JPH0685091A - Interlayer dielectric film - Google Patents

Interlayer dielectric film

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JPH0685091A
JPH0685091A JP25193892A JP25193892A JPH0685091A JP H0685091 A JPH0685091 A JP H0685091A JP 25193892 A JP25193892 A JP 25193892A JP 25193892 A JP25193892 A JP 25193892A JP H0685091 A JPH0685091 A JP H0685091A
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JP
Japan
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thermosetting resin
insulating film
dielectric film
heat
interlayer insulating
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JP25193892A
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Japanese (ja)
Inventor
Shiro Nishi
史郎 西
Norio Murata
則夫 村田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0313Organic insulating material
    • H05K1/032Organic insulating material consisting of one material
    • H05K1/0326Organic insulating material consisting of one material containing O
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4644Manufacturing multilayer circuits by building the multilayer layer by layer, i.e. build-up multilayer circuits
    • H05K3/4673Application methods or materials of intermediate insulating layers not specially adapted to any one of the previous methods of adding a circuit layer
    • H05K3/4676Single layer compositions

Landscapes

  • Epoxy Resins (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an interlayer dielectric film which is easy to apply and cure, and which has small distortion when it is cured and has superior adhesiveness, smoothness and heat resistance with respect to a substrate. CONSTITUTION:In an interlayer dielectric film of a multilayer interconnection, a dielectric film is an interlayer dielectric film made of a heat resisting and thermosetting resin that has a viscosity of less than 10,000 poise before it is cured and a volumetric shrinkage rate of less than 5X10<-5>/ deg.C before and after it is cured. The dielectric film is an interlayer dielectric film made of a heat resisting and thermosetting resin that has a coefficient of thermal expansion of 5X10<-5>/ deg.C. As an example of the heat resisting and thermosetting resin, there is a thermosetting resin which contains aliphatic cyclic epoxy resin as a primary component.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はLSIや多層配線板など
に使用できる平坦性、耐熱性に優れた層間絶縁膜に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an interlayer insulating film having excellent flatness and heat resistance which can be used in LSIs and multilayer wiring boards.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIなどに用いられる層間絶縁膜は従
来、SiO2 などの無機材料をスパッタ法などにより積
層することにより得られてきたが、平坦性が悪く多層に
することが困難であった。最近、層間絶縁膜にポリイミ
ドを用いて平坦性を向上させたものが開発されている
が、溶剤を使うために膜減りが起こり、平坦性を良くす
るためには二度塗りをしなければならない、また、基板
などとの接着性が悪い等の問題があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, an interlayer insulating film used for an LSI or the like has been obtained by laminating an inorganic material such as SiO 2 by a sputtering method or the like, but it is difficult to form a multilayer with poor flatness. . Recently, an interlayer insulating film has been developed that uses polyimide to improve its flatness. However, the use of a solvent causes film loss, and the coating must be applied twice to improve the flatness. In addition, there is a problem such as poor adhesion to the substrate.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は塗布及
び硬化が容易で硬化時の歪みが小さく基板との接着性、
平坦性かつ耐熱性に優れた層間絶縁膜を提供することに
ある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to easily apply and cure the composition, and to reduce the distortion during the curing, and to improve the adhesion to the substrate.
It is to provide an interlayer insulating film having excellent flatness and heat resistance.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明の第1の発明は層間絶縁膜に関する発明であって、
多層配線の層間絶縁膜において、絶縁膜が、硬化前の粘
度1万ポアズ以下で、かつ硬化前後の体積収縮率が5%
以下の耐熱性熱硬化樹脂からなることを特徴とする。そ
して、本発明の第2の発明は、第1の発明の層間絶縁膜
に関する発明であって、絶縁膜が、熱膨張率が5×10
-5/℃以下の耐熱性熱硬化樹脂からなることを特徴とす
る。
The present invention will be described in brief. The first invention of the present invention relates to an interlayer insulating film,
In an interlayer insulating film for multi-layer wiring, the insulating film has a viscosity of 10,000 poise or less before curing and a volume shrinkage ratio of 5% before and after curing.
It is characterized by comprising the following heat-resistant thermosetting resins. A second invention of the present invention relates to the interlayer insulating film of the first invention, wherein the insulating film has a coefficient of thermal expansion of 5 × 10 5.
It is characterized by being made of a heat resistant thermosetting resin of -5 / ° C or less.

【0005】本発明者らは前記の目的を達成するために
鋭意研究を重ねた結果、脂肪族環状エポキシ樹脂を主成
分とする熱硬化樹脂が粘度が低く、硬化収縮率並びに熱
膨張率も小さく、耐熱性に優れており層間絶縁膜に適用
したとき平坦性に極めて優れていることを見出し、本発
明を完成するに至った。
As a result of intensive studies conducted by the present inventors in order to achieve the above object, the thermosetting resin containing an aliphatic cyclic epoxy resin as a main component has a low viscosity and a small curing shrinkage and thermal expansion coefficient. The inventors have found that they are excellent in heat resistance and are extremely excellent in flatness when applied to an interlayer insulating film, and have completed the present invention.

【0006】本発明における耐熱性熱硬化樹脂の主成分
としては、脂肪族環状エポキシが用いられるが、エポキ
シ部の反応性の高いものが好適である。このような例と
して、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4
−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−
エポキシシクロヘキシルエチル−3,4−エポキシシク
ロヘキサンカルボキシレート、ビニルシクロヘキセンジ
オキシド、アリルシクロヘキセンジオキシド、3,4−
エポキシ−4−メチルシクロヘキシル−2−プロピレン
オキシド、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル−
5,5−スピロ−3,4−エポキシ)シクロヘキサン−
m−ジオキサン、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシ
ル)アジペート、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシ
ルメチル)アジペート、ビス(3,4−エポキシシクロ
ヘキシル)エーテル、ビス(3,4−エポキシシクロヘ
キシルメチル)エーテル、ビス(3,4−エポキシシク
ロヘキシル)ジエチルシロキサンなどが挙げられる。こ
れらの脂肪族環状エポキシ化合物を単独で用いても良い
し、混合物として用いても良い。
Aliphatic cyclic epoxy is used as the main component of the heat-resistant thermosetting resin in the present invention, but one having a high reactivity of the epoxy part is preferable. As such an example, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4
-Epoxycyclohexanecarboxylate, 3,4-
Epoxycyclohexylethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, vinylcyclohexene dioxide, allylcyclohexene dioxide, 3,4-
Epoxy-4-methylcyclohexyl-2-propylene oxide, 2- (3,4-epoxycyclohexyl-
5,5-spiro-3,4-epoxy) cyclohexane-
m-dioxane, bis (3,4-epoxycyclohexyl) adipate, bis (3,4-epoxycyclohexylmethyl) adipate, bis (3,4-epoxycyclohexyl) ether, bis (3,4-epoxycyclohexylmethyl) ether, Examples thereof include bis (3,4-epoxycyclohexyl) diethylsiloxane. These aliphatic cyclic epoxy compounds may be used alone or as a mixture.

【0007】本発明における耐熱性熱硬化樹脂の副成分
として、エポキシ樹脂の希釈剤や可とう性付与剤、特性
改質剤、硬化剤等の化合物を加えることができる。この
ような化合物として例えば、ポリ(オキシエチレン)、
ポリ(オキシプロピレン)、ポリプロピレンオキシドト
リオール、ポリカプロラクトントリオール、ポリブタジ
エンジオール、ポリブタジエンジグリシジルエーテル、
ポリ−1,4−(2,3−エポキシブタン)−コ−1,
2−(3,4−エポキシ)−コ−1,4−ブタジエンジ
オール、無水マレイン酸変性ポリブタジエン、ネオペン
チルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサ
ンジオールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコ
ールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコール
ジグリシジルエーテル、ジブロモネオペンチルグリコー
ルジグリシジルエーテル、o−フタル酸グリシジルエス
テル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテ
ル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリ
セロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグ
リシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、2−エ
チルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジル
エーテル、フェノールペンタ(オキシエチレン)グリシ
ジルエーテル、p−tert−ブチルフェニルグリシジ
ルエーテル、ジブロモフェニルグリシジルエーテル、ラ
ウリルアルコールペンタデカ(オキシエチレン)グリシ
ジルエーテル、ソルビタンポリグリシジルエーテル、ペ
ンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、トリグリ
シジルトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレー
ト、レゾルシンジグリシジルエーテル、ポリテトラメチ
レングリコールジグリシジルエーテル、アジピン酸ジグ
リシジルエステル、ヒドロキノンジグリシジルエーテ
ル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、テレフタ
ル酸ジグリシジルエステル、グリシジルフタルイミド、
セチルグリシジルエーテル、ステアリルグリシジルエー
テル、p−オクチルフェニルグリシジルエーテル、p−
フェニルフェニルグリシジルエーテル、グリシジルベン
ゾエート、グリシジルアセテート、グリシジルブチレー
ト、スピログリコールジグリシジルエーテル、還元マル
トースポリグリシジルエーテルなどが挙げられる。これ
らの化合物を単独あるいは混合して主成分に加えること
により樹脂の特性を改質することができる。
Compounds such as an epoxy resin diluent, a flexibility imparting agent, a characteristic modifier, and a curing agent can be added as a subcomponent of the heat resistant thermosetting resin in the present invention. Examples of such compounds include poly (oxyethylene),
Poly (oxypropylene), polypropylene oxide triol, polycaprolactone triol, polybutadiene diol, polybutadiene diglycidyl ether,
Poly-1,4- (2,3-epoxybutane) -co-1,
2- (3,4-epoxy) -co-1,4-butadienediol, maleic anhydride-modified polybutadiene, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol Diglycidyl ether, dibromoneopentyl glycol diglycidyl ether, o-phthalic acid glycidyl ester, trimethylolpropane polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, allyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl Glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, phenol penta (oxyethylene) glycidyl ether, p- ert-butylphenyl glycidyl ether, dibromophenyl glycidyl ether, lauryl alcohol pentadeca (oxyethylene) glycidyl ether, sorbitan polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, triglycidyl tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate, resorcin diglycidyl ether. , Polytetramethylene glycol diglycidyl ether, adipic acid diglycidyl ester, hydroquinone diglycidyl ether, bisphenol S diglycidyl ether, terephthalic acid diglycidyl ester, glycidyl phthalimide,
Cetyl glycidyl ether, stearyl glycidyl ether, p-octylphenyl glycidyl ether, p-
Examples thereof include phenyl phenyl glycidyl ether, glycidyl benzoate, glycidyl acetate, glycidyl butyrate, spiroglycol diglycidyl ether, reduced maltose polyglycidyl ether, and the like. The properties of the resin can be modified by adding these compounds individually or in a mixture to the main component.

【0008】本発明における熱硬化樹脂の硬化剤として
は加熱することによりエポキシ基と反応するものであれ
ば何でもよいが、アミン系硬化剤は硬化後の耐熱性が不
良であるため望ましくない。硬化後の耐熱性がよいもの
としては例えば、無水フタル酸、無水トリメリット酸、
無水ピロメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテ
ート)、グリセロールトリス(アンヒドロトリメリテー
ト)、Δ4 −テトラヒドロ無水フタル酸、4−メチル−
Δ4 −テトラヒドロ無水フタル酸、3−メチル−Δ4
テトラヒドロ無水フタル酸、無水ナジック酸、無水メチ
ルナジック酸、4−(4−メチル−3−ペンテニル)テ
トラヒドロ無水フタル酸、マレイン化脂肪酸、ドデセニ
ル無水コハク酸、ビニルエーテル−無水マレイン酸共重
合体、アルキルスチレン無水マレイン酸共重合体、メチ
ルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物、無水コハク
酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、4−メチルヘキサヒド
ロ無水フタル酸、3−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸
等の酸無水物系硬化剤や、2−メチルイミダゾール、2
−エチル−4−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイ
ミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェ
ニルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾ
ール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1
−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾー
ル、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、
1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウムトリ
メリテート、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾ
リウムトリメリテート、2−メチルイミダゾリウムイソ
シアヌレート、2−フェニルイミダゾリウムイソシアヌ
レート、2,4−ジアミノ−6−〔2−メチルイミダゾ
リル−(1)〕−エチル−s−トリアジン、2,4−ジ
アミノ−6−〔2−エチル−4−メチルイミダゾリル−
(1)〕−エチル−s−トリアジン等のイミダゾール系
硬化剤、BF3 −n−ヘキシルアミン、BF3 −モノエ
チルアミン、BF3 −ベンジルアミン、BF3 −ジエチ
ルアミン、BF3 −ピペリジン、BF3 −トリエチルア
ミン、BF3−アニリン、BF4 −n−ヘキシルアミ
ン、BF4 −モノエチルアミン、BF4−ベンジルアミ
ン、BF4 −ジエチルアミン、BF4 −ピペリジン、B
4 −トリエチルアミン、BF4 −アニリン、PF5
エチルアミン、PF5 −イソプロピルアミン、PF5
ブチルアミン、PF5 −ラウリルアミン、PF5 −ベン
ジルアミン、AsF5 −ラウリルアミン等のルイス酸−
アミン錯体系硬化剤、ジシアンジアミド及びその誘導
体、有機酸ヒドラジド、ジアミノマレオニトリルとその
誘導体、アミンイミド等の硬化剤が挙げられる。これら
の硬化剤は単独で用いてもよいし、これらの混合物とし
て用いてもよい。そして、硬化促進剤として第3級アミ
ン、ホウ酸エステル、ルイス酸、有機金属化合物、有機
酸金属塩、イミダゾール等を用いてもよい。
As the curing agent for the thermosetting resin in the present invention, any curing agent that reacts with an epoxy group by heating may be used, but an amine curing agent is not desirable because it has poor heat resistance after curing. Examples of good heat resistance after curing include phthalic anhydride, trimellitic anhydride,
Pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic acid anhydride, ethylene glycol bis (anhydrotrimellitate), glycerol tris (anhydrotrimellitate), Δ 4 -tetrahydrophthalic anhydride, 4-methyl-
Delta 4 - tetrahydrophthalic anhydride, 3-methyl - [delta 4 -
Tetrahydrophthalic anhydride, nadic anhydride, methylnadic anhydride, 4- (4-methyl-3-pentenyl) tetrahydrophthalic anhydride, maleated fatty acid, dodecenyl succinic anhydride, vinyl ether-maleic anhydride copolymer, alkylstyrene Acid anhydride type curing agents such as maleic anhydride copolymer, methylcyclohexene tetracarboxylic acid anhydride, succinic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, 4-methylhexahydrophthalic anhydride and 3-methylhexahydrophthalic anhydride, , 2-methylimidazole, 2
-Ethyl-4-methyl imidazole, 2-undecyl imidazole, 2-heptadecyl imidazole, 2-phenyl imidazole, 1-benzyl-2-methyl imidazole, 1-cyanoethyl-2-methyl imidazole, 1
-Cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole,
1-Cyanoethyl-2-undecylimidazolium trimellitate, 1-Cyanoethyl-2-phenylimidazolium trimellitate, 2-Methylimidazolium isocyanurate, 2-Phenylimidazolium isocyanurate, 2,4-Diamino-6 -[2-Methylimidazolyl- (1)]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2-ethyl-4-methylimidazolyl-
(1)] - imidazole curing agent such as ethyl -s- triazine, BF 3-n-hexylamine, BF 3 - monoethylamine, BF 3 - benzylamine, BF 3 - diethylamine, BF 3 - piperidine, BF 3 - triethylamine, BF 3 - aniline, BF 4-n-hexylamine, BF 4 - monoethylamine, BF 4 - benzylamine, BF 4 - diethylamine, BF 4 - piperidine, B
F 4 - triethylamine, BF 4 - aniline, PF 5 -
Ethylamine, PF 5 - isopropylamine, PF 5 -
Butylamine, PF 5 - laurylamine, PF 5 - benzylamine, AsF 5 - Lewis acids such as laurylamine -
Examples thereof include amine complex-based curing agents, dicyandiamide and its derivatives, organic acid hydrazides, diaminomaleonitrile and its derivatives, and amineimide curing agents. These curing agents may be used alone or as a mixture thereof. Then, a tertiary amine, boric acid ester, Lewis acid, organic metal compound, organic acid metal salt, imidazole or the like may be used as a curing accelerator.

【0009】更に、本発明の熱硬化樹脂に接着性を良く
するためにシランカップリング剤を加えることができ
る。シランカップリング剤の例としては、γ−アミノプ
ロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)
−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−
(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、N−ビス〔β−(アミノエチル)〕−γ−アミノ
プロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロ
ピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリ
エトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメト
キシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、メチル
トリメトキシシラン、メチルトリエトシキシラン、ビニ
ルトリアセトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメト
キシシラン、ヘキサメチルジシラザン、γ−アニリノプ
ロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラ
ン、オクタデシルジメチル〔3−(トリメトキシシリ
ル)プロピル〕アンモニウムクロリド、γ−クロロプロ
ピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピル
メチルジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、ジ
メチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、ビニ
ルトリエトキシシラン、ベンジルトリメチルシラン、ビ
ニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、γ−メタ
クリロキシプロピルトリス(2−メトキシエトキシ)シ
ラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル
トリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキ
シシラン、γ−イソシアヌルプロピルトリエトキシシラ
ン、n−オクチルトリエトキシシランなどが挙げられ
る。
Further, a silane coupling agent may be added to the thermosetting resin of the present invention to improve the adhesiveness. Examples of the silane coupling agent include γ-aminopropyltriethoxysilane and N-β- (aminoethyl).
-Γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β-
(Aminoethyl) -γ-aminopropyltriethoxysilane, N-bis [β- (aminoethyl)]-γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, γ -Methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, N-β- (N-vinylbenzylaminoethyl)-
γ-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, hexamethyldisilazane, γ-anilinopropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxy Silane, octadecyldimethyl [3- (trimethoxysilyl) propyl] ammonium chloride, γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, vinyltriethoxysilane, benzyl Trimethylsilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, γ-methacryloxypropyltris (2-methoxyethoxy) silane, β- (3,4-epo) Shi cyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, .gamma.-ureidopropyltriethoxysilane, .gamma. isocyanuric triethoxysilane, etc. n- octyl triethoxy silane.

【0010】上記に挙げた脂肪族環状エポキシからなる
主成分、副成分、硬化剤、硬化促進剤、シランカップリ
ング剤等を配合した耐熱性熱硬化樹脂は室温で液体であ
るため、スピンコーティング等の方法で基板、配線板に
塗布することができる。樹脂の粘性が高すぎると平坦に
塗布することが困難になるため、粘度が1万ポアズ以下
であることが望ましい。硬化後の層間絶縁膜を厚膜にす
るときは樹脂の粘性が高いほうが望ましく、薄膜にする
ときは粘性が低い方が望ましい。また、スピンコーティ
ングで塗布する場合、硬化後の層間絶縁膜を厚膜にする
ときは低速回転で塗布し、薄膜にするきとは高速回転で
塗布することによって調製することができる。塗布した
耐熱性熱硬化樹脂を加熱硬化し、層間絶縁膜として利用
できるようになる。
The above-mentioned heat-resistant thermosetting resin containing the main component, the subcomponent, the curing agent, the curing accelerator, the silane coupling agent and the like made of the aliphatic cyclic epoxy, which is liquid at room temperature, is spin-coated. It can be applied to a substrate or a wiring board by the method. If the viscosity of the resin is too high, it becomes difficult to apply the resin evenly. Therefore, the viscosity is preferably 10,000 poise or less. When the cured interlayer insulating film is thick, it is desirable that the viscosity of the resin is high, and when it is thin, it is desirable that the viscosity is low. Further, in the case of applying by spin coating, the interlayer insulating film after curing can be prepared by applying at low speed when making a thick film and by applying at high speed when making a thin film. The applied heat-resistant thermosetting resin is heat-cured and can be used as an interlayer insulating film.

【0011】一般に熱硬化樹脂の硬化時に硬化収縮が生
じる。耐熱性熱硬化樹脂を層間絶縁膜として使用する場
合、硬化収縮率が大きいときは基板や配線部との間で歪
みが生じるため、硬化時に配線部分が切断されたり、基
板とはく離したり、基板が割れたりすることもある。そ
して、硬化収縮率が大きいものは、部品としての使用時
の信頼性を損ねる恐れがある。また、硬化収縮の大きい
樹脂で層間絶縁膜を形成するとき、その平坦性は悪くな
る。このため、硬化収縮率は5%以下であることが望ま
しい。主成分が脂肪族環状エポキシ樹脂からなる耐熱性
熱硬化樹脂の場合、硬化収縮率を5%以下に小さくする
ことができる。
Generally, curing shrinkage occurs when the thermosetting resin is cured. When a heat-resistant thermosetting resin is used as the interlayer insulating film, when the curing shrinkage is large, distortion occurs between the substrate and the wiring part, so the wiring part is cut during the curing, peeled off from the substrate, May be cracked. A material having a large curing shrinkage may impair the reliability when used as a component. Further, when the interlayer insulating film is formed of a resin having a large curing shrinkage, the flatness of the film becomes poor. Therefore, it is desirable that the curing shrinkage rate be 5% or less. In the case of a heat-resistant thermosetting resin whose main component is an aliphatic cyclic epoxy resin, the cure shrinkage can be reduced to 5% or less.

【0012】樹脂を層間絶縁膜に用いる場合、樹脂の熱
膨張率は一般に基板や配線材料に比べ熱膨張率が大きい
ため、層間絶縁膜形成後の部品作製プロセス時の熱サイ
クルや実使用環境での熱サイクルで歪みがかかり、層間
絶縁膜と基板や配線部分との間で膨れが生じたり、ほが
れが生じる場合が多い。このため、樹脂の熱膨張率をで
きるだけ小さくすることが望ましい。主成分が脂肪族環
状エポキシ樹脂からなる耐熱性熱硬化樹脂の場合、熱膨
張率を5×10-5/℃以下に小さくすることができる。
When a resin is used for the interlayer insulating film, the coefficient of thermal expansion of the resin is generally higher than that of the substrate or wiring material. In many cases, the heat cycle causes distortion, and swelling or fraying occurs between the interlayer insulating film and the substrate or wiring portion. Therefore, it is desirable to make the coefficient of thermal expansion of the resin as small as possible. In the case of a heat-resistant thermosetting resin whose main component is an aliphatic cyclic epoxy resin, the coefficient of thermal expansion can be reduced to 5 × 10 −5 / ° C. or less.

【0013】配線板などの層間絶縁膜に樹脂を用いると
き当然ハンダ耐熱性が必要とされる。また、多層配線に
おいて、微細な配線パターンを形成するために、層間絶
縁膜の上で配線をスパッタ法などで作製する場合は層間
絶縁膜表面の温度上昇は避けられないため、層間絶縁膜
には耐熱性が必要となってくる。主成分が脂肪族環状エ
ポキシ樹脂からなる耐熱性熱硬化樹脂の場合、一般のエ
ポキシ樹脂に比べ耐熱性が高い。
When a resin is used for an interlayer insulating film such as a wiring board, it is naturally necessary to have solder heat resistance. Further, in the multilayer wiring, when the wiring is formed on the interlayer insulating film by a sputtering method or the like to form a fine wiring pattern, the temperature rise on the surface of the interlayer insulating film is unavoidable. Heat resistance is needed. A heat-resistant thermosetting resin whose main component is an aliphatic cyclic epoxy resin has higher heat resistance than general epoxy resins.

【0014】以上の点を添付図面により具体的に説明す
る。図1は本発明の層間絶縁膜及び製造工程の一例を示
す図であり、図2は従来のポリイミド層間絶縁膜及び製
造工程の一例を示す図である。図2に示すように、従来
の溶剤を含むタイプのものでは歪み等を生じるが、本発
明の場合には、図1に示すように、そのような問題点は
解決された。
The above points will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of an interlayer insulating film and a manufacturing process of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an example of a conventional polyimide interlayer insulating film and a manufacturing process. As shown in FIG. 2, distortion occurs in the conventional type including a solvent, but in the case of the present invention, such a problem was solved as shown in FIG.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明はこれら実施例に限定されない。なお、
実施例中の部は重量部である。
EXAMPLES The present invention will now be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition,
Parts in the examples are parts by weight.

【0016】実施例1 脂肪族環状エポキシである3,4−エポキシシクロヘキ
シルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキ
シレート(ユニオンカーバイド社製、商品名ERL−4
221)100部に硬化剤として無水メチルナジック酸
(NMA)100部、硬化促進剤として2−エチル−4
−メチルイミダゾール(2E4MZ)、シランカップリ
ング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ラン(日本ユニカー社製、商品名A−187)2部を配
合し、耐熱性熱硬化樹脂を得た。この樹脂の粘度を調べ
たら5ポアズであった。硬化条件は120℃2時間加熱
後、150℃3時間加熱し、更に200℃1時間加熱と
した。硬化前後の密度を測ることにより硬化収縮率を求
めた結果、4.3%であった。熱膨張率は熱機械式熱膨
張率測定装置(真空理工製TM7000)を用いて行っ
た結果、4.8×10-5/℃であった。シリコン基板上
に耐熱性熱硬化樹脂をスピンコーティングにより塗布
し、加熱により硬化したものを基板と一緒に短冊状に切
り出して280℃のハンダ浴に30秒間浸した結果、は
がれや膨れは生じず、ハンダ耐熱性は良好であった。シ
リコン基板上に高さ2μm幅1、2、5、10μmの配
線パターンを配線パターン幅と同じラインペースで形成
したアルミ配線上に耐熱性熱硬化樹脂をスピンコーティ
ングにより厚み3μmに塗布し、加熱により硬化したも
のの断面を走査型電子顕微鏡(日立製作所製S800)
で観察した結果、配線部の上部と配線間部の上部は平坦
になっており、配線間上部のへこみや配線部上部の膨れ
は認められなかった。評価結果を、他の例と共に表3に
示す。
Example 1 Aliphatic cyclic epoxy 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate (manufactured by Union Carbide, trade name ERL-4)
221) 100 parts of methyl nadic acid anhydride (NMA) as a curing agent in 100 parts, and 2-ethyl-4 as a curing accelerator.
-Methylimidazole (2E4MZ) and 2 parts of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Nippon Unicar, trade name A-187) as a silane coupling agent were blended to obtain a heat resistant thermosetting resin. When the viscosity of this resin was examined, it was 5 poise. The curing conditions were heating at 120 ° C. for 2 hours, heating at 150 ° C. for 3 hours, and further heating at 200 ° C. for 1 hour. The cure shrinkage was determined by measuring the density before and after curing, and was 4.3%. The coefficient of thermal expansion was 4.8 × 10 −5 / ° C. as a result of using a thermomechanical coefficient of thermal expansion measuring device (TM7000 manufactured by Vacuum Riko). A heat-resistant thermosetting resin was applied on a silicon substrate by spin coating, and the cured product was cut into strips together with the substrate and immersed in a solder bath at 280 ° C. for 30 seconds, resulting in no peeling or swelling. The solder heat resistance was good. A heat-resistant thermosetting resin is applied by spin coating to a thickness of 3 μm on aluminum wiring, which is a wiring pattern with a height of 2 μm and a width of 1, 2, 5, 10 μm formed on the silicon substrate at the same line pace as the wiring pattern width Cross-section of the cured product is a scanning electron microscope (S800 manufactured by Hitachi, Ltd.)
As a result, the upper part of the wiring part and the upper part of the inter-wiring part were flat, and no dent in the upper part of the wiring part or swelling of the upper part of the wiring part was observed. The evaluation results are shown in Table 3 together with other examples.

【0017】実施例2〜18 実施例1における主成分にERL4221の代りに2−
(3,4−エポキシシクロヘキシル−5,5−スピロ−
3,4−エポキシ)シクロヘキサン−m−ジオキサン
(ユニオンカーバイド社製、商品名ERL−423
4)、又はビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)ア
ジペート(ユニオンカーバイド社製、商品名ERL−4
299)、ビニルシクロヘキセンジオキシド(ユニオン
カーバイド社製、商品名ERL−4206)の脂肪族環
状エポキシを用い、副成分としてポリブタジエンジグリ
シジルエーテル(ナガセ化成工業社製、商品名デナレッ
クスR−45EPT)やポリプロピレンキシドトリオー
ル(ユニオンカーバイド社製、商品名NIAX Polyol
LHT−240)、グリシジルフタルイミド(ナガセ化
成工業社製、商品名デナコールEX−731)、硬化剤
及び硬化促進剤としてNMAや2E4MZの代りにBF
3 −モノエチルアミン(BF3 −MEA)、1−ベンジ
ル−2−メチルイミダゾール(1B2MZ)を用い、シ
ランカップリング剤にA−187の代りにγ−メルカプ
トプロピルトリメトキシシラン(日本ユニカー社製、商
品名A−189)を用いて表1及び表2に示す配合組成
で耐熱性熱硬化樹脂を得た。硬化条件は実施例1と同様
にした。これらについて実施例1と同じ評価を行った。
ただし、粘度が100ポアズより高いものについては、
以下の方法で平坦性を評価した。シリコン基板上に高さ
10μm幅10、20、50、100μmの配線パター
ンを配線パターン幅と同じラインペースで形成したアル
ミ配線上に耐熱性熱硬化樹脂をスピンコーティングによ
り厚み15μmに塗布し、加熱により硬化したものの断
面を走査型電子顕微鏡(日立製作所製S800)で観察
した。評価結果を表3に示す。
Examples 2 to 18 In place of ERL4221, the main component in Example 1 was 2-
(3,4-epoxycyclohexyl-5,5-spiro-
3,4-Epoxy) cyclohexane-m-dioxane (Union Carbide Co., trade name ERL-423
4), or bis (3,4-epoxycyclohexyl) adipate (manufactured by Union Carbide Co., trade name ERL-4)
299), vinyl cyclohexene dioxide (manufactured by Union Carbide Co., trade name ERL-4206), and an aliphatic cyclic epoxy, and polybutadiene diglycidyl ether (manufactured by Nagase Chemical Industry Co., Ltd., trade name Denalex R-45 EPT) and polypropylene Xidotriol (Union Carbide, trade name NIAX Polyol
LHT-240), glycidyl phthalimide (manufactured by Nagase Kasei Co., Ltd., trade name Denacol EX-731), BF instead of NMA or 2E4MZ as a curing agent and curing accelerator.
3 -monoethylamine (BF 3 -MEA) and 1-benzyl-2-methylimidazole (1B2MZ) were used, and γ-mercaptopropyltrimethoxysilane (manufactured by Nippon Unicar Co., Ltd., a product instead of A-187 as a silane coupling agent) A heat-resistant thermosetting resin was obtained with the compounding composition shown in Table 1 and Table 2 using the name A-189). The curing conditions were the same as in Example 1. The same evaluation as in Example 1 was performed for these.
However, if the viscosity is higher than 100 poise,
The flatness was evaluated by the following method. A heat-resistant thermosetting resin is applied to a thickness of 15 μm by spin coating on aluminum wiring formed with a wiring pattern of height 10 μm width 10, 20, 50, 100 μm on a silicon substrate at the same line pace as the wiring pattern width, and by heating. The cross section of the cured product was observed with a scanning electron microscope (S800 manufactured by Hitachi, Ltd.). The evaluation results are shown in Table 3.

【0018】比較例1〜3 実施例1の主成分ERL−4221の代りにビスフェノ
ールAジグリシジルエーテル(油化シェルエポキシ社
製、商品名エピコート828)を用い、以下表1及び表
2に示す組成で配合して熱硬化樹脂を得た。この熱硬化
樹脂を用いて、実施例1〜18と同様の評価を行った。
評価結果を表3に示す。ハンダ耐熱性に関しては比較例
1〜3いずれの試料も膜が基板からのはく離を生じた。
Comparative Examples 1 to 3 Bisphenol A diglycidyl ether (trade name Epicoat 828, manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) was used in place of the main component ERL-4221 of Example 1, and the compositions shown in Tables 1 and 2 below. To obtain a thermosetting resin. Using this thermosetting resin, the same evaluations as in Examples 1 to 18 were performed.
The evaluation results are shown in Table 3. Regarding the solder heat resistance, in all the samples of Comparative Examples 1 to 3, the film peeled from the substrate.

【0019】比較例4 実施例1〜18、比較例1〜3ではエポキシ樹脂を用い
たが、比較例4では層間絶縁膜として実績のあるポリイ
ミド樹脂を用いた。ポリイミドコーティング剤(日立化
成製、商品名PIQ−1500)をシリコンウエハ上で
スピンコーティングし、100℃1時間、200℃1時
間、350℃30分加熱することにより膜を得た。コー
ティング剤の樹脂濃度は14.5%、粘度は11ポアズ
であった。特性評価は実施例1と同様に行った。結果を
表3に示す。ハンダ耐熱性は良好であったが、平坦性は
悪く、配線上部と配線間上部とでは段差を生じ、配線上
部では膨らみ(凸部)、配線間部ではへこんだ(凹
部)。凹凸の差は大きいところで1.2μm、小さいと
ころでも0.6μmあった。
Comparative Example 4 In Examples 1 to 18 and Comparative Examples 1 to 3, an epoxy resin was used, but in Comparative Example 4, a proven polyimide resin was used as an interlayer insulating film. A polyimide coating agent (Hitachi Kasei, trade name PIQ-1500) was spin-coated on a silicon wafer and heated at 100 ° C. for 1 hour, 200 ° C. for 1 hour, and 350 ° C. for 30 minutes to obtain a film. The coating agent had a resin concentration of 14.5% and a viscosity of 11 poise. The characteristic evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3. Although the heat resistance of the solder was good, the flatness was poor, and a step was generated between the upper part of the wiring and the upper part between the wirings, swelling (convex part) at the upper part of the wiring, and denting (concave part) between the wirings. The difference in unevenness was 1.2 μm at a large area and 0.6 μm at a small area.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】[0021]

【表2】 [Table 2]

【0022】[0022]

【表3】 [Table 3]

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の層間絶縁
膜は塗布が容易で、硬化時の収縮が小さく、基板との密
着性に優れた耐熱性熱硬化樹脂を用いるために平坦性か
つ耐熱性に優れているという利点を有する。
As described above, the interlayer insulating film of the present invention is easy to apply, has a small shrinkage at the time of curing, and uses the heat-resistant thermosetting resin excellent in the adhesiveness to the substrate. It has the advantage of excellent heat resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の層間絶縁膜及び製造工程の一例を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of an interlayer insulating film and a manufacturing process of the present invention.

【図2】従来のポリイミド層間絶縁膜及び製造工程の一
例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a conventional polyimide interlayer insulating film and a manufacturing process.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多層配線の層間絶縁膜において、絶縁膜
が、硬化前の粘度1万ポアズ以下で、かつ硬化前後の体
積収縮率が5%以下の耐熱性熱硬化樹脂からなることを
特徴とする層間絶縁膜。
1. An interlayer insulating film for multi-layer wiring, wherein the insulating film is made of a heat-resistant thermosetting resin having a viscosity of 10,000 poise or less before curing and a volume shrinkage ratio of 5% or less before and after curing. Interlayer insulation film.
【請求項2】 絶縁膜が、熱膨張率が5×10-5/℃以
下の耐熱性熱硬化樹脂からなることを特徴とする請求項
1に記載の層間絶縁膜。
2. The interlayer insulating film according to claim 1, wherein the insulating film is made of a heat resistant thermosetting resin having a coefficient of thermal expansion of 5 × 10 −5 / ° C. or less.
【請求項3】 耐熱性熱硬化樹脂が脂肪族環状エポキシ
樹脂を主成分とする熱硬化樹脂からなることを特徴とす
る請求項1又は2に記載の層間絶縁膜。
3. The interlayer insulating film according to claim 1, wherein the heat-resistant thermosetting resin is a thermosetting resin whose main component is an aliphatic cyclic epoxy resin.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007146021A (en) * 2005-11-29 2007-06-14 Daicel Chem Ind Ltd Curable resin composition and interlaminar insulating film
JP2007169348A (en) * 2005-12-20 2007-07-05 Daicel Chem Ind Ltd Curable resin composition and interlayer insulation film

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