JPS62169498A - 多層混成集積回路及びその製造方法 - Google Patents

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】 発明の背景 １、発明の分野 本発明は絶締基質上に形成させた交互する導体層と絶縁
層から成る多層混成集積回路に関し、且つ特にかかる集
積回路の簡単な製造方法に関するものである。

１、従来の技術の記述 多層混成集積回路は一般に絶縁基板上に積層させた交互
する導体と誘電体の層から成っている。

各導体層は組立てる回路の必要条件に依存する導体材料
の所定の力線のパターンとして形成させる。

各導体層を、誘電体絶縁層中に形成させる、”バイアホ
ール”（ｖｉａ　ｈｏｌｅ）と呼ばれる空孔によって相
互に結合させる。導体層は、たとえば金、銅、アルミニ
ウム、白金、パラジウム、銀及びそれらの混合物のよう
な貴金属材料に基づく組成物用いられる通常のガラス系
のような絶縁材料から成っている。さらに最近、低い誘
電率を有し、きわめて厚い層を形成することができ且つ
良好な斡バイアホール”分解能を可能とすることから、
ポリイミド材料が誘電体絶縁材料として用いられている
。これは導体力線電気容量の大きな低下を可能とし且つ
ショート電搬遅延が回路の設計における重要な要因であ
る用途、たとえば、ウェーファー規模集積デバイス、に
おいて特に重要で、６る。

本明細書中に記す”多層集積回路”という用語は、たと
えばウェーファー規模集積デバイス及び２導体層と１誘
電体層から成るコンデンサーのような大規模集積デバイ
スを包含する。

多層集積回路は一般に、スパッタリング及びフォトエツ
チング／フォトレジスト法を包含する、どちらかといえ
ば費用と時間のかかるプロセスによる薄膜方法によって
製造される。典型的な方法は、たとえばアルミナのよう
な基板の表面上への、たとえばチタン、タングステン又
はクロムのような耐火性金属の接着層のスパッタリング
を包含している。次いで導電性の層、たとえば、金又は
銅を基板の接着層上に基板が完全に被榎されるようにス
パッターする。そののちに、導体力線の所定のパターン
を形成させるために、導体層を７オトエツチングする。

フォトエツチングはネガテ・イブワーキング又はアディ
ティブワーキングフォトレジストの何れかによって達成
することができる。

このようなフォトエツチング方法はこの分野で公知であ
って、マイセルらの薄膜技術ノ・ンドプツク（Ｈａｎｄ
　ｂｏｏｋ　ｏｆ　Ｔｈ１ｍ　Ｆｉｌｍ　Ｔｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙ）中に記されている。

導体力線を°形成させたのち、ポリアミド酸（ｐｏｌｙ
ａｍｉｃ　ａｃｉｄ）溶液（ポリイミドの前駆体）をス
ピンコードする。次いでポリイミド層中のバイアホール
の形成は、やはり公知のネガティブ又はアディティブワ
ーキングフォトレジストのどちらかを用いるフォトエツ
チングによって達成される。次いで、ポリイミド絶縁層
上に別の導体層をスパッターする。望ましい導体力線パ
ターンを得るために再びフォトエツチングを用いる。次
いで別のポリイミド層をスピン−コーティングによって
形成させ且つフォトエツチングを用いてバイアホールを
形成させる。導体と誘電体層の交互層を形成させるため
のこの工糧を、望ましい数の層が得られるまで繰返す。

最終集積回路中の交互層の数は、その回路についての必
要条件に依存するが、一般には５〜１０層から成ってい
る。

多層混成集積回路を製造するためのこのような従来の方
法は、かなりの量の金属がむだになる、スパッタリング
方法の使用のために費用がかかる。

たとえば金、銀、白金及びパラジウムのような貴金属を
用いる場合には、これらの金属の高い価格のために、ス
パッタリング法は特にむだが大きく且つコストが高くな
る。スパッタリングは長い操作時間をもたらし、それも
また製造に要する時間とコストを増大させる。その上、
フォトエツチングの給体的な必要性のために、従来の方
法は厄介であり且つきわめて時間がかかるものとなる可
能性がある。

このような多層集積回路を製造するためのこの種の方法
の費用を低下させ且つ製造に要する時間を短縮するため
のいくつかの試みが存在する。これらの試みの大部分は
、ポリイミド絶縁層のエツチング工程又は絶縁層と導体
層の両方に対して用いるエツチング方法の何れかの改良
をめざすものである。たとえば、米国特許第３．５７５
．７４５号；４、５２５．３８３号：　４．５０８．４
７９号；及び３，８０８．０４９号参照。しかしながら
、これらの試みは何れも、なおスパッタリングとフォト
エツチング方法を用いているために、高い費用と低い生
産速度の問題を解決しなり０著るしく経費を低下させ且
つ製造時間を短縮するためには、これらの方法の中の一
つ又は両方の使用を排除しなければならない。

この問題の解決を試みている集積回路製造の一方法は、
基板上に厚膜の導体材料をスクリーン捺染し且つそれを
約８５０℃の温度で熱硬化させることによって導体層を
形成させることを包含する。

次いでたとえばガラス系に基づく誘電体のような通常の
誘電材料をスクリーン捺染することによって、誘電体層
を形成させる。その後に導体と誘電体の交互する層を同
様にして付与して、多層集積回路を取得する。この方法
は、スパッタリングとフォトエツチングの必要を回避す
るけれども、多くの別の欠点を有している。たとえば、
標準的な誘電体材料に対する誘電層の誘電率は約８〜１
０である。これはかなり高い。標準的な誘電体の代りに
ポリイミド誘電体を用いることによって、約３．７の比
較的低い誘電率を得ることができるけれども、ポリイミ
ド誘電体の使用は厚膜導体材料の使用を妨げる。その理
由は、厚膜の導体を硬化させるためにはそれを約８５０
℃の温度で焼成しなければならないからである。このよ
うな高い温度における焼成は、約４７５℃の分解温度を
有するポリイミドを分解させる。それ故、比較的低い誘
電率を得るためにポリイミドを使用するには、硬化を必
要としない薄膜スパッタリング方法を使用して導体層を
付与しなければならない。前記のように、多層集積回路
を製造するためのこのような方法の欠点は多くある。

発明の要約 本発明は、比較的コストが低く、使用が容易であり且つ
比較的低い誘電率と比較的高い絶縁抵抗を有する回路を
与える、多層集積回路の製造方法を目的とする。本発明
においては、多層集積回路のための基板として絶縁性の
基板を使用する。少なくとも１種の貴金属樹脂酸塩、少
なくとも１種の卑金属樹脂酸塩、少なくとも１種の成膜
性樹脂酸塩、及び媒質から成る有機金属導体組成物を、
望ましい導体力線パターンを形成するように基板上にス
クリーン捺染する。現在のところでは全樹脂酸塩を用い
ることによって、金導体力線パターンを形成させること
が好ましい。本明細書中においては、導体金属樹脂酸塩
は硬化後に金属膜中で主として導体として働らく金属を
含有するものと定義し、一方、卑金属樹脂酸塩は硬化に
おいて金属が酸化する樹脂酸塩であると定義する。卑金
属樹脂酸塩は主として接着増進剤として働らく。成膜性
樹脂酸塩は組成物を付与する表面上の皮膜の形成を増進
する樹脂酸塩である。本発明による有機金属樹脂酸塩は
へテロ原子架橋によって、たとえば有機及び無機分子の
ような、配位子に結合した中心金属イオンから成る化合
物である。スクリーン捺染した有機金属導体を、次いで
乾燥し且つ熱処理して、有機物を除去し、金属膜を残留
させる。

次いで、その上に金、属屓を形成させることによって、
望ましい厚さとなるまで金属膜を重ねて厚くする。金属
層はスクリーン捺染又は電気めっきによって積重するこ
とが好ましい。

次いで、好ましくはポリイミドの、誘電体層を形成させ
る。ポリイミド誘電体層は最初の導体層上で基板に対し
てスピンコーティングするか又はスクリーン捺染する。

現在のところでは、８ミル又はそれよりも大きいバイア
ホールを所望する場合は、望ましいバイアホールパター
ンを形成させるためにフォトエツチング方法を使用する
必要がないという理由で、スクリーン捺染によってポリ
イミド誘電体層を形成させることが好ましい。スクリー
ン捺染に対して適するレオロジーを得るためには、ポリ
アミド酸に対して１種以上の増粘剤を添加しなければな
らない。添加する増粘剤は、スクリーン捺染に適するレ
オロジーを有する溶液を与えなければならないばかりで
なく、約３．７であるポリアミド酸の誘電率に悪影響を
与えてはならない。そのためには、現在のところでは気
相法シリカ増粘剤が好適であって、ポリアミド酸溶液の
重量で約０．１乃至１０ＣＸの量で加えるべきである。

商業的に入手することができる厚膜綺電体の誘電率であ
る、約８よりも低いポリアミド酸溶液の誘電率を保つこ
とが望ましい。

スクリーン捺染したポリアミド酸を次いで予備焼付けし
且つオーブン中で熱硫化させる。熱処理の結果として、
ポリアミド酸は硬化した芳香族ポリイミドに変化する。

誘電体層を蓄積するためには、付加的なポリアミド酸を
ポリイミド上に同一のパターンでスクリーン捺染すれば
よい。次いでそれを熱硬化させるとポリイミドに変化す
る。通常は最終硬化前に次の導体層を付与し、最終硬化
は導体層を硬化させるときに生じる。

スピンコーティングが塗布の方法であるときは、ポリア
ミド酸を増粘剤の使用なしでスピンコーティングする。

使用するポリアミド酸溶液の粘度によっては、それをス
ピンコーティングすることができるように適当な希釈剤
で希釈しなければならないこともある。また、スピンコ
ーティング前に付着増進剤を加える必要がある可能性も
ある。スピン速度の変化によって層の厚さを調節するこ
とができるから、通常は１回のコーティングで十分であ
る。コートした層を次いで熱硬化させてポリイミドとす
る。次いで通常のフォトエツチング方法によってバイア
ホールパターンを形成させればよい。フォトエツチング
の必要のために、誘電体層形成のだめのこの方法は、も
つとも望ましい方法であるとはいえない。

有機金属導体組成物から形成させる次の導体層を、次い
で所定のパターンでスクリーン捺染する。

有機金属組成物は第一の導体層の形成のために用いたも
のと同一の貴金属と卑金属の樹脂酸塩又は異なる金属樹
脂酸塩の何れかとすることができる。

大部分の用途においては、多層集積回路中の導体層の形
成のために用いる有機金属組成物は同一の金属樹脂酸塩
導体を含有している。卑金属樹脂酸塩は、その組成物を
付与すべき表面に応じて、適当な接着性が得られるよう
に変化させるとよい。

たとえば、基板が誘電体層とは異なっている場合は、卑
金属樹脂酸塩の量及び／又は種類を変えねばならないこ
ともある。有機金属組成物をスクリーン捺染したのちに
、それを乾燥し、次いで熱硬化させる。この層もまた、
その上に金属層を形成させることによって望ましい厚さ
となるまで層を重ねてもよい。

そののちに、追加のポリイミドと導体の交互する層を回
路が完成するまで付加すればよい。完成した回路の最上
層は常に導体層である。ポリイミド誘電体と導体の層の
数は回路についての必要条件に依存する。このことは使
用する導体と誘電体のパターンの種類に対しても当ては
まる。一般に、最低で３導体層と２誘電体層が、回路の
形成のために必要である。しかしながら、コンデンサー
は２導体層と１誘電体層から形成せしめることができる
。

かくして本発明の方法はスクリーン捺染方法の使用によ
って従来の方法の欠点を克服する。その結果として、望
ましい導体と誘電体のパターンを取得するために、時間
がかかり且つ手間を要するフォトエツチング及びスパッ
タリング工程の必要がなくなる。本発明の方法は、従来
の方法と比較してより容易な製造、良好な貯蔵寿命及び
広いレオロジー性を包含する、多くのその他の利点を有
している。

本発明を次いで図面を参照してさらに詳細に説明する。

各図面中で同一の部分は、同−又は同等の参照番号によ
って指示する。

第４図を参照すると、本発明による混成多層集積回路を
参照番号１０によって示している。これは絶縁性基板１
２、第一の導体／ＦＪ１４、絶ｌ＃、銹電体層１６、及
び第二の導体層１８、第二の１ｉ７Ｓ縁誘電体層２０及
び第三の導体層２２から成っている。

第４図に示す集積回路は３導体層と２誘電体層を有して
いるのみであるけれども、本発明による多層集積回路は
、製造する特定の回路についての必要条件に応じて、任
意の数の交互する導体と誘電体の層を有することができ
る。一般に、多層混成集積回路は約５〜１０層の交互す
る導体と誘電体の層を含有する。

絶縁性基板１２は、たとえばアルミナ及び三酸化はう素
、二酸化珪素及び酸化鉛のような他の酸化物とアルミナ
の混合物のような、セラミックに基づく材料を包含する
無機酸化物から成ることができるが、後者の場合に、他
の酸化物は基板の重量で約０．５乃至約８％の量で存在
させることができる。二酸化珪素ガラスを包含する種々
のガラス材料をも用いることができる。ベリリア、磁気
化鋼及び予備成形したポリイミド材料は、絶縁性基板の
形成のために用いられる材料のその他の例である。しか
しながら、硬質及び軟質材料の両者を包含する任意の適
当な絶縁基板材料を用いることができる。現在のところ
では、多層集積回路のための基板としては９６にアルミ
ナ基板（４％の種々の混合した酸化物）を用いることが
好適である。

本発明の方法においては、第１図中にもつとも良く示さ
れているように、導体層１４を通常のスクリーン捺染に
より所定のパターンで基板上にスクリーン捺染する。任
意の適当な導体材料を用いることができるけれども、導
体材料はスクリーン捺染に対して適するレオロジーを有
していなければならず且つそれは使用する基板上にスク
リーン捺染することを可能とするために十分な接着性を
有していなければならない。さらに、ポリイミド誘電体
を用いる場合には、それはポリイミドの分解温度よりも
著るしく高くはない温度において硬化することができな
ければならない。現在のところでは、種々の有機金属樹
脂酸塩を含有する有機金属導体組成物を用いることが好
ましい。これは少なくとも１種の貴金属樹脂酸塩、１種
以上の卑金属樹脂酸塩、少なくとも１種の成膜性樹脂酸
塩及び適当な媒質から成っている。本発明に従って使用
することができる有機金属樹脂酸塩は、たとえば有機及
び無機分子のような配位子に対してペテロ原子橋かけに
よって結合した中心金属イオンを包含する化合物である
。樹脂酸塩は天然に産する樹脂酸塩（ロジン）と、たと
えば、一般式：％式％） 式中でＲは８〜２０炭素原子を有する炭化水素であり且
つＭ＋ｎは＋ｎの原子価を有する中心金属である、 を有するカルボン酸塩；一般式： ％式％） 式中でＲは８〜２０炭素原子を有する炭化水素であり且
つＭ　　は＋ｎの原子価を有する中心金属である、 を有するアルコラード；式： ％式％） 式中でＲは８〜１６炭化水素を有する炭化水素基であり
且つＭは＋ｎの原子価を有する中心金属である、 を有する金属メルカプチド；一般式 ％式％） 式中でＲは８〜１６炭素原子を有する炭化水素基であり
且つＭは＋ｎの原子価をもつ中心金属イオンである、 を有する異なる種類の２配位子を有する有機金属化合物
一式： 式中でＲは８〜１６炭素原子を含有する炭化水素基であ
り且つＭは中心金属イオンである、 を有するアルデヒド官能基を含有する化合物；及び式： ％式％） 式中でＲは８〜１６炭素原子を含有する炭化水素基であ
り且つＭは＋ｎの原子価をもつ中心金属イオンである、 を有するアルコキシドのような合成樹脂酸塩の両方を包
含する。

本発明に従って使用することができる貴金属樹脂酸塩は
金、銀、パラジウム及び白金樹脂酸塩及びそれらの混合
物を包含する。このような貴金属樹脂酸塩の例は金アミ
ン２−エチルヘキサン酸塩、ｔ−ドデシル金メルカプチ
ド、金ラベンダー、ネオデカン酸銀及びネオデカン酸塩
パラジウムである。樹脂重金が現在のところでは好適で
ある。貴金属樹脂酸塩約１０〜８０％、より好ましくは
約１５〜５０％、さらに一層好ましくは約１８〜２５に
、もつとも好ましくは１８〜２０％の量で存在させる。

これらの百分率は有機金属樹脂酸塩組成物中に存在する
金属の百分率を示す。

成膜性樹脂酸塩は約０．０１〜１．０％、好ましくは約
０．０２〜０．５　＋Ｘの量で存在させる。たとえば２
−エチルヘキサン酸ロジウム及びファイアイン（ｆｉｒ
ｅｉｎ）のような樹脂酸ロジウムが成膜性樹脂酸塩の例
である。

本発明の有機金属組成物中で使用するために適する卑金
属樹脂酸塩は樹脂酸ビスマス、樹脂酸バナジウム、樹脂
酸クロム、樹脂酸すず、樹脂酸銀、樹脂酸珪素、樹脂酸
鉛、樹脂酸チタン、樹脂酸はう素、樹脂酸タングステン
、樹脂酸鋼、樹脂酸ジルコニウム、樹脂酸アルミニウム
、樹脂酸カドミウム、樹脂酸ニオブ及び樹脂酸アンチモ
ンを包含する。このような卑金属樹脂酸塩の例は２−エ
チルヘキサン酸鉛、はう酸エチルヘキシル、ＡＩ（ブト
キシド）ｓ、ｃｕ（ネオデカノエート）！、ベンゾイル
／２−エチルヘキサン酸珪素、チタン酸テトラブチル、
ネオペンタン酸チタン、マンガン、２−エチルヘキサン
酸亜鉛、クロム、ビスマス及び珪素、ナフテン酸バナジ
ウム、イソプロパン酸チタン、タングステンシクロノー
ル及びほう素−２−エチルヘキサノイル、イソプロパン
酸クロム、ジブチルネオデカン酸すず、酪酸ニオブ、ケ
イ素ベンジラード及びクロムメチルスルフィトである。

卑金属樹脂酸塩は一般に約０．５〜１０％、一層好まし
くは約１〜５％、もつとも好ましくは約１．５〜３％の
量で存在させる。やはり、百分率は有機金属組成物中に
存在する金属の百分率である。卑金属樹脂酸塩は主とし
て接着を向上させるために使用する。それ故、組成物中
に含有させるべき樹脂酸の選択及びそれらの相対的な割
合は、望ましい厚さまで積層するにしてもしないにして
も、有機金属材料を付与する表面に依存し、且つまた積
層する場合にはそれをどのような方式で行なうかに依存
する。異なる表面に対しては異なる接着性が必要である
。

現在のところでは、約１８％の樹脂重金、０．３％の樹
脂酸ビスマス、０．０５６％の樹脂酸ロジウム、０．３
％の樹脂酸バナジウム、０．０２％の樹脂酸クロム、０
．００４％の樹脂酸アンチモン、０．３９％の樹脂酸ク
ロム、０．００４％の樹脂酸アンチモン、０．３９％の
樹脂酸珪素、１．ＯＣｙ、の樹脂酸銀及び０．３６％の
樹脂酸はう素から成る有機金属組成物を使用することが
好ましい。これらの百分率は有機金属化合物中に存在す
る金属の百分率についてのものである。この組成物はア
ルミナ及びポリイミド上のスクリーン捺染に対して適し
ている。

しかしながら、スクリーン捺染のために用いることがで
きる組成物としてこの１ｆｆ［のみが存在するのではな
いことを了解すべきである。異なる割合における異なる
樹脂酸塩の組合わせが適切な接着性を与えることがある
。

有機金属組成物の残部を形成する媒質は、有機金属組成
物に対してスクリーン捺染に適当なレオロジーを与える
ために適する溶剤、可塑剤及び／又は増粘剤から成って
いる。適当な溶剤はテルピネオール、キシレン、フタル
酸ジブチル、ジペンテン、シクロヘキサノン、テレピン
油に基づく溶剤、たとえばアマリス油のような油類、及
び種々の７タル酸エステル類を包含する。適当な可塑剤
はロジンエステルを包含し且つ適当な増粘剤はたとえば
尿素ホルムアルデヒド及び炭化水素樹脂のような種々の
樹脂を包含する。

有機金属組成物は金属樹脂酸塩と媒質を混合することに
よって製造することが好ましい。次いで組成物を、好ま
しくは蒸気浴中で、ゲルが生成するまで加熱する。この
工程は、有機成分の一部を加熱除去して所定の重責を与
える。あまりに過大な有機成分が加熱除去されると金属
の百分率が変化する。これは金属含量を調節するために
一層の媒質の添加を必要とする。生成する組成物を３本
ロール機上でロール混練してスクリーン捺染に適するペ
ースト状とする。

導体層を約０．３μ乃至約０．６μ、好ましくは０．３
μ乃至０．５μの厚さにスクリーン捺染する。

組成物を基板上にスクリーン捺染したのち、それを乾燥
してから熱硬化させる。それによって媒体と樹脂酸塩の
有機部分が加熱除去されて金Ｍ＆が残留する。任意の適
当な乾燥及び熱硬化方法を用いることができるけれども
、現在のところではスクリーン捺染した有機金属導体材
料を１２５℃で１０分間乾燥したのち、３０分にわたる
焼成工程中で８５０℃の最高温度で１０分間焼成するこ
とが好ましい。焼成は移動ベルト炉中で行なうことが好
ましい。導体力線パターンのスクリーン捺染についての
み記したけれども、レジスタもまた導体力線パターンの
一部としてスクリーン捺染することができる。

用途によって望ましい場合には、導体層１４は所望の厚
さまで、好ましくは約１〜２５μ、一層好ましくは４〜
１２μまで積層することができる。

任意の適当な導体材料を用いることができるけれども貴
金属材料を使用することが好ましく、特に有機金属組成
物中で使用した貴金縞材料を使用することがもつとも好
塘しい。現在のところでは、スクリーン捺染法又は電着
法の何れかによって層を重ねることが好ましい。

層１４を積層するためにスクリーン捺染を用いる場合に
は、現在のところでは適当なレオロジーの金ペーストす
なわちインキ組成物を用いることが好ましい。たとえば
銀、白金、パラジウム又はそれらの混合物のような他の
導体材料を用いることもできる。組成物は一般に粉末及
び／又はフレークの状態にある３０〜９０％の導体材料
と約１０〜７０％の媒質から成り、一層好ましくは３０
〜８０メにの導体材料と２０〜７０９ｇの媒質から成っ
ている。

適当な媒質は有機金属組成物の形成に使用するために先
に記した媒質を包含する。このようにしてＪ４１４を重
ねたのちに、再び層１４を乾燥し且つ焼成する。現在の
ところでは、スクリーン捺染した材料を１２５℃のオー
ブン中で約２０分間乾燥したのち、それを８５０℃のピ
ーク温度に１０分間おいて３０分間焼成することが好ま
しい。焼成は有機金属層を硬化させ＼るために用いた炉
と同様な移動ベルト炉中で行なうことが好ましい。

本発明の別の具体例においては、層１４をパータン電着
によって積層することもできる。これは層１４上に直接
に電着することによって達成される。

層１４の積層には通常の電着法を用いることができる。

任意の導体材料を用いることができるが、現在のところ
では貴金属材料、好ましくは層１４の形成に対して用い
た有機金属組成物中で使用した貴金属材料が好適である
。現在のところでは金が好適である。適当な電着浴は、
エンゲルノ１−ドｇ５６純金［着浴、エンゲル・・−ド
Ｅ５９中性軟質金ｆｊ着浴及びテクニックコーポレーシ
ョンオロチングー２４金電着浴のようなシアン化物金め
つき浴を包含する。非シアン化物基金めつき浴を用いる
こともできる。

ｆ４２図にもつともよく示されているように、本発明の
方法の次の段階は誘電体材料１６０層の付与を包含する
。誘電体材料、好ましくはポリイミドはスピンコーティ
ング又はスクリーン捺染によって基板上に付与すること
ができる。しかしながら、その他の適当なその他の付与
方法をも用いることができる。その上、集積回路の異な
る銹電体層を形成させるために異なる付与方法を用いる
こともできる。本発明に従って使用するポリイミドは、
ポリアミド酸とたとえばＮ−メチルピロリドンのような
適当な溶剤を含有するポリアミド酸溶液の形態にある。

現在のところではＡｌ８３０ポリアミド酸溶液と呼ばれ
る、アモココーポレーションによって製造されるポリア
ミド酸溶液を用いることが好ましい。ポリアミド酸溶液
はポリアミド酸樹脂をたとえばＮ−メチルピロリドンの
ような溶剤に加えることによっても形成させることがで
きる。スクリーン捺染することができるポリアミド酸の
その他の適当な形態をも使用することができる。ポリア
ミド酸溶液を硬化させると、それは下記の反応に従って
芳香族ポリイミドに変化す現在のところでは、スクリー
ン捺染によって該電体層とその中のバイアホールを形成
させることが好ましい。この工程の遂行のためには、約
３６７であるポリイミドの誘電率に対して悪影響を与え
ることなくスクリーン捺染に対して適するものとするた
めに、ポリアミド酸溶液を変性しなければならない。こ
れは、組成物の重量で約２０％に至るまで、好ましくは
組成物の重量で約０．１〜１０％の量で、１種以上の増
粘剤を添加することによって達成することができる。“
適当な増粘剤は、たとえば、キャボットコーポレーショ
ンによって製造されるキャブ−０−シルのような気相法
シリカ、ＮＬケミカルズによって製造されるベントーン
２７のようなりレー材料、たとえばロームアンドハース
によって製造されるアクリロイドのようなポリアクリル
樹脂、シェルケミカルコーポレーションによって製造さ
れるエバノール樹脂のようなエポキシ樹脂を包含する。

現在のところでは、組成物の重量で約０．１〜１０パー
セントの量の気相法シリカ増粘剤を用いることが好まし
い。この増粘剤を含有するポリアミド酸溶液から形成さ
せたポリイミド層は、約３．７５〜８、好ましくは約３
．７５〜５．０の誘電率を有している。

増粘剤を含有するポリアミド酸溶液を、望ましいバイア
ホールパターンが生じるようにスクリーン捺染したのち
、その層を好ましくは約１３０℃のオーブン中で約３０
分間焼成することによって硬化させる。生成する銹電体
層は約３μ乃至５μの厚さを有している。所望するなら
ば、適当な増粘剤を含有するポリアミド酸溶液を同一の
バイアホールパターンでスクリーン捺染することによっ
て、ポリイミド層を積み重ねることができる。層は約７
μ乃至１４μに積層することが好ましい。

その層のスクリーン捺染後に、それを好ましくは約１３
０℃の温度において約３０分間予備焼付けする。現在の
ところでは、約１μ乃至約１４μの厚さを得るように２
層をスクリーン捺染することが好ましい。１３０℃で加
熱することによってポリイミドを予備焼付けしたのち、
（１）次の導体層を付与し、次いでポリイミドを急速焼
成炉中で４７５℃において１０分間急速焼成することに
よって硬化させるか又は（２）それを２５０’〜３００
℃で１時間硬化させ、次の導体層１８を付与したのち、
４７５℃で１０分間の最終硬化又は２５０℃で３０分間
の最終硬化を行なうことができる。任意の受容できる硬
化方法を使用することができる。

スピンコーティングが付与方法である場合は、何らの増
粘剤をも添加することなしに、約１μ乃至５μ、好まし
くは約２μ〜４μの厚さまで、ポリアミド酸の溶液をス
ピンコーティングする。使用するポリアミド酸溶液によ
っては、スピンコーティングの前に、たとえば、デュポ
ンの接着増進剤ＶＭ６５１のような接着増進剤の使用を
必要とすることがある。たとえばＮ−メチルピロリドン
のような希釈剤の添加が必要なこともある。アモコ社の
Ａｌ−３８０ポリアミド酸溶液を用いる場合には、接着
増進剤又は希釈剤の何れをも添加する必要がない。コー
ティングの厚さは、スピン速度を調節することによって
制御することができる。

たとえば、約４μのコーティングを与えるためには、約
２，０００回転／分のスピン速度を約２０分間用いるべ
きである。それ故、通常は、追加のスピンコーティング
を行なうことによって層を重ねる必要はない。スピンコ
ーティングしたポリアミド酸を、次いで好ましくは約１
３０℃の温度において３０分間、予備焼付けする。ポリ
イミド層中に所望のバイアホールパターンを得るために
は、フォトレジストを使用する通常のフォトエツチング
方法を使用する。バイアホールパターンの形成後に、ポ
リイミドを、好ましくは３００℃において約１時間にわ
たって最後的に硬化させて、ポリイミド層を与えること
ができる。

上記のスピンコーティング法は、しかしながら、バイア
ホールパターンを生成させるために時間と手間がかかる
フォトエツチング方法を必要とするので、本発明に従う
ポリイミド層の付与のためＫもっとも望ましい方法であ
るとはいえない。それでもなお、導体のスクリーン捺染
と共にスピンコーティングを使用する方法は、導体力線
パターンを形成させるためにスパッタリングとフォトエ
ツチング方法を使用する従来の方法と比較すれば著るし
い改良であるけれども、スクリーン捺染によってポリア
ミド酸を付与することによりバイアホールパターンを形
成させる方法が現在のところではより好適である。

次に、第３図においてもつとも良く示されるように、導
体層１８を誘電体層１６に付与する。それは導体層１４
について先に説明したものと同様なスクリーン捺染方法
に従って付与することができる。それを捺染するパター
ンは、やはり製造する多層集積回路の必要条件に依存す
る。この導体層は層１４の形成のために用いた組成物と
同じ導体金属樹脂酸塩を含有する有機金属組成物から形
成させることが好ましい。しかしながら、異なる導体金
属樹脂酸塩を含有する組成物を用いることもできる。前
記のように、有機金属組成物の残部は、ポリイミド層へ
の結合を達成するために必要な接着性に依存して、７ｉ
＃１４を形成させるために用いた有機金属組成物の成分
と同一の成分から成っていてもよいし、あるいは異なる
成分から成っていてもよい。前記のように、接着性を変
えるための通常の方策は、使用する卑金属樹脂酸塩の竜
と種類を変えることである。同−又は類似の媒質を使用
することができる。導体層１８は、たとえば、スクリー
ン捺染又は電着によって、前記と同様に望ましい厚さに
積層することができる。

ポリイミド層をスピンコーティングによって形成させる
場合には、有機金属導体層１８をスクリーン捺染したの
ちに、好ましくは１２５℃において好ましくは約１０分
間乾燥し、次いで整導するベルト炉中で；４７５℃にお
いて１０分間急速に焼成するか又は箱形の炉中中で２５
０〜３００℃において１時間硬化させる。この層及び後
続する全導体層は約４７５℃又はそれよりも低い温度で
急速に焼成するが、その理由はそれよりも高い温度では
ポリイミドが分解するからである。前記のように、ポリ
イミド層をスクリーン捺染によって付与する場合には、
最終硬化前に有機金属材料をポリイミド上にスクリーン
捺染し、次いで好ましくは４７５℃における１０分間の
急速焼成によって硬化させればよい。導体層をスクリー
ン捺染によって積層する場合には、それを有機金属導体
材料の基礎層１８と関連して記したように乾燥及び急速
焼成するか又は硬化させることができる。しかしながら
、ポリイミド層を分解させることがない限りは、任意の
適当な硬化方法を使用することができる。

第４図に示すように、次いで別の誘電体層２０と導体層
２２を訪電体導１６と導体層１８に関して記した方法と
同様な方法によって形成させる。

回路の上面図を第５図に示すが、この図には誘電体層２
０上に導体力線パターンが示されている。

製造する集積回路についての必要条件に応じて、誹電体
、好ましくはポリイミドと導体の、より多くの交互する
層を、導体層１４と１８及び誘電体層１６に関して説明
したものと同一の方法によって、形成させることができ
る。仕上った多層集積回路の最上層は導体層である。

実施例１ 下記の成分を下記の量で混合することによって有機金属
全組成物を調製した：Ｂの樹脂酸バナジウム（バナジウ
ム４．６９％）、ｏ、２ｙの樹脂酸クロム（クロム９．
５８％）、０．２．９の樹脂酸アンチモン（アンチモン
１．５％）、０．５ｇの樹脂酸ビスマス（ビスマス２６
．９１％）、０．３ｇの樹脂酸ロジウム（ロジウム１５
％）、５１．４ｇの樹脂重金（金２８％）及びテルピネ
オール中の１５９のシクロペンタジェン、２２．Ｆのエ
チルエーテルロジン、６ｇのアルキド樹脂及び６ｇの尿
素−ホルムアルデヒド樹脂。この混合物を蒸気浴中で１
３０℃において３．５時間にわたり硬いゲルが生じるま
でゲル化する。ゲル化中に１０２．６ｇから８０．４ｇ
に重量が減少した混合物を、次いで３本ロール機上で混
練することによって、ｓｏ、ｏｇのペースト状組成物を
取得する。このペーストの８．５１．ｌｉｔの部分に０
．４ｇの樹脂酸銀（銀２５％）、０．０４１の樹脂酸ビ
スマス（ビスマス２６゜９１％）、０、３　Ｆの樹脂酸
バナジウム（バナジウム４．６９％）、０．１５１１の
樹脂酸珪素（珪素９゜３５％）及び０．６９の樹脂酸は
う素（はう素１．５５に）を添加して１０．９のペース
トとし、それをロールで混練することによって、スクリ
ーン捺染にそのまま使用できるペーストを取得した。

次いでその有機金属組成物を、ステンレス鋼スクリーン
（３２５メツシユ）とミクロサーキットエンジニャリン
ク社製の１ミルステンレス鋼エマルジヨンを用いて、９
６％アルミナ基板上に、所定の導体力線パターンで、ス
クリーン捺染した。

導体層は約０，３μの厚さを有していた。次いで基板を
１２５℃のオーブン中で１０分間乾燥したのち、３０分
の焼成工程において１０分間の最高温度の間８５０℃で
焼成した。焼成は移動するベルト炉中で行なった。次い
で、９．９９ｇのアモコ社のＡＩ　Ｒ３０ポリアミド酸
溶液に０．０１ｇの気相法シリカ増粘剤キャブ−０−シ
ルを添加することによって、ポリアミド酸の溶液を調製
した。次いでそれをツーバー混合機に通じることによっ
てスクリーン捺染の用意を整えた。次いでそれを基板上
に３２５メツシユのスクリーンとミクロサーキットエン
ジニャリング社判の１ミル珪素ゴムエマルジヨンを用い
てスクリーン捺染して所定のバイアホールパターンを形
成させた。次いでポリイミドを１３０℃のオーブン中で
３０分間予備焼付けした。この層は約５μの厚さであっ
た。

次いでさらに１層のポリイミドの層を同一のバイアホー
ルパターンでスクリーン捺染することによって、約１２
μの合計の厚さを有するポリイミドの層を形成させた。

ポリイミドを１３０℃で３０分加熱することによって予
備焼付けした。次いで前記と同一の有機金属組成物を所
定の導体力線パターンでスクリーン捺染することによっ
て、さらに１層の導体層を形成させた。スクリーン捺染
方法は前記と同様であった。次いで導体層とポリイミド
層を４７５℃において１０分間にわたる急速焼成によっ
て硬化させた。次いで前記と同様の組成物と方法を用い
て、さらに４層のポリイミドと導体の交互する層を形成
させた。導体とポリイミドの層を４７５℃における１０
分間の急速焼成によって硬化させた。かくして生成した
多層集積回路を次いで誘電率と絶縁抵抗について試験し
た。

誘電率は４．１と測定され、絶縁抵抗は１０“オーム−
ｍと測定された。

実施例２ 実施例１に記したものと同一の有機金属組成物から、ポ
リアミド酸溶液が１０％のキャブ−Ｏ−シルを含有して
いることを除けば実施例１に記したものと同様なスクリ
ーン捺染方法によって、多層集積回路を形成させた。完
成し７た回路の誘電率は４．６４であり、絶縁抵抗は１
０“オーム−αであった。

実施例３ 実施例１に記したものと同一の有機金属組成物から、ポ
リアミド酸溶液が１にのベントナイトを含有しているほ
かは実施例ＩＫ記したものと同様なスクリーン捺染方法
によって、多層集積回路を形成させた。完成した回路の
誘電率は４．５であり、絶縁抵抗は１０１！オーム・ぼ
であった。

実施例４ 実施例１に記したものと同一の有機金属組成物から、ポ
リアミド酸溶液が１０％のエバノールを含有しているほ
かは実施例１に記したものと同様なスクリーン捺染方法
を用いて、多層集積回路を形成させた。完成した回路の
誘電率は５．３であり、絶縁抵抗はＬｏｌｌオーム−〇
であった。

実施例５ 実施例１に記ｌ−たものと同一・の有機金属組成物から
、ポリアミド酸溶液が１９６のアクリロイドを含有して
いるほかは実施例１に記したものと同様な方法によって
、多層集積回路を形成させた。完成した回路の誘電率は
３．８であり、絶縁抵抗は１０１！オーム・傭であった
。

実施例６ 実施例ＩＫ記したものと同一の有機金属化合物から多層
集積回路を形成させた。し、かし２ながら、誘電体ポリ
イミド層はスピンコーティングによって形成させた。こ
れはアモコ社のＡ！８３０ポリアミド酸溶液を約２００
０回転／分の芝、ビン速度で２０秒間にわたって基板上
にスピンコーティングすることによって行なった。かく
して生じた層は約２μの厚さであ〜；・た。スピンコー
ディングの完了後に、ポリアミド酸を９０℃で１５分間
、次いで１３０°で３０分間予備焼付けした。そののち
に、ポリイミド層中のバイアホールパターンを、フォト
レジストをルーる通常のフォトエツチング方法によって
形成させた。バイアホールパターンの生成後に、ポリイ
ミドを最後的に３００℃で約１時間硬化させた。この方
法により全部で３層のポリイミドを形成させた。導体層
は実施例１に記したものと同様にして形成させた。完成
した回路の誘電率は３．７５であり、絶縁抵抗はｔｏ１
３オーム・口であった。

実施例７ 実施例１に記したものと同一の有機金属組成物から、ポ
リアミド酸溶液が０．５％のキャブ−０−シルを含有し
ているほかは実施例１に記したものと同様なスクリーン
捺染方法によって、多層集積回路を形成させた。完成し
た回路の誘電率は６．４であり、絶縁抵抗は１０１１オ
ーム・αであった。

実施例８ 実施例１に記したものと同一の有機金属組成物から、ポ
リアミド酸溶液が２．５％のキャブ−０−シルを含有し
ているほかは実施例ＩＫ記し六ものと同様なスクリーン
捺染方法によって、多層集積回路を形成させた。完成し
た回路の誘電率は６．７であり、絶縁抵抗は１０１１オ
ーム・―であった。

実施例９ 実施例１に記したものと同一の有機金属組成物から、ポ
リアミド酸溶液が１０％のキャブ−０−シルを含有して
いる１１、かけ実施例日（記したものと同様なスクリー
ン捺染方法１ｃよって、多層集積回路を形成させた。完
成した回路の竹亀率は４．６であり、絶縁抵抗は１０″
オーム・口でちった。

実施例１０ 実施例１に記したものと同一の有機金属組成物から、ポ
リアミド溶液が７，５％のキャブ−０−シルを含有して
いるほかは実施例１に記したものと同様なスクリーン捺
染方法によって、多層集積回路を形成させた。完成した
回路の誘電率は５．３であり、絶縁抵抗は１０１１オー
ム・口であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は最初の製造段階後の本発明の多層集積回路の製
造を示す断面図である。 第２〜４図は、製造の種々の段階における多層集積回路
のｌＦｒ面図である。 第Ｓ；図は完成した多層集積回路の上面図である。 Ｆｌに、　／ Ｆｌ６．５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（１）絶縁性基板上に第一の導体層を形成させ、該
   導体層は有機金属組成物を所定の導体力線パターンで基
   板上にスクリーン捺染することによつて形成させ；（２
   ）第一の導体層上で基板に対して第一の誘電体絶縁層を
   形成させ、該誘電体層は第一の導体層を第二の導体層に
   連絡するためのバイアホール（ｖｉａ　ｈｏｌｅ）の所
   定のパターンを有し；（３）然るのちに該誘電体層上で
   基板に対して有機金属組成物を所定の導体力線パターン
   でスクリーン捺染することによつて第二の導体層を形成
   させることを特徴とする、多層混成集積回路の製造方法
   。 ２、該誘電体絶縁層はポリアミド酸（ｐｏｌｙａ−ｍｉ
   ｃ　ａｃｉｄ）を包含する溶液をスクリーン捺染するこ
   とによつて形成させる、特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３、誘電体絶縁層の形成は芳香族ポリイミドを形成させ
   るためのポリアミド酸の硬化を包含する、特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ４、ポリアミド酸の溶液はポリアミド酸及びポリアミド
   酸の溶液をスクリーン捺染に対して適するようにするた
   めに十分な量の増粘剤を包含する、特許請求の範囲第３
   項記載の方法。 ５、増粘剤は気相法シリカ、ポリアクリル樹脂及びエポ
   キシ樹脂から成るグループから選択する、特許請求の範
   囲第４項記載の方法。 ６、有機金属組成物は金、銀、白金及びパラジウム樹脂
   酸塩並びにそれらの混合物から成るグループから選択す
   る導体金属樹脂酸塩及び媒質を含んで成る、特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ７、誘電体絶縁層はポリアミド酸のスピンコーティング
   によつて形成させる、特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ８、集積回路は約３．７〜８の誘電率を有する、特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ９、加うるにポリイミドの２層の追加の層及び導体の２
   層の追加の層を形成させ、該追加の層は該第一と第二の
   導体層及び該第一の誘電体層と共に交互的に配置させ；
   該導体層は有機金属組成物をスクリーン捺染することに
   よつて形成させる、特許請求の範囲第１項記載の方法。 １０、ポリイミドの追加の層はスクリーン捺染によつて
   形成させる、特許請求の範囲第９項記載の方法。 １１、絶縁性基板、基板上に有機金属組成物をスクリー
   ン捺染することによつて形成させた第一の導体層、第一
   の導体層上で基板に対してポリアミド酸の溶液をスクリ
   ーン捺染することによつて形成させた第一のポリイミド
   誘電体層、該誘電体層は第一と第二の導体層を連絡する
   ためのバイアホールを有する；及び第一のポリイミド層
   上に有機金属組成物をスクリーン捺染することによつて
   形成させた第二の導体層から成ることを特徴とする、多
   層混成集積回路。