JPS6068618A - 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】 （ａ）　発明の技術分野 本発明はポリイミド膜で絶縁層を形成した半導体デバイ
スに係り特ｌこポリイミド膜のノくターン形成方法に関
する。

（ｂ）　技術の背景 プラスチック封入のデバイスやビームリード構造など従
来のハーメチックシールとは異なった実装方式が多用さ
れるようになると外部からの汚染例えば重金属イオンの
影響を受け易くなる。一般的絶縁保護膜として配線材に
アルミニウムを用いた半導体素子上ζこシリコン酸化１
（Ｓｉ０２）を成長させる場合、クラックの関係で膜厚
１μ以下にしなければならない。一方りん（Ｐ）をドー
プしたりんシリケートガラス（ＰＳＧ）は熱膨張係数が
アルミニウムとマツチングしている為、膜厚を十分とる
ことができる反面りんの濃度が高いＰＳＧ膜は吸湿性に
なる欠点がある。

プラズマデボジッションによるシリコン窒化膜（Ｓｉ、
Ｎ４）は４５００前後で成長でき、成長したＳ；、Ｎ、
膜は外部汚染に対して安定性のある素子形成ができる反
面、酸化膜との二重層を形成することによる界面上の不
安定性があり、また加工処理（主にエツチング処理）が
容易でない、低温ＣＶＤ以外に熱硬化性合成樹脂のポリ
イミド樹脂を半導体素子に塗布して硬化させる絶縁膜形
成方法は高絶縁性及び外部汚染（重金属イオン）を阻止
する防壁としての有利性、加工性が容易である等の利点
により注目されつ＼ある。

（Ｃ）　従来技術と問題点 ポリイミド樹脂を絶縁膜とした半導体デバイスを形成す
る従来例を多結晶シリコンをゲート電極とし、コンタク
トホールにアルミニウム配線層を形成するＭＯ８型デバ
イスを例にとり説明丈る。

第１図は従来のｎチャネル型シリコンゲート構造のＭＯ
Ｓ　）ランジスタを示す工程図である、（ａ）図におい
てＰ形シリコン基板１に酸化膜ｃｓｒｏｔ＞２を埋込形
成しドライ熱酸化法によりゲート酸化膜３を形成し次い
でゲート電極形成用の多結晶シリコン４をＣＶＤ法によ
りゲート酸化膜３上に成長させる１次いて（ｂ）に示す
ようにゲート電極５を残して多結晶シリコン４及びゲー
ト酸化膜３をエツチング除去する。

このゲート電極５４マスクとしてイ」ン打込によりりん
（Ｐ）又はひ素（ＡＳ）が不純物としてドープされソー
ス、ドレイン領域６，７をなず１１型拡散層を形成する
。次いでポリイミド樹脂をスピンコード法等で塗布し熱
硬化させて図のようなポリイミド絶縁膜８を形成し、こ
の絶縁膜上に７オトレジスト膜９を塗布し露光によりマ
スク上の画像を転写してフォトレジスト膜９上にＭ　（
＝ｔ　スる。

不必要のレジスト膜９を除去して（Ｃ）に示すよ′）な
レジストパターン１０が得られる。次いでソースドレイ
ン領域６．７に電極取り出し用の慝開き処理する。この
場合微細のコンタクトホールを形成するため垂直に近い
サイドエソナンソの小さい異方性エツチングをリアクテ
ィプイ」／エツチング装置（ＲＩＥ）等で行なう。この
マスク用としてレジストパターン１ｏを介しくエソヲ／
グ処理される。

次いで（ｄ）に示すようにパター７形成したポリイミド
絶縁膜８上ｌこアルミニウム配＃ｉ層ＩＩをスパッタ法
により形成しパターニングしコンタクト電極１３．１４
が形成される。（ｅ）に示すよ・）に更にポリイミド樹
脂を保護膜としＣ塗布し」−ンーノグする。

このようにポリイミド樹脂を絶縁膜１２としたＭｏｓ半
導体デバイスが得られる。本発明者はポリイミド樹脂に
遠紫外光（波長２，０００〜３，０ＯＯＡ）ｆ照射する
ことによって照射域におけるプラズマエツチングの灰化
レートを高め得ることに着目し前述した電極窓形成時の
プラズマエツチングに適応させマスクレスによる簡素化
を計った形成法を開発するものである。

（ｄｌ　発明の目的 本発明は上記の点に鑑みマスク上のパターンをポリイミ
ド絶縁膜上に遠紫外光を用いてパターン転写する直接露
光手段により、半導体プロセスの簡素化を計ることを目
的とする。

ｆｅ）　発明の構成 上記目的は本発明によれば眉間絶縁層をなすポリイミド
膜のパターン形成において、転写すべきマスク上のパタ
ーンを該ポリイミド膜上に転写しエツチング除去すべき
領域の灰化レートを高める遠紫外露光工程と該エツチン
グ領域を異方性ドライエツチングにより除去するエッチ
フグ工程とを含むことによって達せられる。

（ｆ）　発明の実施例 以下本発明の実施例を図面ζこより詳述する。第２図は
本発明の一実施例であるポリイミド絶縁膜に施すパター
ン形成を示す図であり（イ）は遠紫外光によりマスクパ
ターンを転写する断面図、（ロ）はＲＩＥによりエツチ
ング処理した半導体デバイスの断面図である。

（イ）に於いて例えば基板２１と転写パターンを描画し
たハードマスク２２とを密着させコンタクト露光法によ
り転写させる場合１図のように基板２１のポリイミド絶
縁膜２３上にハードマスク２２を重ね合せて密着する。

通當ハードマスク２２は短波長の遠紫外光に優れた透過
性を示す合成石英が適し遮光材としてはクローム（Ｃｒ
　）　、酸化クローム（Ｃｒ０２）等のクロームブラン
クスが用いられる。ハードマスク２２の背面より遠紫外
光２４を照射することにより斜線“Ｃ示ず・・−１・゛
マスク透過部２２ａよりポリイミド絶縁膜２３のコノク
クト領域に遠紫外光が照射されることになり、この部の
プラズマエツチングに際し灰化レートを高める。これは
三次元架橋の高分子を構成するポリイミド樹脂の架橋が
遠紫外光の光エネルギーによって破壊され低分子化しプ
ラズマ中に曝すことによって分解、灰化が促進されるも
のと考えられる。

これによりポリイミド絶縁膜２３上には灰化レートの差
を持ったパターンが転写されることになり全面プラズマ
エツチングによりパターン形成することにより（ロ）に
示すように灰化レートの差異により受光した部分のエツ
チングレートが高く遮光した部分のエツチングレートが
低く図のようなパターン形成が得られる。エツチングレ
ート比により塗布するポリイミドの膜厚を予じめめるこ
とにより所望の絶縁層が得られる。この絶縁層上にアル
ミニウム配線を形成し更にポリイミド絶縁層で被覆する
ことにより外部からの汚染を阻止する安定した半導体デ
バイスが得られる。

光の回折、干渉現象等により転写パターンが１μ以下の
微細パターン形成には長波長の紫外光では困難であり、
短波長（２，０００〜３．ｏｏｏＸ）の遠紫外露光は有
効である。またポリイミド樹脂は硬化時の加熱温度によ
り灰化レートを制御できるとされているが同一ポリイミ
ド膜上に遠紫外光の照射の有無により灰化レート大小の
領域を選択的に形成できる点で遠紫外光露光は有用であ
る。

本実施例ではＭＯＳ　デバイスを例にとって説明したが
配線層を積層した多層構造の眉間絶縁膜にポリイミドを
用いるデバイス構造特にゲートアレイ構造の層間絶縁膜
の形成に有効であり、フォトレジスト膜塗布を省略した
工程削減効果の他に垂直でサイドエツチングの小さい異
方性エツチングを行なうため微細加工が可能となり寸法
制御が容易である等の利点がある。

（ｇｌ　発明の効果 以上詳細に説明したように本発明に示４゛ポリイミド絶
縁膜のパターン形成により製造プロセスの簡素化及び微
細加工が可能でありしかも外部汚染を阻止する安定した
半導体デバイスか得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のｎチャネル型シリコンゲート構造のＭＯ
Ｓ　トランジスタを示す工程図、第２図は本発明の一実
施例であるポリイミド絶縁膜に施すパターン形成を示す
図であり【イ）は遠紫外光によりマスクパターンを転写
する断面図、仲）はＲＩ　Ｆによりエツチング処理した
半導体デバイスの断面図である。 図中１，２１・・半導体基板、２・・・酸化膜、３　・
ゲート酸化膜、４・・多結晶シリコン、５．６・・・ソ
ースドレイン領域、８，１２．２３・・・ポリイミド絶
縁膜、９・・・フォトレジスト膜、１０・・・レジスト
パターン。 １１・・・アルミニウム配線層、１３．１’４・・コン
タクト電極、２２・・・ハードマスク、２４・・遠紫外
光。 名工 １　図 」 ２図 （ひ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 層間絶縁層をなすポリイミド膜の／ぐターン形成におい
   て、転写すべきマスク上の・くター／を該ポリイミド膜
   上に遠紫外光を用いて転写し、エツチング除去すべき領
   域の灰化レートを高める遠紫外露光工程と、該エツチン
   グ領域を異方性ドライエツチングにより除去する工・ン
   チング工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
   方法。