JPH0445974B2 - - Google Patents

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JPH0445974B2
JPH0445974B2 JP60201904A JP20190485A JPH0445974B2 JP H0445974 B2 JPH0445974 B2 JP H0445974B2 JP 60201904 A JP60201904 A JP 60201904A JP 20190485 A JP20190485 A JP 20190485A JP H0445974 B2 JPH0445974 B2 JP H0445974B2
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layer
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polyimide
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forming
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Rin Horando Karei
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Description

【発明の詳細な説明】 A 産業上の利用分野 本発明は、絶縁体層中に貫通孔を形成するため
の方法に係る。
B 従来技術 集積回路素子の上部に形成された絶縁体層中に
貫通孔を形成する一般的概念は、周知である。そ
れらの貫通孔は、導電性材料で充填されていて、
下の素子と外部信号源との間に電気接点を与え
る。更に、上記貫通孔により相互接続されている
予め選択された領域を除き、金属化領域を相互に
分離させるために複数の絶縁層を用いて、それら
の金属化領域を有する複数の層が形成されてい
る。
当技術分野に於ては、金属部の段部を被覆する
場合の問題が従来存在している。貫通孔の側壁の
傾斜が大きすぎると、金属層は、貫通孔により生
じた“段部”を被覆しない場合がある。そのよう
な不連続な被覆は、線の開放状態を生じて、素子
の性能を実質的に劣化させることがある。その問
題を解決する1つの方法は、貫通孔の側壁の傾斜
の鋭つた角度を減少させることである。
米国特許第3880684号明細書は、侵食不可能な
マスクを用いて、2重の誘電体構造体(異なるエ
ツチング特性を有する2つの誘導体層より成る)
をエツチングする方法を開示している。それらの
誘電体材料及びそれらの層の相対的位置が、所望
の貫通孔のプロフイルを形成するように、予め選
択されている。
米国特許第4369090号明細書は、初めに部分的
に硬化した層を用い、該層を硬化剤に選択的にさ
らして、該層に所望のエツチング特性を生ぜしめ
ることにより、ポリイミド絶縁体中に傾斜を有す
る貫通孔を形成する方法を開示している。
米国特許第4378383号明細書は、絶縁体層中に
貫通孔を形成する方法を開示している。エツチン
グ中に侵食される、外側に張出した側壁を有する
マスク層が用いられている。
エレクトロケミカル・サイエンス・アンド・テ
クノロジ、1978年6月、第860頁乃至865頁に於け
る論文は、より速いエツチング速度を有する上層
を用いて、下層中に予め選択された縁端部のプロ
フイルを形成することについて論じている。
C 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、絶縁体層中の貫通孔の側壁の
傾斜を該絶縁体層上の層の厚さによつて制御する
ことにより、上記傾斜を選択的に形作ることがで
きる、改良された貫通孔の形成方法を提供するこ
とである。
D 問題点を解決するための手段 本発明は、絶縁体層中に所定の傾斜の側壁を有
する貫通孔を形成するための方法に於て;上記絶
縁体層と実質的に同じ速度でエツチングされる、
選択された厚さを有する剥離可能な層を上記絶縁
体層上に形成し;上記の剥離可能な層上に、上記
の剥離可能な層と異なるエツチング特性を有する
材料のパターン化された層を形成し;上記のパタ
ーン化された層をエツチング・マスクとして用い
て、上記の剥離可能な層及び上記絶縁体層を等方
性エツチングして、上記絶縁体層中に貫通孔を形
成することを含む;貫通孔の形成方法を提供す
る。
本発明の方法に於ては、基板上に形成された絶
縁体層上に、該絶縁体層と同様なエツチング特性
を有する、剥離可能な層を形成する。その剥離可
能な層の上に、該層と異なるエツチング特性を有
する、侵食不可能なマスク層を形成する。それか
ら、上記の侵食不可能なマスク層に所望の貫通孔
のパターンを形成し、上記の侵食不可能なマスク
層を経て、上記の剥離可能な層および上記絶縁体
層をエツチングして、上記絶縁体層中に貫通孔を
形成する。上記絶縁体層中に形成された貫通孔の
傾斜は、上記絶縁体層の厚さと上記の剥離可能な
層の厚さと組み合わせにより決定される。
E 実施例 第1A図乃至第1D図を参照して、本発明の方
法を説明する。第1A図は、エツチング前の付着
された層の断面を示している。シリコン基板10
上に、ポリイミド層12を、従来技術により形成
する。基板を350℃のベーキング工程にさらすこ
とにより、ポリイミド層12を充分に硬化させ
る。ポリイミド層12は、直接基板10上でな
く、従来の集積回路等に於ける、基板上に予め付
着されている金属層、拡散領域、又は任意の他の
構造体上に形成されることもできる。
次に上記の硬化されたポリイミド層12上に、
剥離可能な層14を付着させる。剥離可能な層1
4は、下のポリイミド層12に影響を与えずに、
剥離できる、又は他の方法で除去できる任意の材
料より成る。更に、剥離可能な層14とポリイミ
ド層12とは、同様なエツチング速度を有してい
るべきである。そのような材料の1例は、部分的
に硬化されたポリイミド(即ち、略120℃で略20
分間ベーキングされたポリリミド)である。その
材料は下のポリイミド層をエツチングせずに、N
−メチル・ピロリドン(NMP)を用いたエツチ
ングにより剥離させて除去することができる。
又、それらの2つのポリイミド層は、実質的に同
様なエツチング速度を有している。完全に硬化さ
れていないポリイミドのもう1つの有利な特徴
は、後の処理に於て、再溶融したり、変形したり
しないことである。以下に更に詳述するように、
2つのポリイミド層の厚さが、ポリイミド層12
中に形成される貫通孔に側壁の傾斜を決定する。
次に、上記ポリイミド層14を、侵食不可能な
マスク層16で被覆する。マスク層16は、酸素
(O2)プラズマ・ガス中ではエツチングされない
(即ち、侵食不可能である)が、テトラフルオル
メタン(CF4)及び酸素(O2)のプラズマ・ガス
中ではエツチングされる、任意の材料(例えば、
シリコン、又は硼珪酸塩ガラス或は燐珪酸塩ガラ
スの如き回転被覆されたガラス)より成る。好ま
しくは、マスク層16は、低温(90℃よりも低
い)気相付着技術を用いて付着されたシリコンよ
り成る。マスク層16は、略50nmの薄い厚さを
有しているべきである。その厚さに於て、シリコ
ンは、ピン・オールを有しない程度に充分に厚
く、透明になる程度に充分に薄い(マスクの整合
を容易にする)。
次に、マスク層16上にフオトレジスト層18
を被覆する。上記フオトレジスト層18を、従来
技術に従つて、マスクし、露光し、KOH中で現
像する。シリコンのマスク層16及びフオトレジ
スト層18の代りに、シリコンを豊富に含むフオ
トレジストより成る単一の層(O2プラズマ中で
のエツチング速度が遅い)を用いてもよい。その
ようなフオトレジストは、標準的なフオトレジス
トを、HNDSの如き硬化剤にさらすことにより、
形成することができる。フオトレジストは、それ
らの化合物中に存在するシリコンを吸収し、シリ
コンを豊富に含むフオトレジストを形成する。
第1B図に示す如く、マスク層16を、CF4
びO2を用いた異方性のプラズマ・エツチングに
より、フオトレジスト層18を経てエツチングす
る。上記フオトレジスト層中に形成されたパター
ンをマスク層16に写すために充分な時間間隔の
間、上記構造体をエツチングする。このプロセス
の間、ポリイミドはCF4及びO2のプラズマ中でエ
ツチングされないので、下の剥離可能な層14は
エツチングされない。
次に、第1C図に示す如く、剥離可能な層14
及びポリイミド層12が等方性エツチングされる
ように、エツチング・ガスをCF4及びO2から純粋
なO2に変える。マスク層16は、そのエツチン
グ工程の間、剥離可能な層14の上面を保護す
る。下の層がエツチングされるとき、フオトレジ
スト層18も除去される。このエツチング工程
は、プラズマ・エツチング又は高圧の反応性イオ
ン・エツチングを用いて達成することができる。
剥離可能な層14及びポリイミド層12中にエ
ツチングされる貫通孔のプロフイルは、エツチン
グの温度、時間等の関数である。それら2つの層
の各の厚さが、ポリイミド層12中にエツチング
される貫通孔の側壁に於て制御可能な傾斜を生じ
るその特徴は、第2A図乃至第2E図に詳しく示
されている。第2A図に示す如く、剥離可能な層
14とポリイミド層12とが同一の厚さを有する
場合、貫通孔の側壁の傾斜は略60°である。側壁
の傾斜は次式により示される。
cos-1層14の厚さ/層14の厚さ+層12の厚さ 第2B図に示す如く、剥離可能な層14がポリ
イミド層12の厚さの1.5倍に等しい場合には、
傾斜が53°に減少する。第2C図に示す如く、そ
の比が2:1の場合には、角度が48°に減少し、
第2D図に示す如く、その比が3:1の場合に
は、角度が41°になり、第2E図に示す如くその
比が4:1の場合には、角度が37°になる。第2
A図乃至第2E図に示されている各各の例に於
て、層12及び層14中にエツチングされる貫通
孔の全体的プロフイルは同じである。層14の厚
さが層12に関して増加するに従つて、ポリイミ
ド層12中にエツチングされる貫通孔の側壁が貫
通孔の全体的プロフイルの底の部分によつて画成
される度合が大きくなる。従つて、貫通孔の全体
的プロフイルは、その程度の領域に於て、傾斜が
減少しているので、貫通孔の側壁の傾斜は、層1
4の厚さが増加するに従つて、減少する。
層12及び層14中に貫通孔が完全に形成され
た後、プラズマ・エツチング・ガスを、再び純粋
なO2からCF4及びO2の混合物に変えて、マスク
層16を除去する。最後に第1D図に示す如く、
剥離可能な層14を、N−メチル・ピロリドン溶
液中で湿式エツチングすることにより除去をし
て、所定の傾斜の側壁を有する貫通孔を有してい
るポリイミド層12を形成する。本発明の方法に
従つて形成された貫通孔は、公知の任意の金属化
方法を用いて金属化することができる。前述のよ
うに、剥離可能な層14は、下のポリイミド層1
2に悪影響を与えずに、湿式エツチングにより剥
離させて除去することができる、120℃で硬化さ
れたポリイミドの如き材料より成る。N−メチ
ル・ピロリドンによる剥離工程の前に、不純物を
除くために、剥離可能な層14を酸素プラズマに
よる灰化工程に短時間の間さらすことができる。
その工程は、剥離可能な層14の剥離可能性を増
す。
以上に於て絶縁体層中に形成された貫通孔の側
壁の傾斜を選択的に形作ることができる本発明の
方法について述べた。本発明の方法を用いること
により、用いられた金属パターンに最も有利な側
壁の傾斜を選択することができる。本発明の方法
は、貫通孔の形成及び金属化技術に於て広範囲に
適応することができる。例えば、二酸化シリコン
層がポリイミド層12の機能を有し、窒化シリコ
ン層が剥離可能な層14の機能を有し、パターン
化されたアルミニウム層が侵食不可能なマスク層
16の機能を有している構造体にも、本発明の方
法を用いることができる。
F 発明の効果 本発明によれば、絶縁体層中の貫通孔の側壁の
傾斜を該絶縁体層上の層の厚さによつて制御する
ことにより、上記傾斜を選択的に形作ることがで
きる、改良された貫通孔の形成方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1A図乃至第1D図は本発明の方法に於て用
いられる層の付着及びエツチングを示す一連の断
面図、第2A図乃至第2E図は剥離可能な層の厚
さの関数として、貫通孔の側壁の傾斜の変化を示
す一連の断面図である。 10……シリコン基板、12……ポリイミド層
(絶縁体層)、14……剥離可能な層、16……侵
食不可能なマスク層、18……フオトレジスト
層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1の厚さを有する絶縁層中に所定の傾斜の
    側壁を有する貫通孔を形成するための方法に於
    て、 上記絶縁体層と実質的に同じ速度でエツチング
    される、選択された第2の厚さを有する剥離可能
    な層を上記絶縁体層上に形成し、 上記の剥離可能な層上に、上記の剥離可能な層
    と異なるエツチング特性を有する材料のパターン
    化された層を形成し、 上記のパターン化された層をエツチング・マス
    クとして用いて、上記の剥離可能な層及び上記絶
    縁体層を酸素プラズマ中で等方性エツチングし
    て、上記絶縁体層中に、上記絶縁体層の上記第1
    の厚さと上記の剥離可能な層の上記第2の厚さと
    の比の関数として、上記所定の傾斜の側壁を有す
    る貫通孔を形成することを含む、 貫通孔の形成方法。
JP60201904A 1985-01-22 1985-09-13 貫通孔の形成方法 Granted JPS61171132A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US693698 1967-12-27
US06/693,698 US4624740A (en) 1985-01-22 1985-01-22 Tailoring of via-hole sidewall slope

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61171132A JPS61171132A (ja) 1986-08-01
JPH0445974B2 true JPH0445974B2 (ja) 1992-07-28

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ID=24785728

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60201904A Granted JPS61171132A (ja) 1985-01-22 1985-09-13 貫通孔の形成方法

Country Status (4)

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US (1) US4624740A (ja)
EP (1) EP0188735B1 (ja)
JP (1) JPS61171132A (ja)
DE (1) DE3572564D1 (ja)

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