JP2901211B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2901211B2 JP2901211B2 JP24306591A JP24306591A JP2901211B2 JP 2901211 B2 JP2901211 B2 JP 2901211B2 JP 24306591 A JP24306591 A JP 24306591A JP 24306591 A JP24306591 A JP 24306591A JP 2901211 B2 JP2901211 B2 JP 2901211B2
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- polyimide
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- semiconductor device
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置のポリイミ
ド工程において、高性能，高信頼性のポリイミド膜を実
現するための製造方法に関するものである。
ド工程において、高性能，高信頼性のポリイミド膜を実
現するための製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置のプリント基板への高
密度充填化にともない、半導体パッケージの薄型化およ
びチップのパッケージに占める面積比の増加が顕著にな
ってきている。そのため、外部からの熱的，機械的スト
レスをチップが直接受け易くなり、素子の性能および信
頼性に問題があった。この対策として、外部から加わる
ストレスを緩和し、かつ封止樹脂中のシリカ（フィラ
ー）からチップを保護する目的でポリイミド膜が広く採
用されるようになった。
密度充填化にともない、半導体パッケージの薄型化およ
びチップのパッケージに占める面積比の増加が顕著にな
ってきている。そのため、外部からの熱的，機械的スト
レスをチップが直接受け易くなり、素子の性能および信
頼性に問題があった。この対策として、外部から加わる
ストレスを緩和し、かつ封止樹脂中のシリカ（フィラ
ー）からチップを保護する目的でポリイミド膜が広く採
用されるようになった。
【０００３】ここでは従来例として、表面保護膜形成後
の半導体基板にポリイミド膜を形成した場合について説
明する。
の半導体基板にポリイミド膜を形成した場合について説
明する。
【０００４】図４はアルミニウム配線間隔が狭く、表面
保護膜のカバレッジが悪い状態の半導体基板にポリイミ
ド膜を形成した場合の断面図である。図４において、１
は単結晶シリコン基板、２は絶縁膜、３はアルミニウ
ム、４は表面保護膜、６はポリイミド膜、７は空隙であ
る。ここで、アルミニウム３の間隔が非常に狭くなって
いるために、その上の表面保護膜４堆積の際に、アルミ
ニウム３の間に反応ガスが充分に回り込まない。そのた
め、アルミニウム３の側壁および底部の表面保護膜の厚
さが、他の領域に比較して薄くなり、アルミニウム３の
間の表面保護膜４が逆傾斜の形状になる。この状態でポ
リイミド前駆体の溶液をスピンコート法で塗布すると、
表面保護膜４が逆傾斜形状になっている領域の中でポリ
イミド前駆体が入りきれない箇所が発生する。その後、
露光，現像，硬化によってポリイミド前駆体をポリイミ
ド膜６に変えると、前記のポリイミド前駆体が入り込ん
でいない箇所が空隙７として残ってしまっていた。
保護膜のカバレッジが悪い状態の半導体基板にポリイミ
ド膜を形成した場合の断面図である。図４において、１
は単結晶シリコン基板、２は絶縁膜、３はアルミニウ
ム、４は表面保護膜、６はポリイミド膜、７は空隙であ
る。ここで、アルミニウム３の間隔が非常に狭くなって
いるために、その上の表面保護膜４堆積の際に、アルミ
ニウム３の間に反応ガスが充分に回り込まない。そのた
め、アルミニウム３の側壁および底部の表面保護膜の厚
さが、他の領域に比較して薄くなり、アルミニウム３の
間の表面保護膜４が逆傾斜の形状になる。この状態でポ
リイミド前駆体の溶液をスピンコート法で塗布すると、
表面保護膜４が逆傾斜形状になっている領域の中でポリ
イミド前駆体が入りきれない箇所が発生する。その後、
露光，現像，硬化によってポリイミド前駆体をポリイミ
ド膜６に変えると、前記のポリイミド前駆体が入り込ん
でいない箇所が空隙７として残ってしまっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のポリイミド膜形
成工程では、下地の表面保護膜が逆傾斜形状になってお
りその間隔も狭い場合、ポリイミド前駆体が入りきれな
い箇所が発生し、素子の性能および信頼性が低下すると
いう課題があった。
成工程では、下地の表面保護膜が逆傾斜形状になってお
りその間隔も狭い場合、ポリイミド前駆体が入りきれな
い箇所が発生し、素子の性能および信頼性が低下すると
いう課題があった。
【０００６】本発明は、このような課題を解決するもの
で、下地表面保護膜が逆傾斜形状をしており、かつその
間隔が狭い場合でもポリイミド膜を完全に充填すること
を目的とするものである。
で、下地表面保護膜が逆傾斜形状をしており、かつその
間隔が狭い場合でもポリイミド膜を完全に充填すること
を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、下地の表面保護膜を，アルミニウム配線
の側壁部において，逆傾斜形状に形成した後の半導体基
板を、加熱して表面の水分を除去する工程と、有機溶剤
をスピンコートする工程と、ポリイミド前駆体をスピン
コートする工程と、加熱により溶剤を一部揮発させる工
程と、フォトリソ法により所定の場所のみ露光する工程
と、現像により所定の場所のみ前記ポリイミド前駆体を
残す工程と、熱処理により前記ポリイミド前駆体をポリ
イミドに変える工程からなるものである。
め、本発明は、下地の表面保護膜を，アルミニウム配線
の側壁部において，逆傾斜形状に形成した後の半導体基
板を、加熱して表面の水分を除去する工程と、有機溶剤
をスピンコートする工程と、ポリイミド前駆体をスピン
コートする工程と、加熱により溶剤を一部揮発させる工
程と、フォトリソ法により所定の場所のみ露光する工程
と、現像により所定の場所のみ前記ポリイミド前駆体を
残す工程と、熱処理により前記ポリイミド前駆体をポリ
イミドに変える工程からなるものである。
【０００８】
【作用】本発明は下地表面保護膜が逆傾斜形状でその間
隔が狭い場合、ポリイミド前駆体を塗布する前に、ポリ
イミド前駆体よりも低粘度の有機溶剤を塗布し、表面保
護膜が逆傾斜形状になっている箇所に有機溶剤を入れ込
み、その後ポリイミド前駆体を塗布し、その後のベーク
硬化の熱処理によって置換させ、表面保護膜の間にも完
全にポリイミド膜が形成できることを利用して、半導体
の高性能，高信頼性化をはかったものである。
隔が狭い場合、ポリイミド前駆体を塗布する前に、ポリ
イミド前駆体よりも低粘度の有機溶剤を塗布し、表面保
護膜が逆傾斜形状になっている箇所に有機溶剤を入れ込
み、その後ポリイミド前駆体を塗布し、その後のベーク
硬化の熱処理によって置換させ、表面保護膜の間にも完
全にポリイミド膜が形成できることを利用して、半導体
の高性能，高信頼性化をはかったものである。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図１，図２
および図３を参照しながら説明する。
および図３を参照しながら説明する。
【００１０】まず単結晶シリコン基板１上に、二酸化珪
素または二酸化窒素などの絶縁膜２を０．１〜１．０μ
ｍ形成する。二酸化珪素膜形成の一例として、ＣＶＤ法
があり、常圧下、４００〜４５０℃でシランを熱分解し
堆積させ、その後８００〜１０００℃の熱処理で膜を緻
密にする。次に、アルミニウム３をスパッタ法で０．５
〜１．０μｍ堆積する。この時、アルミニウム３の膜中
には、エレクトロマイグレーションを防止するためにＣ
ｕを、Ａｌスパイクを防止するためにＳｉをそれぞれ１
％程度ずつ入れておく。また、スパッタリングの条件と
しては、圧力５mTorr，ＤＣパワー５kWで処理を行な
う。
素または二酸化窒素などの絶縁膜２を０．１〜１．０μ
ｍ形成する。二酸化珪素膜形成の一例として、ＣＶＤ法
があり、常圧下、４００〜４５０℃でシランを熱分解し
堆積させ、その後８００〜１０００℃の熱処理で膜を緻
密にする。次に、アルミニウム３をスパッタ法で０．５
〜１．０μｍ堆積する。この時、アルミニウム３の膜中
には、エレクトロマイグレーションを防止するためにＣ
ｕを、Ａｌスパイクを防止するためにＳｉをそれぞれ１
％程度ずつ入れておく。また、スパッタリングの条件と
しては、圧力５mTorr，ＤＣパワー５kWで処理を行な
う。
【００１１】その後、レジスト（図示せず）を全面に塗
布し、マスク合わせ，露光，現像によって所定の領域の
みレジストを残す。このレジストをマスクにしてアルミ
ニウム３のドライエッチングを行ない、所定の領域のみ
アルミニウム３を残す。レジストを酸素プラズマで除去
後、４００〜４５０℃でアルミニウム３のシンタリング
を行なう。
布し、マスク合わせ，露光，現像によって所定の領域の
みレジストを残す。このレジストをマスクにしてアルミ
ニウム３のドライエッチングを行ない、所定の領域のみ
アルミニウム３を残す。レジストを酸素プラズマで除去
後、４００〜４５０℃でアルミニウム３のシンタリング
を行なう。
【００１２】次に、二酸化珪素または二酸化窒素などに
より、下地の表面保護膜４を前面に０．５〜１．５μｍ
堆積する。二酸化窒素形成法の一例として、プラズマＣ
ＶＤ法があり、３５０〜４００℃でシランと二酸化窒素
をプラズマ放電で反応させ二酸化窒素を堆積させると、
表面から、アルミニウム３の側壁に沿う部分の表面保護
膜４は、図１に示されるように、逆傾斜形状になる。堆
積後、レジスト（図示せず）を全面に塗布し、マスク合
わせ，露光，現像によって所定の領域のみレジストを残
す。このレジストをマスクにして表面保護膜４のドライ
エッチングを行い、所定の領域のみ表面保護膜４を残
す。レジストを酸素プラズマで除去後、３８０〜４２０
℃で表面保護膜４のシンタリングを行う。
より、下地の表面保護膜４を前面に０．５〜１．５μｍ
堆積する。二酸化窒素形成法の一例として、プラズマＣ
ＶＤ法があり、３５０〜４００℃でシランと二酸化窒素
をプラズマ放電で反応させ二酸化窒素を堆積させると、
表面から、アルミニウム３の側壁に沿う部分の表面保護
膜４は、図１に示されるように、逆傾斜形状になる。堆
積後、レジスト（図示せず）を全面に塗布し、マスク合
わせ，露光，現像によって所定の領域のみレジストを残
す。このレジストをマスクにして表面保護膜４のドライ
エッチングを行い、所定の領域のみ表面保護膜４を残
す。レジストを酸素プラズマで除去後、３８０〜４２０
℃で表面保護膜４のシンタリングを行う。
【００１３】次に、ウエハを１５０〜２００℃のホット
プレート上に２〜５分放置し、表面の水分およびその他
の不純物を除去する。その後、Ｎ−メチル−２−ピロリ
ドン（以下ＮＭＰと略）等の有機溶剤５を全面にスピン
コート法で塗布する。この時のスピンコート条件は、有
機溶剤５を３〜１０ｇ静止で滴下し、最初に２００〜５
００rpmの低速でウエハ全体に広がらせた後、１０００
〜２０００rpmの高速回転を行なう。この時使用する有
機溶剤５は、後に使用するポリイミド前駆体よりも低粘
度であることが必要であり、できればポリイミド前駆体
の中に含まれる溶剤であることが好ましい。有機溶剤５
塗布後は先の表面保護膜４の狭い領域にも有機溶剤５が
入り込みかつ平坦になる程度にする。
プレート上に２〜５分放置し、表面の水分およびその他
の不純物を除去する。その後、Ｎ−メチル−２−ピロリ
ドン（以下ＮＭＰと略）等の有機溶剤５を全面にスピン
コート法で塗布する。この時のスピンコート条件は、有
機溶剤５を３〜１０ｇ静止で滴下し、最初に２００〜５
００rpmの低速でウエハ全体に広がらせた後、１０００
〜２０００rpmの高速回転を行なう。この時使用する有
機溶剤５は、後に使用するポリイミド前駆体よりも低粘
度であることが必要であり、できればポリイミド前駆体
の中に含まれる溶剤であることが好ましい。有機溶剤５
塗布後は先の表面保護膜４の狭い領域にも有機溶剤５が
入り込みかつ平坦になる程度にする。
【００１４】その後、ポリイミド前駆体溶液（図示せ
ず）をスピンコートする。ポリイミド前駆体には感光性
および非感光性、さらに感光性の前駆体の中にはネガ型
とポジ型があるが、ここではネガ型の感光性ポリイミド
前駆体の場合について説明する。
ず）をスピンコートする。ポリイミド前駆体には感光性
および非感光性、さらに感光性の前駆体の中にはネガ型
とポジ型があるが、ここではネガ型の感光性ポリイミド
前駆体の場合について説明する。
【００１５】ポリイミド前駆体を３〜５ｇ静止滴下し、
５００〜１０００rpmの低速回転後、１０００〜４００
０rpmの高速回転で所定の膜厚にする。塗布後１０μｍ
程度にするには、１５ポイズの粘度を有するポリイミド
前駆体で３０００rpmで３０秒スピンコートすれば良
い。塗布後、８０〜１００℃のホットプレートで１〜２
分の加熱処理を行なう。これは、先の有機溶剤５とポリ
イミド前駆体を混ぜ合わせる目的と、ポリイミド前駆体
中の溶剤の一部を揮発させ、後の現像での下地との密着
性を向上させる目的から行なう。次に、フォトリソグラ
フィ法によりマスク合わせ，露光を行ない、光の当たっ
た領域のポリイミド前駆体を光架橋させる。露光後、現
像によって光の当たっていない領域のポリイミド前駆体
を除去する。現像は、スプレーまたはパドル現像を行な
い、現像液の成分としては、キシレンの入った溶剤を用
いる。現像により所定の領域のみポリイミド前駆体を残
す。最後に、ポリイミド前駆体を３００〜４００℃で３
０分〜１時間熱処理することにより、溶媒，感光基を除
去し、合わせてイミド環の閉環反応を生じさせてポリイ
ミド膜６に変える。熱処理の時の雰囲気は、空気または
窒素雰囲気で行ない、３００〜４００℃の熱処理の前に
イミド化を急激にさせないため、１００〜２００℃の熱
処理を入れることが望ましい。
５００〜１０００rpmの低速回転後、１０００〜４００
０rpmの高速回転で所定の膜厚にする。塗布後１０μｍ
程度にするには、１５ポイズの粘度を有するポリイミド
前駆体で３０００rpmで３０秒スピンコートすれば良
い。塗布後、８０〜１００℃のホットプレートで１〜２
分の加熱処理を行なう。これは、先の有機溶剤５とポリ
イミド前駆体を混ぜ合わせる目的と、ポリイミド前駆体
中の溶剤の一部を揮発させ、後の現像での下地との密着
性を向上させる目的から行なう。次に、フォトリソグラ
フィ法によりマスク合わせ，露光を行ない、光の当たっ
た領域のポリイミド前駆体を光架橋させる。露光後、現
像によって光の当たっていない領域のポリイミド前駆体
を除去する。現像は、スプレーまたはパドル現像を行な
い、現像液の成分としては、キシレンの入った溶剤を用
いる。現像により所定の領域のみポリイミド前駆体を残
す。最後に、ポリイミド前駆体を３００〜４００℃で３
０分〜１時間熱処理することにより、溶媒，感光基を除
去し、合わせてイミド環の閉環反応を生じさせてポリイ
ミド膜６に変える。熱処理の時の雰囲気は、空気または
窒素雰囲気で行ない、３００〜４００℃の熱処理の前に
イミド化を急激にさせないため、１００〜２００℃の熱
処理を入れることが望ましい。
【００１６】以上の構造の半導体装置においては、高粘
度のポリイミド前駆体をスピンコートする前に、それよ
りも低粘度の有機溶剤５をスピンコートして、表面保護
膜４の堆積によって生じた狭い領域に有機溶剤５を充填
し、その後のポリイミド前駆体のスピンコート，ホット
プレートでの加熱，硬化により先の狭い領域の有機溶剤
５をポリイミド前駆体と置換しポリイミド化できるた
め、表面保護膜４の堆積によって生じた狭い領域にも空
隙が発生することなくポリイミド膜６が形成できる。
度のポリイミド前駆体をスピンコートする前に、それよ
りも低粘度の有機溶剤５をスピンコートして、表面保護
膜４の堆積によって生じた狭い領域に有機溶剤５を充填
し、その後のポリイミド前駆体のスピンコート，ホット
プレートでの加熱，硬化により先の狭い領域の有機溶剤
５をポリイミド前駆体と置換しポリイミド化できるた
め、表面保護膜４の堆積によって生じた狭い領域にも空
隙が発生することなくポリイミド膜６が形成できる。
【００１７】
【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、表面保護膜４の堆積後に、表面から、アルミニウム
３の側壁に沿う部分の逆傾斜形状になったことにより生
じた狭い領域にも空隙が発生することなくポリイミド膜
６が形成でき、高性能，高信頼性の半導体装置の製造が
可能になる。
ば、表面保護膜４の堆積後に、表面から、アルミニウム
３の側壁に沿う部分の逆傾斜形状になったことにより生
じた狭い領域にも空隙が発生することなくポリイミド膜
６が形成でき、高性能，高信頼性の半導体装置の製造が
可能になる。
【図１】本発明の一実施例の半導体装置の製造工程断面
図
図
【図２】本発明の一実施例の半導体装置の製造工程断面
図
図
【図３】本発明の一実施例の半導体装置の断面図
【図４】従来の半導体装置の断面図
１ 単結晶シリコン基板 ２ 絶縁膜 ３ アルミニウム ４ 表面保護膜 ５ 有機溶剤 ６ ポリイミド膜 ７ 空隙
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/312 H01L 21/768
Claims (1)
- 【請求項１】 表面保護膜を，配線の側壁部において，
逆傾斜形状に形成した後の半導体基板を、加熱して表面
の水分を除去する工程と、有機溶剤をスピンコートする
工程と、ポリイミド前駆体をスピンコートする工程と、
加熱により溶剤を一部揮発させる工程と、フォトリソ法
により所定の場所のみ露光する工程と、現像により所定
の場所のみ前記ポリイミド前駆体を残す工程と、熱処理
により前記ポリイミド前駆体をポリイミドに変える工程
とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24306591A JP2901211B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24306591A JP2901211B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582509A JPH0582509A (ja) | 1993-04-02 |
| JP2901211B2 true JP2901211B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=17098277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24306591A Expired - Fee Related JP2901211B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2901211B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3877109B2 (ja) * | 1998-12-02 | 2007-02-07 | 富士通株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2002083808A (ja) * | 2000-06-28 | 2002-03-22 | Nec Corp | 溶剤プリウェットを用いたコーティング・プロセス |
| KR101022344B1 (ko) * | 2010-06-08 | 2011-03-22 | 주식회사 원광기계 | 콘크리트 믹싱 플랜트의 다단식 물공급장치 |
-
1991
- 1991-09-24 JP JP24306591A patent/JP2901211B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0582509A (ja) | 1993-04-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |