感光性树脂组合物和半导体元件的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种感光性树脂组合物，是显示正型或负型感光性、能够作为离子注入工序中的掩模使用的感光性树脂组合物，作为树脂含有(A)聚硅氧烷。本发明专利技术的感光性树脂组合物具有高耐热性、能够控制图案形状，并且具有优异的离子注入掩模性能，适合用于低成本的高温离子注入工艺。

Photosensitive resin compositions and manufacturing methods of semiconductor elements

【技术实现步骤摘要】
感光性树脂组合物和半导体元件的制造方法本申请专利技术是申请号为201280064662.4、专利技术名称为“感光性树脂组合物和半导体元件的制造方法”、申请日为2012年12月21日的申请的分案申请。
本专利技术涉及感光性树脂组合物。更详细地说，涉及能够很好地用于碳化硅(SiC)等宽带隙半导体的离子注入掩模用感光性树脂组合物。
技术介绍
近年来的功率器件(powerdevice)几乎都是用半导体Si制作的。但是，使用半导体Si而得的功率器件，与起因于Si的物性的性能限度接近，不能期待今后有大幅飞跃性发展。在使用半导体SiC作为功率器件的材料的情况，可以得到小型、低损耗、并且高效率的功率器件，且能够将冷却简化，所以半导体SiC作为下一代的功率半导体材料，其将来备受期待。在制作使用SiC的器件时，局部掺杂的技术不可缺少。但是，作为相对于SiC的局部掺杂技术，通过扩散法进行的掺杂，由于杂质相对于SiC的扩散系数非常小，所以实施困难。因而，作为另一种局部掺杂法的、离子注入技术就成为了重要工艺。使用SiC的器件，为了形成低电阻层，需要通过高剂量离子注入进行高浓度掺杂。但是在对SiC在室温下进行高剂量离子注入时存在以下问题：注入层会变为连续的非晶质，即使进行高温退火，也不能进行良好的再结晶化，不能形成低电阻层。为了解决该问题，有在离子注入时将试样加热到200～800℃左右的高温注入技术。作为高温注入技术中使用的离子注入掩模，由于要被暴露于高温，所以适合使用通过CVD(ChemicalVaporDeposition)法(化学气相沉积法)形成的SiO2(二氧化硅)膜。在该离子注入掩模的图案化中可以使用以光致抗蚀剂作为掩模进行的湿式蚀刻法、或者反应性离子蚀刻(RIE)法等干式蚀刻法(参照例如专利文献1)。通过图10来说明该工艺。首先，(1)在SiC基板21上通过CVD法使SiO2膜22沉积。接下来，(2)在SiO2膜22上形成感光性抗蚀剂23的膜。然后，(3)作为通常的光刻加工工序，进行掩模曝光和显影，使感光性抗蚀剂形成图案。然后，(4)通过氢氟酸等进行SiO2膜的蚀刻，进行所期待的SiO2膜的图案化。接下来，(5)通过O2抛光(ashing)进行感光性抗蚀剂的剥离。然后，(6)进行离子注入，(7)通过使用氢氟酸等的湿式工艺剥离SiO2膜。该离子注入掩模工艺非常复杂，是高成本工艺，所以人们寻求简便的低成本工艺。此外、在使用SiO2膜等的掩模的情况存在以下问题：通过高能量的离子注入，在掩模的开口部以外的区域也通过掩模被离子注入。为了解决前一问题，有记载以化学放大型光致抗蚀剂作为离子注入掩模层，在室温下进行离子注入的方法(参照例如专利文献2)。此外，为了解决后一问题，公开了使用掩模性能高的钛或钼等的金属薄膜作为离子注入掩模层的方法(参照例如专利文献3)。进而还出于提供能够在高温下、用高能量将离子加速而进行的离子注入、对半导体基板特别是SiC半导体基板的区域有选择性的、轻松地进行充分深度的杂质注入的半导体装置的制造方法的目的，公开了使用聚酰亚胺树脂膜作为离子注入掩模的技术(参照例如专利文献4)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2006-324585号公报(段落0011)专利文献2:日本特开2008-108869号公报专利文献3:日本特开2007-42803号公报专利文献4:国际公开第2004/97914号
技术实现思路
专利技术要解决的课题专利文献2中记载的化学放大型光致抗蚀剂是低成本，但存在不能进行高温离子注入的问题。专利文献3记载的钛、钼，用于进行高温离子注入的耐热性和掩模性能充分，但要除去任意的位置，所以与专利文献1同样是高成本工艺。专利文献4中记载的聚酰亚胺，由于烧成时的收缩率较大，为30％左右，所以存在低图像分辨率，不能使图案形状以矩形形成的问题。因此，在掩模部和无掩模部的界线，离子注入的边界部模糊。如以上那样，迄今为止，尚没有确立低成本的高温离子注入工艺。本专利技术鉴于上述现状而完成，目的在于提供高耐热性、能够控制图案形状、并且、能够用于低成本的高温离子注入工艺的、感光性树脂组合物。解决课题的手段为了解决上述课题，本专利技术中使用了显示正型或负型的感光性、用作离子注入工序中的掩模的感光性树脂组合物，作为树脂含有(A)聚硅氧烷。本专利技术的另一形态，是含有(A)聚硅氧烷、(C)无机粒子和(D)重氮萘醌化合物的感光性树脂组合物，(A)聚硅氧烷是通过使选自通式(1)所表示的有机硅烷和通式(2)所表示的有机硅烷中的1种以上有机硅烷、和具有酸性基的有机硅烷水解并脱水缩合而得到的聚硅氧烷，(C)无机粒子的含量相对于感光性树脂组合物中的除溶剂以外的固体成分总量为15重量％以上，通式(1)所表示的有机硅烷中，R1表示选自氢、碳原子数1～10的烷基、碳原子数1～10的环烷基、碳原子数2～10的烯基和碳原子数6～15的芳基中的基团，多个R1可以相同、也可以不同；R2表示选自氢、碳原子数1～6的烷基、碳原子数2～6的酰基和碳原子数6～15的芳基中的基团，多个R2可以相同、也可以不同；这些烷基、酰基、和芳基可以是无取代的、也可以是有取代的；n表示1～3的整数，通式(2)所表示的有机硅烷中，式中、R3～R6分别独立地表示选自氢、碳原子数1～6的烷基、碳原子数2～6的酰基和碳原子数6～15的芳基中的基团，这些烷基、酰基、和芳基可以是无取代的、也可以是有取代的；m表示1～8的整数。此外，本专利技术还包括一种半导体元件的制造方法，其包含以下工序：在半导体基板上形成上述感光性树脂组合物的图案的工序；对所述树脂组合物的图案进行烧成而得到烧成图案的工序；以所述烧成图案作为离子注入掩模，对所述半导体基板的不存在烧成图案的区域进行离子注入的工序；以及、剥离所述离子注入掩模的工序。专利技术效果本专利技术的感光性树脂组合物，可以很好地作为离子注入工序中的掩模使用。使用本专利技术的感光性树脂组合物，与以往的离子注入掩模工艺相比，能够实现省工艺的高温离子注入工艺。此外、使用本专利技术的半导体元件的制造方法，与以往的离子注入掩模工艺相比较，能够提供生产性变高、低成本的功率半导体制造工艺。附图说明图1是本专利技术中的离子注入工艺的模式图。图2是本专利技术中的离子注入工艺的模式图。图3是本专利技术中的离子注入工艺的模式图。图4是本专利技术中的离子注入工艺的模式图。图5是本专利技术中的离子注入工艺的模式图。图6是本专利技术中的离子注入工艺的模式图。图7是使用本专利技术的感光性树脂组合物的烧成后的图案形状照片。图8是相对于Al离子注入后的注入深度的、Al离子浓度的图。图9是显示离子注入掩模使用本专利技术的感光性树脂组合物时的离子注入工艺的工序图。图10是显示离子注入掩模使用以往的SiO2膜时的离子注入工艺的工序图。具体实施方式本专利技术的感光性树脂组合物，作为树脂，含有(A)聚硅氧烷。聚硅氧烷是耐热性树脂，能够通过高温烧成、脱水缩合而形成高耐热的硅氧键(Si-O)。利用其高耐热性，能够赋予在高温下离子注入时作为掩模材料的功能。此外、本专利技术的感光性树脂组合物能够控制图案形状，即使在烧成后也能够保持矩形、或接近矩形的形状。通过图9对使用本专利技术的感光性树脂组合物进行的离子注入工艺进行说明。首先，(1)在SiC基板21上形成本专利技术的感光性树脂组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子注入掩模的制造方法，包括在半导体基板上形成感光性树脂组合物的图案的工序、和在400℃以上的烧成温度下对所述树脂组合物的图案进行烧成而得到烧成图案的工序，所述感光性树脂组合物，作为树脂含有(A)聚硅氧烷，所述(A)聚硅氧烷含有具有酸性基的有机硅烷单元，所述感光性树脂组合物还含有(C)无机粒子，所述(C)无机粒子为二氧化硅粒子，所述(C)无机粒子的含量相对于感光性树脂组合物中的除溶剂以外的固体成分总量为15重量％以上。

【技术特征摘要】
2011.12.26 JP 2011-2829631.一种离子注入掩模的制造方法，包括在半导体基板上形成感光性树脂组合物的图案的工序、和在400℃以上的烧成温度下对所述树脂组合物的图案进行烧成而得到烧成图案的工序，所述感光性树脂组合物，作为树脂含有(A)聚硅氧烷，所述(A)聚硅氧烷含有具有酸性基的有机硅烷单元，所述感光性树脂组合物还含有(C)无机粒子，所述(C)无机粒子为二氧化硅粒子，所述(C)无机粒子的含量相对于感光性树脂组合物中的除溶剂以外的固体成分总量为15重量％以上。2.如权利要求1所述的离子注入掩模的制造方法，所述(A)聚硅氧烷是通过使选自下述通式(1)所表示的有机硅烷和下述通式(2)所表示的有机硅烷中的1种以上有机硅烷水解并缩合而得到的聚硅氧烷，通式(1)所表示的有机硅烷中，R1表示选自氢、碳原子数1～10的烷基、碳原子数1～10的环烷基、碳原子数2～10的烯基和碳原子数6～15的芳基中的基团，多个R1可以相同、也可以不同；R2表示选自氢、碳原子数1～6的烷基、碳原子数2～6的酰基和碳原子数6～15的芳基中的基团，多个R2可以相同、也可以不同；这些烷基、酰基、和芳基可以是无取代的、也可以是有取代的；n表示1～3的整数；通式(2)所表示的有机硅烷中，式中、R3～R6分别独立地表示选自氢、碳原子数1～6的烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤原健典，谷垣勇刚，诹访充史，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP