感光性树脂组合物和半导体元件的制造方法
【专利摘要】本发明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。
【专利说明】感光性树脂组合物和半导体元件的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明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。
【背景技术】
[0002]近年来的功率器件(power device)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。
[0003]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。
[0004]为了解决该问题，有在离子注入时将试样加热到200?800°C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 (Chemical Vapor Deposition)法(化学气相沉积法)形成的SiO2 ( 二氧化娃)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I)。
[0005]通过图10来说明该工艺。首先，(I)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。
[0006]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。
[0007]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钥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)。
[0008]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)。[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2006-324585号公报(段落0011)
[0012]专利文献2:日本特开2008-108869号公报
[0013]专利文献3:日本特开2007-42803号公报
[0014]专利文献4:国际公开第2004/97914号
【发明内容】
[0015]发明要解决的课题
[0016]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。
[0017]专利文献3记载的钛、钥，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I同样是高成本工艺。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]本发明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。
[0021]解决课题的手段
[0022]为了解决上述课题，本发明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。
[0023]本发明的另一形态，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(I)所表示的有机硅烷和通式(2)所表不的有机硅烷中的I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，
[0024]
【权利要求】
1.一种感光性树脂组合物，是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。
2.如权利要求1所述的感光性树脂组合物，所述(A)聚硅氧烷是通过使选自下述通式(I)所表示的有机硅烷和下述通式(2)所表示的有机硅烷中的I种以上有机硅烷水解并缩合而得到的聚硅氧烷，
3.如权利要求1~2的任一项所述的感光性树脂组合物，还含有(C)无机粒子。
4.如权利要求3所述的感光性树脂组合物，所述(C)无机粒子为二氧化硅粒子。
5.如权利要求3~4的任一项所述的感光性树脂组合物，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。
6.如权利要求3~5的任一项所述的感光性树脂组合物,所述(A)聚硅氧烷是由有机硅烷和无机粒子反应而得到的、含有无机粒子的聚硅氧烷。
7.如权利要求1~6的任一项所述的感光性树脂组合物，所述(A)聚硅氧烷还含有具有酸性基的有机硅烷单元。
8.如权利要求1~7的任一项所述的感光性树脂组合物，还含有选自(BI)光产酸剂、(B2)光产碱剂、(B3)热产酸剂、和(B4)热产碱剂中的任一种以上。
9.如权利要求1~8的任一项所述的感光性树脂组合物，还含有(D)重氮萘醌化合物。
10.如权利要求1~8的任一项所述的感光性树脂组合物，还含有选自(El)光聚合引发剂和(E2)光敏化剂中的化合物。
11.如权利要求1~8和10的任一项所述的感光性树脂组合物，还含有(F)光聚合性化合物。
12.—种感光性树脂组合物，含有(A)聚硅氧烷、(C)无机粒子和(D)重氮萘醌化合物，(A)聚硅氧烷是通过使选自通式(I)所表示的有机硅烷和通式(2)所表示的有机硅烷中的I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，
13.一种半导体元件的制造方法，包含以下工序: 在半导体基板上形成权利要求1~12的任一项所述的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。
14.如权利要求13所述的半导体元件的制造方法，在200~1000°C下进行离子注入的工序。
15.如权利要求13或14所述的半导体元件的制造方法，所述半导体基板是碳化硅基板、氣化嫁基板或金刚石基板。
【文档编号】G03F7/023GK104011596SQ201280064662
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2012年12月21日 优先权日:2011年12月26日
【发明者】藤原健典, 谷垣勇刚, 诹访充史 申请人:东丽株式会社