感光性樹脂組合物和半導(dǎo)體元件的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種感光性樹脂組合物，是顯示正型或負(fù)型感光性、能夠作為離子注入工序中的掩模使用的感光性樹脂組合物，作為樹脂含有(A)聚硅氧烷。本發(fā)明的感光性樹脂組合物具有高耐熱性、能夠控制圖案形狀，并且具有優(yōu)異的離子注入掩模性能，適合用于低成本的高溫離子注入工藝。
【專利說明】感光性樹脂組合物和半導(dǎo)體元件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及感光性樹脂組合物。更詳細(xì)地說，涉及能夠很好地用于碳化硅(SiC)等寬帶隙半導(dǎo)體的離子注入掩模用感光性樹脂組合物。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來的功率器件(power device)幾乎都是用半導(dǎo)體Si制作的。但是，使用半導(dǎo)體Si而得的功率器件，與起因于Si的物性的性能限度接近，不能期待今后有大幅飛躍性發(fā)展。在使用半導(dǎo)體SiC作為功率器件的材料的情況，可以得到小型、低損耗、并且高效率的功率器件，且能夠?qū)⒗鋮s簡化，所以半導(dǎo)體SiC作為下一代的功率半導(dǎo)體材料，其將來備受期待。
[0003]在制作使用SiC的器件時，局部摻雜的技術(shù)不可缺少。但是，作為相對于SiC的局部摻雜技術(shù)，通過擴(kuò)散法進(jìn)行的摻雜，由于雜質(zhì)相對于SiC的擴(kuò)散系數(shù)非常小，所以實施困難。因而，作為另一種局部摻雜法的、離子注入技術(shù)就成為了重要工藝。使用SiC的器件，為了形成低電阻層，需要通過高劑量離子注入進(jìn)行高濃度摻雜。但是在對SiC在室溫下進(jìn)行高劑量離子注入時存在以下問題:注入層會變?yōu)檫B續(xù)的非晶質(zhì)，即使進(jìn)行高溫退火，也不能進(jìn)行良好的再結(jié)晶化，不能形成低電阻層。
[0004]為了解決該問題，有在離子注入時將試樣加熱到200?800°C左右的高溫注入技術(shù)。作為高溫注入技術(shù)中使用的離子注入掩模，由于要被暴露于高溫，所以適合使用通過CVD (Chemical Vapor Deposition)法(化學(xué)氣相沉積法)形成的SiO2 ( 二氧化娃)膜。在該離子注入掩模的圖案化中可以使用以光致抗蝕劑作為掩模進(jìn)行的濕式蝕刻法、或者反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)法等干式蝕刻法(參照例如專利文獻(xiàn)I)。
[0005]通過圖10來說明該工藝。首先，(I)在SiC基板21上通過CVD法使SiO2膜22沉積。接下來，(2)在SiO2膜22上形成感光性抗蝕劑23的膜。然后，(3)作為通常的光刻加工工序，進(jìn)行掩模曝光和顯影，使感光性抗蝕劑形成圖案。然后，(4)通過氫氟酸等進(jìn)行SiO2膜的蝕刻，進(jìn)行所期待的SiO2膜的圖案化。接下來，(5)通過O2拋光(ashing)進(jìn)行感光性抗蝕劑的剝離。然后，(6)進(jìn)行離子注入，(7)通過使用氫氟酸等的濕式工藝剝離SiO2膜。
[0006]該離子注入掩模工藝非常復(fù)雜，是高成本工藝，所以人們尋求簡便的低成本工藝。此外、在使用SiO2膜等的掩模的情況存在以下問題:通過高能量的離子注入，在掩模的開口部以外的區(qū)域也通過掩模被離子注入。
[0007]為了解決前一問題，有記載以化學(xué)放大型光致抗蝕劑作為離子注入掩模層，在室溫下進(jìn)行離子注入的方法(參照例如專利文獻(xiàn)2)。此外，為了解決后一問題，公開了使用掩模性能高的鈦或鑰等的金屬薄膜作為離子注入掩模層的方法(參照例如專利文獻(xiàn)3)。
[0008]進(jìn)而還出于提供能夠在高溫下、用高能量將離子加速而進(jìn)行的離子注入、對半導(dǎo)體基板特別是SiC半導(dǎo)體基板的區(qū)域有選擇性的、輕松地進(jìn)行充分深度的雜質(zhì)注入的半導(dǎo)體裝置的制造方法的目的，公開了使用聚酰亞胺樹脂膜作為離子注入掩模的技術(shù)(參照例如專利文獻(xiàn)4)。[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-324585號公報(段落0011)
[0012]專利文獻(xiàn)2:日本特開2008-108869號公報
[0013]專利文獻(xiàn)3:日本特開2007-42803號公報
[0014]專利文獻(xiàn)4:國際公開第2004/97914號
【發(fā)明內(nèi)容】
[0015]發(fā)明要解決的課題
[0016]專利文獻(xiàn)2中記載的化學(xué)放大型光致抗蝕劑是低成本，但存在不能進(jìn)行高溫離子注入的問題。
[0017]專利文獻(xiàn)3記載的鈦、鑰，用于進(jìn)行高溫離子注入的耐熱性和掩模性能充分，但要除去任意的位置，所以與專利文獻(xiàn)I同樣是高成本工藝。
[0018]專利文獻(xiàn)4中記載的聚酰亞胺，由于燒成時的收縮率較大，為30%左右，所以存在低圖像分辨率，不能使圖案形狀以矩形形成的問題。因此，在掩模部和無掩模部的界線，離子注入的邊界部模糊。
[0019]如以上那樣，迄今為止，尚沒有確立低成本的高溫離子注入工藝。
[0020]本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)狀而完成，目的在于提供高耐熱性、能夠控制圖案形狀、并且、能夠用于低成本的高溫離子注入工藝的、感光性樹脂組合物。
[0021]解決課題的手段
[0022]為了解決上述課題，本發(fā)明中使用了顯示正型或負(fù)型的感光性、用作離子注入工序中的掩模的感光性樹脂組合物，作為樹脂含有(A)聚硅氧烷。
[0023]本發(fā)明的另一形態(tài)，是含有(A)聚硅氧烷、(C)無機(jī)粒子和(D)重氮萘醌化合物的感光性樹脂組合物，(A)聚硅氧烷是通過使選自通式(I)所表示的有機(jī)硅烷和通式(2)所表不的有機(jī)硅烷中的I種以上有機(jī)硅烷、和具有酸性基的有機(jī)硅烷水解并脫水縮合而得到的聚硅氧烷，(C)無機(jī)粒子的含量相對于感光性樹脂組合物中的除溶劑以外的固體成分總量為15重量％以上，
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種感光性樹脂組合物，是顯示正型或負(fù)型的感光性、用作離子注入工序中的掩模的感光性樹脂組合物，作為樹脂含有(A)聚硅氧烷。
2.如權(quán)利要求1所述的感光性樹脂組合物，所述(A)聚硅氧烷是通過使選自下述通式(I)所表示的有機(jī)硅烷和下述通式(2)所表示的有機(jī)硅烷中的I種以上有機(jī)硅烷水解并縮合而得到的聚硅氧烷，
3.如權(quán)利要求1~2的任一項所述的感光性樹脂組合物，還含有(C)無機(jī)粒子。
4.如權(quán)利要求3所述的感光性樹脂組合物，所述(C)無機(jī)粒子為二氧化硅粒子。
5.如權(quán)利要求3~4的任一項所述的感光性樹脂組合物，所述(C)無機(jī)粒子的含量相對于感光性樹脂組合物中的除溶劑以外的固體成分總量為15重量％以上。
6.如權(quán)利要求3~5的任一項所述的感光性樹脂組合物,所述(A)聚硅氧烷是由有機(jī)硅烷和無機(jī)粒子反應(yīng)而得到的、含有無機(jī)粒子的聚硅氧烷。
7.如權(quán)利要求1~6的任一項所述的感光性樹脂組合物，所述(A)聚硅氧烷還含有具有酸性基的有機(jī)硅烷單元。
8.如權(quán)利要求1~7的任一項所述的感光性樹脂組合物，還含有選自(BI)光產(chǎn)酸劑、(B2)光產(chǎn)堿劑、(B3)熱產(chǎn)酸劑、和(B4)熱產(chǎn)堿劑中的任一種以上。
9.如權(quán)利要求1~8的任一項所述的感光性樹脂組合物，還含有(D)重氮萘醌化合物。
10.如權(quán)利要求1~8的任一項所述的感光性樹脂組合物，還含有選自(El)光聚合引發(fā)劑和(E2)光敏化劑中的化合物。
11.如權(quán)利要求1~8和10的任一項所述的感光性樹脂組合物，還含有(F)光聚合性化合物。
12.—種感光性樹脂組合物，含有(A)聚硅氧烷、(C)無機(jī)粒子和(D)重氮萘醌化合物，(A)聚硅氧烷是通過使選自通式(I)所表示的有機(jī)硅烷和通式(2)所表示的有機(jī)硅烷中的I種以上有機(jī)硅烷、和具有酸性基的有機(jī)硅烷水解并脫水縮合而得到的聚硅氧烷，(C)無機(jī)粒子的含量相對于感光性樹脂組合物中的除溶劑以外的固體成分總量為15重量％以上，
13.一種半導(dǎo)體元件的制造方法，包含以下工序: 在半導(dǎo)體基板上形成權(quán)利要求1~12的任一項所述的感光性樹脂組合物的圖案的工序; 對所述樹脂組合物的圖案進(jìn)行燒成而得到燒成圖案的工序； 以所述燒成圖案作為離子注入掩模，對所述半導(dǎo)體基板的不存在燒成圖案的區(qū)域進(jìn)行離子注入的工序；以及 剝離所述離子注入掩模的工序。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，在200~1000°C下進(jìn)行離子注入的工序。
15.如權(quán)利要求13或14所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，所述半導(dǎo)體基板是碳化硅基板、氣化嫁基板或金剛石基板。
【文檔編號】G03F7/023GK104011596SQ201280064662
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月26日
【發(fā)明者】藤原健典, 谷垣勇剛, 諏訪充史 申請人:東麗株式會社