JPS60247948A - 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配線形成技術、特に感光性
ポリイミドを応用した配線の微細加工技術に関する。

〔背景技術〕

半導体装置の小型化、高集積化に伴い、基体表面に形成
される配線の微細加工が問題となっている。

従来より行われている金属蒸着膜の上に形成した感光性
耐食剤（ホトレジスト）マスクを通して金属をエッチす
る電極（配線）形成方法では、金属膜に側面方向のエッ
チが進行するためにサイドエッチ誤差を生じるため、１
μｍ幅程鹿の微細配線形成にはリフトオフ法が採用され
ている（電子材料１９８３年１月号Ｐ８０〜Ｐ８３）。

このリフトオフ法によれば第１図に示すように配線を形
成するべき基体１上にホトレジスト（ポジ型ホトレジス
ト）膜２を形成しマスク３を通して露光し、現像により
ホトレジストの露光された部分を除去する。この後、全
面にわたって金属４を堆積させ、この後、残されたホト
レジストを溶解してその上の金属部分と同時に除去し、
第３図に示すごとき金属膜のパターンを得るものである
。

従来、ポジ型のホトレジストとして用いられている環化
ゴム系のレジストは耐熱性が充分でなく、金属を蒸着す
るときの蒸着熱（１５０℃程度）で第２図に示すように
レジストが軟化して「ダレ」２ａを生ずるために金属の
切れがわるくパターンの寸法精度がわるい。

ポジ型レジストに代ってネガ型レジストの場合は、熱耐
性は比較的に大きいが、光が配線部分にまわりこむこと
により加工性がわるく、同様にパターンの形でダレを生
じやすい。

リフトオフ法に利用でき、しかも耐熱性のすぐれた材料
としてポリイミド系樹脂がある。しかし、ポリイミド系
樹脂をパターン化するためには別にホトレジストをその
上に重ねてこれをマスクにしてエツチングを行うために
前記と同様な理由で寸法精度がわるくなるとともに工程
が複雑となることが発明者の検討によりあきらかとなっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は上記した点にかんがみてなされたものであり、
その目的とするところは耐熱性のすぐれた材料を使用し
高精度で微細加工ができるリフトオフ法による配線加工
技術を提供することにある。

〔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、基体上に金属を部分的に堆積して配線を形成
するにあたって、感光性と耐熱性を有する絶縁膜である
感光性ポリイミド膜を基体上全面に塗布し、その一部を
露光し現像することＫよって配線を形成すべき部分を欠
除させた感光性ポリイミドパターンを形成し、この上を
覆うように金属を蒸着した後、感光性ポリイミドを除去
することにより、基体上に高い精度で微細な配線を形成
することができ前記目的を達成することができる。

〔実施例〕

第４図乃至第７図はこれを具体化した実施例を示すプロ
セスの工程断面図である。

以下の説明では、感光性と耐熱性を有する絶縁膜に本発
明者が開発した感光性ポリイミド系樹脂を使用した場合
について説明するがこれに限定されない。また以下では
感光性ポリイミド系樹脂を感光性ポリイミドとも称す。

以下、各工程に従って詳述する。

（１）第４図を参照し基体１の表面にリフトオフ用マス
クとして感光性ポリイミド材５を塗布する。

感光性ポリイミド材塗布にあたっては、フェス中に樹脂
濃度１４重景％、粘度３０ポアズの感光性ポリイミドを
回転数３００Ｏｒｐｍで３０秒間、スピンナ塗布するこ
とにより感光性ポリイミド膜５を形成する。

この感光性ポリイミドとしてポリアミド酸、ビスアミド
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℃以上の化合物とからなる感光性重合体組成
物において、ポリアミド酸の構造が一般式； （ただしＲ′は２価の芳香族環含有有機基又はケイ素含
有有機基を表わす）の繰り返し単位で表わされるポリア
ミド酸を用いた感光性重合体組成物を使用する。スピン
ナー塗布後８０℃２０分のプリベークを行う。この時感
光性ポリイミド膜厚は約４．５μｍである。

この後、第４図に示すようにマスク３を通して通常のホ
トレジストの場合と同様に、３５０〜４３０ｎｍ（ナノ
メータ）の紫外線を用いて感光を行う。

感光エネルギーとしては１００　ｍＪ／−が適当である
が、パターン加工精度等考慮し、２０〜２００ｍＪ／ｄ
　の範囲で任意に選択することができる。

ここで使用する感光性ポリイミド５はネガタイプである
からマスク３の暗部以外（明部）を通して入る光によっ
てその部分のみが光反応を起し重合硬化しはじめる。

（２）　感光後ＮＭＰ　（ノルマルメチルピロリドン）
：水＝４：１（容積比）組成の現像液に２５℃。

１０分間浸漬し現像を行う。この時、感光性ポリイミド
の膜厚は約４μＩｎである。この現像によって感光性ポ
リイミド膜の未露光部分は溶解除去され第５図に示すご
ときパターン化された感光性ポリイミド層６となる。こ
の場合光のあたった部分の底部の一部６ａに入りこむよ
うに溶解除去される。これは感光性ポリイミド膜が表面
硬化型であるため、紫外線の光反応によって表面が先ず
硬化し、底部まで完全に硬化しないために起る。そのた
め、底部の未露光部の一部が現像液により溶解され第５
図のような形状、すなわち開口部上部がせまく底部が広
い形状となる。

このあと２００℃で３０分及び４００℃で３０分の熱処
理を行い、４００℃の耐熱性を有するポリイミド膜６と
して硬化させる。

（３）全面にアルミニウム等の金属を蒸着（又はスパッ
タリング）し、第６図に示すように、ポリイミド膜６の
形成されない部分には直接にアルミニウム層７ａを堆積
し、ポリイミド膜の形成された部分にはその上にアルミ
ニウム層７ｂを堆積させる。いわゆるリフトオフ法でア
ルミニウム電極を形成する。

（４）ポリイミド膜をプラズマアッシャ−法又は適当な
有機溶剤により溶解し、その上のアルミニウム層と同時
に除去することにより、第７図に示すように、所要とす
るパターンのアルミニウム層７ａかうなる電極を得る。

〔効果〕

以上実施例で述べた本発明によれば下記のように効果が
もたらされる。

（１）感光性ポリイミドはそれ自体リフトオフ材として
使用できるのみならず、硬化後の耐熱性は４００℃以上
である（電子材料１９８３年１月号８０頁）。そのため
高温の蒸着に光分に耐え、かつパターンＫｌ’−ダレ」
を生じることがなく、さらに、基板１と密着性がよいこ
とより高精度の微細パターンが得られる。

（２）マスクを通しての光反応で、底部が拡くエツチン
グされるため、第６図に示されるように蒸着した金属７
ａ、７ｂ間の「切れ」が良く、高い精度で微細加工、例
えば０．４〜０．５μｍ幅の微細加工が可能となる。

〔実施例２〕 第８図乃至第１５図は本発明によるリフオフ法を利用し
た他の一実施例を示し、ＧａＡｓ　Ｌ　Ｓ　Ｉ用ＦＥＴ
プロセスの工程断面図である。

ＧａＡｓ　Ｌ　Ｓ　Ｉ用ＦＥＴについては、ＧａＡｓ集
積回路で高速性と高集積化を同時に実現させるため、ゲ
ート下にｐ型層を埋め込む技術が提案され（電子材料１
９８３年１月号Ｐ８０〜８３　ＧａＡｓＬＳＩ用ｐｍ埋
め込みＦＥＴ　、梅本康成他）、そのプロセスが紹介さ
れているが、本実施例ではリフトオフ法による極微細電
極形成技術を主に説明する。

（１）半絶縁性のＧａＡｓ基板８を用意し、表面にたと
えば化学気相蒸着（ＣＶＤ）・Ｓｉｎ、等のマスク９を
第８図に示すように形成し、ｎ型のドーパントであるＳ
ｉをイオン打込み（１５０ＫｅＶ、　Ｉ　Ｘｌ　０１３
ａｔｍｓ／ｉ　）する。

（２）ゲート部のマスクを取り除き、第９図に示すよう
にやや低濃度のＳｉイオン打込み（１５０ＫｅＶ。

５Ｘ１０’雪／ｄ）を行う。

（３）８５０℃で２０分アニールし、Ｓｉを基板８内に
拡散して第１０図に示すようにｎ＋型領領域ソース、ド
レイン）１０及びｎ−型領域（チャネル部）１１を形成
する。

（４）第１１図に示すようにソース、ドレインを覆うマ
スク１２を形成し、ｐ凰のドーパントであるＢｅをイオ
ン打込み（１２５−１７５ＫｅＶ、２０Ｘ　１０　”ｙ
ｎ−”　）　、ひきつづいてキャップレスアニール（７
００℃、２０分）することにより、チャネル部直下にｐ
！埋め込み層１３を形成する。

（５）マスク材を取り除き、感光性ポリイミドを全面に
塗布し、所定のパターンのマスクを通して露光現像する
ことにより第１２図に示すようにソース、ドレイン部を
窓開したリフトオフ用マスク１４を形成する。この感光
性ポリイミドの形成。

加工は前掲の実施例１工程（１）（２）と同様な態様で
行われる。

（６）全面に蒸着法又はスパッタリング法を行って第１
３図に示すよ５に電極用の金属層１５　（ＡｕＧｅ−Ｎ
ｉ　−Ａｕ　）を順次堆積し、４００℃×３０分アロイ
を行いオーミックをとる。

感光性ポリイミドを容解しその上の金属層と同時に除去
することにより、ソース、ドレイン部上のみに金属電極
Ｓ、Ｄを残すことになる。

（７）再び全面に感光性ポリイミド１６を塗布し、露光
、現像によりゲート部を窓開した後、蒸着法又はスパッ
タリング法を用いて第１４図に示すように電極金属（Ｔ
ｉ　−Ｐｔ　−Ａｕ）　１７を形成する。

（８）感光性ポリイミド１６を溶解除去することにより
ショットキーゲート電極Ｇをのこして金属層の不要部を
除去する。第１５図は極微小電極Ｓ。

Ｄ、Ｇを有するｐ屋層埋め込みＦＥＴの完成した形態を
示すものである。

〔効果〕

以上実施例で述べた本発明によれば感光性ポリイミドな
り乙トオフ材として使用することにより、高精度の微細
電極を形成し、高速高集積度の半導体装置を提供するこ
とができる。

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
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

たとえば、ＬＳＩ、超ＬＳＩの微細電極の形成に本発明
を適用できる。

〔利用分野〕

本発明は微細な配線を有する半導体装置一般に適用する
ことができる。

本発明は特にＧａＡｓ　Ｆ　Ｅ　Ｔ等の微細配線、ＬＳ
Ｉの配線に応用して有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は従来のリフトオフ法の例を示す工程
断面図である。 第４図乃至第７図は本発明の一実施例を示す電極形成プ
ロセスの工程断面図である。 第８図乃至第１５図は本発明の他の一実施例を示すＦＥ
Ｔの電極形成プロセスの工程断面図である。 １・・・基板、２・・・ホトレジスト、３・・・マスク
、４・・・アルミニウム、５・・・感光性ポリイミド膜
、７・・・金属層、８・・・ＧａＡｓ基板、９・・・マ
スク、１０・・・ｎ＋型領領域ソース、ドレイン）、１
１・・・ｎ−型領域（チャネル部）、１２・・・マスク
、１３・・・ｐ型埋め込み層、１４・・・感光性ポリイ
ミド膜、１５・・・金属層、１６・・・感光性ポリイミ
ド膜、１７・・・金属層。 第　１　図 第　３　図 第　５　図 第　６　図 ７メ 第　７　図 第　８　図 第　１１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基体の表面に金属を部分的に堆積して所定パ
   ターンの金属層を形成するにあたって、感光性及び耐熱
   性を有する絶縁膜を基体上全面に塗布し、その一部を露
   光し現像することによって金属層を形成すべき部分を欠
   除させた感光性及び耐熱性を有する絶縁膜のパターンを
   形成し、この上に全面に金属を堆積させた後上記感光性
   及び耐熱性を有する絶縁膜を除去することにより基体上
   に所要とするパターンの金属層を形成することを特徴と
   する半導体装置の製造方法。 ２、上記感光性及び耐熱性を有する絶縁膜は感光性ポリ
   イミド２系樹脂よりなり、上記金属層は半導体装置の電
   極、配線として形成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。