JPH0990629A - 感光性樹脂組成物及びこれを用いた半導体装置の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】２５０℃以下で樹脂膜の形成が可能で、半導体
基板の表面保護用及び／又は層間絶縁用等に使用される
感光性樹脂組成物、及びそれを用いた信頼性の高い半導
体装置の製造法を提供する。 【解決手段】エチレン性不飽和基を有するジアミン（例
えば、３，５−ジアミノ安息香酸エチルメタクリル酸エ
ステル）を溶媒に溶かし、これに等モルのテトラカルボ
ン酸二無水物〔例えば、１，１０−（デカメチレン）ビ
ス（トリメリテート二無水物）〕を加え、反応させ、式
（Ｉ）の繰返し単位をもつポリアミド酸ワニスを得る。
得られたポリアミド酸１００重量部に対し、３−（Ｎ，
Ｎ−ジメチルアミノ）プロピルメタクリレート等のアミ
ン化合物を１〜２００重量部と光開始剤を０．０１〜３
０重量部加え、混合し、感光性樹脂組成物を得る。式
（Ｉ）中、ｎは２〜１６の整数、Ｘはエチレン性不飽和
基を有する２価の芳香族基を示す。 【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の表面
保護用又は層間絶縁用等の樹脂膜材料として好適な感光
性樹脂組成物及びこれを用いた半導体装置の製造法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体工業においては、近年、半導体基
板の表面保護用膜又は層間絶縁用膜として、耐熱性に優
れた有機樹脂膜、特にポリイミド樹脂膜が多く用いられ
ている。半導体基板上にポリイミド樹脂膜を形成させる
場合、従来は次のような方法が一般的である。先ず、シ
リコン（Ｓｉ）ウェハー、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）ウ
ェハー、ガラス板、金属板等の基板に、トランジスタ
ー、ダイオード、抵抗、コンデンサーのような電子回路
を構成する要素の回路素子を製造し、それに更にＳｉ₃
Ｎ₄、ＳｉＯ₂、ＰＳＧ（phosphosilicate glass）等の
無機絶縁膜及びアルミニウム等の金属配線を形成させ
る。次いで、この半導体基板上にポリイミド樹脂の前駆
体であるポリアミド酸ワニスを塗布し、加熱して溶媒を
除去するとともにポリアミド酸を部分的又は完全にイミ
ド化し、この上にレジスト像生成材料を塗布し、所定の
パターンのフォトマスクを被せ、光照射してレジスト像
を形成させ、エッチング液で処理してレジスト像非被覆
部分を溶解・除去後、レジスト像を剥離・除去する。イ
ミド化が部分的である場合には、再度熱処理を行い完全
に硬化させる。この場合、ポリイミド系樹脂を完全にイ
ミド化させ硬化させるには、通常、２５０℃以上の温度
が必要である。

【０００３】一方、上記方法よりも工程が少なく簡単
で、半導体基板上にポリイミド樹脂膜を形成させる方法
も知られている。その方法は、半導体基板上に感光性ポ
リイミド前駆体を層として付け、フォトマスクを通して
この層に光を照射して露光部分を重合させ、未露光部分
を溶解・除去した後、熱処理して半導体基板上のポリイ
ミド樹脂（未露光部分）を完全に硬化させ、この硬化ポ
リイミド樹脂をそのまま表面保護用や絶縁用の樹脂膜と
して利用する方法である（特公昭５５−３０２０７号公
報等）。しかし、この方法では樹脂膜に少量残存する不
純物や感光基等が金属配線を腐食させ、膜質（強度、延
び等）を低下させる等の理由で、一般的な方法とはなっ
ていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】半導体基板のうちアモ
ルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）で形成したイメージセン
サーやＧａＡｓ等の化合物半導体内蔵の半導体基板で
は、それらに使用される電極材料と半導体素子との反応
を防止するために、あるいは半導体素子そのものの耐熱
性を配慮して、ポリイミド樹脂膜を形成させる加熱処理
温度は、約２５０℃以下にする必要がある。

【０００５】しかし、上記の一般的なポリイミド樹脂膜
形成方法は、通常、２５０℃以上の加熱温度を必要とす
るので、そのままではアモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ）で形成したイメージセンサーや化合物半導体内蔵の
半導体基板に適用することができない。加熱を２５０℃
以下で行うと、ポリイミド樹脂膜が完全にイミド化せず
に未反応のポリアミド酸が残り、金属配線を腐食する等
の問題がある。

【０００６】また、特公昭５５−３０２０７号公報の方
法では、用いられる感光性ポリイミド前駆体は感光基を
導入する際に脱塩酸反応を含むため最終的に塩化物が残
り、この塩化物の除去と半導体基板の金属配線の腐食が
問題となる。

【０００７】本発明の課題は、半導体基板上に２５０℃
以下でポリイミド樹脂膜を形成させ、かつ工程の単純化
を可能とする樹脂組成物であって、半導体基板の表面保
護用及び／又は層間絶縁用等に好適な感光性樹脂組成
物、及びそれを用いた信頼性の高い半導体装置の製造法
を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の感光性
樹脂組成物に関する。すなわち、（A）一般式（Ｉ）

【化３】 〔式（Ｉ）中、ｎは２〜１６の整数、Ｘはエチレン性不
飽和基を有する２価の芳香族基を示す。〕の繰返し単位
を１５〜１００モル％含むポリアミド酸；１００重量
部、（B）一般式（II）

【化４】 〔式（II）中、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 及びＲ₄ は水素原子、
Ｃ１〜６のアルキル基、フェニル基、ビニル基又はアリ
ル基を示し、Ｒ₅ はＣ２〜６のアルキレン基を示す。〕
で表されるアミン化合物；１〜２００重量部、及び （C）光開始剤；０．０１〜３０重量部、を含む感光性
樹脂組成物である。

【０００９】本発明において、上記一般式（Ｉ）の繰り
返し単位を１５〜１００モル％含むポリアミド酸（A）
は、一般式(III)

【化５】 〔式（III）中、ｎは２〜１６の整数を示す。〕で表さ
れるテトラカルボン酸二無水物を全酸成分に対し５０モ
ル％以上、好ましくは６０モル％以上含む酸二無水物
と、一般式（IV） Ｈ₂Ｎ−Ｘ−ＮＨ₂ （IV） 〔式（IV）中、Ｘはエチレン性不飽和基を有する２価の
芳香族基を示す。〕で表される芳香族ジアミンを全ジア
ミンに対し３０モル％以上、好ましくは５０モル％以上
含むジアミンとを、有機溶媒中で反応させて得ることが
できる。

【００１０】一般式(III)で表されるテトラカルボン酸
二無水物としては、ｎが２〜５のとき、１，２−（エチ
レン）ビス（トリメリトテート二酸無水物）、１，３−
（トリメチレン）ビス（トリメリトテート二酸無水
物）、１，４−（テトラメチレン）ビス（トリメリトテ
ート二酸無水物）、１，５−（ペンタメチレン）ビス
（トリメリトテート二酸無水物）、ｎが６〜１６のと
き、１，６−（ヘキサメチレン）ビス（トリメリトテー
ト二酸無水物）、１，８−（オクタメチレン）ビス（ト
リメリトテート二酸無水物）、１，１０−（デカメチレ
ン）ビス（トリメリトテート二酸無水物）、１，１２−
（ドデカメチレン）ビス（トリメリトテート二酸無水
物）、１，１６−（ヘキサデカメチレン）ビス（トリメ
リトテート二酸無水物）、等が挙げられる。これらは単
独の使用であっても２種以上の併用であってもよい。ま
た、これらのテトラカルボン酸二無水物は、無水トリメ
リット酸モノクロライドと対応するジオールから合成で
きる。

【００１１】本発明において用いられる一般式（IＶ）
の芳香族ジアミンとしては、例えば、３，５−ジアミノ
安息香酸エチルアクリル酸エステル、３，５−ジアミノ
安息香酸エチルメタクリル酸エステル、３，５−ジアミ
ノ安息香酸グリシジルアクリル酸エステル、３，５−ジ
アミノ安息香酸グリシジルメタクリル酸エステル、３，
５−ジアミノ安息香酸ケイ皮酸エステル、２，４−ジア
ミノ安息香酸エチルアクリル酸エステル、２，４−ジア
ミノ安息香酸エチルメタクリル酸エステル、２，４−ジ
アミノ安息香酸グリシジルアクリル酸エステル、２，４
−ジアミノ安息香酸グリシジルメタクリル酸エステル、
２，４−ジアミノ安息香酸ケイ皮酸エステル、４，４’
−ジアミノカルコン、３，４’−ジアミノカルコン、
４，４’−ジアミノジベンザルアセトン、３，４’−ジ
アミノジベンザルアセトン、４−アクリルアミド−３，
４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアク
リルアミド−３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、
４−シンナムアミド−３，４’−ジアミドフェニルエー
テル、３，５−ジアミノベンジルアクリレート、３，５
−ジアミノベンジルメタクリレート、２，４−ジアミノ
ベンジルアクリレート、２，４−ジアミノベンジルメタ
クリレート、及び次の化学式で示されるジアミン等が挙
げられる。

【００１２】

【化６】

【００１３】

【化７】

【００１４】

【化８】

【００１５】

【化９】

【００１６】

【化１０】

【００１７】

【化１１】

【００１８】

【化１２】

【００１９】

【化１３】

【００２０】

【化１４】

【００２１】前記のポリアミド酸（A）は、例えば、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、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピレンウレア、Ｎ，Ｎ−
ジメチルエチレンウレア、ヘキサメチレンホスホルアミ
ド、テトラメチレンスルホン、ｐ−クロロフェノール、
ｐ−ブロモフェノール等の極性の高い有機溶媒に、前記
一般式(IV)の芳香族ジアミンを３０モル％以上含むジア
ミン成分を溶解した後、一般式(III)のテトラカルボン
酸二無水物を５０モル％以上含む酸成分を加え、８０℃
以下、好ましくは室温付近ないしはそれ以下の温度で、
撹拌しながら反応させて得ることができる。酸成分とジ
アミン成分とは、等モルもしくはほぼ等モルで用いる。

【００２２】本発明における一般式（II）のアミン化合
物（B）は、ポリマーの架橋密度を光架橋反応によって
更に高める目的で加える。このようなアミン化合物とし
ては、例えば、２−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチル
アクリレート、２−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチル
メタクリレート、３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）プロ
ピルアクリレート、３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）プ
ロピルメタクリレート、４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミ
ノ）ブチルアクリレート、４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミ
ノ）ブチルメタクリレート、５−（Ｎ，Ｎ−ジメチルア
ミノ）ペンチルアクリレート、５−（Ｎ，Ｎ−ジメチル
アミノ）ペンチルメタクリレート、６−（Ｎ，Ｎ−ジメ
チルアミノ）ヘキシルアクリレート、６−（Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアミノ）ヘキシルメタアクリレート、２−（Ｎ，
Ｎ−ジメチルアミノ）エチルシンナメート、３−（Ｎ，
Ｎ−ジメチルアミノ）プロピルシンナメート、ソルビタ
ン酸３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）プロピル、ソルビ
タン酸２−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチル、ソルビ
タン酸４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）ブチル、等が挙
げられる。

【００２３】このアミン化合物（B）の配合量は、前記
ポリアミド酸（A）１００重量部に対して、１〜２００
重量部、好ましくは２〜１００重量部、更に好ましくは
５〜５０重量部である。この配合量が１重量部未満の場
合は、架橋不足となり、鮮明な樹脂膜パターンを形成す
ることができない。また、２００重量部を超えると、感
光性樹脂組成物の保存安定性がよくない。

【００２４】本発明で用いる光開始剤（C）としては、
例えば、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパー
オキシカルボニル）ベンゾフェノン、トリケトンオキシ
ムエチル炭酸エステル、ミヒラーズケトン、ベンゾイ
ン、２−メチルベンゾイン、ベンゾインメチルエーテ
ル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピ
ルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、２−ｔ−ブチ
ルアントラキノン、１，２−ベンゾ−９，１０−アント
ラキノン、アントラキノン、メチルアントラキノン、
４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、ア
セトフェノン、ベンゾフェノン、チオキサントン、２，
４−ジエチルチオキサントン、２−イソプロピルチオキ
サントン、１，５−アセナフテン、２，２−ジメトキシ
−２−フェニルアセトフェノン、１−ヒドロキシシクロ
ヘキシルフェニルケトン、２−メチル−〔４−（メチル
チオ）フェニル〕−２−モルフェリノ−１−プロパノ
ン、ジアセチル、ベンジル、ベンジルジメチルケター
ル、ベンジルジエチルケタール、ジフェニルジスルフィ
ド、３−３’−カルボニルビス（７−ジエチルアミノ）
クマリン、２，６−ビス（ｐ−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ
ベンジリデン）−４−メチル−４−アザシクロヘキサノ
ン、アントラセン、等が用いられる。

【００２５】光開始剤（C）の配合量は、前記ポリアミ
ド酸（A）１００重量部に対して、０．０１〜３０重量
部、好ましくは０．１〜２０重量部、更に好ましくは
０．５〜１０重量部である。０．０１重量部未満である
と光硬化反応が不十分となり、３０重量部を越えると樹
脂膜の強度不足となり、また感光性樹脂組成物の保存安
定性も悪くなる。

【００２６】本発明のもう一つは、前記組成の（A）〜
（C）を含有する感光性樹脂組成物を用いた半導体装置
の製造法である。すなわち、（ａ）半導体基板の回路素
子面上に、前記の感光性樹脂組成物の層を形成させ、
（ｂ）これに所定のパターンのフォトマスクを被せて、
光を照射して露光部の感光性樹脂を重合させ、（ｃ）現
像液で処理して未露光部を溶解・除去して、半導体基板
上の金属層の所定部分を露出させ、（ｄ）加熱処理して
樹脂をイミド化させる、単層配線構造の半導体装置の製
造法；又は（ａ）半導体基板の回路素子面上に、前記の
感光性樹脂組成物の層を形成させ、（ｂ）これに所定の
パターンのフォトマスクを被せて、光を照射して露光部
の感光性樹脂を重合させ、（ｃ）現像液で処理して未露
光部を溶解・除去して、金属層の所定部分を露出させ
て、（ｄ）加熱処理して樹脂をイミド化させ、（ｅ）こ
の上に所望のパターンの金属層を形成させ、（ｆ）上記
（ａ）〜（ｄ）を１回以上繰り返す、多層配線構造の半
導体装置の製造法である。

【００２７】半導体基板上の回路素子面上に前記感光性
樹脂組成物の層を形成させるには、通常は先ず、前記感
光性樹脂組成物を適当な有機溶媒を用いて溶解・希釈す
る。溶解・希釈用有機溶媒としては、前記ポリアミド酸
の製造の際に用いた有機溶媒等が好ましく用いられる。
単独又は２種以上を組み合わせてもよい。

【００２８】溶解・溶解用の有機溶媒の使用量は、成膜
性等を考慮して適宜決めればよい。前記のポリアミド酸
（A）、アミン化合物（B）及び光開始剤（C）の混合物
１００重量部に対して、通常は、１００〜１０，０００
重量部の範囲で用いられる。

【００２９】半導体基板上に、適宜希釈した感光性樹脂
組成物含有溶液をスピンナー塗布、浸漬、噴霧印刷等の
手段で塗布後、加熱して溶媒を飛ばし、樹脂被膜を形成
させる。これに所定のパターンのフォトマスクを被せ、
光を照射して、照射部分の感光性樹脂組成物を重合さ
せ、未露光部分を現像液で溶解し、浮彫パターン（重合
体）を得る。光源は紫外線、可視光線、放射線等が用い
られる。

【００３０】現像液としては、例えば、Ｎ−メチル−２
−ピロリドン、Ｎ−アセチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ
−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミ
ド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルトリ
アミド、ジケメチルイミダゾリジノン、Ｎ−ベンジル−
２−ピロリドン、Ｎ−アセチル−ε−カプロラクタム等
の非プロトン性極性溶媒が単独で用いられる。また、こ
れらの非プロトン性極性溶媒とポリアミド酸の非溶媒、
例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコ
ール、ベンゼン、トルエン、キシレン、メチルセロソル
ブ、水等との混合液も用いられる。

【００３１】現像により形成された浮彫パターンは、次
にリンス液で洗浄され、現像液（溶媒）を除去する。リ
ンス液としては、現像液との混和性のよいポリアミド酸
の非溶媒、例えば、メタノール、エタノール、イソプロ
ピルアルコール、ベンゼン、トルエン、キシレン、メチ
ルセロソルブ、水等が用いられる。上記処理により得ら
れる浮彫パターンはポリイミドの前駆体からなり、これ
を１５０〜２５０℃、好ましくは１８０〜２３０℃で加
熱すると、アミド酸が環化してイミド環をもつ耐熱性重
合体の浮彫パターンとなる。

【００３２】半導体基板上に所望のパターンのアルミニ
ウム等の金属層（配線）を形成させるには、真空蒸着
法、スパッタ法等の方法により半導体基板上に金属層を
形成させたのち、汎用される写真食刻技術、すなわち、
この上にレジスト像生成材料の層を形成させ、所定のパ
ターンのフォトマスクを被せ、露光、現像、エッチング
する、等の方法によって行うことができる。

【００３３】また、本発明における半導体装置では、単
層配線構造にあっては上記（ｄ）の処理（すなわち、加
熱処理して樹脂をイミド化させる処理）を行ったのち
に、多層配線構造にあっては最後の上記（ｄ）の処理を
行ったのちに、露出させた電極とリードフレームとを電
気的に接続し、封止材で封止して使用されるのが通常で
ある。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明の感光性樹脂組成物に係る
ポリアミド酸（A）を合成する際に、樹脂膜の物理特性
（耐熱性、強度等）を改善・調整するために、必要に応
じて、前記一般式(III) で示されるテトラカルボン酸二
無水物のほかに、他の酸二無水物を、全酸二無水物量に
対して５０モル％未満の範囲で加えてもよい。併用でき
る他の酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸二
無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカ
ルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ジフェニルテ
トラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボ
ン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカル
ボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカ
ルボン酸二無水物、２，３，５，６−ピリジンテトラカ
ルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラ
カルボン酸二無水物、３，４，９，１０−ベリレンテト
ラカルボン酸二無水物、４，４’−スルホニルジフタル
酸二無水物、等が挙げられ、これらの２種以上を用いる
こともできる。これらの使用量が、全酸二無水物量に対
し５０モル％以上であると、ポリアミド酸の硬化温度
（イミド化完結温度）が上昇して好ましくない。

【００３５】また、本発明の感光性樹脂組成物に係るポ
リアミド酸（A）を合成する際に、樹脂膜の物理特性
（耐熱性、強度等）を改善・調整するために、前記一般
式(IＶ)のエチレン性不飽和基含有芳香族ジアミンのほ
かに、エチレン性不飽和基を含まないジアミンを併用し
てもよい。エチレン性不飽和基を含まないジアミンとし
ては、例えば、４，４’−ジアミノジフェニルエーテ
ル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−
ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフ
ェニルスルフイド、ベンジジン、メタ−フェニレンジア
ミン、パラ−フェニレンジアミン、１，５−ナフタレン
ジアミン、２，６−ナフタレンジアミン、２，２−ビス
（４−アミノフェノキシフェニル）プロパン、ビス（４
−アミノフェノキシフェニル）スルホン等が挙げられ
る。これらのジアミンの使用量が７０モル％を超える
と、光反応性の感度を低下させるので好ましくない。

【００３６】更にまた、半導体基板との密着性をよくす
るため、前記一般式(IＶ)の芳香族ジアミンのほかに、
次の一般式（Ｖ）

【化１５】 〔式（Ｖ）中、Ｒ₆は２価の炭化水素基、Ｒ₇は１価の炭
化水素基であり、ｍは１以上の整数である）で示される
ジアミノシロキサンを用いることができる。このジアミ
ノシロキサンとしては、例えば、

【化１６】

【００３７】

【化１７】

【００３８】

【化１８】

【００３９】

【化１９】

【００４０】

【化２０】

【００４１】

【化２１】 等が挙げられる。

【００４２】また、本発明の感光性樹脂組成物には、光
開始剤（C）の作用を助ける増感剤を少量共存させても
よい。このような増感剤しては、例えば、２−（Ｐ−ジ
メチルアミノスチリル）ベンゾオキサゾール、ｐ−ジメ
チルアミノ安息香酸エチル、ｐ−ジエチルアミノ安息香
酸エチル、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、ｐ
−ジエチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸−２−
（ジメチルアミノ）エチル、Ｐ−ジメチルアミノベンゾ
アルデヒド、ｐ−ジエチルアミノベンゾアルデヒド、
Ｎ，Ｎ−ジエチルアントラニル酸エチル、ｐ−ジエチル
アミノベンゾニトリル、Ｎ−フェニルグリシン、Ｎ−
（Ｐ−クロロフェニル）グリシン、Ｎ−（Ｐ−シアノフ
ェニル）グリシン、Ｎ−（Ｐ−ブロモフェニル）グリシ
ン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノナフタレン、等がある。

【００４３】更にまた、本発明の感光性樹脂組成物に
は、熱的安定性を向上させるため熱重合禁止剤を少量共
存させてもよい。このような熱重合禁止剤としては、例
えば、２，５−ジフェニル−ｐ−ベンゾキノン、ｐ−メ
トキシフェノール、ヒドロキノン、ｔ−ブチルカテコー
ル、ピロガロール、フェノーチアジン、クロラニール、
ナフチルアミン、β−ナフトール、２，６−ジ−ｔ−ブ
チル−ｐ−クレゾール、ピリジン、ニトロベンゼン、ｐ
−トルイジン、メチレンブルー、２，２’−メチレンビ
ス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，
２’−メチレンビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェ
ノール）等がある。

【００４４】図１は、多層（２層）配線構造の半導体装
置の製造工程を示す断面模式図である。図１において、
１は基板、２は無機絶縁膜、３は第１金属層、４は第１
樹脂膜層（層間絶縁膜層）、５Ａ及び５Ｂは窓（電
極）、６は第２金属層、７は第２樹脂膜層（表面保護膜
層）をそれぞれ示す。回路素子が形成され、回路素子部
分以外の部分は酸化シリコン膜等の無機絶縁膜２で被膜
され、かつ露出した回路素子上には第１金属層３が形成
された半導体基板（１ａ）の上に、スピナー法等により
感光性樹脂組成物を塗布する。加熱し溶媒を除去する
と、感光性樹脂の層４が形成される（１ｂ）。これに、
所定のパターンのフォトマスクを被せ、紫外線露光装置
等によって光照射し、露光部の感光性樹脂を重合させ
る。現像液で処理して未露光部を溶解・除去すると、所
定部分の第１金属層３が露出するように窓５Ａを設けら
れる。これを１５０〜２５０℃で加熱し、樹脂を完全に
硬化（イミド環化）させる（１ｃ）。真空蒸着法による
金属層形成と写真食刻技術を用いて、第２金属層６を形
成させ、第２金属層６と第１金属層３とは完全に電気的
に接続される（１ｄ）。この上に、上記手順と同様にし
て感光性樹脂層７を形成させる（１ｅ）。第２金属層の
所定部分６が露出するように窓５Ｂを設ける。これを１
５０〜２５０℃で加熱し、樹脂を完全に硬化（イミド環
化）させる（１ｆ）。樹脂膜層７は表面保護膜となり、
窓（電極）以外の金属層を外部からの水分、異物等から
保護する。なお、３層以上の多層配線構造を形成させる
場合は、上記１ｆの操作の後に、上記１ｂ→１ｃ→１ｄ
→１ｅ→１ｆの操作と同様の操作を繰り返せばよい。

【００４５】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 実施例１ 温度計、撹拌機及びシリカゲル管を備えた５００ｃｃの
三つ口フラスコに、ジアミン成分としての３，５−ジア
ミノ安息香酸エチルメタクリル酸エステル３９．６ｇ
（０．１５モル）、及び溶媒のＮ−メチル−２−ピロリ
ドン３５４ｇを入れ、内容物が溶解するまで撹拌した。
氷冷しながらこれに酸成分の１，１０−（デカメチレ
ン）ビス（トリメリテート二無水物）７８．４ｇ（０．
１５モル）を加えた。氷浴中で３０分間撹拌した後、更
に室温で７時間反応させ、樹脂分濃度が２５％、粘度が
１０ポアズのエチレン性不飽和基含有ポリアミド酸ワニ
スを得た。このポリアミド酸ワニス１０ｇに、３−
（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）プロピルメタクリレート
１．０８８ｇと光開始剤の「ＢＴＴＢ−５０」〔日本油
脂社製、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパー
オキシカルボニル）ベンゾフェノン〕０．２ｇ及び増感
剤の「ＮＫ−１３４２」〔日本感光色素研究所社製、２
−(ｐ−ジメチルアミノスチリル)ベンゾオキサゾール〕
０．０１２５ｇを加えて混合し、１μｍ孔のフィルター
を用いて加圧ろ過して、感光性樹脂組成物を得た。

【００４６】実施例２ 温度計、撹拌機及びシリカゲル管を備えた５００ｃｃの
三つ口フラスコに、ジアミン成分としての３，５−ジア
ミノ安息香酸エチルメタクリル酸エステル３７．７ｇ
（０．１４２５モル）と１，３−ビス（アミノプロピ
ル）−テトラメチルジシロキサン（化１６）１．８６ｇ
（０．００７５モル）、及び溶媒のＮ−メチル−２−ピ
ロリドン３０３．２ｇを入れ、内容物が溶解するまで撹
拌した。内容物を氷冷しながらこれに酸成分の１，２−
（エチレン）ビス（トリメリテート二無水物）６１．５
ｇ（０．１５モル）を加えた。氷浴中で３０分間撹拌し
た後、更に室温で７時間反応させ、樹脂分濃度が２５
％、粘度が１５ポアズのエチレン性不飽和基含有のポリ
アミド酸ワニスを得た。このポリアミド酸ワニス１０ｇ
に、３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）プロピルメタクリ
レート１．２７２ｇ、及び光開始剤の「ＢＴＴＢ−５
０」０．２ｇと増感剤の「ＮＫ−１３４２」０．０１２
５ｇを加えて混合し、１μｍ孔のフィルターを用いて加
圧ろ過して、感光性樹脂組成物を得た。

【００４７】実施例３ ジアミン成分として、４，４−ジアミノカルコン３５．
７ｇ（０．１５モル）を用いたほかは、実施例２と同様
に操作してポリアミド酸ワニスを得た。このポリアミド
酸ワニス１０ｇに、２−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エ
チルメタクリレート１．２１２ｇ、及び光開始剤のトリ
ケトンオキシムエチル炭酸エステル０．１ｇと増感剤の
「ＮＫ−１３４２」０．０１２５ｇを加えて混合し、１
μｍ孔のフィルターを用いて加圧ろ過して、感光性樹脂
組成物を得た。

【００４８】実施例４ ジアミン成分として、３，５−ジアミノ安息香酸エチル
メタクリル酸エステル３１．７ｇ（０．１２モル）及び
４，４’−ジアミノジフェニルエーテル６．０１ｇ
（０．０３モル）を用いたほかは、実施例２と同様に操
作してポリアミド酸ワニスを得た。このポリアミド酸ワ
ニス１０ｇに、３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）プロピ
ルメタクリレート１．２９４ｇ、及び光開始剤の「ＢＴ
ＴＢ−５０」０．２ｇと増感剤の「ＮＫ−１３４２」
０．０１２５ｇを加えて混合し、１μｍ孔のフィルター
を用いて加圧ろ過して、感光性樹脂組成物を得た。

【００４９】実施例５ 酸成分として、１，１０−（デカメチレン）ビス（トリ
メリテート二無水物）６２．７ｇ（０．１２モル）及び
３，３'，４，４'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二
無水物９．６７ｇ（０．０３モル）を用いたほかは、実
施例１と同様に操作してポリアミド酸ワニスを得た。こ
のポリアミド酸ワニス１０ｇに、３−（Ｎ，Ｎ−ジメチ
ルアミノ）プロピルメタクリレート１．１４７ｇ、及び
光開始剤の「ＢＴＴＢ−５０」０．２ｇと増感剤の「Ｎ
Ｋ−１３４２」０．０１２５ｇを加えて混合し、１μｍ
孔のフィルターを用いて加圧ろ過して、感光性樹脂組成
物を得た。

【００５０】比較例１ ジアミン成分を４，４−ジアミノジフェニルエーテル３
０．０ｇ（０．１５モル）としたほかは、実施例２と同
様に操作してポリアミド酸ワニスを得た。このポリアミ
ド酸ワニス１０ｇに、３，３’−ジメチルアミノプロピ
ルメタクリレート１．４０２ｇ、及び光開始剤の「ＢＴ
ＴＢ−５０」０．２ｇと増感剤の「ＮＫ−１３４２」
０．０１２５ｇを加えて混合し、１μｍ孔のフィルター
を用いて加圧ろ過して、感光性樹脂組成物を得た。

【００５１】比較例２ 酸成分を３，３'，４，４'−ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸二無水物４８．３ｇ（０．１５モル）としたほか
は、実施例１と同様に操作してポリアミド酸ワニスを得
た。このポリアミド酸ワニス１０ｇに３，３’−ジメチ
ルアミノプロピルメタクリレート１．４６０ｇ、及び光
開始剤の「ＢＴＴＢ−５０」０．２ｇと増感剤の「ＮＫ
−１３４２」０．０１２５ｇを加えて混合し、１μｍ孔
のフィルターを用いて加圧ろ過して、感光性樹脂組成物
を得た。

【００５２】実施例６ 図１に示した１ａ〜１ｅの製造工程に従って、半導体装
置を作製した。回路素子が形成され、回路素子部分以外
の部分は酸化シリコン膜２で被膜され、かつ露出した回
路素子上にはアルミニウム配線３が形成された半導体基
板（１ａ）の上に、実施例１〜５で得られた感光性樹脂
組成物をスピナー塗布し、ホットプレート上で１００
℃、６０秒加熱・乾燥して、樹脂膜層４を形成させた
（１ｂ）。その樹脂膜層４の所定部分のみを選択的に除
去するため、この被膜に所定のパターンのフォトマスク
を被せ、超高圧水銀灯を用いて露光した。露光後、Ｎ−
メチル−２−ピロリドンと水との混合液（７５／１５：
重量比）で現像し、エタノールでリンスし、前記樹脂膜
層４の所定部分を選択的に溶解・除去し、窓５Ａをあけ
アルミニウム配線３をこの部分で露出させた（１ｃ）。
これを１５０℃で３０分、更に２５０℃で６０分処理し
て樹脂膜層４を完全に硬化させた（樹脂膜層４の膜厚は
約１．５μｍ）。つづいて、これに真空蒸着法によって
アルミニウム層を形成させたのち、写真食刻技術により
加工してアルミニウム配線６を形成させ、これと第１の
アルミニウム配線３とを電気的に完全に接続した（１
ｄ）。得られた２層配線構造体の上に、更に感光性樹脂
組成物をスピナー塗布し、樹脂膜層７を形成させた(１
ｅ)。なお、樹脂膜層７は、下記の評価試験を行うた
め、図１の１ｆに示すような窓あけ（ポリイミド系樹脂
膜の選択的溶解・除去）の処理はしておらず、したがっ
て第２のアルミニウム配線６は露出していない。その後
の半導体装置の封止（パッケージ）処理も行っていな
い。

【００５３】評価試験 上記実施例１〜５で得た感光性樹脂組成物、及び比較例
１と２で得た感光性樹脂組成物を用いて、下記の試験を
行った。 （１）パターニング試験 感光性樹脂組成物をスピナーでシリコンウェハに塗布
し、ホットプレートにより１００℃で１分乾燥して３μ
ｍ厚の感光性被膜を形成し、これにフォトマスクを被せ
超高圧水銀灯で露光した。露光後、Ｎ−メチル−２−ピ
ロリドン及び水の混合液（Ｎ−メチル−２−ピロリドン
／水＝７５／１５、重量比）で現像し、エタノールでリ
ンスして浮彫パターンを作製した。塗膜における感度と
解像度の測定結果を表１に示した。

【００５４】

【表１】 パターニング試験結果 ────────────────────────────────── 項 目 実 施 例 比 較 例 No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.1 No.2 ────────────────────────────────── 感度（mJ/cm²) 50 50 50 100 50 2000 50 残膜率(％) 72 73 72 75 71 70 73 ────────────────────────────────── なお、表中の残膜率は現像後膜厚／現像前膜厚×１００
（％）を意味する。

【００５５】（２）耐湿・耐腐食性試験 実施例６で作製した半導体装置を耐湿試験器（１２１
℃、蒸気圧２気圧）下に放置し、それぞれの半導体装置
についてアルミニウム配線層の腐食進行状態を顕微鏡で
経時的に観察した。その結果を表２に示した。なお、表
中のＡ〜Ｅは腐食の程度を示すもので、次の意味であ
る。 Ａ：半導体装置内でアルミニウム配線板の腐食がなかっ
た。 Ｂ：腐食が約５〜１０％あった。 Ｃ：腐食が約３０〜５０％あった。 Ｄ：半導体装置内全域で腐食がみられた。 Ｅ：アルミニウム配線層が溶解した。

【００５６】

【表２】 耐湿・耐腐食性試験結果（１２１℃、２気圧） ────────────────────────────────── 時 間 実 施 例 比 較 例 （h） No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.1 No.2 ────────────────────────────────── 0 Ａ Ａ Ａ Ａ Ａ Ａ Ａ 10 Ａ Ａ Ａ Ａ Ａ Ａ Ｂ 20 Ａ Ａ Ａ Ａ Ａ Ａ Ｂ 50 Ａ Ａ Ａ Ａ Ａ Ａ Ｄ 100 Ａ Ａ Ａ Ａ Ａ Ａ Ｅ 200 Ａ Ａ Ａ Ａ Ａ Ａ Ｅ 300 Ａ Ａ Ａ Ａ Ａ Ａ Ｅ ──────────────────────────────────

【００５７】実施例１〜５で得られた感光性樹脂組成物
を用いて作製した半導体装置は、感度、耐湿・耐腐食性
のいずれも良好であったのに対して、比較例１で得られ
た感光性樹脂組成物を用いて作製した半導体装置は、耐
湿・耐腐食性が良好であったものの感度が悪く、また、
比較例２で得られた感光性樹脂組成物を用いて作製した
半導体装置は、感度が良好であるものの耐湿・耐腐食性
が不良であった。

【００５８】

【発明の効果】請求項１の感光性樹脂組成物は、単層配
線又は多層配線構造の半導体装置の表面保護用及び／又
は層間絶縁用膜の材料として好適であり、半導体基板上
に簡単な工程で浮彫パターンの樹脂膜を作製できる。請
求項２の半導体装置の製造法は、耐湿・耐腐食性が良好
で、信頼性の高い半導体装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】２層配線構造の半導体装置の製造工程を示す断
面模式図である。

【符号の説明】

１…基板、 ２…無機絶縁膜、 ３…第１金属層、 ４…第１樹脂膜層（層間絶縁膜層）、 ５Ａ及び５Ｂ…窓（電極）、 ６…第２金属層、 ７…第２樹脂膜層（表面保護膜層）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｒ (72)発明者 宮寺 康夫 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社筑波開発研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（A）一般式（Ｉ） 【化１】 〔式（Ｉ）中、ｎは２〜１６の整数、Ｘはエチレン性不
   飽和基を有する２価の芳香族基を示す。〕の繰返し単位
   を１５〜１００モル％含むポリアミド酸；１００重量
   部、 （B）一般式（II） 【化２】 〔式（II）中、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 及びＲ₄ は水素原子、
   Ｃ１〜６のアルキル基、フェニル基、ビニル基又はアリ
   ル基を示し、Ｒ₅ はＣ２〜６のアルキレン基を示す。〕
   で表されるアミン化合物；１〜２００重量部、及び （C）光開始剤；０．０１〜３０重量部、を含む感光性
   樹脂組成物。
2. 【請求項２】（ａ）半導体基板の回路素子面上に請求項
   １の感光性樹脂組成物の層を形成させ、（ｂ）これに所
   定のパターンのフォトマスクを被せて、光を照射して露
   光部の感光性樹脂を重合させ、（ｃ）現像液で処理して
   未露光部を溶解・除去して、半導体基板上の金属層の所
   定部分を露出させ、（ｄ）加熱処理して樹脂をイミド化
   させる、半導体装置の製造法；又は（ａ）半導体基板の
   回路素子面上に請求項１の感光性樹脂組成物の層を形成
   させ、（ｂ）これに所定のパターンのフォトマスクを被
   せて、光を照射して露光部の感光性樹脂を重合させ、
   （ｃ）現像液で処理して未露光部を溶解・除去して、金
   属層の所定部分を露出させて、（ｄ）加熱処理して樹脂
   をイミド化させ、（ｅ）この上に所望のパターンの金属
   層を形成させ、（ｆ）上記（ａ）〜（ｄ）を１回以上繰
   り返す、半導体装置の製造法。