[發明專利]絕緣膜的制造方法及半導體器件的制造方法

無效

• 申請號: 200810081085.5
• 申請日: 2008-02-26
• 公開（公告）號: CN101256956A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 藤井照幸
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01L21/31
• 分類號: H01L21/31;H01L21/312;H01L21/3105;H01L21/311;H01L21/768
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 吳麗麗

技術領域

本發明涉及被加工成所希望的形狀的絕緣膜的制造方法。本發明還涉及將該絕緣膜使用于層間的半導體器件的制造方法。

背景技術

對設置在半導體元件或布線之間的絕緣膜來說，為了對在該絕緣膜上形成的各種膜均勻地進行光刻或蝕刻，或者為了提高在絕緣膜的臺階上的各種膜的覆蓋性，重要的不僅是介電常數低，并且在該絕緣膜表面具有平坦性。從表面的平坦性的角度來看，涂布法(SOD：SpinOn?Deposition)比CVD法可以容易地形成更高質量的絕緣膜。尤其是使用硅氧烷樹脂且通過涂布法形成的絕緣膜不僅具有高平坦性，而且具有低介電常數和良好的耐熱性的特性，因此作為集成電路的絕緣膜被廣泛使用。

硅氧烷樹脂相當于以硅氧烷類材料為原材料而形成的包含Si-O-Si鍵(bond)的樹脂。硅氧烷樹脂具有高耐藥品性，因此在加工(構圖)成所希望的形狀時不合適濕蝕刻，利用干蝕刻的加工是主流。在專利文獻1(日本專利公開Hei7-133350號公報)中記載有利用干蝕刻的硅氧烷樹脂的構圖。

近年來，就通過分子設計對原來是非感光性的硅氧烷樹脂賦予感光性的技術進行研究。由于具有感光性的硅氧烷樹脂的出現，可以通過光刻法來構圖硅氧烷樹脂。在專利文獻2(日本專利公開2007-17481號公報)中記載有具有感光性的硅氧烷樹脂。

發明內容

但是通過干蝕刻對由硅氧烷樹脂構成的絕緣膜進行構圖時，其截面的錐形角容易過大。當錐形角大時，會產生如下問題：在由硅氧烷樹脂形成的絕緣膜的端部上接觸于絕緣膜而形成的布線和各種膜變得極薄或被截斷等。

尤其是發光元件之一的OLED(Organic?Light?E?mitting?Diode：有機發光二極管)是對絕緣膜的平坦性非常嚴的元件。一般而言，發光元件具有一對電極、設置在該電極之間的包含場致發光材料的層(下面，記為場致發光層)，該場致發光材料可以獲得通過施加電場而發生的發光(Electroluminescence)。若絕緣膜不確保十分高的平坦性，即會發生如下問題：在該絕緣膜上形成的發光元件的電極中產生凹凸不平，進而在該電極上形成的場致發光層的一部分變得極薄，或該場致發光層產生斷開等。場致發光層的極薄的部分會促進場致發光材料的退化，因此成為降低發光元件的可靠性的原因之一。另外，由于在該場致發光層發生斷開的部分中一對電極短路，因此發光元件不發光、或從短路部分的附近促進場致發光材料的退化。這些問題都成為降低發光元件的可靠性的原因之一。

此外也有如下問題，就是當對由硅氧烷樹脂形成的絕緣膜進行干蝕刻而構圖時，由于進行干蝕刻時發生的等離子體，在由硅氧烷樹脂形成的絕緣膜的表面上容易生成OH基。當OH基增加時絕緣膜的吸濕性增高，因此在絕緣膜中的水分影響到半導體元件的可靠性。尤其是上述的發光元件使用的場致發光材料由于水分促進退化，因此在絕緣膜中的吸濕性的大小是左右半導體器件的可靠性的重要問題。

另一方，當使用具有感光性的硅氧烷樹脂時，通過光刻法而進行構圖，因而可以避免在干蝕刻時發生的上述問題。但是，具有感光性的硅氧烷樹脂為了適用于各種各樣的用途還在開發中的階段，因此在市場上未普及廉價的產品。

鑒于上述問題，本發明的目的是提供一種絕緣膜的制造方法，該絕緣膜可以使用以往被使用的非感光性的硅氧烷樹脂，通過濕蝕刻法形成為所希望的形狀。另外，本發明的目的還在于提供使用了上述制造方法的半導體器件的制造方法。

本發明人發現不是在用硅氧烷樹脂形成絕緣膜之后，而是在用硅氧烷樹脂形成絕緣膜的過程中，可以進行使用有機溶媒的濕蝕刻。在本發明中，在焙燒包含硅氧烷樹脂或者硅氧烷類材料的薄膜而完成作為絕緣膜的前階段中，用有機溶媒對該薄膜進行濕蝕刻。所述硅氧烷類材料是硅氧烷樹脂的前驅體。

具體而言，在本發明中，在形成硅氧烷樹脂的絕緣膜的過程中，進行至少兩次的加熱處理。在該兩次加熱處理之間進行利用有機溶媒的濕蝕刻。用包含硅氧烷樹脂或硅氧烷樹脂的前驅體的硅氧烷類材料的懸濁液來形成薄膜之后進行第一次加熱處理(bake：焙燒)。通過該焙燒，在該薄膜中的硅氧烷類材料被凝膠化，或者在該薄膜中包含的有機溶媒的一部分揮發，因此該薄膜被固化到可以進行濕蝕刻的程度。然后通過焙燒而固化了的薄膜通過用有機溶媒的濕蝕刻被加工成所希望的形狀。在濕蝕刻之后進行第二次加熱處理(cure：固化)。通過進行固化，聚合在該薄膜中凝膠化了的硅氧烷類材料，或者進一步揮發包含在該薄膜中的有機溶媒，因此可以形成具有所希望的圖案的硅氧烷樹脂的絕緣膜。