JP6927430B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の高集積化と小型化を実現するために、樹脂膜と金属配線を繰り返し積層する多層配線構造が用いられている。しかし、樹脂膜により寄生容量が増加し、半導体デバイスの電気特性が劣化する。特にＹ型又はＴ型のゲート電極を有する半導体装置ではゲート電極のひさしの下に樹脂が充填されて寄生容量が増加し、高周波特性の利得が劣化する。これに対して、半導体デバイスを覆う樹脂膜をパターニングしてゲート電極の周りの樹脂膜を除去し、樹脂フィルムを樹脂膜の上面に貼り付けることでゲート電極の周りに中空構造を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。中空構造を形成することで、樹脂膜が充填されている場合に比べて格段に特性が向上する。
日本特開２０１６−３９３１９号公報
従来は、樹脂膜をパターニングする際にダイシングラインの上の樹脂膜も除去していた。従って、樹脂フィルムと樹脂膜との接触面積が小さくなるため、密着力が弱くなる。また、樹脂フィルムは支持フィルムに支持されており、樹脂フィルムを樹脂膜に貼り付けた後に樹脂フィルムから支持フィルムを剥がす必要がある。しかし、樹脂フィルムと支持フィルムの密着力が樹脂フィルムと樹脂膜の密着力よりも強いため、樹脂フィルムから支持フィルムを剥がす際に樹脂フィルムの浮き又は剥がれが生じる場合があった。また、貼り付けた樹脂フィルムが中空部に埋まり込む場合もあった。この結果、製品の歩留まりが低下するという問題があった。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は製品の歩留まりを向上させることができる半導体装置の製造方法を得るものである。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の主面に第１及び第２の電極を有する半導体デバイスを形成する工程と、前記半導体デバイス及び前記半導体基板のダイシングラインを覆う樹脂膜を前記半導体基板の前記主面の上に形成し、前記ダイシングラインの上の前記樹脂膜を除去することなく前記第１の電極の周りの前記樹脂膜を除去し前記第２の電極の上の前記樹脂膜を除去して第１のコンタクトホールを形成する工程と、前記第１及び第２の電極から離間しつつ前記第１及び第２の電極の上方を覆う感光性樹脂フィルムを前記樹脂膜の上面に貼り付けて前記第１の電極の周りに中空構造を形成する工程と、前記感光性樹脂フィルムを露光及び現像して、前記第１のコンタクトホールにつながる第２のコンタクトホールと前記ダイシングラインの上方の第１の開口を同時に形成する工程と、前記第１及び第２のコンタクトホールを介して前記第２の電極に接続された配線を形成する工程と、前記第１の開口を形成した後に前記ダイシングラインに沿って前記半導体基板をダイシングする工程とを備えることを特徴とする。
本発明では、樹脂膜をパターニングする際にダイシングラインの上の樹脂膜を除去しない。このため、樹脂フィルムと樹脂膜との接触面積が増えるため、密着力が向上し、樹脂フィルムの浮き及び剥がれを防ぐことができる。また、樹脂フィルムが樹脂膜にしっかりと支えられるため、埋まり込みも防ぐことができる。この結果、製品の歩留まりを向上させることができる。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 比較例に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 比較例に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 比較例に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
実施の形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態１．
図１から図９は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。まず、図１に示すように、半導体基板１の主面にゲート電極２、ソース電極３及びドレイン電極４を有する半導体デバイス５を形成する。半導体デバイス５を耐湿性の高い絶縁膜６で覆う。ソース電極３、ドレイン電極４及びダイシングライン７上の絶縁膜６を開口する。次に、半導体デバイス５及び半導体基板１のダイシングライン７を覆う感光性樹脂膜８を半導体基板１の主面の上にスピンコータで塗布する。感光性樹脂膜８を露光及び現像によりパターニングして、ダイシングライン７の上の感光性樹脂膜８を除去することなく、ゲート電極２の周りの感光性樹脂膜８を除去し、ソース電極３及びドレイン電極４の上の感光性樹脂膜８を除去して第１のコンタクトホール９を形成する。その後、熱硬化処理を行って感光性樹脂膜８を硬化する。
次に、図２に示すように、ラミネート法又はＳＴＰ法を用いて、支持フィルム１０に支持された感光性樹脂フィルム１１を感光性樹脂膜８の上面に貼り付ける。感光性樹脂フィルム１１は、ゲート電極２、ソース電極３及びドレイン電極４から離間しつつゲート電極２、ソース電極３及びドレイン電極４の上方を覆う。次に、図３に示すように、感光性樹脂フィルム１１から支持フィルム１０を剥がす。これにより、図４に示すように、ゲート電極２の周りに中空構造１２が形成される。
次に、図５に示すように、感光性樹脂フィルム１１を露光及び現像によりパターニングして、第１のコンタクトホール９につながる第２のコンタクトホール１３とダイシングライン７の上方の第１の開口１４を同時に形成する。その後、熱硬化処理を行って感光性樹脂フィルム１１を硬化する。
次に、図６に示すように、全面に絶縁膜１５及びレジスト１６を順に形成し、ダイシングライン７の上方でレジスト１６を開口する。次に、レジスト１６をマスクとして用いたドライエッチングを行う。これにより、図７に示すように、ダイシングライン７の上の絶縁膜１５及び感光性樹脂膜８を除去して第２の開口１７を形成する。予めダイシングライン７の上方の感光性樹脂フィルム１１を除去しておくことで、ドライエッチングで除去する膜の膜厚が薄くなるため、ドライエッチングが容易になる。その後、マスクとして用いた絶縁膜１５及びレジスト１６を除去する。
次に、図８に示すように、第１及び第２のコンタクトホール９，１３を介してソース電極３及びドレイン電極４に接続された配線１８をめっき又は蒸着法により形成する。次に、ダイシングブレード１９を用いてダイシングライン７に沿って半導体基板１をダイシングする。この結果、図９に示すように、個々のチップごとに分離される。
続いて、本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図１０から図１２は、比較例に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。比較例では、図１０に示すように、感光性樹脂膜８をパターニングする際にダイシングライン７の上の感光性樹脂膜８を除去する。次に、図１１に示すように感光性樹脂フィルム１１を感光性樹脂膜８の上面に貼り付ける。次に、図１２に示すように感光性樹脂フィルム１１を露光及び現像する。
比較例では、ダイシングライン７の上の感光性樹脂膜８を除去することで感光性樹脂フィルム１１と感光性樹脂膜８との接触面積が小さくなるため、密着力が弱くなる。このため、感光性樹脂フィルム１１から支持フィルム１０を剥がす際に感光性樹脂フィルム１１の浮き又は剥がれが生じる場合がある。また、貼り付けた感光性樹脂フィルム１１が中空部に埋まり込む場合もある。この結果、製品の歩留まりが低下するという問題がある。
これに対して、本実施の形態では、感光性樹脂膜８をパターニングする際にダイシングライン７の上の感光性樹脂膜８を除去しない。このため、感光性樹脂フィルム１１と感光性樹脂膜８との接触面積が増えるため、密着力が向上し、感光性樹脂フィルム１１の浮き及び剥がれを防ぐことができる。また、感光性樹脂フィルム１１が感光性樹脂膜８にしっかりと支えられるため、埋まり込みも防ぐことができる。この結果、製品の歩留まりを向上させることができる。
また、支持フィルム１０に支持された感光性樹脂フィルム１１を感光性樹脂膜８の上面に貼り付けた後に感光性樹脂フィルム１１から支持フィルム１０を剥がす場合には、感光性樹脂フィルム１１の浮き及び剥がれが発生し易い。このような場合に本実施の形態のように感光性樹脂フィルム１１と感光性樹脂膜８の密着力を向上させることが特に有効である。
また、ゲート電極２はひさしを含むＹ型又はＴ型のゲート電極であり、ゲート電極２のひさしの下にも中空構造１２が形成されている。これにより、寄生容量が減少し、高周波特性の利得が向上する。
また、第１の開口１４を形成した後、半導体基板１をダイシングする前にダイシングライン７の上の感光性樹脂膜８を除去して第２の開口１７を形成する。これにより、ダイシングが容易になる。
また、感光性樹脂フィルム１１の第１の開口１４の端部が感光性樹脂膜８の第２の開口１７の端部よりも半導体デバイス５側である。これにより、ダイシングラインの際にダイシングブレードが感光性樹脂フィルム１１の第１の開口１４の端部に当るのを防ぐことができる。このため、半導体装置の歩留まりが向上する。
実施の形態２．
図１３及び図１４は、実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。図５の工程までは実施の形態１と同様である。本実施の形態ではダイシングライン７の上の感光性樹脂膜８をドライエッチングで加工することなく、図１３に示すように第１及び第２のコンタクトホール９，１３を介してソース電極３及びドレイン電極４に接続された配線１８を形成する。次に、図１４に示すように、ダイシングライン７の上の感光性樹脂膜８を半導体基板１と共にダイシングする。これにより、実施の形態１よりもプロセス数を削減することができる。その他の構成及び効果は実施の形態１と同様である。
実施の形態３．
図１５から図１８は、実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。本実施の形態は、実施の形態１及び２の感光樹脂フィルム１１を非感光性樹脂フィルム１９に置き換えたものである。図５の工程までは実施の形態１と同様である。次に、図１５に示すように、ラミネート法又はＳＴＰ法を用いて、支持フィルム１０に支持された非感光性樹脂フィルム１９を感光性樹脂膜８の上面に貼り付ける。非感光性樹脂フィルム１９は、ゲート電極２、ソース電極３及びドレイン電極４から離間しつつゲート電極２、ソース電極３及びドレイン電極４の上方を覆う。次に、非感光性樹脂フィルム１９から支持フィルム１０を剥がすと、図１６に示すように、ゲート電極２の周りに中空構造１２が形成される。次に、図１７に示すように、全面に絶縁膜１５及びレジスト１６を順に形成し、レジスト１６をフォトリソグラフィ等によりパターニングする。このレジスト１６をマスクとして用いたドライエッチングを行うことにより、図１８に示すように、第２のコンタクトホール１３及び第１の開口１４を開口する。その後、実施の形態１又は実施の形態２のどちらかの工程を行って素子構造を作製する。その他の構成及び効果は実施の形態１と同様である。
１ 半導体基板、２ ゲート電極（第１の電極）、３ ソース電極（第２の電極）、４ ドレイン電極（第２の電極）、５ 半導体デバイス、７ ダイシングライン、８ 感光性樹脂膜（樹脂膜）、９ 第１のコンタクトホール、１１ 感光性樹脂フィルム（樹脂フィルム）、１２ 中空構造、１３ 第２のコンタクトホール、１４ 第１の開口、１７ 第２の開口、１８ 配線

Claims (6)

  1. 半導体基板の主面に第１及び第２の電極を有する半導体デバイスを形成する工程と、
    前記半導体デバイス及び前記半導体基板のダイシングラインを覆う樹脂膜を前記半導体基板の前記主面の上に形成し、前記ダイシングラインの上の前記樹脂膜を除去することなく前記第１の電極の周りの前記樹脂膜を除去し前記第２の電極の上の前記樹脂膜を除去して第１のコンタクトホールを形成する工程と、
    前記第１及び第２の電極から離間しつつ前記第１及び第２の電極の上方を覆う樹脂フィルムを前記樹脂膜の上面に貼り付けて前記第１の電極の周りに中空構造を形成する工程と、
    前記樹脂フィルムをパターニングして、前記第１のコンタクトホールにつながる第２のコンタクトホールと前記ダイシングラインの上方の第１の開口を同時に形成する工程と、
    前記第１及び第２のコンタクトホールを介して前記第２の電極に接続された配線を形成する工程と、
    前記第１の開口を形成した後に前記ダイシングラインに沿って前記半導体基板をダイシングする工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 支持フィルムに支持された前記樹脂フィルムを前記樹脂膜の上面に貼り付けた後に前記樹脂フィルムから前記支持フィルムを剥がすことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記第１の電極はひさしを含むＹ型又はＴ型のゲート電極であり、
    前記ゲート電極の前記ひさしの下にも前記中空構造が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記第１の開口を形成した後、前記半導体基板をダイシングする前に前記ダイシングラインの上の前記樹脂膜を除去して第２の開口を形成する工程を更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記第１の開口の端部が前記第２の開口の端部よりも前記半導体デバイス側であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記ダイシングラインの上の前記樹脂膜を前記半導体基板と共にダイシングすることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
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