JPH0727966B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0727966B2 JPH0727966B2 JP61158554A JP15855486A JPH0727966B2 JP H0727966 B2 JPH0727966 B2 JP H0727966B2 JP 61158554 A JP61158554 A JP 61158554A JP 15855486 A JP15855486 A JP 15855486A JP H0727966 B2 JPH0727966 B2 JP H0727966B2
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- JP
- Japan
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- conductor layer
- wiring conductor
- film
- semiconductor device
- acid ester
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
- H10P14/68—Organic materials, e.g. photoresists
- H10P14/683—Organic materials, e.g. photoresists carbon-based polymeric organic materials, e.g. polyimides, poly cyclobutene or PVC
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08G73/1057—Polyimides containing other atoms than carbon, hydrogen, nitrogen or oxygen in the main chain
- C08G73/106—Polyimides containing other atoms than carbon, hydrogen, nitrogen or oxygen in the main chain containing silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
- H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W20/00—Interconnections in chips, wafers or substrates
- H10W20/01—Manufacture or treatment
- H10W20/071—Manufacture or treatment of dielectric parts thereof
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
- H10P14/63—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the formation processes
- H10P14/6326—Deposition processes
- H10P14/6342—Liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques or spray coating
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- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体装置に関し、さらに詳しくは高集積化に
適した信頼性の高い多層配線構造を有する半導体装置に
関する。
適した信頼性の高い多層配線構造を有する半導体装置に
関する。
（従来の技術） 従来二層配線を主体とする多層配線構造を有する半導体
装置を製造するには、まず半導体基板上に第１の配線導
体層を形成後、絶縁膜を形成し、次いで公知のホトエッ
チング法により絶縁膜の所定の部分に開口を形成して第
１の配線導体層の一部を露出し、次いで第２の配線導体
層となるべき金属膜を真空蒸着またはスパッタリング法
により形成し、さらにこれをホトエッチングして第２の
配線導体層を形成している。この際配線導体層としては
アルミニウムを主体とする金属膜が最も多く用いられて
おり、また絶縁膜材料としては、SiO2膜を主体とする無
機絶縁膜、またはポリイミドもしくはポリイミド系樹脂
の有機樹脂絶縁膜が多く用いられている。
装置を製造するには、まず半導体基板上に第１の配線導
体層を形成後、絶縁膜を形成し、次いで公知のホトエッ
チング法により絶縁膜の所定の部分に開口を形成して第
１の配線導体層の一部を露出し、次いで第２の配線導体
層となるべき金属膜を真空蒸着またはスパッタリング法
により形成し、さらにこれをホトエッチングして第２の
配線導体層を形成している。この際配線導体層としては
アルミニウムを主体とする金属膜が最も多く用いられて
おり、また絶縁膜材料としては、SiO2膜を主体とする無
機絶縁膜、またはポリイミドもしくはポリイミド系樹脂
の有機樹脂絶縁膜が多く用いられている。
配線導体層がアルミニウムを主体としているので、アル
ミニウムの融解およびアルミニウムの半導体接合部への
突き抜けを防止するため、配線導体層上の絶縁膜の形成
温度は450℃以下にする必要があり、このためSiO2、窒
化シリコン等の無機絶縁膜は、400℃程度の比較的低温
で化学気相成長法、高周波スパッタリング法等により形
成しなければならない。しかしながら、化学気相成長法
による場合にはSiO2膜はクラックが発生しやすく、せい
ぜい１μｍ以下の厚さでしか形成することができず、ま
たスパッタリング法による場合には無機絶縁膜は生成速
度が小さいという欠点があった。
ミニウムの融解およびアルミニウムの半導体接合部への
突き抜けを防止するため、配線導体層上の絶縁膜の形成
温度は450℃以下にする必要があり、このためSiO2、窒
化シリコン等の無機絶縁膜は、400℃程度の比較的低温
で化学気相成長法、高周波スパッタリング法等により形
成しなければならない。しかしながら、化学気相成長法
による場合にはSiO2膜はクラックが発生しやすく、せい
ぜい１μｍ以下の厚さでしか形成することができず、ま
たスパッタリング法による場合には無機絶縁膜は生成速
度が小さいという欠点があった。
また無機絶縁膜は下部の配線導体層の凹凸（段差）をそ
のまま忠実に再現して形成されるので段差被覆性が悪
く、上部配線導体層が段差の側面において断線しやすく
なり、信頼性に欠けるという欠点があった。
のまま忠実に再現して形成されるので段差被覆性が悪
く、上部配線導体層が段差の側面において断線しやすく
なり、信頼性に欠けるという欠点があった。
このような無機絶縁膜の欠点を改良するため、流動性を
有し、段差被覆性の良好なポリイミドまたはポリイミド
系樹脂の有機樹脂膜を配線導体上の絶縁膜として形成
し、下部配線体層の凹凸を平坦にし、段差を解消するこ
とが行なわれている。これらのボリイミド（芳香族ジア
ミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物とを反応させて
得られるポリアミック酸ポリマーの硬化物）またはポリ
イミド系樹脂（例えば芳香族ジアミン、芳香族テトラカ
ルボン酸二無水物および芳香族ジアミンカルボンアミド
等を反応させて得られるポリアミック酸ポリマーの硬化
物）の材料としては、例えば日立化成工業（株）製のPI
Q（登録商標）等が用いられ、このPIQワニスを下部配線
導体上に回転塗布し、溶媒成分を揮散させた後、200〜4
00℃で加熱してPIQの硬化被膜を形成させる。これらの
材料は、通常樹脂分濃度10〜20重量％、粘度５〜50ポア
ズに調整されている。
有し、段差被覆性の良好なポリイミドまたはポリイミド
系樹脂の有機樹脂膜を配線導体上の絶縁膜として形成
し、下部配線体層の凹凸を平坦にし、段差を解消するこ
とが行なわれている。これらのボリイミド（芳香族ジア
ミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物とを反応させて
得られるポリアミック酸ポリマーの硬化物）またはポリ
イミド系樹脂（例えば芳香族ジアミン、芳香族テトラカ
ルボン酸二無水物および芳香族ジアミンカルボンアミド
等を反応させて得られるポリアミック酸ポリマーの硬化
物）の材料としては、例えば日立化成工業（株）製のPI
Q（登録商標）等が用いられ、このPIQワニスを下部配線
導体上に回転塗布し、溶媒成分を揮散させた後、200〜4
00℃で加熱してPIQの硬化被膜を形成させる。これらの
材料は、通常樹脂分濃度10〜20重量％、粘度５〜50ポア
ズに調整されている。
第１図に示すように、半導体基板１および二酸化シリコ
ン膜２上に形成した配線導体層３の厚みをta、有機樹脂
絶縁膜４を形成した後に残存している段差部の厚みをtb
としたときの の値を段差被覆性（平坦性）と定義すると、ポリイミド
またはポリイミド系樹脂を用いる場合の平坦性は0.15〜
0.4である。
ン膜２上に形成した配線導体層３の厚みをta、有機樹脂
絶縁膜４を形成した後に残存している段差部の厚みをtb
としたときの の値を段差被覆性（平坦性）と定義すると、ポリイミド
またはポリイミド系樹脂を用いる場合の平坦性は0.15〜
0.4である。
有機樹脂絶縁膜を形成した後、下部の配線導体層と上部
配線導体層間を接続するため、樹脂絶縁膜の所定の部分
に開口（スルーホール）を形成する際にはヒドラジンを
含む塩基性のエッチング液を用いる湿式エッチング法が
行なわれる。この湿式エッチング法は縦・横方向とも同
速度で進行する等方性エッチングであるため、ポリイミ
ドまたはポリイミド系樹脂の0.15〜0.4という平坦性で
一応実用上は問題はない。しかしながら、平坦性0.15〜
0.4の場合には平坦部上と段差部上の有機樹脂絶縁膜の
膜厚差がまだあり、かつ湿式エッチング法では平坦部と
段差部上で適正エッチング時間が異なる（段差部上の膜
厚が薄いので段差部上のエッチングが適正状態になった
ときは、段差部上はオーバーエッチングになる）ため、
エッチング精度が悪くなり、従来のポリイミドまたはポ
リイミド系樹脂を絶縁膜材料とする場合には実用上５μ
ｍ角のスルーホールを形成するのが限界とされている。
配線導体層間を接続するため、樹脂絶縁膜の所定の部分
に開口（スルーホール）を形成する際にはヒドラジンを
含む塩基性のエッチング液を用いる湿式エッチング法が
行なわれる。この湿式エッチング法は縦・横方向とも同
速度で進行する等方性エッチングであるため、ポリイミ
ドまたはポリイミド系樹脂の0.15〜0.4という平坦性で
一応実用上は問題はない。しかしながら、平坦性0.15〜
0.4の場合には平坦部上と段差部上の有機樹脂絶縁膜の
膜厚差がまだあり、かつ湿式エッチング法では平坦部と
段差部上で適正エッチング時間が異なる（段差部上の膜
厚が薄いので段差部上のエッチングが適正状態になった
ときは、段差部上はオーバーエッチングになる）ため、
エッチング精度が悪くなり、従来のポリイミドまたはポ
リイミド系樹脂を絶縁膜材料とする場合には実用上５μ
ｍ角のスルーホールを形成するのが限界とされている。
一方、原材半導体装置の高集積化に伴い、微細配線化が
年々進められ、これにしたがって配線導体層のパターニ
ングおよび樹脂絶縁膜を開口するのに湿式エッチング法
から微細エッチングが可能なプラズマまたは反応式イオ
ンエッチング法等の乾式エッチング法へと変化してきて
いる。これらの乾式エッチングにより２μｍ以下の微細
な開口エッチングを行なうためには、ホトレジストを高
解像に露光する必要があり、下地の配線導体層形成で生
じた段差を有機樹脂絶縁膜により平坦にする必要があ
る。このためには従来ポリイミドまたはポリイミド系樹
脂の形成膜厚は同程度に保持し、段差被覆性（平坦性）
を高めるために樹脂分濃度を高め、かつ粘度（分子量）
を下げることが要求される。
年々進められ、これにしたがって配線導体層のパターニ
ングおよび樹脂絶縁膜を開口するのに湿式エッチング法
から微細エッチングが可能なプラズマまたは反応式イオ
ンエッチング法等の乾式エッチング法へと変化してきて
いる。これらの乾式エッチングにより２μｍ以下の微細
な開口エッチングを行なうためには、ホトレジストを高
解像に露光する必要があり、下地の配線導体層形成で生
じた段差を有機樹脂絶縁膜により平坦にする必要があ
る。このためには従来ポリイミドまたはポリイミド系樹
脂の形成膜厚は同程度に保持し、段差被覆性（平坦性）
を高めるために樹脂分濃度を高め、かつ粘度（分子量）
を下げることが要求される。
しかしながら、従来のポリアミック酸ポリマータイプの
ポリイミドまたはポリイミド系樹脂では製造上樹脂分濃
度を高め、かつ粘度を下げることに限界があり、適当な
平坦性を有する樹脂は得られなかった。この結果、従来
のポリイミドまたはポリイミド系樹脂を配線導体層上に
形成し、その後乾式エッチングで樹脂絶縁膜を開口エッ
チングする場合には、エッチング精度が悪く、微細エッ
チングが安定してできず、より高集積化された多層線構
造の半導体装置を得ることは困難であった。
ポリイミドまたはポリイミド系樹脂では製造上樹脂分濃
度を高め、かつ粘度を下げることに限界があり、適当な
平坦性を有する樹脂は得られなかった。この結果、従来
のポリイミドまたはポリイミド系樹脂を配線導体層上に
形成し、その後乾式エッチングで樹脂絶縁膜を開口エッ
チングする場合には、エッチング精度が悪く、微細エッ
チングが安定してできず、より高集積化された多層線構
造の半導体装置を得ることは困難であった。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、前記従来技術の欠点を除去し、下地配
線導体層に対する段差被覆性に優れ、かつ乾式エッチン
グ法による微細開口エッチング性にも優れた多層配線構
造を有する半導体装置を提供することにある。
線導体層に対する段差被覆性に優れ、かつ乾式エッチン
グ法による微細開口エッチング性にも優れた多層配線構
造を有する半導体装置を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、ポリアミック酸エステルオリゴマーの硬
化物を多層配線構造の半導体装置の絶縁膜材料として使
用することにより、下地配線導体層の有する段差が平坦
化され、そのため上部配線導体層と下部配線導体層との
段差側面で断線不良の心配がなく、かつ微細な絶縁膜の
開口エッチングが可能となりね微細配線および微細スル
ーホールを有する高集積化に適した信頼性の高い多層配
線構造を有する半導体装置が得られることを見出し、本
発明に至った。
化物を多層配線構造の半導体装置の絶縁膜材料として使
用することにより、下地配線導体層の有する段差が平坦
化され、そのため上部配線導体層と下部配線導体層との
段差側面で断線不良の心配がなく、かつ微細な絶縁膜の
開口エッチングが可能となりね微細配線および微細スル
ーホールを有する高集積化に適した信頼性の高い多層配
線構造を有する半導体装置が得られることを見出し、本
発明に至った。
本発明は、配線導体層上の絶縁膜材料に有機樹脂膜を用
いた多層配線構造を有する半導体装置において、該有機
樹脂として、芳香族テトカルボン酸二無水物とアルコー
ルおよび／またはアルコール誘導体とを反応させて得ら
れる芳香族テトラカルボン酸エステルに、芳香族ジアミ
ンおよび／またはジアミノシロキサンを反応させて得ら
れるポリアミック酸エステルオリゴマーの硬化物を用い
た半導体装置に関する。
いた多層配線構造を有する半導体装置において、該有機
樹脂として、芳香族テトカルボン酸二無水物とアルコー
ルおよび／またはアルコール誘導体とを反応させて得ら
れる芳香族テトラカルボン酸エステルに、芳香族ジアミ
ンおよび／またはジアミノシロキサンを反応させて得ら
れるポリアミック酸エステルオリゴマーの硬化物を用い
た半導体装置に関する。
本発明において配線導体上の絶縁膜材料として用いられ
るポリアミック酸エステルオリゴマーは、必要に応じて
溶媒の存在下に芳香族テトラカルボン酸二無水物とアル
コールおよび／またはアルコール誘導体とを反応させて
得られる芳香族テトラカルボン酸エステルに、芳香族テ
トラカルボン酸エステルと好ましくはほぼ等モルの芳香
族ジアミンおよび／またはジアミノシロキサンを反応さ
せて得られる。この際用いられる溶媒としては、ブチル
セロソルブ等のエーテルグリコール系溶媒、Ｎ−メチル
−２−ピロリドン、N,N−ジエチルホルムアミド、ジメ
チルスルホキサイドなどが挙げられる。これらは、１種
または２種以上が用いられる。
るポリアミック酸エステルオリゴマーは、必要に応じて
溶媒の存在下に芳香族テトラカルボン酸二無水物とアル
コールおよび／またはアルコール誘導体とを反応させて
得られる芳香族テトラカルボン酸エステルに、芳香族テ
トラカルボン酸エステルと好ましくはほぼ等モルの芳香
族ジアミンおよび／またはジアミノシロキサンを反応さ
せて得られる。この際用いられる溶媒としては、ブチル
セロソルブ等のエーテルグリコール系溶媒、Ｎ−メチル
−２−ピロリドン、N,N−ジエチルホルムアミド、ジメ
チルスルホキサイドなどが挙げられる。これらは、１種
または２種以上が用いられる。
芳香族テトラカルボン酸二無水物は、一般式 （式中R1は４価の芳香族炭化水素基を意味する）で表さ
れ、例えば3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3′,4,4′
−ジフェニルテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタ
ンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテ
トラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラ
カルボン酸二無水物、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボ
ン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトカルボン酸二
無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水
物、4,4′−スルホニルジフタル酸二無水物等が用いら
れる。これらは、１種または２種以上が用いられる。
れ、例えば3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3′,4,4′
−ジフェニルテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタ
ンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテ
トラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラ
カルボン酸二無水物、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボ
ン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトカルボン酸二
無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水
物、4,4′−スルホニルジフタル酸二無水物等が用いら
れる。これらは、１種または２種以上が用いられる。
芳香族テトラカルボン酸二無水物をエステル化するアル
コールまたはアルコール誘導体としては、例えばメタノ
ール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコ
ール、ブタノール等の１価アルコール、エチレングリコ
ール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロ
ールプロパン等の多価アルコール、セロソルブ類、カル
ビトール類なとが用いられる。これらは、１種または２
種以上が用いられる。アルコールとアルコール誘導体と
を併用してもよい。
コールまたはアルコール誘導体としては、例えばメタノ
ール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコ
ール、ブタノール等の１価アルコール、エチレングリコ
ール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロ
ールプロパン等の多価アルコール、セロソルブ類、カル
ビトール類なとが用いられる。これらは、１種または２
種以上が用いられる。アルコールとアルコール誘導体と
を併用してもよい。
本発明に用いられる芳香族ジアミンは一般式 H2Ｎ−R2−NH2 （式中R2は２価の芳香族炭化水素基を意味する）で表さ
れ、例えば4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、4,4′
−ジアミノジフェニルメタン、4,4′−ジアミノジフェ
ニルスルホン、4,4′−ジアミノジフェニルサルファイ
ド、ベンジン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレ
ンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレ
ンジアミン等が用いられる。これらは、１種または２種
以上が用いられる。
れ、例えば4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、4,4′
−ジアミノジフェニルメタン、4,4′−ジアミノジフェ
ニルスルホン、4,4′−ジアミノジフェニルサルファイ
ド、ベンジン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレ
ンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレ
ンジアミン等が用いられる。これらは、１種または２種
以上が用いられる。
本発明に用いられるジアミノシロキサンは一般式 （式中R3は炭素数１〜10の２価の炭化水素基、R4、R5、
R6およびR7は炭素数１〜10の１価の炭化水素基を意味
し、これらは同一でも異なっていてもよく、ｎは１〜10
の整数を意味する）で表わされ、例えば下記式で表され
る化合物が用いられる。これらは、１種または２種以上
が用いられる。
R6およびR7は炭素数１〜10の１価の炭化水素基を意味
し、これらは同一でも異なっていてもよく、ｎは１〜10
の整数を意味する）で表わされ、例えば下記式で表され
る化合物が用いられる。これらは、１種または２種以上
が用いられる。
芳香族ジアミンとジアミのシロキサンとは併用してもよ
い。
い。
本発明おける芳香族テトラカルボン酸二無水物のエステ
ル化は、芳香族テトラカルボン酸二無水物１モルに対
し、アルコールおよび／またはアルコール誘導体を等モ
ルないしは過剰モル用いて行なわれる。反応温度は使用
する溶媒、アルコールおよびアルコール誘導体により異
なり、特に制限ははないが、例えば3,3′,4,4′−ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸二無水物をＮ−メチル−２
−ピロリドン中でエタノールを用いてエステル化する場
合には、80〜150℃が好ましい。またエステル化の後、
濃度を調整するため過剰のアルコールまたはアルコール
誘導体を除去することも可能であるが、その場合、その
アルコールまたはアルコール誘導体の沸点以上の温度と
することが好ましい。
ル化は、芳香族テトラカルボン酸二無水物１モルに対
し、アルコールおよび／またはアルコール誘導体を等モ
ルないしは過剰モル用いて行なわれる。反応温度は使用
する溶媒、アルコールおよびアルコール誘導体により異
なり、特に制限ははないが、例えば3,3′,4,4′−ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸二無水物をＮ−メチル−２
−ピロリドン中でエタノールを用いてエステル化する場
合には、80〜150℃が好ましい。またエステル化の後、
濃度を調整するため過剰のアルコールまたはアルコール
誘導体を除去することも可能であるが、その場合、その
アルコールまたはアルコール誘導体の沸点以上の温度と
することが好ましい。
芳香族テトラカルボン酸エステルと芳香族ジアミンおよ
び／またはジアミノシロキサンとの反応は、生成する硬
化物の耐熱性を最良とするため、芳香族テトラカルボン
酸エステルと芳香族ジアミンおよび／またはジアミノシ
ロハサンとを、ほぼ等モルとして行なうことが好まし
い。またこの芳香族テトラカルボン酸エステルと芳香族
ジアミンおよび／またはジアミノシロキサンとの反応
は、反応温度が高すぎると生成するポリアミック酸エス
テルオリゴマーがイミド化し、溶解性が落ちて析出して
しまうため、高くとも90℃までの反応温度で行なうこと
が好ましい。
び／またはジアミノシロキサンとの反応は、生成する硬
化物の耐熱性を最良とするため、芳香族テトラカルボン
酸エステルと芳香族ジアミンおよび／またはジアミノシ
ロハサンとを、ほぼ等モルとして行なうことが好まし
い。またこの芳香族テトラカルボン酸エステルと芳香族
ジアミンおよび／またはジアミノシロキサンとの反応
は、反応温度が高すぎると生成するポリアミック酸エス
テルオリゴマーがイミド化し、溶解性が落ちて析出して
しまうため、高くとも90℃までの反応温度で行なうこと
が好ましい。
こうして生成したポリアミック酸エステルオリゴマーに
ついて200〜400℃、好ましくは250〜350℃で熱処理を行
なうと、耐性に優れたポリイミド樹脂膜が形成される。
ついて200〜400℃、好ましくは250〜350℃で熱処理を行
なうと、耐性に優れたポリイミド樹脂膜が形成される。
ポリアミック酸エステルオリゴマーは、樹脂分濃度を40
〜60重量％、粘度を0.5〜50ポアズの間で変化させるこ
とができ、下地配線導体層の膜厚に合わせて適切な樹脂
分濃度および粘度を設定することができる。
〜60重量％、粘度を0.5〜50ポアズの間で変化させるこ
とができ、下地配線導体層の膜厚に合わせて適切な樹脂
分濃度および粘度を設定することができる。
上記のポリアミック酸エステルオリゴマーは、配線導体
層上にスピンナ等を用いて塗布し、100〜200℃、好まし
くは120〜180℃の温度で好ましくは１〜２時間乾燥後、
300〜400℃好ましくは320〜380℃の温度で好ましくは１
〜２時間硬化されて有機樹脂とされる。
層上にスピンナ等を用いて塗布し、100〜200℃、好まし
くは120〜180℃の温度で好ましくは１〜２時間乾燥後、
300〜400℃好ましくは320〜380℃の温度で好ましくは１
〜２時間硬化されて有機樹脂とされる。
（実施例） 以下に図面を用いて本発明の半導体装置の製造の実施例
について詳細に説明する。
について詳細に説明する。
第２〜６図はね本発明の多層配線構造を有する半導体装
置において、第１配線導体層上に層間絶縁膜および第２
配線導体層を形成する場合の一実施例を工程順に示す概
略断面図である。
置において、第１配線導体層上に層間絶縁膜および第２
配線導体層を形成する場合の一実施例を工程順に示す概
略断面図である。
本発明の半導体装置を製造するには、第２図に示すよう
に、まずコレクタ領域Ｃ、ベース領域Ｂおよびエミッタ
領域Ｅからなる半導体素子が形成されている半導体基板
11の表面に、化学気相成長法により、例えば二酸化シリ
コン膜12を形成させる。次いで電極引出し部分となる所
定部分を、ホトエッチング法により除去し、二酸化シリ
コン膜12にスルーホール（窓）13を設け、前記エミッタ
領域Ｅおよびベース領域Ｂの一部を露出させる。さらに
前記スルーホール13上にアルミニウムを蒸着またはスパ
ッタリング法により形成させ、ホトエッチングを行な
い、第１配線導体層14を形成させる。この配線導体層は
１μｍの厚さと２〜５μｍの幅を有していた。
に、まずコレクタ領域Ｃ、ベース領域Ｂおよびエミッタ
領域Ｅからなる半導体素子が形成されている半導体基板
11の表面に、化学気相成長法により、例えば二酸化シリ
コン膜12を形成させる。次いで電極引出し部分となる所
定部分を、ホトエッチング法により除去し、二酸化シリ
コン膜12にスルーホール（窓）13を設け、前記エミッタ
領域Ｅおよびベース領域Ｂの一部を露出させる。さらに
前記スルーホール13上にアルミニウムを蒸着またはスパ
ッタリング法により形成させ、ホトエッチングを行な
い、第１配線導体層14を形成させる。この配線導体層は
１μｍの厚さと２〜５μｍの幅を有していた。
次いで、ポリアミック酸エステルオリゴマーを用いてそ
の硬化物の膜15である絶縁膜材料を形成させる。この際
用いられるポリアミック酸エステルオリゴマーは、3,
3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物1
61.1gとピロメリット酸二無水物109.1gとを、N,N−ジエ
チルホルムアミド700gに添加し、80℃まで加熱して溶解
し、次いでこれに得エタノール80gを加え、120℃で３時
間反応させた後、過剰のアルコールを除去し、得られた
溶液を80℃まで冷却し、この溶液に4,4′−ジアミノジ
フェニルエーテル190gと1,3ビス（アミノプロピル）テ
トラメチルジシロキサン12.4gとを添加後、80℃で３時
間反応させることにより得られた。得られたポリアミッ
ク酸エステルオリゴマー溶液は樹脂分濃度（200℃−２
時間）が40重量％、粘度が25℃で２ポアズであった。
の硬化物の膜15である絶縁膜材料を形成させる。この際
用いられるポリアミック酸エステルオリゴマーは、3,
3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物1
61.1gとピロメリット酸二無水物109.1gとを、N,N−ジエ
チルホルムアミド700gに添加し、80℃まで加熱して溶解
し、次いでこれに得エタノール80gを加え、120℃で３時
間反応させた後、過剰のアルコールを除去し、得られた
溶液を80℃まで冷却し、この溶液に4,4′−ジアミノジ
フェニルエーテル190gと1,3ビス（アミノプロピル）テ
トラメチルジシロキサン12.4gとを添加後、80℃で３時
間反応させることにより得られた。得られたポリアミッ
ク酸エステルオリゴマー溶液は樹脂分濃度（200℃−２
時間）が40重量％、粘度が25℃で２ポアズであった。
このようにして得られたポリアミック酸エステルオリゴ
マーを3000μｍで30秒間スピナー塗布し、100℃で１時
間、さらに200℃で１時間さらに350℃で１時間の熱硬化
処理を行ない、第３図に示すようにポリアミック酸エス
テルオリゴマーの硬化物の膜15を形成される。得られた
樹脂膜の膜厚は、配線導体層14のない二酸化シリコン膜
上の平坦部で2.0μｍであり、膜厚１μｍの配線導体層1
4上に形成した樹脂膜の平坦性は0.85〜0.90であった。
これは従来のポリイミド樹脂またはポリイミド系樹脂を
用いた場合の樹脂膜では平坦性が0.15〜0.4であるのに
比べて、大幅に改良されており、第１配線導体層14およ
び半導体素子からの電極引出し部分のスルーホール13に
より形成された凹凸を平坦なものとして段差がほぼ解消
していることを示している。
マーを3000μｍで30秒間スピナー塗布し、100℃で１時
間、さらに200℃で１時間さらに350℃で１時間の熱硬化
処理を行ない、第３図に示すようにポリアミック酸エス
テルオリゴマーの硬化物の膜15を形成される。得られた
樹脂膜の膜厚は、配線導体層14のない二酸化シリコン膜
上の平坦部で2.0μｍであり、膜厚１μｍの配線導体層1
4上に形成した樹脂膜の平坦性は0.85〜0.90であった。
これは従来のポリイミド樹脂またはポリイミド系樹脂を
用いた場合の樹脂膜では平坦性が0.15〜0.4であるのに
比べて、大幅に改良されており、第１配線導体層14およ
び半導体素子からの電極引出し部分のスルーホール13に
より形成された凹凸を平坦なものとして段差がほぼ解消
していることを示している。
次いで第４図に示すように、前記硬化物の膜15上にクロ
ムを蒸着し、得られるクロム蒸着膜16の所定部分、すな
わち、第１配線導体層14と電気的接続をすべき所定部分
上を、ノボラック系感光樹脂を用いるホトエッチング法
により除去して２〜５μｍ角のスルーホール形成用エッ
チングマスクを形成させる。さらに反応性イオンエッチ
ング装置（CSE2120、日本真空技術社製）を用いて酸素
ガスにより圧力5mmTorr、パワー100W、酸素ガス流量10S
CCMの条件下に前記クロム蒸着膜16を除去し、露出して
いる硬化物の膜15を選択的に異方エッチングして除去
し、第１配線導体層14の所定部分を露出させたスルーホ
ール（窓）17を設置する。次いで、残存するクロム蒸着
膜16を、例えば硝酸セリウムアンモニウム等の水溶液か
らなるクロムのエッチングによりね前記硬化物の膜層、
二酸化シリコン膜およびアルミニウムの配線導体層を腐
食することなく、第５図に示すように除去する。このよ
うにして得られた前記硬化物膜15のスルーホール（窓）
17は、テーパー角が65〜70度で、開口寸法が２μｍ角の
エッチングマスク部では２μｍ角に、また５μｍ角のエ
ッチングマスク部では５μｍ角になっており、スルーホ
ール寸法の大きさに依存せず、エッチングマスクの設計
寸法どおりに極めて精度よく形成されていた。
ムを蒸着し、得られるクロム蒸着膜16の所定部分、すな
わち、第１配線導体層14と電気的接続をすべき所定部分
上を、ノボラック系感光樹脂を用いるホトエッチング法
により除去して２〜５μｍ角のスルーホール形成用エッ
チングマスクを形成させる。さらに反応性イオンエッチ
ング装置（CSE2120、日本真空技術社製）を用いて酸素
ガスにより圧力5mmTorr、パワー100W、酸素ガス流量10S
CCMの条件下に前記クロム蒸着膜16を除去し、露出して
いる硬化物の膜15を選択的に異方エッチングして除去
し、第１配線導体層14の所定部分を露出させたスルーホ
ール（窓）17を設置する。次いで、残存するクロム蒸着
膜16を、例えば硝酸セリウムアンモニウム等の水溶液か
らなるクロムのエッチングによりね前記硬化物の膜層、
二酸化シリコン膜およびアルミニウムの配線導体層を腐
食することなく、第５図に示すように除去する。このよ
うにして得られた前記硬化物膜15のスルーホール（窓）
17は、テーパー角が65〜70度で、開口寸法が２μｍ角の
エッチングマスク部では２μｍ角に、また５μｍ角のエ
ッチングマスク部では５μｍ角になっており、スルーホ
ール寸法の大きさに依存せず、エッチングマスクの設計
寸法どおりに極めて精度よく形成されていた。
このようにポリアミック酸エステルオリゴマーを用いて
得られる硬化物の膜の平坦性は極めて優れており、第１
配線導体層14と第２配線導体層18との電気的接続用とし
て樹脂膜にスルーホールを形成する際に、エッチングマ
スク用のクロム蒸着膜の形成が極めて均一かつ平坦にで
きる。この結果、クロム蒸着膜上にノボラック系感光樹
脂等のホトレジストが均一かつ平坦に形成され、露光が
均一に行なわれ、ホトレジストの解像度をいかした状態
で微細パターンを形成することができ、微細な２μｍの
スルーホールエッチングマスクが形成される。さらに反
応性イオンエッチングを行なうことにより樹脂膜の２μ
ｍ角スルーホールエッチングが精度よく形成される。ま
た高い解像度のホトレジストを用いれば２μｍ以下のス
ルーホールエッチングを行なうこともできる。
得られる硬化物の膜の平坦性は極めて優れており、第１
配線導体層14と第２配線導体層18との電気的接続用とし
て樹脂膜にスルーホールを形成する際に、エッチングマ
スク用のクロム蒸着膜の形成が極めて均一かつ平坦にで
きる。この結果、クロム蒸着膜上にノボラック系感光樹
脂等のホトレジストが均一かつ平坦に形成され、露光が
均一に行なわれ、ホトレジストの解像度をいかした状態
で微細パターンを形成することができ、微細な２μｍの
スルーホールエッチングマスクが形成される。さらに反
応性イオンエッチングを行なうことにより樹脂膜の２μ
ｍ角スルーホールエッチングが精度よく形成される。ま
た高い解像度のホトレジストを用いれば２μｍ以下のス
ルーホールエッチングを行なうこともできる。
次いで第６図に示すように、アルミニウムの蒸着または
スパッタリングとホトエッチング法とにより、第２配線
導体層18を形成させ、さらにポリアミック酸エステルオ
リゴマーを用いて第２配線導体層18上に硬化物の膜を形
成させ、前記のように樹脂膜のスルーホールエッチング
法によりスルーホールを形成させる。この工程を繰り返
すことにより本発明の多層配線構造の半導体装置が得ら
れる。この際使用するポリアミック酸エステルオリゴマ
ーの樹脂分濃度および粘度を適宜選択し、配線導体層の
膜厚を変化させ、平坦性のよい樹脂膜を形成することが
できる。
スパッタリングとホトエッチング法とにより、第２配線
導体層18を形成させ、さらにポリアミック酸エステルオ
リゴマーを用いて第２配線導体層18上に硬化物の膜を形
成させ、前記のように樹脂膜のスルーホールエッチング
法によりスルーホールを形成させる。この工程を繰り返
すことにより本発明の多層配線構造の半導体装置が得ら
れる。この際使用するポリアミック酸エステルオリゴマ
ーの樹脂分濃度および粘度を適宜選択し、配線導体層の
膜厚を変化させ、平坦性のよい樹脂膜を形成することが
できる。
（発明の効果） 本発明の半導体装置は、配線導体層上の絶縁膜材料とし
て上記のポリアミック酸エステルオリゴマーを用いたも
のであり、下地配線導体層に対する段差被覆性（平坦
性）に優れ、かつ乾式エッチング法による微細開口エッ
チング性にも優れ、微細配線および微細スルーホールを
有する、高集積化に適した信頼性の高い多層配線構造を
有するものである。
て上記のポリアミック酸エステルオリゴマーを用いたも
のであり、下地配線導体層に対する段差被覆性（平坦
性）に優れ、かつ乾式エッチング法による微細開口エッ
チング性にも優れ、微細配線および微細スルーホールを
有する、高集積化に適した信頼性の高い多層配線構造を
有するものである。
本発明の半導体装置は、ハイブリッドIC、モノリシック
IC、LSI等の半導体装置として好適である。
IC、LSI等の半導体装置として好適である。
第１図は、平坦性の説明に用いた図、第２〜６図は、本
発明の半導体装置において、第１配線導体層上に層間絶
縁膜および第２配線導体層を形成する場合の一実施例を
工程順に示す概略断面図である。 １……半導体基板、２……二酸化シリコン膜、３……配
線導体層、４……有機樹脂絶縁膜、11……半導体基板、
12……二酸化シリコン膜、13……スルーホール（窓）、
14……第１配線導体層、15……硬化物の膜、16……クロ
ム蒸着膜、17……スルーホール（窓）、18……第２配線
導体層。
発明の半導体装置において、第１配線導体層上に層間絶
縁膜および第２配線導体層を形成する場合の一実施例を
工程順に示す概略断面図である。 １……半導体基板、２……二酸化シリコン膜、３……配
線導体層、４……有機樹脂絶縁膜、11……半導体基板、
12……二酸化シリコン膜、13……スルーホール（窓）、
14……第１配線導体層、15……硬化物の膜、16……クロ
ム蒸着膜、17……スルーホール（窓）、18……第２配線
導体層。
Claims (1)
- 【請求項１】配線導体層上の絶縁膜材料に有機樹脂を用
いた多層配線構造を有する半導体装置において、該有機
樹脂として、芳香族テトラカルボン酸二無水物とアルコ
ールおよび／またはアルコール誘導体とを反応させて得
られる芳香族テトラカルボン酸エステルに、芳香族ジア
ミンおよび／またはジアミノシロキサンを反応させて得
られるポリアミック酸エステルオリゴマーの硬化物を用
いてなる半導体装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61158554A JPH0727966B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 半導体装置 |
| KR1019870007149A KR900005120B1 (ko) | 1986-07-04 | 1987-07-04 | 반도체 장치용 절연수지조성물 및 반도체장치 |
| EP87305975A EP0251828B1 (en) | 1986-07-04 | 1987-07-06 | Insulating resin composition and semiconductor device using the same |
| DE87305975T DE3787500T2 (de) | 1986-07-04 | 1987-07-06 | Isolierharz-Zusammensetzung und Halbleitervorrichtung unter deren Verwendung. |
| US07/348,151 US5132386A (en) | 1986-07-04 | 1989-05-02 | Insulating resin composition and semiconductor device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61158554A JPH0727966B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6314452A JPS6314452A (ja) | 1988-01-21 |
| JPH0727966B2 true JPH0727966B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=15674242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61158554A Expired - Lifetime JPH0727966B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 半導体装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5132386A (ja) |
| EP (1) | EP0251828B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0727966B2 (ja) |
| KR (1) | KR900005120B1 (ja) |
| DE (1) | DE3787500T2 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4692205A (en) * | 1986-01-31 | 1987-09-08 | International Business Machines Corporation | Silicon-containing polyimides as oxygen etch stop and dual dielectric coatings |
| US5268193A (en) * | 1988-06-28 | 1993-12-07 | Amoco Corporation | Low dielectric constant, low moisture uptake polyimides and copolyimides for interlevel dielectrics and substrate coatings |
| US5094919A (en) * | 1988-06-30 | 1992-03-10 | Nippon Steel Chemical Co., Ltd. | Polyimide copolymers and process for preparing the same |
| US5120573A (en) * | 1988-09-28 | 1992-06-09 | Hitachi, Ltd. | Process for producing metal/polyimide composite article |
| JPH07102646B2 (ja) * | 1988-09-30 | 1995-11-08 | 株式会社日立製作所 | 金属とポリイミドの複合成形体 |
| EP0377080B1 (de) * | 1988-12-21 | 1995-12-06 | W.L. Gore & Associates GmbH | Elektrischer Leiter, der mit einem Polymer isoliert ist |
| FR2650828B1 (fr) * | 1989-08-08 | 1991-10-31 | Etu Mat Organ Technol Ava Cent | Compositions de precurseurs de polyimides et leurs applications |
| US5252703A (en) * | 1990-06-01 | 1993-10-12 | Ube Industries, Ltd. | Polyimidosiloxane resin and composition thereof and method of applying same |
| US5310862A (en) * | 1991-08-20 | 1994-05-10 | Toray Industries, Inc. | Photosensitive polyimide precursor compositions and process for preparing same |
| US6294799B1 (en) * | 1995-11-27 | 2001-09-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of fabricating same |
| US5940732A (en) | 1995-11-27 | 1999-08-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., | Method of fabricating semiconductor device |
| FR2751962B1 (fr) * | 1996-08-02 | 1998-09-11 | Rhone Poulenc Fibres | Procede de purification de lactames |
| US8716548B2 (en) | 2002-02-20 | 2014-05-06 | The Procter & Gamble Company | Disposable absorbent article designed to facilitate an easy change |
| US20030158532A1 (en) | 2002-02-20 | 2003-08-21 | Magee Luke R. | Disposable absorbent article designed to facilitate an easy intuitive change |
| JP2009111333A (ja) * | 2007-10-12 | 2009-05-21 | Panasonic Corp | 半導体装置 |
| JP2014159551A (ja) * | 2013-01-28 | 2014-09-04 | Jnc Corp | 熱硬化性組成物、硬化膜および電子部品 |
Family Cites Families (20)
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| US3492270A (en) * | 1969-01-21 | 1970-01-27 | Du Pont | Crosslinked polyamide-acid and polyimide polymers |
| US3740305A (en) * | 1971-10-01 | 1973-06-19 | Gen Electric | Composite materials bonded with siloxane containing polyimides |
| US4051163A (en) * | 1975-07-21 | 1977-09-27 | Abe Berger | Polyimide containing silicones |
| US4030948A (en) * | 1975-07-21 | 1977-06-21 | Abe Berger | Polyimide containing silicones as protective coating on semiconductor device |
| JPS53107285A (en) * | 1977-03-02 | 1978-09-19 | Hitachi Ltd | Production of wiring structural body |
| US4299750A (en) * | 1979-05-03 | 1981-11-10 | Gulf Oil Corporation | Novel partially acetylene end-capped polyimide oligomers |
| JPS56118421A (en) * | 1980-02-25 | 1981-09-17 | Nitto Electric Ind Co Ltd | Heat-shrinkable polyimide film and production thereof |
| US4332708A (en) * | 1980-02-27 | 1982-06-01 | General Electric Company | Polycarboxylic acid/ester-diamine aqueous coating composition |
| US4405770A (en) * | 1981-08-12 | 1983-09-20 | National Starch And Chemical Corporation | Novel polyimides, and polyamic acid and ester intermediates thereof |
| US4485140A (en) * | 1983-09-21 | 1984-11-27 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Melt-fusible polyimides |
| US4467000A (en) * | 1983-03-29 | 1984-08-21 | International Business Machines Corporation | Process for coating a substrate with polyimide |
| US4520075A (en) * | 1983-09-02 | 1985-05-28 | Nitto Electric Industrial Co., Ltd. | Siloxane-modified polyimide precursor and polyimide |
| US4535099A (en) * | 1984-04-03 | 1985-08-13 | Imi-Tech Corporation | Polyimide foam from mixture of silicon containing diamine and different aromatic diamine |
| US4524171A (en) * | 1984-08-20 | 1985-06-18 | Gulf Oil Corporation | Preparation of an aromatic polyimide acid by solution polymerization using propylene glycol methyl ether |
| US4535115A (en) * | 1984-08-20 | 1985-08-13 | Gulf Oil Corporation | Method of preparation of polyimide acids |
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| US4689391A (en) * | 1984-12-21 | 1987-08-25 | General Electric Company | Process for making polyetherimides |
| JPS62143929A (ja) * | 1985-07-16 | 1987-06-27 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | ポリイミド前駆体薄膜 |
| JPH0768347B2 (ja) * | 1985-09-25 | 1995-07-26 | 株式会社日立製作所 | 有機ケイ素末端ポリイミド前駆体とポリイミドの製造方法 |
-
1986
- 1986-07-04 JP JP61158554A patent/JPH0727966B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-07-04 KR KR1019870007149A patent/KR900005120B1/ko not_active Expired
- 1987-07-06 EP EP87305975A patent/EP0251828B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-07-06 DE DE87305975T patent/DE3787500T2/de not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-05-02 US US07/348,151 patent/US5132386A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0251828B1 (en) | 1993-09-22 |
| EP0251828A1 (en) | 1988-01-07 |
| KR880002254A (ko) | 1988-04-30 |
| DE3787500D1 (de) | 1993-10-28 |
| KR900005120B1 (ko) | 1990-07-19 |
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| DE3787500T2 (de) | 1994-02-24 |
| US5132386A (en) | 1992-07-21 |
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