JPH06283864A - 多層配線構造の形成方法 - Google Patents

多層配線構造の形成方法

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JPH06283864A
JPH06283864A JP6861793A JP6861793A JPH06283864A JP H06283864 A JPH06283864 A JP H06283864A JP 6861793 A JP6861793 A JP 6861793A JP 6861793 A JP6861793 A JP 6861793A JP H06283864 A JPH06283864 A JP H06283864A
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JP
Japan
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resin
insulating film
interlayer insulating
film
forming
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Withdrawn
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JP6861793A
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English (en)
Inventor
Yukio Kasuya
行男 糟谷
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 樹脂で構成された層間絶縁膜の比誘電率を多
層配線構造を形成する際に制御できる方法を提供する。 【構成】 ポリイミド樹脂にナフトキノンジアジド化合
物33を混入させたものの膜35を、基板31上に形成
する。この試料を250〜400℃の温度で加熱してポ
リイミド樹脂の層35を硬化させる。 【効果】 ポリイミド樹脂の膜35を硬化させるための
熱処理においてナフトキノンジアジド化合物が分解し窒
素ガスを発するのでこれによりポリイミド樹脂の膜35
は発泡する。この結果、空隙37aを有する層間絶縁膜
37が得られる。ナフトキノンジアジド化合物33の添
加量を制御することで空隙37aの数を制御して層間絶
縁膜37の比誘電率を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、多層配線構造の形成
方法に関するものであり、特に層間絶縁膜の比誘電率の
制御を行い得る方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、半導体集積回路(IC)をはじ
めとする種々の電子部品が実装されるプリント基板や、
このようなプリント基板に実装されるICにおいては、
配線を層間絶縁膜を介し何層にも重ね、これら配線間は
層間絶縁膜に設けた貫通孔を利用して接続する、いわゆ
る多層配線構造が多用される。そうすることにより、プ
リント基板や半導体基板に所望の構成成分を高密度に実
装若しくは形成でき、また、電子装置やICの動作速度
の向上が図れるからである。
【0003】このような多層配線構造を利用する分野に
おいて、近年、層間絶縁膜を樹脂、特に耐熱性熱硬化性
樹脂で構成することが行われている。それは、層間絶縁
膜を真空装置などを利用して形成する方法に比べ層間絶
縁膜の形成が簡易であるなどの利点が得られるからであ
る。
【0004】樹脂で構成された層間絶縁膜を有する多層
配線構造を形成する場合、従来は一般に以下に説明する
ような方法がとられていた。図4及び図5はその説明に
供する工程図である。いずれの図も多層配線構造を形成
する工程中の主な工程での試料をその厚さ方向と平行な
方向に沿って切った断面で示したものである。
【0005】先ず、多層配線構造を形成したい下地11
上に、層間絶縁膜形成用の樹脂として例えば熱硬化性の
樹脂の膜が、例えばスピンコート法やスプレー法などの
好適な方法で形成される。次に、この試料に対し所定の
温度の熱処理がなされ、樹脂で構成される第1層目の層
間絶縁膜13が得られる(図4(A))。ここで、下地
とは例えばセラミック基板、アルミナ基板、或いは半導
体基板などのような多層配線構造を形成したい種々のも
のである。また、層間絶縁膜形成用の樹脂とは、例え
ば、ポリイミド、BCB(ベンゾシクロブテン)、ポリ
キノリン(Maxdem社製)、パイレーン(CNET
社製)、サイトップ(旭硝子製)、テフロンAF(デュ
ポン社製)、PTEF、PFA等種々の好適な樹脂であ
る。
【0006】次に、層間絶縁膜13上に導体層15とし
てクロム、銅、チタンまたはアルミニウムなどの好適な
薄膜が好適な方法により形成される(図4(B))。な
お、場合によっては、層間絶縁膜13と導体層15との
密着力を高めるために導体層15を形成する前に層間絶
縁膜13の表面がプラズマや薬品によって処理される場
合もある。
【0007】次に、導体層15上に、この導体層の所定
部分のみを露出する開口17aを有するレジストパター
ン17が公知のリソグラフィ技術により形成される(図
4(C))。
【0008】次に、導体層15のレジスト開口17aか
ら露出している部分上に電解めっき或いは無電解めっき
法によりコンタクト配線用の導体膜19いわゆるビヤポ
スト19が形成される(図4(D))。
【0009】次に、レジストパターン17が除去される
(図5(A))。
【0010】次に、この試料上に再び層間絶縁膜形成用
の熱硬化性の樹脂の膜21が形成され(図5(B))、
さらに、この試料に所定の熱が加えられてこの樹脂膜2
1の硬化が行われる。
【0011】次に、この硬化された樹脂膜が、ビヤポス
ト19の表面が露出されるまで除去されて、第2の層間
絶縁膜21aが得られる(図5(C))。その後、必要
な層数に応じて図4(B)〜図5(C)を用いて説明し
た手順を繰り返すことにより所望の多層配線構造が得ら
れる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の多層配線構造の形成方法では、層間絶縁膜の形成
を、単に樹脂の膜を形成しこの膜を硬化させることで行
っていた。このため、この層間絶縁膜の比誘電率はこの
層間絶縁膜を構成している樹脂が有する比誘電率で決ま
ってしまうので、樹脂を購入し単に使用する側では層間
絶縁膜の比誘電率を制御することが困難であるという問
題点があった。プリント配線基板やICでは、伝送特性
などを向上させるなどの都合上、層間絶縁膜の比誘電率
を変化させたい場合が多々あるので、樹脂で構成される
層間絶縁膜の比誘電率をこの膜の製造段階で制御できる
技術が望まれる。
【0013】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従ってこの発明の目的は樹脂で構成された層
間絶縁膜を有する多層配線構造を形成する際に層間絶縁
膜の比誘電率を製造段階で制御し得る方法を提供するこ
とにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明によれば、樹脂で構成された層間絶縁膜を
有する多層配線構造を形成するに当たり、層間絶縁膜の
形成を以下の(a)〜(c)の工程を含む工程により行
うことを特徴とする。
【0015】(a)層間絶縁膜を形成するための樹脂中
に、該樹脂を硬化させるために後に該樹脂に印加される
エネルギの作用により分解する発泡剤を、混入する工
程。
【0016】(b)該発泡剤を混入させた樹脂の膜を層
間絶縁膜を形成するための下地上に形成する工程。
【0017】(c)該樹脂の膜が形成された下地に前述
のエネルギを加え該樹脂の膜を硬化させると共に該硬化
膜中に前述の発泡剤に起因した空隙を形成する工程。
【0018】ここで、層間絶縁膜を形成するための樹脂
は、目的とする多層配線構造に適した種々のものとでき
特に限定はされない。例えば、ポリイミド樹脂をはじめ
とする上述の例示樹脂は好適である。
【0019】また、樹脂を硬化させるために該樹脂に後
に印加するエネルギは、たとえば熱が好適である。しか
し、場合によっては光など他のエネルギ源でも良い。
【0020】また、層間絶縁膜を形成するための下地と
は、層間絶縁膜を形成したい各種の下地であることがで
きる。例えば、ガラスエポキシ基板、セラミックス基
板、ガラス基板、若しくは半導体基板などの種々の基
板、これら基板に1層若しくは何層かの多層配線構造が
既に形成されたものなどである。
【0021】また、前述の発泡剤としては、これに限定
されないが、例えば芳香族ビスアジド例えばナフトキノ
ンジアジド化合物を挙げることができる。
【0022】
【作用】この発明の構成によれば、樹脂で構成され、か
つ、内部に空隙を多数有する層間絶縁膜(多孔質状の層
間絶縁膜)が得られる。空隙部分の誘電率は層間絶縁膜
形成用の樹脂の誘電率と異なるから、この発明の方法で
形成された層間絶縁膜の比誘電率は単に樹脂のみで層間
絶縁膜を構成した場合とは異なる値になる。例えば、空
隙内が空気であるとすると、この層間絶縁膜の比誘電率
は樹脂のみで層間絶縁膜を構成した場合より小さくなる
方向に制御できる。また、空隙の大きさや密度により層
間絶縁膜の比誘電率を変えることができ、さらにこの空
隙の密度は、例えば、層間絶縁膜形成用の樹脂への発泡
剤の混合量を調整することにより制御できるので、層間
絶縁膜の比誘電率制御が行える。
【0023】
【実施例】以下、図1〜図3を参照してこの発明の多層
配線構造の形成方法の実施例について説明する。なお、
これら図は多層配線構造を形成する工程中の主な工程で
の試料をその厚さ方向と平行な方向に沿って切った断面
で示したものである。しかしながら、これら図はこの発
明を理解できる程度に各構成成分の寸法、形状及び配置
関係を概略的に示してあるにすぎない。
【0024】先ず、多層配線構造を形成したい下地例え
ばガラス基板、セラミックス基板などを用意し、これを
有機溶剤等を用い洗浄する。一方、層間絶縁膜を形成す
るための樹脂としてのこの場合ポリイミド樹脂中に、該
樹脂を硬化させるために後に該樹脂に印加されるエネル
ギ(この実施例では熱としている。)の作用により分解
する発泡剤としてのこの場合ナフトキノンジアジド化合
物を、適当量混入しておく。
【0025】次に、発泡剤を混入させた上記ポリイミド
樹脂を基板上に例えばスピナ、ロールコータ若しくはバ
ーコータなどの好適な装置を用い塗布して、基板31上
に発泡剤33を含有する樹脂の膜35を形成する(図1
(A))。
【0026】次に、この樹脂の膜35を硬化させるため
にこの試料を好適な加熱装置を用いて加熱する。この加
熱は、これに限られないが例えば、ハーフキュアと称さ
れる工程(たとえば80〜130℃の温度とされる工
程)と、この工程に続くフルキユアと称される工程(た
とえば200〜450℃の温度とされる工程)とにより
行える。ナフトキノンジアジド化合物は140℃以上に
加熱すると分解し窒素(N2 )ガスを発することが知ら
れている。そして、ポリイミド樹脂を硬化させる温度
は、上述のごとく200〜450℃の高温を含むので、
ナフトキノンジアジド化合物がN2 ガスを発する温度に
比べ充分高い。このため、ポリイミド樹脂の膜35を硬
化させるための工程ではこの膜35中のナフトキノンジ
アジド化合物がN2 ガスを発するのでこの影響でこのポ
リイミド樹脂の膜35が発泡し、この結果、空隙37a
を有する層間絶縁膜37が得られる(図1(B))。こ
こで、層間絶縁膜37中の空隙37aの密度(数)によ
りこの層間絶縁膜37の比誘電率を変えられる。そし
て、空隙37aの密度(数)は、樹脂へのナフトキノン
ジアジド化合物の添加量で調整できる。
【0027】次に、層間絶縁膜37の表面を平坦化する
目的で、この層間絶縁膜37上に、今度は層間絶縁膜形
成用の樹脂(説明上、平坦化用樹脂ともいう。)のみ
(ナフトキノンジアジド化合物を含まないもの)を好適
な方法で塗布し、ついで、これを熱硬化させ平坦化層3
9を得る(図1(C))。この平坦化層39は勿論、層
間絶縁膜の一部を構成する。ただし、層間絶縁膜37の
表面が実用上問題の無い平坦性を有している場合はこの
平坦化層39は必ずしも設ける必要はない。反面、平坦
化用樹脂の塗布では平坦化ができないような場合は、研
磨処理やエッチバック処理を実施するのが良い。
【0028】次に、層間絶縁膜37上(平坦化層39を
設けた場合はこの上)に、導体層(図示せず)としてク
ロム、銅、チタンまたはアルミニウムなどの好適な薄膜
を蒸着法、スパッタ法等の好適な方法で形成する。な
お、場合によっては、層間絶縁膜37とこの導体層との
密着力を高めるために導体層を形成する前に層間絶縁膜
37の表面をプラズマや薬品によって処理しても良い。
次に、この導体層の形成された試料上にこの導体層の所
定部分のみを露出する開口を有するレジストパターン
(図示せず)を形成する。次に、この導体層のレジスト
開口から露出している部分上に電解めっき或いは無電解
めっき法により金属膜を形成し下側配線41を得る(図
1(D))。次に、下側配線41形成済みの試料上に下
側配線41の所定部分のみを露出する開口43aを有す
るレジストパターン43を公知のリソグラフィ技術によ
り形成する(図1(D))。
【0029】次に、配線形成用の薄膜41のレジスト開
口43aから露出している部分上に電解めっき或いは無
電解めっき法によりコンタクト配線用の導体膜45いわ
ゆるビヤポスト45を形成する(図2(A))。次に、
レジストパターン43を除去する(図2(B))。
【0030】次に、この試料上に発泡剤35を含有させ
た層間絶縁膜形成用の樹脂の膜35を再び例えば図1
(A)を用い説明した方法により形成する(図2
(C))。
【0031】次に、例えば図2(B)を用い説明した方
法によりこの樹脂の膜35を硬化させると共に発泡させ
て空隙37aを形成する(図3(A))。
【0032】次に、必要に応じ図1(C)を用い説明し
た方法により平坦化層(図示せず)を形成し、次に、こ
の試料表面を、ビヤポスト45の表面が露出されるまで
エッチングする。これにより空隙37aを有する層間絶
縁膜47が得られる(図3(B))。
【0033】次に、この層間絶縁膜47上に上側配線形
成用の薄膜たとえばクロム、金、或いは銅などの薄膜
(図示せず)を好適な方法により形成し、さらにこの薄
膜を公知の方法によりパターニングして上側配線49を
得る(図3(C))。
【0034】その後、必要な層数に応じて図1(D)〜
図3(C)を用いて説明した手順を繰り返すことにより
所望の多層配線構造が得られる。
【0035】上述においてはこの発明の多層配線構造の
実施例について説明したがこの発明は上述の実施例に限
られない。たとえば、下側配線や上側配線の形成手順は
単なる例示にすぎない。また、多層配線の構造も単なる
例示にすぎない。
【0036】
【発明の効果】上述した説明から明らかなようにこの発
明によれば、樹脂で構成され、かつ、内部に空隙を多数
有する多孔質状の層間絶縁膜を、多層配線構造の形成途
中で形成できる。したがって、単に樹脂のみで層間絶縁
膜を構成する場合とは異なる比誘電率の層間絶縁膜が容
易に得られる。しかも、層間絶縁膜形成用の樹脂への発
泡剤の混合量を調整することにより比誘電率を制御でき
るので、層間絶縁膜の比誘電率制御が行える。このた
め、所望の比誘電率の層間絶縁膜が得やすくなるので電
子装置やICにおける伝送特性の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の説明に供する工程図である。
【図2】実施例の説明に供する図1に続く工程図であ
る。
【図3】実施例の説明に供する図2に続く工程図であ
る。
【図4】従来技術の説明に供する工程図である。
【図5】従来技術の説明に供する図4に続く工程図であ
る。
【符号の説明】
31:基板 33:発泡剤 35:層間絶縁膜形成用樹脂の膜 37,47:空隙を有する層間絶縁膜 37a:空隙 41:下側配線 45:ビヤポスト 49:上側配線
───────────────────────────────────────────────────── 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 H05K 1/03 E 7011−4E

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂で構成された層間絶縁膜を有する多
    層配線構造を形成するに当たり、 層間絶縁膜の形成を以下の(a)〜(c)の工程を含む
    工程により行うことを特徴とする多層配線構造の形成方
    法。 (a)層間絶縁膜を形成するための樹脂中に、該樹脂を
    硬化させるために後に該樹脂に印加されるエネルギの作
    用により分解する発泡剤を、混入する工程。 (b)該発泡剤を混入させた樹脂の膜を層間絶縁膜を形
    成するための下地上に形成する工程。 (c)該樹脂の膜が形成された下地に前記エネルギを加
    え該樹脂の膜を硬化させると共に該硬化膜中に前記発泡
    剤に起因した空隙を形成する工程。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の多層配線構造の形成方
    法において、 前記発泡剤をナフトキノンジアジド化合物としたことを
    特徴とする多層配線構造の形成方法。
JP6861793A 1993-03-26 1993-03-26 多層配線構造の形成方法 Withdrawn JPH06283864A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6194029B1 (en) 1998-02-12 2001-02-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of forming porous film and material for porous film
JP2002280692A (ja) * 2001-03-22 2002-09-27 Hitachi Chem Co Ltd 金属薄膜層が形成された接続用導体内蔵の両面板製造方法
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