JP2503565B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体装置の応力緩衝保護膜として梯子型
シリコーンポリマーからなる膜を用いた半導体装置の製
造方法に関する。
［従来の技術および発明が解決しようとする課題］ 従来から、EPROMなどの半導体装置に設けられている
応力緩衝保護膜としては、たとえば「機能材料,7,9−15
（1983）」や「デンキカガク（Denki kagaku）,51,No.
7,554−558（1983）」などに開示されているようにポリ
イミド系の材料が使用されている。
ポリイミド系の材料は膜形成が簡便であり、耐熱性に
優れた保護膜を与えうるが、第２図に示すように半導体
装置の製造工程におけるボンディングパッドなどの配線
パターンを形成する工程が煩雑になるという問題があ
る。
第２図（ｇ）〜（ｏ）は半導体装置の製造工程におい
て、従来の方法によって応力緩衝保護膜を設け、アルミ
ニウム配線にワイヤボンドするためのパッドを開ける工
程を示す断面図であり、図中、（１）はシリコン基板、
（２）はアルミニウム配線、（３）はガラスコート膜、
（４）はレジスト、（55）は応力緩衝保護膜である。
従来の方法では、まず第２図（ｇ）に示すようにアル
ミニウム配線（２）が設けられ、その上にガラスコート
膜（３）が形成されたシリコン基板（１）に、ガラスコ
ート膜（３）に孔を開けるためのレジスト（４）が塗布
される。つぎに（ｈ）〜（ｊ）に示すようにレジスト
（４）をパターイングし、四フッ化炭素と酸素の混合ガ
スのプラズマを用いたドライ処理によりガラスコート膜
（３）をエッチングしてガラスコート膜（３）に孔を開
け、さらにレジスト（４）を酸素プラズマを用いたドラ
イ処理をして除去する。
つぎに（ｋ）に示すようにポリイミド系材料からなる
応力緩衝保護膜（55）を形成し、さらに（ｌ）〜（ｍ）
に示すようにパッド孔を開けるためにもう一度レジスト
（４）を塗布し、パターニングする。つぎに（ｎ）〜
（ｍ）に示すように応力緩衝保護膜（55）をアルカリ溶
液で処理してエッチングし、レジスト（４）をアセト
ン、ｎ−酢酸ブチルなどの溶剤を用いたウェット処理を
行ない除去することによってパッドが形成される。
このようにガラスコート膜（３）をエッチングしたの
ち、応力緩衝保護膜（55）を形成してエッチングする必
要があるため、レジストのパターニングが２回必要であ
った。後述する第１図の（ｅ）〜（ｆ）に示すように応
力緩衝保護膜（５）をマスクとしてガラスコート膜
（３）をエッチングすることができればレジストのパタ
ーニングが１回ですむのであるが、前述のごとく従来の
応力緩衝保護膜（55）はポリイミド系材料からなるもの
が多く、ガラスコート膜（３）のエッチングに用いられ
る四フッ化炭素と酸素の混合ガスのプラズマに対して表
面が変質し、また応力緩衝保護膜（55）をパターン形成
するために用いたレジスト除去に作業性の良好な酸素プ
ラズマ処理は適用できないという問題がある。なぜな
ら、ポリイミド系材料は酸素プラズマ処理で灰化される
からである。また、シリコーン系材料であっても、酸素
プラズマ処理により、クラックが発生するため、レジス
ト除去は溶剤を用いる必要があるなどの作業性などの劣
るウェット処理である必要がある。
本発明は上記のような問題を解消するためになされた
もので、パッド孔形成工程上のレジストのパターニング
が１度ですみ、レジスト除去およびガラスコート膜のエ
ッチングがドライ処理で行なえるとう従来の方法に比べ
て工程が大幅に簡略化された半導体装置の製造方法をう
ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、アルミニウム配線された基板上にガラスコ
ート膜、さらに応力緩衝保護膜が設けられ、アルミニウ
ム配線にワイヤボンドするためのパッドを設けた半導体
装置を製造する際に、アルミニウム配線された基板上に
ガラスコート膜を設け、ついで応力緩衝保護膜として梯
子型シリコーンポリマーからなる膜を形成し、不活性ガ
スのプラズマ処理またはイオン注入による表面改質処理
を行ない、さらにレジスト膜の形成、パターニングを行
なったのち、応力緩衝保護膜のドライエッチングを行な
い、酸素プラズマでレジスト膜の除去を行なったのちガ
ラスコート膜を四フッ化炭素プラズマでドライエッチン
グを行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法に関
する。
［作用および実施例］ 本発明において応力緩衝保護膜として用いられる梯子
型シリコーンポリマーからなる膜としては、たとえば
「機能材料,7,14−15（1983）」や「デンキカガク（Den
ki kagaku）,51,No.7,555−556（1983）」に開示されて
いるような一般式（Ｉ）： （式中、R1はフェニル基または好ましい炭素数は１〜５
の低級アルキル基、R2は水素原子、メチル基またはエチ
ル基、ｎは２〜1000、好ましくは50〜500の整数を示
す）で表わされる梯子型シリコーンポリマーなどからな
る保護膜があげられる。また、応力緩衝保護膜の厚さは
２〜10μｍが好ましい。
前記のごときポリマーからなる応力緩衝保護膜は、通
常の四フッ化炭素プラズマによるガラスコート膜のエッ
チングのマスクとして充分な耐四フッ化炭素プラズマ性
を有し、また不活性ガスのプラズマで処理またはイオン
注入による表面改質処理により応力緩衝保護膜の表面が
SiO2化し、酸素プラズマに曝されてもクラックなどを生
じない膜になる。したがってガラスコート膜を四フッ化
炭素プラズマでエッチングするときのレジストになりう
る。
以下、前記応力緩衝保護膜を用いる本発明の方法の一
実施例を、第１図（ａ）〜（ｆ）に基づいて説明する。
第１図において（１）はシリコン基板、（２）はアルミ
ニウム配線、（３）はガラスコート膜、（４）はレジス
ト、（５）は応力緩衝保護膜である。
まず、第１図（ａ）に示すようにアルミニウム配線
（２）が設けられ、その上にガラスコート膜（３）が形
成されたシリコン基板（１）上に、応力緩衝保護膜
（５）となる前記のごときポリマーをトルエン、アニソ
ール、テトライドロフランなどの有機溶剤に溶解して濃
度５〜30％（重量％、以下同様）程度の溶液としたもの
を、乾燥後の厚さが２〜10μｍになるように回転塗布法
などにより塗布したのち、チッ素雰囲気中150〜300℃で
１〜２時間ベークして応力緩衝保護膜（５）を形成す
る。なお、シリコン基板（１）、アルミニウム配線
（２）およびガラスコート膜（３）はいずれも従来と同
様のものである。
つぎにチッ素、アルゴン、ネオンなどの不活性ガスの
プラズマ処理またはそれらのイオン注入により応力緩衝
保護膜（５）の表面改質を行なう。前記プラズマの発生
方法は、RF、マイクロ波、ECRなどいずれの方法であっ
てもよく、またプラズマ処理の条件は、たとえばRF、N2
プラズマのばあいガス流量20〜100cc/min、圧力0.5〜1T
orr、電300W〜1kW、処理時間15〜60分で行なうのが好ま
しく、またチッ素、アルゴン、ネオンなどな不活性ガス
のイオン注入の条件は、たとえばチッ素のばあい注入量
１〜５×1017N+/cm2、注入エネルギー50〜100keVで行な
うのが好ましい。
ここで本明細書にいう表面改質とは、応力緩衝保護膜
を、その表面から好ましくは0.1〜0.5μｍの深さまでを
SiO2化することをいう。
つぎに（ｂ）〜（ｃ）に示すように応力緩衝保護膜
（５）をエッチングするための従来から用いられるポジ
型の厚さ２〜３μｍのレジスト（４）を形成し、所定の
マスクを用いて露光し、レジスト（４）をパターニング
する。
つぎに（ｄ）〜（ｅ）に示すように応力緩衝保護膜
（５）をCHF3などのプラズマでドライ処理してエッチン
グしたのち、レジスト（４）を酸素プラズマで、好まし
くは圧力1Torr、RF電力400Wで処理して灰化除去する。
つぎに（ｆ）に示すようにエッチングされた応力緩衝
保護膜（５）をマスクとしてガラスコート膜（３）を四
フッ化炭化プラズマで、好ましくはO25％のCF4/O2、圧
力1Torr、RF電力400〜500Wでエッチングすることによ
り、半導体装置に応力緩衝保護膜を設け、ボンディング
パットなどの配線パターンを形成することができる。
（ｆ）に示されるガラスコート膜をエッチングすると
き、応力緩衝保護膜は表面のSiO2化されている部分はエ
ッチングされるが、SiO2の部分の下はシリコーン系材料
であるため、マスクの役目を果たす。
これまでに説明したように、従来の方法では、第２図
により説明したように、ガラスコート膜（３）の開孔と
応力緩衝保護膜（55）の開孔とを別々に行なうことが多
く、それぞれにレジストのパターニングが必要であっ
た。これに対し、本発明の方法ではパターニングされた
応力緩衝保護膜（５）をマスクとして（ｆ）に示すよう
に四フッ化炭素プラズマでガラスコート膜（３）をエッ
チングするのでレジストのパターニングが一度ですみ、
またレジスト除去をドライ処理で行なうことができ、工
程が大幅に簡略化される。
つぎに本発明の製造方法を実施例に基づき、さらに具
体的に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定さ
れるものではない。
実施例１ 第１図（ａ）に示すような厚さ１μｍのアルミニウム
配線が設けられ、その上に厚さ１μｍのガラスコート膜
が形成されたシリコン基板上に、平均分子量100000の
式： で示されるシリコーンポリマーをアニソールに溶解して
濃度20％の溶液としたものを、乾燥後の厚さが５μｍに
なるように回転塗布法により塗布したのち、250℃で１
時間ベークして応力緩衝保持膜を形成した。えられた保
護膜の面のオージェ電子分光法で調べたスペクトル（以
下、AESという）を第３図に示す。第３図から、Siのピ
ーク（６）、Ｃのピーク（７）、Ｏのピークがみられる
ことがわかる。
つぎに応力緩衝保護膜の表面をチッ素ガス圧力0.8Tor
r、RF電力300Wの条件で60分間プラズマに曝し、チッ素
ガスプラズマ処理による表面改質処理を行なった。その
表面のAESを第４図に示す。第４図ではＣのピーク
（７）が極めて小さくなり、Ｎのピーク（９）が少しみ
られる。このことから応力緩衝保護膜の表面の有機成分
が除去され、SiO2化されたことがわかる。なお、表面に
Ｎが少し取り込まれることがあるが、ガラスコート膜を
エッチングする際、同時に除去されるので問題はない。
つぎに第１図（ｂ）〜（ｃ）に示すようにポジ型レジ
スト、たとえば東京応化工業（株）製OFPR−800を用い
て厚さ２μｍのレジストを形成し、所定のマスクを用い
て露光し、パターニングした。
つぎに（ｄ）〜（ｅ）に示すように応力緩衝保護膜
（５）をCHF3圧力1Torr、RF電力400Wのプラズマでエッ
チングしたのち、レジスト（４）を酵素プラズマにより
圧力1Torr、RF電力400Wで処理して灰化除去した。
つぎに（ｆ）に示すようにエッチングされた応力緩衝
保護膜（５）をマスクとして四フッ化炭素プラズマで圧
力1Torr、RF電力400W（O25％）の条件で処理してガラス
コート膜をエッチングすることにより、半導体装置に応
力緩衝保護膜を設け、アルミニウム配線にワイヤボンド
するためのパッドを設けた。パッドが設けられた応力緩
衝保護膜を観察したところ、クラックはまったく認めら
れなかった。
なお、参考として第５図に本発明に用いるチッ素プラ
ズマ処理した応力緩衝保護膜を、Arで２分間スパッタリ
ングした表面のAESを示す。Si、Ｃ、Ｏのピークが第３
図のピークに近く、これよりチッ素プラズマ処理によっ
て表面のみ（0.15μｍ以下）がSiO2化することがわか
る。
実施例１ではチッ素によるプラズマ処理を行なった
が、Ar、Neなどの不活性ガスのプラズマ、またはそれら
のイオン注入による処理であっても、またさらにそれら
のプラズマ発生方法は、RF、マイクロ波、ECR、いずれ
のばあいであっても上記実施例と同様の効果を奏する。
［発明の効果］ 以上のように本発明の製造方法によれば応力緩衝保護
膜の材料を従来のポリイミド系材料に替えて梯子型シリ
コーンポリマーとし、さらに不活性ガスのプラズマ処理
またはイオン注入により応力緩衝保護膜の表面改質処理
を行なったので、ボンディングパッドなどを形成する工
程を簡略化できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例によるボンディングパッド形
成工程を示す半導体装置の断面図、第２図は従来のボン
ディングパッド形成工程を示す半導体装置の断面図、第
３図は応力緩衝保護膜表面のオージェ電子分光スペクト
ルを示すグラフ、第４図はチッ素プラズマ処理を行なっ
た応力緩衝保護膜表面のオージェ電子分光スペクトルを
示すグラフ、第５図はチッ素プラズマ処理を行なった応
力緩衝保護膜を２分間スパッタリングした表面のオージ
ェ電子分光スペクトルを示すグラフである。 （図面の符号） （１）：シリコン基板 （２）：アルミニウム配線 （３）：ガラスコート膜 （４）：レジスト （５）：応力緩衝保護膜 （６）:Siのピーク （７）:Cのピーク （８）:Oのピーク （９）:Nのピーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡橋 和郎 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−290139（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−125855（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−1236（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】アルミニウム配線された基板上にガラスコ
    ート膜、さらに応力緩衝保護膜が設けられ、アルミニウ
    ム配線にワイヤボンドするためのパッドを設けた半導体
    装置を製造する際に、アルミニウム配線された基板上に
    ガラスコート膜を設け、ついで応力緩衝保護膜として梯
    子型シリコーンポリマーからなる膜を形成し、不活性ガ
    スのプラズマ処理またはイオン注入による表面改質処理
    を行ない、さらにレジスト膜の形成、パターニングを行
    なったのち、応力緩衝保護膜のドライエッチングを行な
    い、酸素プラズマでレジスト膜の除去を行なったのちガ
    ラスコート膜を四フッ化炭素プラズマでドライエッチン
    グを行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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