JPS61171132A - 貫通孔の形成方法 - Google Patents

貫通孔の形成方法

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JPS61171132A JP60201904A JP20190485A JPS61171132A JP S61171132 A JPS61171132 A JP S61171132A JP 60201904 A JP60201904 A JP 60201904A JP 20190485 A JP20190485 A JP 20190485A JP S61171132 A JPS61171132 A JP S61171132A
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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】 A、産業上の利用分野 本発明は、絶縁体層中に貫通孔を形成するための方法に
係る。
B、従来技術 集積回路素子の上部に形成された絶縁体層中に貫通孔を
形成する一般的概念は1周知である。それらの貫通孔は
、導電性材料で充填されていて。
下の素子と外部信号源との間に電気接点を与える。
更に、上記貫通孔により相互接続されている予め選択さ
れた領域を除き、金属化領域を相互に分離させるために
複数の絶縁層を用いて、それらの金属化領域を′有する
複数の層が形成されている。
当技術分野に於ては、金属部の段部を被覆する場合の問
題が従来存在している1貫通孔の側壁の傾斜が大きすぎ
ると、金属層は、貫通孔により生じた“段部”を被覆し
ない場合がある。そのような不連続な被覆は、線の解放
状態を生じて、素子の性能を実質的に劣化させることが
ある。その問題を解決する1つの方法は、貫通孔の側壁
の傾斜の鋭った角度を減少させることである。
米国特許第3880684号明細書は、侵食不可能なマ
スクを用いて、2重の誘電体構造体(異なるエツチング
特性を有する2つの誘電体層より成る)をエツチングす
る方法を開示している。それらの誘電体材料及びそれら
の層の相対的位置が、所望の貫通孔のプロフィルを形成
するように、予め選択されている。
米国特許第4369090号明細書は、初めに部分的に
硬化した層を用い、該層を硬化剤に選択的にさらして、
該層に所望のエツチング特性を生ぜしぬることにより、
ポリイミド絶縁体中に傾斜を有する貫通孔を形成する方
法を開示している。
米国特許第4378383号明細書は、絶縁体層中に貫
通孔を形成する方法を開示している。エツチング中に侵
食される、外側に張出した側壁を有するマスク層が用い
られている。
エレクトロケミカル・サイエンス・アンド・テクノロジ
、1978年6月、第860頁乃至865頁に於ける論
文は、より速いエツチング速度を有する上層を用いて、
下層中に予め選択された縁端部のプロフィルを形成する
ことについて論じている。
C0発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、絶縁体層中の貫通孔の側壁の傾斜を該
絶縁体層上の層の厚さによって制御することにより、上
記傾斜を選択的に形作ることかできる。改良された貫通
孔の形成方法を提供することである。
D1問題点を解決するための手段 本発明は、絶縁体層中に所定の傾斜の側壁を有する貫通
孔を形成するための方法に於て;上記絶縁体層と実質的
に同じ速度でエツチングされる。
選択された厚さを有する剥離可能な層を上記絶縁体層上
に形成し;上記の剥離可能な層上に、上記の剥離可能な
層と異なるエツチング特性を有する材料のパターン化さ
れた層を形成し;上記のパターン化された層をエッチン
グ・マスクとして用いて、上記の剥離可能な層及び上記
絶縁体層を等方性トチングして・上記絶縁体層中に貫通
孔を形     J成することを含む;貫通孔の形成方
法を提供する。
本発明の方法に於ては、基板上に形成された絶縁体層上
に、該絶縁体層と同様なエツチング特性を有する、剥離
可能な暦を形成する。その剥離可能な層の上に、該層と
異なるエツチング特性を有する、侵食不可能なマスク層
を形成する。それから、上記の侵食不可能なマスク層に
所望の貫通孔のパターンを形成し、上記の侵食不可能な
マスク層を経て、上記の剥離可能な層および上記絶縁体
層をエツチングして、上記絶縁体層中に貫通孔を形成す
る。上記絶縁体層中に形成された貫通孔の傾斜は、上記
絶縁体層の厚さと上記の剥離可能な層の厚さとの組み合
わせにより決定される。
E、実施例 第1A図乃至第1D図を参照して、本発明の詳細な説明
する。第1A図は、エツチング前の付着された層の断面
を示している。シリコン基板10上に、ポリイミド層1
2を、従来技術により形成する。基板を350℃のベー
キング工程にさらすことにより、ポリイミド層12を充
分に硬化させる。ポリイミド層12は、直接基板10上
でなく、従来の集積回路等に於ける、基板上に予め付着
されている金属層、拡散領域、又は任意の他の構造体上
に形成されることもできる。
次に上記の硬化されたポリイミド層12上に、剥離可能
な層14を付着させる。剥離可能な層14は、下のポリ
イミド層12に影響を与えずに、剥離できる、又は他の
方法で除去できる任意の材料より成る。更に、剥離可能
な層14とポリイミド層12とは、同様なエツチング速
度を有しているべきである。そのような材料の1例は2
部分的に硬化されたポリイミド(即ち、略120’cで
略20分間ベーキングされたポリイミド)である。
その材料は下のポリイミド層をエツチングせずに。
N−メチル・ピロリドン(NMP)を用いたエツチング
により剥離させて除去することができる。
又、それらの2つのポリイミド層は、実質的に同様なエ
ツチング速度を有している。完全に硬化されていないポ
リイミドのもう1つの有利な特徴は。
後の処理に於て、再溶融したり、変形したりしないこと
である。以下に更に詳述するように、2つのポリイミド
層の厚さが、ポリイミド層12中に形成される貫通孔に
側壁の傾斜を決定する。
次に、上記ポリイミド層14を、侵食不可能なマスク層
16で被覆する。マスク層16は、酸素(o2)プラズ
マ・ガス中ではエツチングされない(即ち、侵食不可能
である)が、テトラフルオルメタン(CF4)及び酸素
(02)のプラズマ・ガス中ではエツチングされる。任
意の材料(例えば、シリコン、又は硼珪酸塩ガラス或は
燐珪酸塩ガラスの如き回転被覆されたガラス)より成る
好ましくは、マスク層16は、低温(90℃よりも低い
)気相付着技術を用いて付着されたシリコンより成る。
マスク層16は、略50nmの薄い厚さを有しているべ
きである。その厚さに於て、シリコンは、ピン・オール
を有しない程度に充分に厚く、透明になる程度に充分に
薄い(マスクの整合を容易にする)。
次に、マスク層16上にフォトレジスト層18を被覆す
る。上記フォトレジスト層18を、従来技術に従って、
マスクし、露光し、KOH中で現像する。シリコンのマ
スク層16及びフォトレジスト層18の代りに、シリコ
ンを豊富に含むフォトレジストより成る単一の層(o2
プラズマ中でのエツチング速度が遅い)を用いてもよい
。そのようなフォトレジストは、標準的なフォトレジス
トを、HNDSの如き硬化剤にさらすことにより、形成
することができる。フォトレジストは、それらの化合物
中に存在するシリコンを吸収し、シリコンを豊富に含む
フォトレジストを形成する。
第1B図に示す如く、マスク層16を、CF4及び02
を用いた異方性のプラズマ・エツチングにより、フォト
レジスト層18を経てエツチングする。上記フォトレジ
スト層中に形成されたパターンをマスク層16に写すた
めに充分な時間間隔の間、上記構造体をエツチングする
。そのプロセスの間、ポリイミドはCF、及び02のプ
ラズマ中でエツチングされないので、下の剥離可能な層
14はエツチングされない。
次に、第1C図に示す如く、剥離可能な層14    
   J及びポリイミド層12が異方性エツチングされ
るように、エツチング・ガスをCF、及び0□から純粋
なo2に変える。マスク層16は、そのエツチング工程
の間、剥離可能な層14の上面を保護する。下の層がエ
ツチングされるとき、フォトレジスト層18も除去され
る。このエツチング工程は、プラズマ・エツチング又は
高圧の反応性イオン・エツチングを用いて達成すること
ができる。
剥離可能な層14及びポリイミド層12中にエツチング
される貫通孔のプロフィルは、エツチングの温度、時間
等の関数である。それら2つの層の各の厚さが、ポリイ
ミド層12中にエツチングされる貫通孔の側壁に於て制
御可能な傾斜を生じるその特徴は、第2A図乃至第2E
図に詳しく示されている。第2A図に示す如く、剥離可
能な層14とポリイミド層12とが同一の厚さを有する
場合、貫通孔の側壁の傾斜は略60°である。側壁の傾
斜は次式により示される。
第2B図に示す如く、剥離可能な層14がポリイミド層
12の厚さの1.5倍に等しい場合には、傾斜が53″
に減少する。第2C図に示す如く、その比が2=1の場
合には、角度が48°に減少し、第2D図に示す如く、
その比が3=1の場合には、角度が41°になり、第2
E図に示す如くその比が4:1の場合には、角度が37
°になる。
第2A図乃至第2E図に示されている各各の例に於て、
層12及び層14中にエツチングされる貫通孔の全体的
プロフィルは同じである0層14の厚さが層12に関し
て増加するに従って、ポリイミド層12中にエツチング
される貫通孔の側壁が貫通孔の全体的プロフィルの底の
部分によって画成される度合が大きくなる。従って1貫
通孔の全体的プロフィルは、その底部の領域に於て、傾
斜が減少しているので、貫通孔の側壁の傾斜は、層14
の厚さが増加するに従って、減少する。
層12及び層14中に貫通孔が完全に形成された後、プ
ラズマ・エツチング・ガスを、再び純粋なo2からCF
4及び02の混合物に変えて、マスク層16を除去する
。最後に第1D図に示す如く、剥離可能な層14を、N
−メチル・ピロリドン溶液中で湿式エツチングすること
により除去をして。
所定の傾斜の側壁を有する貫通孔を有しているポリイミ
ド層12を形成する。本発明の方法に従って形成された
貫通孔は、公知の任意の金属化方法を用いて金属化する
ことができる。前述のように。
剥離可能な層14は、下のポリイミド層12に悪影響を
与えずに、湿式エツチングにより剥離させて除去するこ
とができる。120’Cで硬化されたポリイミドの如き
材料より成る。N−メチル・ピロリドンによる剥離工程
の前に、不純物を除くために、剥離可能な層14を酸素
プラズマによる灰化工程に短時間の間さらすことができ
る。その工程は、剥離可能な層14の剥離可能性を増す
以上に於て絶縁体層中に形成された貫通孔の側壁の傾斜
を選択的に形作ることができる本発明の方法について述
べた0本発明の方法を用いることにより、用いられる金
属パターンに最も有利な側壁の傾斜を選択することがで
きる0本発明の方法は、貫通孔の形成及び金属化技術に
於て広範囲に適応することができる0例えば、二酸化シ
リコン層がポリイミド層12の機能を有し、窒化シリコ
ン層が剥離可能な層14の機能を有し、パターン化され
たアルミニウム層が侵食不可能なマスク層16の機能を
有している構造体にも、本発明の方法を用いることがで
きる。
F1発明の効果 本発明によれば、絶縁体層中の貫通孔の側壁の傾斜を該
絶縁体層上の層の厚さによって制御することにより、上
記傾斜を選択的に形作ることかできる。改良された貫通
孔の形成方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1A図乃至第1D図は本発明の方法に於て用いられる
層の付着及びエツチングを示す一連の断面図、第2A図
乃至第2E図は剥離可能な層の厚さの関数として、貫通
孔の側壁の傾斜の変化を示す一連の断面図である。 10・・・・シリコン基板、12・・・・ポリイミド層
(絶縁体層)、14・・・・剥離可能な層、16・・・
・     J侵食不可能なマスク層、18・・・・フ
ォトレジスト層。 02、NMPL:よん剥“自重 ↓

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 絶縁体層中に所定の傾斜の側壁を有する貫通孔を形成す
    るための方法に於て、 上記絶縁体層と実質的に同じ速度でエッチングされる、
    選択された厚さを有する剥離可能な層を上記絶縁体層上
    に形成し、 上記の剥離可能な層上に、上記の剥離可能な層と異なる
    エッチング特性を有する材料のパターン化された層を形
    成し、 上記のパターン化された層をエッチング・マスクとして
    用いて、上記の剥離可能な層及び上記絶縁体層を等方性
    エッチングして、上記絶縁体層中に貫通孔を形成するこ
    とを含む、 貫通孔の形成方法。
JP60201904A 1985-01-22 1985-09-13 貫通孔の形成方法 Granted JPS61171132A (ja)

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US693698 1967-12-27
US06/693,698 US4624740A (en) 1985-01-22 1985-01-22 Tailoring of via-hole sidewall slope

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JPH0445974B2 JPH0445974B2 (ja) 1992-07-28

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