JPH05190533A - 半導体素子の表面保護膜およびその製造方法 - Google Patents

半導体素子の表面保護膜およびその製造方法

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JPH05190533A
JPH05190533A JP565192A JP565192A JPH05190533A JP H05190533 A JPH05190533 A JP H05190533A JP 565192 A JP565192 A JP 565192A JP 565192 A JP565192 A JP 565192A JP H05190533 A JPH05190533 A JP H05190533A
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JP
Japan
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film
protective film
surface protective
polyimide
semiconductor device
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Application number
JP565192A
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English (en)
Inventor
Yasushi Nakabo
康司 中坊
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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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)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、半導体装置の表面保護膜に関する
もので、その表面保護膜によって生じるメタル配線の断
線などの問題点を除去することを目的とするものであ
る。 【構成】 前記目的のために本発明は、表面保護膜の最
下層を従来のPSG膜に換えて有機系物質(実施例では
ポリイミド)膜3にしたものである。かつ、その製造方
法において、その保護膜3,4をパターニングするため
にレジストを使わずに、上層の保護膜5をパターニング
してそれをマスクにするようにして、製造工程をも短縮
するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体素子における
表面保護膜の構造およびその形成方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体素子の表面保護膜の断面構
造は、図2に示すようなものであった。ここで1は、ト
ランジスタ、ダイオード等が作り込まれた半導体基板で
あり、通常、この最上層には、アルミニウム等のメタル
配線パタン2が形成されている。そしてこの上に形成さ
れている3層構造の膜31+4+5が表面保護膜であ
り、周知のようにこの保護膜は総て絶縁膜である。そし
て従来構造では下層に厚さ500〜2000Å程度の常
圧CVD−PSG(化学的気相成長法によるリンシリケ
ートガラス)膜31、その上に5000〜10,000
Å程度のプラズマCVD−SiN膜(シリコン窒化膜)
4、最上層に厚さ3〜10μm程度のウェハコートポリ
イミド膜5が形成されていた。なお6は、ボンディング
パッド用開口部、7はスクライブライン部である。ここ
で、各々の膜の役割を説明する。
【0003】プラズマCVD−SiN膜4は、半導体基
板1に外部から水分及びアルカリイオンが侵入するのを
防ぐのが主な目的である。このプラズマCVD−SiN
膜4は、膜内に大きな圧縮応力を持っているため、半導
体基板1上に直接プラズマCVD−SiN膜4を形成す
ると、この圧縮応力のためにメタル配線パタン2が強い
引張り応力を受け、断線するという不良が多発する。そ
のようなことを防ぐため、膜内に引張り応力を持つ常圧
CVD−PSG膜31を下層に挿入して、メタル配線パ
タン2に加わる応力を軽減している。なお、この2層膜
〔31+4〕を通常、パッシベーション膜と呼んでい
る。また、最上層のウェハコートポリイミド膜5は、外
部からの機械的衝撃やストレス(主にモールド樹脂から
のストレス)から半導体素子を守ることが目的である。
【0004】このような構造の製造工程を図3ないし4
に示し、以下に説明する。まず、図3(a)のように上
層にアルミニウム等のメタル配線パタン2を形成した半
導体基板1に、図3(b)のように常圧CVD−PSG
(以下単にPSGと略す)膜31を500〜2000Å
程度の厚さにコーティングする。
【0005】次に、図3(c)のように、プラズマCV
D−SiN膜4を5000〜10000Å程度の厚さに
コーティングする。
【0006】次に図3(d)のように、フォトレジスト
膜8をコーティングして、通常のホトリソグラフィー技
術によりボンディングパッド部6やスクライブライン部
7等の開口部を形成するためのパターニングをする。
【0007】次に図4(e)のようにフォトレジスト膜
8をマスクにして、プラズマCVD−SiN膜4、PS
G膜31をエッチングし開口部6や7等を形成する。
【0008】次に図4(f)のように、フォトレジスト
膜8を除去する。
【0009】そして図4(g)のように、ウェハコート
ポリイミド膜5をコーティングする。
【0010】次に図4(h)のように、ウェハコートポ
リイミド膜5をパターニングし、開口部6や7等を形成
する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した構成
の表面保護膜では、以下に述べるような問題点があるこ
とが近年わかってきた。
【0012】すなわち、常圧CVD−PSG膜31とプ
ラズマCVD−SiN膜4の2層膜のトータルストレス
としての圧縮応力は300℃以下の温度では、確かにプ
ラズマCVD−SiN単層膜に比較して非常に軽減され
ているが、300℃以上の高温では、前記2層膜31+
4の圧縮応力が急激に増加するのである。
【0013】プラズマCVD−SiN単層膜ではそのよ
うなことはない。
【0014】即ち、ファイナルアニール(ウェハプロセ
スの最終工程で行なう熱処理、通常300〜400℃の
温度で行なう。)等の高温の熱処理において発生するメ
タル配線2の断線は、プラズマCVD−SiN単層膜よ
り、プラズマCVD−SiN/常圧CVD−PSG2層
膜31+4の保護膜構造の場合の方が、かえって増加す
ることが近年わかってきた。
【0015】本発明は、以上説明したメタル配線の断線
を促がす影響を除去し、さらに製造工程の短縮も図れる
方法と構造を提供することを目的とするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は前述した目的実
現のために、従来の表面保護膜の下層のPSG膜を有機
系物質であるポリイミド膜にし、かつ、パターニング工
程でレジストを使わないようにしたものである。
【0017】
【作用】本発明は、前述したように表面保護膜の下層を
ポリイミド膜にし、パターニング工程にレジストを使わ
ないようにしたので、高温処理でもメタル配線の断線と
いった悪影響をおよぼさず、かつ工程も短縮できる。
【0018】
【実施例】本発明の実施例の構造を図1に示す。
【0019】構造としては、従来例の図2における表面
保護膜の最下層膜である常圧CVD−PSG膜31を、
有機系物質であるポリイミド膜3にしたものであり、そ
れ以上の説明は要しないであろう。このような構造にす
ると、メタル配線2に対しては、劇的な効果があり、製
造工程の初期的にも高温処理においてもその断線は殆ど
発生しなくなる。これは無機系物質(PSG)と有機系
物質(ポリイミド)の性質の違いにより、先に述べた高
温での圧縮応力が増加しないからと考えられる。
【0020】以上述べた構造の表面保護膜の製造を従来
の製造工程図3ないし図4に従って、PSG膜31を単
にポリイミド膜に置き換える製造方法で行うと以下に述
べる問題点が生じる。
【0021】即ち、図4(e)〜(f)のフォトレジス
ト8除去工程である。つまり、フォトレジスト膜8と置
き換えたポリイミド膜(図4で31で示す部分)は共に
有機系物質であり、その化学的挙動は似かよっている。
そのために、フォトレジスト膜8をエッチングして除去
するための薬剤(硝酸や硫酸等の酸化性溶液あるいは酸
素プラズマ等の酸化性ガス等)は、多かれ少なかれ開口
部側壁のポリイミド膜もエッチングしてダメージを与
え、その部分での膜はがれを生じることがある。そこ
で、以上のような問題点に対しては、次のような解決策
が考えられる。それを第1の実施例として図5に示し、
図3,4と対比して以下説明する。
【0022】図5(a)〜(c)は従来の工程図3
(a)〜(c)と同一であるので説明を割愛する。
【0023】図3(c)と同じ図5(c)の工程の後、
フォトレジスト(図3(d)の8)のコーティング→ホ
トリソグラフィー(図3(d))→パッシベーション膜
エッチング(図4(e))という工程を経ずに、直ちに
図5(d)のようにウェハコートポリイミド膜5をコー
ティングし、パターニングした後、そのウェハコートポ
リイミド膜5をエッチングマスクとして、図5(e)の
ようにパッシベーション膜3,4をエッチングするとい
う方法である。このようにすれば、フォトレジスト除去
工程が不要となるので、上述したような問題点は無くな
るし、工程も削減できる。
【0024】しかし、上記のような方法においても、さ
らに以下のような問題点のあることがわかった。
【0025】つまり、ポリイミド膜を形成するには、ポ
リイミド前駆体溶液を半導体基板上にスピンコーティン
グし、その後最大300〜400℃の温度まで、段階的
に熱処理を加えて、前駆体を加熱縮合させて、最終的な
被膜を得るのであるが、ポリイミド前駆体溶液中または
パッシベーション膜4上に、図6のようにパーティクル
9が存在した場合、図6(a)のように、パーティクル
9を中心として、コーティング膜5が大きくはじくこと
がよくある。これは、ポリイミド前駆体溶液のぬれ性が
一般にあまり良くないためである。このような状態でウ
ェハコートポリイミド膜5をパターニングし、そのウェ
ハコートポリイミド膜5をエッチングマスクとしてパッ
シベーション膜3,4をエッチングすると、図6(b)
のように、本来の開口部6,7ではない所にも開口部1
0が形成されてしまう。メタル配線が微細なパタンとな
っている所で、上記開口部10が形成されると、この部
分からの水分やイオンの侵入によってメタル配線2が腐
食して、不良品となってしまう。
【0026】以上のような問題点を解決するには、次の
ような製造工程を用いる事が有効である。それを第2の
実施例として図7,8に示し、以下に説明する。
【0027】まず、図7(a)のように上層にメタル配
線パタン2が形成されている半導体基板1上に、図7
(b)のようにポリイミド膜3を500〜2000Å程
度の厚さにコーティングする。
【0028】次に、図7(c)に示すように、ポリイミ
ド膜3にボンディングパッド部6やスクライブライン部
7等の開口部を形成する。
【0029】次に、図7(d)のように、プラズマCV
D−SiN膜4を5000〜10000Å程度の厚さで
全面にコーティングする。
【0030】次に図8(e)のように、ウェハコートポ
リイミド膜5を3〜10μm程度の厚さに全面にコーテ
ィングする。9はパーティクルであり、このパーティク
ルを中心にウェハコートポリイミド膜5が、はじいてい
る様子を示している。
【0031】次に図8(f)のように、ウェハコートポ
リイミド膜5にボンディングパッド部6、スクライブラ
イン部7等の開口部のためのパターンを形成する。そし
て、図8(g)のように、ウェハコートポリイミド膜5
をエッチングマスクとしてプラズマCVD−SiN膜4
をエッチングする。この場合、エッチング条件として、
プラズマCVD−SiN膜4は速やかにエッチングする
が、ポリイミド膜3及び5はほとんどエッチングしない
ような条件を選んでエッチングするので、ポリイミド膜
5のはじきによって形成されていた開口部10は、ポリ
イミド膜3には転写されない。このため、この部分から
水分やイオンが侵入してメタル配線パタン2が腐食され
ることはない。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば半
導体装置の表面保護膜として、その最下層膜を有機系物
質(実施例ではポリイミド)としたために、メタル配線
の断線などの悪影響を除去でき、信頼性に優れた半導体
素子を提供できるとともに、製造においてもレジストを
パターニングマスクに使わないようにしたため、工程削
減が実現でき、生産性よく信頼性の高い半導体素子を得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構造
【図2】従来例の構造
【図3】従来例の製造工程(その1)
【図4】従来例の製造工程(その2)
【図5】本発明の製造工程の第1実施例
【図6】本発明の製造工程の第1実施例の問題点説明図
【図7】本発明の製造工程の第2実施例(その1)
【図8】本発明の製造工程の第2実施例(その2)
【符号の説明】
1 基板 2 メタル配線 3 ポリイミド膜 4 SiN膜 5 ウェハコートポリイミド膜 6,7 開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/31

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置の表面保護膜として、少なく
    ともその最下層膜を有機系物質とすることを特徴とする
    半導体素子の表面保護膜。
  2. 【請求項2】 前記最下層膜をポリイミド膜とすること
    を特徴とする請求項1記載の半導体素子の表面保護膜。
  3. 【請求項3】 (a)半導体基板上に、表面保護膜とし
    てまず最下層に有機系物質を形成し、その上にその最下
    層膜とは異なる絶縁膜を保護膜として形成する工程、 (b)前記絶縁膜の上に上層の保護膜として絶縁膜を形
    成する工程、 (c)前記上層の絶縁膜をパターニングする工程、 (d)前記上層の絶縁膜のパターンをマスクにして、前
    記で形成された下層の保護膜をパターニングする工程、 以上の工程を含むことを特徴とする半導体素子の表面保
    護膜の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記最下層膜を、その後の工程で必要な
    所定箇所部分を、予めパターニングしておくことを特徴
    とする請求項3記載の半導体素子の表面保護膜の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 前記最下層の有機系物質をポリイミド膜
    とすることを特徴とする請求項3および4記載の半導体
    素子の表面保護膜の製造方法。
JP565192A 1992-01-16 1992-01-16 半導体素子の表面保護膜およびその製造方法 Pending JPH05190533A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008535222A (ja) * 2005-03-25 2008-08-28 ヴィシャイ ジェネラル セミコンダクター エルエルシー 1つのマスクをもちいてプレーナダイオードを形成するための工程
JP2016207707A (ja) * 2015-04-16 2016-12-08 日本電信電話株式会社 半導体装置およびその製造方法
CN108364857A (zh) * 2018-02-28 2018-08-03 中国电子科技集团公司第十三研究所 半导体芯片保护层的制备方法和半导体芯片

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008535222A (ja) * 2005-03-25 2008-08-28 ヴィシャイ ジェネラル セミコンダクター エルエルシー 1つのマスクをもちいてプレーナダイオードを形成するための工程
JP2016207707A (ja) * 2015-04-16 2016-12-08 日本電信電話株式会社 半導体装置およびその製造方法
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Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20001107