(57)【要約】【課題】寄生容量の増加を防ぐことができる半導体装置の製造方法を得る。【解決手段】まず、半導体基板１の主面に半導体デバイス２を形成する。次に、半導体デバイス２のゲート電極３から離間しつつゲート電極３のサイドを囲う第１の樹脂膜６を半導体基板１の主面上に形成する。次に、半導体デバイス２のゲート電極３から離間しつつゲート電極３の上方を覆う第２の樹脂膜７を第１の樹脂膜６の上面に接合させて半導体デバイス２のゲート電極３の周りに中空構造８を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の主面に電極を有する半導体デバイスを形成する工程と、
前記半導体デバイスの前記電極から離間しつつ前記電極のサイドを囲う第１の樹脂膜を前記半導体基板の前記主面上に形成する工程と、
前記半導体デバイスの前記電極から離間しつつ前記電極の上方を覆う第２の樹脂膜を前記第１の樹脂膜の上面に接合させて前記半導体デバイスの前記電極の周りに中空構造を形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体デバイスの前記電極は、ひさしを含むＹ型又はＴ型のゲート電極であり、
前記ゲート電極の前記ひさしの下にも前記中空構造が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２の樹脂膜として樹脂製のシートフィルムをラミネート法又はＳＴＰ（Spin-coating film Transfer and hot-Pressing technology）法により前記第１の樹脂膜の上面に接合させることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体基板の前記主面上と前記半導体デバイス上に感光性樹脂膜を形成する工程と、
露光と現像により前記感光性樹脂膜をパターニングすることで前記第１の樹脂膜を形成する工程を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１及び第２の樹脂膜を形成する前に、前記第１及び第２の樹脂膜よりも耐湿性が高い第１の絶縁膜で前記半導体デバイスを覆う工程を更に備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１及び第２の樹脂膜よりも耐湿性が高い第２の絶縁膜で前記第１及び第２の樹脂膜の外側を覆う工程を更に備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１の樹脂膜の前記上面に第３の絶縁膜を形成する工程を更に備え、
前記第３の絶縁膜を介して前記第２の樹脂膜を前記第１の樹脂膜の前記上面に接合し、
前記第１及び第２の樹脂膜と前記第３の絶縁膜との密着性は、前記第１の樹脂膜と前記第２の樹脂膜との密着性よりも強いことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの周りに中空構造を有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の高集積化と小型化を実現するために、樹脂膜と金属配線を繰り返し積層する多層配線構造が用いられている。しかし、樹脂膜により寄生容量が増加し、半導体デバイスの電気特性が劣化する。特にＹ型又はＴ型のゲート電極を有する半導体装置ではゲート電極のひさしの下に樹脂が充填されて寄生容量が増加し、高周波特性の利得が劣化する（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
これに対して、半導体デバイス上に犠牲層と保護膜を形成した後に犠牲層を除去することで半導体デバイスの周りに中空構造を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
なお、複数の配線が形成された基板にシートフィルムを貼り合わせることで、配線間に中空構造を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかし、配線間に半導体デバイスは無いので、この方法は半導体デバイスの周りに中空構造を有する半導体装置とは関係がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２０５８３７号公報
【特許文献２】特開２０１１−０４９３０３号公報
【特許文献３】特開２００３−１４２５７８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】T. Hisaka(1), H. Sasaki(1), T. Katoh(1), K. Kanaya(1), N. Yoshida(1), A. A. Villanueva(2), and J. A. del Alamo(2), IEICE Electronics Express,Vol.7,No.8, P.558-562, (1)Mitsubishi Electric Corporation, (2)Masschusetts Institute of Technology
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
犠牲層の大部分は保護膜等で囲まれているため、犠牲層をエッチング除去する際のエッチングガス又は液体と犠牲層の接触面積が小さい。従って、エッチングガス等が微細な隙間に入りにくいため、エッチング残渣が残る。特にＹ型又はＴ型のゲート電極のひさしの下の微細な空間に犠牲層が残りやすい。この結果、寄生容量が増加し、高周波特性の利得が劣化するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は寄生容量の増加を防ぐことができる半導体装置の製造方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の主面に半導体デバイスを形成する工程と、前記半導体デバイスのサイドを囲う第１の樹脂膜を前記半導体基板の前記主面上に形成する工程と、前記半導体デバイスの上方を覆う第２の樹脂膜を前記第１の樹脂膜の上面に接合させて前記半導体デバイスの周りに中空構造を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では半導体デバイスの周りに中空構造を形成する際に犠牲層を用いないためエッチング残渣の懸念はない。従って、寄生容量の増加を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。
【図２】図１のＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図６】比較例に係る半導体装置を示す断面図である。
【図７】図６のＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図８】３８／７７ＧＨｚ帯の送信アンプの変換利得の出力依存性を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す断面図である。
【図１０】図９のＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。図２は図１のＩ−ＩＩに沿った断面図である。半導体基板１の主面に半導体デバイス２が形成されている。半導体デバイス２は、ひさしを含むＹ型又はＴ型のゲート電極３と、ソース電極４と、ドレイン電極５とを有するトランジスタである。
【００１４】
半導体デバイス２のゲート電極３から離間しつつゲート電極３のサイドを囲う第１の樹脂膜６が半導体基板１の主面上に形成されている。半導体デバイス２のゲート電極３から離間しつつゲート電極３の上方を覆う第２の樹脂膜７が第１の樹脂膜６の上面に接合されている。第１及び第２の樹脂膜６，７の材料は例えばＢＣＢ、ポリイミド、ＰＳＩ、ＰＢＯである。
【００１５】
第１の樹脂膜６を側壁、第２の樹脂膜７を天板として半導体デバイス２のゲート電極３の周りに中空構造８が形成されている。ゲート電極３のひさしの下にも中空構造８が形成されている。第１及び第２の樹脂膜６，７よりも耐湿性が高い第１の絶縁膜９が中空構造８の内部において半導体デバイス２を覆っている。
【００１６】
第１及び第２の樹脂膜６，７に設けられたスルーホールを介してゲート電極３にゲート配線１０が接続され、ソース電極４にソース配線１１が接続されている。ソース配線１１は中空構造８及び第２の樹脂膜７を介してゲート電極３の上方にも配置されている。第１及び第２の樹脂膜６，７よりも耐湿性が高い第２の絶縁膜１２が第１の樹脂膜６の外側及び第２の樹脂膜７の外側を覆っている。第１及び第２の絶縁膜９，１２は例えばＳｉＮ又はＳｉＯＮである。
【００１７】
続いて、本実施の形態に係る半導体装置の製造工程を説明する。図３〜５は本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。まず、図３に示すように、半導体基板１の主面に半導体デバイス２を形成する。第１の絶縁膜９で半導体デバイス２を覆う。半導体基板１の主面上と半導体デバイス２上に感光性樹脂膜をラミネート法又はＳＴＰ（Spin-coating film Transfer and hot-Pressing technology）法により形成する。露光と現像により感光性樹脂膜をパターニングすることで、半導体デバイス２のゲート電極３から離間しつつゲート電極３のサイドを囲う第１の樹脂膜６を半導体基板１の主面上に形成する。このように感光性樹脂膜を用いることで簡単に第１の樹脂膜６を形成することができる。
【００１８】
次に、図４に示すように、半導体デバイス２のゲート電極３から離間しつつゲート電極３の上方を覆う第２の樹脂膜７を第１の樹脂膜６の上面に接合させて半導体デバイス２のゲート電極３の周りに中空構造８を形成する。具体的には、第２の樹脂膜７として感光性樹脂膜のシートフィルムをラミネート法又はＳＴＰ法により第１の樹脂膜６の上面に接合させる。第２の樹脂膜７に対して露光と現像を行ってゲート電極３とソース電極４上にスルーホールを形成する。その後、キュア処理を行って第１及び第２の樹脂膜６，７を同時に硬化させる。キュア処理は第１及び第２の樹脂膜６，７のパターニング後に行ってもよいし、第２の樹脂膜７の形成前に第１の樹脂膜６を硬化させてもよい。
【００１９】
次に、図５に示すように、第１及び第２の樹脂膜６，７に設けられたスルーホールを介してゲート電極３に接続されたゲート配線１０と、ソース電極４に接続されたソース配線１１とをめっき又は蒸着により形成する。めっきの場合、給電層を成膜し、レジストにてパターニングを行った後、電解めっきを行う。その後、レジスト及び給電層を除去する。一方、蒸着法の場合、レジストでパターニングを行い、蒸着により金属膜を成膜し、リフトオフ法によりレジストを除去する。最後に、図１に示すように、第２の絶縁膜１２で第１の樹脂膜６の外側及び第２の樹脂膜７の外側を覆う。ただし、コンタクトに必要な箇所は開口する。
【００２０】
続いて、本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図６は比較例に係る半導体装置を示す断面図であり、図７は図６のＩ−ＩＩに沿った断面図である。比較例では中空構造８が形成されておらず、ゲート電極３が第１の樹脂膜６で覆われ、ゲート電極３のひさしの下にも第１の樹脂膜６が充填されている。このため、寄生容量が増加し、半導体デバイス２の高周波特性の利得などの電気特性が劣化する。
【００２１】
これに対して、本実施の形態では半導体デバイス２のゲート電極３の周りに中空構造８が形成され、ゲート電極３のひさしの下にも中空構造８が形成されている。このため、寄生容量が増加せず、半導体デバイス２の電気特性の劣化は生じない。
【００２２】
図８は３８／７７ＧＨｚ帯の送信アンプの変換利得の出力依存性を示す図である。半導体デバイスが樹脂膜で覆われていない場合は樹脂膜で覆われている場合に比べて変換利得が向上することが分かる。
【００２３】
また、本実施の形態では、半導体デバイス２のゲート電極３の周りに中空構造８を形成する際に犠牲層を用いないためエッチング残渣の懸念はない。従って、寄生容量の増加を防ぐことができる。
【００２４】
また、第１及び第２の樹脂膜６，７は耐湿性が低く水分を吸収しやすい。そこで、第１及び第２の樹脂膜６，７を形成する前に耐湿性の高い第１の絶縁膜９で半導体デバイス２を覆うことにより、第１及び第２の樹脂膜６，７に含まれる水分から半導体デバイス２を保護することができる。また、第１の樹脂膜６の外側及び第２の樹脂膜７の外側を覆う第２の絶縁膜１２により、水分、物理的なダメージ又は導電性を有する異物から半導体デバイス２を保護することができる。
【００２５】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す断面図である。図１０は図９のＩ−ＩＩに沿った断面図である。第１の樹脂膜６の上面に第３の絶縁膜１３を形成し、第３の絶縁膜１３を介して第２の樹脂膜７を第１の樹脂膜６の上面に接合する。第１及び第２の樹脂膜６，７と第３の絶縁膜１３との密着性は、第１の樹脂膜６と第２の樹脂膜７との密着性よりも強い。第３の絶縁膜１３は例えばＳｉＮ又はＳｉＯＮである。第１の樹脂膜６と第２の樹脂膜７との密着性は弱いが、両者の間に第３の絶縁膜１３を設けることで密着性を強くすることができる。また、第３の絶縁膜１３により耐湿性が更に向上する。その他の構成及び効果は実施の形態１と同様である。
【符号の説明】
【００２６】
１  半導体基板、２  半導体デバイス、３  ゲート電極、６  第１の樹脂膜、７  第２の樹脂膜、８  中空構造、９  第１の絶縁膜、１２  第２の絶縁膜、１３  第３の絶縁膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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