JPS60247947A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置における耐熱絶縁膜の形成技術、特
に感光性ポリイミド膜のパターン化後の熱処理技術に関
する。

〔背景技術〕

近年、トランジスタ、ＩＣあるいはＬＳＩにおいて、そ
の保護膜としであるいは多重配線間の絶縁膜としてポリ
イミド系樹脂が注目されている。

ポリイミド系樹脂は耐熱性がすぐれていることの他にシ
リコンの酸化部や窒化物などの無機系絶縁膜材に比べて
平坦化が容易であり、さらに製品の歩留りや信頼性が高
いなどの多くの利点を有する。

このようなポリイミド系樹脂は、また従来の多層配線間
絶縁膜形成プロセスの合理化を目的にホトレジストと絶
縁膜の機能を併せもつ感光性耐熱材料としての開発もす
すみ、相次いでその結果が発表されている。（日経エレ
クトロニクス、１９８１年７月２０日号Ｐ、８８５゜ 本発明は、特に本出願人が開発した感光性耐熱絶縁膜で
ある感光性ポリイミドによるパターン形成技術を対象と
するものである。

本出願人により開発された感光性ポリイミドは全芳香族
系ポリイミドの前駆体にビスアジドなどの感光基を結合
させた高純度の感光性重合体組成物を含むものである。

この感光性ポリイミドにおいて、感度はＬＳＩ用高感度
ゴム系ホトレジストと同等以上であり、解像性にすぐれ
、耐熱性、電気的機械的特性は現在ＬＳＩなどに用いら
れるポリイミド系の樹脂と同等以上である（電子材料１
９８３年７月、Ｐ、３０）。

この感光性ポリイミドによるパターン形成にあたっては
、そのフェスを基板上に塗布しプリベークによって得ら
れた膜を露光、現像でパターン化した後、キュア処理に
よってイミド化するとホトレジストマスクを形成するこ
となくそれ自体が最終的にスルーホールパターンを有す
るポリイミド膜として形成される。

本発明者においては、露光、現像処理によるパターン化
後のキュア処理の条件をたとえば２２０℃で６０分間ベ
ークすることによってイミド化する方法を採用している
が、その際に下記の問題点があることがわかった。

ＩＣ，ＬＳＩ等の保護絶縁膜として使われる高純度の感
光性ポリイミド膜は、やや黄味がかった透明体であるが
、パターン化後のキュア処理でポリイミド膜の透明度に
むらを請じ、部分的に白濁し、それが原因となって半導
体製品が外観及び品質不良となってしまうことがわかっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は上述した問題を解決したものであり、その目的
とするところは、感光性ポリイミドを使った耐熱性絶縁
膜のパターン化後のポリイミド膜の失透をなくして半導
体製品の外観及び品質を向上することにある。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、半導体基体表面に形成された半導体素子の上
を覆うように感光性ポリイミド膜を形成し、これを選択
的に露光し、現像処理後の熱処理を行うことによってパ
ターン化されたポリイミド膜を形成するにあたって、上
記感光性ポリイミド中の感光物質が揮散し而も樹脂が硬
化しない１８０℃程度でベークし、その後で樹脂が硬化
する４（）０℃以上でキュアすることにより、ポリイミ
ド膜の部分的白濁化を防止し発明の目的を達成できる。

〔実施例〕

第１図（ａ）〜（ｂｌは本発明による一実施例を示すも
のであって半導体装置においてポリイミド膜を形成する
工程のチャート図である。

第２図乃至第６図は第１図（ａｌ〜（ｆｌに対応する工
程断面図である。

以下各工程にしたがって詳述する。

（ａｌ　シリコン半導体基板１０表面に半導体素子（図
面では省略）を形成し表面をシリコン酸化物（Ｓｏｗ）
膜２で覆ったものを用意し、アルミニウムを蒸着法（又
はスパッタリング法）を用いて形成し、ホトレジスト処
理によりバターニングしてアルミニウム配線３を形成す
る（第１図参照）（ｂｌ　感光性ポリイミドのフェスを
基板表面に撒布する。この感光性ポリイミドは全芳香族
系ポリイミドの前駆体にビスアジドなどの感光基を結合
させたものであり、たとえばポリイミド酸、ビスアジド
光架橋剤、炭素−炭素二重結合を有するアミン化合物、
分子内に１個以上の水酸基を含みかつその沸点が常圧で
１５０℃以上の化合物から成る感光性重合体組成物であ
って、ポリイミド酸の構造が一般式（下記のα〕）の繰
り返し単位で表わされるポリイミド酸を用いるものであ
る。

（但し、Ｒ’４！２価の芳香族環含有有機基又はケイ素
含有有機基を表す） フェス中の樹脂濃度は１４重量％粘度３０ポアズ、塗布
は回転数３００Ｏｒｐｍで３０秒間スピンナにより行う
。塗布後８５±５℃で２０分プリベークして乾燥させる
。このときの感光性ポリイミド４の膜厚は約４．５μｍ
である（第３図参照）。

（Ｃ）　この後、第４図に示すようにマスク５を通して
紫外線照射による露光を行う。露光エネルギーとしては
ｚｏｏｍＪ／ｄが適当である。

（ｄｊ　現像を行って感光性ポリイミド４の未露光部分
を除去し、たとえば第５図に示すように配線３の一部が
露出するようにスルー月−ルをあける。

このときの現像液はＮＭＰ（ノルマル・メチル・ピロリ
ドン）：水＝４　：　１　（容積比）組成のものを用い
２５°Ｃで１０分間浸漬する。

このときの感光性ポリイミド６の膜厚は約４μｍである
。

この後、ＮＭＰ：水＝１：１の混合液で洗浄（ＩＩを１
分程度を行い、つづいて水による洗浄（Ｉｌｌを２０〜
３０程度行う。

（ｅ）　このあと１８０±２０℃で３０分間ベーキング
（熱処理１）を行いフェスを固め感光基を揮散させる。

（ｆｌ　次いで不活性雰囲気たとえばＮ２中で４００±
５℃で６０分キュア（熱処理２）を行うことにより第６
図に示すように硬化したポリイミド膜７が得られる。

〔効果〕

このようなプロセスにより得られたポリイミド樹脂膜で
は白濁部は全くなく透明性を保持できる。

このようなポリイミドの失透をなくすことのできる理由
として下記のことが考えられる。

感光性ポリイミドは高純度のポリイミド樹脂中にビスア
ジドなどの感光物質を結合させたものであり、露光、現
像によるパターン化後の熱処理において従来のように樹
脂硬化のために温［２２０℃で熱処理するとビスアジド
が充分に揮発しないうちに樹脂が硬化し、樹脂中に残存
した上記ビスアジドが気泡化し、これが白濁部分となっ
てあられれこの部分がリークの原因となる。このような
白濁はポリイミド膜厚が大ぎい（２，５μｍ以上）場合
者しい。感光性ポリイミド膜を用いてプロテクション（
保護膜）を形成する場合に問題がある。

しかし、本発明の場合熱処理を２回に分けて行ない最初
の熱処理では樹脂の硬化しない１８０℃であるため感光
物質が揮散するのみである。そして感光物質がほとんど
樹脂中に存在しなくなった状態で次の熱処理を高温度で
行ない樹脂を充分に硬化させるものであるから、感光物
質（ビスアジド）の気泡化による失透状態は起らない。

［またがって、本発明によればポリイミドの失透化、一
部分的白濁化がなくなり半導体製品の品質が外観的にも
信頼性上にも向上できろことになった。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
である。

たとえば実施例では一層配線構造が示されるが、２層以
上の多層配線構造における最終保護膜に感光性ポリイミ
ドを使用する場合においても本発明を応用できろ。

〔利用分野〕

本発明は素子保護膜にポリイミド膜を用いた半導体装置
一般に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ｉが棲は本発明による製造プロセスを示すチャー
ト図である。 第２図乃至第６図は本発明の一実施例を示し、第１図如
工帆に対応する工程断面図である。 １・・・半導体基体、２・・・酸化膜、：３・・・アル
ミニウム配線、４・・・感光性ポリイミドＮ、５・・・
マスク、６・・・現像後の感光性ポリイミド膜、７・・
・硬化したポリイミド膜１、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基体の一主面に−又は複数の半導体素子を形
   成し、上記半導体基体上に一層又は複数層の配線を形成
   し、上記配線間又は配線層上を覆う絶縁膜として感光性
   耐熱絶縁膜を形成し、この感光性耐熱絶縁膜に対して選
   択的露光−現像処理することによりその一部を除去させ
   た後、熱処理を行って耐熱性絶縁膜を形成するにあたっ
   て、上記感光性耐熱絶縁膜の現像後の熱処理は上記感光
   性耐熱絶縁膜中の感光物質が揮散し、かつその樹脂分が
   硬化しない低温度で行う第１の熱処理工程と、上記樹脂
   分を硬化させる高温度で行う第２の熱処理工程とからな
   ることを特、徴とする半導体装置の製造方法。 ２、上記感光性耐熱絶縁膜は全芳香族系ポリイミドの前
   駆体に、ビスアジド光架橋剤を結合させた感光性重合体
   組成物を含み、上記第１の熱処理は１８０±２０℃でベ
   ークし、第２の熱処理温度は４００±５°Ｃでキュアす
   る特許請求の範囲第１項に記載の半導体装置の製造方法
   。