(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
層間絶縁膜に、シリコーンラダー系樹脂膜を用いて、多層配線構造の耐圧性を確保したことを特徴とするＳＯＩ高耐圧電力デバイスであって、
当該シリコーンラダー系樹脂膜が、一般式（１）：
【化１】
0003957417.tif 000006
（式中、Ｒ1およびＲ2はアリール基、水素原子、脂肪族アルキル基または不飽和結合を有する官能基であり同種でも異種でもよく、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6は水素原子、アリール基、脂肪族アルキル基、トリアルキルシリル基または不飽和結合を有する官能基であり同種でも異種でもよく、ｎは整数である）で表わされ、重量平均分子量が１０００以上であるシリコーンラダー系樹脂からなるシリコーンラダーポリマー樹脂組成物からなり、
前記一般式（１）中のＲ1およびＲ2の８０％がフェニル基である
ＳＯＩ高耐圧電力デバイス。
【請求項２】
層間絶縁膜に、シリコーンラダー系樹脂膜を用いて、多層配線構造の耐圧性を確保したことを特徴とするＳＯＩ高耐圧電力デバイスであって、
当該シリコーンラダー系樹脂膜が、一般式（１）：
【化２】
0003957417.tif 000007
（式中、Ｒ1およびＲ2はアリール基、水素原子、脂肪族アルキル基または不飽和結合を有する官能基であり同種でも異種でもよく、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6は水素原子、アリール基、脂肪族アルキル基、トリアルキルシリル基または不飽和結合を有する官能基であり同種でも異種でもよく、ｎは整数である）で表わされ、重量平均分子量が１０００以上であるシリコーンラダー系樹脂からなるシリコーンラダーポリマー樹脂組成物からなり、
前記一般式（１）中のＲ1およびＲ2の９５％がフェニル基である
ＳＯＩ高耐圧電力デバイス。
【請求項３】
シリコーンラダーポリマー樹脂組成物が、シランカップリング剤を含有することを特徴とする請求項１または２記載のＳＯＩ高耐圧電力デバイス。
【請求項４】
層間絶縁膜に、シリコーンラダー系樹脂膜を用いて、多層配線構造の耐圧性を確保したことを特徴とするＳＯＩ高耐圧電力デバイスであって、
当該シリコーンラダー系樹脂膜が、一般式（１）：
【化３】
0003957417.tif 000008
（式中、Ｒ1およびＲ2はアリール基、水素原子、脂肪族アルキル基または不飽和結合を有する官能基であり同種でも異種でもよく、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6は水素原子、アリール基、脂肪族アルキル基、トリアルキルシリル基または不飽和結合を有する官能基であり同種でも異種でもよいが、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6のうち１％以上は不飽和結合を有する官能基であり、ｎは整数である）で表わされ、重量平均分子量が１０００以上であるシリコーンラダー系樹脂に、感光性架橋剤または光重合開始剤を加えたネガ型感光性シリコーンラダーポリマー樹脂組成物からなり、
前記一般式（１）中のＲ1およびＲ2の８０％がフェニル基である
ＳＯＩ高耐圧電力デバイス。
【請求項５】
層間絶縁膜に、シリコーンラダー系樹脂膜を用いて、多層配線構造の耐圧性を確保したことを特徴とするＳＯＩ高耐圧電力デバイスであって、
当該シリコーンラダー系樹脂膜が、一般式（１）：
【化４】
0003957417.tif 000009
（式中、Ｒ1およびＲ2はアリール基、水素原子、脂肪族アルキル基または不飽和結合を有する官能基であり同種でも異種でもよく、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6は水素原子、アリール基、脂肪族アルキル基、トリアルキルシリル基または不飽和結合を有する官能基であり同種でも異種でもよいが、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6のうち１％以上は不飽和結合を有する官能基であり、ｎは整数である）で表わされ、重量平均分子量が１０００以上であるシリコーンラダー系樹脂に、感光性架橋剤または光重合開始剤を加えたネガ型感光性シリコーンラダーポリマー樹脂組成物からなり、
前記一般式（１）中のＲ1およびＲ2の９５％がフェニル基である
ＳＯＩ高耐圧電力デバイス。
【請求項６】
ネガ型感光性シリコーンラダーポリマー樹脂組成物が、さらに光増感剤、光開始助剤、光重合性モノマー、重合禁止剤またはシランカップリング剤を含有することを特徴とする請求項４または５記載のＳＯＩ高耐圧電力デバイス。
【請求項７】
テーパを持つ層間絶縁膜パターンを形成し、その膜上に形成する配線の断線を防ぐことを特徴とする請求項１または２記載のＳＯＩ高耐圧電力デバイス。
【請求項８】
シリコーンラダー系樹脂組成物からなる層間絶縁膜の膜厚を厚膜化して、第２アルミ配線の容量結合部分で電界を固定する部分をフィールド酸化膜界面から離すことによりフィールド酸化膜直下で集中する電界強度を緩和することを特徴とする請求項１または２記載のＳＯＩ高耐圧電力デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貼り合わせＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板に、素子間分離溝（トレンチ）を形成して素子間分離した半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＯＩ−ＬＩＧＢＴ（Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor）、ダイオード、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）、サイリスタなどのＳＯＩ高耐圧電力デバイスの高耐圧化を達成するため、従来では窒化膜や酸化膜などの無機系の層間絶縁膜を厚膜化し、アルミ配線間の絶縁耐量を増加させていた。
【０００３】
プラズマ窒化膜による層間耐圧確保には限界があるため、これを回避するための方策として、例えば文献（ＩＳＰＳＤ′９６，Ｐｒｉｏｃ．ｐｐ．１５１−１５４，Ａ ０．８μｍ  High voltage IC using Newly Designed 600V Lateral IGBT on Thick Buried-Oxide SOI）に示すように、３層アルミ配線によって高耐圧を確保することができる。しかし、この方法では層間膜及びアルミ配線を２度ずつ形成し、かつ写真製版も２度必要となるというコスト面の問題が残る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
層間絶縁膜を厚膜化することはゲート−第２アルミ配線間の絶縁耐量を増加させ、ＳＯＩ−ＬＩＧＢＴ、ダイオード、ＭＯＳ、サイリスタなどをはじめとする高耐圧電力デバイスの耐圧を向上、安定化させる上で有効であるが、第１アルミ配線−第２アルミ配線のコンタクトを取る上で従来構造では以下の問題があった。すなわち図２（ａ）に示すごとくドライエッチによるコンタクトでは、その開口幅（ＷＴＨ２）を狭くできることが可能であるが、第２アルミ配線のカバレッジが対応できず断線を引き起こしてしまうことから実用的ではない。そこで、図２（ｂ）に示すようにウエット＆ドライエッチを組み合わせて第２アルミ配線が断線しないように工夫するのが一般的であるが、この方法では仕上り寸法（ＷＴＨ３）が大きな値となり、デバイス寸法の縮小に支障をきたすようになるという問題があった（なお、図２（ａ）および（ｂ）に係る省略部分は、図１と同様である）。
【０００５】
また、図３に示した従来構造では、たとえばＬＩＧＢＴのエミッタ−コレクタ間に逆バイアスをかけた場合に発生する電位ポテンシャル１７が、フィールド酸化膜直下で集中することから耐圧が律速されていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１、２にかかわる発明は、層間絶縁膜に、シリコーンラダー系樹脂膜を用いて、多層配線構造の耐圧性を確保したことを特徴とするＳＯＩ高耐圧電力デバイスであって、当該シリコーンラダー系樹脂膜が一般式（１）：
【０００８】
【化３】
0003957417.tif 000002
【０００９】
（式中、Ｒ1およびＲ2はアリール基、水素原子、脂肪族アルキル基または不飽和結合を有する官能基であり同種でも異種でもよく、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6は水素原子、アリール基、脂肪族アルキル基、トリアルキルシリル基または不飽和結合を有する官能基であり同種でも異種でもよく、ｎは整数である）で表わされ、重量平均分子量が１０００以上であるシリコーンラダー系樹脂からなるシリコーンラダーポリマー樹脂組成物からなり、
前記一般式（１）中のＲ1およびＲ2の８０％または９５％がフェニル基であることを特徴とするＳＯＩ高耐圧電力デバイスである。
【００１０】
請求項３にかかわる発明は、シリコーンラダーポリマー樹脂組成物が、シランカップリング剤を含有することを特徴とする請求項１記載のＳＯＩ高耐圧電力デバイスである。
【００１１】
請求項４、５にかかわる発明は、層間絶縁膜に、シリコーンラダー系樹脂膜を用いて、多層配線構造の耐圧性を確保したことを特徴とするＳＯＩ高耐圧電力デバイスであって、
当該シリコーンラダー系樹脂膜が一般式（１）：
【００１２】
【化４】
0003957417.tif 000003
【００１３】
（式中、Ｒ1およびＲ2はアリール基、水素原子、脂肪族アルキル基または不飽和結合を有する官能基であり同種でも異種でもよく、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6は水素原子、アリール基、脂肪族アルキル基、トリアルキルシリル基または不飽和結合を有する官能基であり同種でも異種でもよいが、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6のうち１％以上は不飽和結合を有する官能基であり、ｎは整数である）で表わされ、重量平均分子量が１０００以上であるシリコーンラダー系樹脂に感光性架橋剤または光重合開始剤を加えたネガ型感光性シリコーンラダーポリマー樹脂組成物からなり、
前記一般式（１）中のＲ1およびＲ2の８０％または９５％がフェニル基であることを特徴とするＳＯＩ高耐圧電力デバイスである。
【００１４】
請求項６にかかわる発明は、ネガ型感光性シリコーンラダーポリマー樹脂組成物が、さらに光増感剤、光開始助剤、光重合性モノマー、重合禁止剤またはシランカップリング剤を含有することを特徴とする請求項５記載のＳＯＩ高耐圧電力デバイスである。
【００１５】
請求項７にかかわる発明は、テーパを持つ層間絶縁膜パターンを形成し、その膜上に形成する配線の断線を防ぐことを特徴とする請求項１または２記載のＳＯＩ高耐圧電力デバイスである。
【００１６】
請求項８にかかわる発明は、シリコーンラダー系樹脂組成物からなる層間絶縁膜の膜厚を厚膜化して、第２アルミ配線の容量結合部分で電界を固定する部分をフィールド酸化膜界面から離すことによりフィールド酸化膜直下で集中する電界強度を緩和することができることを特徴とする請求項１または２記載のＳＯＩ高耐圧電力デバイスである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明は、層間絶縁膜に、シリコーンラダー系樹脂膜を用いて、多層配線構造の耐圧性を確保したことを特徴とするＳＯＩ高耐圧電力デバイスである。ここで、ＳＯＩ高耐圧電力デバイスとしては、ＬＩＧＢＴ、ダイオード、ＭＯＳ、サイリスタなどがあげられる。ＳＯＩ−ＬＩＧＢＴデバイスを例にとると、図１に示すような構造として開示される。
【００１８】
本発明のＳＯＩ高耐圧電力デバイスの層間絶縁膜としては、一般式（１）：
【００１９】
【化５】
0003957417.tif 000004
【００２０】
（式中、Ｒ1およびＲ2はアリール基、水素原子、脂肪族アルキル基または不飽和結合を有する官能基であり、同種でも異種でもよく、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6は水素原子、アリール基、脂肪族アルキル基、トリアルキルシリル基または不飽和結合を有する官能基であり、同種でも異種でもよく、ｎは整数である）で表される、重量平均分子量が１０００以上であるシリコーンラダー系樹脂からなるシリコーンラダー系樹脂組成物を用いることができる。
【００２１】
ここで、アリール基としては、フェニル基、トリル基やキシリル基などのベンゼン環誘導体からなる基、ナフチル基、ナフタレン誘導体からなる基があげられるが、フェニル基やベンゼン環誘導体からなる基が好ましい。
【００２２】
脂肪族アルキル基としては、分子式：ＣnＨ2n+1（ｎ；整数）で表されるもので、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基などがあげられるが、厚膜化を向上させるには、ｎ＝３以上の脂肪族アルキル基が好ましい。
【００２３】
不飽和結合を有する官能基としては、ビニル基やアリル基などのアルケニル基、スチリル基、シンナモイル基、アジド基、ジアゾ基、アルキルアクリロイル基、アルキルメタクリロイル基があげられるが、アルケニル基、アルキルアクリロイル基、アルキルメタクリロイル基が好ましい。
【００２４】
トリアルキルシリル基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基などがあげられる。
【００２５】
このシリコーンラダー系樹脂は公知の樹脂であり、その製法は特開平０３−２０７７１９号公報に記載されており、これを用いることができる。
【００２６】
このシリコーンラダー系樹脂には、必要に応じてシランカップリング剤を加えることができる。
【００２７】
前記シランカップリング剤とは分子中に２個以上異なった反応基（メトキシ基、エトキシ基、シラノール基、ビニル基、エポキシ基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基など）をもつ有機ケイ素単量体であり、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−（メタクリロキシプロピル）トリメトキシシラン、γ−（メタクリロキシプロピル）トリエトキシシラン、γ−（メタクリロキシプロピル）メチルジメトキシシラン、γ−（メタクリロキシプロピル）エチルジメトキシシラン、γ−（アクリロキシプロピル）トリメトキシシラン、γ−（アクリロキシプロピル）メチルジメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシランなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。これらのシランカップリング剤は単独で用いてもよく、２種以上混合して用いてもよい。
【００２８】
シランカップリング剤の添加量は、樹脂組成物中、１０ｐｐｍ以上であることが好ましい。１０ｐｐｍ未満の場合、接着性向上の効果が低い。
【００２９】
また、本発明のＳＯＩ高耐圧電力デバイスの層間絶縁膜としては、一般式（１）：
【００３０】
【化６】
0003957417.tif 000005
【００３１】
（式中、Ｒ1およびＲ2はアリール基、水素原子、脂肪族アルキル基または不飽和結合を有する官能基であり同種でも異種でもよく、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6は水素原子、アリール基、脂肪族アルキル基、トリアルキルシリル基または不飽和結合を有する官能基であり同種でも異種でもよいが、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6のうち１％以上は不飽和結合を有する官能基であり、ｎは整数である）で表わされ、重量平均分子量が１０００以上であるシリコーンラダー系樹脂からなるネガ型感光性シリコーンラダーポリマー樹脂組成物を用いることができる。
【００３２】
ここで、アリール基、脂肪族アルキル基、不飽和結合を有する官能基およびトリアルキルシリル基は前記一般式(１)のものと同じである。また、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6のうち１％以上は、不飽和結合基を有する官能基であることが必要であるが、５％以上であることがより好ましい。１％未満では感度が低く、パターン加工性に劣る。
【００３３】
このシリコーンラダー系樹脂は公知の樹脂であり、その製法は特開平０３−２０７７１９号公報に記載されており、これを用いることができる。
【００３４】
このネガ型感光性シリコーンラダー系樹脂には、感光性架橋剤または光重合開始剤および必要に応じて光増感剤、光開始助剤、光重合性モノマー、重合禁止剤、シランカップリング剤を加えることができる。
【００３５】
感光性架橋剤としては、芳香族アジド化合物、芳香族ビスアジド化合物、イミノキノンジアジド化合物、芳香族ジアゾ化合物や有機ハロゲン化合物などの光照射によりラジカル活性種を生成する感光性化合物、たとえばアジドピレン、ｐ−アジドベンズアルデヒド、ｐ−アジドアセトフェノン、ｐ−アジドベンゾイックアシッド、ｐ−アジドベンザルアセトン、ｐ−アジドベンザルアセトフェノン、ｐ−アジド−α−シアノシンナミックアシッド、４−スルフォニルアジドベンゾイックアシッド、３−スルフォニルアジドベンゾイックアシッド、２，６−ジ（４′−アジドベンザル）シクロヘキサノン、２，６−ジ（４′−アジドベンザル）−４−メチルシクロヘキサノン、２，６−ジ（４′−アジドベンザル）−４−エチルシクロヘキサノン、２，６−ジ（ｐ−アジドベンザル）−４−ｔｅｒｔ−アミルシクロヘキサノン、１，３−ビス（４′−アジドベンザル）−２−プロパノン、１，３−ビス（４′−アジドシンナミリジン）−２−プロパノン、４，４′−ジアジドカルコン−２−［Ｎ，Ｎ−ジ（２−エトキシエチル）］スルフォンアミド、４，４′−ジアジドスチルベン−２，２′−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（２−エトキシエチル）］スルフォンアミド、１，３−ビス（４′−アジドベンザル）−２−プロパノン−２′−スルフォニックアシッド、２，６−ビス（４′−アジドベンザルスルフォニックアシッド）シクロヘキサノン、２，６−ビス（４′−アジドベンザルスルフォニックアシッド）メチルシクロヘキサノン、４、４′−ジアジドベンザルアセトン、４，４′−ジアジドスチルベン、４，４′−ジアジドカルコン、４，４′−ジアジドアクリジン、４，４′−ジアジドジフェニルメタン、１，４−イミノキノン−ジアジド（４）−２−スルフォンアミド、１，４−イミノキノン−ジアジド（４）−２−スルフォニックアシッドエステル、４−フェニルアミノフェニル−４′−アゾトリルスルフォン、テトラゾ（ビスジアゾ）ニウム塩、３，４−ジアゾ−Ｎ−エチル−Ｎ−β−フェノキシエチルアニリン、４，４−ジアゾ−Ｎ−フェニルモルフォリン、ｐ−ジアゾジフェニルアミン、２，４−ジアゾ−Ｎ−メチル−Ｎ−フェネチルアニリン、３，４−ジアゾ−Ｎ−エチル−Ｎ−β−ヒドロキシエチルアニリン、４−ジアゾ−４′−メトキシジフェニルアミン塩、４−ジアゾ−３−メトキシジフェニルアミン、トリブロムアセトフェノン、ｏ−ニトロベンズアルデヒド、２−ニトロ−５−ヒドロキシベンズアルデヒド、ジフェニルニトロン、チオキサントン、ベンゾフェノチアジン、ベンゾフェノキサジン、１−メチル−３−ジアゾオキシインドール、ジアゾシクロペンタジエンジフェニルスルホンなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。これらの感光性架橋剤は単独で用いてもよく、２種以上混合して用いてもよい。
【００３６】
感光性架橋剤の添加量は、樹脂組成物中、１０ｐｐｍ〜２０ｗｔ％であることが好ましい。１０ｐｐｍ未満の場合、感度が低く、２０ｗｔ％を超える場合、耐熱性や保存安定性に劣る傾向がある。
【００３７】
光重合開始剤としては、カルボニル化合物、ジカルボニル化合物、アセトフェノン、ベンゾインエーテル、アシルフォスフィンオキシド、チオキサンソン、アミノカルボニル化合物、含窒素化合物などの光重合開始剤でありベンゾフェノン、２，４，６−トリメチルベンゾフェノン、１，２−ナフトキノン、ベンジル、アントラキノン、２−エチルアントラキノン、９，１０−フェナントレンキノン、メチル−α−オキソベンゼンアセテート、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソペンチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、メチル４−（ジメチルアミノ）ベンゾエート、エチル４−（ジメチルアミノ）ベンゾエート、２−（ジメチルアミノ）エチルベンゾエート、チオキサンソン、２−クロルチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、２，４−ジメチルチオキサンソン、２，４−ジクロルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、２，４−ジエチルチオキサンソン、２，４−ジイソプロピルチオキサンソン、４，４′−ビスジメチルアミノベンゾフェノン、４，４′−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、９−フェニルアクリジン、２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，４′，５，５′−テトラフェニル−１，２−ビイミダゾール、ビス（５−シクロペンタンジエニル）ビス［２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ｐｙｒ−１−ｙｌ）フェニル］チタニウム、［η−５，２，４−（シクロペンタンジエニル）−（１，２，３，４，５，６，η）−（メチルエチル）−ベンゼン］アイロン（II）ヘキサフルオロフォスフェート、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、２，２−ジエトキシ−１，２−ジフェニルエタノン、１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、３，６−ビス（２−メチル−２−モルフォリノプロパノニル）−９−ブチルカルバゾール、１−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モンフォリノ−１−プロパノン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、ビスアシルフォスフィンオキサイド、９，１０−フェナンスレンキノン、α−アシロキシムエステル、カンファーキノン、ジベンゾスベロン、２−エチルアントラキノン、４′，４″−ジエチルイソフタロフェノン、３，３′，４，４′−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノンなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。これらの光重合開始剤は単独で用いてもよく、２種以上混合して用いてもよい。
【００３８】
光重合開始剤の添加量は、樹脂組成物中、１０ｐｐｍ〜２０ｗｔ％であることが好ましい。１０ｐｐｍ未満の場合、感度が低く、２０ｗｔ％を超える場合、感度の低下を引き起こす傾向がある。
【００３９】
シリコーン系樹脂組成物には必要に応じてさらに光増感剤、光開始助剤、光重合性モノマー、重合禁止剤またはシランカップリング剤を添加することができる。
【００４０】
光増感剤としては芳香族炭化水素化合物、芳香族ニトロ化合物、芳香族ケトン化合物、芳香族アミノ化合物、フェノール性化合物、キノン化合物、アントロン化合物、クマリン誘導体などであり、たとえばナフタレン、アントラセン、フェナントレン、クリセン、ニトロベンゼン、ｐ−ジニトロベンゼン、１，３，５−トリニトロベンゼン、ｐ−ニトロジフェニル、ニトロアニリン、ジニトロアニリン、ピクラミド、２−クロロ−４−ニトロアニリン、フェノール、ｐ−ニトロフェノール、２，４−ジニトロフェノール、２，４，６−トリニトロフェノール、ベンズアルデヒド、９−アントラアルデヒド、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ジベンザルアセトン、ベンジル、ｐ，ｐ′−ジアミノベンゾフェノン、ｐ，ｐ′−ジメチルアミノベンゾフェノン、ｐ，ｐ′−テトラメチルジアミノベンゾフェノン、ベンゾキノン、１，２−ナフトキノン、１，４−ナフトキノン、アントラキノン、１，２−ベンゾアントラキノン、アントロン、１，９−ベンゾアントラキノン、６−フェニル−１，９−ベンゾアントラキノン、３−フェニル−１，９−ベンゾアントラキノン、２−ケト−３−アザ−１，９−ベンゾアントラキノン、３−メチル−１，３−ジアザ−１，９−ベンゾアントラキノン、２−ニトロフルオレン、２，７−ジニトロフルオレン、２，５−ジニトロフルオレン、１，８−フタロイルナフタレン、２−クロロ−１，８−フタロイルナフタレン、４−クロロ−１，８−フタロイルナフタレン、５−ニトロアセナフテン、５，６−ジニトロアセナフテン、５−ベンゾイルアセナフテン、１−ニトロピレン、Ｎ−アセチル−４−ニトロ−１−アミノナフタレン、Ｎ−フェニルチオアクリドン、トリフェニルピリリウムパークロレイト、４−メトキシフェニル−２，６−ジフェニルピリリウムパークロレイト、４−ブトキシフェニル−２，６−ジフェニルピリリウムパークロレイト、４−ペンチロキシフェニル−２，６−ジフェニルピリリウムパークロレイト、２，４，６−トリメトキシフェニル−２，６−ジフェニルピリリウムパークロレイト、４−メトキシフェニル−２，６−ジフェニルチオピリリウムパークロレイト、４−ブトキシフェニル−２，６−ジフェニルチオピリリウムパークロレイト、４−アミロキシフェニル−２，６−ジフェニルチオピリリウムパークロレイト、２，４，６−トリメトキシフェニル−２，６−ジフェニルピリリウムパークロレイト、３−ケトクマリン、アリルクマリン、アロイルクマリン、アルコキシカルボニルビスクマリン、ジアルキルケトビスクマリンなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。これらの光増感剤は単独で用いてもよく、２種以上混合して用いてもよい。
【００４１】
光増感剤の添加量は、樹脂組成物中、０．０１〜２０ｗｔ％であることが好ましい。０．０１ｗｔ％未満の場合、感度向上の効果が低く、２０ｗｔ％を超える場合、耐熱性や保存安定性に劣る傾向がある。
【００４２】
光開始助剤としては脂肪族アミンや芳香族アミンなどであり、たとえば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ｎ−ブチルアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、ジエチルアミノエチルメタノールクリエート、ミヒラーケトン、４，４−ジエチルアミノフェノン、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸（ｎ−ブトキシ）エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。これらの光開始助剤は単独で用いてもよく、２種以上混合して用いてもよい。
【００４３】
光開始助剤の添加量は、樹脂組成物中、０．０１〜２０ｗｔ％であることが好ましい。０．０１ｗｔ％未満の場合、感度向上の効果が低く、２０ｗｔ％を超える場合、耐熱性や保存安定性に劣る傾向がある。
【００４４】
光重合性モノマーもしくはオリゴマーとしては、ビニル基をもつ反応性モノマー、オリゴマーや、アクリロイル基またはメタクリロイル基をもつ単官能もしくは多官能モノマー、オリゴマーがあり、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、ブチルアクリレート、長鎖脂肪族アクリレート、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシエチルメタクリレート、ブタンジオールモノアクリレート、ブトキシトリエチレングリコールアクリレート、ＥＣＨ変性ブチルアクリレート、ｔ−ブチルアミノエチルメタクリレート、カプロラクトンアクリレート、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、２−シアノエチルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、脂環式変性ネオペンチルグリコールアクリレート、２，３−ジブロモプロピルアクリレート、２，３−ジブロモプロピルメタクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニロキシエチルアクリレート、ジシクロペンテニロキシエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート、２−エトキシエチルアクリレート、２−エトキシエチルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、グリセロールメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ヘプタデカフロロデシルアクリレート、ヘプタデカフロロデシルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、カプロラクトン変性２−ヒドロキシエチルアクリレート、カプロラクトン変性２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシ−３−メタクリロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、イソボニルアクリレート、イソボニルメタクリレート、イソデシルアクリレート、イソデシルメタクリレート、イソオクチルアクリレート、イソオクチルメタクリレート、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、２−メトキシエチルアクリレート、メトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、メトキシテトラエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、メトキシ化シクロデカトリエンアクリレート、モルホリンアクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコールアクリレート、オクタフロロペンチルアクリレート、オクタフロロペンチルメタクリレート、フェノキシヒドロキシプロピルアクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシテトラエチレングリコールアクリ���ート、フェノキシヘキサエチレングリコールアクリレート、ＥＯ変性オクトキシ化リン酸アクリレート、ＥＯ変性オクトキシ化リン酸メタクリレート、フェニルメタクリレート、ＥＯ変性リン酸アクリレート、ＥＯ変性リン酸メタクリレート、ＥＯ変性ブトキシ化リン酸アクリレート、ＥＯ変性ブトキシ化リン酸メタクリレート、ＥＯ変性ノフェキシ化リン酸アクリレート、ＥＯ変性フェノキシ化リン酸メタクリレート、ＥＯ変性フタル酸アクリレート、ＥＯ変性フタル酸メタクリレート、ＥＯ変性フタール酸アクリレート、ＥＯ，ＰＯ変性フタル酸メタクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、ポリプロピレングリコールメタクリレート、ポリエチレングリコール／ポリプロピレングリコールメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ＥＯ変性コハク酸アクリレート、ＥＯ変性コハク酸メタクリレート、スルホン酸ソーダエトキシアクリレート、スルホン酸ソーダエトキシメタクリレート、テトラフルオロプロピルアクリレート、テトラフルオロプロピルメタクリレート、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリルアクリレート、トリフロロエチルアクリレート、トリフロロエチルメタクリレート、ｎ−ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ｎ−デシルアクリレート、ジシクロペンテニロキシエチルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、１，２−ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレート、ステアリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、トリデシルアクリレート、カプロラクトンアクリレート、エトキシ化ノニルフェノールアクリレート、アリル化シクロヘキシルジアクリレート、アクリル化イソシアヌレート、ビス（アクリロキシネオペンチルグリコール）アジペート、エトキシ化ビスフェノールＳジアクリレート、ビスフェノールＡジメタクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジメタクリレート、エトキシ化ビスフェノールＦジアクリレート、ジシクロペンタニルジアクリレート、ＥＣＨ変性ジエチレングリコールジメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリアクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ＥＣＨ変性エチレングリコールジアクリレート、グリセロールアクリレート／メタクリレート、グリセロールジメタクリレート、ＥＣＨ変性グリセロールトリアクリレート、ＥＣＨ変性１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、長鎖脂肪族ジアクリレート、長鎖脂肪族ジメタクリレート、メトキシ化シクロヘキシルジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ステ���リン酸変性ペンタエリスリトールジアクリレート、ＥＯ変性リン酸ジアクリレート、ＥＯ変性リン酸トリアクリレート、ＥＯ変性リン酸ジメタクリレート、カプロラクトンＥＯ変性リン酸ジメタクリレート、ＥＣＨ変性フタル酸ジアクリレート、ＥＣＨ変性プロピレングリコールジアクリレート、テトラブロモビスフェノールＡジアクリレート、トリエチレングリコールジビニルエーテル、トリグリセロールジアクリレート、ＰＯ変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ＥＣＨ変性トリメチロールプロパントリアクリレート、カプロラクトン変性トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレート、トリス（メタクリロキシエチル）イソシアヌレート、ジンクジアクリレート、１，３−ブタンジオールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロキシ化グリセリルトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタアクリレートエステル、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、１，６−ジヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジメタクリレート、ジンクメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレートなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。これらの光重合性モノマーもしくはオリゴマーは単独で用いてもよく、２種以上混合して用いてもよい。
【００４５】
光重合性モノマーもしくはオリゴマーの添加量は、樹脂組成物中、１０ｐｐｍ〜１００ｗｔ％であることが好ましい。１０ｐｐｍ未満の場合、感度向上の効果が低く、１００ｗｔ％を超える場合、耐熱性に劣る傾向がある。
【００４６】
重合禁止剤としては、ハイドロキノン、メトキノン、ｐ−ベンゾキノン、フェノチアジン、モノ−ｔ−ブチルハイドロキノン、カテコール、ｐ−ｔ−ブチルカテコール、ベンゾキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチルハイドロキノン、アントラキノン、２，６−ジ−ｔ−ブチルヒドロキシトルエンなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。これらの重合禁止剤は単独で用いてもよく、２種以上混合して用いてもよい。
【００４７】
シランカップリング剤としては、前述したものと同じものを用いることができる。
【００４８】
本発明のデバイス構造では、層間酸化膜１５に低応力性、高絶縁破壊電界性などの特性を持つシリコーンラダー系樹脂を採用することで、図１に示すようにテーパ形状を保つエッチングを行うことが可能なので、仕上り寸法を（ＷＴＨ１＜ＷＴＨ３）に制御することが可能となり、かつ厚膜化に呼応して第２アルミ配線の断線を引き起こす恐れが無くなるという利点がある。
【００４９】
ここでテーパ形状とは、図５に示すように層間絶縁膜のパターンを切断した断面が台形状であることを示し、パターンのエッジが膜厚方向に傾斜を有していることである。パターンのエッジと下地とのなす角であるテーパ角は、３０〜９０度であることが好ましく、特に４５〜８５度であることがより好ましい。３０度未満の場合、パターン上の膜厚分布の広がりが大きく、耐圧確保が充分に得られなくなり、９０度を超える場合、配線の断線を引き起こす傾向がある。
【００５０】
層間膜の膜厚は、該樹脂ワニスの濃度によって制御することができ、３０Å〜１０００μｍであることが好ましい。３０Å未満であると成膜性が悪くなり、１０００μｍを超えると、下地基板との応力増加によるクラックが発生する傾向がある。
【００５１】
また、図１に示すように、層間絶縁膜１５を厚膜化して第２アルミ配線の容量結合部分で電界を固定する部分をフィールド酸化膜界面から離すことにより、フィールド酸化膜直下で集中する電界強度を緩和することができる。その様子を図４に示す。ここで、αは本発明の図１におけるα断面における電界強度を、βは従来技術の図３におけるβ断面における電界強度を表す。この効果によって耐圧を向上させることができるという利点がある。
【００５２】
【実施例】
実施例１
前記一般式（１）中のＲ1およびＲ2がフェニル基で、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6が水素原子であり、重量平均分子量が１５万のシリコーンラダー樹脂にメトキシベンゼンを加え、２重量％のＮ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランを添加し、粘度を２５００ｃｐｓに調整した。該溶液をトレンチ形成後の基板上にスピナーを用いて毎分２５００回転の速度で塗布した。膜厚は４μｍであった。
【００５３】
これを、２５０℃で３分間ホットプレート上で乾燥させた後、ノボラック系フォトレジストを６μｍの膜厚で成膜する。このフォトレジストを基本プロセスレシピでパターン形成した後、紫外線（超高圧水銀灯ランプ）を全面に５００ｍＪ／ｃｍ2照射した。さらに、１２０℃で２分間ホットプレート上で熱処理した後、レジストパターンをマスクとして、下地のシリコーンラダーポリマー樹脂膜を現像する。現像は、スピン現像器を用いて、メトキシベンゼンとキシレンの容積比が１／３である混合液をエッチング液として２５℃で６０秒間噴射し、続いてキシレンをリンス液として２５℃で３０秒間噴射して行う。酢酸ブチルに浸漬させ上層のフォトレジストを剥離し、所定のパターンが転写されたシリコーンラダー樹脂膜を得、３５０℃で１時間のポストベークを行い完全硬化させた。この得られたシリコーンラダー系樹脂膜パターン上に第２アルミ配線を形成し、絶縁耐量を測定したところ、２２００Ｖの電界を緩和できることが判った。
【００５４】
実施例２
前記一般式（１）中のＲ1およびＲ2の８０％がフェニル基、２０％がメチル基で、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6がトリメチルシリル基であり、重量平均分子量が１３万のシリコーンラダー樹脂にメトキシベンゼンを加え、１重量％のγ−アミノプロピルトリメトキシシランを添加し、粘度を３０００ｃｐｓに調整した。該溶液を基板上にスピナーを用いて毎分３０００回転の速度で塗布した。膜厚は６μｍであった。
【００５５】
これを２００℃で５分間ホットプレート上で乾燥させた後、オーブンで３５０度で１時間ポストベークを行い、膜を完全硬化させた。このシリコーンラダー樹脂膜上にノボラック系フォトレジストを８μｍの膜厚で成膜する。このフォトレジストを基本プロセスレシピでパターン形成を行った。さらに、ドライエッチング装置（ＲＩＥ）でＣＨＦ3／Ｏ2＝９２／８の混合ガスを用いて、レジストパターンをマスクとして下地のシリコーンラダーポリマー樹脂膜をエッチングした。その後、プラズマアッシャ装置を用いて、上層のフォトレジストを除去し、所定のパターンが転写されたシリコーンラダー樹脂膜を得た。この得られたシリコーンラダー系樹脂膜パターン上に第２アルミ配線を形成し、絶縁耐量を測定したところ、３５００Ｖの電界を緩和できることが判った。
【００５６】
実施例３
前記一般式（１）中のＲ1およびＲ2の９５％がフェニル基、５％がビニル基で、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6が水素原子であり、重量平均分子量が１７万の感光性シリコーンラダー樹脂にメトキシベンゼンを加え、さらに３重量％の２，６′−ビス（４′−アジドベンザル）エチルシクロヘキサノン、０．５重量％のモノ−ｔ−ブチルハイドロキノン、２重量％のＮ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランを添加し、粘度を２０００ｃｐｓに調整した。該溶液をシリコンウエハ上にスピナーを用いて毎分２５００回転の速度で塗布した。膜厚は３μｍであった。
【００５７】
これを、１３０℃で２分間ホットプレート上で乾燥させ、フォトマスクを密着し、窒素気流下で紫外線（超高圧水銀灯ランプ）を３００ｎｍ以下の光をカットするガラスフィルターを通して７００ｍＪ／ｃｍ2照射した。さらに、１２０℃で１分間ホットプレート上で熱処理した後、スピン現像器を用いて、メトキシベンゼンとキシレンの容積比が１／３である混合液をエッチング液として２５℃で６０秒間噴射した後、キシレンをリンス液として２５℃で３０秒間噴射し現像を行ったところ、所定のパターンが転写されたシリコーンラダー樹脂膜を得た。マスクの寸法が２０μｍで、樹脂膜の開口寸法が２１μｍであった。３５０℃で１時間のポストベークを行い完全硬化させた後、パターンの形状を走査型電子顕微鏡で観察した結果、テーパを有することが判った。
【００５８】
得られたテーパ形状のパターン上に第２アルミ配線を形成したところ、パターンのエッジ部分でのくさびエッジの発生は無く、断線していないことが判った。また絶縁耐量を測定したところ、１５２０Ｖの電界を緩和できることが判った。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の請求項１〜２および７〜８にかかわる発明によれば、シリコーンラダー系樹脂膜は低応力性であり、また厚膜化形成が可能であるため、図１に示すように層間酸化膜１５を厚膜化して第２アルミ配線の容量結合部分で電界を固定する部分をフィールド酸化膜界面から離すことによりフィールド酸化膜直下で集中する、ＴＥＯＳ、ＳｉＯ2、ＳｉＮなどの無機系層間絶縁膜では困難であった電界強度を 緩和することができる。この効果によって、耐圧を向上させることができるという利点がある。
【００６０】
請求項３、４、５、６および７にかかわる発明によれば、図１の層間酸化膜１５に低応力性、高絶縁破壊電界性などの特性を持つシリコーンラダー系樹脂、特に感光性化した樹脂を採用することで図１に示すようなテーパ形状を保ったエッチングを行うことが可能なので、仕上り寸法を（ＷＴＨ１＜ＷＴＨ３）に制御することが可能となり、かつ厚膜化に呼応して第２アルミ配線の断線を引き起こす恐れが無くなるという効果がある。
【００６１】
また、シリコーンラダー系樹脂および感光性シリコーンラダー系樹脂は高純度であり、他の有機系樹脂とは異なりベーク時の脱ガスがほとんど無いため、成膜後の後工程で用いる半導体製造装置を汚染することがないという効果がある。
【００６２】
また、シリコーンラダー系樹脂膜の加工は、ウエットエッチングあるいはドライエッチングの両方を用いることができる。ウエットエッチングあるいはドライエッチングの何れか一方のみで加工を行うため、仕上がり寸法にバラツキも少なく、デバイス寸法の縮小化に与える影響はきわめて小さいという効果がある。
【００６３】
また、感光性シリコーンラダー系樹脂膜の加工は、ウェットエッチングのみで加工を行うため、仕上がり寸法にバラツキも少なく、デバイス寸法の縮小化に与える影響はきわめて小さいという効果がある。
【００６４】
また、感光性シリコーンラダー系樹脂膜は直接光で、ラインやスルホーン孔などのパターンを微細加工することができるため、フォトレジストを用いる必要がなく半導体製造プロセスの簡略化や低コスト化に寄与する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のＳＯＩ−ＬＩＧＢＴデバイスの断面図である。
【図２】  従来のＳＯＩデバイスの配線部の断面図である。
【図３】  従来のＳＯＩデバイスにおける電界の緩和を示す図である。
【図４】  層間絶縁膜の厚膜化による電界強度緩和を示す図である。
【図５】  テーパ角を示す図である。
【符号の説明】
１  基板シリコン、２  埋め込み酸化膜層、３  ＳＯＩ層、４  Ｐベース拡散領域、５  Ｎ+エミッタ拡散領域、６  Ｎバッファ拡散領域、７  Ｐ+コレクタ拡散領域、８  トレンチ側壁酸化膜、９  トレンチ埋め込みポリシリコン、
１０  フィールド酸化膜、１１  ゲート酸化膜、１２  ゲート配線、１３  酸化膜、１４  第１アルミ配線、１５  層間絶縁膜、１６  第２アルミ配線、
１７  ＬＩＧＢＴに逆バイアスを印加した際に発生する電位ポテンシャル、
１８  層間絶縁膜のパターン、１９  テーパ角。
【図１】
0003957417.tif 000010
【図２】
0003957417.tif 000011
【図３】
0003957417.tif 000012
【図４】
0003957417.tif 000013
【図５】
0003957417.tif 000014