DE3316041C2

DE3316041C2 -

Info

Publication number: DE3316041C2
Application number: DE3316041A
Authority: DE
Inventors: Jagdish G. Cupertino Calif. Us Belani
Original assignee: National Semiconductor Corp
Current assignee: National Semiconductor Corp
Priority date: 1982-05-06
Filing date: 1983-05-03
Publication date: 1992-09-17
Also published as: JPH0416010B2; DE3316041A1; JPS58218124A; DE3348416C2; US4411735A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, insbesondere ein Ätz verfahren, zur Herstellung einer mit einem Muster versehenen Isolationsschicht in einem Polyimid- oder einem ähnlichen Isolationsbelag auf einem Halbleiterbauelelement. Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 41 13 550 bekannt. Die Erfindung betrifft insbeson dere ein verbessertes Verfahren zum Ätzen solcher Muster, bei denen entweder ein positiver oder ein negativer Foto lack verwendet werden kann, um die zu ätzenden Muster zu bestimmten und zu begrenzen, wobei das Ätzverfahren kei ne gefährlichen Materialien oder Temperaturen erfordert.

Die Verwendung von Polyimid und ähnlichen polymeren Ver bindungen als Isolierstoffe für flexible gedruckte Schal tungen und ähnlichen Anwendungen ist bekannt. Bei der Her stellung solcher gedruckter Schaltungen ist es erforder lich, einen Polyimidfilm sowohl an einen Kupferfilm zu binden als auch im Polyimid Öffnungen zu ätzen, um Kon takt zum Kupferfilm zu schaffen. Es wurden viele verschie dene anorganische und organische Basen und Amine verwendet, und zwar sowohl zu Oberflächenbehandlungen des Polyimid films vor dessen Bindung an das Kupfer, als auch als Ätz mittel zur Herstellung von Öffnungen im Polyimidfilm nach dessen Aufbringen auf das Kupfer. Beispiele solcher Ver fahren und Verbindungen zur Oberflächenbehandlung und zum Ätzen sind in den US-PSen 33 61 589; 37 70 528; 37 91 848 und 38 71 930 beschrieben.

Kürzlich wurde es bekannt, Polyimide und diesen verwandte Polymere, wie Polyimid-iso-indrochinazolindion, zu verwen den, um Isolationsschichten auf Halbleiterbauelementen, wie integrierten Schaltungen, zu bilden. Auch durch solche Polyimid-Isolationsschichten müssen Kontaktöffnungen ge schaffen werden. Im Gegensatz zu gedruckten Schaltungen sind viele der Öffnungen in den Isolationsschichten der integrierten Schaltungen viel kleiner, beispielsweise 4 Mikrometer oder weniger. Solche kleine Öffnungen müssen häufig gleichzeitig mit größeren Öffnungen gebildet werden, um Anschlußpunkte in integrierten Schaltungen zu unten liegen den Aluminiumteilen zu ermöglichen. Da die Aluminium schicht selbst äußerst dünn ist, muß dafür gesorgt wer den, daß für die Polyimid-Isolationsschicht ein Ätzmit tel verwendet wird, das auch das darunterliegende Aluminium nicht angreift. Das Erfordernis, ein Angreifen des Alumi niums zu vermeiden und das Erfordernis, sowohl sehr klei ne als auch größere Öffnungen gleichzeitig mit aus reichender Präzision herzustellen, bedeutet, daß viele der bei flexiblen gedruckten Schaltungen zum Ätzen von Polyimid verwendeten Ätzmittel zum Ätzen von Polyimid- Isolationsschichten integrierter Schaltungen nicht geeig net sind.

Um einen Angriff auf die Aluminiummetallschicht in inte grierten Schaltungen zu vermeiden, ist bereits vorgeschla gen worden, Öffnungen im Polyimid unter Verwendung von Sauerstoffplasma zu ätzen, beispielsweise wie es zum Abstreifen von Fotolack bei integrierten Schaltungen verwendet wird. Bei einem solchen Verfahren entfernt das Sauerstoffplasma einen Fotolack, der ein Muster von Öffnungen aufweist, um Bereiche des Polyimids zu begrenzen, in denen ein Ätzen erwünscht ist, wobei gleichzeitig die exponierten Bereiche des Polyimids geätzt werden. Ein solches Verfahren ist in der US-PS 37 67 490 beschrieben. Nach den aus den US-PSen 41 13 550 und 42 18 283 bekannten Ätzverfahren von Polyimid-Isolationsschichten integrierter Schaltungen wird eine Ätzlösung aus Hydrazin und einem Diamin sowohl für teilweise gehärtete als auch voll ausge härtete Polyimide verwendet. Hydrazin ist aber ein sehr gefährliches Material und vielen Herstellern von integrier ten Schaltungen widerstrebt es, diese Verbindung zu benut zen. Als Ergebnis besteht die Tendenz, anorganische und organische Basen als Ätzmittel zu verwenden, und zwar ob wohl diese dazu neigen, Aluminium anzugreifen. Es war schwierig, verschieden große Öffnungen gleichzeitig mit einem solchen Ätzmittel zu ätzen und die Neigung der Wän de von mit einem solchen Ätzmittel gebildeten Öffnungen gab Anlaß zu Uneinheitlichkeit. Bei solchen Verfahren wird ferner häufig erhöhte Temperatur angewandt, was wie derum eine erhöhte Gefahr andernfalls brauchbarer Ätzmit tel zur Folge hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Ätzen von Mustern in einer Isolationsschicht aus Polyimid- oder Polyimid-iso-indrochinazolindion (hierin PI oder PIC ge nannt) auf einem Halbleiterelement zu schaffen, bei dem ein Negativ-Fotolack verwendet werden kann, wobei die PI- oder PIC-Muster durch organische Fotolack-Lösemittel zum Abziehen des Fotolacks nicht angegriffen werden und bei dem weder gefährliche Ätzmittel noch erhöhte Ätztemperatu ren erforderlich sind. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren soll es ferner möglich sein, reproduzierbar verschieden große Öffnungen gleichzeitig in den Isolationsschichten innerhalb der gleichen Ätzzeiten zu ätzen.

Schließlich sollen mit dem Ätzverfahren Öffnungen mit einer gleichmäßigen Wandsteigung unter Kontrolle des Steigungswinkels geätzt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung ei nes Halbleiterbauelements mit einer mit einem Muster versehenen PI- oder PIC-Isolationsschicht. Auf der Oberfläche des Halbleiter körpers wird eine Schicht aus ungehärtetem PI- oder PIC- Harz aufgebracht. Diese Harzschicht wird dann erwärmt, um eine erste Stufe einer Teilhärtung der Harzschicht zu bil den. Danach wird auf diese teilgehärtete Harzschicht ein Fotolack als Fotolackmaske aufgebracht und entwickelt, um die teilgehärtete Harzschicht da wo sie entfernt werden soll, bloßzulegen. Danach wird geätzt, um die mit Muster versehene Schicht herzustellen. Diese wird dann erwärmt, um erfindungsgemäß eine zweite Stufe der Teilhärtung zu schaffen, die ausreicht, um zu verhindern, daß die organischen Lösemittel für den Fotolack die mit dem Muster versehene Schicht angreifen. Nachdem dann der Fotolack mit einem organischen Fotolacklösemittel entfernt worden ist, wird in an sich bekannter Weise die mit Muster versehene PI- oder PIC-Schicht weiter erwärmt, und zwar ausreichend, um das Harz vollständig auszuhärten. Die erste Stufe zur Teilaushärtung der Harzschicht er folgt vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 120° bis 150°C, ausreichend lange, um Lösungsmittel aus dem Harz zu entfernen. Dies kann einige Minuten aber auch etwa eine Stunde dauern. Das Erwärmen zur Bildung der zweiten Stufe des Aushärtens der mit dem Muster versehenen Schicht, vor Abziehen der Fotolackmaske, wird bei einer Temperatur von etwa 180°C bis zu etwa 220°C während etwa 15 Minuten bis zu mehreren Stunden durchgeführt.Be vorzugt wird eine Temperatur von etwa 200°C und eine Zeitdauer von etwa 30 Mi nuten. Das endgültige Aushärten der mit dem Muster versehenen Schicht, nachdem der Fotolack abgezogen ist, erfolgt bei einer Temperatur von mindestens etwa 300°C, und zwar wieder während etwa 15 Minuten bis zu mehreren Stunden.

Die in zwei Stufen durchgeführte Teilhärtung des PI- oder PIC-Harzes gestattet die Verwendung eines Negativ-Foto lacks, der verglichen mit einem Positiv-Fotolack eine bessere Haftung auf der PI- oder PIC-Harzschicht aufweist. Die zweite Stufe der Teilhärtung gestattet das Abziehen der Negativ-Fotolackmaske mit herkömmlichen organischen Fotolack- Lösemitteln, wie sie üblicherweise mit solchen Fotolacken verwendet werden. Die untenliegende mit Mustern versehene PI- oder PIC-Schicht wird dabei nicht angegriffen. Das er findungsgemäße Verfahren kann aber auch mit einem Positiv- Fotolack durchgeführt werden.

Herkömmliche anorganische oder organische basische Ätzmit tel für das PI- oder PIC-Harz können beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, so beispielsweise Alkali metallhydroxide oder ein quaternäres Ammoniumhydroxid.

Alternativ können quaternäre Ammoniumhydroxid-N-alkyl pyrrolidinon-Ätzmittel verwendet werden, mit denen gleich zeitig verschieden große Öffnungen innerhalb derselben Ätzzeit geätzt werden können, obwohl allerdings diese Ätz mittel Aluminium angreifen.

Ferner kann als Ätzmittel ein organisches Amin, z. B. eine wäßrige Lösung eines Amins der Formel R-CH₂-CH₂-NH₂, worin R eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 C- Atomen oder eine Arylgruppe mit 6 bis 12 C-Atomen bedeu tet, verwendet werden. Alternativ kann die Wasserlösung ein Ge misch aus einem quaternären Ammoniumhydroxid und einem N-Alkyl pyrrolidinon enthalten. Bevorzugte Amine sind Phenethyl amin und n-Propylamin. Das bevorzugte quaternäre Ammoni umhydroxid ist Tetraethylammoniumhydroxid. Das bevorzugte N-Alkylpyrrolidinon ist N-methylpyrrolidinon. Die Amin- Ätzmittel werden vorzugsweise in einer im wesentlichen äquimolaren Lösung mit Wasser verwendet. Das quaternäre Ammoniumhydroxid und N-Alkylpyrrolidinon-Ätzmittel wird vorzugsweise in im wesentlichen gleichen Volumteilen ei ner Lösung verwendet, die von etwa 1 bis 10 Gew.-% quater näres Ammoniumhydroxid in Wasser und N-Alkylpyrrolidinon enthält. Bei dem bevorzugten Phenethylamin-Ätzmittel ist eine Variation von etwa ±15% der äquimolaren Anteile von Phenethylamin und Wasser brauchbar. Folglich kann die Lösung von etwa 85 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-% Phenethyl amin und etwa 10 bis 15 Gew.-% Wasser enthalten. Bei dem bevorzugten n-Propylamin-Ätzmittel ist eine Abweichung von ±10% der äquimolaren Anteile von n-Propylamin und Wasser brauchbar. So kann die Lösung von etwa 75 Gew.-% bis etwa 78 Gew.-% n-Propylamin und von etwa 22 bis etwa 25 Gew.-% Wasser enthalten.

Es kann bei Zimmertemperatur geätzt werden. Die Phenethylamin-Ätzmittel ergeben Öff nungen mit gleichmäßig geneigten Seitenwänden von 45°, die n-Propylamin-Ätzmittel geben gerade 90°-Seitenwände, während die quaternären Ammoniumhydroxid-N-Alkylpyrroli dion-Ätzmittel Öffnungen ergeben, die gleichmäßig geneigte Seitenwände in einem Winkel von 60°-65° aufweisen.

Die Erfindung wird anhand des in den Zeichnungen darge stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäß hergestellten Struktur;

Fig. 2 ein Beispiel einer typischen Struktur, die durch Verwendung eines bekannten Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements erhalten wurde; und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines anderen Halblei terbauelements, das nach dem erfindungsgemäßen Ver fahren hergestellt wurde.

Die Fig. 1 zeigt ein Durchgangsloch 10, das mit Hilfe eines Phenethylamin-Ätzmittels unter Verwendung des erfin dungsgemäßen Verfahrens geätzt wurde. Das Durchgangsloch 10 ist in einer PI-Schicht 12 gebildet, um eine Aluminium schicht 14 freizulegen, die Teil einer metallurgischen Ver bindung in einer integrierten Schaltung bildet, um einen elektrischen Kontakt zur Aluminiumschicht 14 zu schaffen. Die Seitenwände 16 des Durchgangsloches 10 haben einen Neigungswinkel von 45°, hergestellt durch das Phenethyl amin-Ätzmittel. Die Abmessungen des Durchgangsloches 10 betragen etwa 10 µm zwischen gegenüberliegenden Kan ten 18. Die Fig. 1, 2 und 3 stammen von abgetasteten Elektronenmikroskop-Fotografien der hergestellten Halbleiterbauelementen.

Die geeigneten PI-Harze sind bekannt und haben vorzugsweise folgende allgemeine Formel:

worin R₁ und R₂ Radikale einer vierwertigen aromatischen Gruppe darstellen und N eine positive ganze Zahl bedeutet. Harze dieser Art können als ein Kondensationsprodukt ei nes aromatischen Dicarbonsäuredianhydrids mit einem aro matischen Diamin hergestellt werden. Solche Harze und Verfahren zu deren Herstellung sind u. a. in der US-PS 31 79 634 beschrieben und im Handel erhältlich.

Geeignete PIC-Harze haben die allgemeine Formel

worin R₁, R₂, R₃ und R₄ mehrwertige aromatische Gruppen dar stellen, m und n jeweils eine positive ganze Zahl und Y-CO- oder SO₂ bedeuten. Solche PIC-Harze können durch Umsetzen eines aromatischen Diamins, eines aromatischen Säuredian hydrids und eines aromatischen Kohlenwasserstoffamids oder dergleichen hergestellt werden. Harze und Verfahren zu deren Herstellung sind im japanischen Patent 7 02 696 (zugehörige Auslegeschrift 48-2956 B) beschrieben.

Entsprechende spezifische Beispiele von Amin-Ätzmitteln, die sich zur Durchführung des Verfah rens eignen, sind n-Propylamin, Isobutylamin, Phenethylamin und dergleichen.

Geeignete quaternäre Ammoniumhydroxide haben die Formel

worin R₁ und R₂ gleiche oder unterschiedliche Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen; R³ eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen; und R⁴ eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine Alkenylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, Phenyl, Alklphenyl, in dem der Alkyl anteil 1 bis 18 Kohlenstoffatome enthält, Benzyl oder Alkylbenzyl, worin der Alkylanteil des Radikals 1 bis 18 Kohlenstoffatome aufweist, darstellen. Geeignete spezifi sche Beispiele solcher quaternärer Ammoniumhydroxide sind folgende:

Tetramethylammoniumhydroxid,
Tetraethylammoniumhydroxid,
Tetrabutylammoniumhydroxid,
Benzyltrimethylammoniumhydroxid,
Phenyltrimethylammoniumhydroxid,
Dodecyltrimethylammoniumhydroxid,
Hexadecyltrimethylammoniumhydroxid,
Octadecyltrimethylammoniumhydroxid,
Dodecyltriethylammoniumhydroxid,
Hexadecyltriethylammoniumhydroxid,
Octadecyltriethylammoniumhydroxid,
Dodecyltri-n-propylammoniumhydroxid,
Dodecyltri-isopropylammoniumhydroxid,
Benzyldimethylhexadecylammoniumhydroxid,
Dimethlethylhexadecylammoniumhydroxid,
p-Dodecylbenzyltrimethylammoniumhydroxid,
Benzyldimethyloctadecylammoniumhydroxid.

Solche quaternäre Ammoniumhydroxide können entweder allein oder als Gemische aus zwei oder mehr verschiedenen quaternären Ammoniumhydroxiden verwendet werden.

Geeignete spezifische Beispiele von N-Alkylpyrrolidinonen zur Verwendung zusammen mit quaternären Ammoniumhydroxiden sind N-Methylpyrrolidinon, N-Ethylpyrrolidinon, N-iso-Propyl pyrrolidinon, N-Butylpyrrolidinon und dergleichen.

Der Zweistufen-Teilhärtungsprozeß kann im wesentlichen mit irgendeinem handelsüblichen Negativ-Foto lack verwendet werden, so beispielsweise Waycoat Negativ IC Resist Type 3 der Philip A. Hunt Chemical Corporation, Selec tilux Negativlack der E. M. Merck Corporation, Negativlack von Eastman Kodak Company oder KTI Corporation, oder derglei chen. Das Verfahren kann auch mit einem Positiv-Fotolack, wie Shipley AZ135OH, AZ1350J, AZ1470 und AZ111, oder der gleichen durchgeführt werden. Die Ätz mittel können im wesentlichen mit irgendeinem handels üblichen Negativ-Fotolack, einschließlich der obenge nannten, verwendet werden.

Außer den aus organischen Aminen bestehenden Ätzmitteln können bei der Durchführung des Zwei stufen-Teilhärtungsverfahrens herkömmliche Basis-Ätzmittel für die PI oder PIC-Schicht verwendet werden. Typische Beispiele solcher Ätzmittel sind Natriumhydroxid, Kalium hydroxid, Lithiumhydroxid und Ammoniumhydroxid.

Die Erfindung wird anhand einiger Beispiele näher erläu tert.

Beispiel 1

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform wurde wie folgt her gestellt:

Ein mit Aluminium metallisiertes Silizium-Halbleiterplätt chen, bei dem die Metallisierung nach in der Halbleiter technik üblichen Verfahren durchgeführt wurde, wurde 20 Minuten bei 200°C gebacken und dabei dehydriert. Ein als PIC-Koppler bezeichneter organischer Aluminiumkomplex (der Firma Hitachi Chemical Company) wurde 20 Sekunden mit 4000 U/min auf das Halbleiterplättchen aufgeschleudert. Der PIC- Koppler wurde 30 Minuten bei 325°C gebacken, um den Kopp ler in A1₂O₃ umzuwandeln. Ein PIC-Harz (der Hitachi Chemi cal Company) bestehend aus 15 Gew.-% PIC-Harz in 85 Gew.-% N-Methylpyrrolidinon mit einer Lösungsviskosität von 1,2 Pa·s wurde während 20 Sekunden mit 4000 U/min auf das Plättchen aufgeschleudert. Das Halbleiterplättchen wurde flach in einen Ofen eingebracht und die PIC-Harzschicht wurde 30 Min. bei 130°C weich gebacken, um eine erste Stufe der Teilhärtung zu erreichen. Ein Hexamethyldisilizan (HMDS) wurde als Haftverbesserer auf die PIC-Schicht während 20 Sekunden mit 4000 U/min aufgeschleudert.

Ein Waycoat-Negativ-IC-Lack-Type 3 mit einer Viskosität von 59 mm²s^-1 (der Philip A. Hunt Chemical Corporation) wur de während 20 Sekunden bei 3000 U/min auf den Haftverbes serer aufgeschleudert. Der Fotolack wurde dann 20 Minuten bei 80°C weich gebacken. Ein Muster zur Bildung von quadratischen 3-, 10- und 50-µm-Öffnungen in der PIC-Schicht wurde ausge richtet und dazu verwendet, um den Fotolack in einem Perkin Elmer Model 140 Projektionsausrichter zu belichten (Einstellung der Öffnung: 3, Schlitz: 1,0 und Abtast: 400). Der exponierte Fotolack wurde 10 Sekun den in Xylol sprühentwickelt, 10 Sekunden in N-Butylacetat gespült und 10 Sekunden bei 5000 U/min schleudergetrocknet. Die getrocknete Fotolackschicht wurde 20 Minuten bei 130°C hart gebacken.

Die Teile der PIC-Harzschicht, die durch die Öffnungen in der Fotolackschicht bloßgelegt waren, wurden in einer äqui molaren Lösung aus Phenethylamin und Wasser 40 bis 50 Se kunden geätzt. Danach wurde das Plättchen zunächst 20 Sekunden in N-Methylpyrrolidinon und dann mit Wasser ge spült und anschließend schleudergetrocknet. Das so be handelte Plättchen wurde 30 Min. bei 200°C gebacken, um eine weitere Teilhärtung der restlichen Bereiche der PIC- Harzschichten zu erreichen.

Der Fotolack wurde dann mit einem handelsüblichen orga nischen Fotolack-Lösemittel (712D der EKC Technology, Inc., Hayward, California) 20 Min. bei 90°C abgezogen, danach 30 Sek. mit Methylalkohol und dann mit Wasser gespült und schleudergetrocknet. Die Untersuchung des Siliziumplätt chens zeigte, daß der Fotolack vollständig entfernt war, ohne daß die teilweise gehärteten Bereiche der PIC-Harzschicht angegriffen waren. Wenn das weitere teil weise Aushärten der PIC-Schicht nach dem Ätzen nicht durchgeführt wird, greift das Abziehmitel für den Fotolack die geätzte PIC-Schicht an. Wenn die geätzte PIC- Schicht vor dem Abziehen des Fotolacks vollständig aus gehärtet wird, kann der Fotolack mit dem organischen Lösemittel nicht vollständig entfernt werden.

Die PIC-Schicht wurde dann 60 Minuten bei 325°C gebacken, um sie vollständig auszuhärten, und danach einem Sauer stoffplasma ausgesetzt, und zwar 2 Minuten bei 450 W in einer Plasmatrommel.

Die Untersuchung des Siliziumplättchen zeigte, daß die quadratischen 3-, 10- und 50-µm-Öffnungen in der PIC-Schicht auf dem Plätt chen einheitlich geätzt waren, ohne daß die darunterlie gende Aluminiumschicht angegriffen war. Die Öffnungen hatten gleichmäßig 45° geneigte Seitenwände, wobei das Ätzen für jede Größe der Öffnungen gleichzeitig erfolgte, d. h. wenn die 3-µm-Löcher vollständig geöffnet waren, wa ren die 50-µm-Öffnungen nicht überätzt. Fig. 1 zeigt eine quadratische 10-µm-Öffnung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geätzt wurde und sie stammt von einer Raster-Elektronenmi kroskop-Fotografie der Halbleiterscheibe, nachdem diese in der genannten Weise behandelt worden war.

Die Fig. 2 und 3 zeigen einen wichtigen Vorteil, der bei Verwendung des Verfahrens und Phenethylamin-Ätzmitteln zu verzeichnen ist. Fig. 2 zeigt metallische Aluminium-Ver bindungsmuster 50, die auf einer herkömmlichen aufge dampften Siliziumdioxid-Schicht 52 auf einem oxidierten Siliziumsubstrat (nicht dargestellt) angeordnet und ge ätzt wurden. Die Siliziumdioxid-Schicht 52 hat Seiten 56, die mit ihrer Horizontalfläche einen Winkel von etwa 90° einschließen, und zwar mit der Fläche auf die die Schicht auf die darunterliegenden Aluminiumbereiche (nicht dargestellt) aufgebracht ist. Die Folge ist, daß beim Aufbringen der metallischen Aluminiumschicht 50 durch Vakuumbedampfung oder Zerstäubung auf das Oxid 52, scharfe Stufen gebildet werden. Diese scharfen Stufen befinden sich dort, wo das Aluminium bei 58 über den Seiten 56 aufgebracht ist und bei 60, wo sich die Öffnungen in der Oxid schicht 52 bis zu Aluminiumbereichen (nicht dargestellt) erstrecken, zu denen durch die metallische Verbindungs muster Kontakt geschaffen wird. Solche scharfe Stufen 58 und 60 führen zu einer Verdünnung der metallischen Aluminiumschicht bei 62, mit der Folge, daß an diesen dünnen Stellen erhöhter Widerstand auftritt. Ja es kann sogar zu einem offenen Stromkreis führen, falls bei 58 oder 60 ein Spalt oder Ritz in der Metallschicht entsteht.

Fig. 3 zeigt ähnliche Muster der Aluminiummetallisierung 70, die auf einer PIC-Harzschicht 71 aufgebracht sind. Die Muster wurden im Zweistufen-Teilhärtungsverfahren mit Phenethylamin geätzt, um Öffnungen 64 in der PIC- Schicht bis zur darunterliegenden Aluminiumschicht zu bilden, und zwar wie in Fig. 2. Da die Seitenwände der PIC-Harzschicht bei 68 einen Winkel von 45° mit den da runterliegenden Aluminium- und den oxidierten Silizium flächen einschließen, treten bei den Öffnungen 64 keine dünnen Stellen in den Metallschichten 70 auf. Beim Auf bringen der PIC-Schicht 71 auf die darunterliegenden Aluminiumbereiche (nicht sichtbar) gibt es auch leichte Neigungen bei 66 in dieser Schicht. Da das Ätzmittel Phenethylamin zusammen mit dem durch geführten Verfahren eine solche Neigung von 45° der Wän de bei 68 bewirkt und keine scharfen Stufen bei 66 auf treten, sind an dieser Stelle keine dünnen Bereiche in den Mustern 70 der Aluminiummetallisierung festzustel len. Die Muster 70 haben die gleiche Form wie die Muster 50 in Fig. 2, aber der Effekt der perspektivischen Ver kürzung der den Fig. 2 und 3 entnommenen Raster-Elektro nenmikroskop-Fotografien, bewirkt einen scheinbaren Unterschied in der Form.

Beispiel 2

Es wurden folgende zusätzliche Schritte mit dem Silizium plättchen aus Beispiel 1 durchgeführt, um die in Fig. 3 gezeigte Struktur zu erhalten. Auf das Plättchen wurde eine Unterlage aus einer Titan-Wolfram-Legierung in ei ner Dicke von 0,12 µm aufgesprüht. Die Titan-Wolf ram-Legierungsoberfläche wurde mit einem Wasserstrahl gründlich gereinigt und eine 1,5 µm dicke Aluminiumschicht wurde mit einem Varian-Elektronenstrahlverdampfer bei 220°C im Vakuum aufgedampft. Die Aluminium- und Titan- Wolframlegierungs-Schichten wurde maskiert und in her kömmlicher Weise mit einem wäßrigen Gemisch aus Phosphor säure und Essigsäure geätzt, um das in Fig. 3 gezeigte Muster zu bilden. Die PIC-Schicht 71, die der Silizium dioxidschicht 52 in Fig. 2 entspricht, weist an den Seitenwänden 68 der Öffnungen 64 eine Winkelneigung von 45° und bei 66 eine leichte Neigung auf. Im Gegensatz zu den 90°-Kanten bei 58 und 60 in Fig. 2, ist an der obenliegenden Aluminiumlegierung 70 an diesen Stel len, anders als in Fig. 2, keine Verdünnung festzustellen.

Beispiel 3

Die Verfahrensschritte gemäß Beispiel 1 wurden wiederholt, mit Ausnahme der Spülung, die anstelle von N-Methylpyrro lidinon mit 1,2-(Bismethoxyethoxy)ethan während 15 Sekunden mit anschließender Spülung in Methylalkohol während 15 Se kunden durchgeführt wurde. Es wurden äquivalente Ergebnis se erzielt.

Beispiel 4

Die Verfahrensschritte gemäß Beispiel 1 wurden wiederholt, mit Ausnahme des Ätzmittels. Anstelle der wäßrigen Phe ethylamin-Ätzlösung für die PIC-Schicht wurde ein Gemisch aus gleichen Volumteilen N-Methylpyrrolidinon und wäßri gem 5 Gew.-% Tetramethylammoniumhydroxid verwendet und es wurde zwischen 50 und 60 Sekunden geätzt. Mit dieser Ätzlösung wurde die Spülung mit N-Methylpyrrolidinon ge mäß Beispiel 1 vermieden und nach dem Ätzen wurde nur mit Wasser gespült. Die Seitenwände der geätzten PIC-Schicht hatten eine Neigung von einem Winkel zwischen 60° und 65°. Der Ätzvorgang war für die quadratischen 3-, 10- und 50-µm-Öffnungen gleich zeitig beendet, d. h. nach Beendigung des Ätzens der 3-µm- Öffnungen erfolgte keine Überätzung der 50-µm-Öffnungen. Da dieses Ätzmittel tieferliegendes Aluminium angreifen würde, ist es wichtig, daß kein Überätzen stattfindet.

Beispiel 5

Die Verfahrensschritte gemäß Beispiel 1 wurden wiederholt, mit Ausnahme, daß das Weichbacken der PIC-Harzschicht für 30 Minuten bei 140°C durchgeführt wurde und eine äquimolare Lösung aus n-Propylamin und Wasser anstelle der wäßrigen Phenethylaminlösung verwendet wurde, wobei die Ätzdauer 5 Sekunden betrug. Das Ätzmittel n-Propylamin ergab quadratische 3-, 10- und 50-µm-Öffnungen in der PIC-Schicht mit senkrechten Seitenwänden, ohne daß die darunterliegende Aluminiumschicht angegriffen wurde. Der Ätzvorgang für die verschieden großen Öffnungen war gleichzeitig be endet, d. h. es wurde kein Überätzen der 50-µm-Öffnungen festgestellt, als die 3-µm-Öffnungen fertig geätzt waren. Eine solche senkrechte Seitenwand der Öffnungen ist zweckmäßig, wenn es erwünscht ist, eine geätzte PIC- Schicht als eine Maske für Ionenimplantation zu verwen den, da damit eine scharfe Kantenbestimmung erhalten wird.

Anstelle des in den Beispielen verwendeten PIC-Harzes können äquivalente Mengen eines handelsüblichen Pyre-ML- Harzes von E. I. DuPont de Nemours & Company mit ähn lichen vorteilhaften Ergebnissen eingesetzt werden.

Die Beispiele zeigen, daß mit dem Ätz verfahren Vorteile gegenüber dem Stand der Technik erzielt werden. Das Zweistufen-Teilhärtungs verfahren gestattet die Verwendung eines Negativ-Foto lacks, um Bereiche zu definieren, an denen ein PI oder PIC-Harz geätzt werden soll. Die anschließend verwende ten organischen Fotolack-Lösemittel zum Abziehen verbleibenden Fotolacks von den PI- oder PIC-Schichten, greifen diese Schichten nicht an. Die Amin-Ätzmittel und quaternäre Ammoniumhydroxid-N-alkylpyrrolidinon-Ätzmittel ergeben Öffnungen mit einer 45°-Neigung der Seitenwände, mit senkrechten Seitenwänden oder mit einer 60- bis 65°-Neigung an den Seitenwänden, in jedem Fall mit einer engen Kontrolle der Öffnungs geometrie und gleichzeitiger Beendigung des Ätzvorgangs bei verschieden großen Öffnungen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer mit einem Muster versehenen Polyimid- oder Polyimid-iso-indrochinazolindion-Isola tionsschicht auf einem Halbleiterbauelement durch Ätzen, bei dem eine Oberfläche des Halbleiterbauelements eine Schicht aus ungehärtetem Polyimid- oder Polyimid-iso-indro chinazolindion-Harz aufgebracht und diese Harzschicht bis zu einer ersten Stufe einer Teilhärtung in der Harzschicht erwärmt wird, bei dem auf die teilgehärtete Harzschicht eine Fotolackschicht aufgebracht, diese entwickelt und da bei die teilgehärtete Harzschicht da wo sie entfernt werden soll bloßgelegt wird, bei dem die teilgehärtete Harz schicht geätzt und die mit dem Muster versehene Harzschicht gebildet wird, bei dem der entwickelte Fotolack mit einem organischen Fotolack-Lösemittel entfernt und anschließend die mit dem Muster versehene Schicht ausreichend erwärmt und dabei das Polyimid- oder Polyimid-iso-indrachinazolin dion-Harz vollständig ausgehärtet wird, dadurch gekennzei chnet, daß nach dem Ätzen der in der ersten Stufe teilge härteten Harzschicht diese ihrerseits erwärmt und soweit in einer zweiten Stufe teilgehärtet wird, daß ein Angreifen dieser so teilgehärteten Schicht durch das organische Foto lack-Lösemittel verhindert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe der Teilhärtung der Harzschicht diese auf eine Temperatur von etwa 120°C bis zu etwa 150°C erwärmt und dabei Lösungsmittel aus dem Harz entfernt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe der Teilhärtung der mit dem Muster versehenen Harzschicht bei einer Tempertur von etwa 180°C bis zu et wa 220°C durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vollständige Aushärten der mit dem Muster ver sehenen Harzschicht bei einer Temperatur von mindestens et wa 300°C durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotolack ein Negativ-Fotolack ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der ersten Stufe teilgehärtete Harzschicht mit einem Amin-Ätzmittel der Formel R-CH₂-CH₂-NH₂, worin R eine Al kylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Aryl gruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, oder mit einem Ätzmittel aus einem Gemisch eines quaternären Ammo niumhydroxids und einem N-Alkylpyrrolidinon geätzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß R eine Methylgruppe bedeutet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Amin-Ätzmittel in einer im wesentlichen äquimolaren Lösung mit Wasser verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß R eine Phenylgruppe bedeutet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Amin-Ätzmittel in einer im wesentlichen äquimolaren Lösung mit Wasser verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ätzen mit einem niederen Alkylbisalkoxyalkan oder Alkanol gespült wird.

12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem quaternärem Ammoniumhydroxid und N-Alkylpyrrolidi non bestehende Ätzmittel ein Gemisch ist, das im wesent lichen gleiche Volumenteile einer Lösung von etwa 1 bis 10 Gew.-% quaternärem Ammoniumhydroxid in Wasser und N-Alkylpyrrolidinon enthält.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das quaternäre Ammoniumhydroxid Tetramethylammoniumhydroxid ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das N-Alkylpyrrolidinon N-Methylpyrrolidinon ist.