JPH0416010B2 - - Google Patents

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JPH0416010B2
JPH0416010B2 JP58079216A JP7921683A JPH0416010B2 JP H0416010 B2 JPH0416010 B2 JP H0416010B2 JP 58079216 A JP58079216 A JP 58079216A JP 7921683 A JP7921683 A JP 7921683A JP H0416010 B2 JPH0416010 B2 JP H0416010B2
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polyimide
etchant
resin layer
photoresist
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Jii Berani Jagudeitsushu
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National Semiconductor Corp
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    • H10P14/6326—Deposition processes
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
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    • H10P50/286—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of organic materials
    • H10P50/287—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of organic materials by chemical means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S438/978—Semiconductor device manufacturing: process forming tapered edges on substrate or adjacent layers

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  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体素子上のポリイミドまたは類
似の重合体の絶縁層にパターンを形成するための
エツチング法および組成に関する。特に本発明は
食刻すべきパターンを画成するためポジチブまた
はネガチブのフオトレジストの使用を可能にし、
かつエツチング法において有害物質または温度の
使用を必要としない前記の如きパターンの食刻を
行なうための改善された方法に関する。
可撓性を有する印刷回路および類似の用途のた
めの絶縁材料としてポリイミドおよび関連するポ
リマーを使用することは今日公知である。このよ
うな印刷回路の製造においては、ポリイミド・フ
イルムを銅フイルムに対して接着すること、およ
び銅フイルムと接触するためポリイミドに開口を
食刻することの両方が必要とされる。広範囲の無
機および有機基材およびアミンが、ポリイミド・
フイルムの銅材に対する接着に先立つ表面処理と
して、また銅材に対する接着の後ポリイミド・フ
イルムに開口を形成するためにエツチング用試薬
（エツチヤント）として従来技術において使用さ
れてきた。このような表面処理およびエツチング
法、および組成の事例は、米国特許第3361589号、
同第3770528号、同第3791848号および同第
3871930号において開示されている。
更に、印刷回路の如き半導体素子上に絶縁層を
形成するため、ポリイミドおよびポリイミドイソ
インドロキナゾリンジオンの如き関連する重合体
を使用することもまた公知となつている。また、
集積回路におけるこのようなポリイミド絶縁層に
接触開口を形成することも必要である。印刷回路
の用途とは対照的に、集積回路において使用され
る絶縁層の開口の多くは4μ以下の如く非常に微
小である。このような微小開口は、しばしば、集
積回路において接着パツドを下層のアルミニウム
組織と接触させる比較的大きな開口と同時に形成
されなければならない。アルミニウム組織はそれ
自体やや薄いため、これもまた下層のアルミニウ
ムを侵すことになるポリイミド絶縁層に対するエ
ツチヤントを使用しないよう注意しなければなら
ない。アルミニウムに対する腐食を避けることの
必要、および正確な精度で非常に微細な開口と比
較的大きな開口の双方を同時に食刻することの必
要のため、可撓性を有する印刷回路におけるポリ
イミドの食刻のため使用されるエツチヤントの多
くのものが集積回路上のポリイミド絶縁層の食刻
における使用には適さないことを意味する。
集積回路におけるアルミニウム組織を侵す問題
を避けるため提起されてきた１つの試みは、例え
ば集積回路からフオトレジストを剥離すつため使
用される如き酸素プラズマの使用によりポリイミ
ドに開口を食刻することである。このようなプロ
セスにおいては、酸素プラズマは、エツチングが
露出される場所にポリイミドの食刻が施されると
同時に必要とされるポリイミドの面域を画成する
ため内部に生じた開口のパターンを有するフオト
レジストを除去する。このようなプロセスは米国
特許第3767490号において記載されている。集積
回路のポリイミド絶縁層にパターンを食刻するた
め従来技術において教示された別の試みは、部分
的もしくは完全に硬化されたポリイミドに対して
ヒドラジンおよびジアミンからなる食刻液を使用
することである。このようなプロセスについて
は、米国特許第4113550号および同第4218283号に
おいて記載されている。しかし、ヒドラジンは非
常に有害な物質であり、集積回路のほどんどの製
造企画はこの物質の使用に難色を示している。そ
の結果、エツチヤントとして例えアルミニウムを
侵し易くとも、無機および有機基材を使用しよう
とする傾向があつた。このようなエツチヤントを
用いて同時に異なる寸法の開口の食刻を行なうこ
とは難しく、このようなエツチヤントを用いて食
刻される開口の勾配は不均一になろうとする傾向
があつた。このようなプロセスはまた、しばしば
高い温度を使用し、これはさもなければ無害なエ
ツチヤントの毒性を増大しようとする傾向があ
る。
このような、集積回路上にポリイミドおよび関
連するポリマーの絶縁層に開口を形成するための
エツチング法および粗成を更に開発することの需
用がある。
従つて、本発明の目的は、ネガチブのフオトレ
ジストが使用できる半導体素子のポリイミドまた
はポリイミドイソインドロキナゾリンジオン（以
下本文においては、PIまたはPIQと呼ぶ）の絶縁
層においてパターンを食刻するためのプロセスの
提供にある。
本発明の別の目的は、ネガチブ・フオトレジス
トの除去のため使用される有機性のフオトレジス
ト剥離剤によつてPIまたはPIQパターンが侵され
ないようなプロセスの提供にある。
本発明の更に別の目的は、有害なエツチヤント
の使用を必要としない半導体素子におけるPIま
たはPIQの絶縁層にパターンを食刻するためのプ
ロセスの提供にある。
本発明の更に他の目的は、高い食刻温度の使用
を必要としないようなプロセスの提供にある。
本発明の更に他の目的は、同じ食刻時間内に同
時に絶縁層に異なる寸法の開口を反復的に食刻す
る半導体素子のPIまたはPIQの絶縁層にパターン
を食刻するための斬新なエツチヤント組成を提供
することにある。
本発明の更に他の目的は、食刻された開口の壁
面に対し均一な勾配を生じてこの勾配の角度を制
御する半導体素子におけるPIまたはPIQの絶縁層
のためのエツチング法および組成の提供にある。
上記およびこれと関連する目的の達成は、本文
に開示する斬新なエツチング法およびエツチング
組成の使用によつて達成することができる。本発
明のプロセスは、素子におけるパターンを呈する
PIまたはPIQの絶縁層を有する半導体素子の製造
において使用される。本プロセスの実施のため、
未硬化のPIまたはPIQ樹脂層が素子の表面上に塗
布される。この樹脂層は、次にこの樹脂層におけ
る部分的な硬化の最初のレベルを生じるよう加熱
される。次に、フオトレジストを部分的に硬化さ
れた樹脂層に対し塗布され、除去すべき場所でこ
の部分的に硬化された樹脂層を剥離するするため
現像される。この部分的に硬化した樹脂層は次に
パターンを呈する層を生じるよう食刻される。こ
のパターンを呈した層は、有機性のフオトレジス
ト剥離剤がパターンを有する層を侵すことを阻止
するに充分な第２のレベルの部分的な硬化を生じ
るように加熱される。フオトレジストは次に有機
性フオトレジスト剥離剤を用いてパターンを有す
る層から剥離される。パターンを有するPIまた
はPIQ層は次に、樹脂の硬化を完了するに充分な
程度に更に加熱される。樹脂層における部分的な
硬化の第１のレベルを生じる加熱は、数分乃至約
１時間の範囲の時間でよい溶剤を樹脂から除去す
るに充分な時間だけ約120乃至150℃の範囲の温度
であることが望ましい。フオトレジストの剥離に
先立つてパターン形成層における第２レベルの硬
化を生じるための加熱は、約15分乃至約数時間に
わたり約180乃至220℃の温度、特に約30分間約
200℃の温度で実施される。
フオトレジストの剥離の後パターン形成層の最
後の硬化工程は、再び約15乃至数時間の期間少な
くとも約300℃の温度で完了される。
前述のプロセルにおけるPI樹脂またはPIQ樹脂
の２工程の部分硬化法は、ポジチブ・フオトレジ
ストと比較すると、PIまたはPIQ樹脂層に対して
優れた接着性を有するネガチブ・フオトレジスト
の使用を可能にする。第２のレベルの部分硬化工
程は、下層のPIまたはPIQのパターン形成層を侵
すことなくネガブチ・フオトレジストと共に使用
される従来周知の有機剥離組成を用いてネガチ
ブ・フオトレジストの剥離を可能にする。しか
し、本プロセスはまたポジチブ・フオトレジスト
と共に使用することもできるのである。
PI樹脂またはPIQ樹脂に対する従来周知の無機
または有機性のエツチヤントは、アルカリ金属の
ヒドロキシドまたは第四アンモニウムヒドロキシ
ドの如きを前述のプロセスにおいて使用すること
もできる。しかし、本プロセスのある望ましい実
施態様においては、半導体素子の下層のアルミニ
ウム連結層を侵すことがないため、またこの組成
がアルカリ金属ヒドロキシドのエツチヤントより
も異なるサイズの開口の更に反復可能なエツチン
グを行なうため、本発明の斬新なアミンのエツチ
ヤント組成もまた使用できる。あるいはまた、本
発明の第四アンモニウムヒドロキシド−Ｎ−アル
キルピロリジノンのエツチング組成はアルミニウ
ムを侵すことがないが、同じ食刻時間で同時に異
なるサイズの開口の食刻を可能にするこれらのエ
モチヤント組成も使用することができるのであ
る。
半導体素子のPIまたはPIQの絶縁層においてパ
ターンを形成するための本発明によるエツチヤン
ト組成は、構造式Ｒ−CH2−CH2−NH2を有す
るアミンのエツチヤントの水溶液からなる。但
し、Ｒは１乃至４つの炭素原子を有するアルキル
基または６乃至12の炭素原子を有するアリール基
である。あるいはまた、この水溶液は第四アンモ
ニウムヒドロキシドとＮ−アルキルピロリジノン
の混合物を含んでいる。上式による望ましいアミ
ンはフエネチルアミンおよびｎ−プロピルアミン
である。望ましい第四アンモニウムヒドロキシド
はテトラメチルアンモニウムヒドロキシドであ
る。望ましいＮ−アルキルポロリジノンはＮ−メ
チルピロリジノンである。アミン・エツチヤント
は略々等モルの水の溶液で提供されることが望ま
しい。第四アンモニウムヒドロキシドおよびＮ−
アルキルピロリジノンのエツチヤントは、水溶液
中約１乃至10重量％の第四アンモニウムヒドロキ
シドとＮ−アルキルピロリジノンを含む溶液の
略々等しい容積部として提供されることが望まし
い。望ましいフエネチルアミンのエツチヤントの
場合においては、フエネチルアミンおよび水の等
モル部の約±15％の範囲のものが使用可能であ
る。このため、この溶液は約80乃至90重量％のフ
エネチルアミンと約10乃至15重量％の水を含むこ
とができる。望ましいｎ−プロピルアミンのエツ
チヤントの場合には、ｎ−プロピルアミンと水の
等モル部の約±10％の範囲が使用可能である。こ
のように、この溶液は約75乃至78重量％のｎ−プ
ロピルアミンと約22乃至25重量％の水を含むこと
ができる。
使用に際して、本発明のエツチヤント組成は、
本発明の前述の２工程の部分的な硬化プロセスの
場合、もしくは米国特許第4113550号に開示され
たヒドラジンエチレンジアミンのエツチヤントの
代りに同特許に記載された如き従来周知の部分的
な硬化プロセスのいずれかにおいて使用すること
ができる。前述のフエネチルアミンのエツチヤン
トは均一な45°の勾配の側壁面を有する開口を、
ｎ−プロピルアミンのエツチヤントは90°の直線
状の側壁面を提供するが、第四アンモニウムヒド
ロキシド−Ｎ−アルキルピロリジノンのエツチヤ
ントは均一な60乃至65°の勾配の側壁面を有する
開口を提供するのである。
本発明の上記およびこれと関連する諸目的、長
所および特徴については、図面に関して以下の本
発明の詳細な記述を照合すれば当業者には更に容
易に明らかになるであろう。
次に図面、特に第１図においては、本発明のプ
ロセスおよびエツチヤント組成を使用して食刻さ
れた経由孔１０が示されている。この経由孔１０
は、アルミニウム層１４に対して電気的接触を行
なう目的のため、集積回路における連結金属組成
の一部を形成するアルミニウム層１４を露呈する
ためPI層１２中に形成される。経由孔１０の側
壁面１６は、本発明のフエネチルアミンのエツチ
ヤント組成により形成される45°の勾配を有する。
経由孔１０の寸法は対向縁部１８間で約10μであ
る。本明細書の第１図、第２図および第３図は、
本発明を使用して形成された実際の素子の走査電
子顕微鏡写真から描かれたものである。
本発明の使用に適するPI樹脂は当技術におい
ては公知であり、下記の構造式を有することが望
ましい。即ち、 但し、R1およびR2は四価の芳香族の基であり、
Ｎは正の整数である。この種類の樹脂は芳香族ジ
カルボキシルジアンヒドライドの縮合生成物とし
て調製することができる。このような樹脂および
これらを調製するプロセスについては、米国特許
第3179634号において更に記述され、商標「Pyre
−ML」の下で米国デラウエア州ウイルミントン
市のE.I.DuPont de Nemours社から市販されて
いる。
本発明の実施に適するPIQ樹脂は当生成におい
て公知であり、下記の構造式を有することが望ま
しい。即ち、 但し、R1、R2、R3およびR4は多価の芳香族の基
であり、ｍおよびｎは正の整数であり、Ｙは−
CO−または−SO2−である。このようなPIQ樹
脂は芳香族ジアミン、芳香族ジアンヒドライド酸
および芳香族炭素アミド等を反応させることによ
り得られる。このような樹脂およびこれら樹脂を
調製するプロセスについては更に日本国特許第
702696号（日本国特許公告、特公昭48第2956号）
において記載されている。
本発明のプロセスおよび組成における使用に適
するアミンのエツチヤントの適当な特定定事例は
ｎ−プロピルアミン、イソブチルアミン、フエネ
チルアミン等を含んでいる。
本発明のプロセスおよび組成において使用され
る適当な第四アンモニウムヒドロキシドは下記の
構造式を有する。即ち、 但し、R1およびR2は１乃至４の炭素原子を含む
同じかあるいは異なるアルキル基であり、R3は
１乃至18の炭素原子のアルキル基または１乃至18
の炭素原子のアルケニル基であり、R4は１乃至
18の炭素原子を有するアルキル基、基のアルキル
部分が１乃至18の炭素を有する１乃至18の炭素、
フエニール、アルキルフエニールアルケニル基、
基のアルキル部分が１乃至18の炭素原子を有する
ベンジルまたはアルキルベンジルである。このよ
うな第四アンモニウムヒドロキシドの適当な特定
の事例には下記のものが含まれる。即ち、 テトラメチルアンモニウムヒドロキシド テトラエチルアンモニウムヒドロキシド テトラブチルアンモニウムヒドロキシド ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド フエニールトリメチルアンモニウムヒドロキシ
ド ドデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド ヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキ
シド オクタデシルトリメチルアンモニウムヒドロキ
シド ドデシルトリエチルアンモニウムヒドロキシド ヘキサデシルトリエチルアンモニウムヒドロキ
シド オクタデシルトリエチルアンモニウムヒドロキ
シド ドデシルトリ−ｎ−プロピルアンモニウムヒド
ロキシド ドデシルトリイソプロピルアンモニウムヒドロ
キシド ベンジルジメチルヘキサデシルアンモニウムヒ
ドロキシド ジメチルエチルヘキサデシルアンモニウムヒド
ロキシド ｐ−ドデシルベンジルトリメチルアンモニウム
ヒドロキシド ベンジルメチルオクタデシルアンモニウムヒド
ロキシド このような第四アンモニウムヒドロキシドは、
単独に、あるいは２つ以上の異なる第四アンモニ
ウムヒドロキシドの混合物として使用することが
できる。
第四アンモニウムヒドロキシドと共に使用する
ためのＮ−アルキルピロリジノンの適当な特定の
事例としては、Ｎ−メチルピロリジノン、Ｎ−エ
チルピロリジノン、Ｎ−イソ−プロピルピロリジ
ノン、Ｎ−ブチルピロリジノンが含まれる。
本発明の２工程の部分硬化プロセスは、P.A.
Hunt Chemical社から入手可能なWaycoat
negative IV resisit type ３、E.M.Merck社か
ら入手可能なSelectilux negative resist，番号
747としてEastman Kodak社またはKTI社から
のNegative resists等の如き略々どんな市販のネ
ガチブ・フオトレジストを用いても運転可能であ
る。本プロセスはまた、Shipley社のAZ1350H、
AZ1350J、AZ1470、AZ1111等の如きポジチブ・
フオトレジストを用いても運転可能である。本発
明のエツチング組成は、前に列挙したものを含む
略々どんな市般のネガチブ・フオトレジストでも
使用可能である。
本発明のエツチヤント組成に加えて、もし本発
明の斬新な２工程の部分的硬化プロセスが用いら
れるならば、PIまたはPIQ層に対する従来周知の
基材エツチヤントが使用可能である。このような
エツチヤントの特定の事例としては、ナトリウム
ヒドロキシド、カリウムヒドロキシド、リチウム
ヒドロキシドおよびアンモニウムヒドロキシドが
含まれる。
以下の非限定的な事例は本発明について更に記
述するものである。
事例 １ 第１図に示された構造は下記の如く調製され
る。即ち、半導体産業において用いられる従来の
技術によりアルミニウム・メタライズ処理を施し
たアルミニウム・メタライズ・シリコン半導体ウ
エーハを20分間200℃の温度で脱水焙焼する。日
立化成(株)から入手したPIQカプラーと呼ばれる有
機アルミニウム複合材料を半導体ウエーハに対し
て20秒間4000RPMで回転させた。このPIQカプ
ラーの30分間325℃で焙焼してAl2O3に転化する。
日立化成(株)から入手した、120cPの溶液粘度を有
する85重量％のＮ−メチルピロリジノン中に15重
量％のPIQ樹脂を含むPIQ樹脂を20分間
4000RPMで回転処理してウエーハを得た。この
半導体ウエーハを炉内に平担に置き、PIQ樹脂層
を30分間130℃で焙焼して第１のレベルの部分的
硬化を生じた。ヘキサメチルジシリザン
（HMDS）の接着触媒を20分間4000RPMで回転
してPIQ層を得た。
59cPの粘度を有するP.A.Hunt Chemical社か
ら入手したWaycoat negative IV resist type
３を20分間3000RPMで回転して助触媒上に添着
した。このレジストを次に20分間80℃で軽く焙焼
した。PIQ層に３、10および50μの矩形状開口を
形成するためのパターンを整合し、Perkin
Elmerモデル140プロジエクシヨン整合装置を用
いてその上で口径３、スリツト1.0および走査400
の設定にてレジストを露出した。露出したフオト
レジストを10秒間キシリレンで噴霧現像し、10秒
間Ｎ−ブチルアセテート中で洗浄し、10秒
5000RPMで回転乾燥した。現像されたフオトレ
ジスト層は20分間130℃で強く焙焼した。
レジスト層における開口により露出されたPIQ
樹脂層の部分を40乃至50秒間フエネチルアミンお
よび水の等モル溶液中で食刻した。次に、ウエー
ハは20秒間Ｎ−メチルピロリジノン中で洗浄した
後、水で洗浄して回転乾燥を行なつた。ウエーハ
はその後PIQ樹脂層の残留部分を更に部分硬化さ
せるため200℃で30分間焙焼した。
フオトレジストは、次に米国カルフオルニア州
ヘイワードのEKC Technology社から入手した
市販の712D有機フオトレジスト剥離剤で20分間
90℃にて剥離され、然る後30分間メチルアルコー
ル洗浄を行ない、水洗浄と回転乾燥を行なつた。
シリコン・ウエーハを検査したところ、フオトレ
ジストの完全な除去が行なわれ、PIQ樹脂層の部
分的に硬化された部分の侵食はなかつた。もしエ
ツチング後にPIQ層を更に部分的な硬化を実施し
なければ、フオトレジスト剥離剤は食刻された
PIQ層を侵食する。もし食刻されたPIQ層をフオ
トレジストの剥離の前に完全に焙焼するならば、
有機フオトレジスト剥離剤はフオトレジストの完
全な除去は行なわれないであろう。
次に、PIQ層をその硬化を完了するため60分間
325℃で焙焼し、その後プラズマ・バレル・アツ
シヤ内において450ワツトで２分間酸素プラズマ
で浮きかす除去を行なつた。
半導体ウエーハの検査の結果、ウエーハのPIQ
層には３、10および50μの開口が均一に食刻され
ており、下層のアルミニウム層の侵食はなかつ
た。この開口は各サイズの開口に対する食刻を同
時に完了する時、即ち3μの孔は完全に開口し50μ
の孔が過度に食刻されない時、均一な45°の勾配
の側壁面を有する。第１図は本方法により食刻さ
れた10μの矩形状開口を示し、前述の方法による
処理後の半導体ウエーハの走査電子顕微鏡写真か
ら描かれた。
第２図および第３図は、本発明のプロセスおよ
びフエネチルアミン・エツチング組成の使用によ
り得られた重要な利点を示している。第２図は、
酸化シリコン基板（図示せず）上の従来の蒸着さ
れたシリコンジオキサイド層５２上に蒸着され食
刻されたアルミニウム相互結合組織パターン５０
を示している。このシリコンジオキサイド層５２
は、下層のアルミニウム・ランド（図示せず）上
に蒸着されたその水平面に対して約90°の角度を
形成する側面５６を有する。その結果、アルミニ
ウム・メタライズ部５０が真空蒸着またはスパツ
タリングにより酸化物層５２上に添着される時ア
ルミニウム・メタライズ部が側面５６に蒸着され
る５８、および金属組織相互結合パターンにより
接触が行なわれるアルミニウム・ランド（図示せ
ず）まで達する開口が酸化層５２に存在する６０
において鋭い段部が形成される。このような鋭い
段部５８，６０は、これら段部が生じるアルミニ
ウム・メタライズ部６２の薄化を生じ、これがこ
のような薄化が存在する場所の抵抗を増大させる
結果となり、もしメタライズ部５８，６０におい
て間隙が存在するならば開口状態の回路となる結
果さえ生じるのである。
第３図は、第２図における如き下層のアルミニ
ウム層まで開口６４を形成するため本発明の２工
程の部分的PIQ硬化プロセスおよびフエネチルア
ミン・エツチヤント組成を使用して食刻したPIQ
樹脂層７１上に蒸着された同様なアルミニウム・
メタライズ・パターンを示している。PIQ樹脂６
８の側壁面が下層のアルミニウムおよび酸化シリ
コン面に対して45°の角度を有するため開口６４
においてメタライズ層７０の薄化が生じない。ま
た、下層のアルミニウム・ランド（図示せず）上
へのPIQ層７１の蒸着の結果、PIQ層７１には緩
やかな勾配部分６６が生じる。本発明の組成およ
びプロセスにおいて使用されるフエネチルアミ
ン・エツチヤントが壁面６８上にこのような45°
の勾配を生じ鋭い肩部６６がないため、これらの
地点にはアルミニウム・メタライズ・パターン７
０の薄化は生じない。パターン７０は第２図のパ
ターン５０と同じ形状を有するが、第２図および
第３図が描かれた走査電子顕微鏡写真の遠近短縮
効果が形状における明確な差異をもたらしてい
る。
事例 ２ 下記の別の工程は、第３図に示された構造を得
るため事例１において使用されたシリコン・ウエ
ーハにおいて実施される。即ち、メタン／タング
ステン合金の下層を前記ウエーハ上に1200Åの厚
さにスパツタリング法で付着させる。チタン／タ
ングステン合金の表面は水の噴射により洗浄し、
1.5μの厚さのアルミニウム層をVarian社製電子
ビーム蒸発器により220℃で真空蒸発させる。ア
ルミニウム層およびチタン／タングステン合金層
は、第３図に示したパターンを得るためリン酸お
よび酢酸の水溶液を用いて従来周知の方法でマス
クされ食刻される。第２図のシリコンジオキサイ
ド層５２と対応するPIQ樹脂層７１は第２図の５
８および６０における90°の縁部とは対照的に、
側壁面６８において45°の勾配を有しまた緩やか
な勾配６６を有するため、第２図の従来の構造に
おいて生じる如きこれら縁部において重合するア
ルミニウム・メタライズ部７０の薄化は生じな
い。
事例 ３ 事例１の手順は、Ｎ−メチルピロリジノン中の
洗浄を15秒間１，２（ビスメソキシエタオキシ）
エタン中での洗浄を置換えることを除いて反復し
その後15秒間メチルアルコール中での洗浄を行な
う。同様な結果が得られる。
事例 ４ 事例１の手順は、PIQ樹脂層に対してフエネチ
ルアミン・エツチヤントの水溶液をＮ−メチルピ
ロリジノンの相当容量部と５重量％のテトラメチ
ルアンモニウムヒドロキシド水溶液のエツチヤン
ト混合物で置換えることを除いて反復し、エツチ
ングを50乃至60秒間実施する。このエツチヤント
溶液を用いて、事例１で用いたＮ−メチルピロリ
ジノン洗浄を省いて、エツチング後水洗浄のみを
実施する。その結果得た食刻されたPIQ樹脂層の
側面は60乃至65°の間の角度で傾斜している。
PIQ樹脂層における３，10および50μの矩形状開
口のエツチングの完了は同時であり、即ち、3μ
の開口のエツチングの完了時における50μ開口の
過度の食刻は生じない。このエツチヤントは下層
のアルミニウムを侵さないため、過度のエツチン
グが生じないことは重要である。
事例 ５ PIQ樹脂層の軽い焙焼を30分間140℃で実施し、
ｎ−プロピルアミンおよび水の等モル溶液は５秒
間の食刻時間を用いて事例１のフエネチルアミン
水溶液と置換したことを除いて、事例１の手順を
反復する。ｎ−プロピルアミン・エツチヤントは
90°の直線状側壁面を有するPIQ層において３，
10および50μの矩形状開口を形成するが、下層の
アルミニウム層を侵さない。異なるサイズの開口
に対するエツチングの完了は同時である、即ち
3μの開口のエツチングが完了した時50μの開口の
過度の食刻は見出されなかつた。得られる鋭い縁
部の形成のため、イオン注入のためのマスクとし
て食刻されたPIQ樹脂層を使用することが必要な
時、このような開口における90°の直線状の側壁
面が有効である。
前述の事例において使用されたPIQ樹脂の代り
に、E.I.DuPont de Nemours社から入手される
市販のPyre−ML樹脂を相当量用いて、同様な有
効結果を得る。
当業者には、本発明の前述の諸目的を達成する
ことができる斬新なエツチング・プロセスおよび
エツチヤント組成が提供されることは明らかであ
ろう。２つの工程の部分的硬化法は、PI樹脂お
よびPIQ樹脂の食刻を行なう領域を規定するため
ネガチブ方フオトレジストの使用を可能にする。
PI層またはPIQ層から残りのフオトレジストを除
去するための有機フオトレジスト剥離剤を後で使
用すればこれらの層を侵すことがない。本発明の
アミン・エツチヤントおよび第四アンモニウムヒ
ドロキシドＮ−アルキルピロリジノンのエツチヤ
ント組成は、各場合において開口の形状の厳重な
管理および異なるサイズの開口の同時の食刻完了
をもたらすと共に、その側壁面に45°の勾配また
は90°の直線状側壁面、または60乃至65°の勾配を
有する開口を生じる。その結果、このようなエツ
チヤント組成は、集積回路その他の半導体素子の
製造において、PIおよびPIQの絶縁層の食刻のた
めヒドラジンまたは高温度の基剤の如く有害な材
料を置換えるものとなる。
更に、当業者には、本文に示し記した本発明の
形態および詳細における種々の変更が可能である
ことは明らかであろう。かかる変更は頭書の特許
請求の範囲内に含まれるべきものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施により得られる構造を示
す斜視図、第２図は従来技術の半導体素子の製造
プロセスの使用により得られる典型的な構造の一
例を示す図、および第３図は従来技術の半導体素
子製造プロセスの使用により得られる典型的な構
造の一例を示す図である。 １０……経由孔、１２……PI層、１４……ア
ルミニウム層、１６……側壁面、１８……対向縁
部、５０……アルミニウム相互結合組織パター
ン、５１……シリコンジオキサイド層、５６……
側面、５８，６０……鋭い段部、６２……アルミ
ニウム・メタライズ部、６４……開口、６６……
勾配部分、６８……PIQ樹脂、７０……メタライ
ズ層、７１……PIQ樹脂層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体素子上にパターンを形成したポリイミ
    ドまたはポリイミドイソインドロキナゾリンジオ
    ンの絶縁層を有する半導体素子を製造する方法に
    おいて、前記半導体素子の表面上に未硬化のポリ
    イミド樹脂またはポリイミドイソインドロキナゾ
    リンジオン樹脂の層を添着し、前記樹脂層を加熱
    して該樹脂層に第１のレベルの部分的硬化を生
    じ、前記の部分的に硬化された樹脂層に対してフ
    オトレジスト層を添着し、前記フオトレジスト層
    を現像して除去すべき前記の部分的に硬化された
    樹脂層を露出させ、前記の部分的に硬化した樹脂
    層を食刻して前記のパターン形成層を生じ、前記
    パターン形成層を加熱して有機フオトレジスト剥
    離剤が該パターン形成層を侵すことを防止するの
    に十分な程度の第２のレベルの部分的硬化を生じ
    させ、有機フオトレジスト剥離剤を用いて現像し
    たフオトレジストを剥離し、前記ポリイミド樹脂
    またはポリイミドイソインドロキナゾリンジオン
    樹脂の硬化を完了するに充分な程度前記形成層を
    加熱する工程からなることを特徴とする方法。 ２ 前記樹脂層における第１のレベルの部分的硬
    化を生じる前記の加熱工程は、前記樹脂から溶剤
    を除去するに充分な時間約120乃至150℃の温度に
    おけることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載の方法。 ３ 前記パターン形成層における第２のレベルの
    硬化を生じる前記加熱工程は、約180乃至220℃の
    温度において実施されることを特徴とする特許請
    求の範囲第２項記載の方法。 ４ 前記パターン形成層の硬化工程が少なくとも
    約300℃の温度において完了することを特徴とす
    る特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ 前記フオトレジスト層がネガチブ・フオトレ
    ジストであることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項記載の方法。 ６ 半導体素子の表面上にパターンを形成したポ
    リイミド樹脂またはポリイミドイソインドロキナ
    ゾリンジオンの絶縁層を有する半導体素子を製造
    する方法において、前記半導体素子の表面に未硬
    化のポリイミドまたはポリイミドイソインドロキ
    ナゾリンジオンの絶縁のための樹脂層を添着し前
    記樹脂層を加熱して該樹脂層に部分硬化を生じ、
    フオトレジスト層を前記の部分硬化した樹脂層に
    添着し、前記フオトレジスト層を現像して前記の
    部分硬化した樹脂層を露出し、構造式Ｒ−CH2−
    CH2−NH2（但し、Ｒは１乃至４の炭素原子を有
    するアルキル基、または６乃至12の炭素原子を有
    するアリール基である）を有するアミンのエツチ
    ヤント（エツチング剤）または第四アンモニウム
    ヒドロキシドおよびＮ−アルキルピロリジノンの
    混合物からなるエツチヤントを用いて前記の部分
    的に硬化した樹脂層を食刻する工程からなること
    を特徴とする方法。 ７ 前記式中のＲがメチル基であることを特徴と
    する特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８ 前記アミンのエツチヤントが水との実質的に
    等モルの溶液中で提供されることを特徴とする特
    許請求の範囲第７項記載の方法。 ９ 前記式中のＲがフエニル基であることを特徴
    とする特許請求の範囲第６項記載の方法。 １０ 前記アミンのエツチヤントが水との実質的
    に等モルの溶液中で提供されることを特徴とする
    特許請求の範囲第９項記載の方法。 １１ 前記エツチング工程の後に低位のアルキル
    ビスアルコキシアルケンまたはアルカノル中での
    洗浄工程が続くことを特徴とする特許請求の範囲
    第９項記載の方法。 １２ 第四アンモニウムヒドロキシドおよびＮ−
    アルキルピロリジノンのエツチヤントが、約１乃
    至10重量％の第四アンモニウムヒドロキシド水溶
    液とＮ−アルキルピロリジノンとの実質的に等容
    量部の溶液として提供されることを特徴とする特
    許請求の範囲第６項記載の方法。 １３ 前記第四アンモニウムヒドロキシドがテト
    ラメチルアンモニウムヒドロキシドであることを
    特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の方法。 １４ Ｎ−アルキルピロリジノンがＮ−メチルピ
    ロリジノンであることを特徴とする特許請求の範
    囲第１３項記載の方法。 １５ 約1.0乃至10重量％の第四アンモニウムヒ
    ドロキシドおよび約40乃至60重量％のＮ−アルキ
    ルピロリジノンの水溶液を含むことを特徴とする
    半導体素子上のポリイミドまたはポリイミドイソ
    インドロキナゾリンジオンの絶縁層にパターンを
    食刻するエツチヤント（エツチング剤）溶液。 １６ 前記Ｎ−アルキルピロリジノンがＮ−メチ
    ルピロリジノンであることを特徴とする特許請求
    の範囲第１５項記載のエツチヤント溶液。 １７ 前記第四アンモニウムヒドロキシドがテト
    ラメチルアンモニウムヒドロキシドであることを
    特徴とする特許請求の範囲第１６項記載のエツチ
    ヤント溶液。 １８ 構造式Ｒ−CH2−CH2−NH2（但し、Ｒは
    １乃至４の炭素原子を有するアルキル基、または
    ６乃至12の炭素原子を有するアリール基である）
    を有するアミンと水とを実質的に等モル比率で含
    む半導体素子上のポリイミドまたはポリイミドイ
    ソインドロキナゾリンジオンの絶縁層にパターン
    を食刻するためのエツチヤント溶液。 １９ 前記式中のＲがメチル基またはフエニル基
    であることを特徴とする特許請求の範囲第１８項
    記載のエツチヤント溶液。
JP58079216A 1982-05-06 1983-05-06 重合絶縁層のエツチング法およびエツチヤント組成 Granted JPS58218124A (ja)

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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2095905B (en) * 1981-03-27 1985-01-16 Philips Electronic Associated Infra-red radiation imaging devices and methods for their manufacture
US4487652A (en) * 1984-03-30 1984-12-11 Motorola, Inc. Slope etch of polyimide
DE3580827D1 (de) * 1984-10-09 1991-01-17 Hoechst Japan K K Verfahren zum entwickeln und zum entschichten von photoresistschichten mit quaternaeren ammomiumverbindungen.
US4827326A (en) * 1987-11-02 1989-05-02 Motorola, Inc. Integrated circuit having polyimide/metal passivation layer and method of manufacture using metal lift-off
DE3740369A1 (de) * 1987-11-25 1989-06-08 Schering Ag Verfahren zur vorbehandlung von kunststoffen
US4857143A (en) * 1988-12-16 1989-08-15 International Business Machines Corp. Wet etching of cured polyimide
US5183534A (en) * 1990-03-09 1993-02-02 Amoco Corporation Wet-etch process and composition
US5091290A (en) * 1990-12-03 1992-02-25 Micron Technology, Inc. Process for promoting adhesion of a layer of photoresist on a substrate having a previous layer of photoresist
US5470693A (en) * 1992-02-18 1995-11-28 International Business Machines Corporation Method of forming patterned polyimide films
US5242864A (en) * 1992-06-05 1993-09-07 Intel Corporation Polyimide process for protecting integrated circuits
US5804090A (en) * 1995-03-20 1998-09-08 Nissan Motor Co., Ltd. Process for etching semiconductors using a hydrazine and metal hydroxide-containing etching solution
US5925260A (en) * 1997-01-02 1999-07-20 Micron Technology, Inc. Removal of polyimide from dies and wafers
KR100837987B1 (ko) * 2000-06-21 2008-06-16 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드 용해 수지를 이용하는 마이크로 전기기계 시스템 장치의재코팅 방법
US6739931B2 (en) * 2000-09-18 2004-05-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and method of fabricating the display device
EP1343206B1 (en) * 2002-03-07 2016-10-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting apparatus, electronic apparatus, illuminating device and method of fabricating the light emitting apparatus
TWI289870B (en) * 2002-03-26 2007-11-11 Semiconductor Energy Lab Light emitting device and method of manufacturing the same
GB2387026A (en) * 2002-03-28 2003-10-01 Zarlink Semiconductor Ltd Method of coating contact holes in MEMS and micro-machining applications
US7579771B2 (en) 2002-04-23 2009-08-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device and method of manufacturing the same
US7786496B2 (en) 2002-04-24 2010-08-31 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing same
JP2003317971A (ja) 2002-04-26 2003-11-07 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光装置およびその作製方法
US7897979B2 (en) 2002-06-07 2011-03-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device and manufacturing method thereof
JP4216008B2 (ja) 2002-06-27 2009-01-28 株式会社半導体エネルギー研究所 発光装置およびその作製方法、ならびに前記発光装置を有するビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、ｄｖｄプレーヤー、電子遊技機器、または携帯情報端末
JP4373086B2 (ja) 2002-12-27 2009-11-25 株式会社半導体エネルギー研究所 発光装置
US7517808B2 (en) * 2003-07-28 2009-04-14 Dow Corning Corporation Method for forming and removing a patterned silicone film
JP2005085799A (ja) * 2003-09-04 2005-03-31 Seiko Epson Corp 成膜方法、配線パターンの形成方法、半導体装置の製造方法、電気光学装置、及び電子機器
US20070120089A1 (en) * 2005-11-28 2007-05-31 3M Innovative Properties Company Polymer etchant and method of using same
CN104617111B (zh) * 2015-02-03 2017-08-25 京东方科技集团股份有限公司 基板及其制造方法、显示装置
TWI658936B (zh) * 2018-02-07 2019-05-11 台虹科技股份有限公司 覆蓋膜及其應用

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3179634A (en) * 1962-01-26 1965-04-20 Du Pont Aromatic polyimides and the process for preparing them
US3361589A (en) * 1964-10-05 1968-01-02 Du Pont Process for treating polyimide surface with basic compounds, and polyimide surface having thin layer of polyamide acid
GB1230421A (ja) * 1967-09-15 1971-05-05
US3767490A (en) * 1971-06-29 1973-10-23 Ibm Process for etching organic coating layers
US3770528A (en) * 1971-09-29 1973-11-06 Martin Processing Co Inc Method for the surface treatment of polyimide materials
US3791848A (en) * 1972-05-19 1974-02-12 Western Electric Co A method of improving the adherence of a metal deposit to a polyimide surface
US3871930A (en) * 1973-12-19 1975-03-18 Texas Instruments Inc Method of etching films made of polyimide based polymers
US4113550A (en) * 1974-08-23 1978-09-12 Hitachi, Ltd. Method for fabricating semiconductor device and etchant for polymer resin
US4218283A (en) * 1974-08-23 1980-08-19 Hitachi, Ltd. Method for fabricating semiconductor device and etchant for polymer resin
DE2541624C2 (de) * 1975-09-18 1982-09-16 Ibm Deutschland Gmbh, 7000 Stuttgart Wässrige Ätzlösung und Verfahren zum Ätzen von Polymerfilmen oder Folien auf Polyimidbasis

Also Published As

Publication number Publication date
DE3316041C2 (ja) 1992-09-17
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DE3348416C2 (de) 1993-10-07
DE3316041A1 (de) 1983-11-10

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