JPH07263549A - Manufacture of multilayer interconnect structure - Google Patents

Manufacture of multilayer interconnect structure

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JPH07263549A
JPH07263549A JP5017494A JP5017494A JPH07263549A JP H07263549 A JPH07263549 A JP H07263549A JP 5017494 A JP5017494 A JP 5017494A JP 5017494 A JP5017494 A JP 5017494A JP H07263549 A JPH07263549 A JP H07263549A
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JP
Japan
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oxide film
thermal oxide
wiring structure
multilayer wiring
metal layer
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Application number
JP5017494A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiro Niwa
勝弘 丹羽
Yasuo Miura
康男 三浦
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a multilayer interconnect structure which has a good adhesiveness and a high reliability even when a polyimide film of a stiff structure is used as an upper-layer insulator layer by etching the surface of a patterned thermal oxide film. CONSTITUTION:This is a method for manufacturing a multilayer interconnect structure which includes the following processes. (A) A thermal oxide film is formed on a silicon substrate. (B) The thermal oxide film is patterned and the surface of the thermal oxide film is etched. (C) A metal layer is formed on the silicon substrate on which the thermal oxide film is formed. (D) The metal layer is patterned and a part of the thermal oxide film is exposed. (E) An insulator layer is formed on the silicon substrate on which the metal layer is formed. And, other processes.

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、多層配線構成体の製造
方法に関するものであり、さらに詳しくは、熱酸化膜を
層間絶縁膜として用いた高密度実装用多層配線構成体の
製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer wiring structure, and more particularly to a method for manufacturing a high density packaging multilayer wiring structure using a thermal oxide film as an interlayer insulating film. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリイミドを層間絶縁膜として用いた高
密度実装用多層配線構成体としては、金属配線に銅を用
いた銅−ポリイミド多層配線構成体などが知られている
(例えば「日経エレクトロニクス」145〜158頁、
1984年8月27日号)。多層配線構成体の多層構成
の一つの例として、シリコン基板上に熱酸化膜を形成
し、その上に金属層を形成し、さらに金属層を一部エッ
チングすることによりパターン加工し、その上にポリイ
ミド層を形成する場合がある。この場合、金属層を一部
エッチングした際下層の熱酸化膜が一部露出するので、
上層のポリイミド層と接することになる。
2. Description of the Related Art As a multilayer wiring structure for high-density mounting using polyimide as an interlayer insulating film, a copper-polyimide multilayer wiring structure using copper for metal wiring is known (for example, "Nikkei Electronics"). 145-158 pages,
(August 27, 1984 issue). As an example of the multilayer structure of the multilayer wiring structure, a thermal oxide film is formed on a silicon substrate, a metal layer is formed thereon, and the metal layer is partially etched to form a pattern, and A polyimide layer may be formed. In this case, since the underlying thermal oxide film is partially exposed when the metal layer is partially etched,
It comes into contact with the upper polyimide layer.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱酸化
膜とポリイミドとの接着性は良好でない場合が多く、特
にポリイミドが剛直な構造を有する場合などは接着性が
非常に悪い。したがって、従来剛直な構造を有するポリ
イミドを用いて前述の構成の多層配線構成体を製造した
場合、しばしば熱酸化膜とポリイドとの間において剥離
が生じるという事態に遭遇した。
However, the adhesiveness between the thermal oxide film and the polyimide is often not good, and the adhesiveness is very poor, especially when the polyimide has a rigid structure. Therefore, when a multilayer wiring structure having the above-described structure is manufactured by using a polyimide having a conventional rigid structure, it has often been encountered that peeling occurs between the thermal oxide film and the polyid.

【0004】本発明は、かかる問題を解決せしめ、熱酸
化膜と上層のポリイミド膜との接着性が良好で信頼性が
高い多層配線構成体の製造方法を提供することを目的と
するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a method for producing a multilayer wiring structure having good adhesion between a thermal oxide film and an upper polyimide film and high reliability. .

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
以下の構成により達成される。
The object of the present invention is as follows.
This is achieved by the following configuration.

【0006】すなわち、以下の各工程を含むことを特徴
とする多層配線構成体の製造方法である。 (A)シリコン基板上に熱酸化膜を形成する工程。 (B)該熱酸化膜のパターン加工および該熱酸化膜の表
面のエッチングを行う工程。 (C)該熱酸化膜が形成されたシリコン基板上に金属層
を形成する工程。 (D)該金属層をパターン加工して該熱酸化膜を一部露
出させる工程。 (E)該金属層が形成されたシリコン基板上に絶縁体層
を形成する工程。
That is, it is a method of manufacturing a multi-layered wiring structure characterized by including the following steps. (A) A step of forming a thermal oxide film on a silicon substrate. (B) A step of patterning the thermal oxide film and etching the surface of the thermal oxide film. (C) A step of forming a metal layer on the silicon substrate on which the thermal oxide film is formed. (D) A step of patterning the metal layer to partially expose the thermal oxide film. (E) A step of forming an insulator layer on the silicon substrate on which the metal layer is formed.

【0007】本発明における熱酸化膜とは、シリコン基
板の表面を酸化することによって形成される膜のことで
あり、その主成分は二酸化シリコンである。熱酸化膜の
形成方法としては特に限定されないが、例えば酸素雰囲
気中でシリコン基板を加熱する方法、酸素中で水素を燃
焼させ、その雰囲気下でシリコン基板を酸化する方法な
どが挙げられる。また、酸素もしくは酸素と水素の混合
ガス中に、塩酸や塩素を混合したガス下でシリコンン基
板を酸化する方法も挙げられる。
The thermal oxide film in the present invention is a film formed by oxidizing the surface of a silicon substrate, the main component of which is silicon dioxide. The method for forming the thermal oxide film is not particularly limited, and examples thereof include a method of heating the silicon substrate in an oxygen atmosphere, a method of burning hydrogen in oxygen and oxidizing the silicon substrate in the atmosphere. Further, a method of oxidizing a silicon substrate under a gas in which hydrochloric acid or chlorine is mixed in oxygen or a mixed gas of oxygen and hydrogen is also included.

【0008】本発明における熱酸化膜をパターン加工す
る方法としては、一般には熱酸化膜上にフォトレジスト
のパターンを形成し、それをマスクとして下層の熱酸化
膜をエッチングしパターン加工する方法が採られる。そ
の際熱酸化膜をエッチングする方法としては特に限定さ
れないが、フッ化水素酸水溶液を用いる方法が一般的で
ある。フッ化水素酸水溶液のフッ化水素酸濃度は、1〜
50重量%が好ましく、より好ましくは5〜30重量%
である。また、フッ化水素酸水溶液中にフッ化アンモニ
ウムを添加しても良い。
As a method of patterning the thermal oxide film in the present invention, generally, a method of forming a pattern of a photoresist on the thermal oxide film and etching the lower thermal oxide film using the photoresist pattern as a mask is used. To be At this time, the method of etching the thermal oxide film is not particularly limited, but a method using a hydrofluoric acid aqueous solution is generally used. The hydrofluoric acid concentration of the hydrofluoric acid aqueous solution is 1 to
50% by weight is preferable, and more preferably 5 to 30% by weight.
Is. Further, ammonium fluoride may be added to the aqueous solution of hydrofluoric acid.

【0009】本発明における熱酸化膜の表面をエッチン
グする方法としては、特に限定されないが、エッチング
液を用いて湿式エッチングする方法、およびガスを用い
て乾式エッチングする方法を挙げることができる。
The method of etching the surface of the thermal oxide film in the present invention is not particularly limited, but a method of wet etching using an etching solution and a method of dry etching using gas can be mentioned.

【0010】エッチング液としては、フッ化水素酸水溶
液、水酸化ナトリウム水溶液などがあげられるが、フッ
化水素酸水溶液が最も好ましい。フッ化水素酸水溶液を
用いてエッチングする場合、フッ化水素酸濃度は、好ま
しくは0.01〜50重量%であり、より好ましくは
0.5〜30重量%である。濃度が小さいとエッチング
に時間がかかり、濃度が大きいとエッチング過剰となり
熱酸化膜の膜厚の著しい減少をきたしやすい。フッ化水
素酸水溶液中にフッ化アンモニウムなどを添加すること
もできる。フッ化アンモニウムなどを添加することによ
り、エッチング速度が安定する。湿式エッチングの方法
としては、エッチング液に浸漬する方法、スプレーで基
板上に塗布する方法などがあげられるが、浸漬する方法
が一般的である。エッチング時間はエッチング液の濃度
により異なるが、熱酸化膜の極表面をエッチングできれ
ば良い。
Examples of the etching solution include hydrofluoric acid aqueous solution and sodium hydroxide aqueous solution, with hydrofluoric acid aqueous solution being most preferred. When etching is performed using a hydrofluoric acid aqueous solution, the hydrofluoric acid concentration is preferably 0.01 to 50% by weight, more preferably 0.5 to 30% by weight. If the concentration is low, it takes a long time for etching, and if the concentration is high, etching is excessive and the thickness of the thermal oxide film tends to be remarkably reduced. Ammonium fluoride or the like can be added to the aqueous solution of hydrofluoric acid. The etching rate is stabilized by adding ammonium fluoride or the like. Examples of the wet etching method include a method of immersing in an etching solution and a method of coating on a substrate by spraying, and the method of immersing is generally used. The etching time varies depending on the concentration of the etching solution, but it is sufficient if the extreme surface of the thermal oxide film can be etched.

【0011】ガスを用いて乾式エッチングする場合、ガ
スとしては、気体状の中性原子、気体中性分子、イオ
ン、ラジカル、プラズマおよび電子などを使用できる。
具体的には、アルゴン、酸素、テトラフルオロメタン、
テトラフルオロメタンと水素の混合ガス、ヘキサフルオ
ロエタン、アルゴンイオン、酸素イオンなどを挙げるこ
とができるが、これらに限定されない。エッチング装置
としては、プラズマエッチング装置、アッシング装置、
逆スパッタリング装置など公知の装置が利用できる。
In the case of dry etching using a gas, gaseous neutral atoms, gaseous neutral molecules, ions, radicals, plasma and electrons can be used as the gas.
Specifically, argon, oxygen, tetrafluoromethane,
Examples thereof include, but are not limited to, a mixed gas of tetrafluoromethane and hydrogen, hexafluoroethane, argon ions, oxygen ions and the like. As the etching device, a plasma etching device, an ashing device,
A known device such as a reverse sputtering device can be used.

【0012】エッチング深さとしては、熱酸化膜表面か
ら0.001μm以上が好ましい。これよりも浅いと熱
酸化膜と上層の絶縁層(ポリイミドなど)との間の良好
な接着性が得られにくい。なお、ここでエッチング深さ
とは、熱酸化膜表面の荒れを表すものである。
The etching depth is preferably 0.001 μm or more from the surface of the thermal oxide film. If it is shallower than this, it is difficult to obtain good adhesion between the thermal oxide film and the upper insulating layer (such as polyimide). Note that the etching depth here means roughness of the surface of the thermal oxide film.

【0013】このように熱酸化膜の表面のエッチングを
行うことにより、熱酸化膜表面が荒れて凹凸が形成され
るので、熱酸化膜と上層の絶縁層(ポリイミドなど)と
の間の接着性を向上させることができる。
By etching the surface of the thermal oxide film in this manner, the surface of the thermal oxide film is roughened and irregularities are formed, so that the adhesiveness between the thermal oxide film and the upper insulating layer (such as polyimide) is increased. Can be improved.

【0014】また、熱酸化膜の表面のエッチングとパタ
ーン加工はいずれを先に行ってもよい。
Either the etching of the surface of the thermal oxide film or the patterning may be performed first.

【0015】該熱酸化膜が形成されたシリコン基板上に
金属層が形成される。本発明における金属層としては、
銅、ニッケル、銅合金、ニッケル合金、アルミニウム、
金、クロム、白金、銀などを単独で用いたもの、あるい
はこれらの金属の二種以上を複層構造としたものなどが
あげられる。金属層を形成する方法としては、スパッタ
リング法、真空蒸着法、電解鍍金法、無電解鍍金法、電
子ビーム蒸着法など公知の手法を挙げることができる。
A metal layer is formed on the silicon substrate on which the thermal oxide film is formed. As the metal layer in the present invention,
Copper, nickel, copper alloy, nickel alloy, aluminum,
Examples thereof include those using gold, chromium, platinum, silver or the like alone, or those having a multilayer structure of two or more of these metals. Examples of the method for forming the metal layer include known methods such as a sputtering method, a vacuum evaporation method, an electrolytic plating method, an electroless plating method, and an electron beam evaporation method.

【0016】該金属層はパターン加工される。金属層を
パターン加工する方法としては、金属層上にフォトレジ
ストのパターンを形成し、それをマスクとして下層の金
属層をエッチングしパターン加工する方法が一般に用い
られる。この際金属層がエッチングされた部分は、下層
の熱酸化膜が露出することになる。
The metal layer is patterned. As a method of patterning the metal layer, a method of forming a pattern of a photoresist on the metal layer and using the mask as a mask to etch the underlying metal layer to pattern the metal layer is generally used. At this time, the lower thermal oxide film is exposed at the portion where the metal layer is etched.

【0017】該金属層を形成した後、必要に応じて、有
機ケイ素化合物を含む塗布液を用いた処理を行うことが
できる。該処理を行うことにより、一部露出した熱酸化
膜と絶縁体層との接着性がより向上する。
After forming the metal layer, a treatment using a coating liquid containing an organosilicon compound can be carried out if necessary. By performing the treatment, the adhesiveness between the partially exposed thermal oxide film and the insulating layer is further improved.

【0018】有機ケイ素化合物としては、次式で表され
る化合物があげられる。
Examples of the organosilicon compound include compounds represented by the following formula.

【化1】 ここでnは1以上の整数である。またR1 、R2 、R3
は一価の炭化水素基またはアルコキシ基を表す。一価の
炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基などのアルキル基、ビニル基あるいはアリ
ル基などのアルケニル基、フェニル基、トリル基などの
アリール基もしくは、これらの基の水素原子の一部ない
し全部がアミノ基やメタクリル基などの有機基で置換さ
れた基などが挙げられる。アルコキシ基としては、メト
キシ基、エトキシ基、プロピル基、ブチル基などが挙げ
られる。R4 は一価の炭化水素基または水素を表す。一
価の炭化水素基としては上記と同様のものがあげられ
る。
[Chemical 1] Here, n is an integer of 1 or more. In addition, R 1 , R 2 , R 3
Represents a monovalent hydrocarbon group or an alkoxy group. Examples of the monovalent hydrocarbon group include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group and a butyl group, an alkenyl group such as a vinyl group or an allyl group, an aryl group such as a phenyl group and a tolyl group, or a group of these groups. Examples include groups in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with organic groups such as amino groups and methacryl groups. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propyl group and a butyl group. R 4 represents a monovalent hydrocarbon group or hydrogen. Examples of the monovalent hydrocarbon group are the same as above.

【0019】このような有機ケイ素化合物の好ましい具
体例としては、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−β(アミノエチル)γ−
アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピ
ルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキ
シシランなどのアミノシランを挙げることができが、こ
れらに限定されない。
Specific preferred examples of such organosilicon compounds include N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltriethoxysilane and N-β (aminoethyl) γ-
Aminosilanes such as, but not limited to, aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane and the like can be mentioned.

【0020】これらの有機ケイ素化合物は有機溶剤に溶
解した後、水を加えて塗布液として調整されるが、使用
される有機溶剤としては、アルコール類、エステル類、
ケトン類および芳香族炭化水素類など公知のものが単独
または併用して使用できる。また、有機ケイ素化合物を
含む塗布液としては、市販の塗布液を利用することもで
きる。例えばAP−420(東レ(株)製)、VM−6
51(Du Pont製)を利用することができる。
These organic silicon compounds are dissolved in an organic solvent and then water is added to prepare a coating solution. The organic solvents used are alcohols, esters,
Known compounds such as ketones and aromatic hydrocarbons can be used alone or in combination. Further, as the coating liquid containing the organosilicon compound, a commercially available coating liquid can be used. For example, AP-420 (manufactured by Toray Industries, Inc.), VM-6
51 (manufactured by Du Pont) can be used.

【0021】これら塗布液の塗布方法としてはスピナー
法、スプレー法、浸漬法など公知の方法によればよい。
塗布後、乾燥して、有機ケイ素化合物被膜を形成する。
乾燥条件としては100℃未満、好ましくは10〜90
℃で1〜40分間が適当である。
A known method such as a spinner method, a spray method or a dipping method may be used as a method for applying these coating solutions.
After coating, it is dried to form an organosilicon compound film.
Drying conditions are less than 100 ° C, preferably 10 to 90
A temperature of 1 to 40 minutes is suitable.

【0022】該金属層が形成されたシリコン基板上に絶
縁体層が形成され、該絶縁層は通常パターン加工され
る。このような絶縁体層としては、ポリイミドが一般的
である。
An insulating layer is formed on the silicon substrate on which the metal layer is formed, and the insulating layer is usually patterned. Polyimide is generally used as such an insulating layer.

【0023】ポリイミドからなる絶縁体層を形成し、パ
ターン加工するには、ポリイミド前駆体組成物を塗布、
乾燥後、パターン加工し、キュアすればよい。
To form an insulating layer made of polyimide and pattern it, a polyimide precursor composition is applied,
After drying, pattern processing and curing may be performed.

【0024】本発明におけるポリイミド前駆体組成物と
しては、ピロメリット酸二無水物と4,4´−ジアミノ
ジフェニルエーテル、3,3´,4,4´−ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸二無水物と4,4´−ジアミノジ
フェニルエーテル、3,3´,4,4´−ビフェニルテ
トラカルボン酸二無水物と4,4´−ジアミノジフェニ
ルエーテル、ピロメリット酸二無水物と3,3´(また
は4,4´)−ジアミノジフェニルスルホン、ピロメリ
ット酸二無水物および3,3´,4,4´−ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸二無水物と3,3´(または4,
4´)−ジアミノジフェニルスルホン、3,3´,4,
4´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物と3,
3´(または4,4´)−ジアミノジフェニルスルホ
ン、3,3´,4,4´−ビフェニルテトラカルボン酸
二無水物と3,3´(または4,4´)−ジアミノジフ
ェニルスルホン、ピロメリット酸二無水物と4,4´−
ジアミノジフェニルスルフィド、3,3´,4,4´−
ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物と4,4´−
ジアミノジフェニルスルフィド、3,3´,4,4´−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と4,4´−ジア
ミノジフェニルスルフィド、3,3´,4,4´−ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸二無水物とパラフェニレン
ジアミン、3,3´,4,4´−ビフェニルテトラカル
ボン酸二無水物とパラフェニレンジアミン、ピロメリッ
ト酸二無水物および3,3´,4,4´−ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸二無水物とパラフェニレンジアミ
ン、ピロメリット酸二無水物および3,3´,4,4´
−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とパラフェニレ
ンジアミン、3,3´,4,4´−ジフェニルエーテル
テトラカルボン酸二無水物と4,4´−ジアミノジフェ
ニルエーテル、3,3´,4,4´−ジフェニルエーテ
ルテトラカルボン酸二無水物とパラフェニレンジアミ
ン、ピロメリット酸二無水物と4,4´−ジアミノジフ
ェニルエーテルおよびビス(3−アミノプロピル)テト
ラメチルジシロキサン、などから合成されたポリイミド
前駆体、これらのポリイミド前駆体のカルボキシル基を
アルコールでエステル化した構造を持つ化合物、および
これらのポリアミド酸をイミド化させてなるポリイミド
などを、N−メチルピロリドン、γブチロラクトンなど
の非プロトン性極性溶剤中に溶解した状態のものを挙げ
ることができる。
The polyimide precursor composition of the present invention includes pyromellitic dianhydride, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride and 4,4'. ′ -Diaminodiphenyl ether, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and 4,4′-diaminodiphenyl ether, pyromellitic dianhydride and 3,3 ′ (or 4,4 ′)- Diaminodiphenyl sulfone, pyromellitic dianhydride and 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride and 3,3 ′ (or 4,
4 ')-diaminodiphenyl sulfone, 3,3', 4
4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride and 3,
3 '(or 4,4')-diaminodiphenyl sulfone, 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride and 3,3' (or 4,4 ')-diaminodiphenyl sulfone, Pyromellit Acid dianhydride and 4,4'-
Diaminodiphenyl sulfide, 3,3 ', 4,4'-
Benzophenone tetracarboxylic dianhydride and 4,4'-
Diaminodiphenyl sulfide, 3,3 ', 4,4'-
Biphenyltetracarboxylic dianhydride and 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride and paraphenylenediamine, 3,3', 4,4'-biphenyl Tetracarboxylic dianhydride and paraphenylenediamine, pyromellitic dianhydride and 3,3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride and paraphenylenediamine, pyromellitic dianhydride and 3,3 ', 4, 4'
-Biphenyltetracarboxylic dianhydride and paraphenylenediamine, 3,3 ', 4,4'-diphenyl ether Tetracarboxylic dianhydride and 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3', 4,4'-diphenyl ether Polyimide precursor synthesized from tetracarboxylic dianhydride and paraphenylenediamine, pyromellitic dianhydride and 4,4′-diaminodiphenyl ether and bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, and polyimides thereof A compound having a structure in which a carboxyl group of a precursor is esterified with alcohol, and a polyimide obtained by imidizing these polyamic acids are dissolved in an aprotic polar solvent such as N-methylpyrrolidone or γ-butyrolactone. You can list the following.

【0025】以上に例示されたポリイミド前駆体の中で
も、酸成分にピロメリット酸二無水物や3,3´,4,
4´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物などを
含むもの、ジアミン成分にパラフェニレンジアミンを含
むものなどは、その構造が剛直であるため、下層の熱酸
化膜との接着性が問題となりやすいが、本発明により、
熱酸化膜表面をエッチングするとそのような剛直なポリ
イミド膜との間の接着性も向上し、実用的な多層配線構
成体を得ることができる。
Among the polyimide precursors exemplified above, the acid component is pyromellitic dianhydride or 3,3 ', 4.
Since the structure of 4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride and the like, and those containing paraphenylenediamine in the diamine component are rigid, the adhesiveness to the lower thermal oxide film tends to be a problem, According to the invention,
When the surface of the thermal oxide film is etched, the adhesiveness with such a rigid polyimide film is also improved, and a practical multilayer wiring structure can be obtained.

【0026】これらのポリイミド前駆体組成物には、感
光性を付与することができる。感光性の付与の方法とし
ては特に限定されないが、メタクリル基、アクリル基、
ビニル基などを有する化合物を混合する方法、二重結合
を有する基をポリイミド前駆体のカルボキシル基部分に
エステル結合させる方法、メチル基をポリイミド骨格に
導入する方法などが挙げられる。感光性を付与する方法
は例えば、特公昭55−30207、特公昭59−52
822、特開昭53−127723などに記載されてい
る。
Photosensitivity can be imparted to these polyimide precursor compositions. The method of imparting photosensitivity is not particularly limited, but a methacrylic group, an acrylic group,
Examples thereof include a method of mixing a compound having a vinyl group and the like, a method of ester-bonding a group having a double bond to a carboxyl group portion of a polyimide precursor, and a method of introducing a methyl group into a polyimide skeleton. The method of imparting photosensitivity is described in, for example, JP-B-55-30207 and JP-B-59-52.
822 and JP-A-53-127723.

【0027】ポリイミド前駆体被膜をパターン加工する
には、公知の手法によればよい。感光性を有しないポリ
イミド前駆体組成物を用いた場合には、ポリイミド前駆
体被膜の上にフォトレジストのパターンを形成し、それ
をマスクとして下層のポリイミド前駆体被膜をエッチン
グしパターン加工する。感光性を有するポリイミド前駆
体組成物を用いた場合には、直接、フォトリソグラフィ
ー法により、ポリイミド前駆体被膜をパターン加工すれ
ばよい。
A known method may be used to pattern the polyimide precursor coating. When a polyimide precursor composition having no photosensitivity is used, a photoresist pattern is formed on the polyimide precursor film, and the lower layer polyimide precursor film is etched and patterned using the photoresist pattern as a mask. When the photosensitive polyimide precursor composition is used, the polyimide precursor coating may be directly patterned by a photolithography method.

【0028】ポリイミド前駆体被膜のキュア方法として
は、窒素雰囲気中で、室温から450℃の温度を選び、
段階的に昇温するかある温度範囲を選び連続的に昇温し
ながら5分〜5時間実施する方法が好ましい。この熱処
理の最高温度は、120〜450℃、好ましくは、13
0〜450℃で行うのがよい。昇温方法の例としては、
130℃、200℃、400℃で各々30分熱処理す
る、または室温から400℃まで2時間かけて直線的に
昇温し、400℃で1時間熱処理する方法が挙げられ
る。
As a method of curing the polyimide precursor coating, a temperature of room temperature to 450 ° C. is selected in a nitrogen atmosphere,
A method is preferred in which the temperature is raised stepwise or a certain temperature range is selected and the temperature is continuously raised for 5 minutes to 5 hours. The maximum temperature of this heat treatment is 120 to 450 ° C., preferably 13
It is preferable to carry out at 0 to 450 ° C. As an example of the temperature raising method,
Examples include a method of performing heat treatment at 130 ° C., 200 ° C., and 400 ° C. for 30 minutes each, or a method of linearly increasing the temperature from room temperature to 400 ° C. over 2 hours and performing heat treatment at 400 ° C. for 1 hour.

【0029】このようにして多層配線構成体が作製され
るが、金属層および絶縁体層の積層を繰り返すことによ
り、さらに多層の多層配線構成体を得ることができる。
The multi-layer wiring structure is manufactured in this manner, and by repeating the lamination of the metal layer and the insulating layer, it is possible to obtain a multi-layer wiring structure having more layers.

【0030】[0030]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されない。
EXAMPLES The present invention will now be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

【0031】実施例1 酸素中で水素を燃焼させ、その雰囲気下でシリコン基板
を酸化することによりシリコン基板上表面に熱酸化膜を
形成した。この熱酸化膜上にフォトレジストOMR85
(東京応化製)をスピナを用い3000rpm、10秒
間の条件下で塗布し、プリベーク後マスクをあてがい2
0mJ/cm2 の露光量で露光後、専用現像液(東京応
化製)を用い現像を行った。その後140℃で30分熱
処理し、フォトレジストパターンを形成した。次にこの
フォトレジストをマスクとして、10%フッ化水素水溶
液を用い10分間下層の熱酸化膜をエッチングした。次
にフォトレジストを剥離液502(東京応化製)を用い
フォトレジストを剥離することにより熱酸化膜のパター
ン加工を終了した。その後パターン加工された熱酸化膜
表面を3%フッ化水素酸水溶液に浸漬し2分間エッチン
グを行った。
Example 1 A thermal oxide film was formed on the upper surface of a silicon substrate by burning hydrogen in oxygen and oxidizing the silicon substrate in that atmosphere. A photoresist OMR85 is formed on the thermal oxide film.
(Tokyo Ohka Co., Ltd.) was applied using a spinner at 3000 rpm for 10 seconds, and a mask was applied after prebaking. 2
After exposure with an exposure amount of 0 mJ / cm 2 , development was performed using a dedicated developer (manufactured by Tokyo Ohka). After that, heat treatment was performed at 140 ° C. for 30 minutes to form a photoresist pattern. Next, using this photoresist as a mask, the lower thermal oxide film was etched for 10 minutes using a 10% hydrogen fluoride aqueous solution. Next, the photoresist was stripped using a stripping solution 502 (manufactured by Tokyo Ohka) to complete patterning of the thermal oxide film. Then, the surface of the patterned thermal oxide film was dipped in a 3% hydrofluoric acid aqueous solution and etched for 2 minutes.

【0032】この後この基板上にスパッタリングにより
0.1μmのクロム層を形成した。このクロム層上にフ
ォトレジストOMR85(東京応化製)をスピナを用い
3000rpm、10秒間の条件下で塗布し、マスクを
あてがい20mJ/cm2 の露光量で露光後、専用現像
液(東京応化製)を用い現像を行った。その後140℃
で30分熱処理し、フォトレジストパターンを形成し
た。次にこのフォトレジストをマスクとして、15%フ
ェリシアン化カリウム含有の5%水酸化ナトリウム水溶
液を用い、約10分間クロムのエッチングを行った。こ
れによりクロムがエッチングされた部分は熱酸化膜が露
出した。
Thereafter, a 0.1 μm chromium layer was formed on this substrate by sputtering. A photoresist OMR85 (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) was applied on the chromium layer using a spinner at 3000 rpm for 10 seconds, and a mask was applied. After exposure with an exposure amount of 20 mJ / cm 2 , a dedicated developer (manufactured by Tokyo Ohka). Was used for development. Then 140 ° C
And heat-treated for 30 minutes to form a photoresist pattern. Next, using this photoresist as a mask, chromium was etched for about 10 minutes using a 5% aqueous sodium hydroxide solution containing 15% potassium ferricyanide. As a result, the thermal oxide film was exposed at the portion where the chromium was etched.

【0033】次にこの基板上に等モルの3,3´,4,
4´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とパラフェ
ニレンジアミンからなるポリイミド前駆体にジメチルア
ミノエチルメタクリレートをパラフェニレンジアミンの
2倍モル添加した感光性ポリイミド前駆体(剛直な構造
を有する)を、スピナを用い2000rpmで塗布し、
プリベーク後マスクをあてがい200mJ/cm2 の露
光量で露光後、現像液DV−605(東レ製)を用い,
約5分間現像を行いパターン加工を行った。その後35
0℃で3時間キュアを行いポリイミド層の形成を行っ
た。
Next, equimolar amounts of 3,3 ', 4,4 are formed on this substrate.
A photosensitive polyimide precursor (having a rigid structure) obtained by adding dimethylaminoethyl methacrylate to twice the molar amount of paraphenylenediamine to a polyimide precursor composed of 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and paraphenylenediamine was used as a spinner. Use at 2000 rpm to apply,
Apply a mask after pre-baking, expose with an exposure amount of 200 mJ / cm 2 , and use a developing solution DV-605 (manufactured by Toray),
Development was performed for about 5 minutes to perform pattern processing. Then 35
Curing was carried out at 0 ° C. for 3 hours to form a polyimide layer.

【0034】この基板を120℃、1.5気圧の下70
時間のPCT(pressure cooker test)テストを行った
後ポリイミドと熱酸化膜との接着性を以下に記すセロテ
ープ剥離試験により調べた結果、剥離した片はなく接着
性は良好であった。
This substrate was placed at 120 ° C. under 1.5 atmospheric pressure to 70
After performing a PCT (pressure cooker test) test for a time, the adhesiveness between the polyimide and the thermal oxide film was examined by the cellotape peeling test described below. As a result, no peeled pieces were found and the adhesiveness was good.

【0035】[セロテープ剥離試験]ポリイミド層表面
を幅2mm間隔の碁盤の目状に切り、幅1cmのスコッ
チテープを貼った後、該テープを垂直に引き剥がす。テ
ープにより剥離した2mm四方の正方形の片の数を調べ
る。
[Cellotape Peeling Test] The surface of the polyimide layer is cut into a grid pattern having a width of 2 mm, a scotch tape having a width of 1 cm is attached, and then the tape is peeled vertically. Check the number of 2 mm square pieces peeled off with tape.

【0036】実施例2 実施例1において、熱酸化膜のパターン加工の後に表面
のエッチングを行った代わりに、熱酸化膜の表面をエッ
チングした後に熱酸化膜をパターン加工して多層配線構
成体を構成し、接着性試験を行った。その結果、剥離し
た片はなくポリイミドと熱酸化膜との接着性は良好であ
った。
Example 2 Instead of patterning the thermal oxide film and then etching the surface in Example 1, the surface of the thermal oxide film was etched and then the thermal oxide film was patterned to form a multilayer wiring structure. It was constructed and tested for adhesion. As a result, there was no peeled piece, and the adhesion between the polyimide and the thermal oxide film was good.

【0037】実施例3 実施例1において、熱酸化膜の表面を3%フッ化水素酸
水溶液を用いた代わりに、アッシング装置を用いテトラ
フルオロメタンプラズマで約2分間エッチングを行い、
多層配線構成体を構成し、接着性試験を行った。その結
果、剥離した片はなくポリイミドと熱酸化膜との接着性
は良好であった。
Example 3 In Example 1, the surface of the thermal oxide film was etched with tetrafluoromethane plasma for about 2 minutes using an ashing device instead of using a 3% hydrofluoric acid aqueous solution.
A multilayer wiring structure was constructed and an adhesion test was conducted. As a result, there was no peeled piece, and the adhesion between the polyimide and the thermal oxide film was good.

【0038】実施例4 実施例2において、熱酸化膜の表面を3%フッ化水素水
溶液を用いた代わりに、アッシング装置を用いテトラフ
ルオロメタンプラズマで約2分間エッチングを行い、多
層配線構成体を構成し、接着性試験を行った。その結
果、剥離した片はなくポリイミドと熱酸化膜との接着性
は良好であった。
Example 4 In Example 2, the surface of the thermal oxide film was etched with tetrafluoromethane plasma for about 2 minutes using an ashing device instead of using a 3% hydrogen fluoride aqueous solution to form a multilayer wiring structure. It was constructed and tested for adhesion. As a result, there was no peeled piece, and the adhesion between the polyimide and the thermal oxide film was good.

【0039】比較例1,2 実施例1,2において、それぞれ熱酸化膜の表面のエッ
チングを行わずに多層配線構成体を構成し、接着性試験
を行った。その結果、いずれも60%の片が剥離し、ポ
リイミドと熱酸化膜との接着性は不良であった。
Comparative Examples 1 and 2 In Examples 1 and 2, a multilayer wiring structure was constructed without etching the surface of the thermal oxide film, and an adhesion test was conducted. As a result, 60% of the pieces peeled off in each case, and the adhesion between the polyimide and the thermal oxide film was poor.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によると、パターン化された熱酸
化膜の表面はエッチングされているので、上層の絶縁体
層として剛直な構造のポリイミド膜を使用した場合にも
接着性が良好で信頼性が高い多層配線構成体を得ること
ができる。
According to the present invention, since the surface of the patterned thermal oxide film is etched, the adhesiveness is good and reliable even when a rigid polyimide film is used as the upper insulating layer. It is possible to obtain a multilayer wiring structure having high properties.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 以下の各工程を含むことを特徴とする多
層配線構成体の製造方法。 (A)シリコン基板上に熱酸化膜を形成する工程。 (B)該熱酸化膜のパターン加工および該熱酸化膜の表
面のエッチングを行う工程。 (C)該熱酸化膜が形成されたシリコン基板上に金属層
を形成する工程。 (D)該金属層をパターン加工して該熱酸化膜を一部露
出させる工程。 (E)該金属層が形成されたシリコン基板上に絶縁体層
を形成する工程。
1. A method for manufacturing a multilayer wiring structure, comprising the following steps. (A) A step of forming a thermal oxide film on a silicon substrate. (B) A step of patterning the thermal oxide film and etching the surface of the thermal oxide film. (C) A step of forming a metal layer on the silicon substrate on which the thermal oxide film is formed. (D) A step of patterning the metal layer to partially expose the thermal oxide film. (E) A step of forming an insulator layer on the silicon substrate on which the metal layer is formed.
【請求項2】 (B)工程において、該熱酸化膜のパタ
ーン加工の後、該熱酸化膜の表面のエッチングを行うこ
とを特徴とする請求項1記載の多層配線構成体の製造方
法。
2. The method of manufacturing a multilayer wiring structure according to claim 1, wherein in the step (B), the surface of the thermal oxide film is etched after patterning the thermal oxide film.
【請求項3】 (B)工程において、該熱酸化膜の表面
のエッチングを行った後、該熱酸化膜のパターン加工を
行うことを特徴とする請求項1記載の多層配線構成体の
製造方法。
3. The method for manufacturing a multilayer wiring structure according to claim 1, wherein in the step (B), the surface of the thermal oxide film is etched and then the patterning of the thermal oxide film is performed. .
【請求項4】 (B)工程において、該熱酸化膜の表面
をフッ化水素酸水溶液でエッチングすることを特徴とす
る請求項1記載の多層配線構成体の製造方法。
4. The method for manufacturing a multilayer wiring structure according to claim 1, wherein in the step (B), the surface of the thermal oxide film is etched with a hydrofluoric acid aqueous solution.
【請求項5】 (B)工程において、該熱酸化膜の表面
をガスでエッチングすることを特徴とする請求項1記載
の多層配線構成体の製造方法。
5. The method for manufacturing a multilayer wiring structure according to claim 1, wherein in the step (B), the surface of the thermal oxide film is etched with a gas.
【請求項6】 絶縁体層がポリイミド樹脂であることを
特徴とする請求項1記載の多層配線構成体の製造方法。
6. The method for manufacturing a multilayer wiring structure according to claim 1, wherein the insulating layer is a polyimide resin.
【請求項7】 ポリイミド樹脂からなる絶縁体層を感光
性ポリイミド前駆体組成物を用いて形成することを特徴
とする請求項6記載の多層配線構成体の製造方法。
7. The method for manufacturing a multilayer wiring structure according to claim 6, wherein an insulating layer made of a polyimide resin is formed by using a photosensitive polyimide precursor composition.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08263549A (en) * 1995-03-20 1996-10-11 Fujitsu Ltd On-line article purchase system

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