JPH02180961A - 半導体基板の層間絶縁膜および/または表面保護膜用組成物ならびに半導体装置 - Google Patents
半導体基板の層間絶縁膜および/または表面保護膜用組成物ならびに半導体装置Info
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- JPH02180961A JPH02180961A JP6012389A JP6012389A JPH02180961A JP H02180961 A JPH02180961 A JP H02180961A JP 6012389 A JP6012389 A JP 6012389A JP 6012389 A JP6012389 A JP 6012389A JP H02180961 A JPH02180961 A JP H02180961A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は半導体基板の層間絶縁膜および/または表面保
護用組成物ならびに導体層間の層間絶縁膜および/また
は表面保護膜として好適なポリイミド系樹脂膜を用いた
多層配線構造の半導体装置に関する。
護用組成物ならびに導体層間の層間絶縁膜および/また
は表面保護膜として好適なポリイミド系樹脂膜を用いた
多層配線構造の半導体装置に関する。
(従来の技術)
従来、ポリイミド系樹脂は、化学気相成長法等で形成し
た二酸化シリコン等の無機絶縁膜と比べて高平坦性を有
することから、多層配線構造を有する半導体の層間絶縁
膜および表面保護膜に広く用いられている。その使用方
法は次のようにして行なわれている。まずウエノ・−、
ガラス板、金属などの上に回路素子が形成され、その所
定部分が露出している半導体基板上に、ポリイミド系樹
脂の前駆体であるポリアミド酸の溶液を塗布し、熱処理
により、ポリアミド酸の一部または全部をイミド化する
。次にホトレジストを所望のノ(ターンに形成し、エツ
チング液に浸漬して不要部分を溶解除去し、ホトレジス
トを剥離する。一部イミド化してエツチングした場合に
は再度熱処理を行ない完全に硬化させる。従来のポリイ
ミド系樹脂を完全に硬化させるには250°C以上の温
度が必要である。
た二酸化シリコン等の無機絶縁膜と比べて高平坦性を有
することから、多層配線構造を有する半導体の層間絶縁
膜および表面保護膜に広く用いられている。その使用方
法は次のようにして行なわれている。まずウエノ・−、
ガラス板、金属などの上に回路素子が形成され、その所
定部分が露出している半導体基板上に、ポリイミド系樹
脂の前駆体であるポリアミド酸の溶液を塗布し、熱処理
により、ポリアミド酸の一部または全部をイミド化する
。次にホトレジストを所望のノ(ターンに形成し、エツ
チング液に浸漬して不要部分を溶解除去し、ホトレジス
トを剥離する。一部イミド化してエツチングした場合に
は再度熱処理を行ない完全に硬化させる。従来のポリイ
ミド系樹脂を完全に硬化させるには250°C以上の温
度が必要である。
しかしながら、a−8i(アモルファスシリコン)で形
成したイメージセンサ−または化合物半導体が内遺され
た半導体基板では、その使用電極材料と半導体素子間の
反応防止または半導体素子そのものの耐熱性等から9層
間絶縁膜および表面保護膜に使用する材料の形成処理温
度は約250℃以下とする必要があるため、従来のポリ
イミド樹脂膜が完全にイミド化しない250℃以下の熱
処理で使用されている。従って、眉間絶縁膜および表面
保護膜には未反応のポリアミド酸が残存し、導体層の腐
食等が発生し易く耐湿信頼性に劣る問題があった。
成したイメージセンサ−または化合物半導体が内遺され
た半導体基板では、その使用電極材料と半導体素子間の
反応防止または半導体素子そのものの耐熱性等から9層
間絶縁膜および表面保護膜に使用する材料の形成処理温
度は約250℃以下とする必要があるため、従来のポリ
イミド樹脂膜が完全にイミド化しない250℃以下の熱
処理で使用されている。従って、眉間絶縁膜および表面
保護膜には未反応のポリアミド酸が残存し、導体層の腐
食等が発生し易く耐湿信頼性に劣る問題があった。
また250℃以下で完全に硬化できる方法としては、イ
ミド化が完結しているポリイミド、または一部イミド化
しているポリアミドイミドをN−メチルピロリドン、r
−ブチルラクトン等の極性溶媒に溶解させた溶液を用い
る方法が、いずれの場合も硬化後にエツチングが不可能
であったり。
ミド化が完結しているポリイミド、または一部イミド化
しているポリアミドイミドをN−メチルピロリドン、r
−ブチルラクトン等の極性溶媒に溶解させた溶液を用い
る方法が、いずれの場合も硬化後にエツチングが不可能
であったり。
特殊なエツチング液またはエツチング工程を必要とする
ため実用的でない。
ため実用的でない。
さらに半導体装置の眉間絶縁または表面保護被膜材料と
して、ポリイミド系樹脂を用いる場合半導体基板の下地
には酸化シリコン、窒化シリコン等が存在する。一般の
ポリイミド系樹脂はこれらの無機被膜との密着性が良く
ないので接着性を確保するためにはシラン系、金属の有
機キレート等のカップリング剤の使用が不可欠であり、
カップリング剤層を形成する工程が必要となりプロセス
が繁雑化するという問題がある。
して、ポリイミド系樹脂を用いる場合半導体基板の下地
には酸化シリコン、窒化シリコン等が存在する。一般の
ポリイミド系樹脂はこれらの無機被膜との密着性が良く
ないので接着性を確保するためにはシラン系、金属の有
機キレート等のカップリング剤の使用が不可欠であり、
カップリング剤層を形成する工程が必要となりプロセス
が繁雑化するという問題がある。
(発明が解決しようとする課題)
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決し、25
0℃以下で完全に硬化でき、かつ湿式エツチング加工が
可能で、半導体基板の下地(無機膜)との接着性に優れ
たポリイミド系樹脂膜を生成する半導体基板の眉間絶縁
膜および/または表面保護膜用組成物ならびにこれを用
いた接着力及び耐腐食性を主とした耐湿信頼性に優れた
半導体装置を提供することにある。
0℃以下で完全に硬化でき、かつ湿式エツチング加工が
可能で、半導体基板の下地(無機膜)との接着性に優れ
たポリイミド系樹脂膜を生成する半導体基板の眉間絶縁
膜および/または表面保護膜用組成物ならびにこれを用
いた接着力及び耐腐食性を主とした耐湿信頼性に優れた
半導体装置を提供することにある。
(課題を解決するための手段)
本発明は、少なくとも(a)−量大
(式中、nは2〜16の整数)
で示される酸二無水物を含むテトラカルボン酸二無水物
、(b)ジアミン、及び(clジアミノシロキサンを有
機極性溶媒中で反応させて得られるポリアミド酸シリコ
ン型中間体を含有してなる半導体基板の層間絶縁膜およ
び/または表面保護膜用組成物ならびにこのポリアミド
酸シリコン型中間体を脱水閉環して得られるポリイミド
系樹脂膜を半導体基板のF−間絶縁膜および/または表
面保護膜として用いてなる半導体装置に関する。
、(b)ジアミン、及び(clジアミノシロキサンを有
機極性溶媒中で反応させて得られるポリアミド酸シリコ
ン型中間体を含有してなる半導体基板の層間絶縁膜およ
び/または表面保護膜用組成物ならびにこのポリアミド
酸シリコン型中間体を脱水閉環して得られるポリイミド
系樹脂膜を半導体基板のF−間絶縁膜および/または表
面保護膜として用いてなる半導体装置に関する。
さらに本発明は上記のポリアミド酸シリコン型中間体が
ジアミンの一部としてジアミノアミド化合物を反応させ
て得られるポリアミド酸シリコン型中間体である半導体
装置の層間絶縁膜および/または表面保護膜用組成物な
らびにこのポリアミド酸シリコン型中間体を脱水閉環し
て得られるポリイミド系樹脂膜を半導体基板の層中絶縁
膜および/または表面保護膜として用いてなる半導体装
置に関する。
ジアミンの一部としてジアミノアミド化合物を反応させ
て得られるポリアミド酸シリコン型中間体である半導体
装置の層間絶縁膜および/または表面保護膜用組成物な
らびにこのポリアミド酸シリコン型中間体を脱水閉環し
て得られるポリイミド系樹脂膜を半導体基板の層中絶縁
膜および/または表面保護膜として用いてなる半導体装
置に関する。
本発明に用いられる前記(al−量大で示されるテトラ
カルボン酸二無水物としては9例えばヘブタメチレンビ
ストリメリテートニ無水物、オクタメチレンビストリメ
リテートニ無水物、デカメチレンビストリメリテートニ
無水物などが挙げられ。
カルボン酸二無水物としては9例えばヘブタメチレンビ
ストリメリテートニ無水物、オクタメチレンビストリメ
リテートニ無水物、デカメチレンビストリメリテートニ
無水物などが挙げられ。
これらは2種以上を併用することもできる。これらの酸
二無水物は無水トリメリット酸モノクロライドと対応す
るジオールから合成することができる。
二無水物は無水トリメリット酸モノクロライドと対応す
るジオールから合成することができる。
前記[al−量大で示される酸二無水物は単独で用いて
もよいが他の酸二無水物と併用してもよく。
もよいが他の酸二無水物と併用してもよく。
他の酸二無水物としては9例えばピロメリット酸二無水
物、31工4.4′−ジフェニルテトラカルボン酸二無
水物、 3.a:4,4′−ベンゾフェノンテトラカ
ルホン酸二無水物、 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−ナフタレンテトラカ
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’−スルホニルシフタル酸
二無水物などが挙げられ、これらは28以上併用して用
いることもできる。これらの他の酸二無水物は、全酸二
無水物量の50モルチ未満の範凹で使用することが、ポ
リアミド酸の硬化温度(イミド化完結温度)の点から好
ましい。
物、31工4.4′−ジフェニルテトラカルボン酸二無
水物、 3.a:4,4′−ベンゾフェノンテトラカ
ルホン酸二無水物、 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−ナフタレンテトラカ
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’−スルホニルシフタル酸
二無水物などが挙げられ、これらは28以上併用して用
いることもできる。これらの他の酸二無水物は、全酸二
無水物量の50モルチ未満の範凹で使用することが、ポ
リアミド酸の硬化温度(イミド化完結温度)の点から好
ましい。
本発明に用いられる(blジアミンとしては、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。
−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、スローす7タ
レンジアミンなどが挙げられ、これらは2種以上を併用
することもできる。
ジアミン、1.5−ナフタレンジアミン、スローす7タ
レンジアミンなどが挙げられ、これらは2種以上を併用
することもできる。
本発明に用いられる(c)ジアミノシロキサンとしては
2例えば−量大 (Rは2価の炭化水素基、R′は1価の炭化水素基を示
し、 R,R′は同一でも相違してもよ<、nは1以上
の整数である) で示される化合物が用いられ9例えば CH3CH3 CH3CH3 CHs Cル CaHs CgHs CH3CH3 などがあり、これらは1種又は281以上が用いられる
。
2例えば−量大 (Rは2価の炭化水素基、R′は1価の炭化水素基を示
し、 R,R′は同一でも相違してもよ<、nは1以上
の整数である) で示される化合物が用いられ9例えば CH3CH3 CH3CH3 CHs Cル CaHs CgHs CH3CH3 などがあり、これらは1種又は281以上が用いられる
。
また必要に応じて次式で示されるジアミノアミド化合物
を、前記ジアミンの一部として用いるこ(式中、Yは5
OztたはCO、X ’ri O、CH2、Soz 。
を、前記ジアミンの一部として用いるこ(式中、Yは5
OztたはCO、X ’ri O、CH2、Soz 。
SまたはCOを意味し、かつ1個のアミノ基とY −M
Hz基とは互いにオルト位に位置する。)これらの化合
物の具体例としては、4.4’−ジアミノジフェニルエ
ーテル−3−スルホンアミド。
Hz基とは互いにオルト位に位置する。)これらの化合
物の具体例としては、4.4’−ジアミノジフェニルエ
ーテル−3−スルホンアミド。
亀4′−ジアミノジフェニルエーテル−4−スルホンア
ミド、3.4’−ジアミノジフェニルエーテル−3′−
スルホンアミド、3.3’−ジアミノジフェニルエーテ
ル−4−スルホンアミド、4.4’−ジアミノジフェニ
ルメタン−3−スルホンアミド、3.4’−ジアミノジ
フェニルメタン−4−スルホンアミド。
ミド、3.4’−ジアミノジフェニルエーテル−3′−
スルホンアミド、3.3’−ジアミノジフェニルエーテ
ル−4−スルホンアミド、4.4’−ジアミノジフェニ
ルメタン−3−スルホンアミド、3.4’−ジアミノジ
フェニルメタン−4−スルホンアミド。
λ4’ −ジアミノジフェニルメタン−3′−スルホン
アミド、3.3’−ジアミノジフェニルメタン−4−ス
ルホンアミド、4.4’−ジアミノジフェニルスルホン
−3−スルホンアミド、3.4’−ジアミノジフェニル
スルホン−4−スルホンアミド、3.4’−ジアミノジ
フェニルスルホン−3′−スルホンアミド。
アミド、3.3’−ジアミノジフェニルメタン−4−ス
ルホンアミド、4.4’−ジアミノジフェニルスルホン
−3−スルホンアミド、3.4’−ジアミノジフェニル
スルホン−4−スルホンアミド、3.4’−ジアミノジ
フェニルスルホン−3′−スルホンアミド。
3.3′−ジアミノジフェニルスルホン−4−スルホン
アミド、4.4’−ジアミノジフェニルサルファイド−
3−スルホンアミド、亀4′−ジアミノジフェニルサル
ファイド−4−スルホンアミド、3.3’−ジアミノジ
フェニルサルファイド−4−スルホンアミド、3.4’
−ジアミノジフェニルサルファイド−3′−スルホンア
ミド、1.4−ジアミノベンゼン−2−スルホンアミド
、4.4’−ジアミノジフェニルエーテル−3−カルボ
ンアミド、3.4’−ジアミノジフェニルエーテル−4
−カルボンアミド、3゜4′−ジアミノジフェニルエー
テル−3′−カルボンアミド、3.3’−ジアミノジフ
ェニルエーテル−4カルボンアミド、4.4’−ジアミ
ノジフェニルメタン−3−カルボンアミド、3.4’−
ジアミノジフェニルメタン−4−カルボンアミド、λ4
′−ジアミノジフェニルメタン−3′−カルボンアミド
、3゜3′−ジアミノジフェニルメタン−4−カルボン
アミド、4.4’−ジアミノジフェニルスルホン−3=
カルボンアミド、3.4’−ジアミノジフェニルスルホ
ン−4−カルボンアミド、λ4′−ジアミノジフェニル
スルホン−3′−カルボンアミド、3.3’−ジアミノ
ジフェニルスルホン−4−カルボンアミド。
アミド、4.4’−ジアミノジフェニルサルファイド−
3−スルホンアミド、亀4′−ジアミノジフェニルサル
ファイド−4−スルホンアミド、3.3’−ジアミノジ
フェニルサルファイド−4−スルホンアミド、3.4’
−ジアミノジフェニルサルファイド−3′−スルホンア
ミド、1.4−ジアミノベンゼン−2−スルホンアミド
、4.4’−ジアミノジフェニルエーテル−3−カルボ
ンアミド、3.4’−ジアミノジフェニルエーテル−4
−カルボンアミド、3゜4′−ジアミノジフェニルエー
テル−3′−カルボンアミド、3.3’−ジアミノジフ
ェニルエーテル−4カルボンアミド、4.4’−ジアミ
ノジフェニルメタン−3−カルボンアミド、3.4’−
ジアミノジフェニルメタン−4−カルボンアミド、λ4
′−ジアミノジフェニルメタン−3′−カルボンアミド
、3゜3′−ジアミノジフェニルメタン−4−カルボン
アミド、4.4’−ジアミノジフェニルスルホン−3=
カルボンアミド、3.4’−ジアミノジフェニルスルホ
ン−4−カルボンアミド、λ4′−ジアミノジフェニル
スルホン−3′−カルボンアミド、3.3’−ジアミノ
ジフェニルスルホン−4−カルボンアミド。
4.4′−ジアミノジフェニルサルファイド−3−カル
ボンアミド、入4′−ジアミノジフェニルサルファイド
−4−カルボンアミド、λ3′−ジアミノジフェニルサ
ルファイド−4−カルボンアミド、3+4′−ジアミノ
ジフェニルサルファイド−3′−スルホンアミド、1.
4−ジアミノベンゼン−2−カルボンアミドなどがある
。これらのジアミノアミド化合物は、2種以上を併用す
ることもできる。
ボンアミド、入4′−ジアミノジフェニルサルファイド
−4−カルボンアミド、λ3′−ジアミノジフェニルサ
ルファイド−4−カルボンアミド、3+4′−ジアミノ
ジフェニルサルファイド−3′−スルホンアミド、1.
4−ジアミノベンゼン−2−カルボンアミドなどがある
。これらのジアミノアミド化合物は、2種以上を併用す
ることもできる。
本発明に用いるポリアミド酸シリコン型中間体は、上記
のジアミン、及びジアミノシロキサンの総量を上記のテ
トラカルボン酸二無水物とほぼ等モルとして反応させて
得られる。ポリアミド酸シリコン型中間体の硬化物の半
導体素子表面との接着性及び耐熱性の点からジアミン成
分のうち、ジアミノシロキサンを0.1〜50モルチと
することが好ましい。ジアミノアミド化合物を用いる場
合にはジアミン成分のうち5〜30モルチとすることが
好ましい。
のジアミン、及びジアミノシロキサンの総量を上記のテ
トラカルボン酸二無水物とほぼ等モルとして反応させて
得られる。ポリアミド酸シリコン型中間体の硬化物の半
導体素子表面との接着性及び耐熱性の点からジアミン成
分のうち、ジアミノシロキサンを0.1〜50モルチと
することが好ましい。ジアミノアミド化合物を用いる場
合にはジアミン成分のうち5〜30モルチとすることが
好ましい。
前記のテトラカルボン酸二無水物、ジアミンおよびジア
ミノシロキサンからポリイミド系樹脂膜の前駆体である
ポリアミド酸シリコン型中間体を得るには1%−公昭5
7−5407号公報に示されるような公知の方法が用い
られる。例えばポリアミド酸シリコン型中間体は前記の
テトラカルボン酸二無水物の総量と、ジアミン、ジアミ
ノシロキサンおよび必要により用いられるジアミノアミ
ド化合物の総量とをほぼ等モル使用して有機極性溶媒中
で反応させて得られ、まず、ジアミンおよびジアミノシ
ロキサン必要に応じて添加されるジアミノアミド化合物
を前記有機極性溶媒中によく溶かし9次に酸二無水物を
添加し、この反応系を好ましくは約80℃以下、より好
ましくは室温付近以下の温度に保ちながら3〜6時間攪
拌することによって得られる。
ミノシロキサンからポリイミド系樹脂膜の前駆体である
ポリアミド酸シリコン型中間体を得るには1%−公昭5
7−5407号公報に示されるような公知の方法が用い
られる。例えばポリアミド酸シリコン型中間体は前記の
テトラカルボン酸二無水物の総量と、ジアミン、ジアミ
ノシロキサンおよび必要により用いられるジアミノアミ
ド化合物の総量とをほぼ等モル使用して有機極性溶媒中
で反応させて得られ、まず、ジアミンおよびジアミノシ
ロキサン必要に応じて添加されるジアミノアミド化合物
を前記有機極性溶媒中によく溶かし9次に酸二無水物を
添加し、この反応系を好ましくは約80℃以下、より好
ましくは室温付近以下の温度に保ちながら3〜6時間攪
拌することによって得られる。
前記有機極性溶媒としては、生成するポリアミド酸を溶
解するものが好ましく1例えばN−メチル−2−ピロリ
ドン、N、N−ジメチルアセトアミド、N、N−ジメチ
ルホルムアミド、N、N−ジエチルホルムアミド、ジメ
チルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、テト
ラメチレンスルホンなどの1種または2種以上が用いら
れる。
解するものが好ましく1例えばN−メチル−2−ピロリ
ドン、N、N−ジメチルアセトアミド、N、N−ジメチ
ルホルムアミド、N、N−ジエチルホルムアミド、ジメ
チルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、テト
ラメチレンスルホンなどの1種または2種以上が用いら
れる。
本発明におけるポリイミド系樹脂膜は、前記ポリアミド
酸シリコン中間体を150〜250℃。
酸シリコン中間体を150〜250℃。
好ましくは180〜230℃の温度で熱処理して溶媒を
除去し、かつ脱水閉環して得られる。
除去し、かつ脱水閉環して得られる。
本発明の半導体装置の製造工程の一例を以下に説明する
。
。
第1図は、多層配線構造の半導体装置の製造工程図であ
る。図において9回路素子を有する8i基板、ガラス板
、金属板などの半導体基板1は2回路素子の所定部分を
除いてシリコン酸化膜等の保護膜2で被覆され、露出し
た回路素子上に第1導体層3が形成されている。該半導
体基板上に前述したポリアミド酸シリコン型中間体がス
ピナー法などで塗布され、熱処理により溶媒の除去およ
びポリアミド酸シリコン型中間体の脱水閉環が行なわれ
2層間絶縁膜としてのポリイミド系樹脂膜4が形成され
る(工程(a))。
る。図において9回路素子を有する8i基板、ガラス板
、金属板などの半導体基板1は2回路素子の所定部分を
除いてシリコン酸化膜等の保護膜2で被覆され、露出し
た回路素子上に第1導体層3が形成されている。該半導
体基板上に前述したポリアミド酸シリコン型中間体がス
ピナー法などで塗布され、熱処理により溶媒の除去およ
びポリアミド酸シリコン型中間体の脱水閉環が行なわれ
2層間絶縁膜としてのポリイミド系樹脂膜4が形成され
る(工程(a))。
次に環化ゴム系またはフェノールノボラック系の感光性
樹脂層5が前記層間絶縁膜4上にスピナー法によって形
成され、公知の写真食刻技術によって所定部分の眉間絶
縁膜4が露出するように窓6Aが設けられる(工程(b
))。
樹脂層5が前記層間絶縁膜4上にスピナー法によって形
成され、公知の写真食刻技術によって所定部分の眉間絶
縁膜4が露出するように窓6Aが設けられる(工程(b
))。
該窓6Aの層間絶縁膜4は、ヒドラジン、ヒドラジンと
ポリアミンの混合液、水酸化テトラメチルアンモニウム
溶液等の有機アルカリ溶液を食刻液とした化学的エツチ
ング手段によって選択的にエツチングされ、窓6Bがあ
けられる。次いで窓6Bから露出した第1導体層3を腐
食することなく感光樹脂層5のみを腐食するようなエツ
チング溶液を用いて感光樹脂層5が完全に除去される(
工程(C))。
ポリアミンの混合液、水酸化テトラメチルアンモニウム
溶液等の有機アルカリ溶液を食刻液とした化学的エツチ
ング手段によって選択的にエツチングされ、窓6Bがあ
けられる。次いで窓6Bから露出した第1導体層3を腐
食することなく感光樹脂層5のみを腐食するようなエツ
チング溶液を用いて感光樹脂層5が完全に除去される(
工程(C))。
さらに公知の金属膜形成法および写真食刻技術を用いて
第2導体層7を形成させ、第1導体層3との電気的接続
が完全に行なわれる(工程(d))。
第2導体層7を形成させ、第1導体層3との電気的接続
が完全に行なわれる(工程(d))。
3層以上の多層配線構造体を形成する場合は、上記の工
程を繰り返して行ない各層を形成する。すなわち導体層
の上に絶縁層となる層間絶縁膜を形成する工程(a)、
この被膜の所定の場所を選択的に除去し窓を開口して下
部に存する導体層を露出させる工程(bl、 (cl、
および上記被膜上に延在し、下部に存する導体層の所定
部分と接続された上部の導体を形成する工程(dlを繰
り返すことになる。
程を繰り返して行ない各層を形成する。すなわち導体層
の上に絶縁層となる層間絶縁膜を形成する工程(a)、
この被膜の所定の場所を選択的に除去し窓を開口して下
部に存する導体層を露出させる工程(bl、 (cl、
および上記被膜上に延在し、下部に存する導体層の所定
部分と接続された上部の導体を形成する工程(dlを繰
り返すことになる。
次に表面保護[8が形成される。該保護膜8は。
前述のポリアミド酸シリコン型中間体を多層配線構造の
半導体装置の最上部の導体層上に同様に塗布されたのち
所定部分に窓6Cを形成して作製される(工程(e))
。この表面保護膜8によって導体層を外部からの水分、
異物などから保護することができる。
半導体装置の最上部の導体層上に同様に塗布されたのち
所定部分に窓6Cを形成して作製される(工程(e))
。この表面保護膜8によって導体層を外部からの水分、
異物などから保護することができる。
なお1本発明の半導体装置においては、前述のポリイミ
ド系樹脂膜を半導体装置の層間絶縁または表面保護のい
ずれかのみに用いても半導体装置の層間絶縁および表面
保護の両者に用いてもよい。
ド系樹脂膜を半導体装置の層間絶縁または表面保護のい
ずれかのみに用いても半導体装置の層間絶縁および表面
保護の両者に用いてもよい。
(実施例)
以下9本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例1
温度計、攪拌機及び塩化カルシウム管を備えた500c
cの三つロフラスコに4.4′−ジアミノジフェニルエ
ーテル(以下DDEとする)27.09(0,135モ
ル)、1.3−ビス(アミノプロピル)テトラメチルジ
シロキサン3.73g(0,015モル)およびN、N
−ジメチルアセトアミド31z8qを入れ、DDEが溶
解するまで攪拌する。内容物を氷冷し温度が5℃を超え
ないように少量ずつオクタメチレンピストリメリテート
ニ無水物74.19(0,15モル)を添加する。添加
後5℃で5時間攪拌を続けた。その後80℃で4時間反
応させ。
cの三つロフラスコに4.4′−ジアミノジフェニルエ
ーテル(以下DDEとする)27.09(0,135モ
ル)、1.3−ビス(アミノプロピル)テトラメチルジ
シロキサン3.73g(0,015モル)およびN、N
−ジメチルアセトアミド31z8qを入れ、DDEが溶
解するまで攪拌する。内容物を氷冷し温度が5℃を超え
ないように少量ずつオクタメチレンピストリメリテート
ニ無水物74.19(0,15モル)を添加する。添加
後5℃で5時間攪拌を続けた。その後80℃で4時間反
応させ。
樹脂分濃度25重量%、粘度20ポアズのポリアミド酸
シリコン型中間体溶液を得た。
シリコン型中間体溶液を得た。
この溶液を、第1図の工程(atにおいてシリコン酸化
膜2と第1導体層3としてアルミニウムを用いたガラス
板の半導体基板1上に回転数400゜rpmでスピナー
塗布した後1次いで熱風循環式オーブンにて130〜1
40℃で30分熱処理を行ない層間絶縁膜N4を形成し
た。次に該絶縁膜層4の所定部分のみを選択的に除去す
るため、該層4上にフェノールノボラック樹脂系の感光
性樹脂(ポジ型ホトレジスト、AZ−1350Jヘキス
ト社製)層5を回転数3000 rprnのスピナー塗
布して形成し、公知の写真食刻技術によって露光した後
、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液系の現像液(
NMD−3,東京応化製)でレジストを現像し、さらに
この溶液を食刻液に用いて25℃で2分エツチング処理
し、前記絶縁膜層4を選択的にエツチングし、窓6Bを
あけ、第1導体層3をこの部分で露出させた。しかるの
ち第1導体層3を腐食することなく感光樹脂層5のみを
食刻するレジスト剥離液(アセトン)を用いて室温下で
2分間浸漬処理し、感光樹脂層5を完全に除去した。
膜2と第1導体層3としてアルミニウムを用いたガラス
板の半導体基板1上に回転数400゜rpmでスピナー
塗布した後1次いで熱風循環式オーブンにて130〜1
40℃で30分熱処理を行ない層間絶縁膜N4を形成し
た。次に該絶縁膜層4の所定部分のみを選択的に除去す
るため、該層4上にフェノールノボラック樹脂系の感光
性樹脂(ポジ型ホトレジスト、AZ−1350Jヘキス
ト社製)層5を回転数3000 rprnのスピナー塗
布して形成し、公知の写真食刻技術によって露光した後
、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液系の現像液(
NMD−3,東京応化製)でレジストを現像し、さらに
この溶液を食刻液に用いて25℃で2分エツチング処理
し、前記絶縁膜層4を選択的にエツチングし、窓6Bを
あけ、第1導体層3をこの部分で露出させた。しかるの
ち第1導体層3を腐食することなく感光樹脂層5のみを
食刻するレジスト剥離液(アセトン)を用いて室温下で
2分間浸漬処理し、感光樹脂層5を完全に除去した。
次に層間絶縁層4を後熱処理として230℃で60分処
理して完全に硬化した膜厚的3μmのポリイミド系樹脂
膜を得た。さらに公知の真空蒸着法、スパッタ法および
写真食刻技術を用いてアルミニウムの第2導体層7を形
成し、第1導体層3との電気的接続を完全に行なった。
理して完全に硬化した膜厚的3μmのポリイミド系樹脂
膜を得た。さらに公知の真空蒸着法、スパッタ法および
写真食刻技術を用いてアルミニウムの第2導体層7を形
成し、第1導体層3との電気的接続を完全に行なった。
さらに得られた多層配線構造体上にポリアミド酸溶液を
第2導体層7の上に回転数400 Orpmでスピナー
塗布し2層間絶縁膜膚4を形成したと同じ方法で表面保
護膜層8を形成し、半導体装置を作製した。なお1表面
保護層8は、第1図の工程(e)に示すような窓あけ(
ポリイミド系樹脂膜の選択的エツチング)処理はしてい
ないため、第2導体層7は露出していない。また、その
後に半導体基板の封止(パッケージ)処理も行なってい
ない。
第2導体層7の上に回転数400 Orpmでスピナー
塗布し2層間絶縁膜膚4を形成したと同じ方法で表面保
護膜層8を形成し、半導体装置を作製した。なお1表面
保護層8は、第1図の工程(e)に示すような窓あけ(
ポリイミド系樹脂膜の選択的エツチング)処理はしてい
ないため、第2導体層7は露出していない。また、その
後に半導体基板の封止(パッケージ)処理も行なってい
ない。
実施例2
実施例1において、酸二無水物をテカメチレンビストリ
メリテートニ無水物78.39(0,15モル)に代え
た以外は実施例1と同様にしてポリアミド酸シリコン型
中間体溶液を合成し、これを用いて実施例1と同様にし
て半導体基板上に層間絶縁膜および表面保護膜を形成さ
せ、半導体装置を作製した。
メリテートニ無水物78.39(0,15モル)に代え
た以外は実施例1と同様にしてポリアミド酸シリコン型
中間体溶液を合成し、これを用いて実施例1と同様にし
て半導体基板上に層間絶縁膜および表面保護膜を形成さ
せ、半導体装置を作製した。
実施例3
実施例1において、酸二無水物をデカメチレンビストリ
メリテートニ無水物52.2g(0,10モル)とピロ
メリット酸二無水物10.99(0,05モル)との混
合物に代えた以外は実施例1と同様にしてポリアミド酸
シリコン型中間体溶液を合成し、これを用いてポリイミ
ド系樹脂のエツチング処理後の熱処理、230℃で60
分を250℃で60分に変えて行なった以外は実施例1
と同様にして層間絶縁膜および表面保@膜を形成させ、
半導体装置を作製した。
メリテートニ無水物52.2g(0,10モル)とピロ
メリット酸二無水物10.99(0,05モル)との混
合物に代えた以外は実施例1と同様にしてポリアミド酸
シリコン型中間体溶液を合成し、これを用いてポリイミ
ド系樹脂のエツチング処理後の熱処理、230℃で60
分を250℃で60分に変えて行なった以外は実施例1
と同様にして層間絶縁膜および表面保@膜を形成させ、
半導体装置を作製した。
実施例4
実施例1において、ジアミンを4,4′−ジアミノジフ
ェニルエーテル−3−カルボンアミド3.65g(o、
otsモル)、 DDE24.0 g(0,12モル)
および1.3−ビス(アミノプロピル)−テトラメチル
ジシロキサン3.739(0,015モル)に代えた以
外は実施例1と同様にしてポリアミド酸シリコン型中間
体溶液を合成し、これを用いて実施例1と同様にして半
導体基板上に眉間絶縁膜および表面保護膜を形成させ、
半導体装置を作製した。
ェニルエーテル−3−カルボンアミド3.65g(o、
otsモル)、 DDE24.0 g(0,12モル)
および1.3−ビス(アミノプロピル)−テトラメチル
ジシロキサン3.739(0,015モル)に代えた以
外は実施例1と同様にしてポリアミド酸シリコン型中間
体溶液を合成し、これを用いて実施例1と同様にして半
導体基板上に眉間絶縁膜および表面保護膜を形成させ、
半導体装置を作製した。
比較例1
実施例1において、酸二無水物にピロメリット酸二無水
物23.98g(0,11モル)を用いた以外は実施例
1と同様にポリアミド酸シリコン型中間体溶液を合成し
、これを用いて半導体装置を作製した。
物23.98g(0,11モル)を用いた以外は実施例
1と同様にポリアミド酸シリコン型中間体溶液を合成し
、これを用いて半導体装置を作製した。
比較例2
実施例1において、ジアミノシロキサンである1、3−
ビス(アミノプロピル)−テトラメチルジシロキサンを
用いないこと以外は実施例1と同じジアミンおよび酸二
無水物を使用してポリアミド酸溶液を合成した。これを
用いて実施例1と同様にして眉間絶縁膜および表面保護
膜を形成させ。
ビス(アミノプロピル)−テトラメチルジシロキサンを
用いないこと以外は実施例1と同じジアミンおよび酸二
無水物を使用してポリアミド酸溶液を合成した。これを
用いて実施例1と同様にして眉間絶縁膜および表面保護
膜を形成させ。
半導体装置を作製した。
〈試験例〉
実施例1〜3および比較例1〜2で作製した半導体装置
を試料として耐湿試験を2つの方法で行なった。1つは
基盤目試験による耐湿接着力試験で、他の1つは導体層
であるアルミ配線層の耐湿試験下での耐腐食性試験とし
た。
を試料として耐湿試験を2つの方法で行なった。1つは
基盤目試験による耐湿接着力試験で、他の1つは導体層
であるアルミ配線層の耐湿試験下での耐腐食性試験とし
た。
基盤目試験はJIS K 5400にもとづいて行
ない、ナイフでポリイミド系樹脂膜の表面から半導体基
板表面までの深さでfan間隔で従横に傷を付け1mm
角で100個のます目を作った。次にまず目を形成した
ポリイミド系樹脂膜の表面をセロハンテープ(積木化学
製)を密着させ貼り付けた後−気にセロハンテープを引
きはがし、半導体基板上に残っているます目状のポリイ
ミド系樹脂膜の数を数えた。ポリイミド系樹脂膜と半導
体基板との接着力が弱いと、セロハンテープ側にポリイ
ミド系樹脂膜が付着したまま半導体基板からづきはがさ
れる。試験は初期と耐湿試験(121℃。
ない、ナイフでポリイミド系樹脂膜の表面から半導体基
板表面までの深さでfan間隔で従横に傷を付け1mm
角で100個のます目を作った。次にまず目を形成した
ポリイミド系樹脂膜の表面をセロハンテープ(積木化学
製)を密着させ貼り付けた後−気にセロハンテープを引
きはがし、半導体基板上に残っているます目状のポリイ
ミド系樹脂膜の数を数えた。ポリイミド系樹脂膜と半導
体基板との接着力が弱いと、セロハンテープ側にポリイ
ミド系樹脂膜が付着したまま半導体基板からづきはがさ
れる。試験は初期と耐湿試験(121℃。
蒸気圧2気圧の状態下に放置)後で行なった。
耐腐食性は作製した半導体装置を耐湿試験(121°C
9蒸気圧2気圧)下に放置し、各々の半導体装置につい
て導体層であるアルミニウム配線層の腐食進行状況を第
1表に示す時間毎に顕微鏡で観察して行なった。
9蒸気圧2気圧)下に放置し、各々の半導体装置につい
て導体層であるアルミニウム配線層の腐食進行状況を第
1表に示す時間毎に顕微鏡で観察して行なった。
耐湿接着力および耐腐食性試験の結果を第1表に示す。
第1表
村)耐湿接着力 基盤目試験での残存数(n/100)
を示す。
を示す。
葺2)耐腐食性 腐食性の程度をA−Eの段階で表わし
た。
た。
A:半導体装置内でアルミニウム配線の腐食がなかった
。
。
B:腐食が約5〜10チちった。
C:腐食が約30〜50%あった。
D二手導体装置内全域で腐食がみられた。
E;アルミニウム配線層が溶解した。
これらの結果から、実施例1〜3における本発明の半導
体装置は、比較例1および2の半導体装置と比較して優
れた耐湿信頼性を有することが示される。
体装置は、比較例1および2の半導体装置と比較して優
れた耐湿信頼性を有することが示される。
これは実施例1〜3で用いたポリアミド酸シリコン型中
間体は230〜250℃で完全にイミド化してポリイミ
ド系樹脂膜が形成されているが。
間体は230〜250℃で完全にイミド化してポリイミ
ド系樹脂膜が形成されているが。
比較例1で用いたポリアミドシリコン型中間体は250
℃の熱処理では完全にはイミド化せず、未反応のポリア
ミド酸が残存していることを示す。
℃の熱処理では完全にはイミド化せず、未反応のポリア
ミド酸が残存していることを示す。
なお、比較例1で用いたポリイミド系樹脂を、モノリシ
ックICの81ウエハー等の半導体基板に用いて350
℃で熱処理を行なった場合には、その半導体基板の耐湿
性は実施例1〜3の結果と同程度であった。
ックICの81ウエハー等の半導体基板に用いて350
℃で熱処理を行なった場合には、その半導体基板の耐湿
性は実施例1〜3の結果と同程度であった。
また、比較例2で用いたポリアミド酸は耐湿接着力が、
実施例1〜3と比べて耐湿試験(121℃、2気圧)下
で100h以上経過すると低下するため耐腐食性も劣る
ことを示している。
実施例1〜3と比べて耐湿試験(121℃、2気圧)下
で100h以上経過すると低下するため耐腐食性も劣る
ことを示している。
また以上の実施例では半導体装置の導体層としてアルミ
ニウムを用いたが2本発明においてはアルミニウムに限
定されるものではない。
ニウムを用いたが2本発明においてはアルミニウムに限
定されるものではない。
(発明の効果)
本発明によれば、250℃以下の熱処理で完全に硬化で
き、かつ湿式エツチングができるポリイミド系樹脂が得
られ、これにより耐湿性に優れた高信頼性の多層配線構
造を有する半導体装置を得ることができ、モノリシック
IC,LSIのSlやGa、 As等の化合物半導体等
が構造された半導体基板への適用が可能である。
き、かつ湿式エツチングができるポリイミド系樹脂が得
られ、これにより耐湿性に優れた高信頼性の多層配線構
造を有する半導体装置を得ることができ、モノリシック
IC,LSIのSlやGa、 As等の化合物半導体等
が構造された半導体基板への適用が可能である。
第1図は、多層配線構造の半導体装置の製造工程図であ
る。 符号の説明 1・・・半導体基板 3・・・第1導体層 5・・・感光樹脂層 7・・・第2導体層
る。 符号の説明 1・・・半導体基板 3・・・第1導体層 5・・・感光樹脂層 7・・・第2導体層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、少なくとも(a)一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、nは2〜16の整数) で示される酸二無水物を含むテトラカルボン酸二無水物
、(b)ジアミン及び(c)ジアミノシロキサンを有機
極性溶媒中で反応させて得られるポリアミド酸シリコン
型中間体を含有してなる半導体基板の層間絶縁膜および
/または表面保護膜用組成物。 2、ポリアミド酸シリコン型中間体が、ジアミンの一部
としてジアミノアミド化合物を反応させて得られるポリ
アミド酸シリコン型中間体である請求項1記載の半導体
基板の層間絶縁膜および/または表面保護膜用組成物。 3、請求項1記載のポリアミド酸シリコン型中間体を脱
水閉環して得られるポリイミド系樹脂膜を半導体基板の
層間絶縁膜および/または表面保護膜として用いてなる
半導体装置。 4、請求項2記載のポリアミド酸シリコン型中間体を脱
水閉環して得られるポリイミド系樹脂膜を半導体基板の
層間絶縁膜および/または表面保護膜として用いてなる
半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6012389A JPH02180961A (ja) | 1988-09-28 | 1989-03-13 | 半導体基板の層間絶縁膜および/または表面保護膜用組成物ならびに半導体装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24312888 | 1988-09-28 | ||
| JP63-243128 | 1988-09-28 | ||
| JP6012389A JPH02180961A (ja) | 1988-09-28 | 1989-03-13 | 半導体基板の層間絶縁膜および/または表面保護膜用組成物ならびに半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02180961A true JPH02180961A (ja) | 1990-07-13 |
Family
ID=26401195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6012389A Pending JPH02180961A (ja) | 1988-09-28 | 1989-03-13 | 半導体基板の層間絶縁膜および/または表面保護膜用組成物ならびに半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02180961A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100360709B1 (ko) * | 1997-12-31 | 2003-01-24 | 제일모직주식회사 | 실록산폴리이미드전구체조성물및그제조방법 |
| KR100366260B1 (ko) * | 1997-12-29 | 2003-03-04 | 제일모직주식회사 | 절연보호막용 폴리이미드 조성물의 제조방법 |
-
1989
- 1989-03-13 JP JP6012389A patent/JPH02180961A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100366260B1 (ko) * | 1997-12-29 | 2003-03-04 | 제일모직주식회사 | 절연보호막용 폴리이미드 조성물의 제조방법 |
| KR100360709B1 (ko) * | 1997-12-31 | 2003-01-24 | 제일모직주식회사 | 실록산폴리이미드전구체조성물및그제조방법 |
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