JPH05275417A

JPH05275417A - 配線構造体とその製造法

Info

Publication number: JPH05275417A
Application number: JP5011115A
Authority: JP
Inventors: Hideo Togawa; 英男外川; Fusaji Shoji; 房次庄子; Fumio Kataoka; 文雄片岡
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1993-01-26
Publication date: 1993-10-22

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】低誘電率、低熱膨張率、高耐熱性、高機械的特
性を兼備したポリイミド及びその前駆体を用いて、高性
能で高信頼性の配線構造体を提供する。【構成】分子鎖が、式１（Ｒ＝Ｒ^２）の繰り返し単位
と、式１（Ｒ＝Ｒ^３）の繰り返し単位とからなるポリイ
ミド前駆体を熱硬化したポリイミド膜を表面保護膜、α
線遮蔽膜又は配線用絶縁膜に用いた配線構造体。（Ｒ´はＲ^２は等；Ｒ^３は２個以上の芳香族環を含み屈曲構造を有する
む２価の有機基である。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低誘電率、低熱膨張率
で高ガラス転移点を有し、かつ高耐熱性であるポリイミ
ドを表面保護膜、α線遮蔽膜又は配線用絶縁膜として含
む配線構造体に係り、特に高集積な半導体装置、高集積
な多層配線構造体、及びそれらの製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置等の電子装置の多層
化、高集積化、高性能化が進み、これに伴い使用される
絶縁材料に高度な特性が要求されるようになってきてい
る。現在この絶縁材料の一つにポリイミドが広く使用さ
れている。ポリイミド以前に使用されていたＳＯＧ、Ｐ
ＳＧ、シリコン窒化膜等の無機膜は、半導体装置の製造
プロセス途中で生ずる凹凸を平坦にするのが困難であっ
た。また機械的な特性、特に伸びに乏しいため、層間に
応力が残留する個所ではクラックを生じやすい等欠点が
あった。これらの問題点を解決するためにポリイミドが
使用されるようになり現在に至っている。

【０００３】ポリイミドは一般に、ジアミン成分とテト
ラカルボン酸二無水物成分とを有機溶媒中で重合させ
て、ポリアミド酸を生成し、これを脱水閉環させる等の
方法で得られている。

【０００４】これらの例として、例えば、（イ）一般式（化１０）または一般式（化１１）

【０００５】

【化１０】

【０００６】

【化１１】

【０００７】(式中Ｒ’は２価の炭化水素基を示す。）
で示される構造単位を含む新規ポリイミド及びそれらの
前駆体であるポリアミド酸もしくはポリアミド酸エステ
ルが知られている（特開昭６２−２６５３２７号、特開
昭６３−１０６２９号）。

【０００８】又、（ロ）一般式（化１２）

【０００９】

【化１２】

【００１０】(式中Ｒ”は４価の脂肪族基又は芳香族
基、ｎは１又は２を示す）で繰り返し単位が表されるポ
リイミドが知られている（特開昭５７−１１４２５８
号、特開昭５７−１８８８５３号、特開昭６０−２５０
０３１号、特開昭６０−２２１４２６号）。

【００１１】又（ハ）一般式（化１３）

【００１２】

【化１３】

【００１３】(式中、Ｙは−Ｃ(ＣＨ₃)₂−、−Ｃ(ＣＦ₃)
₂−、−ＳＯ₂-である。）で繰り返し単位が表わされる
ポリイミドが知られている（特開昭６２−２３１９３５
号、特開昭６２−２３１９３６号、特開昭６２−２３１
９３７号）。

【００１４】（ニ）低誘電率に優れたポリイミドとし
て、２，２−ビス(３，４-ジカルボキシフェニル)プロ
パン酸二無水物、２，２−ビス(３，４-ジカルボキシフ
ェニル)ヘキサフルオロプロパン酸二無水物と４，４’
−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、４，４’
−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェノキ
シ）ビフェニル等の芳香族ジアミンとから得られたポリ
イミドが知られている（特開平２−６０９３４号）。

【００１５】又（ホ）２，２−ビス(４-アミノフェニ
ル)ヘキサフルオロプロパン及び２，２−ビス(３-アミ
ノフェニル)ヘキサフルオロプロパンとピロメリット酸
二無水物及びジアリ−ル核を有する酸二無水物からなる
混合酸二無水物から得られたポリイミド（特開平２−６
７３２０）、２，２−ビス（３，４-ジカルボキシフェ
ニル)ヘキサフルオロプロパン酸二無水物と２，２−ビ
ス(４-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン及び
２，２−ビス(３-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロ
パンから得られたポリイミド（特開平２−８６６２４）
が知られている。

【００１６】しかし、上記の（イ）、（ロ）、（ハ）、
（ニ）、（ホ）のポリイミドは、高耐熱性、低誘電率、
低熱膨張率、高機械的特性(特に可とう性)、高ガラス転
移温度等の諸特性が同時には考慮されておらず、また上
記の（ニ）、（ホ）のポリイミドはアルキル鎖に結合し
たトリフルオロメチル基を有するために、有機溶剤やア
ルカリ性液、例えば無電解めっき液に対し耐性が低い。
従って、これらのポリイミドを使用して電子装置、例え
ば半導体装置や多層配線構造体を作成する場合、性能向
上に限界が生じたり、プロセス上困難を来たしたりする
可能性がある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記の（イ）、
（ロ）、（ハ）、（ニ）、（ホ）のポリイミドは、高耐
熱性、低誘電率、低熱膨張率、高機械的特性(特に可と
う性)、高ガラス転移温度等の諸特性が同時には考慮さ
れていない。（イ）、（ロ）、（ハ）は、高耐熱性、低
熱膨張率、高ガラス転移温度では優れているが、誘電率
が高く、可とう性がない。それはポリマ−中に相対的に
イミド環が多く、且つ（化１４）

【００１８】

【化１４】

【００１９】で表される構造単位を含むために耐熱性、
ガラス転移温度が高く、熱膨張係数は低いが、誘電率が
高く、可とう性に乏しいと考えられる。又（ニ）、
（ホ）は−ＣＦ₃（トリフルオロメチル基）を含み且つ
−O−結合を有するために、誘電率が低く可とう性に優
れているが、耐熱性やガラス転移温度が低く、熱膨張係
数が高く、更にはアルカリ液や有機溶剤に対し耐性が低
いものと考えられる。

【００２０】先ず、絶縁膜の誘電率が大きいと配線内を
伝播する信号の遅延時間が大きくなり伝播速度が低下す
る。また吸湿性が高くなるために界面で剥離を生じやす
く、配線金属の腐食、リ−ク電流の増大などの問題を引
き起こす。従って絶縁膜の誘電率はできるかぎり低い方
が望ましい。更に、絶縁膜の熱膨張係数が大きいと、配
線金属や基板との間に応力が生じ、基板の反り、配線の
断線、絶縁膜のはがれやクラックを引き起こす原因とな
る。従って絶縁膜の熱膨張係数は基板や配線金属のそれ
に近い値である方が望ましい。ガラス転移温度が低いと
一般に熱膨張係数が大きく、配線金属や基板との界面で
より大きい応力が生じることになるのでガラス転移温度
はより高い方が望ましい。耐熱性が乏しいと使用温度を
高くできないという困難を生ずる。更に絶縁膜が充分な
可とう性や伸びを備えていないと、生じる応力に耐える
ことができず、やはり絶縁膜のはがれやクラックを生じ
る原因ともなりうる。

【００２１】本発明者らは、これら従来の技術では成し
得なかった諸特性、即ち高耐熱性、低誘電率、低熱膨張
率、高機械的特性(特に可とう性)、高ガラス転移温度、
高耐アルカリ性等の諸特性を兼備するポリイミドを絶縁
層に使用し、信号遅延時間が小さく、また応力によるは
がれやクラック、配線の断線、腐食等の問題を引き起こ
す可能性の低い、従って高信頼性を具備する多層配線構
造体を実現することを目的として鋭意検討を重ねた結果
本発明に至ったものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、分子鎖が、下
記一般式（化１）で表される繰り返し単位と、下記一般
式（化２）で表される繰り返し単位とからなることを特
徴とするポリイミド前駆体を加熱して生成するポリイミ
ドを表面保護膜、α線遮蔽膜又は配線用絶縁膜として用
いた配線構造体に関する。

【００２３】一般式（化１）

【００２４】

【化１】

【００２５】一般式（化２）

【００２６】

【化２】

【００２７】（式中、Ｒ¹は（化３）

【００２８】

【化３】

【００２９】から選ばれる少なくとも一種の４価の有機
基であり、Ｒ²は（化４）、

【００３０】

【化４】

【００３１】から選ばれる少なくとも一種の直線構造の
２価の有機基であり、Ｒ³は、少なくとも２個以上の芳
香環を含み屈曲構造を有する２価の有機基である。）上
記のポリイミド前駆体においては、一般式（化１）中の
Ｒ²で表される直線構造の２価の有機基の数と一般式
（化２）中のＲ³で表される屈曲構造を有する２価の有
機基の数の合計を１００とした場合に、Ｒ²で表される
有機基の数が３０〜８０、Ｒ³で表される有機基の数が
７０〜２０の範囲であることが望ましい。Ｒ²で表され
る有機基の数が８０以上、Ｒ³で表される有機基の数が
２０以下になると、このポリイミド前駆体から生成され
たポリイミド膜に可とう性が不足し、Ｒ²で表される有
機基の数が３０以下、Ｒ³で表される有機基の数が７０
以上ではガラス転移温度Ｔｇが低く、熱膨張係数が大き
くなる。更により低熱膨張率が要求される多層配線構造
体等に応用される場合には、Ｒ²で表される有機基の数
の割合が５０〜８０、Ｒ³で表される有機基の数が５０
〜２０の範囲であることがより望ましい。

【００３２】また、本発明は、分子鎖が、下記一般式
（化１）で表される繰り返し単位と、下記一般式（化
２）で表される繰り返し単位及び一般式（化５）で表さ
れる繰り返し単位とからなるポリイミド前駆体を加熱し
て生成するポリイミドを表面保護膜、α線遮蔽膜又は配
線用絶縁膜として用いた配線構造体に関する。

【００３３】一般式（化１）

【００３４】

【化１】

【００３５】一般式（化２）

【００３６】

【化２】

【００３７】一般式（化５）

【００３８】

【化５】

【００３９】（式中、Ｒ¹は（化３）

【００４０】

【化３】

【００４１】から選ばれる少なくとも一種の４価の有機
基であり、Ｒ²は（化４）、

【００４２】

【化４】

【００４３】から選ばれる少なくとも一種の直線構造の
２価の有機基であり、Ｒ³は、少なくとも２個以上の芳
香環を含み屈曲構造を有する２価の有機基であり、Ｒ⁴
はその部分がポリマの末端である場合、あるいはポリマ
の主鎖である場合にそれぞれ一般式（化６）、

【００４４】

【化６】

【００４５】一般式（化７）

【００４６】

【化７】

【００４７】で表されるケイ素原子を含む炭化水素基
で、そのＲ⁵、Ｒ⁸は炭素数１から９の炭化水素基又はエ
−テル結合を含む炭素数１から７の飽和アルキル基、Ｒ
⁶は炭素数１から３の炭化水素基、Ｒ⁷は炭素数１から５
のアルキル基又はアルコキシアルキル基又はトリアルキ
ルシリル基の中から選ばれた1種以上の基、Ｒ⁹、Ｒ¹⁰は
炭素数１から３のアルキル基、炭素数１から９のアリ-
ル基の中から選ばれた１種以上の基、ｎは０から３の整
数、ｆは１又は２である。）上記のポリイミド前駆体に
おいては、一般式（化１）中のＲ²で表される直線構造
の２価の有機基の数と一般式（化２）中のＲ³で表され
る屈曲構造を有する２価の有機基及びＲ⁴で表されるケ
イ素を含む炭化水素基の数の合計を１００とした場合
に、Ｒ²で表される有機基の数が３０〜８０、Ｒ³で表さ
れる有機基の数が７０〜２０、Ｒ⁴で表されるケイ素を
含む炭化水素基の数が０．１〜１０の範囲であることが
望ましい。Ｒ²で表される有機基の数の割合とＲ³で表さ
れる有機基の数の割合の望ましい範囲は前述のポリイミ
ド前駆体の場合と同様である。更に、Ｒ⁴で表されるケ
イ素を含む炭化水素基の導入は、接着性を向上させるた
めであり、０．１％以下では接着性の効果が小さく、１
０％以上では、耐熱性や機械的特性に悪影響を及ぼす。
より好ましくは、０．５〜５％の範囲である。

【００４８】上記ポリイミド前駆体は、次のようにして
製造することができる。

【００４９】すなわち、テトラカルボン酸二無水物と２
種以上のジアミン成分とからポリイミド前駆体を製造す
る方法において、一般式（化１５）

【００５０】

【化１５】

【００５１】（式中、Ｒ¹は（化３）、

【００５２】

【化３】

【００５３】から選ばれる少なくとも一種の４価の有機
基である。）で表されるテトラカルボン酸二無水物成分
と、使用する各ジアミン成分のモル比の合計を１００と
した場合に、１）一般式Ｈ₂Ｎ−Ｒ²−ＮＨ₂（式
中、Ｒ²は（化４）、

【００５４】

【化４】

【００５５】から選ばれる少なくとも一種の直線構造の
２価の有機基である。）で表されるジアミン成分のモル
比が３０〜８０、及び２）一般式Ｈ₂Ｎ−Ｒ³−ＮＨ
₂（式中、Ｒ³は、少なくとも２個以上の芳香環を含み屈
曲構造を有する２価の有機基である。）で表されるジア
ミン成分のモル比が７０〜２０、及び３）必要に応じ
て、一般式（化１６）

【００５６】

【化１６】

【００５７】又は（化１７）

【００５８】

【化１７】

【００５９】（式中、Ｒ⁵、Ｒ⁸は炭素数１から９の炭化
水素基又はエ−テル結合を含む炭素数１から７の飽和ア
ルキル基、Ｒ⁶は炭素数１から３の炭化水素基、Ｒ⁷は炭
素数１から５のアルキル基又はアルコキシアルキル基又
はトリアルキルシリル基の中から選ばれた１種以上の
基、Ｒ⁹、Ｒ¹⁰は炭素数１から３のアルキル基、炭素数
１から９のアリ-ル基の中から選ばれた１種以上の基、
ｎは０から３の整数、ｆは１又は２である。）で表され
るアミノシラン化合物またはシロキサンジアミンのモル
比が０．１〜１０の範囲からなるジアミン成分とを非プ
ロトン極性溶剤中温度０〜３０℃で重合させて、更にか
き混ぜながら５０〜８０℃で加熱することにより、ポリ
イミド前駆体が得られる。

【００６０】上記のポリイミド前駆体を温度１００℃以
上で加熱硬化させることにより、ポリイミド硬化物が得
られる。

【００６１】本発明者の実験によれば、本発明により得
られるポリイミド前駆体の硬化物であるポリイミド膜
が、高耐熱性、低誘電率、低熱膨張率、高機械的特性
（特に可とう性）、高ガラス転移温度等の諸特性を高度
に兼備することを見出した。更に当該ポリイミドを絶縁
膜として使用した半導体集積回路素子、多層配線構造体
等の電子装置が、高信頼性を有し、かつ高性能を具備し
うることを見出した。

【００６２】以下、本発明で使用するポリイミド前駆体
および配線構造体の製造方法について説明する。

【００６３】本発明のポリイミド前駆体に用いられるテ
トラカルボン酸二無水物成分としては、ｐ−タ−フェニ
ル−３，３”，４，４”−テトラカルボン酸二無水物
（ＴＰＤＡ）又はｍ−タ−フェニル−３，３”，４，
４”−テトラカルボン酸二無水物（ｍ−ＴＰＤＡ）、又
はビフェニル−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸
二無水物（ＢＰＤＡ）を用いることができる。本発明に
用いられる一般式Ｈ₂Ｎ−Ｒ²−ＮＨ₂で表されるジアミ
ン成分としては、４，４”−ジアミノ−ｐ−タ−フェニ
ル、４，４”−ジアミノ−ｐ−クォ−タ−フェニル、
９，１０−ビス（ｐ−アミノフェニル）アントラセン、
２，２’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル
（２，２’−Ｍｅ₂−ＤＡＢＰ）、３，３’−ジメチル
−４，４’−ジアミノビフェニル（３，３’−Ｍｅ₂−
ＤＡＢＰ）、３，５，３’，５’−テトラメチル−４，
４’−ジアミノビフェニル（３，５，３’，５’−Ｍｅ
₄−ＤＡＢＰ）、２，２’−ジ（トリフルオロメチル）
−４，４’−ジアミノビフェニル（２，２’−ＦＭｅ₂
−ＤＡＢＰ）、３，３’−ジ（トリフルオロメチル）−
４，４’−ジアミノビフェニル（３，３’−ＦＭｅ₂−
ＤＡＢＰ）、２，２’−ジメトキシ−４，４’−ジアミ
ノビフェニル（２，２’−（ＭｅＯ）₂−ＤＡＢＰ）、
３，３’−ジメトキシ−４，４’−ジアミノビフェニル
（３，３’−（ＭｅＯ）₂−ＤＡＢＰ）、３，７−ジア
ミノ−２，８−ジアミノ−ジベンゾチオフェン−５，５
−ジオキシド（ｏ−トリジンスルフォン、ＴＳＮ）であ
り、これらの少なくとも１種以上の化合物を用いること
ができる。

【００６４】又一般式Ｈ₂Ｎ−Ｒ³−ＮＨ₂で表されるジ
アミン成分としては、例えば（化８）、（化９）、（化
１８）

【００６５】

【化８】

【００６６】

【化９】

【００６７】

【化１８】

【００６８】(式中Ｘは−Ｏ−、−Ｓ−、−C(CH₃)₂−、
−ＣＨ₂−、−C(CF₃)₂−、−C(C₆H₅)₂−、−C(C₆H₅)(CH
₃)−、−ＣＯ−等である。）が挙げられ、これらの少な
くとも１種以上の化合物を用いることができる。

【００６９】また、他のジアミンを、耐熱性、誘電率、
熱膨張率、ガラス転移温度、機械的特性、可とう性等を
調整する場合に用いても良い。例えば、一般式Ｈ₂Ｎ−
Ｒ¹¹−ＮＨ₂で表されるジアミンの式中、Ｒ¹¹が（化１
９）

【００７０】

【化１９】

【００７１】等である化合物が挙げられる。

【００７２】また、本発明で用いられるアミノシラン化
合物としては、一般式（化１６）

【００７３】

【化１６】

【００７４】（式中、Ｒ⁵は炭素数１から９の炭化水素
基またはエ−テル結合を含む炭素数１から７の飽和アル
キル基、Ｒ⁶は炭素数１から３の炭化水素基、Ｒ⁷は炭素
数１から５のアルキル基又はアルコキシアルキル基又は
トリアルキルシリル基の中から選ばれた一種以上の基、
ｎは０〜３の整数である）で表わされるモノアミノシラ
ン化合物、例えば、３−アミノプロピルトリメチルシラ
ン、３−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、３−
アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルジメチ
ルエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキ
シシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３
−アミノプロピルジメチルプロポキシシラン、３−アミ
ノプロピルメチルジプロポキシシラン、３−アミノプロ
ピルトリプロポキシシラン、３−アミノプロピルジメチ
ルブトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジブトキ
シシラン、３−アミノプロピルトリブトキシシラン等の
３−アミノプロピルジアルキルアルコキシシラン、３−
アミノプロピルアルキルジアルコキシシラン、３−アミ
ノプロピルトリアルコキシシラン、３−（４−アミノフ
ェノキシ）プロピルジアルキルアルコキシシラン、３−
（４−アミノフェノキシ）プロピルアルキルジアルコキ
シシラン、３−（４−アミノフェノキシ）プロピルトリ
アルコキシシラン、３−（３−アミノフェノキシ）プロ
ピルジアルキルアルコキシシラン、３−（３−アミノフ
ェノキシ）プロピルアルキルジアルコキシシラン、３−
（３−アミノフェノキシ）プロピルトリアルコキシシラ
ン、４−アミノブチルジメチルエトキシシラン、４−ア
ミノブチルメチルジエトキシシラン、４−アミノブチル
トリエトキシシラン等の４−アミノブチルジアルキルア
ルコキシシラン、４−アミノブチルアルキルジアルコキ
シシラン、４−アミノブチルトリアルコキシシラン、３
−アミノプロピルトリス（トリメチルシロキシ）シラ
ン、メタ−アミノフェニルジメチルメトキシシラン、メ
タ−アミノフェニルメチルジメトキシシラン、メタ−ア
ミノフェニルトリメトキシシラン、メタ−アミノフェニ
ルジメチルエトキシシラン、メタ−アミノフェニルメチ
ルジエトキシシラン、メタ−アミノフェニルトリエトキ
シシラン、メタ−アミノフェニルジメチルプロポキシシ
ラン、メタ−アミノフェニルメチルジプロポキシシラ
ン、メタ−アミノフェニルトリプロポキシシラン等のメ
タ−アミノフェニルジアルキルアルコキシシラン、メタ
−アミノフェニルアルキルジアルコキシシラン、メタ−
アミノフェニルトリアルコキシシラン、パラ−アミノフ
ェニルジメチルメトキシシラン、パラ−アミノフェニル
メチルジメトキシシラン、パラ−アミノフェニルトリメ
トキシシラン、パラ−アミノフェニルジメチルエトキシ
シラン、パラ−アミノフェニルメチルジエトキシシラ
ン、パラ−アミノフェニルトリエトキシシラン、パラ−
アミノフェニルジメチルプロポキシシラン、パラ−アミ
ノフェニルメチルジプロポキシシラン、パラ−アミノフ
ェニルトリプロポキシシラン等のパラ−アミノフェニル
ジアルキルアルコキシシラン、パラ−アミノフェニルア
ルキルジアルコキシシラン、パラ−アミノフェニルトリ
アルコキシシラン、メタ−アミノベンジルジメチルエト
キシシラン、メタ−アミノベンジルメチルジエトキシシ
ラン、メタ−アミノベンジルトリエトキシシシラン、メ
タ−アミノベンジルジメチルプロポキシシラン、メタ−
アミノベンジルメチルジプロポキシシラン、メタ−アミ
ノベンジルトリプロポキシシラン、メタ−アミノベンジ
ルジメチルプロポキシシラン、メタ−アミノベンジルメ
チルジプロポキシシラン、メタ−アミノベンジルトリプ
ロポキシシラン等のメタ−アミノベンジルジアルキルア
ルコキシシラン、メタ−アミノベンジルアルキルジアル
コキシシラン、メタ−アミノベンジルトリアルコキシシ
ラン、パラ−アミノベンジルジメチルプロポキシシラ
ン、パラ−アミノベンジルメチルジプロポキシシラン、
パラ−アミノベンジルトリプロポキシシラン等のパラ−
アミノベンジルジアルキルアルコキシシラン、パラ−ア
ミノベンジルアルキルジアルコキシシラン、パラ−アミ
ノベンジルトリアルコキシシラン、パラ−アミノフェネ
チルジメチルメトキシシラン、パラ−アミノフェネチル
メチルジメトキシシラン、パラ−アミノフェネチルトリ
メトキシシラン等のパラ−アミノフェネチルジアルキル
アルコキシシラン、パラ−アミノフェネチルアルキルジ
アルコキシシラン、パラ−アミノフェネチルトリアルコ
キシシラン、又は上記のメタ−、パラ−体のベンジル、
フェネチル系化合物の水添したものなどが挙げられる。

【００７５】又本発明に用いられるジアミノシロキサン
化合物としては、一般式（化１７）

【００７６】

【化１７】

【００７７】（式中、Ｒ⁸は炭素数１から９の炭化水素
基、Ｒ⁹、Ｒ¹⁰は炭素数１から３のアルキル基または炭
素数１から９のアリ−ル基の中から選ばれた一種以上の
基、ｆは１又は２である。）で表されるジアミノシロキ
サン化合物、例えば（化２０）

【００７８】

【化２０】

【００７９】等が挙げられる。

【００８０】上記のモノアミノシラン化合物又はジアミ
ノシロキサン化合物は、接着性を向上させる目的で添加
されるものであり、モノアミノシラン成分又はジアミノ
シロキサン成分の使用範囲は、全ジアミン成分を１００
％とした場合、０．１〜１０％、好ましく０．５〜５％
である。モノアミノシラン成分又はジアミノシロキサン
成分が０．１％以下では接着性の効果が小さく、１０％
以上では、耐熱性や機械的特性に悪影響を及ぼす。

【００８１】本発明のポリイミド前駆体及びポリイミド
を製造するに当って用いられる溶剤は、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、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、パラ−クロロフェノ−ル、パラ−ブロモフェノ
−ル等があげられ、これらの少なくとも１種以上を用い
ることができる。

【００８２】本発明を実施するにあたっての、ポリイミ
ド前駆体の調整方法は次の通りである。まずジアミン成
分を上記非プロトン極性溶剤中に溶解した後、タ−フェ
ニル−３，３”，４，４”−テトラカルボン酸二無水物
を加え、温度を０〜３０℃に保ちながら約６時間撹拌す
る。これによって反応は次第に進行し、ワニス粘度が上
昇し、ポリイミド前駆体が生成する。更に５０〜８０℃
に保ちながら撹拌してワニス粘度を調整する。尚、ポリ
イミド前駆体の還元粘度は、例えば溶媒Ｎ−メチル−２
−ピロリドン、濃度０．１ｇ／１００ｍｌ、温度２５℃
での条件で０．５ｄｌ／ｇ以上とするのが望ましい。

【００８３】以下、本発明の配線構造体の製造方法につ
いて図１により説明する。

【００８４】先ず基板１上に所定のパタ−ンの導体層２
を周知のフォトエッチング技術によって形成する。次に
本発明のポリイミド前駆体（ポリアミド酸ワニス）を塗
布、熱硬化してポリイミド樹脂層３とする。（図１
ａ）。次にポリイミド樹脂層３上にフォトレジスト４を
塗布し、乾燥する（図１ｂ）。フォトレジスト４は所定
のフォトマスクを用いて露光し、現像、リンス、乾燥を
行なって、所定のパタ−ンを得る（図１ｃ）。然る後に
ポリイミド樹脂層３はフォトレジストのパタ−ンをマス
クとして、エッチングにより所定の部分を選択的に除去
してスル−ホ−ル５とし、この部分の導体層２を露出さ
せる（図１ｄ）。その後、レジスト剥離液にてフォトレ
ジスト４を剥離する（図１ｅ）。ここで、もしポリイミ
ド樹脂層３のスル−ホ−ル５の加工を、エキシマ−レ−
ザ−等のレ−ザ−光を用いて行うならば（図１ａ→図１
ｅ）、図１ｂ〜図１ｄのフォトレジスト４を用いる工程
は省略することが出来る。ポリイミド樹脂層３を表面保
護膜又はα線遮蔽膜として用いる場合は、基板外部との
電気的導通を得るためにこのスル−ホ−ルを用いる。例
えば、金配線に対するボンディングパッド部やはんだ接
続部として用いる。多層配線構造体を形成する場合は、
導体層２を下部導体層とし、上記に従い形成された配線
層上に更に上部導体層を形成する。すなわち、上部導体
層６は真空蒸着法、スパッタリング法、めっき法等の方
法で基板全面に堆積され、周知のフォトエッチング技術
等によって下部導体層２とポリイミド樹脂層３のスル−
ホ−ル５の部分で電気的に接続された所定のパタ−ンに
形成され、２層配線構造体が形成される（図１ｆ）。更
に、この操作を多数回繰り返すことにより３層以上の多
層配線構造体が形成される。

【００８５】

【作用】上記したように、本発明による、低誘電率、低
熱膨張率、高耐熱性、高ガラス転移温度、高機械的特性
（可とう性）、高接着性を兼備したポリイミド及びその
前駆体（ポリアミド酸）を用いると、伝播信号の遅延時
間が短くなり得、しかも耐湿性に優れ、基板の反りや配
線の断線やクラックも無く、信頼性の高い配線構造体を
見いだすことができた。本発明に依るポリイミドには、
直線的に結合した芳香環が多く含まれ、かつ誘電率上昇
の原因となるイミド環が相対的に少ないために、結果と
して低誘電率、低熱膨張率、高耐熱性、高ガラス転移温
度が同時に備わっている。更にポリイミドは、そのジア
ミン成分の一部に柔軟な（屈曲）構造を有するジアミン
を使用することによって、高機械的特性（可とう性）を
も兼備している。そのために高性能で高信頼性の配線構
造体が達成されたものと考えられる。

【００８６】

【実施例】次に実施例により本発明を説明する。

【００８７】合成例１室温、窒素気流下、ビス［４−（４−アミノフェノキ
シ）フェニル］エ−テル２．８４２ｇ（７．３９３ミリ
モル、ジアミン成分中５０％のモル比）と４，４”−ジ
アミノ−ｐ−タ−フェニル１．９２４ｇ（７．３９３ミ
リモル、ジアミン成分中５０％のモル比）を、Ｎ，Ｎ−
ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）とＮ−メチル−２−
ピロリドン（ＮＭＰ）の１：１の混合溶媒５３．６ｇに
撹拌しつつ溶解した。次にｐ−タ−フェニル−３，
３”，４，４”−テトラカルボン酸二無水物（ＴＰＤ
Ａ）５．４７５ｇ（１４．７８ミリモル）を窒素気流下
上記溶液に撹拌しつつ溶解した（固形分濃度１６％）。
この時溶液の温度は３０度前後まで上昇し、その粘度は
１５０ｐｏｉｓｅとなった。更にこの溶液に５５〜６
５℃の温度範囲で約５時間熱を加えてその粘度を５６
ｐｏｉｓｅとし、ポリアミド酸ワニス（ポリイミド前駆
体）とした。このポリアミド酸ワニスをガラスウエハ−
に回転塗布し、２００℃３０分、３５０℃３０分加熱し
ポリイミドフィルムを得た。このポリイミドの誘電率ε
＝２．７、ガラス転移温度Ｔｇ＝３９０℃、熱膨張係数
α＝２１ｐｐｍ／℃、伸び率＝１７％であった。

【００８８】合成例２〜１２、２０〜２４表１に示される成分を用いて合成例１と同様の方法でポ
リアミド酸ワニスを合成した。その際の固形分濃度と粘
度を表１に併記した。これらのポリアミド酸ワニスから
合成例１と同様の方法でポリイミドフィルムを得た。そ
れらの特性値は以下の範囲であった。誘電率ε＝２．７
〜２．８、ガラス転移温度Ｔｇ＝３６０〜４１０℃、熱
膨張係数α＝１４〜２５ｐｐｍ／℃、伸び率＝１１〜１
８％

【００８９】

【表１】（その１）

【００９０】

【表１】（その２）

【００９１】

【表１】（その３）

【００９２】実施例１本発明により製造したダイナミックランダムアクセスメ
モリ（ＤＲＡＭ）の断面図とその製造プロセスを図２に
示す。素子領域及び配線層を作り込んだシリコンウエハ
７上に表１中Ｎｏ１のポリアミド酸ワニスを回転塗布
し、２００℃３０分、３５０℃３０分の順に加熱して、
ポリイミド膜８へと硬化させた。ポリイミド膜の厚さは
１０μｍであった（図２ａ）。次にポリイミド樹脂層８
上にプラズマ耐性ポジ型フォトレジスト９（ＲＵ−１６
００Ｐ、日立化成製商品名）を塗布し、乾燥した。上記
フォトレジストはフォトマスクを用いて露光し、現像、
リンス、乾燥を行なって、所定のパタ−ンを得た。然る
後にポリイミド樹脂層８はフォトレジストのパタ−ン９
をマスクとして、酸素ガスを用いた反応性エッチング
（Ｏ₂−ＲＩＥ）によりボンディングパッド部１０とス
クライブ領域１１の部分を選択的に除去した（図２
ｂ）。次いで上記フォトレジストをレジスト剥離液（Ｓ
５０２Ａ、東京応化製商品名）により除去した（図２
ｃ）。以上のように作成したボンディングパッド部１
０、スクライブ領域１１の部分で下地が露出したポリイ
ミド膜８をα線遮蔽膜とした。次に上記によって作成し
た基板をスクライブ領域で切断し、チップに切りだした
（図２ｄ）。このチップの表面に、下地にポリアミドイ
ミドエ−テルの接着層を有するポリイミドフィルム１３
上に支持された外部端子１２を４００℃にて熱圧着した
（図２ｅ）。然る後にボンディングパッド部１０と外部
端子１２間をワイヤボンダ−で金線１４を配線し（図２
ｆ）、更にシリカ含有のエポキシ系封止材を用いて成型
温度１８０℃、成型圧力７０ｋｇ／ｃｍ²でモ−ルドす
ることにより樹脂封止部１５を形成した（図２ｇ）。最
後に外部端子を所定の形に折り曲げることによりＤＲＡ
Ｍの完成品を得た（図２ｈ）。以上によって製造したＤ
ＲＡＭのポリイミド膜にクラックは認められなかった。
また−５５℃と１５０℃の雰囲気に交互に繰返し放置す
る温度サイクル試験や２６０℃１０秒間で数回加熱する
耐熱試験においても不良は認められず、信頼性の高い製
品にすることができた。

【００９３】実施例２〜５ポリアミド酸ワニスとして表１のＮｏ２、４、８、及び
１０のそれぞれの材料を用いることのほかは実施例１と
同様の方法によってＤＲＡＭを作成した。製造したＤＲ
ＡＭはいずれも温度サイクル試験や耐熱試験で不良は認
められず、信頼性の高い製品にすることができた。

【００９４】実施例６〜１１ポリイミド層と下地との接着強度を増すために１％のア
ルミニウムモノエチルアセテ−トジイソプロピレ−トの
溶液を塗布し、酸素雰囲気中３５０℃で熱処理すること
を加えた以外は同一のシリコンウエハ７を用い、ポリア
ミド酸ワニスとして表１のＮｏ３、５、６、７、９、１
３のそれぞれの材料を用いて実施例１と同様の方法によ
ってＤＲＡＭを作成した。製造したＤＲＡＭはいずれも
温度サイクル試験や耐熱試験で不良は認められず、信頼
性の高い製品にすることができた。

【００９５】実施例１２本発明により製造した２層配線構造体の例として、図３
にリニアＩＣの断面概略図を示す。以下にその製法を示
す。シリコンウエハ１６に作り込まれたコレクタ１７、
ベ−ス１８、エミッタ１９の各領域から電極を取り出す
ためにＳｉＯ₂層２０にスル−ホ−ルを設けた。第１層
目の配線導体として２μｍのＡｌ２１を真空蒸着により
堆積し、周知のフォトエッチング技術により所定のパタ
−ンを得た。ポリイミド層と下地との接着強度を増すた
めに、上記基板に１％のアルミニウムモノエチルアセテ
−トジイソプロピレ−トの溶液を塗布し、酸素雰囲気中
で３５０℃で５分間熱処理した。次に、ポリアミド酸ワ
ニスＮｏ１を回転塗布し、２００℃３０分、３５０℃３
０分の順に加熱して、ポリイミド膜２２へと硬化させ
た。このポリイミド膜（配線層間絶縁膜）の厚さは２．
５μｍであった。次にポリイミド樹脂層２２上にプラズ
マ耐性ポジ型フォトレジスト（ＲＵ−１６００Ｐ、日立
化成製商品名）を塗布し、乾燥した。上記フォトレジス
トはフォトマスクを用いて露光し、現像、リンス、乾燥
を行なって、所定のパタ−ンを得た。然る後にポリイミ
ド樹脂層２２のスル−ホ−ルとなる所定の部分２３を、
フォトレジストのパタ−ンをマスクとして、酸素ガスを
用いた反応性エッチング（Ｏ₂−ＲＩＥ）により選択的
に除去した。次いで上記フォトレジストをレジスト剥離
液（Ｓ５０２Ａ、東京応化製商品名）により除去した。
次にこのスル−ホ−ル部分の下地である第１層目Ａｌ配
線の表面から酸化物層を除去するためにスルファミン酸
水溶液で処理し、更に新鮮なＡｌ面を得るためにＡｌの
エッチング液で短時間処理した後水洗した。基板を乾燥
後、第２層目の配線導体として２μｍのＡｌ２４を真空
蒸着により堆積し、周知のフォトエッチング技術により
所定の配線パタ−ンを得た。以上によって形成した２層
配線構造において、配線層間絶縁膜２２にはクラックや
欠陥は認められなかった。また、上記基板を切り出して
外部端子を取付け、金配線した後に樹脂封止して得られ
た最終製品を、実施例１に示す信頼性試験にかけたが不
良は認められなかった。

【００９６】実施例１３〜１６ポリアミド酸ワニスとして表１のＮｏ３、５、８、１１
の材料を用いることのほかは、実施例１２と同様の方法
によって２層配線構造のリニアＩＣを作成した。いずれ
の場合もこれらのポリアミド酸ワニスからの硬化物（ポ
リイミド）である配線層間絶縁膜２２にはクラックや欠
陥は認められなかった。また、温度サイクル試験や耐熱
試験で不良は認められず、信頼性の高い製品にすること
ができた。

【００９７】実施例１７本発明により製造した個別トランジスタの断面図とその
製造プロセスを図４に示す。シリコンウエハ２５（コレ
クタを兼ねる）に作り込まれたベ−ス２６、エミッタ２
７の各領域から電極を取りだすためにＳｉＯ₂層２８に
スル−ホ−ルを設け、ボンディングパッド部の導体層と
して２μｍのＡｌ２９を真空蒸着により堆積し、周知の
フォトエッチング技術により所定のパタ−ンを得た（図
４ａ）。ポリイミド層と下地との接着強度を増すため
に、上記基板に１％のアルミニウムモノエチルアセテ−
トジイソプロピレ−トの溶液を塗布し、酸素雰囲気中３
５０℃で５分間熱処理した。次に、ポリアミド酸ワニス
Ｎｏ５を回転塗布し、２００℃３０分、３５０℃３０分
の順に加熱して、ポリイミド膜３２へと硬化させた。こ
のポリイミド膜（配線層間絶縁膜）の厚さは２．５μｍ
であった。次にポリイミド樹脂層３２上にプラズマ耐性
ポジ型フォトレジスト（ＲＵ−１６００Ｐ、日立化成製
商品名）を塗布し、乾燥した。上記フォトレジストはフ
ォトマスクを用いて露光し、現像、リンス、乾燥を行な
って、所定のパタ−ンを得た。然る後にポリイミド樹脂
層３２のスル−ホ−ルとなるボンディングパッド部３０
を、フォトレジストのパタ−ンをマスクとして、酸素ガ
スを用いた反応性エッチング（Ｏ₂−ＲＩＥ）により選
択的に除去した。次いで上記フォトレジストをレジスト
剥離液（Ｓ５０２Ａ、東京応化製商品名）により除去し
た（図４ｂ）。次に、ボンディングパッド部３０の部分
で露出したＡｌ配線の表面から酸化物層を除去するため
にスルファミン酸水溶液で処理し、更に新鮮なＡｌ面を
得るためにＡｌのエッチング液で短時間処理した後水洗
した。次に上記によって作成した基板をスクライブ領域
３１で切断し、チップ３３に切り出した（図４ｃ）。こ
のチップを外部端子を兼ねたリ−ドフレ−ム３５上に取
付け、しかる後にボンディングパッド部と外部端子３４
間をワイヤ−ボンダ−で金線３６を配線し、更にシリカ
含有のエポキシ系封止材を用いて成型温度１８０℃、成
型圧力７０ｋｇ／ｃｍ²でモ−ルドすることにより樹脂
封止部３７を形成した。最後に樹脂封止したチップをリ
−ドフレ−ムから切り出し、外部端子を所定の形に折り
曲げることにより個別トランジスタの完成品を得た（図
４ｄ）。以上によって製造した個別トランジスタのポリ
イミド膜にクラックやはがれは認められなかった。また
−５５℃と１５０℃の雰囲気に繰返し放置する温度サイ
クル試験や２６０℃１０秒間で数回加熱する耐熱試験に
おいても不良は認められず、信頼性の高い製品にするこ
とができた。実施例１８〜２２ポリアミド酸ワニスとして表１のＮｏ１、７、１０、１
２の材料を用いることのほかは実施例１７と同様の方法
によって個別トランジスタを作成した。いずれの場合も
保護層として用いるポリイミド膜にはクラックや欠陥若
しくははがれは認められなかった。また、温度サイクル
試験や耐熱試験で不良は認められず、信頼性の高い製品
にすることができた。

【００９８】実施例２３本発明により製造した多層配線構造体の例として、図５
に大形計算機用の薄膜多層配線基板の断面概略図を示
す。以下にその製造例を示す。セラミック層３８の内部
にタングステン配線３９を有し、タングステン配線上部
に上部電極としてめっき法によって形成したニッケル層
４０、タングステン配線下部に下部電極としてめっき法
によって形成したニッケル層４１、金層４２を有するセ
ラミック基板４３（１００ｍｍ角、１ｍｍ厚）の上に導
体層として３μｍのＡｌを真空蒸着により堆積し、周知
のフォトエッチング技術によりニッケル層４０を覆う所
定のＡｌパタ−ン４４を得た。次に、組成Ｎｏ２のポリ
アミド酸ワニスを回転塗布し、オ−ブン中で１４０℃３
０分、２００℃３０分、３５０℃６０分の順に加熱し
て、ポリイミド膜４５へと硬化させた。このポリイミド
膜（配線層間絶縁膜）の厚さは７μｍであった。次にポ
リイミド樹脂層４５上にルモニクス社製エキシマ−レ−
ザ−（ＩＮＤＥＸ２００Ｋ；ＫｒＦ、２４８ｎｍ、パル
ス幅１６ｎｓ）を所定のマスクを通してパルスで照射
し、径７０μｍのスル−ホ−ルを形成した。このときの
レ−ザ−照射エネルギ−密度は０．４Ｊ／ｃｍ²、ジャ
ストエッチでのパルス数は６０パルスであった。この上
に３μｍのＡｌを真空蒸着により堆積し、周知のフォト
エッチング技術により第１層Ａｌ配線パタ−ン４６を形
成した。上記操作を繰り返してスル−ホ−ル径７０μ
ｍ、膜厚７μｍの第２層ポリイミド膜４７、膜厚３μｍ
の第２層Ａｌ配線パタ−ン４８、スル−ホ−ル径７０μ
ｍ、膜厚７μｍの第３層ポリイミド膜４９の順に絶縁層
と配線層を交互に形成した。この際、第２層目以降のポ
リイミドを回転塗布する直前に、ポリイミド間の接着性
を向上させるために基板表面にアッシング処理をした。
しかる後に、真空蒸着法により膜厚０．０７μｍのクロ
ム、膜厚０．７μｍのニッケル−銅合金を順に堆積し、
周知のフォトエッチング技術によって第３層ポリイミド
膜のスル−ホ−ルの部分で径１５０μｍのクロム／ニッ
ケル−銅層５０をパタ−ン化した。この上部を更にめっ
き法でニッケル層、金層の順に形成し、ニッケル／金複
合膜５１からなる上部電極を形成した。以上によって作
成した薄膜多層配線基板においては、基板の反りは無視
できるほど小さく、ポリイミド膜のクラック、欠陥等は
見られず、またスル−ホ−ル上部のＡｌ配線の被覆性も
良好で全ての配線にわたって良好な電気的導通が得られ
た。

【００９９】実施例２４本発明により製造した、銅−ポリイミド系多層配線構造
体の製造プロセスを図６に示す。ムライト系セラミック
層（１００ｍｍ角、５ｍｍ厚）の内部にタングステン配
線を有し、タングステン配線上部にめっき下地膜として
スパッタ法により形成したクロム層５３（０．０５μ
ｍ）、銅層５４（０．５μｍ）を有するセラミック基板
５２（図６ｂ）の上部にポジタイプレジスト５５を回転
塗布し、窒素雰囲気中９０℃で３０分加熱した。この時
のレジスト５５の膜厚は１０μｍであった（図６ｃ）。
次に所定のマスクで露光、現像、リンス後（図６ｄ）、
電気めっき法により銅めっき５６を行なった。めっき液
組成はＣｕＳＯ₄／５Ｈ₂Ｏ７０ｇ／ｌ、Ｈ₂ＳＯ₄ １４
０ｇ／ｌ、ＨＣｌ５０ｐｐｍ、電流密度は１．０（Ａ
／ｄｍ²）であり、１０μｍ厚の銅を得るための所要時
間は４０分であった（図６ｅ）。銅めっき終了後、水洗
し、真空乾燥を８０℃、１時間行なった。更に以上の工
程図６ｃ〜６ｅを繰り返した（工程図６ｆ〜６ｈ）。レ
ジスト５５を剥離液にて剥離後（図６ｉ）、アルコ−ル
系有機溶剤で洗浄した。次いでめっき下地膜である銅及
びクロムのうち、その後の銅めっきの下地になっていな
い部分を、塩化アンモニウム系エッチング液、及びフェ
リシアン化カリウム／水酸化ナトリウム混液にてそれぞ
れ選択的に除去した（図６ｊ）。充分に水洗し、ニッケ
ルめっきを行ない水洗後、真空乾燥をした（図６ｋ）。
このニッケル保護膜を銅に施すことにより、銅とこの後
に塗布されるポリアミド酸との反応（銅の酸化）を防ぐ
ことができる。次にＮｏ２のポリアミド酸ワニスを回転
塗布し、１４０℃３０分、２００℃３０分、３５０℃６
０分で窒素雰囲気下、加熱した。硬化物であるポリイミ
ドの膜厚は２３μｍであった（図６ｌ）。更にアルミナ
粒子の付着したテ−プ（＃５００〜＃４０００）により
研磨しポリイミド層を平坦化し、アセトンで洗浄した
（図６ｍ）。更に上記工程図６ｂ〜６ｍを、６ｋの後に
酸素によるアッシング処理を行ないつつ、９回繰り返
し、配線層１０層からなる銅−ポリイミド系多層配線構
造体（全薄膜層４００μｍ厚）を得た。以上によって完
成した多層配線構造体においては、最終的な基板の反り
は９μｍと小さく、またポリイミド膜のはがれやクラッ
ク、配線の腐食や欠陥等は見られず、全ての配線にわた
って良好な電気的導通が得られた。

【０１００】実施例２５〜３１ポリアミド酸ワニスとして表１のＮｏ５、８、１０、２
１〜２４を用いることの他は、実施例２４と同様の方法
で配線層１０層からなる銅−ポリイミド系多層配線構造
体を得た。完成した多層配線構造体においては、最終的
な基板の反りは全て１６μｍ以下と小さく、またポリイ
ミド膜のはがれやクラック、配線の腐食や欠陥等は見ら
れず、全ての配線にわたって良好な電気的導通が得られ
た。

【０１０１】比較例１合成例１と同様の方法で表２のＮｏ１３のポリアミド酸
ワニスを合成した。このワニスをガラス基板上に回転塗
布し、２００℃３０分、３５０℃で３０分加熱して厚さ
８μｍのポリイミドフィルムを得た。このフィルムは極
めて脆く、伸びは１％以下であった。上記ワニスを用い
ることの他は、実施例１と同様の方法によりＤＲＡＭを
製造した。図２ｃのα線遮蔽膜（ポリイミド膜）８を形
成後、作成した基板をスクライブ領域で切断し、チップ
に切りだした（図２ｄ）。このチップの表面に、下部に
ポリアミドイミドエ−テルの接着層を持つポリイミドフ
ィルム１３上に支持された外部端子１２を４００℃にて
熱圧着した（図２ｅ）。この時、ポリイミド膜８には多
くのクラックが発生し、完成品には至らなかった。

【０１０２】比較例２合成例１と同様の方法で表２のＮｏ１４のポリアミド酸
ワニス（ここでＰＭＤＡはピロメリット酸二無水物であ
る）を合成した。このワニスをガラス基板上に回転塗布
し、２００℃３０分、３５０℃で３０分加熱して厚さ８
μｍのポリイミドフィルムを得た。このフィルムは極め
て脆く、伸びは３％以下であった。上記ワニスを用いる
ことの他は、実施例１２と同様の方法でリニアＩＣを製
造した。この例においては、第２層目のＡｌ配線パタ−
ンを形成したときに、Ａｌ配線下部のポリイミド層に多
数のクラックが認められ、完成品には至らなかった。

【０１０３】比較例３合成例１と同様の方法で表２のＮｏ１５のポリアミド酸
ワニスを合成した。このワニスをガラス基板上に回転塗
布し、２００℃３０分、３５０℃で３０分加熱して厚さ
８μｍのポリイミドフィルムを得た。このフィルムは極
めて脆く、伸びは２％以下であった。このポリアミド酸
ワニスを用い、実施例１７と同様の方法によって個別ト
ランジスタを製造した。この場合ポリイミドのパタ−ン
を形成後、−５５℃と１５０℃の雰囲気に交互に繰り返
し放置する温度サイクル試験にかけた後、超音波探照法
によって内部を検査したところ多数のクラックが認めら
れ、完成品には至らなかった。

【０１０４】比較例４合成例１と同様の方法で表２のＮｏ１６のポリアミド酸
ワニスを合成した。このワニスをガラス基板上に回転塗
布し、２００℃３０分、３５０℃で３０分加熱して厚さ
８μｍのポリイミドフィルムを得た。このフィルムは可
とう性に富み、伸びは５０％以上であったが熱膨張係数
αが４２ｐｐｍ／℃と大きかった。このポリアミド酸ワ
ニスを用いて、実施例２４と同様の方法により銅−ポリ
イミド系多層配線構造体を製造した。配線層数が５層の
時、セラミック基板よりポリイミドのはがれが見られ、
完成品には至らなかった。配線層数が４層の時点で基板
の反りを測定したところ、６６μｍであった。また、銅
めっきのためのフォトレジストを用いる工程でのマスク
と基板上層との完全な密着が取れず、パタ−ンサイズに
大きなバラツキが認められた。更に、２〜４層目の銅配
線の一部に断線とクラックが見られた。

【０１０５】比較例５〜７合成例１と同様の方法で表２のＮｏ１７、１８、１９の
ポリアミド酸ワニスを合成した。このワニスをガラス基
板上に回転塗布し、２００℃３０分、３５０℃で３０分
加熱して厚さ８μｍのポリイミドフィルムを得た。この
フィルムは可とう性に富み、伸びは全て２０％以上であ
ったが熱膨張係数αが４０ｐｐｍ／℃と大きかった。こ
れらのポリアミド酸ワニスを用いて、実施例２４と同様
の方法により銅−ポリイミド系多層配線構造体を製造し
た。配線層数が５層の時、セラミック基板よりポリイミ
ドのはがれが見られ、完成品には至らなかった。配線層
数が４層の時点で基板の反りを測定したところ、使用し
たポリアミド酸ワニスＮｏ１７、１８、１９のについて
それぞれ６４μｍ、７５μｍ及び６８μｍであった。ま
た、フォト工程でのマスクと基板上層との密着が取れ
ず、パタ−ンサイズに大きなバラツキが認められた。更
に、２〜４層目の銅配線の一部に断線とクラックが見ら
れた。

【０１０６】

【表２】

【０１０７】

【発明の効果】以上の実施例、比較例で説明したよう
に、本発明で用いられる新規なポリアミド酸もしくはポ
リイミドは、従来公知のポリアミド酸もしくはポリイミ
ドに比較して、すべての特性、特に低誘電率、低熱膨張
率、耐熱性、接着性において優れているので、これらを
もちいて高信頼性、高性能を具備する半導体装置、多層
配線構造体をはじめとするあらゆる電子装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による多層配線構造体の製造プロセスの
一実施例を示す図。

【図２】ＤＲＡＭの断面構造とその製造プロセスの一実
施例を示す図。

【図３】本発明によるリニアＩＣの断面構造を示す図。

【図４】本発明による個別トランジスタの断面構造を示
す図。

【図５】本発明による薄膜多層配線基板の断面構造を示
す図。

【図６】本発明による銅−ポリイミド系薄膜多層配線基
板の製造プロセスの一実施例を示す図。

【符号の説明】

１…基板、２…導体層、３…ポリイミド樹脂層、４…フ
ォトレジスト、５…スル−ホ−ル、６…上部導体層、７
…シリコンウエハ、８…ポリイミド膜、９…フォトレジ
スト、１０…ボンディングパッド、１１…スクライブ領
域、１２…外部端子、１３…ポリイミドフィルム、１４
…金線、１５…樹脂封止部、１６…シリコンウエハ、１
７…コレクタ、１８…ベ−ス、１９…エミッタ、２０…
ＳｉＯ₂層、２１…Ａｌ、２２…ポリイミド膜、２３…
スル−ホ−ル、２４…Ａｌ、２５…シリコンウエハ、２
６…ベ−ス、２７…エミッタ、２８…ＳｉＯ₂層、２９
…Ａｌ、３０…ボンディングパッド部、３１…スクライ
ブ領域、３２…ポリイミド膜、３３…チップ、３４…外
部端子、３５…リ−ドフレ−ム、３６…金線、３７…樹
脂封止部、３８…セラミック層、３９…タングステン配
線、４０…ニッケル層、４１…ニッケル層、４２…金
層、４３…セラミック基板、４４…Ａｌパタ−ン、４５
…第１層ポリイミド膜、４６…第１層Ａｌ配線パタ−
ン、４７…第２層ポリイミド膜、４８…第２層Ａｌ配線
パタ−ン、４９…第３層ポリイミド膜、５０…クロム／
ニッケル−銅層、５１…ニッケル／金複合膜、５２…セ
ラミック基板、５３…クロム層、５４…銅層、５５…フ
ォトレジスト、５６…めっき銅、５７…ニッケル保護
膜、５８…ポリイミド膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 23/31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面保護膜が、下記一般式（化１）で表さ
れる繰返し単位と下記一般式（化２）で表される繰返し
単位とからなるポリイミド前駆体を加熱脱水して得られ
るポリイミドであることを特徴とする配線構造体。一般式（化１）【化１】一般式（化２）【化２】（式中Ｒ¹は、（化３）【化３】から選ばれる少なくとも一種の４価の有機基であり、Ｒ
²は（化４）【化４】から選ばれる少なくとも一種の直線構造の２価の有機基
であり、Ｒ³は、少なくとも２個以上の芳香族環を含み
屈曲構造を有する２価の有機基である。）
【請求項２】請求項１記載の配線構造体において、一般
式（化１）中のＲ²で表される直線構造の２価の有機基
の数と一般式（化２）中のＲ³で表される屈曲構造を有
する２価の有機基の数の合計を１００とした場合に、Ｒ
²で表される有機基の数が３０〜８０、Ｒ³で表される有
機基の数が７０〜２０の範囲であるポリイミド前駆体を
加熱脱水して得られるポリイミドを表面保護膜とするこ
とを特徴とする配線構造体。
【請求項３】表面保護膜が、下記一般式（化１）で表さ
れる繰返し単位、下記一般式（化２）で表される繰返し
単位及び下記一般式（化５）で表される繰返し単位とか
らなるポリイミド前駆体を加熱脱水して得られるポリイ
ミドであることを特徴とする配線構造体。一般式（化１）【化１】一般式（化２）【化２】一般式（化５）【化５】 (式中Ｒ¹は、（化３）【化３】から選ばれる少なくとも一種の４価の有機基であり、Ｒ
²は（化４）【化４】から選ばれる少なくとも一種の直線構造の２価の有機基
であり、Ｒ³は、少なくとも２個以上の芳香族環を含み
屈曲構造を有する２価の有機基であり、Ｒ⁴はその部分
がポリマの末端である場合、あるいはポリマの主鎖であ
る場合にそれぞれ一般式（化６）、【化６】一般式（化７）【化７】で表されるケイ素原子を含む炭化水素基で、そのＲ⁵、
Ｒ⁸は炭素数１から９の炭化水素基又はエ−テル結合を
含む炭素数１から７の飽和アルキル基、Ｒ⁶は炭素数１
から３の炭化水素基、Ｒ⁷は炭素数１から５のアルキル
基又はアルコキシアルキル基又はトリアルキルシリル基
の中から選ばれた１種以上の基、Ｒ⁹、Ｒ¹⁰は炭素数１
から３のアルキル基、炭素数１から９のアリ-ル基の中
から選ばれた１種以上の基、ｎは０から３の整数、ｆは
１又は２である。）
【請求項４】請求項３記載の配線構造体において、一般
式（化１）中のＲ²で表される直線構造の２価の有機基
の数、一般式（化２）中のＲ³で表される屈曲構造を有
する２価の有機基の数、及びＲ⁴で表されるケイ素を含
む炭化水素基の数の合計を１００とした場合に、Ｒ²で
表される有機基の数が３０〜８０、Ｒ³で表される有機
基の数が７０〜２０、Ｒ⁴で表されるケイ素を含む炭化
水素基の数が０．１〜１０の範囲であるポリイミド前駆
体を加熱脱水して得られるポリイミドを表面保護膜とす
ることを特徴とする配線構造体。
【請求項５】請求項１、請求項２、請求項３又は請求項
４において、一般式（化２）中のＲ³で表される屈曲構
造を有する２価の有機基が、（化８）、（化９）【化８】【化９】で表される構造式の中から選ばれる１種以上の２価の有
機基であるポリイミド前駆体を、加熱脱水して得られる
ポリイミドを表面保護膜とすることを特徴とする配線構
造体。
【請求項６】α線遮蔽膜が、下記一般式（化１）で表さ
れる繰返し単位と下記一般式（化２）で表される繰返し
単位とからなるポリイミド前駆体を加熱脱水して得られ
るポリイミドであることを特徴とする配線構造体。一般
式（化１）【化１】一般式（化２）【化２】（式中Ｒ¹は、（化３）【化３】から選ばれる少なくとも一種の４価の有機基であり、Ｒ
²は（化４）【化４】から選ばれる少なくとも一種の直線構造の２価の有機基
であり、Ｒ³は、少なくとも２個以上の芳香族環を含み
屈曲構造を有する２価の有機基である。）
【請求項７】請求項６記載の配線構造体において、一般
式（化１）中のＲ²で表される直線構造の２価の有機基
の数と一般式（化２）中のＲ³で表される屈曲構造を有
する２価の有機基の数の合計を１００とした場合に、Ｒ
²で表される有機基の数が３０〜８０、Ｒ³で表される有
機基の数が７０〜２０の範囲であるポリイミド前駆体を
加熱脱水して得られるポリイミドをα線遮蔽膜とするこ
とを特徴とする配線構造体。
【請求項８】α線遮蔽膜が、下記一般式（化１）で表さ
れる繰返し単位、下記一般式（化２）で表される繰返し
単位及び下記一般式（化５）で表される繰返し単位とか
らなるポリイミド前駆体を加熱脱水して得られるポリイ
ミドであることを特徴とする配線構造体。一般式（化
１）【化１】一般式（化２）【化２】一般式（化５）【化５】 (式中Ｒ¹は、（化３）【化３】から選ばれる少なくとも一種の４価の有機基であり、Ｒ
²は（化４）【化４】から選ばれる少なくとも一種の直線構造の２価の有機基
であり、Ｒ³は、少なくとも２個以上の芳香族環を含み
屈曲構造を有する２価の有機基であり、Ｒ⁴はその部分
がポリマの末端である場合、あるいはポリマの主鎖であ
る場合にそれぞれ一般式（化６）【化６】一般式（化７）【化７】で表されるケイ素原子を含む炭化水素基で、そのＲ⁵、
Ｒ⁸は炭素数１から９の炭化水素基又はエ−テル結合を
含む炭素数１から７の飽和アルキル基、Ｒ⁶は炭素数１
から３の炭化水素基、Ｒ⁷は炭素数１から５のアルキル
基又アルコキシアルキル基又ははトリアルキルシリル基
の中から選ばれた１種以上の基、Ｒ⁹、Ｒ¹⁰は炭素数１
から３のアルキル基、炭素数１から９のアリ-ル基の中
から選ばれた１種以上の基、ｎは０から３の整数、ｆは
１又は２である。）
【請求項９】請求項８記載の配線構造体において、一般
式（化１）中のＲ²で表される直線構造の２価の有機基
の数、一般式（化２）中のＲ³で表される屈曲構造を有
する２価の有機基の数、及びＲ⁴で表されるケイ素を含
む炭化水素基の数の合計を１００とした場合に、Ｒ²で
表される有機基の数が３０〜８０、Ｒ³で表される有機
基の数が７０〜２０、Ｒ⁴で表されるケイ素を含む炭化
水素基の数が０．１〜１０の範囲であるポリイミド前駆
体を加熱脱水して得られるポリイミドをα線遮蔽膜とす
ることを特徴とする配線構造体。
【請求項１０】請求項６、請求項７、請求項８又は請求
項９において、一般式（化２）中のＲ³で表される屈曲
構造を有する２価の有機基が、（化８）、（化９）【化８】【化９】で表される構造式の中から選ばれる１種以上の２価の有
機基であるポリイミド前駆体を、加熱脱水して得られる
ポリイミドをα線遮蔽膜とすることを特徴とする配線構
造体。
【請求項１１】配線用絶縁膜が、下記一般式（化１）で
表される繰返し単位と下記一般式（化２）で表される繰
返し単位とからなるポリイミド前駆体を加熱脱水して得
られるポリイミドであることを特徴とする配線構造体。
一般式（化１）【化１】一般式（化２）【化２】（式中Ｒ¹は、（化３）【化３】から選ばれる少なくとも一種の４価の有機基であり、Ｒ
²は（化４）【化４】から選ばれる少なくとも一種の直線構造の２価の有機基
であり、Ｒ³は、少なくとも２個以上の芳香族環を含み
屈曲構造を有する２価の有機基である。）
【請求項１２】請求項１１記載の配線構造体において、
一般式（化１）中のＲ²で表される直線構造の２価の有
機基の数と一般式（化２）中のＲ³で表される屈曲構造
を有する２価の有機基の数の合計を１００とした場合
に、Ｒ²で表される有機基の数が３０〜８０、Ｒ³で表さ
れる有機基の数が７０〜２０の範囲であるポリイミド前
駆体を加熱脱水して得られるポリイミドを絶縁膜とする
ことを特徴とする配線構造体。
【請求項１３】配線用絶縁膜が、下記一般式（化１）で
表される繰返し単位、下記一般式（化２）で表される繰
返し単位及び下記一般式（化５）で表される繰返し単位
とからなるポリイミド前駆体を加熱脱水して得られるポ
リイミドであることを特徴とする配線構造体。一般式
（化１）【化１】一般式（化２）【化２】一般式（化５）【化５】 (式中Ｒ¹は、（化３）【化３】から選ばれる少なくとも一種の４価の有機基であり、Ｒ
²は（化４）【化４】から選ばれる少なくとも一種の直線構造の２価の有機基
であり、Ｒ³は、少なくとも２個以上の芳香族環を含み
屈曲構造を有する２価の有機基であり、Ｒ⁴はその部分
がポリマの末端である場合、あるいはポリマの主鎖であ
る場合にそれぞれ一般式（化６）、【化６】一般式（化７）【化７】で表されるケイ素原子を含む炭化水素基で、そのＲ⁵、
Ｒ⁸は炭素数１から９の炭化水素基又はエ−テル結合を
含む炭素数１から７の飽和アルキル基、Ｒ⁶は炭素数１
から３の炭化水素基、Ｒ⁷は炭素数１から５のアルキル
基又はアルコキシアルキル基又はトリアルキルシリル基
の中から選ばれた１種以上の基、Ｒ⁹、Ｒ¹⁰は炭素数１
から３のアルキル基、炭素数１から９のアリ-ル基の中
から選ばれた１種以上の基、ｎは０から３の整数、ｆは
１又は２である。）
【請求項１４】請求項１３記載の配線構造体において、
一般式（化１）中のＲ²で表される直線構造の２価の有
機基の数、一般式（化２）中のＲ³で表される屈曲構造
を有する２価の有機基の数、及びＲ⁴で表されるケイ素
を含む炭化水素基の数の合計を１００とした場合に、Ｒ
²で表される有機基の数が３０〜８０、Ｒ³で表される有
機基の数が７０〜２０、Ｒ⁴で表されるケイ素を含む炭
化水素基の数が０．１〜１０の範囲であるポリイミド前
駆体を加熱脱水して得られるポリイミドを絶縁膜とする
ことを特徴とする配線構造体。
【請求項１５】請求項１１、請求項１２、請求項１３又
は請求項１４において、一般式（化２）中のＲ³で表さ
れる屈曲構造を有する２価の有機基が、（化８）、（化
９）【化８】【化９】で表される構造式の中から選ばれる１種以上の２価の有
機基であるポリイミド前駆体を、加熱脱水して得られる
ポリイミドを絶縁膜とすることを特徴とする配線構造
体。
【請求項１６】配線構造体が半導体集積回路素子である
請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の配線構造体。
【請求項１７】配線構造体が個別トランジスタ素子であ
る請求項１〜請求項５のいずれかに記載の配線構造体。
【請求項１８】配線構造体が薄膜多層配線基板である請
求項１１〜請求項１５のいずれかに記載の配線構造体。