JPH04262593A - 多層配線構造体およびその製造方法とその用途 - Google Patents
多層配線構造体およびその製造方法とその用途Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリイミドを絶縁層と
する多層配線に係り、特に、低熱膨張性ポリイミドを層
間絶縁膜とすることによる低熱応力化と、導体/絶縁膜
,絶縁膜/導体、又は絶縁膜間界面の優れた接着信頼性
を合わせ持った多層配線に関する。
する多層配線に係り、特に、低熱膨張性ポリイミドを層
間絶縁膜とすることによる低熱応力化と、導体/絶縁膜
,絶縁膜/導体、又は絶縁膜間界面の優れた接着信頼性
を合わせ持った多層配線に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリイミド系樹脂は、耐熱性,耐薬品性
,絶縁性に優れ、誘電率が低いことから多層配線板の層
間絶縁膜材として用いられている。しかし、従来のポリ
イミドは、層間絶縁膜として用いた場合、加熱硬化後の
熱応力、即ち基板や配線材料とポリイミドとの熱膨張率
差に起因する応力から生じるクラックや密着不良などが
問題である。これを避けるためには、基板や配線材料と
できるだけ近い熱膨張率を有することが望ましい。そこ
で特開昭61−176196号公報に記載の様に、ロッ
ドライクな構造を有するために熱膨張率が2×10−5
K−1以下と基板や配線材料に近い熱膨張率を有する低
熱膨張性ポリイミドを絶縁膜として適用することが有用
である。ところが、完全硬化された低熱膨張性ポリイミ
ドを用いた絶縁層に、何らかの処理を施さずに直接、他
の基材を形成した場合、上記ポリイミドの密着性が非常
に低いために、絶縁層と絶縁層または、絶縁層と配線金
属の界面で剥離が生じ信頼性の面で問題である。このよ
うな問題を解決する1つの方法として、特開平1−24
5586 号公報においては、導体と絶縁体の密着性向
上のために、絶縁体が導体と接する高熱膨張性樹脂とそ
れに接する低熱膨張樹脂の2層から成るフレキシブルプ
リント板が記載されている。しかし、モジュール用配線
基板や、多層フレキシブル配線基板,LSI多層配線の
ような、複数の絶縁膜層と複数の導電体パターンからな
る多層配線を有する多層配線基板においては、導体/ポ
リイミド界面のほかに基板/ポリイミド,ポリイミド/
ポリイミド界面においても、高密着性が要求される為に
、低熱膨張性と各種界面の高接着性を同時に満たす新た
な解決策を講ずる必要があった。
,絶縁性に優れ、誘電率が低いことから多層配線板の層
間絶縁膜材として用いられている。しかし、従来のポリ
イミドは、層間絶縁膜として用いた場合、加熱硬化後の
熱応力、即ち基板や配線材料とポリイミドとの熱膨張率
差に起因する応力から生じるクラックや密着不良などが
問題である。これを避けるためには、基板や配線材料と
できるだけ近い熱膨張率を有することが望ましい。そこ
で特開昭61−176196号公報に記載の様に、ロッ
ドライクな構造を有するために熱膨張率が2×10−5
K−1以下と基板や配線材料に近い熱膨張率を有する低
熱膨張性ポリイミドを絶縁膜として適用することが有用
である。ところが、完全硬化された低熱膨張性ポリイミ
ドを用いた絶縁層に、何らかの処理を施さずに直接、他
の基材を形成した場合、上記ポリイミドの密着性が非常
に低いために、絶縁層と絶縁層または、絶縁層と配線金
属の界面で剥離が生じ信頼性の面で問題である。このよ
うな問題を解決する1つの方法として、特開平1−24
5586 号公報においては、導体と絶縁体の密着性向
上のために、絶縁体が導体と接する高熱膨張性樹脂とそ
れに接する低熱膨張樹脂の2層から成るフレキシブルプ
リント板が記載されている。しかし、モジュール用配線
基板や、多層フレキシブル配線基板,LSI多層配線の
ような、複数の絶縁膜層と複数の導電体パターンからな
る多層配線を有する多層配線基板においては、導体/ポ
リイミド界面のほかに基板/ポリイミド,ポリイミド/
ポリイミド界面においても、高密着性が要求される為に
、低熱膨張性と各種界面の高接着性を同時に満たす新た
な解決策を講ずる必要があった。
【0003】密着性の低いポリイミドを積層する方法と
しては、特開昭57−83432号公報に示されるよう
な、FEPを熱融着性の接着剤として用いる方法も考案
されているが、その耐熱性(特に軟化点及び融点)はポ
リイミドよりも低く、ポリイミドの優れた耐熱性を発揮
することができない。
しては、特開昭57−83432号公報に示されるよう
な、FEPを熱融着性の接着剤として用いる方法も考案
されているが、その耐熱性(特に軟化点及び融点)はポ
リイミドよりも低く、ポリイミドの優れた耐熱性を発揮
することができない。
【0004】また、特公昭57−5229号公報記載の
ような、半硬化ポリアミック酸フィルムを用いて、硬化
したポリイミド同士積層する方法も考案されているが、
完全硬化後の低熱膨張性ポリイミドに関しては、接着性
の向上はほとんど認められない。
ような、半硬化ポリアミック酸フィルムを用いて、硬化
したポリイミド同士積層する方法も考案されているが、
完全硬化後の低熱膨張性ポリイミドに関しては、接着性
の向上はほとんど認められない。
【0005】特開昭62−227963号公報記載のよ
うなシリコン変性ポリイミドは、ガラスやシリコン基板
などに対する密着性の高くなることが知られている。し
かし、硬化したシリコン変性低熱膨張性ポリイミド上に
低熱膨張性ポリイミドを形成した場合、ポリイミド絶縁
膜同士の密着力が低いという点で問題が有る。
うなシリコン変性ポリイミドは、ガラスやシリコン基板
などに対する密着性の高くなることが知られている。し
かし、硬化したシリコン変性低熱膨張性ポリイミド上に
低熱膨張性ポリイミドを形成した場合、ポリイミド絶縁
膜同士の密着力が低いという点で問題が有る。
【0006】このように、何種類もの界面が存在するよ
うな多層配線板の形成にあたっては、従来の方法では、
全ての界面における高密着性と低熱膨張性を同時に満足
させることができなかった。
うな多層配線板の形成にあたっては、従来の方法では、
全ての界面における高密着性と低熱膨張性を同時に満足
させることができなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、低熱膨
張性ポリイミドを層間絶縁膜として多層配線構造を形成
することは困難であった。
張性ポリイミドを層間絶縁膜として多層配線構造を形成
することは困難であった。
【0008】本発明の目的は、低熱膨張性ポリイミドを
用いた多層配線構造を形成する際に、低熱膨張性を保持
しつつポリイミドに関する各種界面の密着性を向上させ
ることで、信頼性に富んだ多層配線を行なうことにある
。
用いた多層配線構造を形成する際に、低熱膨張性を保持
しつつポリイミドに関する各種界面の密着性を向上させ
ることで、信頼性に富んだ多層配線を行なうことにある
。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、低熱膨張性高分子層及び導電体パターン層の上下に
、フレキシブルで接着性にすぐれた絶縁性薄膜を介在さ
せた構成を提供することにより、信頼性にすぐれた多層
配線構造体を提供することができる。本発明の要旨を次
に述べる。
に、低熱膨張性高分子層及び導電体パターン層の上下に
、フレキシブルで接着性にすぐれた絶縁性薄膜を介在さ
せた構成を提供することにより、信頼性にすぐれた多層
配線構造体を提供することができる。本発明の要旨を次
に述べる。
【0010】本発明の第1は複数の導電体パターン層と
、複数の低熱膨張性高分子絶縁膜層とからなる多層配線
構造体において、絶縁膜である低熱膨張性高分子の熱膨
張係数が2×10−5K−1〜4×10−6K−1であ
り、該低熱膨張性高分子膜絶縁層及び導電体パターン層
の上下に主鎖に屈曲性の大きな結合を少なくとも一つ持
つフレキシブルな骨格のポリイミド膜が形成されている
ことを特徴とする多層配線構造体を提供する。該発明の
低熱膨張性高分子絶縁膜とは、例えば低熱膨張性ポリイ
ミド,芳香族ヘテロ環ポリマが有用である。また、前記
のフレキシブルで接着性にすぐれたポリイミド膜は、半
硬化状態で用いるのが最も望ましいが、完全に硬化され
た膜上に金属配線パターン層を形成する必要がある場合
には完全硬化された界面改質膜上に配線を施した上に再
び高接着性薄膜を半硬化状態で形成し、その後低熱膨張
性高分子絶縁膜を形成すれば問題なく多層配線構造体を
提供できる。
、複数の低熱膨張性高分子絶縁膜層とからなる多層配線
構造体において、絶縁膜である低熱膨張性高分子の熱膨
張係数が2×10−5K−1〜4×10−6K−1であ
り、該低熱膨張性高分子膜絶縁層及び導電体パターン層
の上下に主鎖に屈曲性の大きな結合を少なくとも一つ持
つフレキシブルな骨格のポリイミド膜が形成されている
ことを特徴とする多層配線構造体を提供する。該発明の
低熱膨張性高分子絶縁膜とは、例えば低熱膨張性ポリイ
ミド,芳香族ヘテロ環ポリマが有用である。また、前記
のフレキシブルで接着性にすぐれたポリイミド膜は、半
硬化状態で用いるのが最も望ましいが、完全に硬化され
た膜上に金属配線パターン層を形成する必要がある場合
には完全硬化された界面改質膜上に配線を施した上に再
び高接着性薄膜を半硬化状態で形成し、その後低熱膨張
性高分子絶縁膜を形成すれば問題なく多層配線構造体を
提供できる。
【0011】本発明の第2は、複数の導電体パターン層
と、複数の低熱膨張性高分子絶縁膜層からなる多層配線
構造において、導電体パターン層および低熱膨張性高分
子絶縁膜層の上下にポリマ膜が形成され、かつ導電体パ
ターン層あるいは低熱膨張性高分子絶縁膜層と該ポリイ
ミド膜とのピール接着強度が200g/cm〜1000
g/cmで、該ポリイミド膜の耐熱性が空気中で減量開
始温度が400℃〜600℃であることを特徴とする多
層配線構造体を提供する。
と、複数の低熱膨張性高分子絶縁膜層からなる多層配線
構造において、導電体パターン層および低熱膨張性高分
子絶縁膜層の上下にポリマ膜が形成され、かつ導電体パ
ターン層あるいは低熱膨張性高分子絶縁膜層と該ポリイ
ミド膜とのピール接着強度が200g/cm〜1000
g/cmで、該ポリイミド膜の耐熱性が空気中で減量開
始温度が400℃〜600℃であることを特徴とする多
層配線構造体を提供する。
【0012】本発明の第3は、低熱膨張性高分子層及び
導電体パターン層の上下に、フレシブルで接着性にすぐ
れた絶縁性薄膜を介在させた構成を含む多層配線構造体
の製造方法を提供する。
導電体パターン層の上下に、フレシブルで接着性にすぐ
れた絶縁性薄膜を介在させた構成を含む多層配線構造体
の製造方法を提供する。
【0013】本発明の第4は、低熱膨張性高分子層及び
薄電体パターン層の上下に、フレシブルで接着性にすぐ
れた絶縁性薄膜を介在させた構成を含む多層配線構造体
を利用した多層フレキシブルプリント板,高密度多層配
線基板,半導体装置を提供する。
薄電体パターン層の上下に、フレシブルで接着性にすぐ
れた絶縁性薄膜を介在させた構成を含む多層配線構造体
を利用した多層フレキシブルプリント板,高密度多層配
線基板,半導体装置を提供する。
【0014】本発明において、低熱膨張性高分子層は、
熱膨張係数が2×10−5K−1〜4×10−6K−1
の高分子であり、式
熱膨張係数が2×10−5K−1〜4×10−6K−1
の高分子であり、式
【0015】
【化13】
【0016】及び/または
【0017】
【化14】
【0018】で表わされる化学構造単位を有するポリイ
ミド,ポリベンズイミダゾール,ポリベンズオキサゾー
ル,ポリベンズチアゾール,ポリピロロンなどの芳香族
ヘテロ環ポリマなどがある。
ミド,ポリベンズイミダゾール,ポリベンズオキサゾー
ル,ポリベンズチアゾール,ポリピロロンなどの芳香族
ヘテロ環ポリマなどがある。
【0019】ここで用いる低熱膨張性ポリイミドは
【0
020】
020】
【化15】
【0021】及び/または
【0022】
【化16】
【0023】(ただし、Rはアルキル基,フッ素化アル
キル基,アルコキシル基,フッ素化アルコキシル基,ア
シル基,ハロゲンから選ばれ、lは0〜4の整数、mは
0〜2の整数、nは0〜3の整数である。)から構成さ
れている。
キル基,アルコキシル基,フッ素化アルコキシル基,ア
シル基,ハロゲンから選ばれ、lは0〜4の整数、mは
0〜2の整数、nは0〜3の整数である。)から構成さ
れている。
【0024】また、ポリイミド分子の構成単位は次の式
から選ばれる。
から選ばれる。
【0025】
【化17】
【0026】(式中、Rはアルキル基,フッ素化アルキ
ル基,アルコキシル基,フッ素化アルコキシル基,アシ
ル基,ハロゲンから選ばれ、kは0〜3の整数、lは0
〜4の整数、mは0から2の整数、nは0〜3の整数で
ある。)このポリイミド分子に、さらに、他のポリマー
をブレンド、あるいは共重合させたものであってもよい
。
ル基,アルコキシル基,フッ素化アルコキシル基,アシ
ル基,ハロゲンから選ばれ、kは0〜3の整数、lは0
〜4の整数、mは0から2の整数、nは0〜3の整数で
ある。)このポリイミド分子に、さらに、他のポリマー
をブレンド、あるいは共重合させたものであってもよい
。
【0027】このような骨格を持つポリイミドは芳香族
アミノジカルボン酸誘導体の単独重合、または芳香族ジ
アミン、もしくは芳香族ジイソシアナートと芳香族テト
ラカルボン酸誘導体との反応によって得ることができる
。
アミノジカルボン酸誘導体の単独重合、または芳香族ジ
アミン、もしくは芳香族ジイソシアナートと芳香族テト
ラカルボン酸誘導体との反応によって得ることができる
。
【0028】テトラカルボン酸誘導体は、エステル,酸
無水物,酸塩化物がある。酸無水物を用いると、合成上
望ましい。合成反応は、一般的には、N−メチルピロリ
ドン,ジメチルホルムアミド,ジメチルアセトアミド,
ジメチルスルホキサイド,硫酸ジメチル,スルホラン,
ブチロラクトン,クレゾール,フェノール,ハロゲン化
フェノール,シクロヘキサノン,ジオキサン等の溶媒中
で、0〜200℃の範囲で行われる。
無水物,酸塩化物がある。酸無水物を用いると、合成上
望ましい。合成反応は、一般的には、N−メチルピロリ
ドン,ジメチルホルムアミド,ジメチルアセトアミド,
ジメチルスルホキサイド,硫酸ジメチル,スルホラン,
ブチロラクトン,クレゾール,フェノール,ハロゲン化
フェノール,シクロヘキサノン,ジオキサン等の溶媒中
で、0〜200℃の範囲で行われる。
【0029】本発明で用いられるジアミノカルボン酸誘
導体は、4−アミノフタル酸、4−アミノ−5−メチル
フタル酸、4−(p−アニリノ)−フタル酸、4−(3
,5−ジメチル−4アニリノ)フタル酸など、あるいは
これらのエステル,酸無水物,酸塩化物などが挙げられ
る。
導体は、4−アミノフタル酸、4−アミノ−5−メチル
フタル酸、4−(p−アニリノ)−フタル酸、4−(3
,5−ジメチル−4アニリノ)フタル酸など、あるいは
これらのエステル,酸無水物,酸塩化物などが挙げられ
る。
【0030】芳香族ジアミンには、次のものが挙げられ
る。p−フェニレンジアミン、2,5−ジアミノトルエ
ン、2,5−ジアミノキシレン、ジアミノデュレン(2
,3,5,6−テトラメチル−p−フェニレンジアミン
)、2,5−ジアミノベンゾトリフルオライド、2,5
−ジアミノアニソール、2,5−ジアミノアセトフェノ
ン、2,5−ジアミノベンゾフェノン、2,5−ジアミ
ノジフェニル、2,5−ジアミノフルオロベンゼン、ベ
ンジジン、o−トリジン、m−トリジン、3,3′−ジ
メトキシベンジジン、3,3′,5,5′−テトラメチ
ルベンジジン、3,3′−ジ(トリフルオロメチル)ベ
ンジジン、3,3′−ジアセチルベンジジン、3,3′
−ジフルオロベンジジン、オクタフルオロベンジジン、
4,4′−ジアミノターフェニル、4,4′−ジアミノ
クオータフェニル。
る。p−フェニレンジアミン、2,5−ジアミノトルエ
ン、2,5−ジアミノキシレン、ジアミノデュレン(2
,3,5,6−テトラメチル−p−フェニレンジアミン
)、2,5−ジアミノベンゾトリフルオライド、2,5
−ジアミノアニソール、2,5−ジアミノアセトフェノ
ン、2,5−ジアミノベンゾフェノン、2,5−ジアミ
ノジフェニル、2,5−ジアミノフルオロベンゼン、ベ
ンジジン、o−トリジン、m−トリジン、3,3′−ジ
メトキシベンジジン、3,3′,5,5′−テトラメチ
ルベンジジン、3,3′−ジ(トリフルオロメチル)ベ
ンジジン、3,3′−ジアセチルベンジジン、3,3′
−ジフルオロベンジジン、オクタフルオロベンジジン、
4,4′−ジアミノターフェニル、4,4′−ジアミノ
クオータフェニル。
【0031】またこれらのジイソシアネート化合物も同
様に使用できる。
様に使用できる。
【0032】テトラカルボン酸誘導体としては、ピロメ
リット酸、メチルピロメリット酸、ジメチルピロメリッ
ト酸、ジ(トリフルオロメチル)ピロメリット酸、3,
3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸、p−(
3,4−ジカルボキシフェニル)ベンゼン、またはこれ
らの酸無水物、酸塩化物、エステルなどが挙げられる。
リット酸、メチルピロメリット酸、ジメチルピロメリッ
ト酸、ジ(トリフルオロメチル)ピロメリット酸、3,
3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸、p−(
3,4−ジカルボキシフェニル)ベンゼン、またはこれ
らの酸無水物、酸塩化物、エステルなどが挙げられる。
【0033】また、Si,SiO2 ,Al,SiN等
の基板への接着性向上の為に、一般式
の基板への接着性向上の為に、一般式
【0034】
【化18】
【0035】または
【0036】
【化19】(R1,R3、は一価の有機基、R2,R4
は二価の有機基、p,qは1
は二価の有機基、p,qは1
【0037】より大きい整数。)で示されるジアミノシ
ロキサンを芳香族ジアミンの一部に用いてもよい。
ロキサンを芳香族ジアミンの一部に用いてもよい。
【0038】本発明の高接着性薄膜は、主鎖に屈曲性の
大きな結合−Ar−X−Ar−(Xは屈曲性の大きな二
価の有機基)を少なくとも1つ以上持ったフレキシブル
な骨格を有し、低熱膨張性ポリイミドの高耐熱性を十分
に発揮しうる高分子膜であり、ベンゾオキサゾール系樹
脂、ベンゾチアゾール系樹脂、マレイミド系樹脂及び以
下のモノマからなるポリイミドである。芳香族ジアミン
として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スルホン、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サル
ファイド、4,4″−ジアミノジシクロヘキシルメタン
、4,4′−ビス(パラアミノフェノキシ)ビフェニル
、4,4′−ビス(メタアミノフェノキシ)ジフェニル
スルホン、2,2′−ビス{4−(パラアミノフェノキ
シ)フェニル}プロパン、3,3′−ジメチル−4,4
′−ジアミノジフェニルメタン、2,2−ビス{4−(
パラアミノフェノキシ)フェニル}ヘキサフルオロプロ
パン、4,4′−ジアミノベンゾフェノン、4,4′−
ビス(パラアミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、4
,4′−ジチオジアニリン等が挙げられる。酸二無水物
としては、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物、2,2−ビス{4−(3,4−ジ
カルボキシフェノキシ)フェニル}プロパン酸二無水物
、2,2−ビス{4−(3,4−ジカルボキシフェノキ
シ)フェニル}ヘキサフルオロプロパン酸二無水物、3
,3′,4,4′−ジフェニルエーテルテトラカルボン
酸二無水物、3,3′,4,4′−ジフェニルスルホン
テトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジ
カルボキシフェニル)プロパン酸二無水物、2,2−ビ
ス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプ
ロパン酸二無水物等が挙げられる。前述の芳香族ジアミ
ンを用いた場合は、酸二無水物としてピロメリット酸二
無水物あるいは、3,3′,4,4′−ビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物を用いてもよい。
大きな結合−Ar−X−Ar−(Xは屈曲性の大きな二
価の有機基)を少なくとも1つ以上持ったフレキシブル
な骨格を有し、低熱膨張性ポリイミドの高耐熱性を十分
に発揮しうる高分子膜であり、ベンゾオキサゾール系樹
脂、ベンゾチアゾール系樹脂、マレイミド系樹脂及び以
下のモノマからなるポリイミドである。芳香族ジアミン
として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スルホン、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サル
ファイド、4,4″−ジアミノジシクロヘキシルメタン
、4,4′−ビス(パラアミノフェノキシ)ビフェニル
、4,4′−ビス(メタアミノフェノキシ)ジフェニル
スルホン、2,2′−ビス{4−(パラアミノフェノキ
シ)フェニル}プロパン、3,3′−ジメチル−4,4
′−ジアミノジフェニルメタン、2,2−ビス{4−(
パラアミノフェノキシ)フェニル}ヘキサフルオロプロ
パン、4,4′−ジアミノベンゾフェノン、4,4′−
ビス(パラアミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、4
,4′−ジチオジアニリン等が挙げられる。酸二無水物
としては、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物、2,2−ビス{4−(3,4−ジ
カルボキシフェノキシ)フェニル}プロパン酸二無水物
、2,2−ビス{4−(3,4−ジカルボキシフェノキ
シ)フェニル}ヘキサフルオロプロパン酸二無水物、3
,3′,4,4′−ジフェニルエーテルテトラカルボン
酸二無水物、3,3′,4,4′−ジフェニルスルホン
テトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジ
カルボキシフェニル)プロパン酸二無水物、2,2−ビ
ス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプ
ロパン酸二無水物等が挙げられる。前述の芳香族ジアミ
ンを用いた場合は、酸二無水物としてピロメリット酸二
無水物あるいは、3,3′,4,4′−ビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物を用いてもよい。
【0039】本発明では、高接着性薄膜の薄膜を、低熱
膨張性ポリイミド膜厚の20%以下とすることが必要で
ある。高接着性薄膜用のポリイミドは、主鎖の骨格がフ
レキシブルであるために熱膨張率が大きい。従って、絶
縁層内における高接着性薄膜の存在量が大きくなると、
全体としての低熱膨張性が失われてしまうために、該薄
膜は、出来る限り薄く形成することが望ましい。
膨張性ポリイミド膜厚の20%以下とすることが必要で
ある。高接着性薄膜用のポリイミドは、主鎖の骨格がフ
レキシブルであるために熱膨張率が大きい。従って、絶
縁層内における高接着性薄膜の存在量が大きくなると、
全体としての低熱膨張性が失われてしまうために、該薄
膜は、出来る限り薄く形成することが望ましい。
【0040】
【作用】フレキシブルな骨格を有するポリイミド膜は、
下層を完全に硬化した後に上層を形成する場合、ロッド
ライクな構造を有する低熱膨張性ポリイミド膜同士に比
べ非常に密着力が高い。これはフレキシブルな骨格のポ
リイミドがロッドライクな骨格のポリイミドよりも分子
レベルでの絡み合い等が生じやすく、厚い拡散層を形成
するためと考えられる。従って、低熱膨張性ポリイミド
同士の界面に、フレキシブルなポリイミド同士の界面を
形成することで、絶縁層間の密着力が向上するものであ
る。また、屈曲性を有澄る高分子膜の膜厚を、低熱膨張
性ポリイミドの膜厚の20%以下にコントロールするこ
とで、全体の低熱膨張性は失われない。
下層を完全に硬化した後に上層を形成する場合、ロッド
ライクな構造を有する低熱膨張性ポリイミド膜同士に比
べ非常に密着力が高い。これはフレキシブルな骨格のポ
リイミドがロッドライクな骨格のポリイミドよりも分子
レベルでの絡み合い等が生じやすく、厚い拡散層を形成
するためと考えられる。従って、低熱膨張性ポリイミド
同士の界面に、フレキシブルなポリイミド同士の界面を
形成することで、絶縁層間の密着力が向上するものであ
る。また、屈曲性を有澄る高分子膜の膜厚を、低熱膨張
性ポリイミドの膜厚の20%以下にコントロールするこ
とで、全体の低熱膨張性は失われない。
【0041】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して工程
順に説明する。
順に説明する。
【0042】〈実施例1〜4〉図2−(a)は基板1上
に屈曲性を有するポリイミド薄膜2が形成されている。 この界面改質膜用ポリイミドは、表1に示した芳香族ジ
アミン1モルと、芳香族テトラカルボン酸1モルとをN
−メチルピロリドン中で反応させて得られたポリアミド
酸ワニスを用いた。このワニスをスピンコートし、10
0℃で1時間硬化させ、続いて200℃で30分硬化さ
せて(半硬化状態)、膜厚0.5 〜1μmの薄膜を得
る。
に屈曲性を有するポリイミド薄膜2が形成されている。 この界面改質膜用ポリイミドは、表1に示した芳香族ジ
アミン1モルと、芳香族テトラカルボン酸1モルとをN
−メチルピロリドン中で反応させて得られたポリアミド
酸ワニスを用いた。このワニスをスピンコートし、10
0℃で1時間硬化させ、続いて200℃で30分硬化さ
せて(半硬化状態)、膜厚0.5 〜1μmの薄膜を得
る。
【0043】次に図2−(b)に示すように低熱膨張性
ポリイミド層3を形成する。この低熱膨張性ポリイミド
は、芳香族ジアミンとしてp−PDA1モル,芳香族テ
トラカルボン酸としてs−BPDA1モルをNMP中で
反応させて得たポリアミド酸ワニスをスピンコートし、
膜厚10〜20μmで半硬化状態の膜を得る。
ポリイミド層3を形成する。この低熱膨張性ポリイミド
は、芳香族ジアミンとしてp−PDA1モル,芳香族テ
トラカルボン酸としてs−BPDA1モルをNMP中で
反応させて得たポリアミド酸ワニスをスピンコートし、
膜厚10〜20μmで半硬化状態の膜を得る。
【0044】さらに図2−(c)のように、屈曲性を有
するポリイミド薄膜4を100℃で1時間、続いて35
0℃で30分硬化(完全硬化状態)させて形成(膜厚0
.5〜1μm)した後、金属配線5を施す。この屈曲性
を有するポリイミド薄膜は、ジアミンとしてDDE1モ
ル、酸二無水物としてs−BPDA1モルを用いて得た
ワニスより形成した。
するポリイミド薄膜4を100℃で1時間、続いて35
0℃で30分硬化(完全硬化状態)させて形成(膜厚0
.5〜1μm)した後、金属配線5を施す。この屈曲性
を有するポリイミド薄膜は、ジアミンとしてDDE1モ
ル、酸二無水物としてs−BPDA1モルを用いて得た
ワニスより形成した。
【0045】次に図4のように、表1に示したジアミン
1モルと、酸二無水物1モルからなる界面改質薄膜を再
び半硬化状態で形成(膜厚0.5 〜1μm)した上に
、低熱膨張性ポリイミドを半硬化状態で形成(膜厚10
〜20μm)する。
1モルと、酸二無水物1モルからなる界面改質薄膜を再
び半硬化状態で形成(膜厚0.5 〜1μm)した上に
、低熱膨張性ポリイミドを半硬化状態で形成(膜厚10
〜20μm)する。
【0046】
【表1】
【0047】〈実施例5〉図1に実施例1に示した高接
着性ポリイミドを用いて高密度多層配線基板を試作した
例を示す。
着性ポリイミドを用いて高密度多層配線基板を試作した
例を示す。
【0048】1mm厚、100×100mm角のアルミ
ナ基板1の表面に、銅薄膜8を蒸着する。(a)レジス
トを塗布硬化後パターン形成し電気めっきによって第1
配線層5を形成した後、レジストを除去する。(b)そ
の上に実施例1のポリイミド前駆体ワニスをスピンコー
ト塗布し、窒素雰囲気中で200℃、30分の硬化条件
で、膜厚約1μmのポリイミド膜2を得る。(c)その
上に低熱膨張性ポリイミド膜3を同様に形成し膜厚約2
0μmとした。(d)さらに同様に実施例1のポリイミ
ド膜4を膜厚約1μmとなるように形成し、この際硬化
温度を400℃とし3層を同時に完全にイミド化した。 この後(a)〜(b)を繰り返すことにより10層を多
層配線基板を形成した。各配線層は、接続用のペデスタ
ルで接続されている。配線層の厚さは約5μm、ペデス
タルの厚さは約10μmである。
ナ基板1の表面に、銅薄膜8を蒸着する。(a)レジス
トを塗布硬化後パターン形成し電気めっきによって第1
配線層5を形成した後、レジストを除去する。(b)そ
の上に実施例1のポリイミド前駆体ワニスをスピンコー
ト塗布し、窒素雰囲気中で200℃、30分の硬化条件
で、膜厚約1μmのポリイミド膜2を得る。(c)その
上に低熱膨張性ポリイミド膜3を同様に形成し膜厚約2
0μmとした。(d)さらに同様に実施例1のポリイミ
ド膜4を膜厚約1μmとなるように形成し、この際硬化
温度を400℃とし3層を同時に完全にイミド化した。 この後(a)〜(b)を繰り返すことにより10層を多
層配線基板を形成した。各配線層は、接続用のペデスタ
ルで接続されている。配線層の厚さは約5μm、ペデス
タルの厚さは約10μmである。
【0049】
【発明の効果】本発明によれば、低熱膨張性ポリイミド
と配線パターン層との密着性が向上し、低熱膨張性ポリ
イミドを層間絶縁膜とする信頼性に富んだ多層配線構造
体を提供することが出来る。
と配線パターン層との密着性が向上し、低熱膨張性ポリ
イミドを層間絶縁膜とする信頼性に富んだ多層配線構造
体を提供することが出来る。
【図1】図1は、高密度多層配線基板の断面図である。
【図2】図2の(a)〜(c)は多層配線構造体の製造
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
1…基板、2…高接着性で屈曲性を有するポリイミド薄
膜、3…低熱膨張性ポリイミド、4…高接着性で屈曲性
を有するポリイミド薄膜、5…金属配線、6…高接着性
ポリイミド薄膜、7…低熱膨張性ポリイミド、8…銅薄
膜。
膜、3…低熱膨張性ポリイミド、4…高接着性で屈曲性
を有するポリイミド薄膜、5…金属配線、6…高接着性
ポリイミド薄膜、7…低熱膨張性ポリイミド、8…銅薄
膜。
Claims (16)
- 【請求項1】複数の導電体パターン層と、複数の低熱膨
張性高分子絶縁膜層とからなる多層配線構造体において
、絶縁膜である低熱膨張性高分子の熱膨張係数が2×1
0−5K−1〜4×10−6K−1であり、該低熱膨張
性高分子膜絶縁層及び導電体パターン層の上下に主鎖に
屈曲性の大きな結合を少なくとも一つ持つフレキシブル
な骨格のポリイミド膜が形成されていることを特徴とす
る多層配線構造体。 - 【請求項2】複数の導電体パターン層と、複数の低熱膨
張性ポリイミド絶縁膜層とからなる多層配線構造体にお
いて、絶縁膜である低熱膨張性ポリイミドの熱膨張係数
が2×10−5K−1〜4×10−6K−1であり、該
低熱膨張性ポリイミド層及び導電体パターン層の上下に
主鎖に屈曲性の大きな結合を少なくとも一つ持つフレキ
シブルな骨格のポリイミド膜が形成されていることを特
徴とする多層配線構造体。 - 【請求項3】複数の導電体パターン層と、複数の低熱膨
張性高分子絶縁膜層からなる多層配線構造において、導
電体パターン層および低熱膨張性高分子絶縁膜層の上下
にポリマ膜が形成され、かつ導電体パターン層あるいは
低熱膨張性高分子絶縁膜層と該ポリイミド膜とのピール
接着強度が200g/cm〜1000g/cmで、該ポ
リイミド膜と耐熱性が空気中で減量開始温度が400℃
〜600℃であることを特徴とする多層配線構造体。 - 【請求項4】複数の導電体パターン層と、複数の低熱膨
張性ポリイミド絶縁膜層からなる多層配線構造において
、導電体パターン層および低熱膨張性ポリイミド絶縁膜
層の上下に屈曲性を有するポリマ被膜が形成され、かつ
導電体パターン層あるいは低熱膨張性ポリイミド層と該
ポリマ膜とのピール接着強度が200g/cm〜100
0g/cmで、該ポリマ被膜の耐熱性が空気中で減量開
始温度が400℃〜600℃であることを特徴とする多
層配線構造体。 - 【請求項5】複数の導電体パターン層と、複数の低熱膨
張性ポリイミド絶縁膜層からなる多層配線構造において
、導電体パターン層および低熱膨張性ポリイミド絶縁膜
層の上下に屈曲性を有するポリイミド被膜が形成され、
かつ導電体パターン層あるいは低熱膨張性ポリイミド絶
縁膜層と該ポリイミド被膜とのピール接着強度が200
g/cm〜1000g/cmで、該ポリイミド被膜の膜
厚が低熱膨張性ポリイミド絶縁膜の膜厚の20%以下で
あることを特徴とする多層配線構造体。 - 【請求項6】複数の導電体パターン層と、複数の低熱膨
張性ポリイミド絶縁膜層とからなる多層配線構造体にお
いて、前記低熱膨張性ポリイミド絶縁膜の熱膨張係数が
2×10−5K−1〜4×10−6K−1であり、低熱
膨張性ポリイミド絶縁膜層の上下にヘテロ環ポリマ膜が
形成され、かつ低熱膨張性ポリイミド膜とヘテロ環ポリ
マ膜とのピール接着強度が200g/cm〜1000g
/cmで、該ヘテロ環ポリマ膜の空気中の減量開始温度
が400℃〜600℃であることを特徴とする多層配線
構造体。 - 【請求項7】複数の導電体パターン層と、複数の低熱膨
張性ポリイミド絶縁膜層とからなる多層配線構造体にお
いて、導電体パターン層および低熱膨張性ポリイミド層
の上下に、主鎖に屈曲性の大きな結合 【化1】 または 【化2】 (式中Xは屈曲性の大きな結合を有する2価の有機基で
あり、Rはアルキル基,アシル基,フッ素化アルキル基
,アルコキシ基,フッ素化アルコキシ基,ハロゲンの中
から選ばれ、lは0から4の整数である。)を少なくと
も1個持つポリマ被膜が形成されされていることを特徴
とする多層配線構造体。 - 【請求項8】複数の導電体パターン層と、複数の低熱膨
張性ポリイミド絶縁膜層とからなる多層配線構造体にお
いて、前記低熱膨張性ポリイミド絶縁膜層が、化学構造
中に少なくとも1個の芳香環を有し、かつその芳香環は
分子軸を中心として回転容易であるが他の方向に自由度
がなく、分子軸を中心に0±40°の範囲で直線状を呈
する芳香族基を化学構造単位を有するポリイミドであっ
て、このポリイミドが少なくとも一軸方向にオーダーパ
ラメーターが0.07 以上配向されており、かつ前記
導電体パターン層および前記低熱膨張性ポリイミド層の
上下に屈曲性を有するポリマ被膜が形成されていること
を特徴とする多層配線構造体。 - 【請求項9】複数の導電体パターン層と、複数の低熱膨
張性ポリイミド絶縁膜層とからなる多層配線構造体にお
いて、前記低熱膨張性ポリイミド絶縁膜が、式【化3】 及び/または 【化4】 で表わされる化学構造単位を有するポリイミドであり、
該低熱膨張性ポリイミド絶縁膜の上下に、主鎖に屈曲性
の大きな結合 【化5】 または 【化6】 (式中Xは屈曲性の大きな結合を有する2価の有機基で
あり、Rはアルキル基,アシル基,フッ素化アルキル基
,アルコキシ基,フッ素化アルコキシ基,ハロゲンの中
から選ばれ、lは0から4の整数である。)を少なくと
も1個持つポリマ膜が形成されされていることを特徴と
する多層配線構造体。 - 【請求項10】複数の導電体パターン層と、複数の低熱
膨張性ポリイミド絶縁膜層とからなる多層配線構造体の
製造方法において、(A)基板上に屈曲性を有するポリ
マのワニスを塗布、一部加熱硬化させる工程、(B)前
記ポリマ膜上に低熱膨張性ポリイミド前駆体であるポリ
アミック酸ワニスを塗布、一部加熱縮合反応させポリイ
ミド化する工程、(C)前記ポリイミド膜上に、屈曲性
を有するポリマのワニスを塗布し、加熱して屈曲性を有
するポリマ膜を形成する工程、(D)前記屈曲性を有す
るポリマ膜上に、銅箔を接着し、該銅箔層をエッチング
により導電体パターン層を形成する工程、(E)前記導
電体パターン層上に屈曲性を有するポリマのワニスを塗
布し、熱硬化させる工程、(F)前記ポリマ膜上に低熱
膨張性ポリイミド前駆体であるポリアミック酸ワニスを
塗布し、加熱縮合反応させポリイミド層を形成する工程
、(G)低熱膨張性ポリイミド膜上に、屈曲性を有する
ポリマのワニスを塗布し、加熱してポリマ膜を形成する
工程、さらに(D)−(E)−(F)−(G)の工程を
少なくとも1回行うことを特徴とする多層配線構造体の
製造方法。 - 【請求項11】複数の導電体パターン層と、複数の低熱
膨張性ポリイミド絶縁膜層とからなる多層配線構造体の
製造方法において、(A)基板上に銅薄膜を蒸着する工
程、(B)銅薄膜上にレジストを塗布硬化後エッチング
によりパターンを形成する工程、(C)電気メッキによ
って導電体パターンを形成し、レジストを除去する工程
。(D)前記導電体パターン層上に屈曲性を有するポリ
マのワニスを塗布し、加熱硬化させポリマ被膜を形成す
る工程、(E)前記ポリマ被膜上に低熱膨張性ポリイミ
ド前駆体であるポリアミック酸ワニスを塗布し、加熱縮
合反応させポリイミド層を形成する工程、(F)低熱膨
張性ポリイミド膜上に、屈曲性を有するポリマのワニス
を塗布し、加熱してポリマ被膜を形成する工程、(G)
前記ポリマ被膜上に銅薄膜を蒸着する工程、さらに(B
)−(C)−(D)−(E)−(F)−(G)の工程を
少なくとも1回行うことを特徴とする多層配線構造体。 - 【請求項12】複数の導電体パターン層と、複数の低熱
膨張性ポリイミド絶縁膜層とからなる多層配線構造体の
製造方法において、(A)基板上に銅薄膜を蒸着する工
程、(B)銅薄膜上にレジストを塗布硬化後エッチング
により薄膜パターンを形成する工程、(C)屈曲性を有
するポリマのワニスを塗布し、加熱硬化させポリマ被膜
を形成する工程。(D)前記ポリマ膜上に低熱膨張性ポ
リイミド前駆体であるポリアミック酸ワニスを塗布し、
加熱縮合反応させポリイミド層を形成する工程、(E)
前記ポリイミド膜上に、屈曲性を有するポリマのワニス
を塗布し、加熱してポリマ被膜を形成する工程、(F)
前記ポリマ被膜上に、化学めっきによって導電体パター
ン層を形成する工程。さらに(B)−(C)−(D)−
(E)−(F)の工程を少なくとも1回行うことを特徴
とする多層配線構造体の製造方法。 - 【請求項13】熱膨張係数が2×10−5K−1〜4×
10−6K−1である複数のポリイミド絶縁層及び複数
の導電体パターン層の上下に屈曲性を有するポリマ被膜
が形成され、かつ導電体パターン層あるいはポリイミド
層とポリマ被膜層とのピール接着強度が200〜100
0g/cmで、該ポリマ被膜の耐熱性が空気中での減量
開始温度400℃〜600℃である多層配線構造を有す
ることを特徴とする多層フレキシブルプリント基板。 - 【請求項14】複数の導電体パターン層と、複数の低熱
膨張性ポリイミド絶縁膜層とからなる多層配線構造を有
する多層フレキシブルプリント基板において、導電体パ
ターン多層及び低熱膨張性ポリイミド絶縁膜層の上下に
、主鎖に屈曲性の大きな結合 【化7】 または 【化8】 (式中Xは屈曲性の大きな結合を有する2価の有機基で
あり、Rはアルキル基,アシル基,フッ素化アルキル基
,アルコキシ基,フッ素化アルコキシ基,ハロゲンの中
から選ばれ、lは0から4の整数である。)を少なくと
も1個持つポリマ膜が形成されていることを特徴とする
多層フレキシブルプリント基板。 - 【請求項15】複数の少なくとも片面に、複数の導電体
パターン層と複数の低熱膨張性ポリイミド絶縁膜層とか
らなる多層配線構造体が形成されてなる高密度多層配線
基板において、前記導電体パターン各層及び低熱膨張性
ポリイミド絶縁膜各層の上下に、主鎖に屈曲性の大きな
結合 【化9】 または 【化10】 (式中Xは屈曲性の大きな結合を有する2価の有機基で
あり、Rはアルキル基,アシル基,フッ素化アルキル基
,アルコキシ基,フッ素化アルコキシ基,ハロゲンの中
から選ばれ、lは0から4の整数である。)を少なくと
も1個持つポリマ膜が形成されされていることを特徴と
する高密度多層配線基板。 - 【請求項16】半導体素子の上に複数の導電体パターン
層と、複数の低熱膨張性ポリイミド絶縁膜層とからなる
多層配線構造体が形成されてなる半導体装置において、
前記導電体パターン各層及び低熱膨張性ポリイミド絶縁
膜層の上下に、主鎖に屈曲性の大きな結合【化11】 または 【化12】 (式中Xは屈曲性の大きな結合を有する2価の有機基で
あり、Rはアルキル基,アシル基,フッ素化アルキル基
,アルコキシ基,フッ素化アルコキシ基,ハロゲンの中
から選ばれ、lは0から4の整数である。)を少なくと
も1個持つポリマ膜が形成されされていることを特徴と
する半導体装置。
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