JPH0917777A - 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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JPH0917777A
JPH0917777A JP7188306A JP18830695A JPH0917777A JP H0917777 A JPH0917777 A JP H0917777A JP 7188306 A JP7188306 A JP 7188306A JP 18830695 A JP18830695 A JP 18830695A JP H0917777 A JPH0917777 A JP H0917777A
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positive resist
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etching
resin
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】ポリイミドバッファーコートを適用するEPR
OM内蔵の集積回路のポリイミドのポジレジスト現像液
によるパターニングにおいて、ポリイミド残りによる紫
外線消去不良を無くす。 【構成】ポリイミド膜をバッファコートに適用する集積
回路基板において、ポジレジストの現像液をポリイミド
のパターン加工に使用するとき、ポリイミドの加工後に
フォトレジストを除去せずに、熱処理してポリイミドを
硬化し、レジストをマスクに酸素プラズマにより、開口
部のポリイミド残りを除去し、ポリイミド樹脂の酸素プ
ラズマからのダメージを最小限に抑えつつ、段部のポリ
イミド樹脂のエッチング残りを除去出来るため、EPR
OM等の光の透過性が必要なデバイスへの適用に大きな
効果がある。

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
関し、特にEPROM等の光の透過性が必要な半導体素
子を内蔵する集積回路のポリイミドバッファーコート形
成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の従来技術として、現在最もよく
用いられているポリイミドのウェットによるパターニン
グ方法を図6及び図7に示す。図6及び図7には、EP
ROM(Electrically Programable ROM;記憶内容を電
気的に書込み、紫外線で消去可能なPROM)を内蔵する半
導体集積回路におけるポリイミドのウェットによるパタ
ーニング方法が工程順に図示されている。
【0003】パッシベーション膜としてP−SiON8
まで形成したEPROM内蔵の集積回路基板(図6
(A)参照)に、ポリイミド前駆体9を回転塗布し、ホ
ットプレートで120℃2分のベークにより溶剤を除去
し、塗布膜厚10μm程度の層を形成し、引き続きポジ型
のフォトレジスト(「ポジレジスト」という)10を塗布
膜厚2μm程度になるように回転塗布し乾燥させる(図
6(B)参照)。
【0004】次に、EPROM部を開口するための、す
なわちEPROM部が感光されるフォトマスクを用いて
露光した後、ポジレジストの現像液である2.38%TMA
H((CH34NOH)でポジレジスト10を現像し、引
き続き下層のポリイミド前駆体9をTMAHでエッチン
グする。
【0005】この時、開口部すなわちEPROM部の配
線間の狭いスペース部において、現像液が十分に入り込
まないことによるポリイミド残り(「残渣」ともいう)
11が発生する(図7(C)参照)。
【0006】次に、酢酸ブチルを滴下しポジレジスト10
を除去し、続いて、この基板をN2雰囲気で室温から350
℃までゆっくり昇温しながらイミド化反応のための熱処
理を行いポリイミド樹脂12を形成する。開口部配線間で
はポリイミドはそのまま残った状態である(図7(D)
参照)。
【0007】別の従来例として、例えば特開平4−43641
号公報には、感光性ポリイミド膜の現像時に開口部(抜
きパターン部)にポリイミド残渣が発生し、このため、
その後の組立工程時にボンディング不良、コンタクト不
良等が発生するという問題を解消することを目的とし
て、無機絶縁膜を形成した半導体基板に、感光性ポリイ
ミドを塗布しプリベークして感光性ポリイミドを露光、
現像、硬化し、感光性ポリイミドをマスクに下層の無機
絶縁膜をエッチングするという半導体素子の製造方法が
提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図6及び図7に示した
前記従来例によるポリイミドの加工法では、ボンディン
グパッドのような平坦でかつ開口面積の大きなパターン
の加工では問題が無い。
【0009】しかし、EPROM内蔵の集積回路でポリ
イミドのバッファーコートを適用する場合、紫外線を透
過しないポリイミドはEPROM部から除去しなければ
ならない。
【0010】この時、前記従来例によれば、EPROM
開口部の狭い配線間のスペース部において、現像液が十
分に入り込まないことに起因すると思料されるポリイミ
ド残りが発生する。
【0011】これはEPROMの消去不良の主原因とな
っている。
【0012】このポリイミド残渣は膜厚3000オングスト
ローム(=300nm)前後におよび、現像時間を長くして
も改善は見られない。
【0013】ポリイミド前駆体樹脂塗布後のベーク温度
を下げることでポリイミド残渣のレベルを低減すること
は可能であるが、これによる弊害として、ポリイミド前
駆体の白濁や、パターン解像度の低下の原因となること
があげられる。
【0014】また、前記特開平4−43641号公報には、感
光性ポリイミドの残渣をCF4+O2プラズマでドライエ
ッチングするという記載がある。
【0015】この場合、膜厚50オングストローム(=5n
m)程度のポリイミド残渣は確実にエッチングされると
あるが、ポリイミド残差が膜厚3000オングストローム程
度になると、感光性ポリイミドをマスクにドライエッチ
を行うためポリイミドのエッチングによるダメージは避
けられない。最近でも、膜厚3000オングストローム以上
のポリイミドの膜べりが発生する。これに対して、後の
説明で明かとなるように、本発明では、ポジレジストを
マスクにエッチングを行うためポリイミドに対するダメ
ージはほとんど発生しない。
【0016】すなわち、本発明は上記問題点を解消し、
ポリイミドバッファーコートを適用するEPROM内蔵
の集積回路のポリイミドのポジレジスト現像液によるパ
ターニングにおいて、ポリイミド残りによる紫外線消去
不良を無くすようにした半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、ポリイミドをバッファーコートに適用す
る半導体装置において、ポジレジストの現像液を用いて
ポリイミドのパターン加工に用いる際に、ポリイミド前
駆体樹脂とポジレジストを現像及びエッチングによりパ
ターン加工した後に、前記ポジレジストを引き続き残し
た状態で熱処理を行ない前記ポリイミド前駆体樹脂を硬
化させ、前記ポジレジストと、ポリイミドのエッチング
残渣とを、前記ポジレジストをマスクにドライエッチン
グにより除去することを特徴とする半導体装置の製造方
法を提供する。
【0018】また、本発明は、好ましくは、(a)パッシ
ベーション膜まで形成した集積回路基板にポリイミド前
駆体樹脂を回転塗布しプリベークする工程と、(b)前記
ポリイミド前駆体樹脂上にポジレジストを回転塗布しプ
リベークする工程と、(c)前記ポリイミド前駆体樹脂を
開口するフォトマスクを用いて露光する工程と、(d)ポ
ジレジストの現像液で露光部の前記ポジレジストと前記
ポリイミド前駆体樹脂を現像し、エッチングする工程
と、(e)前記ポジレジストを残したまま、前記ポリイミ
ド前駆体樹脂を熱処理し、前記ポリイミド前駆体樹脂を
硬化させる工程と、(f)酸素プラズマ又はCF4を含んだ
酸素プラズマにより前記ポジレジストをマスクにポリイ
ミド樹脂のエッチング残りを除去する工程と、を含むこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【0019】本発明においては、好ましくは、前記半導
体装置がEPROM又は受光素子部を含み、前記ポリイ
ミド前駆体樹脂と前記ポジレジストを現像及びエッチン
グによりパターン加工して形成される開口部に生じる前
記ポリイミド残渣が前記ポジレジストと同時に除去され
ることを特徴とする。
【0020】
【作用】ポリイミド前駆体のポジレジストの現像液によ
るパターニングでは、ポリイミド前駆体をパターニング
後に、通常はレジスト除去を行うところであるが、本発
明によれば、ポジレジストを残したまま熱処理してポリ
イミド前駆体樹脂を硬化し、ポジレジストをマスクに酸
素プラズマにより、ポリイミド樹脂のエッチング残りを
除去するようにしたため、ポリイミド樹脂への酸素プラ
ズマのダメージを最小限に抑えながら、段部のポリイミ
ド樹脂のエッチング残りを除去することが出来る。
【0021】
【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。
【0022】
【実施例1】図1(A)乃至図3(F)は本発明の一実
施例を工程順に説明するための断面図である。
【0023】パッシベーション膜としてP−SiON8
まで形成したEPROM内蔵の集積回路基板(図1
(A)参照)に、ポリイミド前駆体9を回転塗布しホッ
トプレートで120℃2分のベークを行い溶剤成分を除去
し、塗布膜厚10μm程度の層を形成する。引き続き、ポ
ジ型のフォトレジスト(「ポジレジスト」という)10を
塗布膜厚2μm程度になるように回転塗布し乾燥させる
(図1(B)参照)。
【0024】次に、EPROM部を開口するために、す
なわちEPROM部が感光されるフォトマスクを用いて
露光した後、ポジレジスト10の現像液である2.38%TM
AH((CH34NOH)でポジレジスト10を現像し、
引き続き、下層のポリイミド前駆体9をTMAHでエッ
チングする。
【0025】この時、開口部すなわちEPROM部の配
線間の狭いスペース部において、現像液が十分に入り込
まないことに起因すると思料されるポリイミド残り11が
発生する。その膜厚は3000オングストローム程度である
(図2(C)参照)。
【0026】次に、ポジレジスト10を残したまま熱処理
を行う。熱処理の条件は、窒素雰囲気中で室温から250
℃まで10℃/分で昇温し、250℃で30分間加熱する。こ
の段階で、ポリイミド前駆体9はイミド化反応によりポ
リイミド樹脂12となる。なお、ポジレジスト10は熱で変
形及び炭化が進むが、マスク性がそこなわれるレベルま
でには至らない(図2(D)参照)。
【0027】次に、平行平板型のドライエッチ装置で、
例えばO2、50SCCM、圧力200mTorr、RFパワー:800
W、3分の条件でエッチングを行うと、ポリイミドエッ
チング残り11は除去される。この時のポリイミドのエッ
チングレートは、0.3μm/min程度である。ポジレジス
トも約1.5μm程度エッチングされるが、残膜が約0.5μ
m程度残るため、下層のポリイミド樹脂12はO2プラズ
マによるダメージを受けないため、膜べりは発生しない
(図3(E)参照)。
【0028】続いて、有機系のレジスト剥離液である、
例えば東京応化工業のOMR710ハクリ液に100℃15
分間浸しポジレジスト10を除去する。続いて、350℃
2 30分の熱処理を行い、最終形状が形成される(図
3(F)参照)。
【0029】上記した本実施例の方法によれば、ポリイ
ミドエッチング残りが完全に除去出来るため、ポリイミ
ド残りに起因するEPROMの紫外線消去不良を完全に
無くすことが可能である。
【0030】
【実施例2】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図4(A)〜図5(E)は、本実施例の製造方法
を工程順に説明するための断面図である。
【0031】本実施例では、受光素子(例えばフォトダ
イオード等)を内蔵した半導体集積回路の製造に適用し
た場合を示した。受光素子についても波長400nm以下の
光の透過率の低いポリイミド樹脂が受光素子表面に残る
と受光感度が低下する等の不具合が発生する。本実施例
はこのような場合にも効果を発揮する。
【0032】まず、パッシベーション膜としてP−Si
O膜13まで形成した受光素子内蔵の集積回路基板にポリ
イミド前駆体9を回転塗布しホットプレートで120℃2
分のベークを行い溶剤成分を除去し塗布膜厚10μm程度
の層を形成する。引き続きポジ型のフォトレジストを塗
布膜厚2μm程度になるように回転塗布し乾燥させると
図4(A)に示すようになる。
【0033】次に、受光素子部とパッド部が開口される
フォトマスク14を使いG線ステッパーにより露光する
(図4(B)参照)。
【0034】次に、ポジレジストの現像液である2.38%
TMAH((CH34NOH)でポジレジスト10を現像
し、引き続き、下層のポリイミド前駆体9をTMAHで
エッチングする。
【0035】この時、開口部、すなわち受光素子部と、
パッド部の配線間の狭いスペース部においてポリイミド
エッチング残り11が発生する。膜厚は3000オングストロ
ーム程度である(図4(C)参照)。
【0036】次に、ポジレジスト10を残したまま、熱処
理を行う、熱処理条件は実施例1と同じである。続い
て、O2 80SCCM、CF4 20SCCM、圧力500mTorr、RF
パワー300W、5分の条件で等方性のドライエッチを行
う。
【0037】この時のエッチングレートはポリイミド樹
脂12、ポジレジスト10と共に0.5μm/min程度、一方、
P−SiOは異方性のエッチング成分が無いためほとん
どエッチングはされない。受光素子部のポリイミドエッ
チング残り11は完全に除去出来る(図5(D)参照)。
【0038】ドライエッチ条件は、レジストのエッチレ
ート0.5μm/minで5分のエッチングを行っているた
め、塗布膜厚が2.0μmであるレジストは全て除去させ
る。
【0039】本実施例の製造方法によれば、下層のポリ
イミド樹脂12も0.5μm程度はエッチングされるものの
レジスト除去の工程が不要なため、有機系のレジストハ
クリ剤の無いラインでは有効である。
【0040】続いて、350℃、N2(窒素雰囲気中)、3
0分の熱処理を行い、最終形状(図5(E)参照)を得
ることが出来る。
【0041】以上、本発明を上記実施例に即して説明し
たが、本発明は上記態様にのみ限定されず、本発明の原
理に準ずる各種態様を含むことは勿論である。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、集積回
路基板のポリイミド膜のパターン加工において、ポリイ
ミド前駆体のポジレジストの現像液によるパターニング
では、前記ポリイミド前駆体パターニング後、通常はレ
ジスト除去を行うところであるが、レジストを残したま
ま熱処理してポリイミド前駆体樹脂を硬化し、レジスト
をマスクに酸素プラズマにより、ポリイミド樹脂のエッ
チング残りを除去するようにしたため、ポリイミド樹脂
への酸素プラズマのダメージを最小限に抑えながら、段
部のポリイミド樹脂のエッチング残りを除去することが
出来る。このため、本発明は、例えばEPROM内蔵の
集積回路の紫外線消去不良の主原因であったポリイミド
樹脂のエッチング残りを除去するのに非常に有効な方法
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の製造方法を工程順に説明す
るための断面図である。
【図2】本発明の一実施例の製造方法を工程順に説明す
るための断面図である。
【図3】本発明の一実施例の製造方法を工程順に説明す
るための断面図である。
【図4】本発明の第2の実施例の工程断面図である。
【図5】本発明の第2の実施例の工程断面図である。
【図6】従来例の工程断面図である。
【図7】従来例の工程断面図である。
【符号の説明】
1 フィールド 2 コンタクト 3 フローティングゲート 4 コントロールゲート 5 ゲート 6 BPSG 7 Al 8 P−SiON 9 ポリイミド前駆体 10 ポジレジスト 11 ポリイミドエッチング残り 12 ポリイミド樹脂 13 P−SiO 14 フォトマスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/788 H01L 31/02 B 29/792 // H01L 31/02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリイミドをバッファーコートに適用する
    半導体装置において、ポジレジストの現像液を用いてポ
    リイミドのパターン加工に用いる際に、 ポリイミド前駆体樹脂とポジレジストを現像及びエッチ
    ングによりパターン加工した後に、前記ポジレジストを
    引き続き残した状態で熱処理を行ない前記ポリイミド前
    駆体樹脂を硬化させ、 前記ポジレジストと、ポリイミドのエッチング残渣と
    を、前記ポジレジストをマスクにドライエッチングによ
    り除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】(a)パッシベーション膜まで形成した集積
    回路基板にポリイミド前駆体樹脂を回転塗布しプリベー
    クする工程と、 (b)前記ポリイミド前駆体樹脂上にポジレジストを回転
    塗布しプリベークする工程と、 (c)前記ポリイミド前駆体樹脂を開口するフォトマスク
    を用いて露光する工程と、 (d)ポジレジストの現像液で露光部の前記ポジレジスト
    と前記ポリイミド前駆体樹脂を現像し、エッチングする
    工程と、 (e)前記ポジレジストを残したまま、前記ポリイミド前
    駆体樹脂を熱処理し、前記ポリイミド前駆体樹脂を硬化
    させる工程と、 (f)酸素プラズマ又はCF4を含む酸素プラズマにより前
    記ポジレジストをマスクにポリイミド樹脂のエッチング
    残りを除去する工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】前記半導体装置がEPROM又は受光素子
    部を含み、前記ポリイミド前駆体樹脂と前記ポジレジス
    トを現像及びエッチングによりパターン加工して形成さ
    れる開口部に生じる前記ポリイミド残渣が前記ポジレジ
    ストと同時に除去されることを特徴とする請求項1又は
    2記載の半導体装置の製造方法。
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