強度が高く、耐熱性に優れた比誘電率2.4のメモリー向け塗布型絶縁膜材料

　日立製作所と日立化成工業は、比誘電率2.4となる塗布型の低誘電率膜材料と、同材料を用いた半導体向け配線技術を開発した。生成される絶縁膜の誘電率が低くなるほか、強度が従来に比べ2倍に、耐熱性が800℃に改善したため、配線プロセスを簡略化できる。日立化成の塗布型低誘電率膜材料「HSGシリーズ」として、50nm世代以降のメモリーデバイス向け配線プロセスに適用していく予定。比誘電率は2.4から3.0まで対応可能とする。

　メモリーデバイスは、微細化を進めることで大容量化と低コスト化を実現できる。ただし、微細化するとともに素子間や配線間の寄生容量が増大し、その影響で発生する信号遅延や消費電力増加が問題となる。そこで最小加工寸法が50nm以下となる次世代以降のメモリーデバイスでは、素子間や配線間に比誘電率が低い層間絶縁膜を配置し、寄生容量を低減することが不可欠だ。

　一般に絶縁膜の比誘電率を低くすると、膜の強度や耐熱性などが低下し、実用には複雑で高コストなプロセスが必要となる。次世代メモリーデバイスで要求される比誘電率2.5以下の絶縁膜を実用化するためには、材料ならびにプロセス両面からの改良が欠かせない。

　日立と日立化成は、高い膜強度と耐熱性を示す超低誘電率膜を形成可能な材料と、これを用いた低コスト配線プロセスを共同開発した。この新材料は、熱硬化時の収縮が小さいため、高い平坦性が要求されるメモリーデバイスに適しているという。比誘電率が2.4と低く、強固な分子構造を持つため膜強度が従来の2倍となった。耐熱温度は800℃に上がり、高温プロセスを必要とする素子間にも適用できる。各種薬液に対する耐性も大幅に強まった。

また両社は孔形成時の加工条件を工夫し、新開発の低誘電率膜の高い薬液耐性を利用することで、フォトレジスト除去をアミン系薬液処理のみで済ませる方法も開発した。この新しい方法を用いると、酸素プラズマ処理による誘電率膜の劣化を生じさせることなく、配線の信頼度を高められる。さらに、新規の装置や薬液を導入することなく処理数を減らせるため、配線プロセスを低コスト化できる。