JPH10213901A - 感光性重合体組成物並びにこれを用いた電子部品及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 良好な感光性を有し、かつ、配線段差の平坦
化性が良好な感光性重合体組成物、配線段差の平坦化性
が良好な層間絶縁膜及び／又は表面保護膜を形成できる
電子部品の製造法並びに電子部品を提供する。 【解決手段】 （ａ）一般式（Ｉ） で表される繰り返し単位を含有し、その一部のＲ²及び
Ｒ³は炭素原子数４以下の炭化水素基であるポリイミド
系樹脂前駆体、（ｂ）一般式（II） で表されるアジド化合物、並びに（ｃ）アクリル酸及び
／又はメタクリル酸を含有してなる感光性重合体組成
物、この感光性重合体組成物を塗布して樹脂膜を形成
し、次いで露光及び現像を行い、その後、樹脂膜を硬化
させて層間絶縁膜及び／又は表面保護膜を形成すること
また前記露光及び現像を行ってビアホールを形成した
後、樹脂膜を硬化させて層間絶縁膜とし、その上に上層
配線層を１回又は２回以上形成することを特徴とするる
電子部品の製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】本発明は、半導体集積回路、
高密度実装基板等の電子部品の層間絶縁膜及び表面保護
膜として有用な感光性重合体組成物並びにこれを用いた
電子部品及びその製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体集積回路等における多層配
線構造の製造には、図２（半導体装置の断面図）に示さ
れるように、半導体基板１上に、下層配線層２を形成
し、その上に、真空蒸着、ＣＶＤ（ケミカルベーパーデ
ポジション）等の気相成長法のよりＳｉＯ₂、ＳｉＮ等
からなる層間絶縁膜３を形成し、層間絶縁膜３にビアホ
ールを開口した後、上層配線層４を形成する方法が用い
られている。しかし、気相成長法によって層間絶縁膜を
形成する方法では、下層配線層２の段差が層間絶縁膜３
の形成後もそのまま残り、上層配線層４を形成した際、
上記段差部分で配線層が極めて薄くなり配線切れが起こ
りやすいという問題があった。これを改良するために、
例えば図１（半導体装置の断面図）に示されるように、
ポリイミド系樹脂を層間絶縁膜５として用いて下層配線
層２の段差の影響を緩和した層間絶縁膜を形成する方法
が提案され、現在では広く使われている（特公昭５１−
４４８７１号公報等参照）。

【０００３】ポリイミド系樹脂を用いた層間絶縁膜５に
対する膜加工は、フォトレジストを用いたエッチングプ
ロセスによって行われるようになってきており、最近で
は膜加工プロセスを合理化する目的でフォトレジスト機
能を兼ね合わせた感光性重合体組成物の開発検討が進め
られている。これは、まず感光性重合体組成物を溶液状
態で基板上に塗布、乾燥させ膜形成後、所定のフォトマ
スクを介して露光し、現像によってパターンを形成し、
次に２００〜４００℃の温度で加熱処理し、最終的にポ
リイミド樹脂とする方法である。用いられる感光性重合
体組成物の具体的な例としては、ジアミン、ジアミノシ
クロヘキサン及び四塩基酸二無水物から得られるポリア
ミック酸に炭素−炭素二重結合を有するアミン化合物及
びビスアジド化合物を添加して得られる組成物などが知
られている（特開昭５７−１７０９２９号公報等）。

【０００４】しかし、半導体集積回路等の電子部品にお
ける集積度の向上は目ざましく、配線構造も益々多層化
され、配線段差の平坦化に対する必要性は一層増大して
きている。これに対して上記ポリアミック酸では、ポリ
アミック酸の溶媒に対する溶解性が非常に低く、溶液を
高濃度にすることが出来ないため、上記配線段差の平坦
化性が十分でなく、２層以上の多層配線構造の製造は困
難であった。また、非常に微細な溝状のパターンに対し
ては、ポリイミド膜の埋込性が不十分で、溝部の膜にボ
イドが発生する問題があった。

【０００５】このような問題に対して、パターンの形成
された絶縁層を有する基材上に塗布するポリアミック酸
溶液を高濃度化する程、配線段差の平坦化率、溝状パタ
ーンの埋込性が向上すること、また、ポリアミック酸溶
液を高濃度化するためには、低分子量のエステルオリゴ
マー化することが効果的であることが知られている（特
開昭６３−１４４５２号公報）。しかし、上記の従来の
低分子量エステルオリゴマー化によって得られるポリア
ミック酸溶液に、従来の方法で感光性を付与した感光性
重合体組成物はエステル化率を高くすると感光性の付与
が不十分となり、またエステル化率を下げると配線段差
の平坦化率が低下し上記２つの性能の両立が不十分であ
った。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】請求項１、２及び３記
載の発明は、良好な感光性を有し、かつ、配線段差の平
坦化性が良好な感光性重合体組成物を提供するものであ
る。請求項４記載の発明は、配線段差の平坦化性が良好
な層間絶縁膜及び／又は表面保護膜を形成できる電子部
品の製造法を提供するものである。請求項５記載の発明
は、配線段差の平坦化性が良好な層間絶縁膜を形成でき
る多層配線構造を有する電子部品の製造法を提供するも
のである。請求項６記載の発明は、配線段差の平坦化性
が良好な層間絶縁膜及び／又は表面保護膜を有する電子
部品を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、特定のポ
リイミド系樹脂前駆体にカルボン酸を有するアジド化合
物並びにアクリル酸及び／又はメタクリル酸を組み合わ
せることで、上記課題を解決できることを見出し、本発
明に到達した。

【０００８】即ち本発明は、（ａ）一般式（Ｉ）

【化４】 （式中、Ｒ¹は４価の芳香族基を示し、Ｒ²及びＲ³は水
素又は炭素原子数４以下の炭化水素基を示し、Ｒ⁴は３
価の芳香族基を示し、Ｒ⁵及びＲ⁶は水素又は炭素原子数
３以下の炭化水素基を示す）で表される繰り返し単位を
含有し、前記繰り返し単位の少なくとも一部のＲ²及び
Ｒ³は炭素原子数４以下の炭化水素基であるものである
ポリイミド系樹脂前駆体、（ｂ）一般式（II）

【化５】 （式中、Ｒ⁷は炭素原子数２以上の２価の有機基を示
す）で表されるアジド化合物、並びに（ｃ）アクリル酸
及び／又はメタクリル酸を含有してなる感光性重合体組
成物に関する。

【０００９】また本発明は、（ａ）成分が、芳香族四塩
基酸二無水物を炭素原子数４以下の１価のアルコール
で、その全部又は一部をジエステルとした後、一般式
（III）

【化６】 （式中、Ｒ⁴は３価の芳香族基を示し、Ｒ⁵及びＲ⁶は水
素又は炭素原子数３以下の炭化水素基を示す）で表され
る化合物を含むジアミンを反応させて得られるポリイミ
ド系樹脂前駆体である前記感光性重合体組成物に関す
る。また本発明は、各成分の配合比が、（ａ）成分１０
０重量部に対して、（ｂ）成分１〜２００重量部、
（ｃ）成分１〜４００重量部である前記感光性重合体組
成物に関する。

【００１０】また本発明は、前記感光性重合体組成物を
塗布して樹脂膜を形成し、次いで露光及び現像を行い、
その後、樹脂膜を硬化させて層間絶縁膜及び／又は表面
保護膜を形成することを特徴とする電子部品の製造法に
関する。また本発明は、前記感光性重合体組成物を塗布
して樹脂膜を形成し、次いで露光及び現像を行ってビア
ホールを形成した後、樹脂膜を硬化させて層間絶縁膜と
し、さらにその上に上層配線層を形成することを、１回
又は２回以上行うことを特徴とする多層配線構造を有す
る電子部品の製造法に関する。さらに本発明は、前記感
光性重合体組成物を用いて得られる層間絶縁膜及び／又
は表面保護膜を有してなる電子部品に関する。

【００１１】

【発明の実施の形態】（ａ）成分のポリイミド系樹脂前
駆体は、前記一般式（Ｉ）で示される繰り返し単位を有
するものであり、ここでいうポリイミド系樹脂とは、樹
脂にイミド構造又はイソインドロキナゾリンジオン構造
を有するものである。複数存在する前記一般式（Ｉ）の
繰り返し単位においては、各々のＲ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、
Ｒ⁵又はＲ⁶は、同一でも異なっていてもよい。また、前
記繰り返し単位の少なくとも一部は、そのＲ²及びＲ³が
炭素原子数４以下の炭化水素基であるものである。

【００１２】Ｒ¹は、４価の芳香族基であり、これは芳
香環（ベンゼン環、ナフタレン環等）を含む４価の有機
基を意味する。４個の結合部位はいずれも芳香環からで
ているものであることが好ましい。これらの結合部位
は、２組の２個の結合部位に分けられ、その２個の結合
部位が芳香環の隣り合う炭素に存在する（即ち、オルト
位に位置するもの）であることが好ましい。前記の２組
は同一の芳香環からでていてもよいし、各種結合を介し
て結合している別々の芳香環からでていてもよい。この
ような芳香族基としては、一般に、芳香族四塩基酸又は
その誘導体の残基であり、具体的には、後述する芳香族
四塩基酸二無水物の残基が好ましい。また、Ｒ²は３価
の芳香族基であり、これは芳香環（ベンゼン環、ナフタ
レン環等）を含む３価の有機基を意味する。３個の結合
部位は芳香環から直接でていることが好ましく、この場
合同一の芳香環からでていてもでも異なった芳香環から
出ていてもよいが、アミノ基の窒素原子に結合する２つ
の結合部位のいずれか一方と、カルボニル基に結合する
結合部位は同一の芳香環に存在するのが好ましく、芳香
環の隣り合う炭素に存在するのがより好ましい。このよ
うな芳香族基としては具体的には、後述する一般式（II
I）で表される例示化合物の残基が好ましい。

【００１３】一般に、このポリイミド樹脂前駆体は、溶
剤の存在下で、芳香族四塩基酸二無水物に、炭素原子数
４以下の１価のアルコールを加えて加熱し、四塩基酸二
無水物の一部又は全てをジエステルとし、次いで前記ジ
アミン化合物を加え、前記ジエステルと反応させて得ら
れる。芳香族四塩基酸二無水物のエステル化の際に用い
られる溶剤としては、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等のアミド系溶剤等が
好ましい。

【００１４】本発明に用いられる芳香族四塩基酸二無水
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′−ビフェニルエーテルテトラ
カルボン酸二無水物、３，３′，４，４′−ビフェニル
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、２，３，５，６−ピリジ
ンテトラカルボン酸二無水物、３，４，９，１０−ペリ
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、４，４′−オキシジフタル酸二無
水物、これらの置換体などがあり、これらの一種又は二
種以上が用いられる。これらのなかで、３，３′，４，
４′−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、
４，４′−オキシジフタル酸二無水物及びこれらの置換
体が好ましい。

【００１５】また、本発明に用いられる芳香族四塩基酸
二無水物をエステル化する１価のアルコールとしては、
炭素原子数４以下のメタノール、エタノール、プロパノ
ール、ブタノール、エチレングリコールモノメチルエー
テル等があり、これらの一種又は二種以上が用いられ
る。この際、炭素原子数５以上のアルコールでは良好な
硬化膜は得られない。前記アルコールの使用量は、芳香
族四塩基酸二無水物１モルに対して１．６〜２．０モル
の範囲とするのが好ましい。１．６モル未満では良好な
パターンが得られにくい傾向にあり、２．０モルを超え
るとワニスの粘度が低下する傾向にある。即ち、一般式
（Ｉ）のＲ2及びＲ3においては、炭素原子数４以下の炭
化水素基が８０〜１００モル％であることが好ましい。
前記エステル化反応の反応温度は、使用する溶剤によっ
て異なるが、通常、６０〜１５０℃の範囲とされ、最終
的に得られる感光性重合体組成物の感度、解像度及び現
像速度から、高くとも９０℃までの温度で行うことが好
ましい。

【００１６】本発明に用いられるジアミンとしては、前
記一般式（III）で表される化合物を必須成分として含
む。ここで、この化合物を用いないと硬化後の膜にキノ
リン環構造（イソインドロキナゾリンジオンの構造）が
得られず耐熱性が低下する。一般式（III）においてＲ4
で示される芳香族基とは、芳香族環を１つ以上含む基で
ある。一般式（III）で表される化合物としては、４，
４′−ジアミノジフェニルエーテル−３−カルボアミ
ド、３，４′−ジアミノジフェニルエーテル−４−カル
ボアミド等が好ましいものとして挙げられる。一般式
（III）で示されるジアミン化合物は、ジアミンの総量
に対して２０〜１００モル％（即ち、その他のジアミン
化合物が０〜８０モル％）とするのが好ましく、５０〜
９５モル％とするのがより好ましい。一般式（III）で
示されるジアミン化合物が２０モル％未満では組成物の
感光特性が劣る傾向にある。これは即ち、ポリイミド前
駆体の繰り返し単位総量中、前記一般式（Ｉ）で示され
る繰り返し単位が２０〜１００モル％が好ましく、５０
〜９５モル％がより好ましいことを意味する。

【００１７】また、必要に応じて用いられる前記一般式
（III）以外のジアミン化合物としては、メタフェニレ
ンジアミン、３，４−ジアミノジフェニルエーテル、
３，３′−ジアミノジフェニルスルホン、３，３′−ジ
アミノジフェニルスルフィド、パラフェニレンジアミ
ン、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
ィド、３，３′，５，５′−テトラメチル−４，４′−
ジアミノジフェニルメタン、２，２′−ビス（４−アミ
ノフェニル）プロパン、４，４′−メチレンジアニリン
等が挙げられ、これらは単独で又は二種以上を組み合わ
せて用いられる。

【００１８】また、必要に応じて、１，３−ビス（３−
アミノプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシ
ロキサン等のシロキサン系ジアミンの一種又は二種以上
の併用も可能である。これらを併用する場合は、その使
用量はジアミンの総モル数に対して、２０モル％以内と
することが好ましい。

【００１９】全部又は一部がエステル化された芳香族四
塩基酸二無水物と、上記ジアミンとの反応は、最終的に
得られる感光性重合体組成物を硬化した膜の耐熱性を最
良とするために、芳香族四塩基酸二無水物及びそのエス
テル化物の総モル数とジアミン化合物の総モル数を等モ
ルとして行うことが好ましい。この反応は、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
シド等の溶剤中で、６０〜１００℃に加熱することによ
り行うことができる。以上のようにして、本発明で用い
る（ａ）成分のポリイミド樹脂前駆体が得られる。

【００２０】（ｂ）成分、即ち、前記一般式（II）で表
されるアジド化合物において、炭素原子数２以上の２価
の有機基としては、脂肪族基、環状脂肪族基、フェニレ
ン基、ニトロフェニレン基、アミノフェニレン基等の単
環式芳香族基、ナフタレン基等の縮合多環式芳香族基、
又は、芳香族基が直接若しくは架橋員に相互に連結され
た非縮合多環式芳香族基が好ましいものとして挙げられ
る。炭素原子数の上限は特に制限されないが、通常３０
以下程度のものが用いられる。これらの中で好ましいも
のとしては、例えばｐ−アジド安息香酸、２−アジド−
５−ニトロ安息香酸、２−アニリノ−５−アジド安息香
酸、３−スルホニルアジド安息香酸等の単環式芳香族基
を有するもの挙げられるが、これらは比較的合成が容易
で入手が可能である。

【００２１】（ｂ）成分の配合割合は、前記ポリイミド
前駆体１００重量部に対して１〜２００重量部が好まし
く、１〜５０重量部がより好ましく、２〜２０重量部が
特に好ましい。この配合割合が１重量部未満又は２００
重量部を超える場合は、現像性や最終生成物であるポリ
イミドの膜質、例えば、接着性や引張強度に悪影響を及
ぼす傾向にある。

【００２２】（ｃ）成分としては、アクリル酸及び／又
はメタクリル酸が用いられる。この配合割合は、前記ポ
リイミド樹脂前駆体１００重量部に対して１〜４００重
量部が好ましく、２〜２００重量部がより好ましく、５
〜５０重量部が特に好ましい。この配合割合が１重量部
未満の場合又は４００重量部を超える場合には、現像性
や最終生成物であるポリイミドの膜質、例えば接着性や
引張強度に悪影響を及ぼす傾向にある。

【００２３】本発明の感光性重合体組成物は、さらに高
感度にする目的で光重合開始剤を用いることも可能であ
る。光重合開始剤としては、例えば、ミヒラーケトン、
アントロン、ベンゾイン、５−ニトロアゼナフテン、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、ベンゾインイソブチルエーテル、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、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ト
ン、２−メチル−［４−（メチルチオ）フェニル］−２
−モルフォリノ−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、アントラセン、２，６
−ジ（４′−ジエチルアミノベンザル）−４−メチル−
４−アザシクロヘキサノン等を挙げることが出来る。光
重合開始剤の添加量は、ポリイミド系樹脂前駆体に対し
て０．０１〜１０重量％の範囲が好ましい。

【００２４】さらに、現像時間を短縮する目的で溶解促
進剤を用いることも可能である。例えばベンゼンスルホ
ンアミド、ベンゼンスルホンアニリド等を挙げることが
出来る。溶解促進剤の添加量は、ポリイミド系樹脂前駆
体に対して０．０５〜５０重量％の範囲が好ましい。さ
らに基板表面への密着性を高める目的で、感光性重合体
組成物にアミノシラン、エポキシシラン等の接着助剤を
必要に応じて添加することも可能である。これらの添加
量は、ポリイミド系樹脂前駆体に対して０．１〜５重量
％の範囲が好ましい。上記の各材料は、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
シド等の溶剤に混合して感光性重合体組成物とすること
ができる。固形分濃度は特に制限されず、５〜９５重量
％とすることができる。

【００２５】本発明になる感光性重合体組成物は、これ
を、パターンが形成された基板の上に塗布して樹脂膜を
形成し、次いで露光及び現像を行い、その後、樹脂膜を
硬化させて電子部品の層間絶縁膜及び／又は表面保護膜
とすることができる。パターンの形成された基板として
は、アルミニウム配線層が形成されたもののような、表
面に段差を有するシリコン基板等の半導体基板、銅配線
層を形成したセラミック高密度実装基板、銅配線層を形
成したセラミックハイブリッド基板などが挙げられる。
前記組成物の樹脂膜形成は、回転塗布機、印刷機、スプ
レー等を用いて組成物を塗布して行うことができる。

【００２６】塗膜の膜厚としては、１〜１０μｍとする
のが平坦化の点で好ましい。塗布後、好ましくは８０〜
１５０℃の温度で乾燥した後、通常のホトリソグラフィ
ー工程に従って、即ち、所望のパターンが描かれたマス
クを通して、紫外線、遠紫外線、可視光、電子線、Ｘ線
などの活性光線又は化学線を、例えば高圧水銀灯、ｇ線
ステッパ等の露光装置を用いて照射し、露光する。次い
で、未露光部分を溶解できる現像液で溶解除去すること
により、パターンを得る。多層配線構造を有する電子部
品とする場合は、通常ビアホールが形成される。

【００２７】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の一種又は二種以上で又はポリイ
ミド前駆体の非溶媒、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、水等との混合液として用いられ
る。

【００２８】次いで現像により形成されたレリーフ・パ
ターンをリンス液により洗浄し、現像液を除去する。リ
ンス液としては、現像液との混和性のよいポリイミド前
駆体の非溶媒が用いられ、例えば、メタノール、エタノ
ール、イソプロピルアルコール、メチルイソブチルケト
ン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、メチルセロソルブ、水等が挙
げられる。次に好ましくは１５０〜４５０℃の温度で硬
化することによって脱水閉環し、イソインドロキナゾリ
ンジオンの構造を有するポリイミド系樹脂（ポリイミド
イソインドロキナゾリンジオン）の層間絶縁膜及び／又
は表面保護膜とすることができる。これによって基板表
面の特定の部分で段差のない平坦な絶縁膜とすることが
できる。多層配線構造を有する電子部品を製造する場合
は、これを層間絶縁膜とし、さらにその上に常法に従っ
て上層配線層を形成する。この一連の工程を、１回又は
２回以上行うことで所望の多層配線構造を有する電子部
品を得ることができる。

【００２９】本発明の製造法で製造される電子部品とし
ては、例えば、多層配線構造を有する半導体装置、セラ
ミック高密度実装板、セラミックハイブリッド板等を挙
げることができる。半導体装置の場合は、その後、通
常、ワイヤボンディング工程、封止材を用いた封止工程
を経て半導体装置とされる。

【００３０】

【実施例】

実施例１ １）感光性重合体組成物の製造 撹拌機、温度計、窒素導入管及びジムロート冷却管を備
えた０．２リットルのフラスコ中にＮ−メチル−２−ピ
ロリドン９５．９０ｇと３，３′，４，４′−ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物５２．４６ｇを仕込み、８
０℃まで加熱した後エタノール８．２ｇを加え、さらに
９０℃で２時間反応させビフェニルテトラカルボン酸二
無水物をジエステルとした。次にこの溶液に４，４′−
ジアミノジフェニルエーテル−３−カルボアミド４１．
２２ｇ及び１，３−ビス（３−アミノプロピル）−１，
１，３，３−テトラメチルジシロキサン２．２２ｇを仕
込み、２５℃で５時間、４０℃で１時間反応させた。得
られたポリイミド系樹脂前駆体組成物の樹脂分濃度は５
０重量％で、２５℃で１５０cps（センチポイズ）の粘
度を示した。この前駆体は、一般式（Ｉ）で示される繰
り返し単位を９０〜９５モル％の範囲内で含み、Ｒ2及
びＲ3総量中、約５０モル％がエステル化されているも
のである。この溶液１００ｇにｐ−アジド安息香酸７．
６４ｇ及びメタクリル酸７．６８ｇを溶解した。得られ
た感光性重合体組成物の樹脂分濃度は４３重量％で、２
５℃で０．２Pa・sの粘度を示した。

【００３１】２）平坦化性及び溝パターンの埋込性の評
価 次に厚さ１μｍで幅１〜５μｍの線状突起パターンと深
さ１μｍで幅０．２〜２μｍの線状溝パターンがホトリ
ソグラフィーとドライエッチングのプロセスで形成され
たシリコン基板上に、上記感光性重合体組成物をスピン
ナ塗布機を用いて膜厚が３．２μｍとなるように塗布し
た。その後、ホットプレートを用いて７５℃で１２０秒
乾燥した後、コンベクションオーブンで、２００℃で１
時間、３５０℃で１時間硬化して、厚さ２μｍのポリイ
ミドイソインドロキナゾリンジオンの膜を得た。得られ
たポリイミドイソインドロキナゾリンジオンの膜による
初期段差の平坦化率を図３に示すａ、ｂの値から次式

【数１】 により求めたところ、９０％であった。また、溝パター
ンの部分でシリコン基板をカットし、走査型電子顕微鏡
で断面形状を観察したところ、何れの溝にもポリイミド
系樹脂が十分充填されていた。

【００３２】３）現像加工性の評価 さらに現像加工性を調べるため、シリコン基板上に本発
明の感光性重合体組成物を上記同様の膜厚でスピンナ塗
布し、ホットプレートを用いて７５℃／１２０秒乾燥し
た後、ｇ線ステッパーを用いて露光（露光量１００mJ/c
m²）し、Ｎ−メチル−２−ピロリドン７５重量％及びメ
タノール２５重量％からなる混合溶媒で現像し、次いで
エタノールでリンスしてパターンを得たところ、１０×
１０μｍのビアホールがウェハ面内で均一に開口する良
好なパターンが得られ、現像後の膜状態も良好であっ
た。

【００３３】比較例１ １）感光性重合体組成物の製造 実施例１と同様の撹拌機、温度計、窒素導入管及びジム
ロート管を備えた０．２リットルのフラスコ中にＮ−メ
チル−２−ピロリドン９５．９０ｇと３，３′，４，
４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物５２．４６
ｇを仕込み、８０℃まで加熱した後エタノール８．２ｇ
を加え、さらに９０℃で２時間反応させビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物をジエステルとした。次にこの溶
液に４，４′−ジアミノジフェニルエーテル−３−カル
ボアミド４１．２２ｇ及び１，３−ビス（３−アミノプ
ロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン
２．２２ｇを仕込み、２５℃で５時間、４０℃で１時間
反応させた。得られたポリイミド樹脂前駆体組成物の樹
脂分濃度は５０重量％で、２５℃で１５０cps（センチ
ポイズ）の粘度を示した。この溶液１００ｇに２，３−
ジ（４−アジドベンザル）−４−カルボキシルシクロヘ
キサノン２．００ｇ及び３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミ
ノ）プロピルメタクリレート１５．２８ｇを溶解した。
得られた感光性重合体組成物の樹脂分濃度は４２重量％
で、２５℃で１００cpsの粘度を示した。

【００３４】２）評価 以下、実施例１と同様にして、段差平坦化率、溝パター
ンの埋込性、現像加工性、現像後の膜状態を評価した。
その結果、平坦化率は９０％で埋込性も良好であった
が、実施例１と同様の現像加工を行ったところ、露光部
と未露光部の溶解時間の差がなく良好なパターンが形成
されなかった。

【００３５】実施例２ １）多層配線構造を有する半導体装置の製造 図４（下線配線層を有する半導体装置の断面図）に示す
ように、まずコレクタ領域Ｃ、ベース領域Ｂ及びエミッ
タ領域Ｅからなる半導体素子が形成されている半導体基
板１の表面に、化学気相成長法（ＣＶＤ法）により、二
酸化シリコン膜６を形成させた。次いで電極引き出し部
分となる所定部分を、通常のホトリソグラフィープロセ
スによってエッチング除去し、二酸化シリコン膜にビア
ホール（窓）７を設け、前記エミッタ領域及びベース領
域の一部を露出させた。さらに前記ビアホール上にアル
ミニウム配線層をスパッタリング法により形成させ、ホ
トリソグラフィープロセスを行い、下層配線層２を形成
させた。この配線層は１μｍの厚さと０．５〜２μｍの
幅を有するものであった。

【００３６】次に下層配線上に、実施例１の１）で作製
した感光性重合体組成物をスピンナ塗布機を用いて塗布
した。塗布後の状態の断面図を図５に示す。その後、ホ
ットプレートを用いて７５℃で１２０秒乾燥し、ホトマ
スク８を介してｇ線ステッパを用いて露光した。この状
態の断面図を図６に示す。図６においてホトマスク８に
覆われた部分の感光性重合体組成物は硬化していない。
次いで、Ｎ−メチル−２−ピロリドン７５重量％、メタ
ノール２５重量％からなる混合溶媒で現像し、次いでエ
タノールでリンスして良好なパターンが得られた。次に
コンベクションオーブンで２００℃で１時間、次いで３
５０℃で１時間硬化して厚さ２μｍのポリイミド層間絶
縁膜５を得た。この状態の断面図を図７に示す。その
後、上層アルミニウム配線層４をスパッタリング法によ
って形成し、図８に示す二層配線構造を有する半導体装
置を得た。

【００３７】２）平坦化性及び埋込性の評価 得られたポリイミドイソインドロキナゾリンジオンの膜
による初期段差の平坦化率を図８に示すａ、ｂの値から
次式

【数２】 により求めたところ、９０％であった。また、溝パター
ンの部分でシリコン基板をカットし、走査型電子顕微鏡
で断面形状を観察したところ、何れの溝にもポリイミド
樹脂が十分充填されていた。

【００３８】

【発明の効果】請求項１、２及び３記載の感光性重合体
組成物は、良好な感光性を有し、かつ、配線段差の平坦
化性と微細な溝状パターンの埋込性が良好である。請求
項４記載の電子部品の製造法によれば、従来公知の感光
性重合体組成物の加工プロセスで容易に、配線段差の平
坦化性と微細な溝状パターンの埋込性が良好な層間絶縁
膜及び／又は表面保護膜を形成できる。請求項５記載の
電子部品の製造法によれば、従来公知の感光性重合体組
成物の加工プロセスで容易に、配線段差の平坦化性と微
細な溝状パターンの埋込性が良好な層間絶縁膜を有する
多層配線構造を形成できる。請求項６記載の電子部品
は、多層配線化による段差の発生がほとんどない配線の
信頼性が飛躍的に優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ポリイミド系樹脂による、下層配線層の段差の
影響を緩和した層間絶縁膜を有する多層配線構造の一例
を示す断面図である。

【図２】気相成長法によるＳｉＯ₂膜を層間絶縁膜とし
た多層配線構造の一例を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例１における平坦化率の評価方法
を示す説明図である。

【図４】下層配線層を有する半導体装置の断面図であ
る。

【図５】下層配線層を有する半導体基板上に本発明の感
光性樹脂組成物からなる層間絶縁膜層を設けた状態を示
す断面図である。

【図６】露光後現像前の状態を示す断面図である。

【図７】ビアホールを形成した状態を示す断面図であ
る。

【図８】二層配線構造を形成した半導体装置の断面図で
ある。

【図９】本発明の実施例２における平坦化率の評価方法
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２ 下層配線層 ３ 層間絶縁膜 ４ 上層配線層 ５ 層間絶縁膜 ６ 二酸化シリコン膜 ７ ビアホール ８ ホトマスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/768 Ｈ０１Ｌ 21/90 Ｓ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）一般式（Ｉ） 【化１】 （式中、Ｒ¹は４価の芳香族基を示し、Ｒ²及びＲ³は水
   素又は炭素原子数４以下の炭化水素基を示し、Ｒ⁴は３
   価の芳香族基を示し、Ｒ⁵及びＲ⁶は水素又は炭素原子数
   ３以下の炭化水素基を示す）で表される繰り返し単位を
   含有し、前記繰り返し単位の少なくとも一部のＲ²及び
   Ｒ³は炭素原子数４以下の炭化水素基であるポリイミド
   系樹脂前駆体、（ｂ）一般式（II） 【化２】 （式中、Ｒ⁷は炭素原子数２以上の２価の有機基を示
   す）で表されるアジド化合物、並びに（ｃ）アクリル酸
   及び／又はメタクリル酸を含有してなる感光性重合体組
   成物。
2. 【請求項２】 （ａ）成分が、芳香族四塩基酸二無水物
   を炭素原子数４以下の１価のアルコールで、その全部又
   は一部をジエステルとした後、一般式（III） 【化３】 （式中、Ｒ⁴は３価の芳香族基を示し、Ｒ⁵及びＲ⁶は水
   素又は炭素原子数３以下の炭化水素基を示す）で表され
   る化合物を含むジアミンを反応させて得られるポリイミ
   ド系樹脂前駆体である請求項１記載の感光性重合体組成
   物。
3. 【請求項３】 各成分の配合比が、（ａ）成分１００重
   量部に対して、（ｂ）成分１〜２００重量部、（ｃ）成
   分１〜４００重量部である請求項１又は２記載の感光性
   重合体組成物。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の感光性重合体
   組成物を塗布して樹脂膜を形成し、次いで露光及び現像
   を行い、その後、樹脂膜を硬化させて層間絶縁膜及び／
   又は表面保護膜を形成することを特徴とする電子部品の
   製造法。
5. 【請求項５】 請求項１、２又は３記載の感光性重合体
   組成物を塗布して樹脂膜を形成し、次いで露光及び現像
   を行ってビアホールを形成した後、樹脂膜を硬化させて
   層間絶縁膜とし、さらにその上に上層配線層を形成する
   ことを、１回又は２回以上行うことを特徴とする多層配
   線構造を有する電子部品の製造法。
6. 【請求項６】 請求項１、２又は３記載の感光性重合体
   組成物を用いて得られる層間絶縁膜及び／又は表面保護
   膜を有してなる電子部品。