2図は、こ
の事実を明確に示したグラフである。すなわち、熱処理
の条件をいろいろに変更した後でその都度赤外吸収スペ
クトルの変化を測定したところ、透過率に変化はあった
ものの、スペクトル変化のカーブはほぼ同じであった。
膜後においても分子構造に殆んど変化のないことが赤外
吸収スペクトルの変化から明らかである。第2図は、こ
の事実を明確に示したグラフである。すなわち、熱処理
の条件をいろいろに変更した後でその都度赤外吸収スペ
クトルの変化を測定したところ、透過率に変化はあった
ものの、スペクトル変化のカーブはほぼ同じであった。
前記一般式(I)のシリル化ポリシルセスキオキサンは
、通常、その成膜時において結晶性である。
、通常、その成膜時において結晶性である。
しかし、この特定のシリコーン樹脂は、予想外のことに
、先に規定せる加熱条件下に熱処理した場合に耐溶剤性
となり、また、引き続いて室温まで冷却した場合にアモ
ルファス(非結晶)状態となる。このようにして形成さ
れたアモルファスの膜は、結晶性の膜に特有の脆性を有
さす、したがって、2〜3μmの厚膜に成膜した場合で
もクラック等の塗膜欠陥を示さない。
、先に規定せる加熱条件下に熱処理した場合に耐溶剤性
となり、また、引き続いて室温まで冷却した場合にアモ
ルファス(非結晶)状態となる。このようにして形成さ
れたアモルファスの膜は、結晶性の膜に特有の脆性を有
さす、したがって、2〜3μmの厚膜に成膜した場合で
もクラック等の塗膜欠陥を示さない。
例 1
30gのシリル化ポリメチルシルセスキオキサン(Mw
−8,OXIO’ 、Mw/?h= 4.8)を51の
アセトンに溶解し、これを純水により分別沈澱した。
−8,OXIO’ 、Mw/?h= 4.8)を51の
アセトンに溶解し、これを純水により分別沈澱した。
300〜350℃で溶融する単分散ポリマー(Mw−3
,4xlO’ 、Mw/Mv= 1.3)が得うレタ。
,4xlO’ 、Mw/Mv= 1.3)が得うレタ。
、:、(7)lJ?−(7)状態をX線回折により測定
したところ、第3図にグラフで示されるようなX線回折
パターンが得られた。すなわち、常温で、そして250
℃で1時間の熱処理後では2θ=9.8付近にピークが
検出され、ポリマーが結晶状態にあることが確認された
。
したところ、第3図にグラフで示されるようなX線回折
パターンが得られた。すなわち、常温で、そして250
℃で1時間の熱処理後では2θ=9.8付近にピークが
検出され、ポリマーが結晶状態にあることが確認された
。
さらに、350℃で1時間の熱処理後に行なった同様の
X線回折ではピークは全く見られず、ポリマーがアモル
ファス状態にあることが確認された。
X線回折ではピークは全く見られず、ポリマーがアモル
ファス状態にあることが確認された。
但し、熱処理温度をさらに高めて、それぞれ450℃お
よび520℃で1時間にわたって熱処理を行なった後に
実施した同様のX線回折では再び2θ=8.5付近にピ
ークが検出された。この事実から、同一のシリル化ポリ
メチルシルセスキオキサンでも、それ適用される熱処理
条件に応じて結晶状態にもアモルファス状態にもなり得
ることが判る。
よび520℃で1時間にわたって熱処理を行なった後に
実施した同様のX線回折では再び2θ=8.5付近にピ
ークが検出された。この事実から、同一のシリル化ポリ
メチルシルセスキオキサンでも、それ適用される熱処理
条件に応じて結晶状態にもアモルファス状態にもなり得
ることが判る。
次いで、上記のようにして調製した単分散ポリマーをア
ルミニウム配線を施したシリコン基板上に種々の膜厚で
スピンコードし、得られたサンプルのそれぞれを上記と
同一の条件下、すなわち、常温(熱処理せず)、 250℃で1時間、350℃で1時間、450℃で1時
間及び520℃で1時間、で熱処理し、そして500℃
/1時間の耐クラツク性評価試験に供した。
ルミニウム配線を施したシリコン基板上に種々の膜厚で
スピンコードし、得られたサンプルのそれぞれを上記と
同一の条件下、すなわち、常温(熱処理せず)、 250℃で1時間、350℃で1時間、450℃で1時
間及び520℃で1時間、で熱処理し、そして500℃
/1時間の耐クラツク性評価試験に供した。
その結果、350℃で1時間の熱処理行なったサンプル
のみが顕著な耐クラツク性を示した。このサンプル(本
発明)は、その膜厚が3μm以上になってもなお少しの
クラックも示さなかった。
のみが顕著な耐クラツク性を示した。このサンプル(本
発明)は、その膜厚が3μm以上になってもなお少しの
クラックも示さなかった。
例2
前記例1に記載の手法を繰り返した。但し、本例の場合
、融点180〜200℃を有するシリル化ポリメチルシ
ルセスキオキサン(Mw= 7.8 XIO3゜Mw/
Mv= 1.2)を調製し、このポリマーの状態をX線
回折により測定した。その結果、このポリマーは200
℃、1時間の熱処理によりアモルファス状態となること
が確認された。
、融点180〜200℃を有するシリル化ポリメチルシ
ルセスキオキサン(Mw= 7.8 XIO3゜Mw/
Mv= 1.2)を調製し、このポリマーの状態をX線
回折により測定した。その結果、このポリマーは200
℃、1時間の熱処理によりアモルファス状態となること
が確認された。
次いで、上記のようにして調製したポリマーを前記例1
と同様にアルミニウム配線を施したシリコン基板上にス
ピンコードし、熱処理し、そして耐クラ7り性評価試験
に供したところ、200℃で1時間の熱処理を行なった
サンプルが最も高い耐クランク性(膜厚3μmでもクラ
ックを発生せず)を示した。
と同様にアルミニウム配線を施したシリコン基板上にス
ピンコードし、熱処理し、そして耐クラ7り性評価試験
に供したところ、200℃で1時間の熱処理を行なった
サンプルが最も高い耐クランク性(膜厚3μmでもクラ
ックを発生せず)を示した。
開−主
本例では樹脂塗膜の平坦化に関して試験した。
5μ1I11へのアルミニウム配線パターンを施したシ
リコン基板上に前記例1に記載のようにして調製した単
分散ポリマーをスピンコードし、350℃で1時間にわ
たって熱処理し、そしてさらに500℃/1時間の耐ク
ラツク性評価試験で良好な耐クラツク性を確認した後、
サンプルの断面をSEMにより観察した。1μm厚のア
ルミニウム段差は1.5μmの樹脂厚で完全に平坦化さ
れたことが確認された。
リコン基板上に前記例1に記載のようにして調製した単
分散ポリマーをスピンコードし、350℃で1時間にわ
たって熱処理し、そしてさらに500℃/1時間の耐ク
ラツク性評価試験で良好な耐クラツク性を確認した後、
サンプルの断面をSEMにより観察した。1μm厚のア
ルミニウム段差は1.5μmの樹脂厚で完全に平坦化さ
れたことが確認された。
本発明によれば、半導体装置等の層間絶縁膜、表面保護
膜などとして有用な、クランク等を伴なわずに厚膜化可
能でありかつ同時に表面段差を平坦化可能であるシリコ
ーン樹脂膜が提供される。
膜などとして有用な、クランク等を伴なわずに厚膜化可
能でありかつ同時に表面段差を平坦化可能であるシリコ
ーン樹脂膜が提供される。
第1図は、本発明において用いられるシリル化ポリメチ
ルシルセスキオキサンの重量平均分子量(M−)と融点
の関係を示したグラフであり、第2図は、本発明におい
て熱処理条件をいろいろに変更した場合の波長と透過率
の関係を示したグラフであり、そして 第3図は、本発明において熱処理条件をいろいろに変更
した場合の回折角と回折強度の関係を示したグラフであ
る。 第1図 重量平均分子量 (Mw)
ルシルセスキオキサンの重量平均分子量(M−)と融点
の関係を示したグラフであり、第2図は、本発明におい
て熱処理条件をいろいろに変更した場合の波長と透過率
の関係を示したグラフであり、そして 第3図は、本発明において熱処理条件をいろいろに変更
した場合の回折角と回折強度の関係を示したグラフであ
る。 第1図 重量平均分子量 (Mw)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、次式により表わされるシリル化ポリシルセスキオキ
サン: ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (上式において、 Rは、互いに同一もしくは異なっていてもよくかつ、そ
れぞれ、不活性な有機基を表わし、そして nは正の整数を表わす)からなり、そして熱処理及び室
温への冷却の後にアモルファス状態にあることを特徴と
する半導体装置用シリコーン樹脂膜。 2、次式により表わされるシリル化ポリシルセスキオキ
サン: ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (上式において、 Rは、互いに同一もしくは異なっていてもよくかつ、そ
れぞれ、不活性な有機基を表わし、そして nは正の整数を表わす)を半導体基板上に塗布し、該シ
リコーン樹脂をその融点から融点上50℃までの温度で
0.5〜2時間にわたって熱処理することによって凹凸
表面を完全に平坦化し、次いでこの溶融シリコーン樹脂
を室温まで冷却することにより成膜することを特徴とす
る半導体装置用シリコーン樹脂膜の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60041023A JPS61201430A (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | 半導体装置用シリコ−ン樹脂膜及びその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60041023A JPS61201430A (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | 半導体装置用シリコ−ン樹脂膜及びその形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61201430A true JPS61201430A (ja) | 1986-09-06 |
JPH0237694B2 JPH0237694B2 (ja) | 1990-08-27 |
Family
ID=12596796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60041023A Granted JPS61201430A (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | 半導体装置用シリコ−ン樹脂膜及びその形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61201430A (ja) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3318844A (en) * | 1963-12-23 | 1967-05-09 | Gen Electric | Organopolysiloxanes |
JPS559527A (en) * | 1978-07-07 | 1980-01-23 | Hitachi Ltd | Liquid crystal sandwiching substrate |
JPS5594955A (en) * | 1979-01-12 | 1980-07-18 | Hitachi Ltd | Film-forming coating solution |
JPS56146120A (en) * | 1980-04-16 | 1981-11-13 | Hitachi Ltd | Liquid crystal display element |
JPS5760330A (en) * | 1980-09-27 | 1982-04-12 | Fujitsu Ltd | Resin composition |
JPS57164413A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-09 | Fujitsu Ltd | Manufacture of thin film magnetic head |
JPS5813632A (ja) * | 1981-07-17 | 1983-01-26 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | 耐熱性薄膜形成能を有するラダ−状低級アルキルポリシルセスキオキサン |
-
1985
- 1985-03-04 JP JP60041023A patent/JPS61201430A/ja active Granted
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3318844A (en) * | 1963-12-23 | 1967-05-09 | Gen Electric | Organopolysiloxanes |
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JPS57164413A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-09 | Fujitsu Ltd | Manufacture of thin film magnetic head |
JPS5813632A (ja) * | 1981-07-17 | 1983-01-26 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | 耐熱性薄膜形成能を有するラダ−状低級アルキルポリシルセスキオキサン |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0237694B2 (ja) | 1990-08-27 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |