JP2661815B2

JP2661815B2 - 平坦化膜

Info

Publication number: JP2661815B2
Application number: JP16344991A
Authority: JP
Inventors: 晃橋本; 俊博西村; 光朗湊
Original assignee: TOKYO OKA KOGYO KK
Current assignee: TOKYO OKA KOGYO KK
Priority date: 1991-06-10
Filing date: 1991-06-10
Publication date: 1997-10-08
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: JPH0532410A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新規な平坦化膜、さらに
詳しくは、厚膜でもクラックが発生することがなく、特
に段差を有する基板に対し、優れた平坦化作用を示す平
坦化膜に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子においては、回路の高
集積化や微細化の方向に進んでおり、また回路パターン
も多層化の方向にある。そして、多層化に伴い、回路パ
ターンを積層する必要があるため、基板の凹凸を埋め、
平坦化する技術が重要となってきている。

【０００３】この平坦化の方法としては、従来アルコキ
シシランやハロゲノシランの加水分解反応生成物から成
る塗布液を、凹凸を有する基板上に塗布、乾燥すること
により、酸化ケイ素膜を形成させる方法が用いられてい
る。

【０００４】しかしながら、前記塗布液から形成された
酸化ケイ素膜は、厚膜にするとクラックが発生しやすく
て厚膜にできないため平坦化作用に劣り、所望の平坦化
を達成するためには、数回の重ね塗りが必要であって、
作業が煩雑になるのを免れないという欠点を有してい
る。したがって、厚膜でもクラックが発生することがな
く、良好な平坦化作用を示す平坦化膜の開発が強く望ま
れていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
要望にこたえ、厚膜でもクラックが発生することがな
く、特に段差を有する基板に対して優れた平坦化作用を
有する平坦化膜を提供することを目的としてなされたも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、厚膜でも
クラックが発生しない酸化ケイ素膜について鋭意研究を
重ねた結果、非水条件下で形成された酸化ケイ素膜は厚
膜でもクラックを発生することがなく、優れた平坦化作
用を有することを見い出し、この知見に基づいて本発明
を完成するに至った。

【０００７】すなわち、本発明は、非水条件下で形成さ
れた酸化ケイ素膜から成る平坦化膜を提供するものであ
る。

【０００８】本発明でいう「非水条件下」とは、水の不
存在下及び水の生成を伴わない条件下を意味する。従来
の平坦化膜として用いられている酸化ケイ素膜は、水の
存在下又は水が生成する条件下で形成されるため、その
赤外吸収スペクトルにおいて、水の存在に起因する波数
３２００〜３６００ｃｍ^−１の範囲にピークが存在する
のに対し、本発明の平坦化膜として用いられている酸化
ケイ素膜は、前記波数の範囲に実質上ピークが存在しな
いという点で、両者の間は明らかに組成上の差異が認め
られる。

【０００９】このような特徴をもつ酸化ケイ素膜は、例
えば固体表面に、シラザン化合物の有機溶剤溶液を塗布
し、次いでこれを酸化雰囲気中で焼成することによって
得られる。このシラザン化合物は、分子中にＳｉ‐Ｎ結
合を有する化合物の総称であるが、本発明においては、
分子中に酸素原子を含まないシラザン化合物を用いるの
が好ましい。

【００１０】このようなシラザン化合物は、ハロゲノシ
ランやオルガノハロゲノシランとアンモニア又はアミン
類とを、有機溶媒中で反応させることによって得られ
る。この際用いられるハロゲノシランとしては、例えば
ＳｉＣｌ_４、ＨＳｉＣｌ_３、Ｈ₂ＳｉＣｌ₂、Ｈ₃ＳｉＣ
ｌなどを挙げることができるし、また、オルガノハロゲ
ノシランとしては、例えばＣＨ_３ＳｉＨＣｌ_２、ＣＨ_３
ＳｉＨ_２Ｃｌ、ＣＨ₃ＳｉＣｌ₃、(ＣＨ₃)_２ＳｉＣｌ₂、
（ＣＨ₃）₃ＳｉＣｌ、Ｃ₂Ｈ₅ＳｉＣｌ_３、（Ｃ₂Ｈ₅）₃
ＳｉＣｌ、（Ｃ₂Ｈ₅）（Ｃ₆Ｈ₅）ＳｉＣｌ_２、（Ｃ
₂Ｈ₅)(Ｃ₆Ｈ₅)_２ＳｉＣｌ、（ＣＨ_３）_３ＣＳｉＨＣｌ
_２、（ＣＨ_３）_２ＣＨＳｉＨＣｌ₂、（Ｃ₆Ｈ₅）ＳｉＨ
Ｃｌ_２、（Ｃ_６Ｈ_５）ＳｉＣｌ₃、（Ｃ_６Ｈ_５）_２Ｓｉ
Ｃｌ_２、（Ｃ₆Ｈ₅）₃ＳｉＣｌ、Ｃ₆Ｈ₅ＣＨ₂ＳｉＣ
ｌ₃、（Ｃ₆Ｈ_５ＣＨ_２）_２ＳｉＣｌ_２、（Ｃ_６Ｈ_５ＣＨ
_２）_３ＳｉＣｌなどを挙げることができる。

【００１１】一方、これらのハロゲノシランやオルガノ
ハロゲノシランと反応させるアミン類としては、例えば
モノメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブ
チルアミンなどの低級アルキルアミンやエチレンジアミ
ンなどのポリアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミ
ンなどのアラルキルアミンなどを挙げることができる。

【００１２】また、これらの反応に用いる有機溶媒とし
ては、例えばトルエン、キシレン、ジエチルエーテル、
ジクロロメタンなどが挙げられる。

【００１３】特に好適なシラザン化合物は、前記有機溶
媒中に、ＨＳｉＣｌ_３、Ｈ_２ＳｉＣｌ_２、Ｈ_３ＳｉＣｌ
などのハロゲノシランを溶解し、これにアンモニアガス
を吹き込むことによって得られるものである。

【００１４】本発明においては、このようにして得られ
たハロゲノシラン又はオルガノハロゲノシランとアンモ
ニア又はアミン類との反応混合物をそのまま塗布液とす
ることもできるし、またこの反応混合物から減圧蒸留な
どにより溶媒を除去して、所望のシラザン化合物を油状
物質又は固体物質として回収したのち、これを適当な有
機溶剤に溶解し塗布液とすることもできる。

【００１５】この場合の有機溶剤としては、例えばメタ
ノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、シク
ロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジメチロールベ
ンゼン、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリ
ルアルコール、ジアセトンアルコール、エチレングリコ
ールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノ
アルキルエーテル、トリエチレングリコールモノアルキ
ルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテ
ルなどのアルコール類、酢酸アルキルエステル、ジエチ
レングリコールモノアルキルエーテルアセテート、トリ
エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、
プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテー
ト、アセト酢酸エチルエステル、乳酸アルキルエステ
ル、安息香酸アルキルエステル、ベンジルアセテート、
グリセリンジアセテートなどのエステル類、アセトン、
メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、アセチルアセ
トン、イソホロン、ジエチルケトン、メチルイソブチル
ケトン、メチルｎ‐ブチルケトン、アセトニルアセトン
などのケトン類、ｎ‐ペンタン、ｎ‐ヘキサン、イソヘ
キサン、ｎ‐ヘプタン、ｎ‐オクタン、イソオクタン、
ベンゼン、トンエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエ
チルベンゼン、イソプロピルベンゼン、テトラリンなど
の炭化水素類などが挙げられる。これらの有機溶剤は単
独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよ
い。

【００１６】本発明の平坦化膜の形成に用いられる塗布
液としては、シラザン化合物を１〜６０重量％、好まし
くは１０〜３０重量％の割合で含有し、かつ常温におけ
る粘度が０．５〜５０センチポイズ、好ましくは１〜２
０センチポイズの範囲にあるものが実用上好適である。
該粘度は所望の膜厚などによって、有機溶剤の種類や量
を適宜選択することにより、調整することができる。

【００１７】本発明の平坦化膜は、前記のようにして調
製された塗布液を、例えばアルミニウムの回路パターン
を有するシリコンウエハー上にスピンナー法、スプレー
法、浸せき法など、従来慣用されている手段により塗布
したのち、５０〜２００℃程度の温度で乾燥してポリシ
ラザン系被膜を形成させ、次いで大気中又は酸素雰囲気
中で、通常２００〜８００℃の範囲の温度において、１
５〜６０分間程度焼成し、該ポリシラザン系被膜を酸化
ケイ素膜に転化することにより、形成することができ
る。

【００１８】このようにして形成された平坦化膜は、膜
厚が０．２〜３．０μｍのクラックのない均質な吸湿性
の低い酸化ケイ素膜から成る連続膜であるが、本発明の
目的がそこなわれない範囲で窒素原子や炭素原子が含有
されていてもよい。

【００１９】

【発明の効果】本発明の平坦化膜は吸湿性が低く、均質
でち密な酸化ケイ素膜から成るものであって、厚膜にし
てもクラックが発生することがなく、平坦化作用に優れ
ており、例えば半導体素子や液晶表示素子などの基板の
平坦化に好適に用いられる。

【００２０】

【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。

【００２１】実施例ハロゲノシランとアンモニアとの反応生成物の２０重量
％キシレン溶液であるＴＥＦＰ（東燃社製）を、アルミ
ニウムパターンが形成された１．０μｍの段差を有する
シリコンウエハー上に、キシレン雰囲気中５００ｒｐｍ
でスピン塗布し、１５０℃で３０分間乾燥したのち、大
気中で５００℃にて６０分間焼成することにより、酸化
ケイ素膜を形成させた。この酸化ケイ素膜は膜厚が１．
５μｍであり、表面にクラックの発生が認められず、段
差部分の平坦化作用に優れた極めて均質性の高い被膜で
あった。また、得られた被膜の赤外吸収スペクトルから
は水の存在は確認できなかった。

【００２２】比較例テトラエトキシシランをエチルアルコールの存在下で部
分加水分解して得られたＳｉＯ_２換算濃度が１２重量％
の塗布液を用いた以外は、実施例と同様な操作により酸
化ケイ素膜を形成させた。

【００２３】この酸化ケイ素膜は、段差部分にクラック
が発生し、平坦化作用に劣るものであった。また、この
酸化ケイ素膜の赤外吸収スペクトルから、水に起因する
３２００〜３６００ｃｍ^−１の範囲に吸収ピークが確認
された。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】非水条件下で形成された酸化ケイ素膜か
ら成る平坦化膜。