JPH031826B2 - - Google Patents
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Description
A 産業上の利用分野
本発明は、重合可能なオリゴマを用いたパター
ン状重合体誘電体層の形式方法、及び上記重合可
能なオリゴマに係る。 B 開示の概要 或る特定の群の重合可能なオリゴマの感光性
は、放射により誘起される重合を可能にする。従
つて、上起感光性は、それらの重合可能なオリゴ
マがフオトレジストとして用いられることを可能
にし、それらのオリゴマが半導体素子に分離のた
めの層及び溝を形成するために用いられるとき、
その場での硬化を容易にする。更に、上記感光性
は、それらの重合可能なオリゴマが半導体構造体
及び集積回路構成素子の形成に於て用いられると
き、より簡単な平坦化方法の使用を可能にする。
それらの重合可能なオリゴマは、N−置換された
アミツク・アシツド、アミツク・エステル、イソ
イミド、及びイミドの重合体、並びにそれらの混
合物より成る群から選択され、ビニル又はアセチ
レンの末端基を有している。上記重合可能なオリ
ゴマを用いて、パターン状重合体誘電体層が形成
される。 C 従来技術 従来、ポリイミドは、半導体技術分野に於て、
電子的構成素子に於ける絶縁材料又は表面安定化
材料として、広く用いられている。例えば、米国
特許第3700497号、第3846166号、第3486934号、
第3515585号、第3985597号、及び第4367119号の
明細書は、ポリイミド、ポリイミド―ポリアミ
ド、又は同種の材料の使用について開示してい
る。 高密度の電子的構成素子は、誘電体分離された
半導体素子の開発を必要とした。能動素子及び受
動素子の間の分離は、導体材料及び半導体材料の
構造体領域内に誘電体のポケツト又は溝を用いて
行われている。そのような構造体については、例
えば、米国特許第3766438号、第3796613号、第
3961355号、第3985597号、第4160991号、及ひ第
4333794号の明細書に於て記載されている。ポリ
イミドは、半導体構造体の溝に於ける誘電体材料
として多く用いられている。 ポリイミド誘電体材料を用いた、半導体構造体
に於けるポケツト又は溝の充填は、多数の被覆方
法を用いて行われることが多い。所望のポリイミ
ド誘電体を溶液から被覆する度に、その被覆され
た表面領域(溝だけでなく、その溝の周囲の領域
に於ける多数の幾可学的形状も含む)を平坦化す
るために、それに続いてプラズマ・エツチング・
バック工程が行われる。そのような多数の被覆及
びエツチング・バツク工程は、費用を要するだけ
でなく、処理中に電子的構成素子が汚染される可
能性を増す。 ポリイミド誘電体材料は、溶液から被覆される
ことによつて半導体構造体の表面に付着されるこ
とが多く、その場合には、ポリイミドが適当な溶
媒中に溶解され、その溶液が基板上に付着され、
上記溶媒が蒸発されて、基板表面上にポリイミド
層が残される。しばしば、所望のポリイミドの溶
液の粘度が高すぎて、基板上への適切な付着を容
易に行えないことがある。その問題は、その場で
(基板表面上で)反応して、所望のポリイミド誘
電体を形成することができる、重合可能なオリゴ
マを用いることによつて解決された。その誘電体
の電子的構成素子の形成方法は、本出願人による
日本特願昭59−149846号(特開昭60−119730号参
照)及び昭59−188287号(特開昭60−120723号参
照)の明細書に於て記載されている。硬化された
ポリイミド層を形成する重合可能なオリゴマの反
応は、熱的硬化を用いて行われ、その硬化の温度
は、より低い温度に於ける反応速度を増すために
触媒が用いられるかどうかに依存する。上記日本
特願昭59−188287号明細書は、放射を補助的に用
いた硬化が理論的に可能であり、感光性触媒の反
応を開始させるために放射を用いることができる
ことを述べているが、重合可能なオリゴマを硬化
させるために放射だけを用いることについては何
ら示していない。上記日本特願昭59−149816号明
細書は、1つの可能な硬化方法として、放射を補
助的に用いた硬化又は放射による硬化を挙げてい
るが、いずれの場合でも、簡単及び安価な熱的硬
化の方が好ましいと述べている。 ビニル又はアセチレンの基を含む重合可能なオ
リゴマの反応は、熱的(炉)硬化を化わりに放射
を用いて開始させることもできることが確認され
ている。本明細書に於ては、“放射”は、光子
(150nm乃至600nmの紫外線)と、X線、電子ビ
ーム、及びイオン・ビームの如き放射源の両方を
含むと考えるべきである。オリゴマに応じて、オ
リゴマの反応の速度及び確立を増すために、放射
に対して感応す反応物質を更に加える必要のある
場合がある。そのようなフオトイニシエートされ
る反応については、例えば、米国特許第4164458
号明細書及びジヤーナル・オブ・ポリマ・サイエ
ンス−ポリマ・ケミストリ・エデイシヨン、第20
巻、第147頁乃至第157頁(1982年)の文献に記載
されている。上記米国特許第4164458号明細書は、
ジアセチレンの単量体、オリゴマ及び/若しくは
重合体の混合物が熱可塑性の交叉結合可能な重合
体と組合わされ、上記混合物の種々の構成成分の
間に相互反応を生ぜしめるために、上記組合せが
化学作用のある放射又は高エネルギのイオン化す
る放射に対して曝される方法を開示している。上
記ジヤーナル・オブ・ポリマ・サイエンスに於け
る文献は、ベンゾフエノン・トリプレツトによる
重合体の光化学的交叉係合、p−(p′−ビニルベ
ンゾイル)ペルオキシ安息香酸−t−ブチル・エ
ステルのフオトイニシエータ(VBPE)の使用、
及び低い百分率のVBPEフオトイニシエータを含
むポリドスチレンの光反応性の研究について論じ
ている。前述の日本特願昭59−149816号及び昭59
−188287号の明細書は、放射による硬化が実際に
試みられたこと又は効果的に行われたことについ
ては何ら述べておらず、放射による硬化又は放射
を補助的に用いた硬化の理論的可能性を根拠とし
ていると考えられる。 D 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、前述の日本特願昭59−149816
号及び昭59−188287号の明細書に於て論じられて
いる型の誘電体即ち或る特定の群の重合可能なオ
リゴマを放射により重合させることを含むパター
ン状重合体誘電体層の形成方法、及び上記重合可
能なオリゴマを提供することである。 E 問題点を解決するための手段 本発明は、前述の日本特願昭59−149816号及び
昭59−188287号の明細書に於て論じられている型
の誘電体即ち或る特定の群の重合可能なオリゴマ
を放射により重合させることを含むパターン状重
合体誘電体層の形式方法、及び上記重合可能なオ
リゴマを提供する。 本発明によるパターン状重合体誘電体層の形成
方法は、N−置換されたアミツク・アシツド、ア
ミツク・エステル、イソイミド、及びイミドの重
合体、並びにそれらの混合物より或る群から選択
され、ビニル又はアセチレンの末端基を有してい
る、重合可能なオリゴマの層を基板上に設け、上
記層を放射に対してパターン状に曝して、上記層
の照射領域を結合及び交叉結合させることを含
む。 本発明による重合可能なオリゴマは、N−置換
されたアミツク・アシツド、アミツク・エステ
ル、イソイミド、及びイミドの重合体、並びにそ
れらの混合物より或る群から選択され、ビニル又
はアセチレンの末端基を有し、分子間に相互反応
を開始させるために充分な放射に対して曝されて
結合及び交叉結合する。 放射により誘起される硬化は、そのような重合
体誘電体がフオトレジストとして用いられること
を可能にし、それらの重合体誘電体が、多層素子
に於ける分離層の形成、半導体構造体内の分離用
の溝の充填、及び同様な適用例に用いられると
き、その場での硬化を容易にする。分離用の溝の
場合には、放射により誘起される重合を用いるこ
とにより、重合体誘電体を平坦化する方法が簡単
になる。 本発明の方法に従つて、N−置換されたアミツ
ク・アシツド、アミツク・エステル、イソイミ
ド、及びイミドの重合体、並びにそれらの混合物
より成る群から選択され、ビニル又はアセチレン
の末端基を有している、重合可能なオリゴマを、
反応を開始させる方法として放射を用いて、結合
及び交叉結合させることができることが解つた。
その方法は、次の工程を含む。 (a) N−置換されたアミツク・アシツド、アミツ
ク・エステル、イソイミド、及びイミドの重合
体、並びにそれらの混合物より或る群から選択
され、ビニル又はアセチレンの末端基を有して
いる、重合可能なオリゴマを設け、 (b) 上記重合可能なオリゴマを、その分子間に相
互反応を開始させるために充分な放射に対して
曝す。 更に、上記の放射により誘起される反応は、ネ
ガテイブ型のフオトレジストとしての上記重合可
能なオリゴマの使用を容易にする。その方法は、
次の工程を含む。 (a) N−置換されたアミツク・アシツド、アミツ
ク・エステル、イソイミド、及びイミドの重合
体、並びにそれらの混合物より成る群から選択
され、ビニル又はアセチレンの末端基を有して
いる、重合可能なオリゴマの層を設け、 (b) 上記層を放射に対してパターン状に曝して、
上記層の照射領域を結合及び交叉結合させる。 又、上記の放射により誘起される反応は、上記
重合可能なオリゴマの層の領域が選択的に反応す
ることを可能にするので、上記重合可能なオリゴ
マが半導体構造体内のポケツト又は溝の領域を充
填するために用いられるときに、平坦化方法を簡
単にするために、上記現象を用いることができ
る。 絶縁体分離領域が基板内のポケツト又は溝に於
ける重合体誘電体より成る半導体構造体を形成す
るための簡単化された平坦化方法は、次の工程を
含む。 (a) N−置換されたアミツク・アシツド、アミツ
ク・エステル、イソイミド、及びイミドの重合
体、並びにそれらの混合物より或る群から選択
され、ビニル又はアセチレンの末端基を有して
いる、重合可能なオリゴマの層を半導体構造体
上に付着し且つ上記構造体の溝に充填し、 (b) 上記層を上記溝の領域に於て放射に対してパ
ターン状に曝して、照射された上記溝の領域に
於ける上記重合可能なオリゴマを結合及び交叉
結合させ、 (c) 上記層の非照射領域を除去するために上記層
を現像し、 (d) 上記現像後に残された上記層の照射領域より
も上のレベル迄、上記半導体構造体をレジスト
材料で被覆する。 上記工程(d)に於て付着されたレジスト材料、及
び溝の領域の上及び周囲に於て半導体構造体の表
面上に残つている重合体材料を除去して、導体接
点を含む隣接する領域を完全に露出させ、充填さ
れた溝の重合体誘電体表面を上記半導体構造体内
の所望のレベルに於て平坦化するために、単一の
反応性イオン・エツチング・バツク工程を更に用
いてもよい。 F 実施例 或る特定の群の重合可能なオリゴマの感光性
は、放射により誘起される重合を可能にする。そ
れらの重合可能なオリゴマは、N−置換されたア
ミツク・アシツド、アミツク・エステル、イソイ
ミド、及びイミドの重合体、並びにそれらの混合
物より成る群から選択され、ビニル又はアセチレ
ンの末端基を有している。その感光性は、それら
の重合可能なオリゴマが、高温で良好に働くフオ
トレジストとして用いられることを可能にし、半
導体素子に適用されるとき、オリゴマのその場で
の反応即ち重合を容易にする。 上述の型の重合可能なオリゴマの感光性は、最
小線幅0.5ミクロンのポジテイブ型像パターンを
形成するためにポリイソイミドを用いたときに示
された。 実施例 IP−600ポリイソイミド(ナシヨナル・スター
チ社の商品名)が、1−メチル−2−ピロリドン
の溶媒中に38.4重量%の固体の濃度で混合され
た。上記溶液が、シリコン基板即ちウエハの表面
全体に、上記溶媒が除去された後に2.4ミクロン
の最終的な層の厚さが得られるように、回転被覆
された。上記ポリイソイミドとともに、増感剤は
何ら用いられなかつた。それから、上記溶媒の除
去を容易にするために、上記ウエハが160℃のホ
ツト・プレート上で20分間ベーキングされた。 次に、上記層で被覆されたウエハが、電子ビー
ム装置に於て、感光材のための標準的な電子ビー
ム・テスト・パターンを用いて、電子ビームの放
射に曝された。100マイクロクローンの全放射量
で照射された後、その放射により誘起されたポリ
イソイミドの重合によつて形成された像が、2−
メトトキシエチル・エーテルを用いて現像され
た。 上記層の非照射領域が上記現像処理により除去
された後、最小線幅0.5ミクロンのポジテイブ型
像パターンが得られた。 上記実施例に於て用いられたIP−600ポリイ
ソイミドは、次に示す構造を有した。 上記式に於て、n=0乃至約50でり、好ましく
はn=約30である。 以上のことから、N−置換されたアミツク・ア
シツド、アミツク・エステル、及びイミドの重合
体の重合可能なオリゴマも、放射により誘起され
る反応を当然生じることができる。それらの構造
を次に示す。 上記式に於て、n=0乃至50であり、好ましく
はn=約30である。 同様なN−置換されたアミツク・アシツド、ア
ミツク・エステル、イソイミド、及びイミドの重
合体は、同様な放射により誘起される反応を生じ
ることができる。それらの構造は、次に示す重要
な2つの条件を充たす必要がある。 (1) 次の群から選択された化合物が存在するこ
と。
ン状重合体誘電体層の形式方法、及び上記重合可
能なオリゴマに係る。 B 開示の概要 或る特定の群の重合可能なオリゴマの感光性
は、放射により誘起される重合を可能にする。従
つて、上起感光性は、それらの重合可能なオリゴ
マがフオトレジストとして用いられることを可能
にし、それらのオリゴマが半導体素子に分離のた
めの層及び溝を形成するために用いられるとき、
その場での硬化を容易にする。更に、上記感光性
は、それらの重合可能なオリゴマが半導体構造体
及び集積回路構成素子の形成に於て用いられると
き、より簡単な平坦化方法の使用を可能にする。
それらの重合可能なオリゴマは、N−置換された
アミツク・アシツド、アミツク・エステル、イソ
イミド、及びイミドの重合体、並びにそれらの混
合物より成る群から選択され、ビニル又はアセチ
レンの末端基を有している。上記重合可能なオリ
ゴマを用いて、パターン状重合体誘電体層が形成
される。 C 従来技術 従来、ポリイミドは、半導体技術分野に於て、
電子的構成素子に於ける絶縁材料又は表面安定化
材料として、広く用いられている。例えば、米国
特許第3700497号、第3846166号、第3486934号、
第3515585号、第3985597号、及び第4367119号の
明細書は、ポリイミド、ポリイミド―ポリアミ
ド、又は同種の材料の使用について開示してい
る。 高密度の電子的構成素子は、誘電体分離された
半導体素子の開発を必要とした。能動素子及び受
動素子の間の分離は、導体材料及び半導体材料の
構造体領域内に誘電体のポケツト又は溝を用いて
行われている。そのような構造体については、例
えば、米国特許第3766438号、第3796613号、第
3961355号、第3985597号、第4160991号、及ひ第
4333794号の明細書に於て記載されている。ポリ
イミドは、半導体構造体の溝に於ける誘電体材料
として多く用いられている。 ポリイミド誘電体材料を用いた、半導体構造体
に於けるポケツト又は溝の充填は、多数の被覆方
法を用いて行われることが多い。所望のポリイミ
ド誘電体を溶液から被覆する度に、その被覆され
た表面領域(溝だけでなく、その溝の周囲の領域
に於ける多数の幾可学的形状も含む)を平坦化す
るために、それに続いてプラズマ・エツチング・
バック工程が行われる。そのような多数の被覆及
びエツチング・バツク工程は、費用を要するだけ
でなく、処理中に電子的構成素子が汚染される可
能性を増す。 ポリイミド誘電体材料は、溶液から被覆される
ことによつて半導体構造体の表面に付着されるこ
とが多く、その場合には、ポリイミドが適当な溶
媒中に溶解され、その溶液が基板上に付着され、
上記溶媒が蒸発されて、基板表面上にポリイミド
層が残される。しばしば、所望のポリイミドの溶
液の粘度が高すぎて、基板上への適切な付着を容
易に行えないことがある。その問題は、その場で
(基板表面上で)反応して、所望のポリイミド誘
電体を形成することができる、重合可能なオリゴ
マを用いることによつて解決された。その誘電体
の電子的構成素子の形成方法は、本出願人による
日本特願昭59−149846号(特開昭60−119730号参
照)及び昭59−188287号(特開昭60−120723号参
照)の明細書に於て記載されている。硬化された
ポリイミド層を形成する重合可能なオリゴマの反
応は、熱的硬化を用いて行われ、その硬化の温度
は、より低い温度に於ける反応速度を増すために
触媒が用いられるかどうかに依存する。上記日本
特願昭59−188287号明細書は、放射を補助的に用
いた硬化が理論的に可能であり、感光性触媒の反
応を開始させるために放射を用いることができる
ことを述べているが、重合可能なオリゴマを硬化
させるために放射だけを用いることについては何
ら示していない。上記日本特願昭59−149816号明
細書は、1つの可能な硬化方法として、放射を補
助的に用いた硬化又は放射による硬化を挙げてい
るが、いずれの場合でも、簡単及び安価な熱的硬
化の方が好ましいと述べている。 ビニル又はアセチレンの基を含む重合可能なオ
リゴマの反応は、熱的(炉)硬化を化わりに放射
を用いて開始させることもできることが確認され
ている。本明細書に於ては、“放射”は、光子
(150nm乃至600nmの紫外線)と、X線、電子ビ
ーム、及びイオン・ビームの如き放射源の両方を
含むと考えるべきである。オリゴマに応じて、オ
リゴマの反応の速度及び確立を増すために、放射
に対して感応す反応物質を更に加える必要のある
場合がある。そのようなフオトイニシエートされ
る反応については、例えば、米国特許第4164458
号明細書及びジヤーナル・オブ・ポリマ・サイエ
ンス−ポリマ・ケミストリ・エデイシヨン、第20
巻、第147頁乃至第157頁(1982年)の文献に記載
されている。上記米国特許第4164458号明細書は、
ジアセチレンの単量体、オリゴマ及び/若しくは
重合体の混合物が熱可塑性の交叉結合可能な重合
体と組合わされ、上記混合物の種々の構成成分の
間に相互反応を生ぜしめるために、上記組合せが
化学作用のある放射又は高エネルギのイオン化す
る放射に対して曝される方法を開示している。上
記ジヤーナル・オブ・ポリマ・サイエンスに於け
る文献は、ベンゾフエノン・トリプレツトによる
重合体の光化学的交叉係合、p−(p′−ビニルベ
ンゾイル)ペルオキシ安息香酸−t−ブチル・エ
ステルのフオトイニシエータ(VBPE)の使用、
及び低い百分率のVBPEフオトイニシエータを含
むポリドスチレンの光反応性の研究について論じ
ている。前述の日本特願昭59−149816号及び昭59
−188287号の明細書は、放射による硬化が実際に
試みられたこと又は効果的に行われたことについ
ては何ら述べておらず、放射による硬化又は放射
を補助的に用いた硬化の理論的可能性を根拠とし
ていると考えられる。 D 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、前述の日本特願昭59−149816
号及び昭59−188287号の明細書に於て論じられて
いる型の誘電体即ち或る特定の群の重合可能なオ
リゴマを放射により重合させることを含むパター
ン状重合体誘電体層の形成方法、及び上記重合可
能なオリゴマを提供することである。 E 問題点を解決するための手段 本発明は、前述の日本特願昭59−149816号及び
昭59−188287号の明細書に於て論じられている型
の誘電体即ち或る特定の群の重合可能なオリゴマ
を放射により重合させることを含むパターン状重
合体誘電体層の形式方法、及び上記重合可能なオ
リゴマを提供する。 本発明によるパターン状重合体誘電体層の形成
方法は、N−置換されたアミツク・アシツド、ア
ミツク・エステル、イソイミド、及びイミドの重
合体、並びにそれらの混合物より或る群から選択
され、ビニル又はアセチレンの末端基を有してい
る、重合可能なオリゴマの層を基板上に設け、上
記層を放射に対してパターン状に曝して、上記層
の照射領域を結合及び交叉結合させることを含
む。 本発明による重合可能なオリゴマは、N−置換
されたアミツク・アシツド、アミツク・エステ
ル、イソイミド、及びイミドの重合体、並びにそ
れらの混合物より或る群から選択され、ビニル又
はアセチレンの末端基を有し、分子間に相互反応
を開始させるために充分な放射に対して曝されて
結合及び交叉結合する。 放射により誘起される硬化は、そのような重合
体誘電体がフオトレジストとして用いられること
を可能にし、それらの重合体誘電体が、多層素子
に於ける分離層の形成、半導体構造体内の分離用
の溝の充填、及び同様な適用例に用いられると
き、その場での硬化を容易にする。分離用の溝の
場合には、放射により誘起される重合を用いるこ
とにより、重合体誘電体を平坦化する方法が簡単
になる。 本発明の方法に従つて、N−置換されたアミツ
ク・アシツド、アミツク・エステル、イソイミ
ド、及びイミドの重合体、並びにそれらの混合物
より成る群から選択され、ビニル又はアセチレン
の末端基を有している、重合可能なオリゴマを、
反応を開始させる方法として放射を用いて、結合
及び交叉結合させることができることが解つた。
その方法は、次の工程を含む。 (a) N−置換されたアミツク・アシツド、アミツ
ク・エステル、イソイミド、及びイミドの重合
体、並びにそれらの混合物より或る群から選択
され、ビニル又はアセチレンの末端基を有して
いる、重合可能なオリゴマを設け、 (b) 上記重合可能なオリゴマを、その分子間に相
互反応を開始させるために充分な放射に対して
曝す。 更に、上記の放射により誘起される反応は、ネ
ガテイブ型のフオトレジストとしての上記重合可
能なオリゴマの使用を容易にする。その方法は、
次の工程を含む。 (a) N−置換されたアミツク・アシツド、アミツ
ク・エステル、イソイミド、及びイミドの重合
体、並びにそれらの混合物より成る群から選択
され、ビニル又はアセチレンの末端基を有して
いる、重合可能なオリゴマの層を設け、 (b) 上記層を放射に対してパターン状に曝して、
上記層の照射領域を結合及び交叉結合させる。 又、上記の放射により誘起される反応は、上記
重合可能なオリゴマの層の領域が選択的に反応す
ることを可能にするので、上記重合可能なオリゴ
マが半導体構造体内のポケツト又は溝の領域を充
填するために用いられるときに、平坦化方法を簡
単にするために、上記現象を用いることができ
る。 絶縁体分離領域が基板内のポケツト又は溝に於
ける重合体誘電体より成る半導体構造体を形成す
るための簡単化された平坦化方法は、次の工程を
含む。 (a) N−置換されたアミツク・アシツド、アミツ
ク・エステル、イソイミド、及びイミドの重合
体、並びにそれらの混合物より或る群から選択
され、ビニル又はアセチレンの末端基を有して
いる、重合可能なオリゴマの層を半導体構造体
上に付着し且つ上記構造体の溝に充填し、 (b) 上記層を上記溝の領域に於て放射に対してパ
ターン状に曝して、照射された上記溝の領域に
於ける上記重合可能なオリゴマを結合及び交叉
結合させ、 (c) 上記層の非照射領域を除去するために上記層
を現像し、 (d) 上記現像後に残された上記層の照射領域より
も上のレベル迄、上記半導体構造体をレジスト
材料で被覆する。 上記工程(d)に於て付着されたレジスト材料、及
び溝の領域の上及び周囲に於て半導体構造体の表
面上に残つている重合体材料を除去して、導体接
点を含む隣接する領域を完全に露出させ、充填さ
れた溝の重合体誘電体表面を上記半導体構造体内
の所望のレベルに於て平坦化するために、単一の
反応性イオン・エツチング・バツク工程を更に用
いてもよい。 F 実施例 或る特定の群の重合可能なオリゴマの感光性
は、放射により誘起される重合を可能にする。そ
れらの重合可能なオリゴマは、N−置換されたア
ミツク・アシツド、アミツク・エステル、イソイ
ミド、及びイミドの重合体、並びにそれらの混合
物より成る群から選択され、ビニル又はアセチレ
ンの末端基を有している。その感光性は、それら
の重合可能なオリゴマが、高温で良好に働くフオ
トレジストとして用いられることを可能にし、半
導体素子に適用されるとき、オリゴマのその場で
の反応即ち重合を容易にする。 上述の型の重合可能なオリゴマの感光性は、最
小線幅0.5ミクロンのポジテイブ型像パターンを
形成するためにポリイソイミドを用いたときに示
された。 実施例 IP−600ポリイソイミド(ナシヨナル・スター
チ社の商品名)が、1−メチル−2−ピロリドン
の溶媒中に38.4重量%の固体の濃度で混合され
た。上記溶液が、シリコン基板即ちウエハの表面
全体に、上記溶媒が除去された後に2.4ミクロン
の最終的な層の厚さが得られるように、回転被覆
された。上記ポリイソイミドとともに、増感剤は
何ら用いられなかつた。それから、上記溶媒の除
去を容易にするために、上記ウエハが160℃のホ
ツト・プレート上で20分間ベーキングされた。 次に、上記層で被覆されたウエハが、電子ビー
ム装置に於て、感光材のための標準的な電子ビー
ム・テスト・パターンを用いて、電子ビームの放
射に曝された。100マイクロクローンの全放射量
で照射された後、その放射により誘起されたポリ
イソイミドの重合によつて形成された像が、2−
メトトキシエチル・エーテルを用いて現像され
た。 上記層の非照射領域が上記現像処理により除去
された後、最小線幅0.5ミクロンのポジテイブ型
像パターンが得られた。 上記実施例に於て用いられたIP−600ポリイ
ソイミドは、次に示す構造を有した。 上記式に於て、n=0乃至約50でり、好ましく
はn=約30である。 以上のことから、N−置換されたアミツク・ア
シツド、アミツク・エステル、及びイミドの重合
体の重合可能なオリゴマも、放射により誘起され
る反応を当然生じることができる。それらの構造
を次に示す。 上記式に於て、n=0乃至50であり、好ましく
はn=約30である。 同様なN−置換されたアミツク・アシツド、ア
ミツク・エステル、イソイミド、及びイミドの重
合体は、同様な放射により誘起される反応を生じ
ることができる。それらの構造は、次に示す重要
な2つの条件を充たす必要がある。 (1) 次の群から選択された化合物が存在するこ
と。
【式】
【式】
【式】
上記オリゴマ内に於て、R及びR′は例えば
脂肪族又は芳香族の基であり、R″例えば水素
又は脂肪族の基である。 (2) 上記オリゴマの分子上に、ビニル又はアセチ
レンの末端基が存在すること。 好ましいR及びR′の基は、
脂肪族又は芳香族の基であり、R″例えば水素
又は脂肪族の基である。 (2) 上記オリゴマの分子上に、ビニル又はアセチ
レンの末端基が存在すること。 好ましいR及びR′の基は、
【式】
【式】
【式】
【式】
【式】
−CH2−、−CH=CH−、及び−C≡C−で
あり、好ましいR″の基は、H及びCoH2o+1であ
り、上記式に於て、n=1乃至約10である。 ポリイソイミド及びポリイミドが好ましい
が、その理由は、それらの重合が、後の処理工
程に於て問題を生じることがある、揮発性の副
産物を生じないためである。 半導体構造体内の溝の領域を充填するために
上記の重合可能なオリゴマを用いたとく、平坦
化方法を簡単化するために、上述の感光性が用
いられた。 実施例 第1図に示されている如く、IP−600ポリイソ
イミドの重合可能なオリゴマの層14が半導体構
造体10に付着された。その付着は、1メチル−
2−ピロリドンの溶媒中に約38重量%の固体の濃
度で混合された溶液を回転被覆することにより行
われた。上記溶媒を除去するために160℃でベー
キングされた後の最終的な層の厚さは、半導体の
上面に於て約2.4ミクロンであり、溝の領域に於
て約5乃至6ミクロンであつた。その結果得られ
た構造体が第1図に示されており、半導体構造体
10は重合可能なオリゴマの層14で充填された
溝12を有している。 次に、第2図に示されている如く、溝12上の
領域16が、溝12内に反応を誘起させて重合体
18を形成するために適した放射に対して曝され
た。溝のマスクを基板上に所望の溝パターンで設
けた後に、上記マスク中の開孔を経て紫外線、電
子ビーム、又は他の高エネルギの放射源に対して
曝すことができる。又は、オーバーレイ・マスク
が不用であるように、照射すべき各領域を合焦さ
れた電子ビーム又はイオン・ビームで直接照射す
ることもできる。IP−600ポリイミドの場合に
は、適当な重合を得るために充分な電子ビーム放
射量は、約50乃至100マイクロクーロン/cm2であ
つた。その重合は、照射されていないオリゴマ材
料に関して、照射された重合体材料を効果的に不
溶性にした。それから、照射されていないオリゴ
マ材料が、ジグリム(2−メトキシエチル・エー
テル)を用いて選択的に溶解されて、第3図に示
されている構造体が得られた。 非照射領域が現像処理により溶解された後、部
分的に結合及び交叉結合しているオリゴマが更に
約400℃で熱的に硬化された。その硬化に用いら
れた時間は、得られるポリイミドに必要とされる
特性に応じて、約30分乃至約4.5時間であつた。
その結果、第4図に示されている如く、より高度
に結合及び交叉結合された重合体(ポリイミド)
誘電体20が得られた。次に、半導体構造体の表
面が、重合可能なオリゴマのレジスト材料の層2
2で被覆された。レジスト材料の層22は、重合
体誘電体20と同等のドライ・エツチング特性を
示す。重合可能なオリゴマ又は他の重合体より成
ることができる。溶媒を除去するためにベーキン
グされた後のレジスト材料の層22は、第4図に
示されている如く、平坦な表面が形成されるよう
に充分な厚さを有した。 それから、更に平坦化が、単一のエツチング・
バツク工程により行われた。その好ましいエツチ
ング・バツク方法は反応性イオン・エツチングで
あり、その反応性イオン・エツチングに於ては、
等方性又は異方性の酸素プラズマが用いられる。
第5図に示されている、最終的に平坦化された構
造体は、半導体の表面26よりも低くエツチング
された表面24を有する、ポリイミド誘電体20
を有している。エツチングの深さは、そのエツチ
ング・バツク方法及びエツチング時間によつて制
御することができる。そのエツチング・バツクの
結果、半導体構造体10の表面26上の重合体材
料が除去されて、半導体構造体内の接点領域28
が露出された。 上記実施例は本発明を何ら限定するものではな
く、例えばフオトレジスト、絶縁/分離層、誘電
体による溝の充填等の適用、並びに例えば放射源
及び放射量、用いられる現像剤、時間−温度プロ
フイル、ドライ・エツチング方法等の処理パラメ
ータに於て容易に変更が可能である。 G 発明の効果 本発明により、或る特定の群の重合可能なオリ
ゴマを放射により重合させることを含むパターン
状重合体誘電体層の形成方法、及び上記重合可能
なオリゴマが得られる。
あり、好ましいR″の基は、H及びCoH2o+1であ
り、上記式に於て、n=1乃至約10である。 ポリイソイミド及びポリイミドが好ましい
が、その理由は、それらの重合が、後の処理工
程に於て問題を生じることがある、揮発性の副
産物を生じないためである。 半導体構造体内の溝の領域を充填するために
上記の重合可能なオリゴマを用いたとく、平坦
化方法を簡単化するために、上述の感光性が用
いられた。 実施例 第1図に示されている如く、IP−600ポリイソ
イミドの重合可能なオリゴマの層14が半導体構
造体10に付着された。その付着は、1メチル−
2−ピロリドンの溶媒中に約38重量%の固体の濃
度で混合された溶液を回転被覆することにより行
われた。上記溶媒を除去するために160℃でベー
キングされた後の最終的な層の厚さは、半導体の
上面に於て約2.4ミクロンであり、溝の領域に於
て約5乃至6ミクロンであつた。その結果得られ
た構造体が第1図に示されており、半導体構造体
10は重合可能なオリゴマの層14で充填された
溝12を有している。 次に、第2図に示されている如く、溝12上の
領域16が、溝12内に反応を誘起させて重合体
18を形成するために適した放射に対して曝され
た。溝のマスクを基板上に所望の溝パターンで設
けた後に、上記マスク中の開孔を経て紫外線、電
子ビーム、又は他の高エネルギの放射源に対して
曝すことができる。又は、オーバーレイ・マスク
が不用であるように、照射すべき各領域を合焦さ
れた電子ビーム又はイオン・ビームで直接照射す
ることもできる。IP−600ポリイミドの場合に
は、適当な重合を得るために充分な電子ビーム放
射量は、約50乃至100マイクロクーロン/cm2であ
つた。その重合は、照射されていないオリゴマ材
料に関して、照射された重合体材料を効果的に不
溶性にした。それから、照射されていないオリゴ
マ材料が、ジグリム(2−メトキシエチル・エー
テル)を用いて選択的に溶解されて、第3図に示
されている構造体が得られた。 非照射領域が現像処理により溶解された後、部
分的に結合及び交叉結合しているオリゴマが更に
約400℃で熱的に硬化された。その硬化に用いら
れた時間は、得られるポリイミドに必要とされる
特性に応じて、約30分乃至約4.5時間であつた。
その結果、第4図に示されている如く、より高度
に結合及び交叉結合された重合体(ポリイミド)
誘電体20が得られた。次に、半導体構造体の表
面が、重合可能なオリゴマのレジスト材料の層2
2で被覆された。レジスト材料の層22は、重合
体誘電体20と同等のドライ・エツチング特性を
示す。重合可能なオリゴマ又は他の重合体より成
ることができる。溶媒を除去するためにベーキン
グされた後のレジスト材料の層22は、第4図に
示されている如く、平坦な表面が形成されるよう
に充分な厚さを有した。 それから、更に平坦化が、単一のエツチング・
バツク工程により行われた。その好ましいエツチ
ング・バツク方法は反応性イオン・エツチングで
あり、その反応性イオン・エツチングに於ては、
等方性又は異方性の酸素プラズマが用いられる。
第5図に示されている、最終的に平坦化された構
造体は、半導体の表面26よりも低くエツチング
された表面24を有する、ポリイミド誘電体20
を有している。エツチングの深さは、そのエツチ
ング・バツク方法及びエツチング時間によつて制
御することができる。そのエツチング・バツクの
結果、半導体構造体10の表面26上の重合体材
料が除去されて、半導体構造体内の接点領域28
が露出された。 上記実施例は本発明を何ら限定するものではな
く、例えばフオトレジスト、絶縁/分離層、誘電
体による溝の充填等の適用、並びに例えば放射源
及び放射量、用いられる現像剤、時間−温度プロ
フイル、ドライ・エツチング方法等の処理パラメ
ータに於て容易に変更が可能である。 G 発明の効果 本発明により、或る特定の群の重合可能なオリ
ゴマを放射により重合させることを含むパターン
状重合体誘電体層の形成方法、及び上記重合可能
なオリゴマが得られる。
第1図は、重合可能なオリゴマの層が基板を被
覆し且つ溝を充填するように付着されている、溝
を含む半導体構造体を示す断面図、第2図は上記
オリゴマの層が溝の領域に於て放射に対して曝さ
れた後の半導体構造体を示す断面図、第3図は上
記オリゴマの層が現像されて、非照射領域が除去
された後の半導体構造体を示す断面図、第4図は
現像後に残された上記オリゴマの層の照射領域よ
りも上のレベル迄、レジスト材料の層が付着され
た後の半導体構造体を示す断面図、第5図は上記
レジスト材料の層及び溝の領域よりも上に残され
ている領域の上記オリゴマの層が除かれ、且つ隣
接する導体接点領域が完全に露出されるように、
反応性イオン・エツチング・バツク工程により平
坦化された後の半導体構造体を示す断面図であ
る。 10……半導体構造体、12……溝、14……
重合可能なオリゴマの層、16……溝上の領域、
18……重合体、20……より高度に結合及び交
叉結合された重合体(ポリイミド)誘電体、22
……レジスト材料の層、24,26……表面、2
8……接点領域。
覆し且つ溝を充填するように付着されている、溝
を含む半導体構造体を示す断面図、第2図は上記
オリゴマの層が溝の領域に於て放射に対して曝さ
れた後の半導体構造体を示す断面図、第3図は上
記オリゴマの層が現像されて、非照射領域が除去
された後の半導体構造体を示す断面図、第4図は
現像後に残された上記オリゴマの層の照射領域よ
りも上のレベル迄、レジスト材料の層が付着され
た後の半導体構造体を示す断面図、第5図は上記
レジスト材料の層及び溝の領域よりも上に残され
ている領域の上記オリゴマの層が除かれ、且つ隣
接する導体接点領域が完全に露出されるように、
反応性イオン・エツチング・バツク工程により平
坦化された後の半導体構造体を示す断面図であ
る。 10……半導体構造体、12……溝、14……
重合可能なオリゴマの層、16……溝上の領域、
18……重合体、20……より高度に結合及び交
叉結合された重合体(ポリイミド)誘電体、22
……レジスト材料の層、24,26……表面、2
8……接点領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 N−置換されたアミツク・アシツド・アミツ
ク・エステル・イソイミド、及びイミドの重合
体、並びにそれらの混合物より成る群から選択さ
れ、ビニル又はアセチレンの末端基を有してい
る、重合可能なオリゴマの層を基板上に設け、 上記層を放射に対してパターン状に曝して、上
記層の照射領域を結合及び交叉結合させることを
含む、 パターン状重合体誘電体層の形成方法。 2 N−置換されたアミツク・アシツド、アミツ
ク・エステル、イソイミド、及びイミドの重合
体、並びにそれらの混合物より成る群から選択さ
れ、ビニル又はアセチレンの末端基を有し、分子
間に相互反応を開始させるために充分な放射に対
して曝されて結合及び交叉結合する、重合可能な
オリゴマ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US663017 | 1984-10-19 | ||
US06/663,017 US4568601A (en) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | Use of radiation sensitive polymerizable oligomers to produce polyimide negative resists and planarized dielectric components for semiconductor structures |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6197930A JPS6197930A (ja) | 1986-05-16 |
JPH031826B2 true JPH031826B2 (ja) | 1991-01-11 |
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ID=24660172
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60157150A Granted JPS6197930A (ja) | 1984-10-19 | 1985-07-18 | 重合可能なオリゴマを用いたパタ−ン重合体誘電体層の形成方法及び上記重合可能なオリゴマ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4568601A (ja) |
EP (1) | EP0178500B1 (ja) |
JP (1) | JPS6197930A (ja) |
DE (1) | DE3586231D1 (ja) |
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-
1984
- 1984-10-19 US US06/663,017 patent/US4568601A/en not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-07-18 JP JP60157150A patent/JPS6197930A/ja active Granted
- 1985-09-24 DE DE8585112098T patent/DE3586231D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1985-09-24 EP EP85112098A patent/EP0178500B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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