DE3787500T2

DE3787500T2 - Isolierharz-Zusammensetzung und Halbleitervorrichtung unter deren Verwendung.

Info

Publication number: DE3787500T2
Application number: DE87305975T
Authority: DE
Inventors: Hidetaka Hitachi Chemical Sato; Hiroshi Yamazaki Works Suzuki; Shunichiroyamazaki Wo Uchimura
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1986-07-04
Filing date: 1987-07-06
Publication date: 1994-02-24
Anticipated expiration: 2007-07-07
Also published as: JPH0727966B2; JPS6314452A; US5132386A; EP0251828B1; DE3787500D1; KR900005120B1; EP0251828A1; KR880002254A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung, die eine isolierende Harzzusammensetzung enthält. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Halbleitervorrichtung mit einer für eine hohe Integration geeigneten mehrstufigen Zwischenschaltung.
Die EP-A-0 209 114 bildet in bezug auf die vorliegende Erfindung kraft Artikel 54(3) und (4) EPÜ in bezug auf die benannten Vertragsstaaten BE, DE, FR und GB einen Teil des Standes der Technik. Diese Anmeldung des Standes der Technik offenbart amphiphile Polyimidvorläufer, die modifiziert sind, um Langmuir-Blodgett-Filme zu bilden. Es werden insbesondere Verfahren zur Herstellung von Polymeren mit hohem Molekulargewicht offenbart, in denen Pyromellitdianhydrid und Stearylalkohol umgesetzt werden, um Distearylpyromellitat zu ergeben. Das Distearylpyromellitat wird mit Thionylchlorid umgesetzt, um ein Derivat zu ergeben, das mit p-Phenylendiamin umgesetzt wird. Das N,N'-Distearyl-p-phenylendiamin kann an die Stelle von p-Phenylendiamin treten.
Die EP-A-0 071 749 offenbart neue Polyimide zur Verwendung als Klebstoffe für Email. Insbesondere wird 4,4'-Bis-[(3- aminophenyl)hydroxymethyl]diphenylether mit dem Methyldiester der 3,3,4,4'-Benzophenontetracarbonsäure polymerisiert. Eine Klebstoffzubereitung wird durch Polymerisation des Ethers mit der Säure hergestellt. Die Säure wird aus dem entsprechenden Tetracarbonsäuredianhydrid und Methanol hergestellt.
Bei der Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einer mehrstufigen Zwischenschaltung, die hauptsächlich aus einer zweistufigen Zwischenschaltung aufgebaut ist, wurde bisher eine erste Zwischenschaltungsschicht auf dem Grundelement des Halbleiters erzeugt, gefolgt von der Bildung eines isolierenden Films darauf mit anschließender Erzeugung eines Durchgangsloches an einem vorherbestimmten Teil des isolierenden Films gemäß einem bekannten Heißätzverfahren, um einen Teil der ersten Stufe der Zwischenschaltungsschicht freizulegen, anschließend wurde ein Metallfilm erzeugt, der dazu dient, eine zweite Stufe der Zwischenschaltungsschicht nach einer Vakuumabscheidung oder einem Spritzverfahren zu bilden und weiter wurde dieser Film einer Heißätzung unterworfen, um die zweite Stufe der Zwischenschaltungsschicht zu erzeugen. Zu der Zeit wurde am häufigsten ein Metallfilm als Zwischenschaltungsschichten verwendet, der hauptsächlich aus Aluminium bestand, und als isolierendes Filmmaterial wurde ein anorganischer isolierender Film, der hauptsächlich aus einem SiO&sub2;- Film bestand, oder ein isolierender Film aus organischem Harz von Polyimidgruppenharzen eingesetzt.
Da die Zwischenschaltungsschicht hauptsächlich aus Aluminium aufgebaut ist, ist es notwendig, die Temperatur zu begrenzen, bei der der isolierende Film auf der Zwischenschaltungsschicht bis 450ºC oder darunter erzeugt wird, um ein Schmelzen des Aluminiums und Durchlaufen des geschmolzenen Aluminiums in die Verbindungsstelle des Halbleiters zu verhindern. Der anorganische isolierende Film, z. B. aus SiO&sub2; oder Siliciumcarbid, sollte somit bei einer relativ niedrigen Temperatur, wie etwa 400ºC, erzeugt werden, nach einem Wachstumsverfahren in der chemischen Gasphase oder einem Hochfrequenzspritzverfahren. Solche Verfahren hatten jedoch die folgenden Nachteile. Gemäß dem Wachstumsverfahren in der chemischen Gasphase ist der gebildete SiO&sub2;-Film dafür verantwortlich, daß Brüche entstehen. So kann ein Film mit einer Dicke von höchstens nur 1 um oder weniger erzeugt werden. Desweiteren besitzt nach dem Spritzverfahren der sich ergebende anorganische isolierende Film eine niedrige Bildungsgeschwindigkeit.
Desweiteren hatte der anorganische isolierende Film die folgenden Nachteile. Da der Film sorgfältig erzeugt wird, wobei die Vorsprünge und Vertiefungen (Stufenunterschiede) der unteren Zwischenschaltungsschicht, wie sie ist, reproduziert werden, besitzt er eine verschlechterte Fähigkeit, die Stufen zu beschichten und die obere Zwischenschaltungsschicht ist dafür verantwortlich, daß eine Abschaltung auf der Querseite der Stufe erfolgt, so daß es an Zuverlässigkeit mangelt.
Um solche Nachteile des anorganischen isolierenden Films zu überwinden, führte man ein Verfahren durch, bei dem ein organischer Harzfilm aus einem polyimidgruppenhaltigen Harz, einschließlich Polyimid, mit einem Fließvermögen und überlegener Fähigkeit, die Stufen zu bedecken, als ein isolierender Film auf einer Zwischenschaltungsschicht erzeugt wird, um die Vorsprünge und Vertiefungen auf der unteren Zwischenschaltungsschicht einzuebnen und dadurch das Problem der Stufendifferenz zu lösen.
Als Substanzen für ein solches Polyimid (ein gehärtetes Produkt aus einem Säurepolyamidpolymer, das durch Reaktion eines aromatischen Diamins mit einem aromatischen Tetracarbonsäuredianhydrid erhalten wurde) oder ein Harz mit-einer Polymidgruppe (z. B. ein gehärtetes Produkt aus einem Säurepolyamidpolymer, das durch Reaktion eines aromatischen Diamins, einem aromatischen Tetracarbonsäuredianhydrid und einem aromatischen Diaminocarbonamid erhalten wurde) wurden z. B. PIQ-Lack (registriertes Warenzeichen eines Produkts, das von Hitachi Chemical Company, Ltd.), eingesetzt. Dieser PIQ-Lack wird im Rotationsverfahren auf eine untere Zwischenschaltungsschicht aufgebracht, worauf die Verdampfung der Lösungsmittelkomponente erfolgt und anschließend die Erhitzung des sich ergebenden Materials auf 200º bis 400ºC, um einen gehärteten PIQ-Film zu bilden. Dieser Lack wird gewöhnlich auf einen Harzgehalt von 10 bis 20 Gew.-% und eine Viskosität von 0,5 bis 5 Pa·s (5 bis 50 Poises) eingestellt.
Wenn, wie in Fig. 1 gezeigt, die Dicke einer Zwischenschaltungsschicht 3, die auf einem Halbleitergrundelement 1 gebildet wurde, als ta bezeichnet wird und die Dicke eines stufenbedeckenden Teils, das nach der Bildung eines Isolierfilms 4 aus organischem Harz zurückbleibt, mit tb bezeichnet wird, wird der Wert (1 - tb/ta) als stufenbedeckende Leistung oder Einebnungsfähigkeit definiert. Die Einebnungsfähigkeit liegt im Falle der Verwendung von Polyimid oder eines Polyimidgruppen haltigen Harzes im Bereich von 0,15 bis 0,4.
Wenn man einen Isolierfilm aus einem organischen Harz bildet und danach ein Durchgangsloch an einem vorherbestimmten Teil des Isolierfilms aus Harz bildet, um die untere Zwischenschaltungsschicht und die obere Zwischenschaltungsschicht zu verbinden, wird ein Naßätzverfahren angewandt unter Verwendung einer basischen Ätzlösung, die Hydrazin enthält. Da das Naßätzverfahren eine isotrope Ätzung ist, die mit der gleichen Geschwindigkeit sowohl in die Längsrichtung als auch in die Querrichtung fortschreitet, gibt es gegenwärtig praktisch kein Problem bei Polyimid oder Harzen, die eine Polyimidgruppe aufweisen, mit einer Einebnungsfähigkeit von 0,15 bis 0,4. Es besteht jedoch noch ein Unterschied in der Filmdicke zwischen der auf dem ebenen Teil und der auf dem stufenbedeckenden Teil, und weiterhin bei dem Naßätzverfahren, wo die geeignete Ätzzeit auf dem ebenen Teil bzw. auf dem stufenbedeckenden Teil verschieden ist.
Das heißt, daß die Filmdicke auf dem stufenbedeckenden Teil geringer ist als die auf dem ebenen Teil, so daß, sobald die Ätzung auf dem ebenen Teil einen geeigneten Zustand erreicht hat, auf dem stufenbedeckenden Teil eine Überätzung auftritt. Die Ätzgenauigkeit wird somit schlechter und deshalb hat, wenn das Polyimid oder das Polyimidgruppen enthaltende Harz als isolierendes Filmmaterial eingesetzt wird, ein Durchgangsloch eine praktische Grenze bei 5 um².
Andererseits wird eine Zwischenschaltung der Vorrichtung Jahr für Jahr feiner, was von einer Tendenz höherer Integration der Halbleitervorrichtungen begleitet wird. Dementsprechend wurde ein Naßätzverfahren zu einem Trockenätzverfahren verändert, wie z. B. das Ionenätzverfahren vom Plasma- oder Reaktionstyp, oder dergleichen, das eine feine Ätzung möglich werden läßt, um eine Musterauftragung auf der Zwischenschaltungsschicht zu bewirken und den Harzisolierfilm zu öffnen. Um eine Ätzung für ein feines Durchgangsloch von 2 um oder weniger entsprechend diesem Trockenätzverfahren auszuführen, ist es notwendig, ein Photoresist zu belichten, um eine hohe Auflösung zu ergeben. Vorzugsweise wird die Stufe soweit wie möglich eingeebnet, was durch die Beschichtung einer unteren Zwischenschaltungsschicht mit einem isolierenden Film aus organischem Harz bewirkt wird. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Dicke des sich ergebenden Films aus konventionellen Polyimidharzen oder Harzen mit Polyimidgruppen in demselben Ausmaß aufrechtzuerhalten, den Harzgehalt zu erhöhen, um die Fähigkeit, die Stufen zu bedecken, zu steigern und die Viskosität (oder das Molekulargewicht) zu reduzieren.
Konventionelle Polyimidharze oder Harze mit Polyimidgruppen des Säurepolyamidpolymertyps besitzen eine Grenze für die Steigerung des Harzgehalts und für die Reduzierung der Viskosität. Daher ist, wenn konventionelle Polyimidharze oder Harze mit Polyimidgruppen auf der Zwischenschaltungsschicht gebildet werden, gefolgt von einer Ätzung des isolierenden Films aus Harz gemäß der Trockenätzung, die sich ergebende Ätzpräzision minderwertig. Es ist somit schwierig, eine Halbleitervorrichtung zu erhalten, die eine höherintegrierte mehrstufige Zwischenschaltungsstruktur besitzt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Halbleitervorrichtung unter Verwendung einer Zusammensetzung aus einem isolierenden Harz, womit der oben genannte Nachteil des Standes der Technik überwunden wird, und die eine überlegene Fähigkeit, die Stufen der Zwischenschaltungsschicht zu bedecken und eine überlegene Präzisionsätzleistung beim trockenen Ätzverfahren aufweist, zur Verfügung zu stellen.
Die Erfinder fanden, daß, wenn man ein gehärtetes Produkt aus einem Säurepolyamidesteroligomer als isolierendes Filmmaterial einsetzt für eine Halbleitervorrichtung mit einer mehrstufigen Zwischenschaltungsstruktur, der stufenbedeckende Teil der unteren Zwischenschaltungsschicht eingeebnet wird, wodurch nicht die Gefahr des Nachteils einer Abschaltung an der seitlichen Oberfläche der Stufe zwischen der oberen Zwischenschaltungsschicht und der unteren Zwischenschaltungsschicht besteht, und eine Ätzung für das Durchgangsloch des feinen isolierenden Films möglich wird. Somit ist es möglich, eine Halbleitervorrichtung mit einer mehrstufigen Zwischenschaltungsstruktur zu erhalten, mit einer feinen Zwischenschaltung und einem feinen Durchgangsloch, das für eine hohe Integration geeignet ist und eine hohe Zuverlässigkeit besitzt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung, die mit einer isolierenden Schicht versehen ist, die aus einem organischen Harz 15 und Zwischenschaltungsschichten 14, 18 auf einem Halbleitergrundelement 11 besteht, wobei das organische Harz 15 ein gehärtetes Produkt aus einem Säurepolyamidesteroligomer ist, das durch Reaktion von wenigstens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe aromatische Diamine und Diaminosiloxane, mit einem aromatischen Tetracarbonsäureester erhalten wurde, der durch Reaktion von einem aromatischen Tetracarbonsäuredianhydrid mit wenigstens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe Alkohol- und Alkoholderivate, erhalten wurde, wobei das Oligomer einen Harzgehalt von 40 bis 60 Gew.-% und eine Viskosität von 0,05 bis 5 Pa·s bei 25ºC aufweist.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung zur Erläuterung der Einebnungsfähigkeit und die
Fig. 2 bis 6 zeigen schematische Querschnittsansichten, die die Herstellungsschritte einer Halbleitervorrichtung vorliegender Erfindung darstellen, wo auf einer ersten Zwischenschaltungsschicht 14 ein isolierender Film 15 und eine zweite Zwischenschaltungsschicht 18 erzeugt werden.
Das in vorliegender Erfindung als isolierendes Filmmaterial auf einer Zwischenschaltungsschicht eingesetzte Säurepolyamidesteroligomer erhält man durch Reaktion eines aromatischen Tetracarbonsäureesters, der durch Reaktion eines aromatischen Tetracarbonsäuredianhydrids mit wenigstens einer Verbindung erhalten wurde, die ausgewählt ist aus Alkoholen und Alkoholderivaten, falls nötig, in Gegenwart eines Lösungsmittels, mit wenigstens einer Verbindung, die ausgewählt wurde aus aromatischen Diaminen und Diaminosiloxanen, vorzugsweise in einer fast äquimolaren Menge zu dem aromatischen Tetracarbonsäureester. Beispiele für Lösungsmittel, die man zu dieser Zeit verwendete, sind Etherglykollösungsmittel, wie Butyl-Cellosolve®, N-Methyl-2-pyrrolidon, N,N- Diethylformamid oder Dimethylsulfoxid. Man setzt sie allein oder in einer Mischung von zwei oder mehreren davon ein.
Das aromatische Tetracarbonsäuredianhydrid wird durch die Formel ausgedrückt:
wobei R&sub1; ein vierwertiges aromatisches Kohlenwasserstoffradikal darstellt. Beispiele hierfür sind
3,3',4,4'-Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid, Pyromellitsäuredianhydrid,
3,3',4,4'-Diphenyltetracarbonsäuredianhydrid,
1,2,5,6-Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid,
2,3,6,7-Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid,
2,3,5,6-Pyridintetracarbonsäuredianhydrid,
1,4,5,8-Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid,
3,4,9,10-Perylentetracarbonsäuredianhydrid,
4,4'-Sulfonyldiphthalsäuredianhydrid. Man verwendet sie allein oder in einer Mischung von zwei oder mehreren davon.
Beispiele von Alkoholen oder Alkoholderivaten zur Veresterung des aromatischen Tetracarbonsäuredianhydrids sind einwertige Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropylalkohol oder Butanol; Polyole, wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Glycerin oder Trimethylpropan; als Alkoholderivate, Ethylenglykolmonoethylether oder Diethylenglykolmonoethylether.
Die in vorliegender Erfindung eingesetzten aromatischen Diamine werden durch die Formel
H&sub2;N - R&sub2; - NH&sub2;
ausgedrückt, worin R&sub2; ein zweiwertiges aromatisches Kohlenwasserstoffradikal darstellt. Beispiele hierfür sind 4,4'-Diaminodiphenylether, 4,4'-Diaminodiphenylmethan, 4,4'-Diaminodiphenylsulfon, 4,4'-Diaminodiphenylsulfid, Benzidin, Metaphenylendiamin, Paraphenylendiamin, 1,5- Naphthalindiamin oder 2,6-Naphthalindiamin. Sie werden allein oder in einer Mischung von zwei oder mehreren davon eingesetzt.
Die in vorliegender Erfindung eingesetzten Diaminosiloxane werden durch die Formel
ausgedrückt, worin R&sub3; ein zweiwertiges Kohlenwasserstoffradikal mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt. R&sub4;, R&sub5;, R&sub6; und R&sub7; stellen jeweils ein einwertiges Kohlenwasserstoffradikal mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen dar und können gleich oder verschieden sein. n stellt eine ganze Zahl von 1 bis 10 dar. Die durch die folgenden Formeln ausgedrückten Verbindungen werden z. B. vorzugsweise eingesetzt und sie werden allein oder in einer Mischung von zwei oder mehreren davon eingesetzt:
Die aromatischen Diamine und Diaminosiloxane können in Kombination eingesetzt werden.
Die Veresterung der aromatischen Tetracarbonsäuredianhydride in vorliegender Erfindung wird unter Einsatz eines Alkohols und/oder eines Alkoholderivats in einer äquimolaren Menge oder größeren Menge relativ zu den aromatischen Tetracarbonsäuredianhydriden durchgeführt.
Die Reaktionstemperatur variiert in Abhängigkeit von dem Lösungsmittel, den eingesetzten Alkoholen und Alkoholderivaten und unterliegt keiner besonderen Beschränkung, wenn jedoch z. B. 3,3',4,4'- Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid mit Ethanol in N- Methyl-2-pyrrolidon zur Veresterung umgesetzt wird, sind Temperaturen von 80º bis 150º bevorzugt. Um die Konzentration nach der Veresterung einzustellen, kann ferner überschüssiger Alkohol oder Alkoholderivat entfernt werden, in diesem Fall ist es jedoch bevorzugt, den Alkohol oder das Alkoholderivat auf den Siedepunkt oder darüber zu erhitzen.
Was die Reaktion des aromatischen Tetracarbonsäureesters mit dem aromatischen Diamin und/oder dem Diaminosiloxan betrifft, um die Hitzebeständigkeit des sich ergebenden gehärteten Produkt möglichst hoch zu machen, läßt man vorzugsweise die aromatische Tetracarbonsäure mit dem aromatischen Diamin und/oder dem Aminosiloxan in nahezu äquimolaren Mengen reagieren. Was die Reaktion des aromatischen Tetracarbonsäureesters mit dem aromatischen Diamin und/oder dem Diaminosiloxan betrifft, wenn die Reaktionstemperatur zu hoch ist, wird ferner das sich ergebende Säurepolyamidesteroligomer in ein Imid umgewandelt, so daß seine Löslichkeit sich erniedrigt und es abgeschieden wird. Deshalb bevorzugt man die Reaktion bei einer Reaktionstemperatur bis zu maximal 90ºC durchzuführen.
Wann man den so hergestellten Säurepolyamidester bei einer Temperatur von 200ºC bis 400ºC, vorzugsweise von 250º bis 350ºC, hitzebehandelt, erhält man ein Polyimidharz mit einer überlegenen Wärmebeständigkeit.
Da die Konzentration des Harzgehalts in dem Säurepolyamidesteroligomer in einem Bereich von 40 bis 60 Gew. -% variieren kann und ebenso dessen Viskosität in einem Bereich von 0,05 bis 5 Pa·s (0,5 bis 50 Poise), ist es möglich, einen Harzgehalt und eine Viskosität, die geeignet sind, zu bestimmen, entsprechend der Dicke der unteren Zwischenschaltungsschicht. Das Molekulargewicht des Oligomers liegt im Bereich von 500 bis 20.000, vorzugsweise von 1000 bis 10.000.
Das obige Säurepolyamidesteroligomer kann auf eine Zwischenschaltungsschicht mit einer Spinnmaschine aufgebracht werden, gefolgt von einer Trocknung des sich ergebenden Materials bei einer Temperatur von 100º bis 200ºC, vorzugsweise von 120º bis 180º, vorzugsweise 1 bis 2 Stunden lang und daran anschließendes Härten des sich ergebenden Materials bei einer Temperatur von 300º bis 400ºC, vorzugsweise von 320º bis 380ºC, vorzugsweise 1 bis 2 Stunden lang, wodurch ein isolierender Film aus organischem Harz erzeugt wird.
Als nächstes soll die Herstellung der Halbleitervorrichtung vorliegender Erfindung genauer beschrieben werden durch eine Ausführungsform, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt.
Die Fig. 2 bis 6 zeigen schematische Querschnittsansichten, die die Herstellungsschritte einer Halbleitervorrichtung vorliegender Erfindung darstellen, wo auf einer ersten Zwischenschaltungsschicht 14 ein isolierender Film 15 und eine zweite Zwischenschaltungsschicht 18 erzeugt wird.
Bei der Herstellung der Halbleitervorrichtung vorliegender Erfindung, wie sie in Fig. 2 gezeigt wird, erzeugt man z. B. zuerst einen Siliciumdioxidfilm 12 auf der Oberfläche eines Halbleitergrundelements 11, die aus einem Kollektorbereich C, einem Basisbereich B und einem Emitterbereich E besteht, gemäß einem chemischen Gasphasenwachstumsverfahren. Als nächstes wird ein bestimmter Teil, der einen Teil darstellt, der den Leitungsanschluß verbindet, durch ein Photoätzverfahren entfernt und ein Durchgangsloch (Fenster) 13 wird in dem Siliciumdioxidfilm 12 erzeugt, um die jeweiligen Teile des Emitterbereichs E und des Basisbereichs B freizulegen. Desweiteren wird eine Aluminiumschicht auf dem Durchgangsloch 13 nach dem Vakuumabscheidungsverfahren oder dem Sprühverfahren erzeugt, und eine erste Zwischenschaltungsschicht 14 wird durch ein Photoätzverfahren gebildet. Diese Zwischenschaltungsschicht besaß eine Dicke von 1 um und eine Breite von 2 bis 5 um.
Als nächstes wurde ein isolierender Film 15 mit einem Säurepolyamidesteroligomer erzeugt, der aus einem gehärteten Produkt des Oligomers bestand. Das oben eingesetzte Säurepolyamidesteroligomer wurde durch Zugabe von 3,3',4,4'-Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid (161,1 g) und Pyromellitsäuredianhydrid (109,1 g) zu N,N- Diethylformamid (700 g) hergestellt unter Erhitzen der Mischung bis zu 80ºC, um diese aufzulösen, Zugabe von Ethanol (80 g), Reagierenlassen der Mischung bei 120ºC 3 Stunden lang, Entfernung des überschüssigen Alkohols, Abkühlen der sich ergebenden Lösung auf 80ºC, Zugabe von 4,4'-Diaminodiphenylether (190 g) und 1,3- Bis(aminopropyl)tetramethyldisiloxan (12,4 g) zu der Lösung und Reagierenlassen der Mischung bei 80ºC 3 Stunden lang. Die sich ergebende Lösung des Säurepolyamidesteroligomers wurde bei 200ºC 2 Stunden lang hitzebehandelt, um eine Oligomerlösung herzustellen mit einem Harzgehalt von 40 Gew.-% und einer Viskosität von 0,2 Pa·s (2 Poises) bei 25ºC.
Die so hergestellte Oligomerlösung wurde 30 Sekunden lang mit Hilfe einer Spinnmaschine aufgebracht, so daß sich eine Dicke von 3000 um ergab und sie wurde dann einer Wärmehärtungsbehandlung bei 100ºC 1 Stunde lang unterworfen, weiter bei 200ºC 1 Stunde lang und weiter bei 350ºC 1 Stunde, um einen Film eines gehärteten Produkts des obigen Oligomers 15 zu bilden, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Dicke des sich ergebenden Harzfilms betrug 2,0 um an dem ebenen Teil auf dem Siliciumdioxidfilm 12 ohne die Zwischenschaltungsschicht 14, die Dicke des auf der Zwischenschaltungsschicht 14 erzeugten Harzfilms betrug 1 um und die Einebnungsfähigkeit lag im Bereich von 0,85 bis 0,90. Das zeigt an, daß obige Einebnungsfähigkeit viel mehr verbessert wurde, verglichen mit dem Fall, wo der Harzfilm unter Verwendung eines konventionellen Polyimidharzes oder von Harzen mit Polyimidgruppen hergestellt wurden, wo die Einebnungsfähigkeit 0,15 bis 0,4 betrug und die durch das Durchgangsloch 13 und die erste Zwischenschaltungsschicht 14 erzeugten Erhöhungen und Vertiefungen eingeebnet wurden, um nahezu die Stufendifferenz aufzulösen.
Als nächstes wurde, wie in Fig. 4 gezeigt ist, Chrom auf dem Film des gehärteten Produkts 15 vakuumabgeschieden, um einen Vakuum-abgeschiedenen Chromfilm 16 zu erzeugen, gefolgt von der Entfernung eines vorherbestimmten Teils des Vakuum-abgeschiedenen Chromfilms 16, d. h. eines Teils, das elektrisch mit der ersten Zwischenschaltungsschicht 14 gemäß dem Photoätzverfahren zu verbinden war, durch die Verwendung eines Novolak-photosensitiven Harzes, um eine Ätzmaske für die Bildung eines Durchgangslochs von 2 bis 5 um² zu bilden. Danach erfolgte die Entfernung des Vakuumabgeschiedenen Chromfilms 16 mit Hilfe von Sauerstoffgas unter Druckbedingungen von 6,66 h Pa (5 mm Torr), einer Leistung von 100 W und einer Sauerstoffgasflußmenge von 10 SCCM durch den Einsatz einer Apparatur zur reaktiven Ionenätzung (CSE 2120, der Handelsname für das Gerät, das von Japan vacuum Technique Co., Ltd. hergestellt wird), Entfernung des freigelegten Films aus gehärtetem Produkt 15 durch eine selektive anisotrope Atzung, um ein Durchgangsloch (Fenster) 17 zu erzeugen, wo der vorherbestimmte Teil der ersten Zwischenschaltungsschicht 14 freigelegt wurde, und daran anschließend Entfernung des übrigen Vakuum-abgeschiedenen Chromfilms 16 mit Hilfe von z. B. einer Chromätzlösung, die aus einer wäßrigen Lösung von Cernitrat, Ammonium, etc. bestand, ohne den Schichtfilm des gehärteten Produkts, den Siliciumdioxidfilm und die Aluminiumzwischenschaltungsschicht anzugreifen, wie in Fig. 5 gezeigt. Das so erhaltene Durchgangsloch (Fenster) 17 des gehärteten Produktfilms 15 hatte einen spitz zulaufenden Winkel von 65 bis 70º und wies auch Dimensionen des Durchgangslochs von 2 um² auf bei dem Teil der Ätzmaske von 2 um² und 5 um. Somit wurde das Durchgangsloch mit einer sehr guten Präzision gebildet, ganz in Übereinstimmung mit den gewünschten Dimensionen der Ätzmaske, ohne von den Dimensionen des Durchgangslochs abhängig zu sein.
Wie oben beschrieben, hat der Film des gehärteten Produkts, der aus dem Säurepolyamidesteroligomer erhalten wurde, eine weit bessere Einebnungsfähigkeit und, wie in Fig. 6 gezeigt, wenn ein Durchgangsloch in dem Harzfilm 15 zur elektrischen Verbindung der ersten Zwischenschaltungsschicht 14 mit der zweiten Zwischenschaltungsschicht 18 erzeugt wird, ist es möglich, den Vakuum-abgeschiedenen Chromfilm 16 für die Ätzmaske sehr einheitlich und planar zu bilden. Als Ergebnis kann ein Photoresist des Novolakharzes auf dem Vakuumabgeschiedenen Chromfilm einheitlich und planar erzeugt werden und das Freilegen erfolgt einheitlich. Deshalb ist es möglich, ein feines Muster zu erzeugen in einem Zustand, bei dem man die Auflösung des Photoresists nützt, so daß es möglich ist, eine Durchgangslochätzmaske von feinen 2 um² des Harzfilms mit einer guten Präzision zu erzeugen. Desweiteren ist es möglich, eine Durchgangslochätzung von 2 um oder weniger auszuführen, wenn ein Photoresist mit einer hohen Auflösung verwendet wird.
Als nächstes wird, wie in Fig. 6 gezeigt, eine zweite Zwischenschaltungsschicht 18 erzeugt nach der Aluminiumvakuumabscheidung oder Sprühung und Photoätzung, gefolgt von der Bildung eines Films aus einem gehärteten Produkt auf der zweiten Zwischenschaltungsschicht 18 unter Verwendung eines Säurepolyamidesteroligomers und daran anschließende Bildung eines Durchgangslochs auf dem Harzfilm durch das Durchgangslochätzverfahren. Indem diese Schritte wiederholt werden, erhält man eine Halbleitervorrichtung mit einer mehrstufigen Zwischenschaltungsstruktur gemäß vorliegender Erfindung. Indem man den Harzgehalt, die Viskosität und die Dicken der Zwischenschaltungsschicht auswählt, ist es möglich, Harzfilme zu bilden mit einer guten Einebnungsfähigkeit.
Die Halbleitervorrichtung vorliegender Erfindung verwendet das oben genannte Säurepolyamidesteroligomer als isolierendes Filmmaterial auf der Zwischenschaltungsschicht und besitzt eine mehrstufige Zwischenschaltungsstruktur mit einer überlegenen Stufenbeschichtung (Einebnungsfähigkeit) relativ zu der Zwischenschaltungsschicht und ebenso eine überlegene Fähigkeit feine Durchgangslöcher zu ätzen gemäß dem trockenen Ätzverfahren, mit einer feinen Zwischenschaltung und feinen Durchgangslöchern, wobei die Vorrichtung für hochintegrierte Ionen geeignet ist und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Die Halbleitervorrichtung vorliegender Erfindung eignet sich als eine Halbleitervorrichtung z. B. für einen hybridintegrierten Schaltkreis, monolithischen integrierten Schaltkreis und einen hochintegrierten Schaltkreis.

Claims

1. Mit einer isolierenden Schicht ausgestattete Halbleitervorrichtung, die aus einem organischen Harz (15) und Zwischenschaltungsschichten (14, 18) auf einem Halbleitergrundelement (11) besteht, wobei das organische Harz (15) ein gehärtetes Produkt aus einem Säurepolyamidesteroligomer ist, das durch Reaktion von wenigstens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe aromatische Diamine und Diaminosiloxane, mit einem aromatischen Tetracarbonsäureester erhalten wurde, der durch Reaktion eines aromatischen Tetracarbonsäuredianhydrids mit wenigstens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe Alkohole und Alkoholderivate, erhalten wurde, und wobei das Oligomer einen Harzgehalt von 40 bis 60 Gew.% und eine Viskosität von 0,05 bis 5 Pa·s bei 25ºC aufweist.

2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das aromatische Tetracarbonsäuredianhydrid eine Verbindung ist, die durch die Formel

ausgedrückt wird, worin R&sub1; eine vierwertige aromatische Kohlenwasserstoffgruppe darstellt.

3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das aromatische Tetracarbonsäuredianhydrid, das durch die Formel ausgedrückt wird, wenigstens eine Verbindung darstellt, die aus der Gruppe 3,3',4,4'- Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid, Pyromellitsäuredianhydrid, 3,3',4,4'-Diphenyltetracarbonsäuredianhydrid, 1,2,5,6-Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid, 2,3,6,7-Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid, 2,3,5,6- Pyridintetracarbonsäuredianhydrid, 1,4,5,8-Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid, 3,4,9,10-Perylentetracarbonsäuredianhydrid und 4,4'-Sulfony1diphthalsäuredianhydrid ausgewählt ist.

4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Alkohole und Alkoholderivate wenigstens eine Verbindung sind, die aus der Gruppe einwertiger Alkohole, die durch Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropylalkohol und Butanol repräsentiert werden, Polyole, die durch Ethylenglykol, Propylenglykol, Glycerin und Trimethylolpropan repräsentiert werden, Ethyleng1ykolmonoethylether und Diethylenglykolmonoethylether ausgewählt sind.

5. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die aromatischen Diamine Verbindungen sind, die durch die Formel H&sub2;N-R&sub2;-NH&sub2; ausgedrückt werden, worin R&sub2; eine zweiwertige aromatische Kohlenwasserstoffgruppe darstellt.

6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die aromatischen Diamine, die durch die Formel ausgedrückt werden, wenigstens eine Verbindung sind, die aus der Gruppe 4,4'-Diaminodiphenylether, 4,4'-Diaminodiphenylmethan, 4,4'-Diaminodiphenylsulfon, 4,4'- Diaminodiphenylsulfid, Benzidin, Metaphenylendiamin, Paraphenylendiamin, 1,5-Naphthalindiamin und 2,6- Naphthalindiamin ausgewählt ist.

7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Diaminosiloxane Verbindungen sind, die durch die Formel

dargestellt werden, worin R&sub3; eine zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt, R&sub4;, R&sub5;, R&sub6; und R&sub7; jeweils eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt, die gleich oder verschieden sein können, und n eine ganze Zahl von 1 bis 10 darstellt.

8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Diaminosiloxane, die durch die Formel ausgedrückt werden, wenigstens eine Verbindung sind, die aus der Gruppe

ausgewählt sind.

9. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Veresterung des aromatischen Tetracarbonsäuredianhydrids unter Verwendung wenigstens einer Verbindung durchgeführt wird, die aus der Gruppe Alkohole und Alkoholderivate ausgewählt ist, in einer äquimolaren Menge oder mehr, bezogen auf das aromatische Tetracarbonsäuredianhydrid, bei einer Temperatur von 80º bis 150ºC, wobei sich der aromatische Tetracarbonsäureester bildet.

10. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Reaktion von wenigstens einer Verbindung der aromatischen Diamine und Diaminosiloxane mit dem aromatischen Tetracarbonsäureester in annähernd äquimolaren Mengen bei einer Temperatur von 90ºC oder weniger durchgeführt wird.

11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Säurepolyamidesteroligomer bei einer Temperatur von 200ºC bis 400ºC hitzebehandelt wird.