JP2561245B2 - 半導体装置の配線層間膜およびその形成用塗布溶液 - Google Patents
半導体装置の配線層間膜およびその形成用塗布溶液Info
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- JP2561245B2 JP2561245B2 JP61105873A JP10587386A JP2561245B2 JP 2561245 B2 JP2561245 B2 JP 2561245B2 JP 61105873 A JP61105873 A JP 61105873A JP 10587386 A JP10587386 A JP 10587386A JP 2561245 B2 JP2561245 B2 JP 2561245B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に用いる配線層間膜および配線層
間膜形成用塗布溶液に関する。
間膜形成用塗布溶液に関する。
従来、この種の配線層間膜用塗布溶液としては、芳香
族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを等モ
ルで反応せしめる事によって形成したポリアミド酸、例
えば、無水ピロメリット酸と４・４′−ジアミノジフェ
ニルエーテルとを等モルで反応せしめる事によって形成
したポリアミド酸が用いられている。
族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを等モ
ルで反応せしめる事によって形成したポリアミド酸、例
えば、無水ピロメリット酸と４・４′−ジアミノジフェ
ニルエーテルとを等モルで反応せしめる事によって形成
したポリアミド酸が用いられている。
しかしながら、これらの芳香族テトラカルボン酸と芳
香族ジアミンとを等モルで反応せしめることによって形
成したポリアミド酸溶液を、半導体基板上に塗布し、熱
処理し、ポリイミド膜とした時に、該ポリイミド膜上に
形成されるAl膜、又は更に上に形成されるポリイミド膜
との接着強度が弱く、ポリイミド膜上のAl膜あるいは、
上層ポリイミド膜がはがれる事があり、信頼性上問題と
なる。
香族ジアミンとを等モルで反応せしめることによって形
成したポリアミド酸溶液を、半導体基板上に塗布し、熱
処理し、ポリイミド膜とした時に、該ポリイミド膜上に
形成されるAl膜、又は更に上に形成されるポリイミド膜
との接着強度が弱く、ポリイミド膜上のAl膜あるいは、
上層ポリイミド膜がはがれる事があり、信頼性上問題と
なる。
本発明の目的は、上記問題点を解決した、すなわち接
着性に優れた半導体装置の配線層間膜およびそれを形成
するための塗布溶液を提供する事にある。
着性に優れた半導体装置の配線層間膜およびそれを形成
するための塗布溶液を提供する事にある。
本発明の半導体装置の配線層間膜用塗布溶液は、下記
の式（１）で表わされるテトラカルボン酸二無水物をＡ
モルと、式（２）で表わされるジアミンをＢモルと、式
（３）で表わされるアミノシリコン化合物をＣモルと
を、式（４）及び式（５）の関係で反応を行うことによ
って形成したポリアミド酸シリコン型中間体を含有して
なることを特徴とし、本発明の半導体装置の配線層間膜
は該溶液を金属多層配線を形成するための半導体基板の
主面に塗布し、熱処理せしめることによって形成された
ことを特徴とする。
の式（１）で表わされるテトラカルボン酸二無水物をＡ
モルと、式（２）で表わされるジアミンをＢモルと、式
（３）で表わされるアミノシリコン化合物をＣモルと
を、式（４）及び式（５）の関係で反応を行うことによ
って形成したポリアミド酸シリコン型中間体を含有して
なることを特徴とし、本発明の半導体装置の配線層間膜
は該溶液を金属多層配線を形成するための半導体基板の
主面に塗布し、熱処理せしめることによって形成された
ことを特徴とする。
NH2−R2−NH2 ……（２） （式（１）〜（３）において、Ｒ′は４価の炭素環式芳
香族基を表わし、R2は炭素数６〜30個の芳香脂肪族基又
は、炭素数６〜30個の炭素環式芳香族基、R3及びR4は、
それぞれ独立の炭素環１〜６のアルキル基又は、フェニ
ル基であり、Ｋは１≦Ｋ≦３の値である。） 本発明に用いられるポリアミド酸の平均分子量の適量
範囲は前記一定条件下での対数粘度数測定値が0.05〜5d
l/gであり、適当な溶媒に可溶である。
香族基を表わし、R2は炭素数６〜30個の芳香脂肪族基又
は、炭素数６〜30個の炭素環式芳香族基、R3及びR4は、
それぞれ独立の炭素環１〜６のアルキル基又は、フェニ
ル基であり、Ｋは１≦Ｋ≦３の値である。） 本発明に用いられるポリアミド酸の平均分子量の適量
範囲は前記一定条件下での対数粘度数測定値が0.05〜5d
l/gであり、適当な溶媒に可溶である。
前記対数粘度数（η inh）とは、前記測定条件により
定義された通りのものであるが、更に詳述すれば （ここにηはウベローデ粘度計を使用し、重合溶媒と
同一組成の溶媒中の濃度0.5重量％のものを温度30±0.0
1℃で測定した値であり、η０はウベローデ粘度計を使
用し、同温度における同溶媒の測定値であり、Ｃは濃度
0.5g/dlである。） 本発明の原料について説明する。
定義された通りのものであるが、更に詳述すれば （ここにηはウベローデ粘度計を使用し、重合溶媒と
同一組成の溶媒中の濃度0.5重量％のものを温度30±0.0
1℃で測定した値であり、η０はウベローデ粘度計を使
用し、同温度における同溶媒の測定値であり、Ｃは濃度
0.5g/dlである。） 本発明の原料について説明する。
式（１）で表わされるテトラカルボン酸二無水物とし
て次の化合物を挙げることができる。
て次の化合物を挙げることができる。
ピロメリット酸二無水物,3,3′,4,4′−ビフエニルテ
トラカルボン酸二無水物、2,2′,3,3′−ビフエニルテ
トラカルボン酸二無水物、2,3,3′,4′−ビフエニルテ
トラカルボン酸二無水物、3,3′,4,4′−ベンゾフエノ
ンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3′,4′−ベンゾフ
エノンテトラカルボン酸二無水物、2,2′,3,3′−ベン
ゾフエノンテトラカルボン酸二無水物、ビス（3,4−ジ
カルボキシフエニル）−エーテル二無水物、ビス（3,4
−ジカルボキシフエニル）−スルホン二無水物、1,2,5,
6−ナフタリンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナ
フタリンテトラカルボン酸二無水物等。
トラカルボン酸二無水物、2,2′,3,3′−ビフエニルテ
トラカルボン酸二無水物、2,3,3′,4′−ビフエニルテ
トラカルボン酸二無水物、3,3′,4,4′−ベンゾフエノ
ンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3′,4′−ベンゾフ
エノンテトラカルボン酸二無水物、2,2′,3,3′−ベン
ゾフエノンテトラカルボン酸二無水物、ビス（3,4−ジ
カルボキシフエニル）−エーテル二無水物、ビス（3,4
−ジカルボキシフエニル）−スルホン二無水物、1,2,5,
6−ナフタリンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナ
フタリンテトラカルボン酸二無水物等。
また式（２）で表わされるジアミンの具体例としては
次の化合物を挙げることができる。
次の化合物を挙げることができる。
4,4′−ジアミノジフエニルエーテル、4,4′−ジアミ
ノジフエニルメタン、4,4′−ジアミノジフエニルスル
ホン、4,4′−ジアミノジフエニルスルフイド、4,4′−
ジアミノジフエニルチオエーテル、4,4′−ジ（メタ−
アミノフエノキシ）ジフエニルスルホン、4,4′−ジ
（パラ−アミノフエノキシ）ジフエニルスルホン、オル
ト−フエニレンジアミン、メタ−フエニレンジアミン、
パラ−フエニレンジアミン、ベンジジン、2,2′−ジア
ミノベンゾフエノン、4,4′−ジアミノベンゾフエノ
ン、4,4′−ジアミノジフエニル−2,2′−プロパン、1,
5−ジアミノナフタレン、1,8−ジアミノナフタレン等の
芳香族ジアミン。
ノジフエニルメタン、4,4′−ジアミノジフエニルスル
ホン、4,4′−ジアミノジフエニルスルフイド、4,4′−
ジアミノジフエニルチオエーテル、4,4′−ジ（メタ−
アミノフエノキシ）ジフエニルスルホン、4,4′−ジ
（パラ−アミノフエノキシ）ジフエニルスルホン、オル
ト−フエニレンジアミン、メタ−フエニレンジアミン、
パラ−フエニレンジアミン、ベンジジン、2,2′−ジア
ミノベンゾフエノン、4,4′−ジアミノベンゾフエノ
ン、4,4′−ジアミノジフエニル−2,2′−プロパン、1,
5−ジアミノナフタレン、1,8−ジアミノナフタレン等の
芳香族ジアミン。
次に式（３）で表わされるアミノシリコン化合物とし
ては次の化合物を挙げることができる。
ては次の化合物を挙げることができる。
上記の原料化合物を溶媒中で反応させるための好まし
い溶媒（以下反応溶媒と言うことがある）として、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、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、
ヘキサメチルホスホルアミド、メチルホルムアミド、Ｎ
−アセチル−２−ピロリドン、トルエン、キシレン、メ
チルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソル
ブ、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチ
レングリコールジメチルエーテル、シクロベンタノン、
シクロヘキサノン等の１種または２種以上を使用でき
る。
い溶媒（以下反応溶媒と言うことがある）として、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、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、
ヘキサメチルホスホルアミド、メチルホルムアミド、Ｎ
−アセチル−２−ピロリドン、トルエン、キシレン、メ
チルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソル
ブ、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチ
レングリコールジメチルエーテル、シクロベンタノン、
シクロヘキサノン等の１種または２種以上を使用でき
る。
次に反応方法について説明する。式（１）で示される
テトラカルボン酸二無水物Ａモルと式（２）で示される
ジアミンＢモル及び式（３）で示されるアミノシリコン
化合物Ｃモルとを反応溶媒中で反応させる。このときA,
B及びＣはそれらの間に式（４）及び式（５）の関係が
存在するように定める。
テトラカルボン酸二無水物Ａモルと式（２）で示される
ジアミンＢモル及び式（３）で示されるアミノシリコン
化合物Ｃモルとを反応溶媒中で反応させる。このときA,
B及びＣはそれらの間に式（４）及び式（５）の関係が
存在するように定める。
すなわち、C/（Ａ−Ｂ）が１以下の場合には酸分が必
要以上に過剰になり、反応により得られたポリアミド酸
から形成された塗膜はしばしばその表面が平滑でなくそ
の実用上の価値を減じ、またけい素化合物に対する接着
性を減ずる場合があり好ましくない。一方C/（Ａ−Ｂ）
が1.8を超える場合、反応により得られたポリアミド酸
から形成された塗膜は皮膜間等の接着性が低下し好まし
くない。
要以上に過剰になり、反応により得られたポリアミド酸
から形成された塗膜はしばしばその表面が平滑でなくそ
の実用上の価値を減じ、またけい素化合物に対する接着
性を減ずる場合があり好ましくない。一方C/（Ａ−Ｂ）
が1.8を超える場合、反応により得られたポリアミド酸
から形成された塗膜は皮膜間等の接着性が低下し好まし
くない。
C/（Ｂ＋Ｃ）が0.15未満ではSi総数が少なくなる場合
があり、本発明に係る反応により得られたポリアミド酸
から形成された塗膜のけい素及びけい素化合物に対する
接着性が低下する場合があるので好ましくない。
があり、本発明に係る反応により得られたポリアミド酸
から形成された塗膜のけい素及びけい素化合物に対する
接着性が低下する場合があるので好ましくない。
反応溶媒はこれと添加した原料との合計量基準で40重
量％以上使用するのがよい。これ以下では撹拌操作が困
難である場合がある。
量％以上使用するのがよい。これ以下では撹拌操作が困
難である場合がある。
反応は０℃以上60℃以下で行うのがよい。反応時間は
0.2〜20時間反応せしめるのがよい。
0.2〜20時間反応せしめるのがよい。
次に、本発明を実施例に基づき、図面を用いて説明す
る。
る。
本実施例では、原料成分として３・３′・４・４′−
ベンゾフエノンテトラカルボン酸二無水物、４・４′−
ジアミノジフエニルエーテル及びＰ−アミノフエニルト
リメトキシシランを用い、各々の比率を2/1/1.6の混合
比（モル比）で、ジメチルアセトアミド溶媒中、ポリマ
ー濃度22重量％で、温度10℃で５時間、40℃で２時間反
応を行い、25℃での回転粘度300センチポイズの塗布溶
液を得た。このポリマーの対数粘度は、0.39dl/gであっ
た。
ベンゾフエノンテトラカルボン酸二無水物、４・４′−
ジアミノジフエニルエーテル及びＰ−アミノフエニルト
リメトキシシランを用い、各々の比率を2/1/1.6の混合
比（モル比）で、ジメチルアセトアミド溶媒中、ポリマ
ー濃度22重量％で、温度10℃で５時間、40℃で２時間反
応を行い、25℃での回転粘度300センチポイズの塗布溶
液を得た。このポリマーの対数粘度は、0.39dl/gであっ
た。
膜の形成方法は、上記溶液を回転塗布し、100℃１時
間さらに240℃30分間、更に350℃,400℃、または450℃
で窒素ガス雰囲気中で、１時間熱処理し、厚さ1.5μｍ
のポリイミド膜を得た。
間さらに240℃30分間、更に350℃,400℃、または450℃
で窒素ガス雰囲気中で、１時間熱処理し、厚さ1.5μｍ
のポリイミド膜を得た。
上記ポリイミド膜形成方法を用いて、このポリイミド
膜とポリイミド膜上のポリイミド膜との接着強度、およ
びポリイミド膜上のAl膜（スパッター法で厚さ１μｍ）
との接着強度をJIS D0202で規定された方法に従って調
べ、従来のポリイミド膜（東レ（株）製、商品名SP51
0）と比較した。その結果を第１図及び第２図に示す。
膜とポリイミド膜上のポリイミド膜との接着強度、およ
びポリイミド膜上のAl膜（スパッター法で厚さ１μｍ）
との接着強度をJIS D0202で規定された方法に従って調
べ、従来のポリイミド膜（東レ（株）製、商品名SP51
0）と比較した。その結果を第１図及び第２図に示す。
第１図、及び第２図に実線Ａで示す本発明によるポリ
イミド膜は、実線Ｂで示す従来のポリイミド膜に比べて
接着強度が優れている事が判る。
イミド膜は、実線Ｂで示す従来のポリイミド膜に比べて
接着強度が優れている事が判る。
本発明によると、ポリアミド酸のアミン成分中に珪素
原子を含有せしめることによって、下地に珪素原子の未
結合手を持つ無機膜、例えば、化学気相成長シリコン酸
化膜、プラズマ化学気相成長シリコン窒化膜との接着性
を良くすることができ、さらに、塗布時、膜中にカルボ
キシル基が存在する場合には、金属との密着性をよくす
ることができる。
原子を含有せしめることによって、下地に珪素原子の未
結合手を持つ無機膜、例えば、化学気相成長シリコン酸
化膜、プラズマ化学気相成長シリコン窒化膜との接着性
を良くすることができ、さらに、塗布時、膜中にカルボ
キシル基が存在する場合には、金属との密着性をよくす
ることができる。
本発明による配線層間膜のポリイミド膜は、塗布液と
して用いるポリアミド酸において、分子端に存宜するカ
ルポン酸（アミノシリコン成分で封鎖されたものを含
む）が、アミノシリコン成分よりも過剰であるため、熱
処理によってイミド化反応を行っても、反応に寄与しな
いカルポン酸が残る。このカルポン酸及びポリマー中に
存在するシロキサン結合により、ポリイミド膜とアルミ
ニウム膜、及びポリイミド膜相互の充分な接着強度が得
られるという利点を有する。
して用いるポリアミド酸において、分子端に存宜するカ
ルポン酸（アミノシリコン成分で封鎖されたものを含
む）が、アミノシリコン成分よりも過剰であるため、熱
処理によってイミド化反応を行っても、反応に寄与しな
いカルポン酸が残る。このカルポン酸及びポリマー中に
存在するシロキサン結合により、ポリイミド膜とアルミ
ニウム膜、及びポリイミド膜相互の充分な接着強度が得
られるという利点を有する。
以上のことから、本発明によるポリイミド膜は多層配
線の層間絶縁膜として適したものである。
線の層間絶縁膜として適したものである。
第１図は本発明の有効性を示す図であり、本発明による
ポリイミド膜とAl膜との接着強度を示す一実測例図、第
２図は本発明の有効性を示す図であり、本発明によるポ
リイミド膜相互の接着強度を示す一実測例図である。
ポリイミド膜とAl膜との接着強度を示す一実測例図、第
２図は本発明の有効性を示す図であり、本発明によるポ
リイミド膜相互の接着強度を示す一実測例図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沓沢 吉也 横浜市金沢区乙舳町10番３号 (72)発明者 江川 大海 横浜市金沢区乙舳町10番３号 (72)発明者 沼沢 陽一郎 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 吉川 公麿 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 浜野 邦幸 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 此常 四郎 横須賀市ハイランド５丁目12番６号 (56)参考文献 特開 昭59−229839（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−143327（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−143328（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−17474（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−70592（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】 （Ｒ′:4価の炭素環式芳香族）で表されるテトラカルボ
ン酸二無水化物をＡモルとNH2−R2−NH2（R2:炭素数６
〜30個の芳香脂肪族基または炭素環式芳香族基）で表さ
れるジアミンをＢモルと、 （R3、R4:それぞれ独立の炭素数１〜６のアルキル基ま
たはフェニル基、１≦Ｋ≦３）で表されるアミノシリコ
ン化合物Ｃモルとを各モル数が１＜C/（Ａ−Ｂ）≦1.8
および0.15≦C/（Ｂ＋Ｃ）なる関係で混合反応せしめる
ことによって形成されたポリアミド酸シリコン型中間体
を含むことを特徴とする半導体装置の配線層間膜形成用
塗布溶液。 - 【請求項２】 （Ｒ′:4価の炭素環式芳香族）で表されるテトラカルボ
ン酸二無水化物をＡモルとNH2−R2−NH2（R2:炭素数６
〜30個の芳香脂肪族基または炭素環式芳香族基）で表さ
れるジアミンをＢモルと、 （R3、R4:それぞれ独立の炭素数１〜６のアルキル基ま
たはフェニル基、１≦Ｋ≦３）で表されるアミノシリコ
ン化合物Ｃモルとを各モル数が１＜C/（Ａ−Ｂ）≦1.8
および0.15≦C/（Ｂ＋Ｃ）なる関係で混合反応せしめる
ことによって形成されたポリアミド酸シリコン型中間体
を含む溶液を半導体基板の主面に塗布・熱処理すること
によって形成されたことを特徴とする半導体装置の配線
層間膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61105873A JP2561245B2 (ja) | 1986-05-08 | 1986-05-08 | 半導体装置の配線層間膜およびその形成用塗布溶液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61105873A JP2561245B2 (ja) | 1986-05-08 | 1986-05-08 | 半導体装置の配線層間膜およびその形成用塗布溶液 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62261150A JPS62261150A (ja) | 1987-11-13 |
| JP2561245B2 true JP2561245B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=14419063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61105873A Expired - Fee Related JP2561245B2 (ja) | 1986-05-08 | 1986-05-08 | 半導体装置の配線層間膜およびその形成用塗布溶液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2561245B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0617474B2 (ja) * | 1985-05-31 | 1994-03-09 | チッソ株式会社 | 高接着性シリコン含有ポリアミド酸の製造法 |
-
1986
- 1986-05-08 JP JP61105873A patent/JP2561245B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62261150A (ja) | 1987-11-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |