JP3188023B2 - 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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JP3188023B2 JP7229593A JP7229593A JP3188023B2 JP 3188023 B2 JP3188023 B2 JP 3188023B2 JP 7229593 A JP7229593 A JP 7229593A JP 7229593 A JP7229593 A JP 7229593A JP 3188023 B2 JP3188023 B2 JP 3188023B2
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関するものであり、さらに詳しく言えば、第1の保護
膜とこれとは異なる材質の第2の保護膜を重ねた、二重
構造の保護膜のエッチング方法の改良に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体集積回路の形成された半
導体チップ上は、シリコン窒化膜等の保護膜で被覆し外
部からの汚染等を防止している。しかし、近年の半導体
集積回路の微細化と高集積化に伴って、半導体チップを
パッケージに封入する際に生じる樹脂応力の影響で半導
体集積回路の特性が害されることが問題となった。この
ため、特にDRAMやSRAM等の半導体記憶装置の分
野では、シリコン窒化膜等の保護膜上にさらに重ねてポ
リイミド膜を形成することにより、かかる応力を緩和
し、組立工程での歩留向上が図られている。
【0003】従来例の半導体装置の製造方法を図8乃至
図13を参照して説明する。図8は、ポリイミド膜をパ
ターニングするために使用するレチクルを示す図であ
り、透明ガラス基板(1)上に、クロム(Cr)が被着
されており、ボンディングパッド領域(2)およびスク
ライブライン領域(3)については、クロム(Cr)が
除去されて透過光領域となっているものである。このレ
チクルを使用して、上記のポリイミド膜をパターニング
すると、図9に示すように、ボンディングパッド領域
(2)およびスクライブライン領域(3)上のポリイミ
ド膜およびその下のシリコン窒化膜が除去されることに
なる。なお、図9は半導体基板を上方から見た平面図で
あり、上記レチクルに対応したボンディングパッド領域
(2a)およびスクライブライン領域(3a)およびT
EG(Test Element Group)と呼ばれる一群のモニター
素子(4)の配置例を示している。
【0004】以下で、図9におけるA−A線における断
面に着目して、従来例の半導体装置の製造方法をさらに
詳しく説明する。図10において、半導体基板(11)
上にAlのボンディングパッド(12)を形成し、CV
D法により第1の保護膜としてシリコン窒化膜(13)
形成し、さらにこのシリコン窒化膜(13)上に第2の
保護膜としてポリイミド膜(14)を所定の膜厚となる
ように塗布している。
【0005】図11において、ポリイミド膜(14)上
の全面にポジ型のホトレジスト膜(15)を形成し、図
9に示したレチクルを使用して、ホトレジスト膜(1
5)を露光および現像する。本工程では、ボンディング
パッド(12)およびスクライブライン領域(2a)上
のホトレジスト膜(15)が穿孔されるとともに、この
穿孔部分から現像液が浸潤することでポリイミド膜(1
4)の溶解が進行してシリコン窒化膜(13)を露出し
ている。
【0006】図12において、ホトレジスト膜(15)
を除去した後、ポリイミド膜(14)をマスクとして、
CHF3+O2をエッチングガスとして使用してシリコン
窒化膜(13)をエッチングし、ボンディングパッド
(12)上のシリコン窒化膜(13)を除去する。この
ように、従来例の半導体装置の製造方法では、ボンディ
ングパッド(12)上のシリコン窒化膜(13)および
ポリイミド膜(14)を除去しているが、同時にスクラ
イブライン領域(2a)上のシリコン窒化膜(13)お
よびポリイミド膜(14)を除去されている。これは、
スクライブライン領域(2a)上にポリイミド膜(1
4)を残すと、ダイシング時に刃の劣化を招くためであ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これで
はスクライブライン領域(3a)上のシリコン窒化膜
(13)も除去されてしまうため、この領域に配置され
るTEG(4)が剥き出しになり、水分や可動イオン等
の影響によってモニター素子の特性が正確に測定できな
いという問題点がある。また、シリコン窒化膜(13)
のエッチングの際にオーバーエッチングによって、半導
体基板(11)がエッチングされるおそれもある。
【0008】したがって、スクライブライン領域(3
a)上については、ポリイミド膜(14)のみを除去
し、シリコン窒化膜(13)を残すことが必要である
が、従来例の半導体装置の製造方法では、これは明らか
に不可能である。もちろん、シリコン窒化膜(13)と
ポリイミド膜(14)とを別個にパターニングすればよ
いわけであるが、これだと製造工程が複雑であり、1回
のホトエッチ工程で実現したいという要求がある。
【0009】本発明は、このような課題に鑑みて創作さ
れたものであり、1回のホトエッチ工程でボンディング
パッド(12)上のシリコン窒化膜(13)およびポリ
イミド膜(14)を除去し、スクライブライン領域(3
a)上については、ポリイミド膜(14)のみを除去す
ることを可能にした半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、第1および第2の保護膜をパタ−ニングする
ために、遮光領域、透過光領域および半透過光領域とを
有するレチクルを使用して露光および現像することによ
り、遮光領域に対応した第2の保護膜上の領域について
は厚いホトレジスト膜を残し、透過光領域に対応した第
2の保護膜上の領域についてはホトレジスト膜を除去し
て第2の保護膜を露出し、半透過光領域に対応した第2
の保護膜上の領域については薄いホトレジスト膜を残
し、前記露出部分の第1および第2の保護膜を除去しか
つ前記薄いホトレジスト膜およびその下方の第2の保護
膜とを除去する条件でエッチングすることを特徴として
いる。
【0011】
【作用】本発明の半導体装置の製造方法によれば、レチ
クル上に半透過光領域を設けているので、1回のホトエ
ッチ工程で、第1および第2の保護膜を除去する領域、
第1および第2の保護膜を残す領域に加えて、第2の保
護膜のみを除去する領域を形成することが可能となる。
【0012】
【実施例】次に、本発明の実施例に係る半導体装置の製
造方法を図1乃至図8を参照しながら説明する。 (1)レチクル構造の説明 本発明の実施のために使用するレチクル構造を図1を参
照しながら説明する。透明ガラス基板(1)上の全面に
被着されたクロム(Cr)が、ボンディングパッド領域
(2)については除去されて透過光領域となっている点
では従来例に係るレチクル構造と同様であるが、スクラ
イブライン領域(3)については半透過光領域となって
いる点で異なる。この半透過光領域とは、光の透過率が
透過光領域で100%とすれば、半透過光領域では10
0%以下であることを意味し、クロム(Cr)に代えて
半透過性材料(シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等)を
被着するか、若しくは約0.1ミクロン以下の間隔で刻ん
だクロムのメッシュ・パタ−ン等によって形成すること
ができる。
【0013】このレチクルを使用してポリイミド膜およ
びシリコン窒化膜をパターニングすると、図2に示すよ
うに、ボンディングパッド領域(2a)のポリイミド膜
およびシリコン窒化膜は除去される。なお、図2は半導
体基板を上方から見た平面図であり、上記レチクルに対
応したボンディングパッド領域(2a)、スクライブラ
イン領域(3a)およびTEG(4)の配置を示してい
る。
【0014】(2)半導体装置の製造方法の説明 次に、上記のレチクルを使用した半導体装置の製造方法
を図2におけるB−B線断面に着目し、図3乃至図6を
参照しながら説明する。図3において、半導体基板(2
1)上にスパッタ法によりAlを半導体基板(11)上
の全面に付着し、パタ−ニングして配線およびボンディ
ングパッド(22)を形成し、CVD法により第1の保
護膜としてシリコン窒化膜(23)を形成し、さらにこ
のシリコン窒化膜(23)上に第2の保護膜としてポリ
イミド膜(14)を所定の膜厚となるように塗布してい
る。
【0015】図4において、ポリイミド膜(24)上の
全面にポジ型のホトレジスト膜(25)を形成し、図1
に示したレチクルを使用して、ホトレジスト膜(25)
を露光および現像する。本工程により、ボンディングパ
ッド(22)上のホトレジスト膜(25)が穿孔される
とともに、この穿孔部分から現像液が浸潤することでポ
リイミド膜(24)の溶解が進行する。一方、スクライ
ブライン領域(3a)の上では光の透過率が下がってい
るので現像速度が遅くなる結果、薄いホトレジスト膜
(25a)が残っている。この他の部分では、本来の厚
いホトレジスト膜(25b)が残っている。
【0016】図5において、ホトレジスト膜(25)の
穿孔部分のポリイミド膜(24)およびシリコン窒化膜
(23)を除去し、かつ前記薄いホトレジスト膜(25
a)およびその下方のポリイミド膜(24)とを同時に
除去する条件でエッチングする。なお、厚いホトレジス
ト膜(25b)はエッチングの後、除去する。本工程
は、従来例と同様にCHF3+O2をエッチングガスとし
て使用したドライエッチング工程であるが、上記の条件
を満足するようにO2のガス流量またはポリイミド膜
(24)のベ−ク条件を選択している。これらの膜のエ
ッチングレ−トとO2ガス流量との関係は、図6に示す
ように、ポリイミド膜(24)とホトレジスト膜(2
5)では右上がりの傾向であるが、シリコン窒化膜(2
3)ではいったん最大値を示した後は減少する傾向を示
す。したがって、膜厚に応じて適当なO2ガス流量を選
んで上記の条件を満足することが可能である。一例を示
せば、ポリイミド膜(24)、シリコン窒化膜(2
3)、薄いホトレジスト膜(25a)の膜厚がそれぞれ
20000Å,7000Å,5000Åである場合、O
2のガス流量比(O2/CHF3+O2) は約30〜40% に選
択するとよい。
【0017】このように、本発明の半導体装置の製造方
法によれば、レチクル上のスクライブライン領域(3
a)を半透過光領域としているので、1回のホトエッチ
工程で、ボンディングパッド(22)上のシリコン窒化
膜(23)およびポリイミド膜(24)を除去し、スク
ライブライン領域(3a)上については、ポリイミド膜
(24)のみを除去することができる。
【0018】なお、本実施例では、スクライブライン領
域(3a)を半透過光領域としてパタ−ニングしている
が、本発明はこれに限定されることなく、他の領域を対
象としてもよい。例えば、本発明は、図7に示すよう
な、メモリセルのマトリックス領域(31)のみをポリ
イミド膜で被覆し、周辺回路領域(32)においてはポ
リイミド膜を除去してシリコン窒化膜のみを残し、ボン
ディングパッド領域(33)においてポリイミド膜およ
びシリコン窒化膜を除去した半導体装置の製造にも適用
することができるものである。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の製造方法によれば、1回のホトエッチ工程で、ボン
ディングパッド上のシリコン窒化膜およびポリイミド膜
を除去し、スクライブライン領域上については、ポリイ
ミド膜のみを除去することが可能である。これにより、
スクライブライン領域上にはシリコン窒化膜が残るの
で、TEGのモニター素子の特性を正しく測定できる。
【0020】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、1回のホトエッチ工程のみでパタ−ニングできる
ので、製造工程が簡略化できるという利点も有してい
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るレチクルを示す平面図で
ある。
【図2】本発明の実施例に係る半導体基板を示す平面図
である。
【図3】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法を
示す第1の断面図である。
【図4】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法を
示す第2の断面図である。
【図5】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法を
示す第3の断面図である。
【図6】エッチングレ−トとO2ガス流量との関係を示
す図である。
【図7】本発明の実施例に係る半導体基板を示す平面図
である。
【図8】従来例に係るレチクルを示す平面図である。
【図9】従来例に係る半導体基板を示す平面図である。
【図10】従来例に係る半導体装置の製造方法を示す第
1の断面図である。
【図11】従来例に係る半導体装置の製造方法を示す第
2の断面図である。
【図12】従来例に係る半導体装置の製造方法を示す第
3の断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 1/08 G03F 7/26 H01L 21/301 H01L 21/318

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上にシリコン窒化膜から成る
    第1の保護膜およびポリイミド膜から成る第2の保護膜
    をこの順に重ねて形成する工程と、 前記第2の保護膜上の全面にホトレジスト膜を形成する
    工程と、 遮光領域、透過光領域および半透過光領域とを有するレ
    チクルを使用し、当該レチクルの透過光領域をボンディ
    ングパッド領域上に配置し、半透過光領域をスクライブ
    ライン領域に配置した状態で、前記ホトレジスト膜を露
    光および現像することにより、遮光領域に対応した第2
    の保護膜上の領域については厚いホトレジスト膜を残
    し、透過光領域に対応した第2の保護膜上の領域につい
    てはホトレジスト膜を除去し、半透過光領域に対応した
    第2の保護膜上の領域については薄いホトレジスト膜を
    残す工程と、 前記第1および第2の保護膜を除去しかつ前記薄いホト
    レジスト膜およびその下方の第2の保護膜とを除去する
    条件でエッチングする工程とを具備することを特徴とし
    た半導体装置の製造方法。
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