JPS595648A - 多層配線構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体集積回路に用いられる特に多層配線構造
体の製造方法に関するものである。

先づ従来の多層配線構造体の製造方法の一例を第１図に
ついて説明する。

図において１はダイオード、トランジスタなどの素子が
作り込まれたシリコン基板、２Ｖｉ前記シリコン基板１
上に、後記導体層と素子とを接続するための窓孔を所望
位置に有する保護膜としての二酸化シリコン膜である。

かかる構成のシリコン基板ｌとしては、例えばＮ＋ドナ
形単結晶シリコン基板上にエピタキシャル成長によるド
ナー（Ｎ）形単結晶層と該エピタキシャル成長層中に形
成されたトランジスタ、ダイオード及び抵抗等の回路成
分とから構成されたものが良く知られている。

そしてこれらの回路成分は、アクセプタ（Ｐ）形不鈍物
の拡散によって形成された抵抗、ダイオード、Ｎ形エミ
ッタ領域、Ｐ形ペース領域あるいはコレクタ領域を有す
るトランジスタ等である。

次にかかる回路成分とエピタキシャル層の上面には、公
知の方法で二酸化シリコンあるいは窒化シリコン等の不
活性膜よりなる保護膜が被覆されるが、この保護膜には
上記の窓孔２′ケ予め設ける。

そして次にこの上にアルミニウム等の導体金属を蒸着堆
積させ、更に一般にはホトリソグラフィ法により不要部
分の導体金属Ｐを除去し所望の配線ノやターン３を得る
。得られた基板表面にアルミニウムキレート化合物の溶
液を塗布し、約３５０℃で３０分間加熱処理することに
より概ね１００〜２００　Ａ厚のアルミニウム酸化物膜
４ｆ形成し、更にポリイミド前駆体溶液を塗布し加熱硬
化させポリイミド膜５を形成する。

次に同様にホトリソグラフィ法によって、前記の導体金
属膜に導通させる他の開口５′をこれらポリイミド膜５
及びアルミニウム酸化物膜に形成し更に第２の導体金属
ＮＩ６′ｆｔ積層し以下同様にしてこれらの作業全多層
に行うのである。

これらの方法は、例えば特公昭５１−３１１８５号公報
に代表される一連の特許で種々提案されているところで
あるが、上述した目？リイミド膜をかかる多層配線構造
体に適用したことはその面ｊ熱性を著しく向上し、又集
積回路基板ＶＣおける前述の窓孔部周辺の段差を可及的
に少なくする優れた効果は発揮されている。

しかし一般にポリイミド膜は導体層、％にアルミニウム
や二酸化シリコン膜に対する密着性に稍問題があり、か
かる多層配線構造体において致命的な層間剥離すると云
う重大な懸念が免かれなかった。

そこでかかるポリイミド膜の優れた特長を生かし、しか
も上述の他の洒体心等に対する密着性百ｍ決すべく、上
述のアルミニウムキレート化合物処理による密着性向上
のためのアルミニウム酸化物膜をポリイミド膜間に介在
させる方法が提案されているが、徒らに作業工数を増す
ことになり。

コスト的な厳しい要求に応することが著しく困難となる
問題があった。

ここに発明者等はかかる問題を解決するために多数の試
験研究を重ね之結果、上記のｙＪｔｌｊイミド樹脂に対
して適量のシランカップリング剤を混合した組成物を用
いることにより、上記接着性の著しい改善及び耐熱性の
一層の向上がなされることを見出しこの発明に到ったの
である。

即ちこの発明は、半導体基板表面に一般的に樹脂ＮＩを
介して第１．第２等複数の配線導体層を積層させる多層
配線構造体を得るに当り、少なくとも１個の半導体素子
を有する半導体基板表面に設けられたシリコン酸化物も
しくはシリコン窒化物を含む絶縁膜を介して電気的に隔
離した所定の半漕３体佃域表面に所定パターンの第１配
線導体層を設け、この第１配線導体層上に、所望の位置
で後記第２配線導体層に導通させる窓孔を具えたポリイ
ミド樹脂に対して０．１〜１５重銅チのシランカッシリ
ング剤金加えてなる樹脂膜層を形成し、更にこの上に前
記窓孔で第１配線導体層に接続する所定パターンを有す
る第２配線導体層を形成し、必要に応じ以下同順に他の
配線導体層を設けるよう°にしたことを特徴とする多層
配線構造体の製造方法である。

以下この発明の詳細な説明するが、この発明の侠旨をよ
り明確にするために例えば上述の半導体基板、配線導体
層等に関する材ｔ１、構成などの説明はこれ全簡略化す
る。

この発明の一実雄、明様を示す第２図において１１社半
導体基板であり、その表面ｖｃ′ｒｇ法の如く二酸化シ
リコン膜１２が形成される。そして１３は所定の配線・
母ターンを有する第１配線導体層であって、該第１配線
導体層１３を覆って後記詳述する樹脂膜１４を形成する
。該樹脂膜１４には所望の導通用窓孔１４′を形成し、
第２配線導体＃１５ｔその上［６層し、以−ト必要に応
じて上述と同様にして他の配線導体層（図示せず）を設
ける。

上述の樹脂膜１４としては、ポリイミド樹脂に対してシ
ランカップリング剤の適量全混合したものが用いられる
。

ポリイミド樹脂は一般にＩｒｉソカルボン酸無水物とソ
アミンとを二段階に反応させて得られるもので、即ち次
式の如くポリアミックｒＲ？得た後にこれをイミド化し
て得るのである。

（但し式中Ｒは芳香族化合物） 上記ポリアミック酸は溶媒中にて上記二成分を結合させ
て得られるが、この場合の溶媒はこれら反応を起こさせ
るに充分な活性を持っていることケ要し、例えばＮ、Ｎ
−ジメチルホルムアミド、Ｎ、Ｎ−ツメチルアセトアミ
ド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン、テトラメチル尿素等がある。

前記ジカルボン酸無水物としては、ピロメリット酸無水
物、２，３，６．７−ナフタレンチトラカ／Ｉ／　ｄ？
ン酸！水物、　３　、３’、　４　、４’−ソフェニル
タレンテトラカルポン酸無水物等があり、又ジアミノと
しては、ｍ−フェニルジアミノ、ヘキサメチレンジアミ
ン、ｐ−フェニレンジアミノ、ヘラ２タメチレンジアミ
ン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）プロパン、４
　、４’−ソアミノソフェニルエーテル、４．４’−ジ
アミノジフェニルスルフィド等かある。

次に以上のポリイミド樹脂に対して混合されるシランカ
ップリング剤としては、本発明の多層配線構造体の製造
プロセス等を考慮して耐熱性の高いものを選択して用い
る。

ここでシランカップリング剤の耐熱性りそれらの化学構
造により、 Ｚ−ＣルＣＨ２−Ｓ　ＩＸｓ　　　　（所謂β置換体）
Ｚ　−ＣＨ，＋　−５ｉＸＪ（α置換体）Ｚ　ＣＨｘＣ
）１２Ｃ）１２−８ｉＸｓ　　　　（ｒ置換体）Ｚ（Ｉ
ΣＣＨ＊ＣＨｚ　−Ｓ　ｉＸｓ　　　（エチレン結合芳
香族置換体） Ｚ　ＣＨｒコＸ５ｉＸｓ　　　　（芳香族置換体）（上
式中Ｚ１よ官能基、Ｘはアルコキシ基）に分けられ下列
はど耐熱性は高い。そして一般には上記のｒ置換体の使
用されることが多いがぞの耐熱性は概ね３５０℃に足シ
す、本発明の目的に適合するものではない。

そこで本発明においては後二者のエチレン結合芳香族置
換体及び芳香族置換体力ラグリング剤を用い、これらの
具体例としては、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノフェニルトリ
エトキシシラン、トリルトリメトキシシラン、トリメト
キシシリル安息香酸、クロロメチルフェネチルトリメト
キシシラン、２−スリチルエチルトリメトキシシラン、
アミノエチルアミノメチルフエネルトリメトキシシラン
、１−トリメトキシシリル−２−１（ｐ、ｍ−アミノメ
チル）フェニルエタン、ｐ−アミノフェニルトリメトキ
シシラン、クロロフェニル）　ＩＪエトキシシラン、１
−（ジメチルクロロシリル）−２（ｐ　ｒ　ｍ　−クロ
ロメチルフェニル）エタン、Ｎ。

Ｎ−ジメチルアミノフェニルトリエトキシシラン等が挙
げられる。

以下実施例によりこの発明を具体的に説明する。

実施例１ 第２図の構成に準じて、シリコン半導体基板１１上に常
法によりシリコン酸化膜１２を形成し、この上に第１配
線導体層１３としてアルミニウムを用い公知のホトリソ
グラフィにより所定のパターを具備させ形成した。

次に更にこの上に、列ポリイミドのブレブリマーである
熱水ピロメリット酸とジアミノフェニルエーテル及びＮ
−メチル−２−ピロリドンからなるポリアミック酸に対
してシランカップリング剤としてアミノエチルアミノメ
チルフェネチルトリメトキシシランを１〜１５Ｎ矩チ添
加混合した溶液を塗布し、１００〜３００℃にて不活性
ガス中で加熱し５０００〜３００００Ａのポリイミド樹
脂膜１４を形成した。

次いでホトリソグラフィ法によシ該ポリイミド樹脂膜１
４の所望の位置に窓孔１４′を形成し、前記と同様にシ
リコン２チを含有するアルミニウムを蒸着し常法の如く
ホトリソグラフィにより所定パターンニングを行って第
２配線導体胸１５含形成し多層配線構造体を得た。

得られた多層配線構造体の特性を綿密に調べたが、上記
基板上の段差が殆んど認められず、しかも層間の密着性
にも優れて居り、具体的には上述したアルミニウムキレ
ート剤による処理工程を施したものと同等あるいはこれ
以上に強化されていることが確堅された。

実施例２ 実施例１におけるポリアミック酸として、ペンゾフエノ
ンテトラカルゲン酸二無水物とジアミノソフェニルエー
テルカルポンアミドからなるものを用い、シランカップ
リング剤として１−トリメトキシシリル−２−１（ｐ　
＋　ｍ−アミノメチル）フェニルエタンを０．５〜１０
重量％加えてなるポリイミド樹脂膜とした外は実施例１
と全く同様に行った。

得られた多層配線構造体について同様に特性を調べたと
ころ基板上の段差並びに層間密着性等に殆んど遜色は認
められなかった。

実施例３ 実施例２において、シアミノジフェニルエーテルカルボ
ンアミドの代りにアミノフェノキシフェニルスルホンを
用い、シランカップリング剤としてクロロフェニルトリ
エトキシシラン０．１〜５重団％を加えた外は実施例２
と全く同様に行った。

得られた多層配線構造体について同様の調査を行ったが
、各特性は上記各側と遜色のない優れたものであること
が明らかであった。

以上の説明から明らかなように、本発明においては多層
配線構造体における層間樹脂層としてシランカップリン
グ剤の適釦を含有するポリイミドを用いたことにより、
表面段差の解消及び階間密着性の著しい向上による特性
の向上が著しく、特にＬＳＩやＵ−ＬＳ　Ｉに用いて優
れた効呆を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２しｊは夫々従来品及び本発明実施例多層
配線構造体の工程的断面図である。 １．１１・・・シリコン半導体基板、２．】２・・・２
酸化シリコン膜、３，１３・・・第１配線導体層、５゜
１４・・・樹脂膜、６，１５・・・第２配線導体層、２
′。 ５１　、１４１・・・窓孔。 手続補正書 昭和５ばＴ−５月２０１１ 特許庁長官着杉和夫　殿 １、事件の表示 昭和５７年　特許　願第　１１４０８８　　号２、発明
の名称 多層配線構造体の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特　許　　出願人（０２９）沖電
気工業株式会社 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　昭和　　年　　月　　日（自発
）６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ２１″ＥＴ、６・　　　　７り；訃。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板表面に一般的に樹脂層を介して第１゜第２等
   複数の配線導体層を積層させる多層配線構造体を得るに
   当り、少なくとも１個の半導体素子を有する半導体基板
   表面に設けられたシリコン酸化物もしくはシリコン窒化
   物を含む絶縁膜を介して電気的に隔離した所定の半導体
   領域表面ＶＣＰ９Ｔ定パターンの第１配線導体層を設け
   、この第１配線導体層上に、所望の位働で後記第２配線
   導体層に導通させる窓孔を具えたポリイミド樹脂に対し
   て０．１〜１５重量％のシランカップリング剤を加えて
   なる樹脂膜層を形成し、更にその上に前記窓孔で第１配
   線導体層に接続する所定パターンを有する第２配線導体
   層を形成し、必要に応じて以下同順に他の配線導体ＮＩ
   を設けるようにしたことを特徴とする多層配線構造体の
   製造方法。