JP2000347404A - 感光性重合体組成物並びにこれを用いた電子部品及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 良好な感光性を有し、かつ、配線段差の平坦
化性が良好な感光性重合体組成物、配線段差の平坦化性
が良好な層間絶縁膜又は表面保護膜を形成できる電子部
品の製造法を提供する。 【解決手段】 下記一般式（Ｉ）で表される繰り返し単
位を有し、前記繰り返し単位の少なくとも一部のＲ²又
はＲ³は水素原子であるポリイミド樹脂前駆体と炭素−
炭素二重結合を２つ以上有する化合物を含有してなる感
光性重合体組成物、この感光性重合体組成物を塗布して
樹脂膜を形成し、次いで露光及び現像を行い、その後、
樹脂膜を硬化させて層間絶縁膜又は表面保護膜を形成す
ることを特徴とする電子部品の製造法。 （式中、Ｒ¹は４価の芳香族基を示し、Ｒ²及びＲ³は各
々独立して水素原子又は１価の有機基を示し、Ｒ^４は３
価の芳香族基を示し、Ｒ⁵は水素原子又は炭化水素基を
示し、ｎは１〜３の整数である）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】本発明は、半導体集積回路、
高密度実装基板等の電子部品の層間絶縁膜及び表面保護
膜として有用な感光性重合体組成物並びにこれを用いた
電子部品及びその製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体集積回路等における多層配
線構造の製造には、図２（半導体装置の断面図）に示さ
れるように、半導体基板１上に、下層配線層２を形成
し、その上に、真空蒸着、ＣＶＤ（ケミカルベーパーデ
ポジション）等の気相成長法によりＳｉＯ₂、ＳｉＮ等
からなる層間絶縁膜３を形成し、層間絶縁膜３にビアホ
ールを開口した後、上層配線層４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、下層配線層２の段差が層間絶縁膜３
の形成後もそのまま残り、上層配線層４を形成した際、
上記段差部分で配線層が極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。これを改良するために、
例えば図１（半導体装置の断面図）に示されるように、
ポリイミド系樹脂を層間絶縁膜５として用いて下層配線
層２の段差の影響を緩和した層間絶縁膜を形成する方法
が提案され、現在では広く使われている（特公昭５１−
４４８７１号公報等参照）。

【０００３】ポリイミド系樹脂を用いた層間絶縁膜５に
対する膜加工は、フォトレジストを用いたエッチングプ
ロセスによって行われるようになってきており、最近で
は膜加工プロセスを合理化する目的でフォトレジスト機
能を兼ね合わせた感光性重合体組成物の開発検討が進め
られている。これは、まず感光性重合体組成物を溶液状
態で基板上に塗布、乾燥させ膜形成後、所定のフォトマ
スクを介して露光し、現像によってパターンを形成し、
次に２００〜４００℃の温度で加熱処理し、最終的にポ
リイミド樹脂とする方法である。用いられる感光性重合
体組成物の具体的な例としては、ジアミン、ジアミノシ
クロヘキサン及び四塩基酸二無水物から得られるポリア
ミック酸に炭素−炭素二重結合を有するアミン化合物及
びビスアジド化合物を添加して得られる組成物などが知
られている（特開昭５７−１７０９２９号公報等）。

【０００４】しかし、半導体集積回路等の電子部品にお
ける集積度の向上は目ざましく、配線構造も益々多層化
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。これに対して上記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
高濃度にすることが出来ないため、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。また、非常に微細な溝状のパターンに対し
ては、ポリイミド膜の埋込性が不十分で、溝部の膜にボ
イドが発生する問題があった。

【０００５】このような問題に対して、パターンの形成
された絶縁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、溝状パタ
ーンの埋込性が向上すること、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が知られている（特
開昭６３−１４４５２号公報）。しかし、上記の従来の
低分子量エステルオリゴマー化によって得られるポリア
ミック酸溶液に、従来の方法で感光性を付与した感光性
重合体組成物はエステル化率を高くすると感光性の付与
が不十分となり、またエステル化率を下げると配線段差
の平坦化率が低下し上記２つの性能の両立が不十分であ
った。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】請求項１及び２記載の
発明は、良好な感光性を有し、かつ、配線段差の平坦化
性が良好な感光性重合体組成物を提供するものである。
請求項３記載の発明は、配線段差の平坦化性が良好な層
間絶縁膜又は表面保護膜を形成できる電子部品の製造法
を提供するものである。請求項４記載の発明は、配線段
差の平坦化性が良好な層間絶縁膜が形成された多層配線
構造を有する電子部品の製造法を提供するものである。
請求項５記載の発明は、配線段差の平坦化性が良好な層
間絶縁膜又は表面保護膜を有する電子部品を提供するも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、一般式（Ｉ）

【化３】 （式中、Ｒ¹は４価の芳香族基を示し、Ｒ²及びＲ³は各
々独立して水素原子又は１価の有機基を示し、Ｒ⁴は３
価の芳香族基を示し、Ｒ５は水素原子又は炭化水素基を
示し、ｎは１〜３の整数である）で表される繰り返し単
位を有し、前記繰り返し単位の少なくとも一部のＲ²又
はＲ³は水素原子であるポリイミド樹脂前駆体と炭素−
炭素二重結合を２つ以上有する化合物を含有してなる感
光性重合体組成物に関する。

【０００８】また本発明は、前記ポリイミド樹脂前駆体
が、芳香族四塩基酸二無水物を１価のアルコール０．２
〜１．８モルを加えてその一部をジエステルとした後、
一般式（II）

【化４】 （式中、Ｒ⁴は３価の芳香族基を示し、Ｒ⁵は水素原子又
は炭化水素基を示し、ｎは１〜３の整数である）で表さ
れる化合物を含むジアミンを反応させて得られるもので
ある前記の感光性重合体組成物に関する。

【０００９】また、本発明は、前記感光性重合体組成物
を塗布して樹脂膜を形成し、次いで露光及び現像を行
い、その後、樹脂膜を硬化させて層間絶縁膜又は表面保
護膜を形成することを特徴とする電子部品の製造法に関
する。また、本発明は、前記感光性重合体組成物を塗布
して樹脂膜を形成し、次いで露光及び現像を行ってビア
ホールを形成した後、樹脂膜を硬化させて層間絶縁膜と
し、さらにその上に上層配線層を形成することを、１回
又は２回以上行うことを特徴とする多層配線構造を有す
る電子部品の製造法に関する。また、本発明は、前記感
光性重合体組成物を用いて得られる層間絶縁膜又は表面
保護膜を有してなる電子部品に関する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の感光性重合体組成物にお
けるポリイミド樹脂前駆体は、前記一般式（Ｉ）で示さ
れる繰り返し単位を有するものである。前記一般式
（Ｉ）の繰り返しにより、繰り返し現れるＲ¹、Ｒ²、Ｒ
³、Ｒ⁴及びＲ⁵は、それぞれ同一でも異なっていてもよ
い。この繰り返し単位は、ポリイミド前駆体のテトラカ
ルボン酸残基１つとジアミン残基１つで構成される繰り
返し単位の総数に対して、２０〜１００モル％が好まし
く、５０〜９５モル％がより好ましい。また、前記繰り
返し単位の少なくとも一部は、そのＲ²又はＲ³が水素原
子であり、残りの１価の有機基は、好ましくは炭素原子
数４以下の炭化水素基である。Ｒ²及びＲ³のうち、一価
の有機基は、１０〜９０モル％であることが好ましく、
２０〜８０モル％であることがより好ましい。

【００１１】Ｒ¹は、４価の芳香族基であり、これは芳
香環（ベンゼン環、ナフタレン環等）を含む４価の有機
基を意味する。４個の結合部位はいずれも芳香環からで
ているものであることが好ましい。これらの結合部位
は、２組の２個の結合部位に分けられ、その２個の結合
部位がオルト位又はペリ位に位置するものであることが
好ましい。前記の２組は同一の芳香環からでていてもよ
いし、各種結合を介して結合している別々の芳香環から
でていてもよい。このような芳香族基としては、ジアミ
ンと反応してポリイミド樹脂を形成することができる芳
香族四塩基酸又はその誘導体の残基が好ましく、具体的
には、後述する芳香族四塩基酸二無水物の残基がより好
ましい。

【００１２】また、Ｒ⁴は３価の芳香族基であり、これ
は芳香環（ベンゼン環、ナフタレン環等）を含む３価の
有機基を意味する。３個の結合部位は芳香環から直接で
ていることが好ましく、この場合同一の芳香環からでて
いてもでも異なった芳香環から出ていてもよいが、アミ
ノ基の窒素原子に結合する２つの結合部位のいずれか一
方と、カルボニル基に結合する結合部位は同一の芳香環
に存在するのが好ましく、芳香環の隣り合う炭素に存在
するのがより好ましい。このような芳香族基としては具
体的には、四塩基酸又はその誘導体と反応してポリイミ
ド樹脂を形成することができる後述する一般式（II）で
表される例示化合物の残基が好ましい。

【００１３】一般に、このポリイミド樹脂前駆体は、溶
剤の存在下で、芳香族四塩基酸二無水物に、１価のアル
コールを加えて加熱し、四塩基酸二無水物の一部をジエ
ステルとし、次いで前記ジアミン化合物を加え、前記ジ
エステルと反応させて得られる。芳香族四塩基酸二無水
物のエステル化の際に用いられる溶剤としては、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
シド等のアミド系溶剤等が好ましい。

【００１４】本発明に用いられる芳香族四塩基酸二無水
物としては、例えばピロメリット酸二無水物、３，
３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物、３，３′，４，４′−ビフェニルエーテルテトラ
カルボン酸二無水物、３，３′，４，４′−ビフェニル
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、２，３，５，６−ピリジ
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
ジフタル酸二無水物、４，４′−オキシジフタル酸二無
水物、これらの置換体などがあり、これらの一種又は二
種以上が用いられる。これらのなかで、３，３′，４，
４′−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、
４，４′−オキシジフタル酸二無水物及びこれらの置換
体が好ましい。

【００１５】また、本発明に用いられる芳香族四塩基酸
二無水物をエステル化する１価のアルコールとしては、
炭素原子数４以下のアルコールが好ましく、この例とし
ては、のメタノール、エタノール、プロパノール、ブタ
ノール、エチレングリコールモノメチルエーテル等があ
り、これらの一種又は二種以上が用いられる。この際、
炭素原子数５以上のアルコールでは良好な硬化膜は得ら
れない傾向がある。前記アルコールの使用量は、芳香族
四塩基酸二無水物１モルに対して０．２〜１．８モルの
範囲とするのが好ましい。０．２モル未満では良好なパ
ターンが得られにくい傾向にあり、１．８モルを超える
とワニスの粘度が低下する傾向にある。即ち、ポリイミ
ド前駆体全体において、一般式（Ｉ）のＲ²及びＲ³並び
にこれ以外の繰り返し単位におけるＲ²及びＲ³に相当す
る基の合計中、１価の有機基が１０〜９０モル％である
ことが好ましく、２０〜８０モル％であることがより好
ましい。前記エステル化反応の反応温度は、使用する溶
剤によって異なるが、通常、６０〜１５０℃の範囲とさ
れ、最終的に得られる感光性重合体組成物の感度、解像
度及び現像速度から、高くとも９０℃までの温度で行う
ことが好ましい。

【００１６】本発明に用いられるジアミンとしては、前
記一般式（II）で表される化合物を必須成分として含
む。ここで、この化合物を用いないとパターン形成がで
きない。一般式（II）においてＲ⁴で示される芳香族基
とは、芳香族環を１つ以上含む基である。また、Ｒ⁵で
示される基は、水素原子又は炭素原子数３以下の炭化水
素基が好ましい。一般式（II）で表される化合物として
は、２−（３′，５′−ジアミノベンゾイルオキシ）エ
チルメタクリレート、２−（３′，５′−ジアミノベン
ゾイルオキシ）エチルアクリレート、２−（３′，５′
−ジアミノベンゾイルオキシ）プロピルメタクリレー
ト、２−（３′，５′−ジアミノベンゾイルオキシ）プ
ロピルアクリレート、

【化５】 （式中、Ｒは水素原子又はメチル基を示し、ｎは１〜３
の整数である）等が好ましいものとして挙げられる。

【００１７】一般式（II）で表されるジアミン化合物
は、ジアミンの総量に対して２０〜１００モル％（即
ち、その他のジアミン化合物が０〜８０モル％）とする
のが好ましく、５０〜１００モル％（即ち、その他のジ
アミン化合物が０〜５０モル％）とするのがより好まし
い。一般式（II）で表されるジアミン化合物が２０モル
％未満では組成物の感光特性が劣る傾向にある。これは
即ち、ポリイミド前駆体の繰り返し単位総量中、前記一
般式（Ｉ）で表される繰り返し単位が２０〜１００モル
％が好ましく、５０〜１００モル％がより好ましいこと
を意味する。

【００１８】また、必要に応じて用いられる前記一般式
（II）以外のジアミン化合物としては、メタフェニレン
ジアミン、３，４−ジアミノジフェニルエーテル、３，
３′−ジアミノジフェニルスルホン、３，３′−ジアミ
ノジフェニルスルフィド、パラフェニレンジアミン、
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スルフィ
ド、３，３′，５，５′−テトラメチル−４，４′−ジ
アミノジフェニルメタン、２，２′−ビス（４−アミノ
フェニル）プロパン、４，４′−メチレンジアニリン等
が挙げられ、これらは単独で又は二種以上を組み合わせ
て用いられる。

【００１９】また、必要に応じて、１，３−ビス（３−
アミノプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシ
ロキサン等のシロキサン系ジアミンの一種又は二種以上
の併用も可能である。これらを併用する場合は、その使
用量はジアミンの総モル数に対して、２０モル％以内と
することが好ましい。

【００２０】一部がエステル化された芳香族四塩基酸二
無水物と、上記ジアミンとの反応は、最終的に得られる
感光性重合体組成物を硬化した膜の耐熱性を最良とする
ために、芳香族四塩基酸二無水物及びそのエステル化物
の総モル数とジアミン化合物の総モル数を等モルとして
行うことが好ましい。この反応は、例えば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、ジメチルスルホキシド等の
溶剤中で、６０〜１００℃に加熱することにより行うこ
とができる。以上のようにして、本発明におけるポリイ
ミド樹脂前駆体が得られる。

【００２１】本発明で用いられる炭素−炭素二重結合を
２つ以上有する化合物としては、各種のジアクリレート
化合物、ジメタクリレート化合物などが挙げられ、例え
ばエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリ
コールジアクリレート、トリエチレングリコールジアク
リレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、
エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリ
コールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメ
タクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレ
ート等好ましいものとして挙げられる。これらは、前記
ポリイミド樹脂前駆体１００重量部に対して、１〜４０
０重量部使用することが好ましい。

【００２２】本発明の感光性重合体組成物は、さらに高
感度にする目的で光重合開始剤を用いることも可能であ
る。光重合開始剤としては、例えば、ミヒラーケトン、
アントロン、ベンゾイン、５−ニトロアゼナフテン、２
−メチルベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベン
ゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテ
ル、ベンゾインイソブチルエーテル、２−ｔ−ブチルア
ントラキノン、１，２−ベンゾ−９，１０−アントラキ
ノン、アントラキノン、メチルアントラキノン、４，
４′−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、アセト
フェノン、ベンゾフェノン、チオキサントン、１，５−
アセナフテン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセ
トフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルト
ン、２−メチル−［４−（メチルチオ）フェニル］−２
−モルフォリノ−１−プロパノン、ジアセチル、ベンジ
ル、ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタ
ール、ジフェニルジスルフィド、アントラセン、２，６
−ジ（４′−ジエチルアミノベンザル）−４−メチル−
４−アザシクロヘキサノン等を挙げることが出来る。光
重合開始剤の添加量は、ポリイミド系樹脂前駆体１００
重量部に対して０．０１〜１０重量部の範囲が好まし
い。

【００２３】さらに、現像時間を短縮する目的で溶解促
進剤を用いることも可能である。例えばベンゼンスルホ
ンアミド、ベンゼンスルホンアニリド等を挙げることが
出来る。溶解促進剤の添加量は、ポリイミド系樹脂前駆
体１００重量部に対して０．０５〜５０重量部の範囲が
好ましい。さらに基板表面への密着性を高める目的で、
感光性重合体組成物にアミノシラン、エポキシシラン等
の接着助剤を必要に応じて添加することも可能である。
これらの添加量は、ポリイミド系樹脂前駆体１００重量
部に対して０．１〜５重量部の範囲が好ましい。上記の
各材料は、例えば、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、ジメチルスルホキシド等の溶剤に混合して感光性
重合体組成物とすることができる。固形分濃度は特に制
限されず、５〜９５重量％とすることができる。

【００２４】本発明になる感光性重合体組成物は、これ
を、パターンが形成された基板の上に塗布して樹脂膜を
形成し、次いで露光及び現像を行い、その後、樹脂膜を
硬化させて電子部品の層間絶縁膜又は表面保護膜等のパ
ターンとすることができる。パターンの形成された基板
としては、アルミニウム配線層が形成されたもののよう
な、表面に段差を有するシリコン基板等の半導体基板、
銅配線層を形成したセラミック高密度実装基板、銅配線
層を形成したセラミックハイブリッド基板などが挙げら
れる。前記組成物の樹脂膜形成は、回転塗布機、印刷
機、スプレー等を用いて組成物を塗布して行うことがで
きる。

【００２５】塗膜の膜厚としては、１〜１０μｍとする
のが平坦化の点で好ましい。塗布後、好ましくは８０〜
１５０℃の温度で乾燥した後、通常のホトリソグラフィ
ー工程に従って、即ち、所望のパターンが描かれたマス
クを通して、紫外線、遠紫外線、可視光、電子線、Ｘ線
などの活性光線又は化学線を、例えば高圧水銀灯、ｇ線
ステッパ等の露光装置を用いて照射し、露光する。次い
で、未露光部分を溶解できる現像液で溶解除去すること
により、パターンを得る。多層配線構造を有する電子部
品とする場合は、通常ビアホールが形成される。

【００２６】現像液としては、例えばＮ−メチル−２−
ピロリドン、Ｎ−アセチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−
ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミ
ド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルトリ
アミド、ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ−ベンジル−２
−ピロリドン、Ｎ−アセチル−ε−カプロラクタム等の
非プロトン性極性溶媒の一種又は二種以上で又はポリイ
ミド前駆体の非溶媒、例えばメタノール、エタノール、
イソプロピルアルコール、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、メチルセロソルブ、水等との混合液として用いられ
る。

【００２７】次いで現像により形成されたパターンをリ
ンス液により洗浄し、現像液を除去する。リンス液とし
ては、現像液との混和性のよいポリイミド前駆体の非溶
媒が用いられ、例えば、メタノール、エタノール、イソ
プロピルアルコール、メチルイソブチルケトン、ジイソ
ブチルケトン、シクロヘキサノン、ベンゼン、トルエ
ン、キシレン、メチルセロソルブ、水等が挙げられる。
次に好ましくは１５０〜４５０℃の温度で硬化すること
によって脱水閉環し、ポリイミド系樹脂の層間絶縁膜又
は表面保護膜とすることができる。これによって基板表
面の特定の部分で段差のない平坦な絶縁膜とすることが
できる。多層配線構造を有する電子部品を製造する場合
は、これを層間絶縁膜とし、さらにその上に常法に従っ
て上層配線層を形成する。この一連の工程を、１回又は
２回以上行うことで所望の多層配線構造を有する電子部
品を得ることができる。

【００２８】本発明の製造法で製造される電子部品とし
ては、例えば、多層配線構造を有する半導体装置、セラ
ミック高密度実装板、セラミックハイブリッド板等を挙
げることができる。半導体装置の場合は、その後、通
常、ワイヤボンディング工程、封止材を用いた封止工程
を経て半導体装置とされる。

【００２９】

【実施例】実施例１ １）感光性重合体組成物の製造 撹拌機、温度計、窒素導入管及びジムロート冷却管を備
えた０．２リットルのフラスコ中にＮ−メチル−２−ピ
ロリドン１４１．１７ｇと３，３′，４，４′−ビフェ
ニルテトラカルボン酸二無水物５２．４６ｇを仕込み、
８０℃まで加熱した後、エタノール８．２ｇを加え、さ
らに９０℃で２時間反応させビフェニルテトラカルボン
酸二無水物をジエステルとした。次にこの溶液に２−
（３′，５′−ジアミノベンゾイルオキシ）エチルメタ
クリレート４４．９０ｇ及び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２．２２ｇを仕込み、２５℃で５時間、４０℃で１時
間反応させた。なお、この前駆体は、一般式（Ｉ）で示
される繰り返し単位を９５モル％含み、Ｒ²及びＲ³総量
中、約５０モル％がエステル化されているものである。
その後、テトラエチレングリコールジアクリレート３
９．０４ｇを仕込み２５℃で２時間撹拌した。得られた
ポリイミド樹脂前駆体組成物の樹脂分濃度は３５重量％
で、２５℃で１５００mPa・sの粘度を示した。

【００３０】２）平坦化性及び溝パターンの埋込性の評
価 次に厚さ１μｍで幅１〜５μｍの線状突起パターンと深
さ１μｍで幅０．２〜２μｍの線状溝パターンがホトリ
ソグラフィーとドライエッチングのプロセスで形成され
たシリコン基板上に、上記感光性重合体組成物をスピン
ナ塗布機を用いて塗布した。その後、ホットプレートを
用いて８０℃で１００秒乾燥した後、コンベクションオ
ーブンで、２００℃で１時間、３５０℃で１時間硬化し
て、厚さ２μｍのポリイミド膜を得た。得られたポリイ
ミド膜による初期段差の平坦化率を図３に示すａ、ｂの
値から次式

【数１】 により求めたところ、およそ９０％であった。また、溝
パターンの部分でシリコン基板をカットし、走査型電子
顕微鏡で断面形状を観察したところ、何れの溝にもポリ
イミド系樹脂が十分充填されていた。

【００３１】３）現像加工性の評価 さらに現像加工性を調べるため、シリコン基板上に本発
明の感光性重合体組成物を上記同様の膜厚でスピンナ塗
布し、ホットプレートを用いて８０℃／１００秒乾燥し
た後、ｇ線ステッパーを用いて露光（露光量１００mJ/c
m²）し、Ｎ−メチル−２−ピロリドン７５重量％及びメ
タノール２５重量％からなる混合溶媒で現像し、次いで
エタノールでリンスしてパターンを得たところ、１０×
１０μｍのビアホールがウェハ面内で均一に開口する良
好なパターンが得られ、現像後の膜状態も良好であっ
た。

【００３２】比較例１ １）感光性重合体組成物の製造 実施例１と同様の撹拌機、温度計、窒素導入管及びジム
ロート管を備えた０．２リットルのフラスコ中にＮ−メ
チル−２−ピロリドン９５．９０ｇと３，３′，４，
４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物５２．４６
ｇを仕込み、８０℃まで加熱した後、エタノール８．２
ｇを加え、さらに９０℃で２時間反応させビフェニルテ
トラカルボン酸二無水物をジエステルとした。次にこの
溶液に４，４′−ジアミノジフェニルエーテル−３−カ
ルボアミド４１．２２ｇ及び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２．２２ｇを仕込み、２５℃で５時間、４０℃で１時
間反応させた。得られたポリイミド樹脂前駆体組成物の
樹脂分濃度は５０重量％で、２５℃で１５０cps（セン
チポイズ）の粘度を示した。この溶液１００ｇに２，３
−ジ（４−アジドベンザル）−４−カルボキシルシクロ
ヘキサノン２．００ｇ及び３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミ
ノ）プロピルメタクリレート１５．２８ｇを溶解した。
得られた感光性重合体組成物の樹脂分濃度は４２重量％
で、２５℃で１００cpsの粘度を示した。

【００３３】２）評価 以下、実施例１と同様にして、段差平坦化率、溝パター
ンの埋込性、現像加工性、現像後の膜状態を評価した。
その結果、平坦化率は９０％で埋込性も良好であった
が、実施例１と同様の現像加工を行ったところ、露光部
と未露光部の溶解時間の差がなく良好なパターンが形成
されなかった。

【００３４】実施例２ １）多層配線構造を有する半導体装置の製造 図４（下線配線層を有する半導体装置の断面図）に示す
ように、まずコレクタ領域Ｃ、ベース領域Ｂ及びエミッ
タ領域Ｅからなる半導体素子が形成されている半導体基
板１の表面に、化学気相成長法（ＣＶＤ法）により、二
酸化シリコン膜６を形成させた。次いで電極引き出し部
分となる所定部分を、通常のホトリソグラフィープロセ
スによってエッチング除去し、二酸化シリコン膜にビア
ホール（窓）７を設け、前記エミッタ領域及びベース領
域の一部を露出させた。さらに前記ビアホール上にアル
ミニウム配線層をスパッタリング法により形成させ、ホ
トリソグラフィープロセスを行い、下層配線層２を形成
させた。この配線層は１μｍの厚さと０．５〜２μｍの
幅を有するものであった。

【００３５】次に下層配線上に、実施例１で作製した感
光性重合体組成物をスピンナ塗布機を用いて塗布した。
塗布後の状態の断面図を図５に示す。その後、ホットプ
レートを用いて７５℃で１２０秒乾燥し、ホトマスク８
を介してｉ線ステッパを用いて露光した。この状態の断
面図を図６に示す。図６においてホトマスク８に覆われ
た部分の感光性重合体組成物は硬化していない。次い
で、Ｎ−メチル−２−ピロリドン７５重量％、メタノー
ル２５重量％からなる混合溶媒で現像し、次いでエタノ
ールでリンスして良好なパターンが得られた。次にコン
ベクションオーブンで２００℃で１時間、次いで３５０
℃で１時間硬化して厚さ２μｍのポリイミド層間絶縁膜
５を得た。この状態の断面図を図７に示す。その後、上
層アルミニウム配線層４をスパッタリング法によって形
成し、図８に示す二層配線構造を有する半導体装置を得
た。

【００３６】２）平坦化性及び埋込性の評価 得られたポリイミドの膜による初期段差の平坦化率を図
９に示すａ、ｂの値から次式

【数２】 により求めたところ、９０％であった。また、溝パター
ンの部分でシリコン基板をカットし、走査型電子顕微鏡
で断面形状を観察したところ、何れの溝にもポリイミド
樹脂が十分充填されていた。

【００３７】さらに現像加工性を調べるため、シリコン
基版上に本発明の感光性重合体組成物を上記同様の膜厚
でスピンナ塗布し、ホットプレートを用いて７５℃／１
２０秒乾燥した後、ｉ線ステッパーを用いて露光（露光
量１００mJ/cm²）後、Ｎ−メチル−２−ピロリドン７５
重量％、メタノール２５重量％からなる混合溶媒で現像
し、次いで、イソプロパノールでリンスしたところ、良
好なパターンが得られた。

【００３８】比較例２ 比較例１で得られた感光性重合体組成物を用いて、実施
例２と同様にして、段差平坦化率、溝パターンの埋込
性、現像加工性、現像後の膜状態を評価した。その結
果、平坦化率は９０％で埋込性も良好であったが、実施
例２と同様の現像加工を行ったところ、露光部と未露光
部の溶解時間の差がなく良好なパターンが形成されなか
った。

【００３９】

【発明の効果】請求項１及び２記載の感光性重合体組成
物は、良好な感光性を有し、かつ、配線段差の平坦化性
と微細な溝状パターンの埋込性が良好である。請求項３
記載の電子部品の製造法によれば、従来公知の感光性重
合体組成物の加工プロセスで容易に、配線段差の平坦化
性と微細な溝状パターンの埋込性が良好な層間絶縁膜又
は表面保護膜を形成できる。請求項４記載の電子部品の
製造法によれば、従来公知の感光性重合体組成物の加工
プロセスで容易に、配線段差の平坦化性と微細な溝状パ
ターンの埋込性が良好な層間絶縁膜を有する多層配線構
造を形成できる。請求項５記載の電子部品は、多層配線
化による段差の発生がほとんどない配線の信頼性が飛躍
的に優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ポリイミド樹脂による、下層配線層の段差の影
響を緩和した層間絶縁膜を有する多層配線構造の一例を
示す断面図である。

【図２】気相成長法によるＳｉＯ₂膜を層間絶縁膜とし
た多層配線構造の一例を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例１における平坦化率の評価方法
を示す説明図である。

【図４】下層配線層を有する半導体装置の断面図であ
る。

【図５】下層配線層を有する半導体基板上に本発明の感
光性樹脂組成物からなる層間絶縁膜層を設けた状態を示
す断面図である。

【図６】露光後現像前の状態を示す断面図である。

【図７】ビアホールを形成した状態を示す断面図であ
る。

【図８】二層配線構造を形成した半導体装置の断面図で
ある。

【図９】本発明の実施例２における平坦化率の評価方法
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２ 下層配線層 ３ 層間絶縁膜 ４ 上層配線層 ５ 層間絶縁膜 ６ 二酸化シリコン膜 ７ ビアホール ８ ホトマスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/312 Ｈ０１Ｌ 21/312 Ｂ 21/768 21/90 Ｓ Ｆターム(参考） 2H025 AA00 AA13 AA20 AB15 AB16 AB17 AC01 AD01 BC12 BC14 BC42 BC43 BC69 BC83 BJ10 CA00 EA04 4J027 AC03 AC06 AD04 AJ08 BA20 CB10 CC04 CC05 CC06 CC08 CD10 4J043 PA02 PA04 PA19 PC085 QB15 QB25 QB31 RA35 SA06 SA44 SA64 SB01 SB02 TA32 TB01 TB02 UA121 UA122 UA131 UA132 UA222 UA232 UA262 UA362 UA552 UA662 UA672 UB011 UB021 UB121 UB122 UB152 UB281 UB301 UB302 UB351 UB402 VA011 VA021 VA022 VA041 VA051 VA061 VA062 VA081 XA16 XA19 ZB22 ZB50 5F033 HH08 JJ01 JJ08 KK01 KK08 PP15 QQ09 QQ37 RR04 RR22 RR27 SS22 XX01 5F058 AA06 AC02 AC07 AF04 AG01 AH01 AH02 AH03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式（Ｉ） 【化１】 （式中、Ｒ¹は４価の芳香族基を示し、Ｒ²及びＲ³は各
   々独立して水素原子又は１価の有機基を示し、Ｒ⁴は３
   価の芳香族基を示し、Ｒ⁵は水素原子又は炭化水素基を
   示し、ｎは１〜３の整数である）で表される繰り返し単
   位を有し、前記繰り返し単位の少なくとも一部のＲ²又
   はＲ³は水素原子であるポリイミド樹脂前駆体と炭素−
   炭素二重結合を２つ以上有する化合物を含有してなる感
   光性重合体組成物。
2. 【請求項２】 ポリイミド樹脂前駆体が、芳香族四塩基
   酸二無水物を１価のアルコール０．２〜１．８モルを加
   えてその一部をジエステルとした後、一般式（II） 【化２】 （式中、Ｒ⁴は３価の芳香族基を示し、Ｒ⁵は水素原子又
   は炭化水素基を示し、ｎは１〜３の整数である）で表さ
   れる化合物を含むジアミンを反応させて得られるもので
   ある請求項１記載の感光性重合体組成物。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の感光性重合体組成
   物を塗布して樹脂膜を形成し、次いで露光及び現像を行
   い、その後、樹脂膜を硬化させて層間絶縁膜又は表面保
   護膜を形成することを特徴とする電子部品の製造法。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の感光性重合体組成
   物を塗布して樹脂膜を形成し、次いで露光及び現像を行
   ってビアホールを形成した後、樹脂膜を硬化させて層間
   絶縁膜とし、さらにその上に上層配線層を形成すること
   を、１回又は２回以上行うことを特徴とする多層配線構
   造を有する電子部品の製造法。
5. 【請求項５】 請求項１又は２記載の感光性重合体組成
   物を用いて得られる層間絶縁膜又は表面保護膜を有して
   なる電子部品。