DE3782389T2 - "lift-off" verfahren zur herstellung von leiterbahnen auf einem substrat. - Google Patents

"lift-off" verfahren zur herstellung von leiterbahnen auf einem substrat.

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DE3782389T2 DE8787112098T DE3782389T DE3782389T2 DE 3782389 T2 DE3782389 T2 DE 3782389T2 DE 8787112098 T DE8787112098 T DE 8787112098T DE 3782389 T DE3782389 T DE 3782389T DE 3782389 T2 DE3782389 T2 DE 3782389T2
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung einer Verdrahtung auf einem Substrat und insbesondere ein Verfahren zur Bildung einer Verdrahtung auf einem Substrat gemäß einer "Lift-off"-Technik.
  • Bis heute umfassen bekannte Verfahren zur Bildung einer Verdrahtung auf einem Substrat gemäß der "Lift-off"-Technik die Bildung eines Verdrahtungsmusters mit einem "Lift-off- Material, anschließende Bildung von Verdrahtungsleitungen aus Al, Cu, Au o.ä. auf den Bereichen mit dem Verdrahtungsmuster und auf dem "Lift-off"-Material durch Dampfabscheidung, Sputtern etc. und Entfernen des Leiters auf Bereichen, die nicht die Verdrahtungsbereiche sind, zusammen mit dem "Lift-off"-Material, wodurch eine Verdrahtung im gewünschten Muster erhalten wird. Beispiele für Verfahren zur Bildung einer Verdrahtung gemäß der "Lift-off"-Technik sind in "Semiconductor International", Dezember 1981, Seiten 72-89, und J. Vac. Sci. Technol. B, Vol. 1, Nr. 2, April - Juni 1983, Seiten 490-493, dargestellt. In den Verfahren gemäß der "Lift-off"-Technik besitzt das "Lift-off"-Material gewöhnlich eine umgekehrt kegelförmige Form, so daß ein Verdrahtungsleiter nicht mit unerwünschten Leitern verbunden wird. Darüber hinaus muß das "Lift-off"-Material gute Wärmebeständigkeit besitzen, da die Dampfabscheidung und das Sputtern des Verdrahtungsleiters, wie Cu, Al oder Au gewöhnlich bei hoher Temperatur, beispielsweise 200 bis 350ºC durchgeführt wird, um das Anhaften an einem Substrat zu verbessern. Weiter darf das "Lift-off"-Material kein Gas etc. freisetzen und muß durch "Lifting-off" schnell zu entfernen sein.
  • Gewöhnlich wird als "Lift-off"-Material ein Harz auf Polyimidbasis verwendet, und es werden auch häufig Photoresists verwendet. Diese "Lift-off"-Materialien haben jedoch die folgenden Nachteile.
  • Im Fall eines Photoresists als "Lift-off"-Material muß der Verdrahtungsleiter bei Raumtemperatur oder unter Raumtemperatur dampfabgeschieden werden, weil der Photoresist sehr geringe Wärmebeständigkeit besitzt, und es ist daneben schwierig, einen Verdrahtungsleiter mit guter Anhaftung an einem Substrat zu bilden. Wenn der Verdrahtungsleiter bei 100ºC oder darüber dampfabgeschieden wird, wird der Photoresist durch die Wärme gestört und kann selbst unter Verwendung einer Ätzlösung nicht entfernt werden.
  • Im Fall eines Harzes auf Polyimidbasis als "Lift-off"-Material treten überhaupt keine Probleme auf, solange das "Lift-off"-Material und der Verdrahtungsleiter jede eine Dicke von ungefähr 1 um besitzen, wogegen ein "Lift-off"- Problem auftritt, wenn die Dicke sich in einem Bereich von 10 bis 20 um bewegt. Genauer wird das Harz auf Polyimidbasis gewöhnlich entweder durch O&sub2;-Plasma oder mit einer Ätzlösung entfernt.
  • Das Entfernen bzw. "Lifting-off " des Harzes auf Polyimidbasis durch O&sub2;-Plasma erfordert eine lange Zeitdauer mit einem schlechten Wirkungsgrad, und es ist auch schwierig, den Harzfilm vollständig abzulösen, d. h. daß Harzreste verbleiben.
  • Das Entfernen des Harzes auf Polyimidbasis mit einer Ätzlösung weist das Problem auf, daß, wenn ein Verdrahtungsleiter eine größere Dicke besitzt oder wenn eine Harzschicht auf Polyimidbasis, d. h. das "Lift-off"-Material, eine höhere Dicke besitzen muß, es schwierig ist, das "Lift-off"-Material aufzulösen, d. h. das "Lift-off"-Material zu entfernen. Um dieses Problem zu lösen, muß das "Lift-off"-Material für ein paar Stunden in die Ätzlösung eingetaucht werden. Wenn die Verdrahtung aus Al oder Cu für eine lange Zeitdauer in die Ätzlösung getaucht wird, wird der Verdrahtungsteil abgelöst.
  • Ein Verdrahtungsleiter mit höherer Dicke, beispielsweise 10-20 um, wird nun in einem Substrat zum Montieren in hoher Integration (LSI) erforderlich, und es ist nötig, ein Verfahren zu entwickeln, um eine Verdrahtung mit einer solchen Dicke wie oben gemäß der "Lift-off"-Technik zu bilden. Der Stand der Technik hinsichtlich der "Lift-off"-Technik umfaßt die offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nr. 54-87525 und 52-156583, wobei erstere eine Doppelschichtstruktur eines Photoresists und letztere die Verwendung eines Harzes auf Polyimidbasis als "Lift-off"-Material offenbaren.
  • US-A-4 218 283 offenbart ein Verfahren zum Ätzen eines Harzfilms auf Polyimidbasis, insbesondere des Ätzens eines PIQ- Harzes als Polyimid mit einer gemischten Lösung von Hydrazin und Ethylendiamin.
  • Die Literaturstelle offenbart weiter ein Verfahren zur Bildung einer vielschichtigen Verdrahtung durch Bilden eines Polyimidfilms auf einem Substrat, Ätzen des Films in einem gewünschten Muster, anschließend Bilden einer leitenden Verdrahtung und Wiederholen dieser Schritte.
  • GB-A-1 230 421 beschreibt eine Haltleitervorrichtung mit einer Polyimidschicht und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, das die Beschichtung eines Metallfilms, von Siliciumoxid oder Siliciumnitrid mit einem Polyimidharz und Bilden eines Photoresists darauf umfaßt.
  • Die in diesen Literaturstellen beschriebenen Verfahren besitzen jedoch daher Nachteile, daß die Ätzzeit einige Stunden erfordert, was den Herstellungsprozeß solcher Vorrichtungen kompliziert.
  • EP-A-133 533 offenbart die Bildung einer isolierenden Schicht aus Polyimid und insbesondere die Verwendung eines Polyimids als Beschichtungsharz.
  • Die Literaturstelle offenbart Harzmaterialien mit geringer Wärmeausdehnung, die ein Polyimid umfassen, und einen Formmassenartikel aus mit einem Metall, Keramiken etc. integrierten Harzmaterialien.
  • In EP-A-19 391 ist ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung unter Verwendung eines wärmehärtenden Polyadditionspolyimids zur Vermeidung der mit der Bildung von Wasser oder von Substanzen niedriger Molekülmasse während des Härtungsprozesses verbundenen Probleme, wodurch Wulstbildung der Polyimidschichten vermieden wird.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die dargestellten Probleme zu lösen und insbesondere ein Verfahren bereitzustellen, einfach und zuverlässig eine Verdrahtung, selbst in vielen Schichten zu bilden, wobei der Verdrahtungsleiter und das "Lift-off"-Material des Harzes auf Polyimidbasis je eine Dicke von 10 bis 20 um besitzen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bildung einer Vielschichtverdrahtung bereitzustellen, wobei die Verdrahtung mit einer Dicke von 10 bis 20 um auf mindestens zwei Schichten gebildet wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Verdrahtung gemäß der "Lift-off"-Technik, wie in den Ansprüchen definiert, unter Verwendung von u. a. einem Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der untenstehenden Formel Y als "Liftoff"-Material gebildet. Das heißt, daß die Erfinder als Ergebnis ausgedehnter Untersuchungen der Ätzfähigkeiten verschiedener Harze auf Polyimidbasis als einem der wärmebeständigen "Lift-off"-Materialien, die eine Temperatur von 200 bis 350ºC, bei der ein Verdrahtungsleiter dampfabgeschieden oder gesputtert wird, standhalten können, gefunden haben, daß das Harz mit der folgenden Struktureinheit der Formel Y eine beträchtlich hohe Ätzrate besitzt:
  • worin R&sub1;:
  • sind und n eine ganze Zahl von 15 000 bis 30 000 ist.
  • Das Harz mit der Struktureinheit der Formel Y ist herkömmlichen Harzen auf Polyimidbasis auch hinsichtlich der Wärmebeständigkeit überlegen, und es besteht nicht die Gefahr der Freisetzung eines Gases während der Dampfabscheidung. In anderen Worten, es wurde gefunden, daß die Entfernung schnell durchgeführt werden kann, wenn das Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y als "Lift-off"-Material verwendet wird.
  • Das vorliegende Verfahren zur Bildung einer Verdrahtung wird beispielsweise gemäß den folgenden Schritten (a) bis (e) durchgeführt.
  • Schritt (a): Das Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y wird als "Lift-off"-Material auf der Oberfläche eines Verdrahtungssubstrats, beispielsweise eines Siliciumwafers, durch Beschichten aufgebracht. Es kann ein Oberflächen-Oxidfilm (SiO&sub2;-Film) an der Oberfläche des Siliciumwafers vorliegen; das "Lift-off"-Material kann selbst auf einer solchen Waferoberfläche gebildet werden. Im Fall von Modulsubstraten etc. zum Montieren von LSI wird die Verdrahtung oft auf einem Aluminiumoxidsubstrat oder einem Siliciumnitridsubstrat gebildet. Das "Lift-off"-Material kann auch bei einem solchen Substrat angewandt werden.
  • Schritt (b): Eine Maske zum Ätzen des "Lift-off"-Materials wird in einem erwünschten Verdrahtungsmuster auf der Oberfläche des "Lift-off"-Materials gebildet.
  • Wenn ein Verdrahtungsmuster durch Trockenätzen des "Liftoff"-Materials gebildet wird, ist es vorzuziehen, SiO&sub2; etc. als Maske zum Trockenätzen zu verwenden und die Oberfläche des "Lift-off"-Materials mit der Maske durch Sputtern etc. zu einer Dicke von ungefähr von 1 um zu verkleiden. Dann wird die Maske zum Trockenätzen mit einem Photoresist als Maske in einem gewünschten Verdrahtungsmuster ausgebildet.
  • Wenn im "Lift-off"-Material mit einer Ätzlösung das Muster erzeugt wird, kann eine Photoresistmaske direkt auf der Oberfläche des "Lift-off"-Materials gebildet werden.
  • Schritt (c): Im "Lift-off"-Material wird mit der Maske zum Ätzen des "Lift-off"-Materials das Muster erzeugt, um die Substratoberfläche oder den Oxidfilm auf der Substratoberfläche in einem Verdrahtungsmuster auszubilden.
  • Schritt (d): Ein Verdrahtungsleiter aus Al, Cu oder Au wird durch Dampfabscheiden oder Sputtern auf die gesamte Oberfläche des Substrats aufgebracht. Es ist wünschenswert, die Maske zum Ätzen des "Lift-off"-Materials vorher zu entfernen, aber die Maske zum Trockenätzen, wie ein SiO&sub2;-Film, kann, falls sie vorhanden ist, verbleiben wie sie ist.
  • Schritt (e): Das "Lift-off"-Material wird in der Ätzlösung durch Eintauchen aufgelöst und entfernt, wodurch das Verdrahtungsleitermaterial an der Oberfläche des "Lift-off"- Materials ebenfalls entfernt wird. Es wird nur der Verdrahtungsleiter im gewünschten Muster auf dem Substrat gebildet.
  • Das bisher in der "Lift-off"-Technik weit angewandte Harz auf Polyimidbasis besitzt die folgende Struktureinheit der Formel X:
  • worin R&sub1;:
  • sind und n eine ganze Zahl von 15 000 bis 30 000 ist.
  • Der Unterschied zwischen dem Harz mit der Struktureinheit der Formel Y und dem der Struktureinheit der Formel X liegt in der Struktur von R&sub2;.
  • Das Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y, das erfindungsgemäß verwendet wird, ist im Sinne einer Auswahl ein neues Harz, und die vorliegende Erfindung ist durch die Bildung einer Verdrahtung unter Verwendung dieses neuen Harzes als "Lift-off"-Material gemäß der "Liftoff"-Technik gekennzeichnet.
  • Die Verdrahtung auf einem Substrat ist nicht auf eine Einzelschicht beschränkt, sondern kann auf mehrere Schichten, beispielsweise zwei oder mehr Schichten, angewandt werden.
  • Bei der Bildung einer Vielschichtverdrahtung auf einem Substrat ist es wünschenswert, eine Verdrahtung durch Aufbringen des Harzes auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y auf einem Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X auf die folgende Weise zu bilden. Ein Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X wird als Unterschicht auf ein Substrat aufgebracht und anschließend ein Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y auf die Oberfläche der Unterschicht aufgebracht. Es ist wünschenswert, daß die Schichtdicke des Harzes auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X ungefähr gleich der Dicke einer Verdrahtungsschicht ist. Beispielsweise muß im Fall der Bildung einer Verdrahtungsschicht mit einer Dicke von 10 bis 20 um das Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X eine Dicke von 10 bis 20 um besitzen.
  • Nachdem das Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X und das mit der Struktureinheit der Formel Y nacheinander auf dem Substrat ausgebildet sind, wird durch Sputtern etc. eine Maske zum Ätzen eines "Lift-off"-Materials, beispielsweise eine SiO&sub2;-Maske zum Trockenätzen, zu einer Dicke von ungefähr von 1 um auf dem Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y ausgebildet und das Trockenätzen wird mit O&sub2;-Plasma oder einem O&sub2; enthaltenden Ar-Gas mit Hilfe der Maske durchgeführt, wodurch im "Lift-off"-Material aus dem Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y und dem "Lift-off"-Material aus dem Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X ein gewünschtes Verdrahtungsmuster erzeugt wird. Wenn das Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X eine Schichtdicke von mehr als 10 um besitzt, ist Trockenätzen vorzuziehen, da nasses Ätzen schwer durchzuführen ist. Anschließend wird ein Verdrahtungsleiter aus Al, Cu, Au o. ä. darauf dampfabgeschieden oder gesputtert. Nacheinander werden das Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y und das Verdrahtungsleitermaterial, das auf dem Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y ausgebildet ist, mit einer Ätzlösung entfernt. Es besteht ein Unterschied in der Ätzrate zwischen dem Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X und dem mit der Struktureinheit der Formel Y; für das Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X sind einige Stunden für den Ätzvorgang erforderlich, wogegen für das Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y einige wenige zehn Minuten für den Ätzvorgang erforderlich sind. So können durch Eintauchen des gesamten Substrats mit dem Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X und dem der Struktureinheit der Formel Y in die Ätzlösung für einige wenige zehn Minuten und Entnehmen aus der Ätzlösung nur das Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y und der darauf gebildete Verdrahtungsleiter entfernt werden.
  • Nach der Bildung der ersten Verdrahtungsschicht auf diese Art wird das Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X wieder auf dieses als Unterschicht aufgebracht und das mit der Struktureinheit der Formel Y darauf als Oberschicht zur Bildung des "Lift-off"-Materials aufgebracht. Unter Wiederholung der gleichen Schritte wie oben wird ein Sockel zur Verbindung der ersten Verdrahtungsschicht mit einer zweiten Verdrahtungsschicht gebildet. Die zweite Verdrahtungsschicht wird auf die gleiche Art wie bei der Bildung der ersten Verdrahtungsschicht gebildet. Eine dritte Verdrahtungsschicht und eine vierte Verdrahtungsschicht können nacheinander ähnlich gebildet werden.
  • So kann die Oberfläche des "Lift-off"-Materials, indem nur das Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y entfernt wird, während das Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X verbleibt, und die Schichtdicke des Harzes auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X ungefähr gleich der Dicke der Verdrahtung gemacht wird, flach ausgebildet werden, wenn die zweite und weitere Verdrahtungsschichten gebildet werden. Durch flaches Ausbilden der Oberfläche des "Lift-off"- Materials wird die Ätzrate im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des "Lift-off"-Materials, und die Ausbildung des Musters kann in einem gewünschten Verdrahtungsmuster durchgeführt werden. Das Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X und das mit der Struktureinheit der Formel Y befinden sich, wenn sie auf das Substrat aufgetragen werden, in einem Lackzustand und werden daher erwünschtermaßen durch Erwärmen nach dem Aufbringen auf das Substrat gehärtet. Die Aushärtung durch Wärme ist nicht nur zur Bildung einer Verdrahtungsschicht, sondern auch zur Bildung zweier oder mehrerer Verdrahtungsschichten nötig. Die Erwärmungstemperatur zur Wärmehärtung beider Harze auf Polyimidbasis mit den Struktureinheiten der Formeln X und Y beträgt wünschenswert ungefähr 350ºC.
  • Die Ätzlösung zur Entfernung des Harzes auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y ist ein Gemisch von Hydrazin und Ethylendiamin mit vorzugsweise einem Hydrazingehalt von 30 bis 70 mol-%.
  • Im Verfahren zur Ausbildung einer Verdrahtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein im wesentlichen gleicher Effekt erreicht werden, selbst wenn R&sub1; in der Struktureinheit der Formel Y eine der folgenden Gruppen (I), (II) und (III) ist:
  • Es ist auch möglich, in der Struktureinheit der Formel Y die folgende tetravalente Gruppe R&sub2; zu verwenden:
  • Das Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y, die diese R&sub2;-Gruppe aufweist, besitzt eine Ätzrate zwischen der des Harzes auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X und der des Harzes auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y.
  • Fig. 1 (A) bis (G) sind schematische Ansichten, die die Schritte gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht einer Vielschichtverdrahtung, die gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsart erhalten ist.
  • Fig. 3 ist ein Graph, der das Erwärmungsmuster zur Wärmebehandlung eines "Lift-off"-Materials zeigt.
  • Fig. 4 (A) bis (E) sind schematische Ansichten, die ein herkömmliches Verfahren zur Bildung einer Verdrahtung zeigen.
  • Fig. 5 (A) und (B) sind schematische Ansichten, die ein Beispiel der Entfernung des unteren "Lift-off"-Films bei der Bildung einer Vielschichtverdrahtung zeigen.
  • Fig. 6 (A) bis (D) sind schematische Ansichten, die die Schritte gemäß einer anderen Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigen.
    • Erfindungsgemäße Ausführungsart
  • Eine Ausführungsart der vorliegenden Erfindung wird unten beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese beschränkt.
    • Beispiel 1
  • Diese Ausführungsart zeigt die Herstellung eines Substrats mit einer Vielschichtverdrahtung, beispielsweise zwei Verdrahtungsschichten, für ein LSI-Modul.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, wird eine untere "Lift-off"-Schicht 2 aus einem Harz auf Polyimidbasis mit der folgenden Struktureinheit der Formel X zu einer Dicke von 10 um auf ein Si- Substrat 1 aufgebracht und durch Wärmebehandlung im Vakuum nach dem in Fig. 3 gezeigten Erwärmungsmuster gehärtet.
  • worin R&sub1;
  • sind und n eine ganze Zahl von 15 000 bis 30 000 ist.
  • Dann wird eine obere "Lift-off"-Schicht 3 aus einem Harz auf Polyimidbasis mit der folgenden Struktureinheit der Formel Y zu einer Dicke von 3 um auf die Oberfläche der unteren "Lift-off"-Schicht 2 aufgetragen und ähnlich durch Wärmebehandlung gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Erwärmungsmuster gehärtet.
  • worin R&sub1;:
  • sind und n eine ganze Zahl von 15 000 bis 30 000 ist.
  • Anschließend werden Masken 4 aus SiO&sub2; zu einer Dicke von ungefähr 1 um auf der oberen "Lift-off"-Schicht 3 durch Sputtern gebildet und die Ausbildung des Musters mit einem Photoresist durchgeführt (Fig. 1(A)).
  • Der Photoresist wird entfernt und anschließend die untere "Lift-off"-Schicht 2 und die obere "Lift-off"-Schicht 3 mit O&sub2;-Plasma zur Ausbildung eines Verdrahtungsmusters trockengeätzt (Fig. 1(B)).
  • Anschließend werden Verdrahtungsleiter 5 aus Cu zu einer Dicke von 10 um bei einer Substrattemperatur von 200ºC dampfabgeschieden (Fig. 1(C)).
  • Dann wird das Substrat 1 für 30 Minuten in eine Ätzlösung aus Hydrazin und Ethylendiamin bei einem Mischungsverhältnis von 1:1 mol:mol eingetaucht, um die obere "Lift-off"-Schicht durch "Lifting-off" zu entfernen (Fig. 1(D)). Auf diese Art wird die erste Verdrahtungsschicht gebildet.
  • Dann wird eine untere "Lift-off"-Schicht 2a aus dem Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X auf der unteren "Lift-off"-Schicht 2 und der ersten Schicht des Verdrahtungsleiters 5 gebildet und anschließend darauf auf die gleiche Weise wie in Fig. 1(A) eine obere "Lift-off"-Schicht 3a aus dem Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y und dann eine Maske 4a zur Trockenätzung gebildet. Anschließend wird Trockenätzen mit O&sub2;-Plasma durchgeführt, und in den "Lift-off"-Schichten 2a und 3a Muster erzeugt, um ein Durchgangsloch 6 zur Verbindung der ersten Schicht des Verdrahtungsleiters 5 mit einer zweiten Schicht des Verdrahtungsmusters, die nacheinander ausgebildet werden, zu erzeugen (Fig. 1(E)).
  • Anschließend wird Kupfer auf der gesamten Oberfläche dampfabgeschieden, wie in Fig. 1(C) dargestellt, und das gesamte Substrat in die gleiche Ätzlösung getaucht wie oben, um die "Lift-off"-Schicht 3a und das auf dieser abgeschiedene Cu zu entfernen. Auf diese Weise wird ein Sockel 7 zur Verbindung gebildet. (Fig. 1(F)).
  • Dann wird auf die gleiche Art, wie in den Fig. 1(A) und (B) gezeigt, eine untere "Lift-off"-Schicht 2b aus Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X auf der unteren "Lift-off"-Schicht 2a aus dem Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X gebildet und eine obere "Lift-off"-Schicht 3b aus einem Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y und eine Maske 4b zum Trockenätzen, die aus einer gesputterten SiO&sub2;-Maske besteht, nacheinander darauf ausgebildet. Anschließend wird in der oberen und der unteren "Lift-off"-Schicht gemäß dem Verdrahtungsmuster der zweiten Schicht das Muster erzeugt (Fig. 1(G)).
  • Dann wird ein Verdrahtungsleiter 5a aus Cu für eine zweite Schicht dampfabgeschieden und die obere "Lift-off"-Schicht 3b durch die Ätzlösung entfernt, wodurch eine zweite Verdrahtungsschicht gebildet wird.
  • Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht der endgültigen Verdrahtung. Wenn die zweite Verdrahtungsschicht gebildet wird, kann die zweite Schicht der "Lift-off "-Schicht flach ausgebildet werden, indem die untere "Lift-off"-Schicht, die zur Bildung der ersten Verdrahtungsschicht verwendet wurde, belassen wird und die Dicke der unteren "Lift-off"-Schicht gleich der der ersten Verdrahtungsschicht gemacht wird. So verläuft das Ätzen der "Lift-off"-Schicht gleichmäßig über die gesamte Oberfläche, und ein erwünschtes Verdrahtungsmuster kann erzeugt werden.
  • Fig. 5(A) zeigt den Zustand, in dem die erste Schicht der unteren "Lift-off"-Schicht 2 entfernt ist, und Fig. 5(B) zeigt den Zustand, in dem eine untere "Lift-off"-Schicht 2a und eine obere "Lift-off"-Schicht 3a ausgehend vom Zustand der Fig. 5(A) ausgebildet sind. Hieraus ist ersichtlich, daß die "Lift-off"-Schichten 2a und 3a nicht flach ausgebildet werden können.
    • Beispiel 2
  • In diesem Beispiel wird eine Ausführungsart der Ausbildung von nur einer Verdrahtungsschicht angegeben.
  • Wie in Fig. 6(A) gezeigt, wird eine "Lift-off"-Schicht 3 aus Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y zu einer Dicke von 15 um auf ein Si-Substrat 1 aufgebracht und durch eine Wärmebehandlung gemäß dem Erwärmungsmuster der Fig. 3 gehärtet. Anschließend werden darauf gesputterte SiO&sub2;-Schichten 4 ausgebildet.
  • In der "Lift-off"-Schicht 3 wird durch Trockenätzen mit O&sub2;- Plasma das Muster erzeugt (Fig. 7(B)). Die Mustererzeugung kann über nasses Ätzen mit einer Ätzlösung durchgeführt werden.
  • Anschließend werden Verdrahtungsleiter 5 aus Cu zu einer Dicke von 15 um dampfabgeschieden, nachdem die SiO&sub2;-Maske 4 entfernt ist oder wobei die SiO&sub2;-Maske 4 verbleibt (Fig. 6(C)).
  • Anschließend werden die "Lift-off"-Schicht 3 und die darauf befindlichen Verdrahtungsleiter 5 mit einer Ätzlösung entfernt (Fig. 6(D)).
  • In den vorangehenden Schritten wird die Bildung der "Liftoff"-Schicht 3, die Ausbildung des Musters in der "Liftoff"-Schicht und die Entfernung der "Lift-off"-Schicht auf die gleiche Art wie in Beispiel 1 durchgeführt. Es ist möglich, neben Kupfer Al, Au o. ä. Kupfer als Verdrahtungsleitermaterial zu verwenden.
  • Auf diese Weise ist es möglich, eine Verdrahtungsschicht einer Dicke von 10-20 um durch Ätzen zu entfernen, wenn ein Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y als "Lift-off"-Schicht verwendet wird.
    • Vergleichsbeispiel
  • Fig. 4 zeigt ein Verfahren zur Bildung einer Verdrahtung mit einem Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X als "Lift-off"-Material.
  • Eine "Lift-off"-Schicht 11 aus einem Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X als "Lift-off"-Material wird auf einem Si-Substrat 10 gebildet (Fig. 4(A)).
  • Die "Lift-off "-Schicht 11 wird durch eine Wärmebehandlung gemäß dem Erwärmungsmuster der Fig. 3 gehärtet und Masken 12 aus Cr und Resists 13 nacheinander auf diese aufgebracht, um die Maskierung durchzuführen (Fig. 4(B)).
  • Anschließend wird durch Trockenätzen mit O&sub2;-Plasma ein Verdrahtungsmuster auf dem Substrat 10 ausgebildet (Fig. 4(C)).
  • Verdrahtungsleiter 14 aus Cu oder Al werden auf diesem dampfabgeschieden (Fig. 4(D)).
  • Anschließend wird die "Lift-off"-Schicht 11 durch O&sub2;-Plasmabehandlung entfernt, während nur Leiter 14 als Verdrahtung auf dem Substrat 10 verbleibt.
  • Bei der Bildung der Verdrahtung muß das Entfernen durch Trockenätzen durchgeführt werden, da Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X nur schwer naß zu ätzen ist und hierbei auch Reste der "Lift-off"-Schicht verbleiben. Darüber hinaus ist es unmöglich, eine Verdrahtungsschicht einer Dicke von 10 bis 20 um zu bilden.
  • Wie oben beschrieben, kann eine Verdrahtungsschicht einer Dicke von 10 bis 20 um mit einer Ätzlösung schnell entfernt werden, wenn ein Harz auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y verwendet wird. Unter Verwendung eines Harzes auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel X als untere "Lift-off"-Schicht und eines Harzes auf Polyimidbasis mit der Struktureinheit der Formel Y als obere "Lift-off"-Schicht und durch Entfernen nur der oberen "Lift-off"-Schicht können die "Lift-off"-Schichten in der Vielschichtverdrahtung flach ausgebildet und die Genauigkeit des Verdrahtungsmusters erhöht werden.

Claims (6)

1. "Lift-off"-Verfahren zur Bildung einer Verdrahtung im gewünschten Muster durch Bilden einer Lift-off-Schicht im gewünschten Muster auf einem Substrat, Aufbringen eines Verdrahtungsleitermaterials darauf als Verdrahtung und Entfernen der Lift-off-Schicht unter Bildung der Verdrahtung im gewünschten Muster, gekennzeichnet durch
Erzeugen von zwei Arten der Lift-off-Schicht durch Erzeugen einer unteren Lift-off-Schicht aus einem Harz auf Polyimidbasis mit der folgenden Strukturformel X
worin R&sub1;:
bedeuten und n eine ganze Zahl von 15 000 bis 30 000 ist,
und Erzeugen einer oberen Lift-off-Schicht aus einem Harz auf Polyimidbasis mit der folgenden Strukturformel Y
bedeuten und n eine ganze Zahl von 15 000 bis 30 000 ist auf der unteren Lift-off-Schicht;
Erzeugen einer Ätzmaske im gewünschten Muster auf der oberen Lift-off-Schicht, Ätzen der oberen Lift-off-Schicht und der unteren Lift-off-Schicht gemäß dem Muster der Ätzmaske, bis die Substratoberfläche freiliegt; Erzeugen der Verdrahtung auf der freiliegenden Substratoberfläche und der oberen Lift-off- Schicht aus einem Verdrahtungsleitermaterial und Entfernen der oberen Lift-off-Schicht von der unteren Lift-off-Schicht mit einer gemischten Lösung von Hydrazin und Ethylendiamin als Ätzlösung.
2. "Lift-off"-Verfahren nach Anspruch 1, wobei als die Ätzmaske eine gesputterte SiO&sub2;-Schicht erzeugt wird und auf der oberen Lift-off-Schicht und der unteren Lift-off-Schicht durch Trockenätzen das Muster erzeugt wird.
3. "Lift-off"-Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verdrahtungsleitermaterial durch Sputtern oder Aufdampfen zu einer Dicke erzeugt wird, die im wesentlichen gleich der Dicke der unteren Lift-off-Schicht ist.
4. "Lift-off"-Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ätzlösung einen Hydrazingehalt von 30 bis 70 Mol-% besitzt.
5. "Lift-off"-Verfahren nach Anspruch 1, wobei die untere Lift-off-Schicht durch Aufbringen eines Harzes auf Polyimidbasis für die untere Lift-off-Schicht auf dem Substrat und Erwärmen des Harzes auf Polyimidbasis, wodurch das Harz auf Polyimidbasis gehärtet wird, erzeugt wird.
6. "Lift-off"-Verfahren nach Anspruch 1, wobei die obere Lift-off-Schicht durch Aufbringen eines Harzes auf Polyimidbasis für die obere Lift-off-Schicht auf der unteren Lift-off- Schicht und Erwärmen des Harzes auf Polyimidbasis, wodurch das Harz auf Polyimidbasis gehärtet wird, erzeugt wird.
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