JPS62159449A - 多層配線構造の製造法 - Google Patents

多層配線構造の製造法

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JPS62159449A JP61001129A JP112986A JPS62159449A JP S62159449 A JPS62159449 A JP S62159449A JP 61001129 A JP61001129 A JP 61001129A JP 112986 A JP112986 A JP 112986A JP S62159449 A JPS62159449 A JP S62159449A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体集積回路、ノ(プルメモリ素子等の電
子回路部品における多層配線構造の製造法に関する。
(従来の技術) 従来、半導体集積回路等における多層配線構造の製造法
としては、パターン形成された配線層を有する基板上に
真空蒸着、CVD(ケキカルペーパーデポジション)等
の気相成長法により5ift、 SiN等からなる眉間
絶縁膜を形成し、スルーホールを開孔した後、上層配線
法を形成する方法が用いられている。しかし、気相成長
法によって層間絶縁膜を形成する方法では、第3図のよ
うに下層配線層2の段差が眉間絶縁膜3形成後もそのま
ま浅見上層配線層4を形成した際、上記段差部分で配線
層がきわめて薄くなり配線切れが起こりやすいという問
題があった。第3図において1は基体である。
そこでこれを改良するために、眉間絶縁膜の形成を芳香
族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物とから得
られ念ポリアミック酸の溶液を塗布、硬化して行なう方
法が提案され(特公昭51−44871号公報)実用化
されている。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、近年半導体集積回路等の電子部品における集積
度の向上はめざましく、配線構造もますまず多層化され
、配線段差の平坦化に対する必要性は一層増大してきて
いる。上記芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸か
ら得られるポリアミック酸では、ポリアミック酸の溶媒
に対する溶解性が非常に低く、溶液を高濃度化すること
ができないため、上記配線段差の平坦化性が十分でなく
2層以上の多層配線構造の製造は困難であった。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、これら従来技術の欠点に鑑み鋭意検討し
た結果、パターンの形成された配線層を有する基材上に
塗布するポリアミック酸溶液を高濃度化する程、配線段
差の平坦化率が向上すること、また、ポリアミック酸溶
液を高濃度化するためには、低分子量のエステルオリゴ
マー化することが効果的であることを見い出し本発明に
到達した。
本発明は、パターンの形成された配線層を有する基材上
に、芳香族テトラカルボン酸二無水物とアルコール及び
/又はアルコール誘導体とを反応させて得られる芳香族
テトラカルボン酸エステルに、芳香族ジアミン及び/又
はジアミノシロキサンを反応させて得られるポリアミッ
ク酸エステルオリゴマーの溶液を塗布し、硬化して層間
絶縁膜としたのちスルーホールを形成し、その後上層配
線層を形成することを特徴とする多層配線構造の製造法
に関する。
、本発明におけるパターンの形成された配線層を有する
基材とは2例えば、  AI!配線層を形成したシリコ
ン半導体基板v  Cu配線層を形成したセラミックハ
イフリット基板等を指す。
また2本発明におけるポリアミック酸エステルオリゴマ
ーは、必要に応じて溶媒の存在下で芳香族テトラカルボ
ン酸二無水物とアルコール及び/又はアルコール誘導体
とを反応させて得られる芳香族テトラカルボン酸エステ
ルに、芳香族ジアミン及び/又はジアミノシロキサンを
反応させテ得られる。この際必要に応じて芳香族テトラ
カルボン酸エステルとともに芳香族テトラカルボン酸二
無水物を併用し、生成するポリアミック酸エステルオリ
ゴマーの分子量を調整することも可能である。芳香族テ
トラカルボン酸二無水物を併用する場合には、芳香族テ
トラカルボン酸エステルを合成する際に用いるアルコー
ル及び/又はアルコール誘導体の量を芳香族テトラカル
ボン酸二無水物の当量より少なくして二無水物を残す様
にしてもよいし、また、後で芳香族ジアミン及び/又は
ジアミノシロキサンと反応させる際に新たに添加しても
よい。
溶解性、硬化時の発泡等の点から芳香族テトラカルボン
酸二無水物1モルに対し、アルコール及び/又はアルコ
ール誘導体1.5〜2モルを反応させることが好ましい
また、必要に応じて用いられる溶媒としてはブチルセロ
ソルブ等のエーテルグリコール系溶媒。
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
スルホキサイド等のアミド系溶媒等の1種または2種以
上が用いられる。
芳香族テトラカルボン酸二無水物は、一般式0式% (ここでR1は4価の芳香族炭化水素基である。)で示
されるが2例えば、a、3:4.4’−ベンゾフェノン
テトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、
3.ご4.4′−ジフェニルテトラカルボン酸二無水物
、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、Z&6
,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、λ11−
ピリジンテトラカルボン酸二無水物、 1.4. s、
 s−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あり、これら
は1種又は211以上が用いられる。
また、芳香族テトラカルボン酸二無水物をエステル化す
るアルコール及びアルコール誘導体としては、メタノー
ル、エタノール、プロパツール。
イソプロピルアルコール、ブタノール等の1価アルコー
ル、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリ
セリン、トリメチロールプロパン等の多価アルコール、
セロソルブ類、カルピトール類などがあり、これらの1
mまたは2種以上が用いられる。アルコールとアルコー
ル誘導体とを併用してもよい。
また2本発明に用いられる芳香族ジアミンは一般式 %式% (ここでR2は2価の芳香族炭化水素基である。)で示
されるが2例えば、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、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、2.6−ナフタレンジア
ミン等があシ、これらは1種または2種以上が用いられ
る。
また本発明に用いられるジアミノシロキサンは一般式 (ここでFLsは炭素数1〜]0の2価の炭化水素基。
几4p RL R6* R?は炭素数1〜10の1価の
炭化水素基であり、これらは同一であっても相違しても
よい。nf′1l−10の整数である)で示され。
例えば。
CHs   CHs C6H5C6H5 等があり、これらは1種または211以上が用いられる
芳香族ジアミンとジアミノシロキサンとは併用してもよ
い。
本発明における芳香族テトラカルボン酸二無水物のエス
テル化反応の反応温度は使用する溶媒。
アルコール及びアルコール誘導体によって異なシ。
特に制限はないが2例えば3. s: 4.4’−ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸二無水物をN−メチル−2
−ピロリドン中でエタノールを用いてエステル化する場
合には80℃〜150℃の反応温度が好ましい。
芳香族ナト2カルボン酸エステルおよび必要に応じて芳
香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミン及び/
又はジアミノシロキサンとの反応は、生成したポリアミ
ック酸エステルオリゴマーを硬化して得られるポリイミ
ド樹脂の耐熱性を最良とするために芳香族テトラカルボ
ン酸エステル(芳香族テトラカルボン酸二無水物を用い
る場合にはそれとの総和)と、芳香族ジアミン及び/又
はジアミノシロキサンとをほぼ等モルとして行なうこと
が好ましい。またこの反応温度は、高すぎると生成する
ポリアミック酸エステルオリゴマーがイミド化し、溶解
性が落ちて析出してしまうため、高くとも90℃までの
反応温度で行なうことが好ましい。
次にこうして得られたポリアミック酸エステルオリゴマ
ー溶液を、あらかじめパターンの形成された配線層を有
する基材上に、スピンナ等を用いて塗布し、100〜2
00℃好ましくは120〜180℃の温度で好1しくけ
1〜2時間乾燥した後、300〜400℃好ましくは3
20〜380℃の温度で好ましくは1〜2時間硬化する
ことによりポリイミドの層間絶縁膜が得られる。
こうして得られた層間絶縁膜上に通常のホトレソグラフ
イ一工程によってレジストパターンを形成した後、ヒド
ラジン系エッチャントを用たウェットエツチングもしく
は02プラズマによるドライエツチング等の方法で所定
の部位にスルーホールを開孔する。
次に、上記のスルーホールを形成した層間絶縁膜上に上
層配線層を真空蒸着、CVD等の方法を用いて形成する
ことによシ本発明の多層配線構造が得られる。
また、さらに上層配線層をパターニングし、上記プロセ
スをくシ返すことによシ、配線層と絶縁層の多層化され
た構造を形成することができる。
(実施例) 以下、実施例、比較例を用いて本発明を説明する。
実施例1 a、ポリアミック酸エステルオリゴマー溶液の合成 3、3: 4.4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物3121gをN−メチル−2−ピロリドン69
.19に添加し、80℃まで加熱した後エタノール9.
219を加え、100℃で2時間反応させベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸エステルとした。
次にこの液に4.4′−ジアミノジフェニルエーテル2
0.019を添加し、80°Cで3時間反応させた。
得られたポリアミック酸エステルオリゴマー溶液は25
℃で2ボイズの粘度であった。
b、多層配線層の形成 次に厚さ1μmで幅1.0〜5.0μmのAA配線パタ
ーンを真空蒸着および通常のホトリソプロセスで形成し
たシリコンウェファ上に、スピンナー塗布材を用いて3
000 rpm/30 SeCf上記ポリアミック酸エ
ステルオリゴマー液を塗布した。
その後、150℃で1時間乾燥、350℃で1時間硬化
し、ポリイミドの層間絶縁膜とした。ポリイミド膜の厚
みは2μmであった。次に通常のホトリソプロセスでレ
ジストパターンを形成した後。
ヒドラジンとエチレンジアミンからなるエツチング液で
上記ポリイミド膜にスルーホールを開孔シた。
その後、上層AJ配線層を真空蒸着法によって形成し、
第1図の様な多層配線構造を得た。図において5はポリ
イミドの層間絶縁膜、1,2および4は第3図と同じで
ある。
こうして得られた多層配線構造の下層配線段差平坦化率
を第2図のa、bの値から次式によシ求めたところおよ
そ90%であった。
実施例2 3、3:4.4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二
無水物32.219をN、N−ジメチルホルムアミド6
9.19に添加し、80℃まで加熱した後エタノール8
.299を加え、100℃で2時間反応させベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸エステルとした。
次にこの液に4.4′−ジアミノジフェニルエーテル1
9.019と1,3−ビス(3−アミノプロピル)1、
1.3.3−テトラメチルジシロキサン0.749を加
え80℃で2時間反応させた。こうして得られたシロキ
サン結合を含むポリアミック酸エステルオリゴマー溶液
は25℃で3ボイズの粘度であった。次にこの溶液を用
いて実施例1と同様にして厚さ2μmの層間絶縁膜をも
つ多層配線構造を形成し、その平坦化率を求めたところ
およそ95%であった。
比較例1 a、 3: 4.4’−ベンゾフェノンテトラカルボン
酸二無水物と4.4′−ジアミノジフェニルエーテルカ
ラ公知の方法によって合成されたポリアミック酸溶液(
濃度15%、粘度10Ps)を用いて、実施例1と同様
にして厚さ2μmの層間絶縁膜をもつ多層配線構造を形
成した。こうして得られた多層配線構造の平坦化率を実
施例1と同様にして求めたところおよそ30%であった
(発明の効果) 本発明によれば、下層配線層の段差を層間絶縁層によっ
てほぼ完全に平坦化出来るため、多層配線化による段差
の発生がほとんどなく、従って配線の信頼性が飛躍的に
向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は2本発明の一実施例になる多層配線構造の断面
図、第2図は、平坦化率評価法パターンの断面図および
第3図は、気相成長法によるSigh膜を眉間絶縁膜と
した従来法による多層配線構造の断面図を示す。 符号の説明 1・・・基材         2・・・下層配線層3
・・・層間絶縁膜      4・・・上層配線層5・
・・ポリイミドの眉間絶縁膜 代理人 弁理士 若 林 邦 彦 ゝ(− 第1 口 第2図 h 5 口

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、パターンの形成された配線層を有する基材上に、芳
    香族テトラカルボン酸二無水物とアルコール及び/又は
    アルコール誘導体とを反応させて得られる芳香族テトラ
    カルボン酸エステルに芳香族ジアミン及び/又はジアミ
    ノシロキサンを反応させて得られるポリアミツク酸エス
    テルオリゴマーの溶液を塗布し、硬化して層間絶縁膜と
    したのちスルホールを形成し、その後上層配線層を形成
    することを特徴とする多層配線構造の製造法。
JP61001129A 1986-01-07 1986-01-07 多層配線構造の製造法 Expired - Lifetime JPH069222B2 (ja)

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