(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上に金属間誘電体として作用するＳｉＯ2層を製造する方法において、
ａ）表面上に有機溶剤中に溶かされた一般式Ｒ1（Ｒ2）2 Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ（Ｒ2）2Ｒ1（式中Ｒ2はアルキル基又は水素を表し、Ｒ1はビニルシクロブタベンゾール基を表す）のオルガノジシロキサンを施し、
ｂ）このオルガノジシロキサンを重合し、
ｃ）生じた重合体を熱分解、光分解及び電子照射の少なくとも１つの方法により分解し、前記重合体を酸化ケイ素の層にする
ことを特徴とする表面上に酸化ケイ素層を製造する方法。
【請求項２】
前記表面がアルミニウムの表面であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
Ｒ2がメチル基であることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
有機溶剤としてメシチレンを使用することを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項５】
有機溶剤中に溶解したオルガノジシロキサンを遠心塗布法で被着することを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
【請求項６】
オルガノジシロキサンを２５０℃の温度で重合することを特徴とする請求項３乃至５の１つに記載の方法。
【請求項７】
オルガノジシロキサンがジビニルシロキサン−ビス−ベンゾシクロブテンであることを特徴とする請求項３乃至６の１つに記載の方法。
【請求項８】
重合体を４５０℃の温度で少なくとも２つの連続した熱分解サイクルで分解することを特徴とする請求項３乃至７の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属間誘電体（ＩＭＤ）として作用するＳｉＯ2層を表面上、特にアルミニウム表面上に製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路中の金属導電路には殆ど専らアルミニウムが使用される。５７０℃ではアルミニウム−シリコン共融混合物であるため、アルミニウムがシリコンウェハ上に析出されると直ちに、処理温度は約５００℃以下の範囲に制限される。上下に重なり合うアルミニウム面間の絶縁層としてはＳｉＯ2層が使用される。
【０００３】
このようなＳｉＯ2絶縁層は従来主としてＳｉＯ2−ＣＶＤ（化学蒸着）析出法により形成されているが、そのうち特にいわゆるシラン法、ＬＴＯ法及びプラズマ酸化法だけが適している。それというのもこれまでの他の２つの方法、即ちＴＥＯＳ法及びＨＴＯ法では５００℃をはるかに越える温度で行われるからである。これらの従来の析出法の主な欠点は、このようにして析出されたＳｉＯ2 層が最良な場合でも部分的にプレーナ化をもたらすに過ぎないことである。従ってこれらの層は例えば化学機械的研磨又はプレーナ化レジスト−エッチバックによる経費のかかる別の処理工程でプレーナ化されなければならない。しかし良好なプレーナ化は焦点深度の要求からその後のパターン化工程に不可欠である。
【０００４】
もう１つの欠点はこのようにして析出されたＳｉＯ2層では通常ε≧３．５の 誘電率を有することである。この比較的高い誘電率は集積回路にしばしば信号伝送時間を増加するいわゆる寄生容量を生じることになる。
【０００５】
ＳｉＯ2層を形成するもう１つの方法はスパッタリング法である。しかしスパ ッタリングされたＳｉＯ2層は成長率が約１時間につき１μｍと極めて僅かであり、更にしばしばスパッタリング中にウェハ上に過剰の粒子の発生が起こるという欠点を有する。
【０００６】
ＣＶＤ法により析出されたＳｉＯ2層もスパッタリングされたＳｉＯ2層も一般に表面上に中程度のエッジ被覆が得られるに過ぎず、これはアルミニウムパターンの側壁が極めて急峻である場合問題となる。更にこれらの両方法は装置に極めて経費を要する。
【０００７】
最近いわゆるスピン−オン−グラス層を形成する方法が開発されている。その際溶剤に溶かされたシラノール又はシロキサンを表面上に施し、これを高めた温度で重縮合反応により網状化する。その結果確かに概ね良好な部分的プレーナ化率が達成されるが、しかし最大層厚は亀裂が形成されることにより約１μｍに制限され、とりわけ射程の長いプレーナ化を達成することはできない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、短射程のみならず長射程のプレーナ化特性を有し、析出されたＳｉＯ2層に比べて明らかに低い誘電率を有し、装置に関しても容易に形成することのできる金属間誘電体として作用するＳｉＯ2層を表面上、特にアルミニウム表面上に製造する方法を開発することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明により、
ａ）表面上に有機溶剤中に溶解された一般式Ｒ1（Ｒ2）2Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＲ2）2Ｒ2（式中Ｒ2はアルキル基又は水素を表し、Ｒ1は重合可能の有機基を表す）のオルガノジシロキサンを施し、
ｂ）このオルガノジシロキサンを重合し、
ｃ）生じた重合体を熱分解、光分解及び電子照射の少なくとも１つの方法により分解し、重合体をＳｉＯ2層にする
工程を実施することにより解決される。
【００１０】
このようにして作られた層は僅かな装置費用で形成可能であり、傑出した短及び長射程のプレーナ化特性を有し、特にそれらは極めて急峻な側壁を有するアルミニウムパターンの場合にも抜群のエッジ被覆を有し、またε＜３の誘電率を有する。従って集積回路内の寄生容量及び好ましくない信号伝送時間の低減又は削減を可能にする。
【００１１】
重合可能の有機基としてはビニルシクロブタベンゾール基が有利であり、余分なシリコン原子の遊離基はメチル基により飽和される。このジビニルシロキサン−ビス−ベンゾシクロブテンは典型的には有機溶剤のミスチレン中に溶解される。経験上このジビニルシロキサン−ビス−ベンゾシクロブテンがトポグラフィ上にＳｉＯ2層を特に良好に形成するのに適していることが判明している。
【００１２】
例えば有機溶剤中に溶かしたオルガノジシロキサンは遠心塗布（スピン・コーティング）により施される。遠心塗布は装置的に特に良好に処理可能であり、とりわけシリコン技術分野で層を形成するのに最も廉価な方法である。しかしまた遠心塗布以外の他の被着方法として例えばロール掛け又はカレンダ掛けも考えられる。
【００１３】
ジビニルシロキサン−ビス−ベゾシクロブテンは約２５０℃の温度で重合すると有利であり、この重合体はその後少なくとも２つの連続した熱分解サイクルで約４５０℃の温度で分解される。この場合熱分解サイクルとはウェハを室温から４５０℃に加熱し、その後再び室温に冷却することを意味する。
【００１４】
【実施例】
本発明を実施例及び図面に基づき以下に詳述する。
【００１５】
図１は本発明によるオルガノジシロキサンの物質類からの有利なモノマーを示すものである。このジビニルシロキサン−ビス−ベンゾシクロブテン（ＤＶＳ−ＢＣＢ）は遠心塗布によりウェハの表面上に施される。この遠心塗布の原理は図２に示されている。有機溶剤のメシチレン中に溶かされたＤＶＳ−ＢＣＢ１は真空吸引部材３により遠心板４の中心上に固定されているウェハ２の表面上に滴下される。例えば３０００／分で有利にはＤＶＳ−ＢＣＢ３８％を含んでいる被覆を遠心力により放射状に外側に向けて遠心塗布して薄い箔を残す。その後加熱板（図示せず）上で又は調整炉中で２５０℃で乾燥工程を行う。これにより生じた箔は約１．６μｍの厚さを有する。
【００１６】
図３には図１に示されたモノマーがビニル基とシクロブテン基との重付加反応によりポリマーに網状化されることが示されている。このポリマーは更に約４５０℃での熱処理で分解され、その結果極く僅かな有機物残渣を有するＳｉＯ2の 骨格だけが残留する。従って極めて著しい箔厚の削減が行われる。元の１．６μｍの箔厚は約６０％までに収縮する。しかし傑出した短及び長射程のプレーナ化特性は維持されている。従ってほぼ９０％のプレーナ化率も達成される。
【００１７】
図４に示されている単に網状化されたＤＶＳ−ＢＣＢ５箔及び室温と４５０℃との間の２つの熱サイクル後のＤＶＳ−ＢＣＢ箔６の赤外線スペクトルは、芳香族環中の振動と関連するピークが約２９００ｃｍ-1及び約８００ｃｍ-1で完全に消失していることを示している。同じことは約１２５０ｃｍ-1及び約８５０ｃｍ-1でのＳｉ−ＣＨ3の振動にも該当する。しかし更に約１０５０ｃｍ-1でのＳｉ−Ｏ−Ｓｉの変角振動は維持されるので、このことからＳｉＯ2のパターンが形成されたことは間違いないものと推測される。このことは更に約１１５０ｃｍ-1で初めは比較的小さなピークが極めて強い強度に達するという事実により支持される。このピークは更にＳｉ−Ｏ−伸縮振動として確認することができる。更に１１５０ｃｍ-1で新たに生じたＣ＝Ｃ結合による小さな肩にあたる部分が形成される。ＤＶＳ−ＢＣＢ箔の熱負荷によるＩＲスペクトルは全体としてＣＶＤ−ＳｉＯ2又はスピン−オン−グラスのＩＲスペクトルに顕著に類似するものである。
【００１８】
有機物残渣及び熱処理されたＤＶＳ−ＢＣＢ箔の比較的粗い密度はＣＶＤ−ＳｉＯ2に対して誘電率を著しく減少させる。これはこうして製造された集積回路 内の寄生容量も低減することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ジビニルシロキサン−ビス−ベンゾシクロブテン（ＤＶＳ−ＢＣＢ）の構造式を示す図。
【図２】遠心塗布製造を概略的に示す図。
【図３】網状化されたＤＶＳ−ＢＣＢの構造式を示す図。
【図４】ＤＶＳ−ＢＣＢポリマーの赤外線スペクトルを示す図。
【符号の説明】
１  ＤＶＳ−ＢＣＢ
２  ウェハ
３  真空吸引部材
４  遠心板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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