JPS59106136A - Wiring structure and manufacture thereof - Google Patents

Wiring structure and manufacture thereof

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JPS59106136A
JPS59106136A JP21552082A JP21552082A JPS59106136A JP S59106136 A JPS59106136 A JP S59106136A JP 21552082 A JP21552082 A JP 21552082A JP 21552082 A JP21552082 A JP 21552082A JP S59106136 A JPS59106136 A JP S59106136A
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JP
Japan
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polymer resin
insulating film
wiring conductor
film
resin insulating
Prior art date
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Application number
JP21552082A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Saiki
斉木 篤
Kiichiro Mukai
向 喜一郎
Takashi Nishida
西田 高
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a wiring structure which assures high density wiring by forming a first and a second polymer resins in substantially the same chemical composition and selecting the width of lower wiring conductor to the dimension almost the same or smaller than that of the opening. CONSTITUTION:PIQ prepolymer liquid is rotatingly applied as a first polymer resin insulating film 2 on a substrate 1, the thermosetting PIQ film is formed, aluminum is vacuum deposited thereon and it is photoetched. Thereby, a lower wiring conductor 3 in the film thickness of 1mum and width of 4mum is formed. Next, the PIQ prepolymer liquid is rotatingly applied and it is half-hardened. Thereafter, a negative type photo resist is applied and it is exposed and developed in order to form an opening pattern. Then, etching is carried out with an opening size of 4mum square, using the alcohol solution containing tetramethylammoniumhydroxide as the etchant which etches only the half-hardened PIQ but does not etch the hardened PIQ. Thereafter, the final baking is carried out, aluminum is vacuum deposited as the upper wiring conductor and the upper layer wiring conductor 6 is formed by the photo etching.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、配線構造体およびその製造方法に関するもの
にして、特に、配線構造が多層であって、配線層間絶縁
膜が高分子樹脂であるような多層配線を、高密度に形成
することを可能にする配線構造体とその製造方法に関す
るものである。本発明の配線構造体は、半導体集積回路
に有効なばかりでなく、感熱記録素子等の配線基板や、
磁性薄膜ヘッドの基板、さらには、時期バルブメモリ素
子等の磁性基板上での配線にも適用できるきわめて幅広
い応用を有するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a wiring structure and a method for manufacturing the same, and in particular, the present invention relates to a wiring structure and a method for manufacturing the same, and in particular, a multilayer wiring structure in which the wiring structure is multilayered and the wiring interlayer insulating film is made of polymer resin. The present invention relates to a wiring structure that can be formed with high density and a manufacturing method thereof. The wiring structure of the present invention is not only effective for semiconductor integrated circuits, but also for wiring substrates such as thermal recording elements,
It has an extremely wide range of applications as it can be applied to the substrate of a magnetic thin film head, and furthermore to the wiring on a magnetic substrate such as a timing valve memory element.

高分子樹脂を絶縁膜とする従来の多層配線として、例え
ば、ポリイミド樹脂もしくはポリイミド系のポリイミド
・イソインドロキナゾリンジオン樹脂(例えば、PIQ
(日立化成(株)商標))を用いる樹脂絶縁多層配線が
知られている。ポリイミド糸樹脂が好まれて用いられて
いる理由は、その前駆物質(プレポリマー)が溶液状態
であって、回転塗布などの手段により容易に基板に塗布
することができ、また300℃〜400℃程度の熱処理
によって絶縁膜比するとともに、400℃〜500℃の
温度に耐える高耐熱性を有しており、特に半導体集積回
路の配線形成に適した性質を有しているからである。こ
こで使用されるポリイミド樹脂は、芳香族ジアミンと酸
二無水物とを反応して得られる重合物で、トレニース(
東レ株式会社)やPyre−ML(デュポン)としてワ
ニス状態のものが市販されており、半導体用としては、
特にPyralin(デュポン)が市販されている。ま
た、ポリイミド系のポリィミド・イソインドロキナゾリ
ンジオン樹脂は、芳香族ジアミンと芳香族ジアミノカル
ポンアミドと酸二無水物とを反応して得られる樹脂で、
通常のポリィミド樹脂より耐熱性に優れており、PIQ
(日立化成(株))が市販されている。
Conventional multilayer wiring using polymer resin as an insulating film is made of, for example, polyimide resin or polyimide-based polyimide/isoindoquinazolinedione resin (for example, PIQ
(Trademark of Hitachi Chemical Co., Ltd.)) is known. The reason why polyimide thread resin is preferred is that its precursor (prepolymer) is in a solution state and can be easily applied to a substrate by means such as spin coating. This is because it has a high heat resistance that can withstand temperatures of 400° C. to 500° C. and is suitable for forming wiring in semiconductor integrated circuits. The polyimide resin used here is a polymer obtained by reacting aromatic diamine and acid dianhydride, and is a polymer obtained by reacting aromatic diamine with acid dianhydride.
Toray Industries, Inc.) and Pyre-ML (DuPont) are commercially available in varnished form, and for semiconductors,
In particular, Pyralin (DuPont) is commercially available. In addition, polyimide-based polyimide isoindoroquinazolinedione resin is a resin obtained by reacting aromatic diamine, aromatic diaminocarponamide, and acid dianhydride.
It has better heat resistance than ordinary polyimide resin, and has PIQ
(Hitachi Chemical Co., Ltd.) is commercially available.

上記の、従来の樹脂絶縁多層配線の構造とその製造方法
を、第1図aを参照して、以下に説明する。
The structure of the conventional resin-insulated multilayer wiring and its manufacturing method will be described below with reference to FIG. 1a.

基板1上に第1層の配線(図示せず)を形成したのち、
PIQのプレポリマーを塗布し、最終的には300℃以
上の温度で加熱硬化し、第1の高分子樹脂絶縁膜である
PIQ膜2’を形成する。所定の位置に開口を設けたの
ち、(開口は図示せず)、第2層の配線導体3’を形成
し、この上に第2の高分子樹脂絶縁膜であるPIQ膜4
’を形成し、開口5’を設け、さらに第3層の配線導体
6’を形成していた。このようにPIQ膜の形成、開口
の形成、配線導体の形成を繰り返せば、何層でも積層さ
れた多層配線の形成が可能である。
After forming the first layer of wiring (not shown) on the substrate 1,
A PIQ prepolymer is applied and finally heated and cured at a temperature of 300° C. or higher to form a PIQ film 2' which is a first polymer resin insulating film. After forming an opening at a predetermined position (the opening is not shown), a second layer of wiring conductor 3' is formed, and a PIQ film 4, which is a second polymer resin insulating film, is formed on this.
', an opening 5' was formed, and a third layer wiring conductor 6' was further formed. By repeating the formation of the PIQ film, the formation of the openings, and the formation of the wiring conductor in this way, it is possible to form a multilayer wiring layered with any number of layers.

ところで、開口の形成は、PIQ膜をネガタイプのホト
レジストで覆い、露光現像処理後、ヒドラジンヒドラー
トとエチレンジアミンの混合液で選択的にエッチングす
ることにより行っていた。
Incidentally, the openings were formed by covering the PIQ film with a negative type photoresist, and after exposure and development, selectively etching with a mixed solution of hydrazine hydrate and ethylenediamine.

このエッチング液は完全硬化したPIQ膜をエッチング
する。したがって、開口のマスク合わせがずれて、開口
5’が下層配線導体3’の幅からはずれると、下層のP
IQ膜2′もエッチングされるので、配線構造体の信頼
性の上で好ましくない。従って、下層配線導体3’の幅
は、開口5の合わせ精度や、開口寸法のバラツキを考慮
して十分広く形成する必要があった。このため、配線の
幅や間隔は十分に小さくするこができず、配線の微細化
による高密度多層配線の形成か妨げられていた。
This etching solution etches the completely cured PIQ film. Therefore, if the opening mask alignment deviates and the opening 5' deviates from the width of the lower layer wiring conductor 3', the lower layer P
Since the IQ film 2' is also etched, this is not preferable in terms of reliability of the wiring structure. Therefore, the width of the lower wiring conductor 3' had to be made sufficiently wide, taking into account the precision of alignment of the openings 5 and the variations in the dimensions of the openings. For this reason, the width and spacing of the wiring cannot be made sufficiently small, and the formation of high-density multilayer wiring through miniaturization of the wiring has been hindered.

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消した新
しい手段な提供し、これによって高密度配線の司能な構
造を提供するにある。
An object of the present invention is to provide a new means that eliminates the above-mentioned drawbacks of the prior art, thereby providing a structure capable of high-density wiring.

上記の目的の本発明の配線構造体の特徴とするところは
、基板上に設けられた第1の高分子樹脂絶縁膜、第1の
高分子樹脂絶縁膜上に延在す石下層の配線導体の層、第
1の高分子樹脂絶縁膜と下層の配線導体の層とを覆い、
所定の位置に開口を有する第2の高分子樹脂絶縁膜、第
2の高分子樹脂絶縁膜上にあって、少なくとも一部は前
記の開口を通じて下層の配線導体と接する上層の配線導
体の層とを有する構造において、第1と第2の高分子樹
脂絶縁膜は実質的に同一化学組成よりなりかつ、下層の
配線導体の幅は開口の寸法とほぼ等しいかもしくはそれ
以下であることにある。
The wiring structure of the present invention for the above purpose is characterized by a first polymer resin insulating film provided on a substrate, and a wiring conductor in a lower layer extending on the first polymer resin insulating film. layer, covering the first polymer resin insulating film and the lower wiring conductor layer,
a second polymer resin insulating film having an opening at a predetermined position; an upper wiring conductor layer on the second polymer resin insulation film, at least a portion of which is in contact with the lower wiring conductor through the opening; In the structure, the first and second polymer resin insulating films have substantially the same chemical composition, and the width of the underlying wiring conductor is approximately equal to or smaller than the dimension of the opening.

捷だ、」二層の本発明の配線構造体の製造方法の特徴と
するところは、基板上に第1の高分子樹脂絶縁膜を設け
る工程、第1の高分子樹脂絶縁膜上に下層の配線導体の
層を形成する工程、下層の配線導体の層と第1の高分子
樹脂絶縁膜を覆うように第1の高分子樹脂絶縁膜と実質
的に同一化学組成よりなる第2の高分子樹脂絶縁膜形成
用のゾレボリマー溶液を塗布・乾燥し、完全に硬化しな
い程度の温度で加熱して第2の高分子樹脂絶縁膜の半硬
化膜を形成する第1加熱工程、半硬化膜の高分子樹脂は
エッチングするが、完全に硬化した第1の高分子樹脂絶
縁膜はエッチツクしないエッチツク液を用いて、半硬化
膜に開口を形成する工程、半硬化膜を完全に硬化(〜で
第2の高分子樹脂絶縁膜にする第2加熱工程、および少
なくとも一部は前記の開口の部分で下層の配線導体と接
して第2の高分子樹脂絶縁膜上に延在する上層の配線導
体の層を形成する工程とを含むことにある。上記におい
て、下層の配線導体の幅を開口の寸法とほぼ等しいかあ
るいはそれ以下にすることは好ましいことである。
The method for manufacturing a two-layer wiring structure of the present invention is characterized by the step of providing a first polymer resin insulating film on a substrate, and the step of forming a lower layer on the first polymer resin insulating film. forming a wiring conductor layer, a second polymer having substantially the same chemical composition as the first polymer resin insulation film so as to cover the lower wiring conductor layer and the first polymer resin insulation film; A first heating step in which a Solebolimer solution for forming a resin insulating film is applied and dried, and heated at a temperature that does not completely cure to form a semi-cured film of a second polymeric resin insulating film; A process of forming openings in the semi-cured film using an etchant that etches the molecular resin but does not etch the completely cured first polymer resin insulating film; a second heating step to form a polymeric resin insulating film, and a layer of an upper wiring conductor extending over the second polymeric resin insulating film, at least a portion of which is in contact with the lower wiring conductor at the opening portion; In the above, it is preferable that the width of the lower layer wiring conductor is approximately equal to or smaller than the dimension of the opening.

本発明における第1および第2の高分子樹脂絶縁膜の高
分子樹脂として好ましいものは、ポリイミド系樹脂にし
て、例えば、芳香族ジアミンと酸二無水物とを反応して
得られるポリイミド系樹脂、および、芳香族ジアミンと
芳香族ジアミノカルボンアミドと酸二無水物とを反応し
て得られるポリイミド系のポリイミトイソイントロギナ
ゾリンジオン樹脂等を挙げることができる。
Preferred polymer resins for the first and second polymer resin insulation films in the present invention are polyimide resins, such as polyimide resins obtained by reacting aromatic diamines and acid dianhydrides; Other examples include polyimide-based polyimitoisointroginazolinedione resins obtained by reacting aromatic diamines, aromatic diaminocarbonamides, and acid dianhydrides.

本発明における、ポリイミド系の半硬化樹脂をエッチツ
クするだめのエッチツク液としては、硬化扇度の違いに
よっていくつかの種類か見出された。第1表にそれらを
示す。
In the present invention, several types of etchant for etching the semi-cured polyimide resin have been found, depending on the degree of curing. Table 1 shows them.

第1表において、TMAはテトラメチルアンモニウムハ
イトロオキザイドの略であり、HHEDはヒドラジンヒ
ドラードとエチレンジアミン混合液を示す。
In Table 1, TMA is an abbreviation for tetramethylammonium hydroxide, and HHED is a mixture of hydrazine hydrade and ethylenediamine.

第1表の見方は次の通りである。Table 1 can be interpreted as follows.

TMA溶液は、140℃付近で硬化したポリイミド系の
樹脂膜を約1分ぐらいでエッチングするが200℃以上
で硬化した膜はエツチングしない。
The TMA solution etches a polyimide resin film cured at around 140°C in about 1 minute, but does not etch a film cured at 200°C or higher.

HHED+水は、140℃付近で硬化した膜に対しては
30秒でエツチングし、220℃伺近で硬化した膜は5
〜10分でエッチングするか、30秒程度では実質的に
エッチツクされた状態にならないしさらに350℃付近
で硬化した膜ばほとんとエッチングしない。HHEDは
、140℃付近で硬化した膜を約20秒でエッチツクし
、220℃付近で硬化した膜は約2分てエッチツクする
か、20秒程度では実質的にエツチングせず、さらに3
50℃付近で硬化した膜は10〜20分でエッチングす
るか、2分程度では実質的にエツチングしない。ここで
、140℃付近の付近は、±40℃程度であり他の場合
も同様である。また、TMA溶液の濃度は3〜30%の
範囲にあって、溶媒は水もしくはアルコール、特にメチ
ルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール
、イソプロピスアルコールなどである。HHEDは、ヒ
ドラジンヒドラート(HHと略す)とエチレンジアミン
(EDと略す)の混合比が8/2〜2/8の範囲のエッ
チング液であり、また、水との混合液は、HHEDに対
して水を3〜30%程度加えたエッチング液である。
HHED + water etches a film cured at around 140°C in 30 seconds, and etches a film hardened at around 220°C in 5 seconds.
Etching takes about 10 minutes, or substantially no etching occurs within about 30 seconds, and furthermore, a film cured at around 350 DEG C. is hardly etched. With HHED, a film cured at around 140°C is etched in about 20 seconds, a film cured at around 220°C is etched in about 2 minutes, or is not substantially etched in about 20 seconds, and then etched in about 3 minutes.
A film cured at around 50°C is etched in 10 to 20 minutes, or substantially not etched in about 2 minutes. Here, the temperature around 140° C. is approximately ±40° C., and the same applies to other cases. Further, the concentration of the TMA solution is in the range of 3 to 30%, and the solvent is water or alcohol, particularly methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, etc. HHED is an etching solution in which the mixing ratio of hydrazine hydrate (abbreviated as HH) and ethylenediamine (abbreviated as ED) is in the range of 8/2 to 2/8, and the mixed solution with water is This is an etching solution containing about 3 to 30% water.

エッチング液としてTMA溶液を選ぶ場合には溶媒にア
ルコールを用いた方がよい。水溶液だと配線材料のAl
を腐食する可能性があるからである。アルコールには、
ことさら差はないが、しいて挙げればメタノールが好ま
しいといえる。
When choosing a TMA solution as the etching solution, it is better to use alcohol as the solvent. In an aqueous solution, the wiring material Al
This is because there is a possibility of corrosion. For alcohol,
Although there is no particular difference, it can be said that methanol is preferable.

HHEDは、エリレンジアミンの濃度の大な方が、微細
加工性が向上するので、HH/EDが5/5〜2/8の
範囲かむしろ好ましい。
HHED is preferably in the range of 5/5 to 2/8, since the higher the concentration of erylenediamine, the better the microprocessability.

第1表の関係は通常のポリィミドおよびPIQについて
適用できることが、本発明者等によって確認された。
The present inventors have confirmed that the relationships in Table 1 are applicable to ordinary polyimide and PIQ.

従って、第1表の結果から、高分子樹脂にPIQを用い
る場合、まず第1のPIQ膜を350℃でベークしてお
き、第2のPIQ膜を140℃でベークしてTMA溶液
がHHED+水かHHED液でエッチングするか、もし
くは220℃でベークしてHHD+水かHHEDでエッ
チングするようにすれば目的を達成できる。
Therefore, from the results in Table 1, when using PIQ as a polymer resin, first bake the first PIQ film at 350°C, then bake the second PIQ film at 140°C so that the TMA solution becomes HHED + water. The purpose can be achieved by etching with HHED solution, or by baking at 220° C. and etching with HHD+water or HHED.

以下に、本発明を第1図bを参照して、製造工程を主体
として、構造についても、具体的に説明する。
Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to FIG. 1B, focusing mainly on the manufacturing process and also on the structure.

基板1上に、第1の高分子樹脂絶縁膜である、例えば、
十分に硬化したPIQ膜2を形成し、この上に下層の配
線導体3を形成する。幅は必要に応じて十分に狭くてよ
い。次いで、第2の高分子樹脂絶縁膜用のPIQのプレ
ポリマーを塗布し、200℃以下の温度で半硬化する。
On the substrate 1, a first polymer resin insulating film, for example,
A sufficiently hardened PIQ film 2 is formed, and a lower wiring conductor 3 is formed thereon. The width may be narrow enough as required. Next, a PIQ prepolymer for the second polymer resin insulating film is applied and semi-cured at a temperature of 200° C. or less.

次いで、ホトレジスト膜を形成し、既に200℃以上の
温度で十分にベークしてあるPIQ膜2はエッチングし
ないが、半硬化のPIQはエッチングするエッチング液
で開口5を形成する。開口は下層の配線導体3からずれ
てはみだした部分があっても、このようにすればPIQ
膜2はエッチングされず安定である。こののち、ホトレ
ジストを除去し、半硬化のPIQ膜を完全硬化させて、
第2の高分子樹脂絶縁膜であるPIQ膜4となし、さら
に上層の配線導体6を形成する。すなわち、第1図bの
下層の配線導体3は、第1図aの下層の配線導体3’に
比べて細く設定することが可能となるのである。
Next, a photoresist film is formed, and an opening 5 is formed with an etching solution that does not etch the PIQ film 2, which has already been sufficiently baked at a temperature of 200° C. or higher, but etches the semi-hardened PIQ. Even if there is a part of the opening that deviates from the wiring conductor 3 in the lower layer and protrudes, this way the PIQ
Film 2 is not etched and is stable. After that, the photoresist was removed and the semi-cured PIQ film was completely cured.
A PIQ film 4, which is a second polymer resin insulating film, is formed, and an upper layer wiring conductor 6 is formed. That is, the lower layer wiring conductor 3 in FIG. 1b can be set thinner than the lower layer wiring conductor 3' in FIG. 1a.

以上のようにして、本発明によれば、配線の微細化によ
る高密度配線か実現できるのである。
As described above, according to the present invention, high-density wiring can be realized by miniaturizing the wiring.

以下、本発明を、実施例により、さらに詳細に説明する
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例 1 第1図bを参照して説明する。Example 1 This will be explained with reference to FIG. 1b.

基板1上に第1の高分子樹脂絶縁膜2として、PIQ膜
を形成した。PIQ膜の形成は、PIQのプレポリマー
液(粘度1100cP、濃度約15%)を3000rp
mで回転塗布し、200℃で60分、350℃で30分
の加熱を行ない、硬化し、厚さ2μmのPIQ膜とした
。この上にAlを蒸危し、ホトエッチングを行ない、下
層の配線導体3を形成した。Alの膜厚は1μm、幅は
4μmとした。次いで、再び、前述と同様にPIQのプ
レポリマー液を回転塗布、今度は150℃で60分半硬
化した。しかる後、ネガタイプのホトレジスOMR83
(東京応化製)を塗布、露光・現像して開口パターンを
形成した。硬化したPIQをエッチンググしないが半硬
化したPIQをエッチングするエッチング液としてテト
ラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(以下、TM
Aと略称する)を25%含むアルコール溶液(ここでは
メタノール浴液)を用いた。開口寸法を4μmとして、
60秒のエッチングを行ったところ、合わせずれ等によ
って、配線導体から一方へ1.5μmすれて形成された
部分もあったが、下地のPIQ膜はエッチングされるこ
となく安定であった。この後、350℃で30分、最終
ベークを施し、上層の配線導体としてAlを真空蒸着子
、ホトッチングにより上層の配線導体を形成した。
A PIQ film was formed on the substrate 1 as the first polymer resin insulating film 2 . To form the PIQ film, PIQ prepolymer liquid (viscosity 1100 cP, concentration approximately 15%) was heated at 3000 rpm.
The coating was spin-coated at 200° C. for 60 minutes and then heated at 350° C. for 30 minutes to harden, forming a PIQ film with a thickness of 2 μm. On top of this, Al was vaporized and photoetched to form the lower layer wiring conductor 3. The Al film thickness was 1 μm and the width was 4 μm. Next, the PIQ prepolymer solution was spin-coated again in the same manner as described above, and this time it was cured at 150° C. for 60 minutes. After that, apply negative type photoresist OMR83.
(manufactured by Tokyo Ohka) was coated, exposed and developed to form an aperture pattern. Tetramethylammonium hydroxide (hereinafter referred to as TM
An alcohol solution (in this case, a methanol bath solution) containing 25% of A) was used. Assuming the opening size to be 4 μm,
When etching was performed for 60 seconds, some portions were formed 1.5 μm away from the wiring conductor in one direction due to misalignment, but the underlying PIQ film was not etched and remained stable. Thereafter, final baking was performed at 350° C. for 30 minutes, and an upper layer wiring conductor was formed by vacuum evaporating Al as an upper layer wiring conductor and photoetching.

実施例 2 第1図bを参照して説明する。Example 2 This will be explained with reference to FIG. 1b.

実施例1の場合と同様に、基板1上に第1の高分子樹脂
絶縁膜2としてP1Q膜を形成した。この上にAlの蒸
着とホトエッチングにより、下層の配線導体6を形成し
た。次いでPIQのプレポリマー液を回転塗布し、15
0℃で60分硬化した。
As in Example 1, a P1Q film was formed on the substrate 1 as the first polymer resin insulating film 2. A lower layer wiring conductor 6 was formed thereon by Al vapor deposition and photoetching. Next, a PIQ prepolymer solution was applied by spin coating, and 15
It was cured at 0°C for 60 minutes.

しかる後、ポジタイプのホトレジストAZ1350J(
シップレイ社商品名)を塗布し、開口パターンを露光し
た。次いで、AZ135DJの現像液MF312(シッ
プレイ社商品名)を用いてレジストパターンを90秒間
現像すると同時にPIQの半硬化膜をエッチングし、開
口を設けた。MF312は、TMAの約10%水溶液で
あり、露光部分のAZ1350Jを溶解すると共に15
0℃で半硬化したPIQをエッチングする能力がある。
After that, positive type photoresist AZ1350J (
Shipley Co., Ltd. (trade name) was applied and the aperture pattern was exposed. Next, the resist pattern was developed for 90 seconds using AZ135DJ developer MF312 (trade name of Shipley), and at the same time the semi-cured PIQ film was etched to form an opening. MF312 is an approximately 10% aqueous solution of TMA, which dissolves the exposed portion of AZ1350J and
It has the ability to etch semi-cured PIQ at 0°C.

しかしながら、TMAのアルコール溶液に比べて微細ス
ルーホールに対する加工性が劣る。下層の配線導体の幅
を7μmとし、スルーホールの寸法を7μm□として行
なったところ、スルーホールの合わせが配線に対して最
大1.5μm程度のずれが生じたが下地PIQ膜は何ら
の影響も受けなかった。この後、PIQを350℃で完
全硬化させ、実施例1と同様にして上層の配線導体を形
成した。
However, the processability for fine through holes is inferior to that of an alcohol solution of TMA. When the width of the lower layer wiring conductor was 7 μm and the through-hole dimension was 7 μm□, the alignment of the through holes was misaligned with the wiring by a maximum of about 1.5 μm, but the underlying PIQ film had no effect. I didn't take it. Thereafter, PIQ was completely cured at 350° C., and an upper layer wiring conductor was formed in the same manner as in Example 1.

実施例 ろ 第1図bを参照して、実施例1と同様に、基板1上に第
1の高分子樹脂絶縁膜2としてPIQ膜を形成した。こ
の上にAlの蒸着とホトエッチングにより下層の配線導
体6を形成した。次いで、PIQのプレポリマー液を回
転塗布し、200℃で60分硬化した。しかる後、OM
R83を塗布・露光・現像して開口パターンを形成した
。次いで、ヒドラジンヒドラート7〜3、エチレンジア
ミン3〜7の混合液をベースとしたエツチング液に対し
、5〜50%の容量で水を加えたエツチング液により、
半硬化PIQ膜をエノチンクした。ヒドラジンヒドラー
トとエチレンノアミンの混合液は300℃以上の温度で
完全硬化したPIQ膜に対する良好なエツチング液であ
るが、これに水が混合されると、完全硬化したPIQ膜
に対するエッチング速度が小さくなり、200℃前後で
半硬化したPIQ膜とのエッチング速度比が大となる。
Example Referring to FIG. 1b, a PIQ film was formed as the first polymer resin insulating film 2 on the substrate 1 in the same manner as in Example 1. A lower layer wiring conductor 6 was formed thereon by Al vapor deposition and photoetching. Next, a PIQ prepolymer solution was spin-coated and cured at 200°C for 60 minutes. After that, OM
R83 was applied, exposed, and developed to form an opening pattern. Next, an etching solution was prepared by adding water at a volume of 5 to 50% to an etching solution based on a mixed solution of hydrazine hydrate 7 to 3 and ethylenediamine 3 to 7.
The semi-cured PIQ membrane was enotinked. A mixed solution of hydrazine hydrate and ethylenenoamine is a good etching solution for a PIQ film completely cured at a temperature of 300°C or higher, but when water is mixed with it, the etching rate for a completely cured PIQ film is slow. Therefore, the etching rate ratio with the PIQ film semi-cured at around 200° C. becomes large.

従って実質的に下地PIQをエッチングすることなく半
硬化PIQ膜を加工することかできる。また、このエツ
チング液は加工性が優れ、3μm□のスルーホール形成
も可能である。下層の配線導体の幅を3μm、スルーホ
ールを3μm口として配線形成を行ない、合わせずれか
生じたとしても、下地PIQ膜はほとんど損傷を受けな
かった。含ませる水の量は5%から30%程度がよく、
多い程エツチング速度は小さくなるが、逆にPIQ膜の
半硬化温度としては180℃から280℃程度がよく硬
化温度か高い程エツチング速度は小さくなる。
Therefore, the semi-cured PIQ film can be processed without substantially etching the underlying PIQ. Furthermore, this etching solution has excellent processability and allows the formation of through holes of 3 μm square. Wiring was formed with the width of the lower wiring conductor being 3 μm and the through hole opening being 3 μm, and even if only misalignment occurred, the underlying PIQ film was hardly damaged. The amount of water to be included is preferably between 5% and 30%.
The higher the etching temperature, the lower the etching rate; conversely, the semi-curing temperature of the PIQ film is preferably about 180°C to 280°C, and the higher the curing temperature, the lower the etching rate.

最適な水分儂度と半硬化温度に実験によって求めること
ができる。−例を挙げれば、ヒドラジンヒドラート35
%、エチレンジアミン55%、水分10%、PIQ硬化
温度210℃、エッチング時間8分で良い結果を与えた
The optimum moisture content and semi-curing temperature can be determined by experiment. -For example, hydrazine hydrate 35
%, ethylenediamine 55%, moisture 10%, PIQ curing temperature 210°C, and etching time 8 minutes.

この後、PIQを完全硬化させ、実施例1と同様にして
上層の配線導体を形成した。
Thereafter, the PIQ was completely cured, and an upper layer wiring conductor was formed in the same manner as in Example 1.

実施例 4 高分子樹脂絶縁膜のポリイミド膜として、ピロメリット
酸二無水物とノアミノンフゴニルエーテルを等モルずつ
反応して得られる重合物を用いた。
Example 4 A polymer obtained by reacting equimolar amounts of pyromellitic dianhydride and noaminophogonyl ether was used as a polyimide film of a polymer resin insulating film.

N−メチル−2−ピロリドン溶媒を用い、濃度15%、
粘度1200cPの液として用いた。以下実施例1と同
様にして下層の配線導体の形成と、第1の高分子樹脂絶
縁膜としての第1のポリイミド膜の形成、エッチングを
行なった。第1のボリイミド膜は最終350℃でベータ
した。次いで、第2の高分子樹脂絶縁膜用の第2のポリ
イミド膜を塗布し、150℃で半硬化して、実施例1と
同様に、TMAのメタノール液でエッチングしたところ
、合わせずれが生じても下地の完全硬化ポリイミド膜は
侵されず安定であった。この後、さらに350℃で全体
をベークした後、実施例1と同様に上層の配線導体を形
成した。
Using N-methyl-2-pyrrolidone solvent, concentration 15%,
It was used as a liquid with a viscosity of 1200 cP. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a lower wiring conductor was formed, and a first polyimide film as a first polymer resin insulating film was formed and etched. The first polyimide membrane was beta-beted at a final temperature of 350°C. Next, a second polyimide film for the second polymer resin insulating film was applied, semi-cured at 150°C, and etched with TMA methanol solution in the same manner as in Example 1, but misalignment occurred. However, the completely cured polyimide film underneath was not attacked and remained stable. Thereafter, the entire structure was further baked at 350° C., and then an upper layer wiring conductor was formed in the same manner as in Example 1.

実施例 5 実施例1とほぼ同様の工程により、ただし、下記に示す
一部を異にする処理操作を行なった。
Example 5 Almost the same process as in Example 1 was carried out, but the processing operations shown below were partially different.

第1の高分子樹脂絶縁膜として、第1のPIQ膜を35
0℃でベークしておき、この上にAlを蒸着しホトエッ
チングにより下層の配線導体を形成した。次いで、PI
Qのポリマー液を塗布したのり140℃で60分ベーク
し、ホトレジストにOMR83を用いてHHED(HH
/ED=7/3)で20秒エッチングした。この程度の
時間では、350℃でベークしてある下地の第1のPI
Q膜が露出してさらされても、実質的にはほとんど影響
なく、スルーホール形成ができた。こののち、全体を3
50℃でベークし、実施例1と同様にして上層の配線導
体を形成した。
As the first polymer resin insulating film, the first PIQ film was
After baking at 0° C., Al was vapor deposited thereon and a lower wiring conductor was formed by photoetching. Then P.I.
The paste coated with the polymer solution of Q was baked at 140°C for 60 minutes, and HHED (HH
/ED=7/3) for 20 seconds. In this amount of time, the first PI of the base baked at 350℃
Even if the Q film was exposed, through holes could be formed with virtually no effect. After this, the whole 3
It was baked at 50° C., and an upper layer wiring conductor was formed in the same manner as in Example 1.

実施例 6 実施例5と同様の工程により、ただし、特に下記の処理
操作を行なった。
Example 6 The same steps as in Example 5 were followed, but in particular the following processing operations were carried out.

第2の高分子樹脂絶縁膜用の第2のPIQ膜のベーク温
度を200℃とし、OMR83をホトレジストに用いて
、HHED(HH/ED=7/3)で2分間エッチング
した。この程度のエッチング時間では、やはり、350
℃の温度でベークしてある下地のPIQ膜はほとんどお
かされることなく安定であった。
The second PIQ film for the second polymer resin insulating film was baked at a temperature of 200° C., and etched for 2 minutes using HHED (HH/ED=7/3) using OMR83 as a photoresist. With this level of etching time, the etching time is still 350
The underlying PIQ film, which had been baked at a temperature of .degree. C., was stable with almost no damage.

上記においては、配線導体層としては、第3層配線導体
の層までの例を中心に実施例を述べたがさらに第4層以
上の上層配線導体の層にも適用できることは明らかであ
る、本発明は高密度多層配線に顕著な効果を有するもの
である。
In the above, examples have been mainly described for the wiring conductor layer up to the third layer wiring conductor layer, but it is clear that the present invention can also be applied to the upper layer wiring conductor layer of the fourth layer and above. The invention has a significant effect on high-density multilayer wiring.

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

第1図aは従来構造の配線構造体の断面図にして、第1
図bは本発明による配線構造体の断面図である。 1…基板 2…第1の高分子樹脂絶縁膜 3…下層の配線導体 4…開口 5…第2の高分子樹脂絶縁膜 6…上層の配線導体 代理人弁理士 中村純之助
Figure 1a is a cross-sectional view of a wiring structure with a conventional structure.
FIG. b is a sectional view of a wiring structure according to the invention. 1...Substrate 2...First polymer resin insulating film 3...Lower layer wiring conductor 4...Opening 5...Second polymer resin insulating film 6...Upper layer wiring conductor Patent attorney Junnosuke Nakamura

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板上に設けられた第1の高分子樹脂絶縁膜、該
第1の高分子樹脂絶縁膜上に延在する下層の配線導体の
層、該第1の高分子樹脂絶縁膜と該下層の配線導体の層
とを覆い、所定の位置に開口を有する第2の高分子樹脂
絶縁膜、該第2の高分子樹脂絶縁膜上にあって、少なく
とも一部は前記の開口を通じて該下層の配線導体と接す
ろ上層の配線導体の層とを有する配線構造体において、
該第1の高分子樹脂絶縁膜と該第2の高分子樹脂絶縁膜
は実質的に同一化学組成よりカリ、かつ前記の下層の配
線導体の幅は前記の開口の寸法とほぼ等しいかもしくは
それ以下であることを特徴とする配線構造体。
(1) A first polymer resin insulating film provided on a substrate, a lower wiring conductor layer extending on the first polymer resin insulating film, and a layer between the first polymer resin insulating film and the lower wiring conductor layer. a second polymer resin insulating film that covers the lower wiring conductor layer and has an opening at a predetermined position; In a wiring structure having a wiring conductor and a layer of wiring conductor in a contacting upper layer,
The first polymer resin insulating film and the second polymer resin insulating film have substantially the same chemical composition, and the width of the lower wiring conductor is approximately equal to or smaller than the dimension of the opening. A wiring structure characterized by:
(2)前記の第1および第2の高分子樹脂絶縁膜の高分
子樹脂はポリイミド系樹脂にして、好ましくは芳香族ジ
アミンと酸二無水物とを反応して得られるポリイミド樹
脂寸たは芳香族ジアミンと芳香族ジアミノカルボンアミ
ドと酸二無水物とを反応して得られるポリイミドイソイ
ンドロキナゾリンジオン樹脂である特許請求の範囲第1
項記載の配線構造体。
(2) The polymer resin of the first and second polymer resin insulating films is a polyimide resin, preferably a polyimide resin or an aromatic resin obtained by reacting an aromatic diamine and an acid dianhydride. Claim 1, which is a polyimide isoindoquinazolinedione resin obtained by reacting a group diamine, an aromatic diaminocarbonamide, and an acid dianhydride.
Wiring structure described in section.
(3)基板上に第1の高分子樹脂絶縁膜を設ける工程、
該第1の高分子樹脂絶縁膜上に下層の配線導体の層を形
成する工程、該下層の配線導体の層と該第1の高分子樹
脂絶縁膜を覆うように該第1の高分子樹脂絶縁膜と実質
的に同一化学組成よりなる第2の高分子樹脂絶縁膜を形
成するための高分子樹脂のゾレポリマー溶液を塗布・乾
燥し、完全に硬化しない程度の温度で加熱して第2の高
分子樹脂絶縁膜の半硬化膜を形成する第1加熱工程該第
1加熱工程後の完全には硬化しない該生硬化膜の高分子
樹脂はエッチツクするか、完全に硬化した該第1の高分
子樹脂絶縁膜はエッチングしないエッチング液を用いて
、該半硬化膜に開口を形成する工程、該半硬化膜を完全
に硬化して第2の高分子樹脂絶縁膜にする第2加熱工程
、および、少なくとも一部は外開口の部分で外下層の配
線導体と接して該第2の高分子樹脂絶縁膜上に延在する
上層の配線導体の層を形成する工程とを含むことを特徴
とする配線構造体の製造方法。
(3) providing a first polymer resin insulating film on the substrate;
forming a lower wiring conductor layer on the first polymer resin insulating film, forming the first polymer resin so as to cover the lower wiring conductor layer and the first polymer resin insulating film; A sol polymer solution of a polymer resin for forming a second polymer resin insulation film having substantially the same chemical composition as the insulation film is coated and dried, and heated at a temperature that does not completely cure the second polymer resin insulation film. First heating step for forming a semi-cured film of the polymeric resin insulating film The polymeric resin of the biocured film that is not completely cured after the first heating step is etched or completely cured of the first polymeric resin insulating film. A step of forming an opening in the semi-cured film using an etching solution that does not etch the molecular resin insulating film, a second heating step of completely curing the semi-cured film to form a second polymer resin insulating film, and , forming a layer of an upper wiring conductor extending over the second polymer resin insulating film in contact with the outer lower wiring conductor at least in part at the outer opening. A method for manufacturing a wiring structure.
(4)前記の下層の配線導体の幅は前記の開口の寸法と
ほぼ等しいかあるいはそれ以下である特許請求の範囲第
3項記載の配線構造体の製造方法。
(4) The method of manufacturing a wiring structure according to claim 3, wherein the width of the lower layer wiring conductor is approximately equal to or smaller than the dimension of the opening.
(5)前記の第1および第2の高分子樹脂絶縁膜の高分
子樹脂はポリィミド系樹脂にして、好ましくは芳香族ジ
アミンと酸二無水物とを反応して得られるポリィミド樹
脂または芳香族ジアミンと芳香族ジアミノカルポンアミ
ドと酸二無水物とを反応して得られるポリキミドイソイ
ンドロキナゾリンジオン樹脂であり、前記のエッチング
液はテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、ヒ
ドラジンヒドラートとエチレンジアミンの混合液、また
は、ヒドラジンヒロラートとエチレンジアミンの混合液
と水との混合液である特許請求の範囲第3項または第4
項記載の配線構造体の製造方法。
(5) The polymer resin of the first and second polymer resin insulation films is a polyimide resin, preferably a polyimide resin or an aromatic diamine obtained by reacting an aromatic diamine and an acid dianhydride. This is a polyquimidoisoindoquinazolinedione resin obtained by reacting aromatic diaminocarponamide with an acid dianhydride, and the etching solution is a mixture of tetramethylammonium hydroxide, hydrazine hydrate, and ethylenediamine. or, claim 3 or 4, which is a mixture of hydrazine hyrolate and ethylenediamine and water.
A method for manufacturing a wiring structure as described in Section 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01118477U (en) * 1988-02-02 1989-08-10
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