JPS6165457A - Multilayer wiring structure of semiconductor devices - Google Patents

Multilayer wiring structure of semiconductor devices

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JPS6165457A
JPS6165457A JP18639184A JP18639184A JPS6165457A JP S6165457 A JPS6165457 A JP S6165457A JP 18639184 A JP18639184 A JP 18639184A JP 18639184 A JP18639184 A JP 18639184A JP S6165457 A JPS6165457 A JP S6165457A
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Japan
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multilayer wiring
film
conductor layer
wiring structure
organic resin
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Mitsuru Hirao
充 平尾
Shunichi Numata
俊一 沼田
Yasuhiro Mochizuki
康弘 望月
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Resonac Corp
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Hitachi Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体装置の多層配線構造に関する。[Detailed description of the invention] [Field of application of the invention] The present invention relates to a multilayer wiring structure of a semiconductor device.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

半導体装置の製造における多層配線技術は、集積度の向
上に伴ってますますその重要さが増加している。半導体
装置の形成時に表面に現われるさまざまな凹凸上に、信
頼性の高い配線を形成することがその技術課題である。
Multilayer wiring technology in the manufacture of semiconductor devices is becoming increasingly important as the degree of integration increases. The technical challenge is to form highly reliable wiring on the various irregularities that appear on the surface when semiconductor devices are formed.

現在広く使われている方法は、気相成長法(CVD法)
による無機膜やそれ等の膜とスピンナーでコーティング
できる無機膜との腹合構造の膜を配線層間の絶縁膜とし
、配線用の導体層を多層に形成する方法である。
The currently widely used method is vapor phase growth (CVD).
In this method, a multilayer conductor layer for wiring is formed by using an inorganic film made by the above-mentioned inorganic film or a film with an anti-corrosive structure of an inorganic film that can be coated with a spinner as an insulating film between wiring layers.

ところで、気相成長法では膜の表面の凹凸は下地の凹凸
全忠実に反映したものとなり、表面を平坦化することは
できない。
By the way, in the vapor phase growth method, the irregularities on the surface of the film faithfully reflect the irregularities of the underlying layer, and the surface cannot be flattened.

表面の平坦化は、導体層の断線を防止するだけでなく、
段差部で起る導体層の厚さの減少を防ぎ配線抵抗を下げ
、また配線の加工精度を上げる等の効果があり、多層配
線技術の中でも最も重要な技術の一つである。
Flattening the surface not only prevents disconnection of the conductor layer, but also
It is one of the most important multilayer wiring technologies because it prevents the thickness of the conductor layer from decreasing at stepped portions, lowers wiring resistance, and improves wiring processing accuracy.

従来、平坦化を実現するためのさまざまな方法が提案さ
れて来た。例えば、特公昭57−18343号公報には
、付着された導体層の一部を酸化物として層間の絶縁膜
の一部として利用し、段差の発生を抑える方法が開示さ
れている。また、特開昭56−76548号公報に見ら
れるように、低融点のガラスを表面に付着し、軟化点以
上の温度に加熱して段差部の傾斜を緩和する方法もある
Conventionally, various methods have been proposed to achieve planarization. For example, Japanese Patent Publication No. 57-18343 discloses a method in which a part of the attached conductor layer is made into an oxide and used as part of an interlayer insulating film to suppress the occurrence of steps. There is also a method of attaching low melting point glass to the surface and heating it to a temperature above the softening point to reduce the slope of the stepped portion, as shown in Japanese Patent Application Laid-open No. 56-76548.

この方法の他に、有機樹脂膜を用いて層間の絶縁膜とす
る方法がある。例えば、ポリイミド等はその典型である
。ポリイミドは硬化させる前は液状であり、ウェハ表面
にスピンナーで塗布して静置するだけで簡単に平坦化を
達成することができ、多層配線形成上、有利な特性をも
つ。しかし、致命的な欠点は、他の有機樹脂膜と同様に
、透湿性に劣るという点である。層間膜あるいは最上層
の保護膜に透湿性がある場合、外部から侵入した水分は
容易に配線層に達し導体として使われている金属の腐蝕
を助長する。
In addition to this method, there is a method using an organic resin film as an interlayer insulating film. For example, polyimide is a typical example. Polyimide is in a liquid state before being cured, and can be easily flattened by simply applying it to the wafer surface with a spinner and leaving it to stand, and has advantageous properties in forming multilayer wiring. However, its fatal drawback, like other organic resin films, is that it has poor moisture permeability. If the interlayer film or the uppermost protective film is moisture permeable, moisture entering from the outside easily reaches the wiring layer and promotes corrosion of the metal used as a conductor.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、表面の平坦化ができ、かつ信頼性の高
い半導体装置の多層配線構造を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a multilayer wiring structure for a semiconductor device that can have a flat surface and is highly reliable.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の特徴は、第n爵目の導体層、第n番目の導体層
上に櫨j−される絶縁層、絶縁層上に積層される第(n
+1)番目の導体層から成る半導体装置の多層配線f4
造に於いて、絶縁層は、第n番目の導体層上に積層され
る無機絶縁膜と熱膨張係数が第(+1+1 )番目の導
体層の熱膨張係数より小さい有機樹脂膜とを含むことに
ある。
The features of the present invention include an n-th conductor layer, an insulating layer formed on the n-th conductor layer, and an (n-th) layer laminated on the insulating layer.
+1) multilayer wiring f4 of a semiconductor device consisting of the conductor layer
In the structure, the insulating layer includes an inorganic insulating film laminated on the nth conductor layer and an organic resin film having a coefficient of thermal expansion smaller than that of the (+1+1)th conductor layer. be.

また、本発明の有機樹脂膜は、熱膨張係数が無機絶縁膜
の熱膨張係数より大きい有機樹脂膜である。
Further, the organic resin film of the present invention is an organic resin film whose coefficient of thermal expansion is larger than that of the inorganic insulating film.

〔発明の″A施例〕[Example ``A'' of the invention]

第1図は本発明を二層配線に適用した場合の、断面構造
である。第一層目アルミニウムは比較的薄い無機膜4で
覆われており、この上に有機膜が形成されている。また
、最上層の保護膜は無機膜を使用でき、第二層目アルミ
ニウムの信頼性も確保されている。
FIG. 1 shows a cross-sectional structure when the present invention is applied to a two-layer wiring. The first layer of aluminum is covered with a relatively thin inorganic film 4, on which an organic film is formed. Furthermore, an inorganic film can be used as the top protective film, and the reliability of the second aluminum layer is also ensured.

以下、第2図を使って本発明の実施例を詳細に説明する
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail using FIG. 2.

(第2図 (a)) ソース、ドレイン、ペース、エミッタ等の種々の接合を
半導体基体1に形成した後、半導体基体1の表面にリン
ガラス1摸(PSG膜)2を形成する。この1漠は、良
く知られているように、表面の安定化のために設けられ
る。この後、配線を取り出すべき所定の部分の118 
G膜2に、中導体基体1の表面に達する孔を形成する。
(FIG. 2(a)) After various junctions such as source, drain, paste, emitter, etc. are formed on the semiconductor substrate 1, a phosphorus glass 1 (PSG film) 2 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1. This area is provided for surface stabilization, as is well known. After this, 118 of the predetermined part where the wiring is to be taken out.
A hole reaching the surface of the medium conductor base 1 is formed in the G film 2 .

この図では、簡単のため、種々の接合や、表面に存在す
る凹凸を省略した。
In this figure, various joints and irregularities existing on the surface are omitted for simplicity.

(第2図 (b)) この表面全体に第−倍目の導体層3を所定の厚さで付着
させ、不用の部分を通常のホ)Uングラフイ技術により
取り除く。
(FIG. 2(b)) A second conductor layer 3 is deposited on the entire surface to a predetermined thickness, and unnecessary portions are removed by a conventional lithography technique.

(第2図 (C)) 次に、無機絶縁膜4を全面に積層する。この無機絶縁膜
4ii導体1−3の表面を覆って、上層の有機膜を通し
て侵入してくる水分を阻止する。この無機膜は、導体層
3がアルミニウムの場合には、さらに別の役をはたす。
(FIG. 2(C)) Next, an inorganic insulating film 4 is laminated over the entire surface. This inorganic insulating film 4ii covers the surface of the conductor 1-3 to prevent moisture from entering through the upper organic film. This inorganic film plays a further role when the conductor layer 3 is made of aluminum.

アルミニウムには、熱処理中にその表面が盛り上がるヒ
ロックという現象があることは広く知られているが、ア
ルミニウムの表面に無機膜がある:場合には、これが抑
制され机このような点から、この無機絶縁膜4の厚さは
1000〜4000A程度にするのが好適である。
It is widely known that aluminum has a phenomenon known as hillocks, where the surface of aluminum rises during heat treatment, but aluminum has an inorganic film on its surface. The thickness of the insulating film 4 is preferably about 1000 to 4000 Å.

(第2図 (d)) 次に有機樹脂j莫となる低熱、;膨張ポリイミド5を所
定のノ12さに形成する。ここで低熱膨張ポリイミド5
は後述する材料の中の一つであり、その熱膨張係数は約
I X 10−’ K”’であり、第二番目の導体層を
形成するAt(熱膨張係数2.3X10−’に一部 )
、Cu(熱膨張係数1.4 X 10−’ K−’ )
、ALIC熱膨張係数1.4 X 10−’ K−’ 
)等の2膨張係数より小さい。この厚さは、表面の凹凸
が後の二層目導体層形成工程で悪い影響を及ぼさない程
度に表面の段差を緩和するように、また、一層目導体と
二j−目導体間の層間耐圧を所定の値にするように選ぶ
べきである。通常のLSIでは0.5〜4μmが適当で
ある。
(FIG. 2(d)) Next, the expanded polyimide 5 is formed into a predetermined size by applying low heat to the organic resin. Here, low thermal expansion polyimide 5
is one of the materials described below, and its coefficient of thermal expansion is about I x 10-'K"', and At (thermal expansion coefficient equal to 2.3 Department )
, Cu (thermal expansion coefficient 1.4 x 10-'K-')
, ALIC thermal expansion coefficient 1.4 X 10-'K-'
) is smaller than 2 expansion coefficients such as This thickness is designed to reduce the unevenness of the surface to the extent that it does not have a negative effect on the subsequent process of forming the second conductor layer, and also to reduce the interlayer breakdown voltage between the first conductor and the second conductor. should be chosen to have a predetermined value. For normal LSI, 0.5 to 4 μm is appropriate.

(第2図 (e)) 次に、無機絶縁膜4と低熱膨張有機膜5とからなる層間
膜にスルーホール9を形成する。これは通常のホトリン
グラフィ技術により可能である。
(FIG. 2(e)) Next, through holes 9 are formed in the interlayer film consisting of the inorganic insulating film 4 and the low thermal expansion organic film 5. This is possible using conventional photolithography techniques.

この場合、形成したスルホール9の側壁は、本図のよう
に、30〜50度の傾斜した面となる。従つて、第2図
(0に示すように、第二層導体を形成した場合、スルー
ホール部分での配線材のつきまわりは非常に良好となり
、信頼性の高い配線を形成できる。スルーホール90部
分の無機絶縁膜4の加工は、有機膜5をマスクとしてセ
ルファラインにできるため、特別の問題は生じない。
In this case, the side wall of the formed through hole 9 becomes a surface inclined at 30 to 50 degrees, as shown in this figure. Therefore, when a second layer conductor is formed as shown in FIG. Since the processing of the inorganic insulating film 4 in this portion can be done as a self-line using the organic film 5 as a mask, no particular problem arises.

(第2図 (0) この後、通常の方法により第二番目の導体層の積層及び
パターニングを行なう。この時、前述のように表面の凹
凸が小さくなっているため、精度の高い加工ができ、導
体膜厚のばらつきも小さく、信頼性の高い配線を形成す
ることができる。
(Fig. 2 (0)) After this, the second conductor layer is laminated and patterned using the usual method. At this time, as mentioned above, since the surface irregularities are small, highly accurate processing is possible. Also, variations in conductor film thickness are small, and highly reliable wiring can be formed.

最後に保護膜となる無機絶縁膜7全形成して第1図の形
状となる。iFn常の有機膜を層間膜として用いた場合
、この上に無機膜を積層すると、無機膜にクラックが入
り、(呆護膜の役目を果さなくなってしまう。低膨張有
機膜の場合には、このような問題はなく、二t* +」
アルミニウム配線の信頼性を十分に上げることができる
Finally, the entire inorganic insulating film 7, which will serve as a protective film, is formed to form the shape shown in FIG. iFn When an ordinary organic film is used as an interlayer film, if an inorganic film is laminated on top of it, the inorganic film will crack and will no longer function as a protective film.In the case of a low expansion organic film, , there is no such problem, 2t*+'
The reliability of aluminum wiring can be sufficiently increased.

以上は二)i配線音形成する場合を例にして説明したが
、さらに多層化を進める場合には第2図(C)〜(f)
の工程を繰り返し行なえば良く、そのために祈念な問題
が生じることは無い。
The above has been explained using 2) i wiring sound formation as an example, but when further multilayering is required, the steps shown in Fig. 2 (C) to (f)
All you have to do is repeat the process, and no problems will arise.

このように、低膨張ポリイミド膜5e層間膜の一部とし
て用いることにより、クラックの発生を防止することが
出来、かつ、表面の平坦化も可能となる。従って、加工
′n1度の向上、配線の信頼性の向上が計れるだけでな
く、歩留まりの向上にも寄与し、その効果は大きい。
In this way, by using the low expansion polyimide film 5e as a part of the interlayer film, it is possible to prevent cracks from occurring and also to flatten the surface. Therefore, it is possible not only to improve the degree of processing and the reliability of wiring, but also to contribute to an improvement in yield, which has a large effect.

本発明で使用する低熱膨張の有機樹脂膜の材料の一列を
次式CI)に示す。
A list of materials for the low thermal expansion organic resin film used in the present invention is shown in the following formula (CI).

〔I〕[I]

(Rは低級アルキル基、含弗素低級アルキル基、nはO
〜4である。) から選ばれる芳註族基である。〕で示される化学構造単
位を含むポリイミドからなる。
(R is a lower alkyl group, a fluorine-containing lower alkyl group, n is O
~4. ) is an aromatic group selected from ] Consists of polyimide containing the chemical structural unit shown.

′また、好ましくは、 〔■〕 で示される化学構造単位を含むポリイミドからなる。さ
らに、好筐しくは、式〔■〕、またはCIDを含むポリ
イミドは、次式CI[[] 〔式中、Ar2は21t[liの芳香族基、A r s
は4価の芳香族基である。〕で示される化学構造単位を
含むポリイミドである。
'Also, it is preferably made of polyimide containing a chemical structural unit represented by [■]. Furthermore, preferably, the polyimide containing the formula [■] or CID has the following formula CI[[] [wherein Ar2 is an aromatic group of 21t[li], A r s
is a tetravalent aromatic group. ] It is a polyimide containing the chemical structural unit shown by.

本発明で使用する低熱膨張の有機樹脂膜の材料ば、p−
フエニレジアξン、2.4−ジアミノトルエン、2.4
=ジアミノキソレン、ジアミノトルエン、1.5−ジア
ミノナフタレン、2.6−ジアミノナフタレン、または
これらのインシアナ−)化物、!:ピフェニルテトラカ
ルボンtaまたはその誘導体との反応によって得ること
が出来る。ジアミンのうちp−フェニレンジアミンは靭
性、疲労特性、耐熱性の点で最もすぐれている。また、
p−フエニレンジイソンアナートも同様である。
The material of the organic resin film with low thermal expansion used in the present invention is p-
Phenylesia ξene, 2.4-diaminotoluene, 2.4
= Diaminoxolene, diaminotoluene, 1.5-diaminonaphthalene, 2.6-diaminonaphthalene, or incyanyl compounds thereof! : Can be obtained by reaction with piphenyltetracarbonta or its derivatives. Among diamines, p-phenylenediamine has the best toughness, fatigue properties, and heat resistance. Also,
The same applies to p-phenylene diisonanate.

テトラカルボン酸の誘導体は、エステル、酸無水物、酸
塩化物がある。酸無水物を用いると、合成上野゛ましい
。合成反応は、N−メチルピロリドン(NMP)、ジメ
チルホルムアミド(DMF)。
Derivatives of tetracarboxylic acids include esters, acid anhydrides, and acid chlorides. The use of acid anhydrides is advantageous in terms of synthesis. The synthesis reaction is N-methylpyrrolidone (NMP) and dimethylformamide (DMF).

ジメチルアセトアミド(J)MAC)、ジメチルスルホ
キサイド(DMSO)、硫酸ジメチル、スルホラン、ブ
チロラクトン、クレゾール、フェノール、ハロゲン化フ
ェノール、シクロヘキサノン。
Dimethylacetamide (J) MAC), dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethyl sulfate, sulfolane, butyrolactone, cresol, phenol, halogenated phenol, cyclohexanone.

ジオキサンなどの溶液中で、0〜200℃の範囲で行な
われる。
It is carried out in a solution such as dioxane at a temperature of 0 to 200°C.

本発明で藺用する低熱膨張の有機樹脂膜の材料としては
、前記生成分の他に許容される範囲で他の芳香族ジアミ
ン、芳香族ジイソシアナート、テトラカルボン酸、ある
いは、その誘導体を導入して変性することも可能である
In addition to the above-mentioned components, other aromatic diamines, aromatic diisocyanates, tetracarboxylic acids, or derivatives thereof may be introduced as materials for the low thermal expansion organic resin film used in the present invention. It is also possible to denature it.

具体的に例を挙げると、m−フェニレンジアミン、ベン
ジジン 4.4//−ジアミノトルエニル、4 、4/
//−ジアミノクォーターフェニル、4゜4’−0アミ
ノジフエニルメタン、1.2−ビス(アニリノ)エタン
、4.4’−ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジ
フェニルスルホン、2゜2−ビスCp−7ミノフエニル
)フロパン、2゜2−ビス(p−アミノフェニル)へキ
サフルオロプロパン、3,3′−ジメチルベンジジン、
3゜3′−ジメトキンペンジジン、3.3′−ジメチル
−4,4’−ジアミノジフェニルニーアル、3゜3′−
ジメチル−4,4′−ジアミノジフェニルメタン、ジア
ミノトルエン、ジアミノベンシトリフルオライド、1.
4−ビス(p−アミノフェノキ7)ベンゼン、4.4′
−ビス(p−アミノフェノキシ)ピフェニル、2.2−
ビス(4−(p−アミノフェノキシ)フェニル)プロパ
ン、ジアミノアントラキノン、4.4’−ビス(3−ア
ミノフェノキシフェニル)ジフェニルスルホン、11)
−ビス(アニリノ〕へキサフルオロプロパン、1.4−
ビス(アニリノ)オクタフルオロブタン、1.5−ビス
(アニリノ)デカフルオロペンタン、1.7−ビス(ア
ニリノ)テトラデカフルオロへブタン、一般式 %式% (Rs、Byは二価の有機基、几4.R6は一価の有機
基、p、q+ユ1より大きい整数)で示されるジアミノ
トルエン、2.2−ビス(4−(1)−アミノフェノキ
7)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2.2−ビス
[4−(3−アミノフェノキン)フェニル)へキサフル
オロプロパン、2,2−ビス+4−(2−アミノフェノ
キシ)フェニル)へキサフルオロプロパン、2゜2−ビ
ス[4−(4−アミノフェノキシ)−3゜5−ジメチル
フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2.2−ビス+4
−(4−アミノフェノキシ)−3,5−ジトリフルオロ
メチルフェニル)へキサフルオロプロパン、p−ビス(
4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェノキ7)ベン
ゼン、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、4.4’−ビス(4−
アミノ−3−トリフルオロメチルフェノキシ)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)ジフェニルスルホン、4.4′−ビス
(3−アミノ−5−トリフルオロメチルフェノキシ)ジ
フェニルスルホン、2.2−ビス+4−(4−アミノ−
3−トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル)へキサ
フルオロプロパンなどのジアミン類、並びにこれらのジ
アミンとホスゲンなどの反応によって得られるジイノ7
アナート、例えば、トリレンジイソシアナート、ジフェ
ニルメタンジイソシアナート、ナフタレンジイソンアナ
ート、ジフェニルエーテルジイソンアナート、フェニレ
ン−1,3−”)イアシアナートなどの芳香族ジイソシ
アナート類がある。
Specific examples include m-phenylenediamine, benzidine 4.4//-diaminotoluenyl, 4,4/
//-diaminoquaterphenyl, 4゜4'-0 aminodiphenylmethane, 1,2-bis(anilino)ethane, 4.4'-diaminodiphenyl ether, diaminodiphenylsulfone, 2゜2-bisCp-7 minophenyl) Furopane, 2゜2-bis(p-aminophenyl)hexafluoropropane, 3,3'-dimethylbenzidine,
3゜3'-Dimethquinpenzidine, 3.3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylnial, 3゜3'-
Dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, diaminotoluene, diaminobensitrifluoride, 1.
4-bis(p-aminophenoxy7)benzene, 4.4'
-bis(p-aminophenoxy)piphenyl, 2.2-
Bis(4-(p-aminophenoxy)phenyl)propane, diaminoanthraquinone, 4.4'-bis(3-aminophenoxyphenyl)diphenylsulfone, 11)
-bis(anilino]hexafluoropropane, 1.4-
Bis(anilino)octafluorobutane, 1.5-bis(anilino)decafluoropentane, 1.7-bis(anilino)tetradecafluorohbutane, general formula % formula % (Rs, By are divalent organic groups,几4.R6 is a monovalent organic group, diaminotoluene, 2.2-bis(4-(1)-aminophenox7)phenyl)hexafluoropropane, 2. 2-bis[4-(3-aminophenoquine)phenyl)hexafluoropropane, 2,2-bis+4-(2-aminophenoxy)phenyl)hexafluoropropane, 2゜2-bis[4-(4 -aminophenoxy)-3゜5-dimethylphenyl)hexafluoropropane, 2.2-bis+4
-(4-aminophenoxy)-3,5-ditrifluoromethylphenyl)hexafluoropropane, p-bis(
4-Amino-2-trifluoromethylphenoxy7) Benzene, 4゜4'-bis(4-amino-2-trifluoromethylphenoxy)biphenyl, 4.4'-bis(4-
Amino-3-trifluoromethylphenoxy)biphenyl, 4,4'-bis(4-amino-2-trifluoromethylphenoxy)diphenylsulfone, 4,4'-bis(3-amino-5-trifluoromethylphenoxy) Diphenylsulfone, 2,2-bis+4-(4-amino-
Diamines such as 3-trifluoromethylphenoxy)phenyl)hexafluoropropane, and diino-7 obtained by reaction of these diamines with phosgene, etc.
Examples include aromatic diisocyanates such as tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, naphthalene diisonanate, diphenyl ether diisonanate, phenylene-1,3-'') isocyanate.

また、テトラカルボン酸並びにその誘導体としては次の
ようなものが挙げられる。ここではテトラカルボン酸と
して例示するが、これのエステル化物、酸無水物、酸塩
化物ももちろん使用出来る。
In addition, examples of tetracarboxylic acids and derivatives thereof include the following. Although the tetracarboxylic acid is exemplified here, its esterified products, acid anhydrides, and acid chlorides can of course also be used.

ピロメリット酸、2,3.3’ 、4’ −テトラカル
ボキシジフェニル、3.3’ 、4.4’ −テトラカ
ルボキシジフェニルエーテル、2,3.3’。
Pyromellitic acid, 2,3.3', 4'-tetracarboxydiphenyl, 3.3', 4.4'-tetracarboxydiphenyl ether, 2,3.3'.

4′−テトラカルボキシジフェニルエーテル、3゜3’
 、4.4’−テトラカルボキシベンゾフェノン、2,
3.3’ 、4’ −テトラカルポキ7ペンゾフエノン
、2,3,6.7−テトラカルポキシナフタレン、1,
4,5.7−テトラカルボキ7f7fiVン、1,2,
5.6−テトラカルポキンナフタレン、3.3’ 、4
.4’−テトラカルホキフジフェニルメタン、2.2−
ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン、2,
2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)へキサフル
オロプロパン、3.3’ 、4.4’−テトラカルボキ
ンジフェニルスルホン、a、4;  9,10−テトラ
カルボキシペリレン、2,2−ビス(4−(3,4−ジ
カルボキシフェノキシ)フェニル)プロパン、2.2−
ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキ7)フェニ
ル)ヘキサフルオロプロパン、フタンテトラカルポン酸
、シクロベンクンテトラカルボン酸などがある。また、
反応性官能基を有する化合物で変性し、架橋構造やラダ
ー構造を導入することも出来る。例えば、次のような方
法がある。
4'-tetracarboxydiphenyl ether, 3°3'
, 4.4'-tetracarboxybenzophenone, 2,
3.3', 4'-tetracarpoki7penzophenone, 2,3,6.7-tetracarpoxynaphthalene, 1,
4,5.7-tetracarboxy7f7fiVn, 1,2,
5.6-tetracarpoquinaphthalene, 3.3', 4
.. 4'-Tetracarphokifudiphenylmethane, 2.2-
Bis(3,4-dicarboxyphenyl)propane, 2,
2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)hexafluoropropane, 3.3',4.4'-tetracarboxydiphenylsulfone, a,4; 9,10-tetracarboxyperylene, 2,2-bis (4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl)propane, 2.2-
Examples include bis[4-(3,4-dicarboxyphenox7)phenyl)hexafluoropropane, phthanetetracarboxylic acid, and cyclobenkunetetracarboxylic acid. Also,
It is also possible to introduce a crosslinked structure or ladder structure by modifying with a compound having a reactive functional group. For example, there are the following methods.

(1)一般式(IV)で表わされる化合物で変性するこ
とによって、ピロロン環やイソインドロキナゾリンジオ
ン環など全導入する。
(1) By modifying with a compound represented by the general formula (IV), all of the pyrrolone ring, isoindoquinazolinedione ring, etc. are introduced.

ここで、R′は2+X価の芳香族有機基、ZはNH2基
、C0NHz、’ん、S O2NHK基から選ばれ九基
であり、アミノ基に対して、オルソ位である。
Here, R' is a 2 +

Xは1または2である。X is 1 or 2.

(11)重合性不飽和結合を有するアミン、ジアミン、
ジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸の誘
導体で変性して、硬化時に橋かけ構造を形成する。不飽
和化合物としては、マレイン酸、ナジック酸、テトラヒ
ドロフタル酸、エチニルアニリンなどが使用できる。
(11) Amine, diamine having a polymerizable unsaturated bond,
It is modified with dicarboxylic acid, tricarboxylic acid, and tetracarboxylic acid derivatives to form a crosslinked structure upon curing. As the unsaturated compound, maleic acid, nadic acid, tetrahydrophthalic acid, ethynylaniline, etc. can be used.

(Ill)フェノール性水酸基、ある°いはカルボン酸
ヲモつ芳香族アミンで変性し、この水酸基またはカルボ
キシル基と反応しうる橋かけ剤を用い網目構造を形成す
る。
(Ill) A phenolic hydroxyl group or a carboxylic acid is modified with an aromatic amine, and a network structure is formed using a crosslinking agent that can react with the hydroxyl group or carboxyl group.

これら各成分?用いて変性することにより熱膨張係数4
14整することができる。即ち、以上詳述し比変性成分
は一般式〔■〕に含1れるものであり、この構造単位の
含有ft−増加させることにより、一般式〔■〕で示さ
れる構造単位のみからなるポリマの膨張係数よりも大き
くすることができ、目的あるいは用途に応じて任意に設
定することができる。例えば、一般式C1)で示される
構造単位のみからなるポリマの線膨張係数は約I X 
10−’に−1であるが、パラフェニレンジアミン(一
般式[I]のA ’ I+ I’  I’ D Aと略
す)にジアミノジフェニルニーデル(ff式、c II
 ) (2)A ’ 2 。
Each of these ingredients? The coefficient of thermal expansion is 4 by modifying with
14 can be adjusted. That is, the specific modification component detailed above is included in the general formula [■], and by increasing the content ft of this structural unit, the polymer consisting only of the structural units represented by the general formula [■] It can be made larger than the expansion coefficient, and can be arbitrarily set depending on the purpose or use. For example, the coefficient of linear expansion of a polymer consisting only of structural units represented by the general formula C1) is approximately I
-1 to 10-', but paraphenylenediamine (abbreviated as A'I+I'I'DA of general formula [I]) has diaminodiphenyl needles (ff formula, c II
) (2) A'2.

DDEと略す)を配合した場合、生成ポリイミドの線膨
張係数は第3図の通りとなる。なお、このときのカルボ
ン酸成分はビフェニルテトラカルボン酸二無水物のみを
用いたものであり、全芳香族ジアミン成分とハ41ン七
ルで反応させたものである。
When DDE (abbreviated as DDE) is blended, the linear expansion coefficient of the polyimide produced is as shown in FIG. In addition, the carboxylic acid component used at this time was one using only biphenyltetracarboxylic dianhydride, which was reacted with a wholly aromatic diamine component using halogen.

なお、第3図全党ると、DDEの配合量が75モル係で
は膨張係数の下がり方はかなり急激になっていることが
分る。
In addition, it can be seen from FIG. 3 that the expansion coefficient decreases quite rapidly when the amount of DDE added is 75 moles.

本実施例で、低熱膨張有機樹脂材料は、無機絶縁膜と複
合して使用するので、その材料との接着性が重要である
。無(幾絶縁膜の材料の表面を粗化したり、シランカッ
プリング剤、チタネートカップリング1lll、アルミ
アルコレート、アルミニウムキレート、ジルコニウムキ
レート、アルミニウムアセチルアセトンなどにより表面
処理することが−好ましい。これらの表面処理剤を低熱
膨張有機相11’r”r材料に添加してもよい。
In this example, since the low thermal expansion organic resin material is used in combination with an inorganic insulating film, adhesion with the material is important. It is preferable to roughen the surface of the material of the insulating film or to perform surface treatment with a silane coupling agent, titanate coupling, aluminum alcoholate, aluminum chelate, zirconium chelate, aluminum acetylacetone, etc. These surface treatments Agents may be added to the low thermal expansion organic phase 11'r''r material.

本実施例におい工、より熱膨張係数を下げたり、弾性率
を上げたり、流動性をコントロールしたり、または低コ
スト化するために、無機質、有機質、または金属などの
粉末、繊維、チョツプドストランドなどを混合して使用
することも出来る。
In this example, in order to lower the coefficient of thermal expansion, increase the modulus of elasticity, control fluidity, or reduce costs, we used powders, fibers, and chopped materials such as inorganic, organic, or metal materials. It is also possible to use a mixture of strands.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、表面の平坦化ができ、かつ、クランク
の発生を防止できる半導体装置の多層配線構造を得るこ
とができる。
According to the present invention, it is possible to obtain a multilayer wiring structure of a semiconductor device that can flatten the surface and prevent the occurrence of cranks.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の断面構造図、第2図は本発
明の一実施例の製造工程図、第3図はDDEの配合量と
ポリイミドの線膨張係数の関係を示す図である。 3・・・1番目の導体層、4・・・無機絶縁膜、5・・
・低熱第2刃 第2因 (〆う ぐe) 第315g
Figure 1 is a cross-sectional structural diagram of an embodiment of the present invention, Figure 2 is a manufacturing process diagram of an embodiment of the present invention, and Figure 3 is a diagram showing the relationship between the amount of DDE blended and the coefficient of linear expansion of polyimide. be. 3... First conductor layer, 4... Inorganic insulating film, 5...
・Low heat 2nd blade 2nd cause (〆UGE) 315g

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、第n番目の導体層、この第n番目の導体層上に積層
される絶縁層、この絶縁層上に積層される第(n+1)
番目の導体層から成る半導体装置の多層配線構造に於い
て、 前記絶縁層は、前記第n番目の導体層上に積層される無
機絶縁膜と熱膨張係数が前記第(n+1)番目の導体層
の熱膨張係数より小さい有機樹脂膜とからなることを特
徴とする半導体装置の多層配線構造。 2、特許請求の範囲第1項に於いて、前記有機樹脂膜は
、熱膨張係数が前記無機絶縁膜の熱膨張係数より大きい
有機樹脂膜であることを特徴とする半導体装置の多層配
線構造。 3、特許請求の範囲第1項において、前記有機樹脂膜が
次式〔 I 〕 ▲数式、化学式、表等があります▼〔 I 〕 〔式中、Ar_1は ▲数式、化学式、表等があります▼ (Rは低級アルキル基、含弗素低級アルキル基、nは0
〜4である。)、 ▲数式、化学式、表等があります▼および▲数式、化学
式、表等があります▼ から選ばれる芳香族基である。〕で示される化学構造単
位を含むポリイミドからなることを特徴とする半導体装
置の多層配線構造。 4、特許請求の範囲第1項において、前記有機樹脂膜が
次式〔II〕 ▲数式、化学式、表等があります▼〔II〕 で示される化学構造単位を含むポリイミドからなること
を特徴とする半導体装置の多層配線構造。 5、特許請求の範囲第3項または第4項において、前記
有機樹脂膜が次式〔III〕 ▲数式、化学式、表等があります▼〔III〕 〔式中、Ar_2は2価の芳香族基、Ar_3は4価の
芳香族基である。〕で示される化学構造単位を含むポリ
イミドからなることを特徴とする半導体装置の多層配線
構造。
[Claims] 1. nth conductor layer, insulating layer laminated on this nth conductor layer, (n+1)th conductor layer laminated on this insulating layer
In a multilayer wiring structure of a semiconductor device including a conductor layer, the insulating layer has a coefficient of thermal expansion that is higher than that of the (n+1)th conductor layer than the inorganic insulating film laminated on the n-th conductor layer. 1. A multilayer wiring structure for a semiconductor device, comprising an organic resin film having a coefficient of thermal expansion smaller than that of . 2. A multilayer wiring structure for a semiconductor device according to claim 1, wherein the organic resin film is an organic resin film having a coefficient of thermal expansion larger than that of the inorganic insulating film. 3. In claim 1, the organic resin film is expressed by the following formula [I] ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼[I] [In the formula, Ar_1 is ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (R is a lower alkyl group, a fluorine-containing lower alkyl group, n is 0
~4. ), ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ and ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ It is an aromatic group selected from. ] A multilayer wiring structure for a semiconductor device, characterized in that it is made of polyimide containing a chemical structural unit represented by the following. 4. In claim 1, the organic resin film is made of polyimide containing a chemical structural unit represented by the following formula [II] ▲ Numerical formula, chemical formula, table, etc. ▼ [II] Multilayer wiring structure of semiconductor devices. 5. In claim 3 or 4, the organic resin film has the following formula [III] ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ [III] [In the formula, Ar_2 is a divalent aromatic group. , Ar_3 is a tetravalent aromatic group. ] A multilayer wiring structure for a semiconductor device, characterized in that it is made of polyimide containing a chemical structural unit represented by the following.
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