JP2001057369A - Semiconductor device having metal wiring and its manufacturing method - Google Patents
Semiconductor device having metal wiring and its manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、金配線を有する半
導体装置およびその製造方法に関し、より具体的には、
金膜のパターニングを良好に行なうための金配線を有す
る半導体装置およびその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having gold wiring and a method of manufacturing the same, and more specifically, to a semiconductor device having gold wiring.
The present invention relates to a semiconductor device having gold wiring for performing good patterning of a gold film and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高速化には微細
加工技術が重要な役割を果たしており、金属配線のパタ
ーニングにはドライエッチングが行なわれてきた。これ
まで金属配線の材料としてアルミニウム(Al)が主に
用いられてきたが、素子の高速化に伴いより化学的に安
定で低抵抗な材料として金が期待されている。実際、高
周波帯での動作を必要とするモノリシックマイクロ波集
積回路に用いられる配線材料には、配線抵抗を低減する
ために金(Au)が使用されている。2. Description of the Related Art In recent years, fine processing technology has played an important role in increasing the speed of semiconductor devices, and dry etching has been performed to pattern metal wirings. Until now, aluminum (Al) has been mainly used as the material of the metal wiring, but gold is expected as a more chemically stable and low-resistance material with the increase in the speed of the device. In fact, gold (Au) is used as a wiring material for a monolithic microwave integrated circuit that requires operation in a high frequency band in order to reduce wiring resistance.
【0003】以下、従来のドライエッチングを用いた金
配線の製造方法について、特開昭64−68946号公
報を例に挙げて説明する。A conventional method for manufacturing a gold wiring using dry etching will be described below with reference to Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 64-68946.
【0004】図17は、上記公報に開示された従来の金
配線の製造方法を説明するための概略断面図である。図
17を参照して、従来の金配線の製造方法では、レジス
タパターン210をマスクとし、塩素系ガスを用いたド
ライエッチングにより、金膜206がパターニングされ
る。より具体的には以下のとおりである。FIG. 17 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional method of manufacturing a gold wiring disclosed in the above publication. Referring to FIG. 17, in a conventional method for manufacturing a gold wiring, gold film 206 is patterned by dry etching using a chlorine-based gas using register pattern 210 as a mask. More specifically, it is as follows.
【0005】まず半導体基板201上に下層電極202
が形成され、この下層電極202上に層間絶縁膜203
が形成される。層間絶縁膜203には下層電極202を
露出する孔が形成され、この孔を通じて下層電極202
に電気的に接続するようにチタン(Ti)膜204、白
金(Pt)膜205および金膜206が順に層間絶縁膜
203上に形成される。金膜206上にレジストパター
ン210が形成され、このレジストパターン210をマ
スクとして塩素ガスによるドライエッチングを行なうこ
とにより、金膜206、白金膜205およびチタン膜2
04がパターニングされる。First, a lower electrode 202 is formed on a semiconductor substrate 201.
Is formed, and an interlayer insulating film 203 is formed on the lower electrode 202.
Is formed. A hole exposing the lower electrode 202 is formed in the interlayer insulating film 203, and the lower electrode 202 is
A titanium (Ti) film 204, a platinum (Pt) film 205, and a gold film 206 are sequentially formed on the interlayer insulating film 203 so as to be electrically connected to the substrate. A resist pattern 210 is formed on the gold film 206, and the resist pattern 210 is used as a mask to perform dry etching with chlorine gas to thereby form the gold film 206, the platinum film 205 and the titanium film 2
04 is patterned.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の金配線
の製造方法では、金膜206のパターニング時のマスク
としてレジストパターン210を用いているため、以下
の問題点があった。However, the conventional method of manufacturing a gold wiring has the following problems since the resist pattern 210 is used as a mask when patterning the gold film 206.
【0007】塩素ガスを用いたドライエッチングでは、
マスクとなるレジスト210と金膜206との選択比
(金/レジスト)は1程度である。つまり、金膜206
のエッチング時には、レジスト210も金膜206と同
等量エッチング除去されてしまう。このため、レジスト
210の厚みが薄いと、金膜206のエッチング途中に
レジスト210が完全に除去されてしまいマスクとして
の役割をなさなくなる。よって、配線抵抗を低減するた
めに金膜206の厚みを増した場合には、レジスト21
0の厚みも厚くする必要がある。In dry etching using chlorine gas,
The selectivity (gold / resist) between the resist 210 serving as a mask and the gold film 206 is about 1. That is, the gold film 206
At the time of etching, the resist 210 is also etched away by the same amount as the gold film 206. Therefore, if the thickness of the resist 210 is small, the resist 210 is completely removed during the etching of the gold film 206, and does not serve as a mask. Therefore, when the thickness of the gold film 206 is increased in order to reduce the wiring resistance, the resist 21
It is also necessary to increase the thickness of 0.
【0008】レジスト210が厚くなると、レジスト2
10のパターンのアスペクト比(パターンの縦/横寸法
比)が大きくなる。このため、レジスト210のパター
ン側面が垂直にならない場合には、レチクルのパターン
に対するレジスト210のパターンの寸法精度の劣化が
著しくなり、レジストパターン210の解像度を上げる
ことが困難となる。したがって、上記方法は微細な形状
の配線に適用するには不利であるという問題があった。When the resist 210 becomes thicker, the resist 2
The aspect ratio (the vertical / horizontal dimension ratio of the pattern) of the ten patterns increases. Therefore, when the pattern side surface of the resist 210 is not vertical, the dimensional accuracy of the pattern of the resist 210 with respect to the reticle pattern is significantly deteriorated, and it is difficult to increase the resolution of the resist pattern 210. Therefore, there is a problem that the above method is disadvantageous when applied to a wiring having a fine shape.
【0009】また図18に示すように段差や凹凸が大き
い下地上に金膜206を形成すると、金膜206の表面
は下地段差を反映した大きな段差を有することになる。
このような金膜206をエッチングする場合に、マスク
としてレジストパターン210を用いると、段差のエッ
ジ部分Pでレジスト210の厚みが薄くなる。この状態
で、金膜206のドライエッチングを行なうと、エッジ
部分Pでレジスト210がなくなってしまう。これによ
り、図19に示すようにエッジ部分Pで金膜206がエ
ッチングされてなくなってしまい、このエッジ部分Pで
金膜206の断線が起こるという問題があった。When a gold film 206 is formed on a base having large steps and irregularities as shown in FIG. 18, the surface of the gold film 206 has a large step reflecting the base step.
If the resist pattern 210 is used as a mask when such a gold film 206 is etched, the thickness of the resist 210 at the edge portion P of the step becomes thin. If the dry etching of the gold film 206 is performed in this state, the resist 210 will be lost at the edge portion P. As a result, the gold film 206 is not etched at the edge portion P as shown in FIG. 19, and there is a problem that the gold film 206 is disconnected at the edge portion P.
【0010】それゆえ本発明の目的は、微細形状の配線
への適用が容易で、かつ金膜の断線を防止できる金配線
を有する半導体装置およびその製造方法を提供すること
である。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a gold wiring which can be easily applied to a wiring having a fine shape and which can prevent disconnection of a gold film, and a method of manufacturing the same.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の金配線を有する
半導体装置は、パターニングされた金膜と、その金膜の
上部に金膜と同一パターンに形成された第1のシリコン
酸化膜とを備えている。A semiconductor device having gold wiring according to the present invention comprises a patterned gold film and a first silicon oxide film formed on the gold film in the same pattern as the gold film. Have.
【0012】本発明の金配線を有する半導体装置では、
金膜上に同一パターンの第1のシリコン酸化膜が形成さ
れているため、製造時には、この第1のシリコン酸化膜
をマスクとして金膜をパターニングすることができる。
このため、金膜のエッチング条件におけるシリコン酸化
膜と金膜との選択比を大きくすることができ、厚い金膜
をパターニングするときでも、レジストを厚くする必要
はない。よって、レジストが厚くなることによるパター
ンの解像度の低下は生じない。したがって、微細パター
ンの配線を精度よく形成することができるとともに、段
差エッジ部における金膜の断線を防止することができ
る。In the semiconductor device having gold wiring of the present invention,
Since the first silicon oxide film having the same pattern is formed on the gold film, the gold film can be patterned using the first silicon oxide film as a mask during manufacturing.
Therefore, the selectivity between the silicon oxide film and the gold film under the conditions for etching the gold film can be increased, and it is not necessary to increase the thickness of the resist even when patterning a thick gold film. Therefore, the resolution of the pattern does not decrease due to the thicker resist. Therefore, it is possible to accurately form the wiring of the fine pattern and to prevent the disconnection of the gold film at the step edge portion.
【0013】なお、本明細書における同一パターンと
は、当然作成工程中での誤差が生じるため、この誤差程
度の差異は同一とみなし、本発明中に含むものである。It should be noted that the same pattern in the present specification naturally causes an error in the production process. Therefore, the difference of the degree of the error is regarded as the same and is included in the present invention.
【0014】上記の金配線を有する半導体装置において
好ましくは、金膜と第1のシリコン酸化膜との間に、金
膜と同一パターンの第2のシリコン酸化膜と平坦化層と
が順に設けられている。In the above-described semiconductor device having gold wiring, preferably, a second silicon oxide film having the same pattern as the gold film and a planarizing layer are sequentially provided between the gold film and the first silicon oxide film. ing.
【0015】このように、第1および第2のシリコン酸
化膜および平坦化層の3層積層膜をマスクとして用いる
ことによって、下地の段差や凹凸が大きい場合でも、段
差エッジ部での金膜の断線を防止することができる。As described above, by using the three-layer laminated film of the first and second silicon oxide films and the flattening layer as a mask, even when the step or unevenness of the base is large, the gold film at the step edge portion is formed. Disconnection can be prevented.
【0016】上記の金配線を有する半導体装置において
好ましくは、金膜の上面に接し、かつ金膜と同一パター
ンとなるように、金膜と異なる材料からなる金属膜が設
けられている。Preferably, in the semiconductor device having the gold wiring, a metal film made of a material different from the gold film is provided so as to be in contact with the upper surface of the gold film and have the same pattern as the gold film.
【0017】これにより、金膜とシリコン酸化膜との密
着性を良好とし、ドライエッチング中にシリコン酸化膜
が剥がれることを防止することができ、再現性よくドラ
イエッチングを行なうことが可能となる。この金属膜に
用いられる材質としては、チタン、アルミニウム、タン
グステン(W)、銅(Cu)、銀(Ag)、ニッケル
(Ni)、白金およびパラジウム(Pd)からなる群か
ら選ばれる1種以上であることが好ましい。This makes it possible to improve the adhesion between the gold film and the silicon oxide film, prevent the silicon oxide film from peeling off during dry etching, and perform dry etching with good reproducibility. The material used for the metal film is at least one selected from the group consisting of titanium, aluminum, tungsten (W), copper (Cu), silver (Ag), nickel (Ni), platinum and palladium (Pd). Preferably, there is.
【0018】上記の金配線を有する半導体装置において
好ましくは、金属膜の表面は酸化されている。In the above-described semiconductor device having gold wiring, the surface of the metal film is preferably oxidized.
【0019】これにより、シリコン酸化膜の密着性がよ
り向上し、再現性よくドライエッチングを行なうことが
可能となる。おそらく、シリコン酸化膜の密着性が金属
に対してより金属酸化膜に対しての方がより強いためで
あろうと考えられる。As a result, the adhesion of the silicon oxide film is further improved, and dry etching can be performed with good reproducibility. This is probably because the adhesion of the silicon oxide film is stronger for the metal oxide film than for the metal.
【0020】金属膜を酸化する方法としては、金属膜を
酸素プラズマに晒す方法などが可能であるが、金属膜が
チタン、アルミニウムなどの場合には特に酸化がされや
すいため、自然酸化によって表面を酸化でき、プロセス
を簡略化できる。また複数の金属による多層構造、合金
も可能で、アルミニウムのように金との反応により高抵
抗物質を生じるなどの不具合がある場合は、金膜と金属
膜との間にさらにバリア層として他の金属を挟むことが
有効である。As a method of oxidizing the metal film, a method of exposing the metal film to oxygen plasma or the like is possible. However, when the metal film is made of titanium, aluminum or the like, the surface is easily oxidized. It can be oxidized and the process can be simplified. In addition, a multilayer structure or alloy of a plurality of metals is also possible. If there is a problem such as the formation of a high-resistance substance due to the reaction with gold such as aluminum, another barrier layer is further provided between the gold film and the metal film. It is effective to sandwich the metal.
【0021】上記の金配線を有する半導体装置において
好ましくは、金属膜の表面の材質は白金またはパラジウ
ムである。In the above-described semiconductor device having gold wiring, the material of the surface of the metal film is preferably platinum or palladium.
【0022】これによりシリコン酸化膜の密着性がより
向上し、再現性よくドライエッチングを行なうことが可
能となる。白金、パラジウムは、上記のように表面に酸
化膜を生じないが、シリコン酸化膜との密着性がよい。
また、金のドライエッチングの場合、白金またはパラジ
ウムはマスクとして用いた場合の選択性が良いので、シ
リコン酸化膜と白金(またはパラジウム)による2層の
マスクとして金をパターニングすることも有効である。Thus, the adhesion of the silicon oxide film is further improved, and dry etching can be performed with good reproducibility. Platinum and palladium do not form an oxide film on the surface as described above, but have good adhesion to a silicon oxide film.
In the case of dry etching of gold, since platinum or palladium has good selectivity when used as a mask, it is also effective to pattern gold as a two-layer mask using a silicon oxide film and platinum (or palladium).
【0023】上記の金配線を有する半導体装置において
好ましくは、金属膜の厚みは5nm以下である。In the semiconductor device having the above gold wiring, the thickness of the metal film is preferably 5 nm or less.
【0024】これにより金膜と同じドライエッチング条
件でその上部の金属膜もエッチングすることができ、プ
ロセスが簡略化できる。特に、金属膜が白金またはパラ
ジウムの場合にはドライエッチングされにくいので、金
属膜が厚い場合にはエッチング条件をその部分で変える
必要が生じてしまう。Thus, the upper metal film can be etched under the same dry etching conditions as the gold film, and the process can be simplified. In particular, when the metal film is made of platinum or palladium, it is difficult to dry-etch. Therefore, when the metal film is thick, it is necessary to change the etching conditions in that portion.
【0025】本発明の金配線を有する半導体装置の製造
方法は、金膜上に第1のシリコン酸化膜を形成する工程
と、第1のシリコン酸化膜をパターニングする工程と、
パターニングされた第1のシリコン酸化膜をマスクとし
てドライエッチングすることで金膜をパターニングする
工程とを備えている。According to the method of manufacturing a semiconductor device having gold wiring of the present invention, a step of forming a first silicon oxide film on a gold film, a step of patterning the first silicon oxide film,
Patterning the gold film by dry-etching using the patterned first silicon oxide film as a mask.
【0026】本発明の金配線を有する半導体装置の製造
方法では、第1のシリコン酸化膜をマスクとして金膜を
パターニングするため、金膜のエッチング条件における
シリコン酸化膜と金膜との選択比を大きくすることがで
きる。このため、厚い金膜をパターニングするときで
も、レジストを厚くする必要はない。よって、レジスト
が厚くなることによるパターンの解像度の低下は生じな
い。したがって、微細パターンの配線を精度よく形成す
ることができるとともに、段差エッジ部における金膜の
断線を防止することもできる。In the method of manufacturing a semiconductor device having gold wiring according to the present invention, since the gold film is patterned using the first silicon oxide film as a mask, the selectivity between the silicon oxide film and the gold film under the etching conditions of the gold film is changed. Can be bigger. Therefore, even when patterning a thick gold film, it is not necessary to make the resist thick. Therefore, the resolution of the pattern does not decrease due to the thicker resist. Therefore, it is possible to accurately form the wiring of the fine pattern and to prevent disconnection of the gold film at the step edge portion.
【0027】上記の金配線を有する半導体装置の製造方
法において好ましくは、金膜が形成された後であって第
1のシリコン酸化膜が形成される前に金膜上に第2のシ
リコン酸化膜と平坦化層とを順に形成する工程がさらに
備えられ、パターニングされた第1のシリコン酸化膜を
マスクとしたドライエッチングにより平坦化層と第2の
シリコン酸化膜と金膜とが順にパターニングされる。In the above-described method of manufacturing a semiconductor device having gold wiring, preferably, a second silicon oxide film is formed on the gold film after the gold film is formed and before the first silicon oxide film is formed. And a step of forming a planarizing layer in order, wherein the planarizing layer, the second silicon oxide film, and the gold film are sequentially patterned by dry etching using the patterned first silicon oxide film as a mask. .
【0028】このように第1および第2のシリコン酸化
膜と平坦化層とからなる3層積層膜をマスクとして金膜
をエッチングすることによって、下地の段差や凹凸が大
きい場合でも段差エッジ部での金膜の断線を防止するこ
とができる。By etching the gold film using the three-layer laminated film composed of the first and second silicon oxide films and the planarizing layer as a mask as described above, even if the underlying step or unevenness is large, the step edge can be obtained. Disconnection of the gold film can be prevented.
【0029】上記の金配線を有する半導体装置の製造方
法において好ましくは、金膜の上面に接するように、金
膜と異なる材料からなる金属膜を形成する工程がさらに
備えられている。Preferably, the above-described method of manufacturing a semiconductor device having gold wiring further includes a step of forming a metal film made of a material different from the gold film so as to be in contact with the upper surface of the gold film.
【0030】金膜とシリコン酸化膜との間に金属膜を設
けることにより、シリコン酸化膜と金膜との密着性が向
上し、再現性よくドライエッチングを行なうことが可能
となる。By providing a metal film between the gold film and the silicon oxide film, the adhesion between the silicon oxide film and the gold film is improved, and dry etching can be performed with good reproducibility.
【0031】上記の金配線を有する半導体装置の製造方
法において好ましくは、金属膜の表面を酸化する工程が
さらに備えられている。Preferably, in the above-described method for manufacturing a semiconductor device having gold wiring, a step of oxidizing the surface of the metal film is further provided.
【0032】これにより、シリコン酸化膜と金膜との密
着性がより向上し、再現性よくドライエッチングを行な
うことが可能となる。As a result, the adhesion between the silicon oxide film and the gold film is further improved, and dry etching can be performed with good reproducibility.
【0033】[0033]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図に基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0034】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1における半導体装置の構成を概略的に示す断面図
である。図1を参照して、たとえば化合物半導体よりな
る基板1上に、エッチングストップ層となるシリコン酸
化膜2がたとえば0.2μmの厚みで形成されている。
このシリコン酸化膜2上に、たとえば1μmの厚みを有
する金膜4がパターニングされて形成されている。この
金膜4上に、金膜4と同一パターンを有するシリコン酸
化膜5がたとえば0.5μmの厚みで形成されている。(First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a silicon oxide film 2 serving as an etching stop layer is formed with a thickness of, for example, 0.2 μm on a substrate 1 made of, for example, a compound semiconductor.
On this silicon oxide film 2, a gold film 4 having a thickness of, for example, 1 μm is formed by patterning. On this gold film 4, a silicon oxide film 5 having the same pattern as the gold film 4 is formed with a thickness of, for example, 0.5 μm.
【0035】なお、これより上層の構成については、説
明の便宜上その説明を省略する。次に、本実施の形態の
製造方法について説明する。The structure of the layers above this is omitted for convenience of explanation. Next, the manufacturing method of the present embodiment will be described.
【0036】図2および図3は、本発明の実施の形態1
における半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面
図である。まず図2を参照して、基板1上に、シリコン
酸化膜2、金膜4およびシリコン酸化膜5がこの順で堆
積される。シリコン酸化膜2、5の堆積は、基板温度を
たとえば200℃〜300℃として行なわれる。FIGS. 2 and 3 show Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device in Step order. First, referring to FIG. 2, a silicon oxide film 2, a gold film 4 and a silicon oxide film 5 are deposited on substrate 1 in this order. The silicon oxide films 2 and 5 are deposited at a substrate temperature of, for example, 200 ° C. to 300 ° C.
【0037】シリコン酸化膜5上にフォトレジスト10
がたとえば1μmの厚みで塗布された後、通常の写真製
版技術によりパターニングされる。このレジストパター
ン10をマスクとして、CF4ガスを用いたドライエッ
チングが行なわれる。A photoresist 10 is formed on the silicon oxide film 5.
Is applied with a thickness of, for example, 1 μm, and then patterned by a normal photolithography technique. Dry etching using CF 4 gas is performed using the resist pattern 10 as a mask.
【0038】図3を参照して、このドライエッチングに
より、シリコン酸化膜5がパターニングされる。なお、
このエッチングにおけるレジスト10とシリコン酸化膜
5との選択比(シリコン酸化膜/レジスト)は1程度で
ある。パターニングされたシリコン酸化膜5をマスクに
して、塩素ガスを用いて金膜4がドライエッチングされ
る。このエッチングは、シリコン酸化膜5(またはシリ
コン酸化膜2)と金膜4との選択比が十分得られる条件
で行なわれる。Referring to FIG. 3, the silicon oxide film 5 is patterned by this dry etching. In addition,
The selectivity between the resist 10 and the silicon oxide film 5 in this etching (silicon oxide film / resist) is about 1. Using the patterned silicon oxide film 5 as a mask, the gold film 4 is dry-etched using chlorine gas. This etching is performed under the condition that the selectivity between the silicon oxide film 5 (or the silicon oxide film 2) and the gold film 4 is sufficiently obtained.
【0039】このドライエッチングはICP(Inductiv
ely Coupled Plasma)を応用したドライエッチング装置
により行なわれる。また金膜4のドライエッチングを行
なう際、反応物の基板からの揮発を促進するために基板
温度は100℃〜250℃とされる。エッチングは、エ
ッチングストップ層であるシリコン酸化膜2に達したと
ころで終了される。This dry etching is performed by ICP (Inductiv
This is performed by a dry etching apparatus to which ely Coupled Plasma is applied. When performing dry etching of the gold film 4, the substrate temperature is set to 100 ° C. to 250 ° C. in order to promote volatilization of a reactant from the substrate. The etching is terminated when the etching reaches the silicon oxide film 2 serving as an etching stop layer.
【0040】ここで、エッチングガスとしては塩素系の
ガスであればよいが、特に塩素ガスを用いて金膜4のド
ライエッチングを行なう場合においては、シリコン酸化
膜5と金膜4との選択比(金/シリコン酸化膜)は10
以上である。このため、金膜4の厚みが1μm以上と厚
い場合でもシリコン酸化膜5の厚みを薄くすることがで
き、微細加工(配線幅1μm)を容易に行なうことがで
きる。これにより、図1に示す構成が得られる。Here, the etching gas may be a chlorine-based gas. In particular, when dry etching of the gold film 4 is performed using a chlorine gas, the selectivity between the silicon oxide film 5 and the gold film 4 is increased. (Gold / silicon oxide film) is 10
That is all. For this reason, even when the thickness of the gold film 4 is as large as 1 μm or more, the thickness of the silicon oxide film 5 can be reduced, and fine processing (wiring width 1 μm) can be easily performed. Thereby, the configuration shown in FIG. 1 is obtained.
【0041】なお、図3においてレジストパターン10
はシリコン酸化膜5をパターニングした後にアッシング
により除去されてもよく、また金膜4のエッチングによ
り除去されてもよい。In FIG. 3, the resist pattern 10
May be removed by ashing after patterning the silicon oxide film 5, or may be removed by etching the gold film 4.
【0042】本実施の形態では、金膜4のパターニング
時においてシリコン酸化膜5をマスクとしている。この
ため、金膜4のエッチング条件におけるシリコン酸化膜
5と金膜4との選択比は、レジストパターン10と金膜
4との選択比よりも大きくできる。よって、厚い金膜4
のパターニングを行なう場合でも、レジストパターン1
0の厚みを厚くする必要はない。このため、レジスト1
0が厚くなることによるパターンの解像度の低下は生じ
ない。したがって、微細パターンの形成が可能となる。In this embodiment, the silicon oxide film 5 is used as a mask when patterning the gold film 4. Therefore, the selectivity between the silicon oxide film 5 and the gold film 4 under the conditions for etching the gold film 4 can be made larger than the selectivity between the resist pattern 10 and the gold film 4. Therefore, the thick gold film 4
Resist pattern 1
It is not necessary to increase the thickness of 0. Therefore, resist 1
There is no decrease in the resolution of the pattern due to the increase of 0. Therefore, a fine pattern can be formed.
【0043】また、エッチングにおけるシリコン酸化膜
5と金膜4との選択比を大きくできるため、金膜4の段
差エッジ部において金膜4が断線することを防止するこ
ともできる。Further, since the selectivity between the silicon oxide film 5 and the gold film 4 in the etching can be increased, disconnection of the gold film 4 at the step edge portion of the gold film 4 can also be prevented.
【0044】またレジストパターン10は熱によりパタ
ーンが変形する恐れがある。このため、金膜4のパター
ニングにおいてレジストパターン10をマスクとして用
いた場合、金膜4の微細加工が困難となる。しかし、本
実施の形態では、金膜4のパターニングのためのマスク
としてシリコン酸化膜5が用いられている。このシリコ
ン酸化膜5はレジストよりも熱による変形が生じがたい
ため、微細加工に適している。The resist pattern 10 may be deformed by heat. Therefore, when the resist pattern 10 is used as a mask in patterning the gold film 4, it becomes difficult to perform fine processing of the gold film 4. However, in the present embodiment, the silicon oxide film 5 is used as a mask for patterning the gold film 4. Since the silicon oxide film 5 is less likely to be deformed by heat than a resist, it is suitable for fine processing.
【0045】また塩素系のガスを用いてドライエッチン
グを行なった場合、エッチング終了後に残留する塩素や
塩素化合物がデバイスに悪影響を及ぼすという問題があ
る。When dry etching is performed using a chlorine-based gas, there is a problem that chlorine or a chlorine compound remaining after the etching has an adverse effect on the device.
【0046】このため本実施の形態では、金膜4のエッ
チングが終了した後、残留する塩素や塩素化合物(Au
Cl、AuCl2、AuCl3など)を除去する処理が施
される。その処理とは、酸素プラズマに晒し、水洗を行
なった後、希塩酸に浸し、水洗を行なうというもので、
これにより周辺のデバイスへの塩素イオンの拡散による
デバイスの劣化が防止される。Therefore, in the present embodiment, after the etching of the gold film 4 is completed, the residual chlorine or chlorine compound (Au)
Cl, AuCl 2 , AuCl 3 and the like are removed. The treatment is that it is exposed to oxygen plasma, washed with water, immersed in dilute hydrochloric acid, and washed with water.
This prevents the deterioration of the device due to the diffusion of chlorine ions to peripheral devices.
【0047】なお、希塩酸の代わりに酸性水溶液やアル
カリ性水溶液を用いることができるが、希塩酸を用いた
方が塩素化合物をより溶解しやすく好ましい。An acidic aqueous solution or an alkaline aqueous solution can be used in place of the diluted hydrochloric acid. However, it is preferable to use the diluted hydrochloric acid because the chlorine compound is more easily dissolved.
【0048】また本実施の形態において、金膜4のドラ
イエッチングはICPドライエッチング装置を用いて行
なったが、ECR(Electron Cyclotron Resonance)ド
ライエッチング装置やRIE(Reactive Ion Etching)
装置を用いて行なうこともできる。本実施の形態におい
ては、ICPドライエッチングを適用することにより、
通常のRIEに比較して高いエッチングレートを得るこ
とができる。また、エッチングガスは塩素ガスを用いた
が、たとえばCCl4、CCl2、CCl2F2、CClF
3、SiCl4、BCl3などを用いることもできる。In this embodiment, the dry etching of the gold film 4 is performed by using an ICP dry etching apparatus. However, an ECR (Electron Cyclotron Resonance) dry etching apparatus or RIE (Reactive Ion Etching) is used.
It can also be performed using an apparatus. In the present embodiment, by applying ICP dry etching,
A higher etching rate can be obtained as compared with normal RIE. Although chlorine gas is used as the etching gas, for example, CCl 4 , CCl 2 , CCl 2 F 2 , CClF
3 , SiCl 4 , BCl 3, etc. can also be used.
【0049】(実施の形態2)図4は、本発明の実施の
形態2における半導体装置の構成を概略的に示す断面図
である。(Second Embodiment) FIG. 4 is a sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【0050】図4を参照して、本実施の形態の半導体装
置では、図1に示す実施の形態1の構成と比較して、エ
ッチングストッパとなるシリコン酸化膜2と金膜4との
間にチタン膜3が追加されている点において異なる。Referring to FIG. 4, in the semiconductor device of the present embodiment, as compared with the structure of the first embodiment shown in FIG. The difference is that a titanium film 3 is added.
【0051】なお、これ以外の構成については、上述し
た実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、同一の部
材については同一の符号を付し、その説明を省略する。The remaining structure is substantially the same as that of the first embodiment, and therefore the same members are denoted by the same reference characters and description thereof will not be repeated.
【0052】チタン膜3を設けたことにより、金膜4と
下地との密着性が向上する。またチタン膜3のドライエ
ッチングは金膜4と同様の条件で行なうことができる。
また金膜4およびチタン膜3のドライエッチング後に残
留する塩素や塩素化合物の除去処理として、酸素プラズ
マに晒した後、チタン膜3が腐食しないようにフェノー
ルを含む極性有機溶液に浸し、アセトンおよびIPAで
洗浄した後、酸素プラズマに晒す処理が行なわれる。The provision of the titanium film 3 improves the adhesion between the gold film 4 and the base. The dry etching of the titanium film 3 can be performed under the same conditions as those for the gold film 4.
Further, as a treatment for removing chlorine and chlorine compounds remaining after the dry etching of the gold film 4 and the titanium film 3, the film is exposed to oxygen plasma, and then dipped in a polar organic solution containing phenol to prevent corrosion of the titanium film 3, and acetone and IPA are removed. After that, a process of exposing to oxygen plasma is performed.
【0053】本実施の形態においては、実際に化合物半
導体基板1上にHBT(Heterojunction Bipolar Trans
istor)を形成し、金配線を作成した。金膜4のエッチ
ング後に残留する塩素や塩素化合物の除去処理を行なっ
たウエハの素子は、除去処理を行なわなかったものに比
較して、デバイスの信頼性が優れていた。In this embodiment, an HBT (Heterojunction Bipolar Transformer) is actually formed on the compound semiconductor substrate 1.
istor) and gold wiring was created. The device of the wafer on which the chlorine or chlorine compound remaining after the etching of the gold film 4 was removed had excellent device reliability as compared with the device without the removal treatment.
【0054】フェノールの代わりにアルキルフェノー
ル、あるいはモノエタノールアミンを含む極性有機溶液
を用いても同様の効果があった。The same effect was obtained by using a polar organic solution containing alkylphenol or monoethanolamine instead of phenol.
【0055】実施の形態1で示したように金膜4のみの
場合においてもこの除去処理は有効である。This removing process is effective even in the case where only the gold film 4 is used as described in the first embodiment.
【0056】本実施の形態において、金膜4およびチタ
ン膜3のドライエッチングはICPドライエッチング装
置を用いて行なったが、ECRドライエッチング装置や
RIE装置を用いて行なうこともできる。本実施の形態
においては、ICPドライエッチングを適用することに
より、通常のRIEに比較して高いエッチングレートを
得ることができる。また、エッチングガスは塩素ガスを
用いたが、たとえばCCl4、CCl2、CCl2F2、C
ClF3、SiCl4、BCl3などを用いて行なうこと
もできる。In this embodiment, the dry etching of the gold film 4 and the titanium film 3 is performed by using an ICP dry etching apparatus, but may be performed by using an ECR dry etching apparatus or an RIE apparatus. In this embodiment, by applying ICP dry etching, a higher etching rate can be obtained as compared with normal RIE. Although chlorine gas was used as the etching gas, for example, CCl 4 , CCl 2 , CCl 2 F 2 , CCl 2
It can also be performed using ClF 3 , SiCl 4 , BCl 3 or the like.
【0057】(実施の形態3)図5は、本発明の実施の
形態3における半導体装置の構成を概略的に示す断面図
である。図5を参照して化合物半導体基板101上に、
たとえばポリイミドよりなる層間絶縁膜102と、たと
えば0.2μmの厚みのシリコン酸化膜103とが形成
されている。この層間絶縁膜102とシリコン酸化膜1
03とには、基板101表面に達するコンタクトホール
が形成されている。(Embodiment 3) FIG. 5 is a sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device according to Embodiment 3 of the present invention. Referring to FIG. 5, on compound semiconductor substrate 101,
An interlayer insulating film 102 made of, for example, polyimide and a silicon oxide film 103 having a thickness of, for example, 0.2 μm are formed. The interlayer insulating film 102 and the silicon oxide film 1
03, a contact hole reaching the surface of the substrate 101 is formed.
【0058】コンタクトホールを通じて基板101の表
面に接するようにチタン膜104がたとえば0.1μm
の厚みで形成されている。チタン膜104上には、チタ
ン膜104と同一パターンとなるようにたとえば1μm
の厚みで金膜105が形成されている。この金膜105
上には、たとえば0.5μmの厚みのシリコン酸化膜1
06と、たとえば3μmの厚みのポリイミドよりなる平
坦化層107と、シリコン酸化膜108とが順に形成さ
れており、各々チタン膜104と同一パターンを有して
いる。Titanium film 104 has a thickness of, for example, 0.1 μm so as to be in contact with the surface of substrate 101 through the contact hole.
It is formed with the thickness of. On the titanium film 104, for example, 1 μm
The gold film 105 is formed with a thickness of. This gold film 105
A silicon oxide film 1 having a thickness of, for example, 0.5 μm
06, a planarizing layer 107 made of polyimide having a thickness of, for example, 3 μm, and a silicon oxide film 108 are formed in this order, and each has the same pattern as the titanium film 104.
【0059】次に、本実施の形態における製造方法につ
いて説明する。図6および図7は、本発明の実施の形態
3における半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断
面図である。図6を参照して、化合物半導体基板101
上に、たとえばポリイミドよりなる層間絶縁膜102と
シリコン酸化膜103とが順に形成される。その後、通
常の写真製版技術およびエッチング技術により、シリコ
ン酸化膜103と層間絶縁膜102とに、基板101表
面に達するコンタクトホールが形成される。この後、チ
タン膜104と、金膜105と、シリコン酸化膜106
と、たとえばポリイミドよりなる平坦化層107と、シ
リコン酸化膜108とが順に形成される。シリコン酸化
膜108上には、通常の写真製版技術によりレジストパ
ターン110が形成され、このレジストパターン110
をマスクとしてシリコン酸化膜108がパターニングさ
れる。Next, a manufacturing method according to the present embodiment will be described. 6 and 7 are schematic sectional views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention in the order of steps. Referring to FIG. 6, compound semiconductor substrate 101
An interlayer insulating film 102 made of, for example, polyimide and a silicon oxide film 103 are sequentially formed thereon. Thereafter, a contact hole reaching the surface of the substrate 101 is formed in the silicon oxide film 103 and the interlayer insulating film 102 by ordinary photolithography and etching. Thereafter, a titanium film 104, a gold film 105, and a silicon oxide film 106
Then, a planarizing layer 107 made of, for example, polyimide and a silicon oxide film 108 are sequentially formed. A resist pattern 110 is formed on the silicon oxide film 108 by a normal photolithography technique.
Is used as a mask to pattern silicon oxide film 108.
【0060】図7を参照して、パターニングされたシリ
コン酸化膜108をマスクとして、酸素ガスとCF4ガ
スの混合ガスを用いたドライエッチングにより平坦化層
107がパターニングされ、続いてCF4ガスを用いた
ドライエッチングによりシリコン酸化膜106がパター
ニングされる。[0060] With reference to FIG. 7, the silicon oxide film 108 which is patterned as a mask, the planarizing layer 107 by dry etching using a mixed gas of oxygen gas and CF 4 gas is patterned, followed by CF 4 gas The silicon oxide film 106 is patterned by the used dry etching.
【0061】この後、3層積層膜120をマスクとし
て、実施の形態1と同様の条件でドライエッチングを行
なうことにより、金膜105とチタン膜104とがパタ
ーニングされて、図5に示す構成が得られる。Thereafter, by using the three-layered film 120 as a mask and performing dry etching under the same conditions as in the first embodiment, the gold film 105 and the titanium film 104 are patterned, and the structure shown in FIG. can get.
【0062】段差の大きい下地上に金配線を形成する場
合、フォトレジストなどをマスクに用いて金膜のエッチ
ングを行なうと、図18および図19に示すように段差
のエッジ部分Pで断線する場合がある。しかし、本実施
の形態では3層積層膜120をマスクに用いて金膜10
5のエッチングを行なうため、段差のエッジ部分におい
ても断線を防止することができる。また、この段差(図
6のS)が2μm以上の場合においても金膜105の断
線は生じないことが確認された。When a gold wiring is formed on a base having a large step, if a gold film is etched using a photoresist or the like as a mask, a disconnection occurs at an edge portion P of the step as shown in FIGS. There is. However, in the present embodiment, the gold film 10 is formed using the three-layer laminated film 120 as a mask.
Since the etching of No. 5 is performed, disconnection can be prevented even at the edge portion of the step. Further, it was confirmed that even when the step (S in FIG. 6) was 2 μm or more, the disconnection of the gold film 105 did not occur.
【0063】なお、平坦化層107の材料としては、基
板101、金膜105およびチタン膜104が反応しな
いように熱処理(焼成のためのベーク)の温度が比較的
低温(400℃以下)であり、かつシリコン酸化膜のC
VD(Chemical Vapour Deposition)温度(250℃)
において安定な材料が望ましい。そのため、平坦化層1
07の材料としては、250℃〜400℃の熱処理によ
り硬化する材料が好ましい。本実施の形態では、平坦化
層107の材料としてポリイミドを用いた場合について
説明したが、その材料としてBCB(ベンゾシクロブテ
ン)を用いることもできる。The material of the flattening layer 107 is a heat treatment (baking for baking) at a relatively low temperature (400 ° C. or lower) so that the substrate 101, the gold film 105, and the titanium film 104 do not react. And silicon oxide film C
VD (Chemical Vapor Deposition) temperature (250 ° C)
In this case, a stable material is desirable. Therefore, the flattening layer 1
As a material of 07, a material which is cured by a heat treatment at 250 ° C. to 400 ° C. is preferable. In this embodiment, the case where polyimide is used as the material of the planarization layer 107 has been described; however, BCB (benzocyclobutene) can be used as the material.
【0064】なお、図6においてレジストパターン11
0は、シリコン酸化膜108をパターニングした後にア
ッシングにより除去されてもよく、また平坦化層10
7、シリコン酸化膜106などのエッチングにより除去
されてもよい。Incidentally, the resist pattern 11 in FIG.
0 may be removed by ashing after patterning the silicon oxide film 108, and the flattening layer 10
7, the silicon oxide film 106 may be removed by etching.
【0065】(実施の形態4)図8は、本発明の実施の
形態4における半導体装置の構成を概略的に示す断面図
である。図8を参照して、本実施の形態の半導体装置
は、図4に示す実施の形態2の構成と比較して、表面が
酸化されたチタン膜6が追加されている点において異な
る。このチタン膜6は、金膜4とシリコン酸化膜5との
間に形成されており、かつ下部6aの材質はチタンより
なり、上部6bの材質は酸化チタンよりなっている。こ
の表面が酸化されたチタン膜6の厚みは、たとえば0.
1μmである。(Fourth Embodiment) FIG. 8 is a sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the semiconductor device of the present embodiment is different from the configuration of the second embodiment shown in FIG. 4 in that a titanium film 6 whose surface is oxidized is added. The titanium film 6 is formed between the gold film 4 and the silicon oxide film 5, and the material of the lower part 6a is made of titanium, and the material of the upper part 6b is made of titanium oxide. The thickness of the titanium film 6 whose surface is oxidized is, for example, 0.1 mm.
1 μm.
【0066】なお、これ以外の構成については、上述し
た実施の形態2の構成とほぼ同じであるため、同一の部
材については同一の符号を付し、その説明を省略する。The remaining structure is substantially the same as that of the second embodiment described above, and therefore, the same members are denoted by the same reference characters and description thereof will not be repeated.
【0067】次に、本実施の形態の製造方法について説
明する。図9は、本発明の実施の形態4における半導体
装置の製造方法を示す概略断面図である。図9を参照し
て、化合物半導体基板1上に、たとえば0.2μmの厚
みのシリコン酸化膜2と、たとえば0.1μmの厚みの
チタン膜3と、たとえば1μmの厚みの金膜4と、たと
えば0.1μmの厚みのチタン膜6とが順に堆積され
る。次に、チタン膜6の表面が、酸素プラズマに晒され
ることにより酸化される。これにより、下部6aはチタ
ンよりなり、上部6bは酸化チタンよりなるチタン膜6
が形成される。Next, the manufacturing method of the present embodiment will be described. FIG. 9 is a schematic sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, a silicon oxide film 2 having a thickness of, for example, 0.2 μm, a titanium film 3 having a thickness of, for example, 0.1 μm, and a gold film 4 having a thickness of, for example, 1 μm are formed on compound semiconductor substrate 1. A titanium film 6 having a thickness of 0.1 μm is sequentially deposited. Next, the surface of the titanium film 6 is oxidized by being exposed to oxygen plasma. Thus, the lower portion 6a is made of titanium, and the upper portion 6b is made of a titanium film 6 made of titanium oxide.
Is formed.
【0068】チタン膜6上に、たとえば0.5μmの厚
みのシリコン酸化膜5が堆積される。このシリコン酸化
膜5上に、通常の写真製版技術によりレジストパターン
10が形成される。このレジストパターン10をマスク
として、CF4ガスを用いたドライエッチングによりシ
リコン酸化膜5がパターニングされる。パターニングさ
れたシリコン酸化膜5をマスクとして、実施の形態1と
同じ条件でドライエッチングを行なうことにより、チタ
ン膜6、金膜4およびチタン膜3が連続的にパターニン
グされて、図8に示す構成が得られる。On the titanium film 6, a silicon oxide film 5 having a thickness of, for example, 0.5 μm is deposited. On this silicon oxide film 5, a resist pattern 10 is formed by a usual photolithography technique. Using the resist pattern 10 as a mask, the silicon oxide film 5 is patterned by dry etching using CF 4 gas. By performing dry etching under the same conditions as in the first embodiment using the patterned silicon oxide film 5 as a mask, titanium film 6, gold film 4 and titanium film 3 are continuously patterned, and the structure shown in FIG. Is obtained.
【0069】図8を参照して、金膜4上に直接シリコン
酸化膜5を堆積した場合、金膜4とシリコン酸化膜5と
の間の密着性があまりよくないため、ドライエッチング
中にマスクパターン5が剥がれる問題が生ずる場合があ
る。しかし、本実施の形態では、金膜4とシリコン酸化
膜5との間に、表面を酸化させたチタン膜6が設けられ
ている。このため、金膜4とシリコン酸化膜5との密着
性が向上し、ドライエッチング中のマスクパターン5の
剥がれを防止することができ、再現性よくドライエッチ
ングを行なうことができる。Referring to FIG. 8, when silicon oxide film 5 is directly deposited on gold film 4, the adhesion between gold film 4 and silicon oxide film 5 is not so good, so that a mask is formed during dry etching. There is a case where the problem that the pattern 5 is peeled off occurs. However, in the present embodiment, a titanium film 6 whose surface is oxidized is provided between the gold film 4 and the silicon oxide film 5. Therefore, the adhesion between the gold film 4 and the silicon oxide film 5 is improved, the peeling of the mask pattern 5 during the dry etching can be prevented, and the dry etching can be performed with good reproducibility.
【0070】本実施の形態において、金膜4に接して上
部に設けた金属膜6は表面が酸化されたチタンよりなっ
ているが、これに限定されず、表面が酸化されたもので
あれば、アルミニウム、タングステン、銅、銀、ニッケ
ルまたはこれらの合金よりなる金属膜でもよく、これら
の材料でも同様の効果が得られる。In the present embodiment, the metal film 6 provided above and in contact with the gold film 4 is made of titanium whose surface is oxidized. However, the present invention is not limited to this. , Aluminum, tungsten, copper, silver, nickel, or a metal film of these alloys, and a similar effect can be obtained with these materials.
【0071】特に、金属膜6としてチタン膜およびアル
ミニウム膜が用いられた場合、これらの材質では大気中
でも表面に自然酸化膜が形成される。このため、金属膜
6としてチタン膜またはアルミニウム膜を堆積した後に
大気中に晒すことにより、O 2プラズマに晒した場合と
同様の効果が得られる。また、金属膜6としてアルミニ
ウム膜、ニッケル膜を用いる場合には、これらの金属は
金と反応するため、図10に示すように金膜4と金属膜
6との間にチタン、白金またはタングステンよりなるバ
リアメタル7を設けることが望ましい。In particular, a titanium film and an aluminum film
If a minium film is used, these materials
However, a natural oxide film is formed on the surface. For this reason, metal film
After depositing titanium film or aluminum film as 6
By exposing it to the atmosphere, TwoWhen exposed to plasma
Similar effects can be obtained. The metal film 6 is made of aluminum.
When using an aluminum film or a nickel film, these metals
Since it reacts with gold, as shown in FIG.
A bar made of titanium, platinum or tungsten
It is desirable to provide the rear metal 7.
【0072】(実施の形態5)図11は、本発明の実施
の形態5における半導体装置の構成を概略的に示す断面
図である。図11を参照して、本実施の形態の半導体装
置は、図4に示す実施の形態2の構成と比較して、白金
またはパラジウムよりなる金属膜8が追加されている点
において異なる。この金属膜8は、金膜4とシリコン酸
化膜5との間に設けられ、たとえば0.2μmの厚みを
有している。(Fifth Embodiment) FIG. 11 is a sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, the semiconductor device of the present embodiment is different from the configuration of the second embodiment shown in FIG. 4 in that a metal film 8 made of platinum or palladium is added. The metal film 8 is provided between the gold film 4 and the silicon oxide film 5 and has a thickness of, for example, 0.2 μm.
【0073】なお、これ以外の構成については、上述し
た実施の形態2の構成とほぼ同じであるため、同一の部
材については同一の符号を付し、その説明を省略する。The remaining structure is substantially the same as that of the second embodiment, and therefore the same members are denoted by the same reference characters and description thereof will not be repeated.
【0074】次に、本実施の形態の製造方法について説
明する。図12および図13は、本発明の実施の形態5
における半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面
図である。図12を参照して、化合物半導体基板1上
に、たとえば0.2μmの厚みのシリコン酸化膜2と、
たとえば0.1μmの厚みのチタン膜3と、たとえば1
μmの厚みの金膜4と、たとえば0.2μmの厚みの白
金膜8と、たとえば0.5μmの厚みのシリコン酸化膜
5がこの順に堆積される。シリコン酸化膜5上に、通常
の写真製版技術によりレジストパターン10が形成され
る。このレジストパターン10をマスクとして、CF4
ガスを用いたドライエッチングによりシリコン酸化膜5
がパターニングされる。パターニングされたシリコン酸
化膜5をマスクとして、塩素ガスと四塩化珪素(SiC
l4)ガスの混合ガスを用いて、白金膜8のドライエッ
チングが行なわれる。このエッチングは、シリコン酸化
膜5と白金膜8との選択比が1程度となる条件にて行な
われる。Next, the manufacturing method of the present embodiment will be described. 12 and 13 show Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device in Step order. Referring to FIG. 12, a silicon oxide film 2 having a thickness of, for example, 0.2 μm is formed on a compound semiconductor substrate 1.
For example, a titanium film 3 having a thickness of 0.1 μm and
A gold film 4 having a thickness of μm, a platinum film 8 having a thickness of, for example, 0.2 μm, and a silicon oxide film 5 having a thickness of, for example, 0.5 μm are deposited in this order. A resist pattern 10 is formed on silicon oxide film 5 by a normal photolithography technique. Using this resist pattern 10 as a mask, CF 4
Silicon oxide film 5 by dry etching using gas
Is patterned. Using the patterned silicon oxide film 5 as a mask, chlorine gas and silicon tetrachloride (SiC
l 4 ) Dry etching of the platinum film 8 is performed using a mixed gas of gases. This etching is performed under the condition that the selectivity between the silicon oxide film 5 and the platinum film 8 is about 1.
【0075】図13を参照して、このドライエッチング
により、白金膜8がパターニングされる。続いて、エッ
チングガスを塩素ガスに切換えて、実施の形態1と同じ
条件のドライエッチングを行なうことにより、金膜4と
チタン膜3とがパターニングされて、図11に示す構成
が得られる。Referring to FIG. 13, the platinum film 8 is patterned by this dry etching. Subsequently, by switching the etching gas to chlorine gas and performing dry etching under the same conditions as in the first embodiment, the gold film 4 and the titanium film 3 are patterned, and the configuration shown in FIG. 11 is obtained.
【0076】本実施の形態では、図11に示すように金
膜4とシリコン酸化膜5との間に白金またはパラジウム
よりなる金属膜8が設けられている。このため、金膜4
とシリコン酸化膜5との密着性が向上し、再現性よくド
ライエッチングを行なうことができる。In this embodiment, a metal film 8 made of platinum or palladium is provided between the gold film 4 and the silicon oxide film 5 as shown in FIG. For this reason, the gold film 4
The adhesion between the silicon oxide film 5 and the silicon oxide film 5 is improved, and dry etching can be performed with good reproducibility.
【0077】金膜4のエッチングにおいて、基板温度を
100℃〜250℃として塩素ガスを用いてドライエッ
チングを行なった場合、この温度範囲では白金の塩化物
は揮発しがたいため、白金膜8と金膜4との選択比(金
/白金)が20以上となることがわかった。このため、
マスクであるシリコン酸化膜5が、図14に示すように
金膜4のエッチング途中になくなってしまった場合で
も、白金膜8がマスクとなるため、問題なく金膜4のパ
ターニングを行なうことができる。In the etching of the gold film 4, when dry etching is performed using chlorine gas at a substrate temperature of 100 ° C. to 250 ° C., platinum chloride hardly volatilizes in this temperature range. It was found that the selectivity with respect to the gold film 4 (gold / platinum) was 20 or more. For this reason,
Even if the silicon oxide film 5 serving as a mask disappears during the etching of the gold film 4 as shown in FIG. 14, the platinum film 8 serves as a mask, so that the gold film 4 can be patterned without any problem. .
【0078】また、図12において、シリコン酸化膜5
を白金膜8と同じ程度の厚みとなるように堆積すれば、
金膜4のエッチングが終了した段階で、シリコン酸化膜
5を、図14に示すように完全に除去することができ
る。このようにすれば、マスクであるシリコン酸化膜5
の別個の除去工程が不要となり、工程の簡略化を図るこ
とができる。In FIG. 12, the silicon oxide film 5
Is deposited to have the same thickness as the platinum film 8,
At the stage where the etching of the gold film 4 is completed, the silicon oxide film 5 can be completely removed as shown in FIG. By doing so, the silicon oxide film 5 serving as a mask can be formed.
A separate removing step is not required, and the step can be simplified.
【0079】本実施の形態においては、白金膜8のドラ
イエッチングには塩素ガスと四塩化珪素ガスとの混合ガ
スを用いたが、アルゴンガスやCCl4、CCl2、CC
l2F2、CClF3、BCl3などの他の塩素系ガスを用
いることもできる。In this embodiment, a mixed gas of chlorine gas and silicon tetrachloride gas is used for dry etching of the platinum film 8, but argon gas, CCl 4 , CCl 2 , CC
Other chlorine-based gases such as l 2 F 2 , CCIF 3 , and BCl 3 can also be used.
【0080】(実施の形態6)図11を参照して、本実
施の形態の半導体装置は、実施の形態5の構成と比較し
て、白金またはパラジウムよりなる金属膜8の厚みが異
なる。金属膜8の膜厚は、0.5nm以上5nm以下で
ある。(Embodiment 6) Referring to FIG. 11, the semiconductor device of the present embodiment differs from the configuration of Embodiment 5 in the thickness of metal film 8 made of platinum or palladium. The thickness of the metal film 8 is 0.5 nm or more and 5 nm or less.
【0081】なお、これ以外の構成については、実施の
形態5の構成とほぼ同じであるためその説明を省略す
る。The remaining structure is almost the same as the structure of the fifth embodiment, and a description thereof will be omitted.
【0082】次に本実施の形態の製造方法について説明
する。図12を参照して、化合物半導体基板1上に、た
とえば0.2μmの厚みのシリコン酸化膜2と、たとえ
ば0.1μmの厚みのチタン膜3と、たとえば1μmの
厚みの金膜4と、たとえば2nmの厚みの白金よりなる
金属膜8と、たとえば0.5μmの厚みのシリコン酸化
膜5とがこの順に堆積される。シリコン酸化膜5上に通
常の写真製版技術によりレジストパターン10が形成さ
れる。このレジストパターン10をマスクとして、CF
4ガスを用いたドライエッチングがシリコン酸化膜5に
施される。Next, the manufacturing method of this embodiment will be described. Referring to FIG. 12, a silicon oxide film 2 having a thickness of, for example, 0.2 μm, a titanium film 3 having a thickness of, for example, 0.1 μm, and a gold film 4 having a thickness of, for example, 1 μm are formed on compound semiconductor substrate 1. A metal film 8 made of platinum having a thickness of 2 nm and a silicon oxide film 5 having a thickness of, for example, 0.5 μm are deposited in this order. A resist pattern 10 is formed on silicon oxide film 5 by a normal photolithography technique. Using this resist pattern 10 as a mask, CF
Dry etching using four gases is performed on the silicon oxide film 5.
【0083】図13を参照して、このエッチングによ
り、シリコン酸化膜5がパターニングされる。パターニ
ングされたシリコン酸化膜5をマスクにして、実施の形
態1と同じ条件のドライエッチングにより、金属膜8、
金膜4およびチタン膜3が同一のエッチング条件で連続
的にパターニングされて、図11に示す構成が得られ
る。Referring to FIG. 13, the silicon oxide film 5 is patterned by this etching. By using the patterned silicon oxide film 5 as a mask, the metal film 8
The gold film 4 and the titanium film 3 are continuously patterned under the same etching conditions, and the configuration shown in FIG. 11 is obtained.
【0084】本実施の形態では、金膜4とシリコン酸化
膜5との間に、たとえば白金またはパラジウムよりなる
金属膜5が設けられている。このため、金膜4とシリコ
ン酸化膜5との密着性が向上し、マスクであるシリコン
酸化膜5がエッチング中に剥がれることもなく、再現性
のよいエッチングを行なうことができる。In the present embodiment, metal film 5 made of, for example, platinum or palladium is provided between gold film 4 and silicon oxide film 5. For this reason, the adhesion between the gold film 4 and the silicon oxide film 5 is improved, and the silicon oxide film 5 serving as a mask does not peel off during the etching, and etching with good reproducibility can be performed.
【0085】また上記の製造方法では、金属膜5の膜厚
を2nmとしたが、その膜厚は0.5nm以上5nm以
下であればよい。金属膜8の膜厚が0.5nm以上であ
れば、シリコン酸化膜5と金膜4との密着性向上の効果
が認められるからである。In the above-described manufacturing method, the thickness of the metal film 5 is 2 nm, but the thickness may be 0.5 nm or more and 5 nm or less. When the thickness of the metal film 8 is 0.5 nm or more, the effect of improving the adhesion between the silicon oxide film 5 and the gold film 4 is recognized.
【0086】また金属膜8の膜厚を5nm以下としたの
は以下の理由に基づく。金膜膜8の膜厚が厚い場合、た
とえば500nmの場合、下記の問題が生ずることがあ
る。The reason why the thickness of the metal film 8 is set to 5 nm or less is as follows. When the thickness of the gold film 8 is large, for example, 500 nm, the following problem may occur.
【0087】図12の状態からシリコン酸化膜5をマス
クとして白金よりなる金属膜(500nm)8のドライ
エッチングを行なった場合、図15に示すように、白金
および白金の塩化物などの反応物8aがマスク5の側壁
に再堆積する。この状態で金膜4のドライエッチングを
行なった場合、図16に示すようにそのエッチング完了
後に再堆積物8aが残留して金膜4などのエッチング形
状が悪化する。このエッチング形状の悪化は金属膜8の
膜厚が厚い程、顕著となる。When the metal film (500 nm) made of platinum is dry-etched from the state of FIG. 12 using the silicon oxide film 5 as a mask, as shown in FIG. 15, a reactant 8a such as platinum and a chloride of platinum is formed as shown in FIG. Is redeposited on the side wall of the mask 5. When dry etching of the gold film 4 is performed in this state, as shown in FIG. 16, after the etching is completed, redeposits 8a remain and the etching shape of the gold film 4 and the like deteriorates. This deterioration of the etching shape becomes more remarkable as the thickness of the metal film 8 increases.
【0088】しかし、金属膜8の膜厚を5nm以下とす
れば、金属膜8のドライエッチング時に反応物が再堆積
することを抑制でき、エッチング形状の悪化を防止する
ことができる。However, when the thickness of the metal film 8 is set to 5 nm or less, it is possible to prevent the reactant from being redeposited during the dry etching of the metal film 8 and to prevent the etching shape from being deteriorated.
【0089】さらに、金属膜8の膜厚を5nm以下とす
ることにより、実施の形態1で示した金膜4のドライエ
ッチング条件で金属膜8、金膜4およびチタン膜3を連
続的にエッチングすることができる。Further, by setting the thickness of the metal film 8 to 5 nm or less, the metal film 8, the gold film 4, and the titanium film 3 are continuously etched under the dry etching condition of the gold film 4 described in the first embodiment. can do.
【0090】実施の形態4〜6の金属膜8は図5〜7に
示す実施の形態3に適用されてもよい。The metal films 8 of the fourth and sixth embodiments may be applied to the third embodiment shown in FIGS.
【0091】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
【0092】[0092]
【発明の効果】以上説明したように本発明によればシリ
コン酸化膜をマスクとして金膜をパターニングするた
め、エッチングにおけるシリコン酸化膜と金膜との選択
比を十分に大きくすることができる。このため、厚い金
膜をパターニングするときでも、厚いレジストは不要と
なり、微細パターンの配線を精度よく形成することがで
きるとともに、段差エッジ部における金膜の断線を防止
することができる。As described above, according to the present invention, since the gold film is patterned using the silicon oxide film as a mask, the selectivity between the silicon oxide film and the gold film in etching can be sufficiently increased. For this reason, even when a thick gold film is patterned, a thick resist is not required, and a fine pattern wiring can be formed with high accuracy, and disconnection of the gold film at a step edge portion can be prevented.
【図1】 本発明の実施の形態1における半導体装置の
構成を概略的に示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention;
【図2】 本発明の実施の形態1における半導体装置の
製造方法の第1工程を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a first step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の実施の形態1における半導体装置の
製造方法の第2工程を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a second step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の実施の形態2における半導体装置の
構成を概略的に示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention;
【図5】 本発明の実施の形態3における半導体装置の
構成を概略的に示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention;
【図6】 本発明の実施の形態3における半導体装置の
製造方法の第1工程を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic sectional view showing a first step of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
【図7】 本発明の実施の形態3における半導体装置の
製造方法の第2工程を示す概略断面図である。FIG. 7 is a schematic sectional view showing a second step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
【図8】 本発明の実施の形態4における半導体装置の
構成を概略的に示す断面図である。FIG. 8 is a cross sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図9】 本発明の実施の形態4における半導体装置の
製造方法を説明するための概略断面図である。FIG. 9 is a schematic cross sectional view for illustrating the method for manufacturing the semiconductor device in the fourth embodiment of the present invention.
【図10】 本発明の実施の形態4における半導体装置
の変形例を説明するための概略断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for describing a modification of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.
【図11】 本発明の実施の形態5における半導体装置
の構成を概略的に示す断面図である。FIG. 11 is a cross sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図12】 本発明の実施の形態5における半導体装置
の製造方法の第1工程を示す概略断面図である。FIG. 12 is a schematic sectional view showing a first step of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図13】 本発明の実施の形態5における半導体装置
の製造方法の第2工程を示す概略断面図である。FIG. 13 is a schematic sectional view showing a second step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.
【図14】 本発明の実施の形態5における半導体装置
の製造方法の変形例を説明するための概略断面図であ
る。FIG. 14 is a schematic cross sectional view for illustrating a modification of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.
【図15】 本発明の実施の形態6における半導体装置
の金属膜の膜厚を説明するための概略断面図である。FIG. 15 is a schematic sectional view illustrating a thickness of a metal film of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図16】 本発明の実施の形態6における半導体装置
の金属膜の膜厚を説明するための概略断面図である。FIG. 16 is a schematic sectional view for illustrating the thickness of a metal film of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図17】 従来の半導体装置の構成を概略的に示す断
面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a conventional semiconductor device.
【図18】 従来の半導体装置の問題点を説明するため
の第1工程図である。FIG. 18 is a first process chart for describing a problem of the conventional semiconductor device.
【図19】 従来の半導体装置の問題点を説明するため
の第2工程図である。FIG. 19 is a second process diagram for describing the problem of the conventional semiconductor device.
1,101 化合物半導体基板、2,5,103,10
6,108 シリコン酸化膜、3,6,104 チタン
膜、4,105 金膜、102 層間絶縁膜、107
平坦化層、6,8 金属膜、7 バリアメタル。1,101 compound semiconductor substrate, 2,5,103,10
6,108 silicon oxide film, 3,6,104 titanium film, 4,105 gold film, 102 interlayer insulating film, 107
Planarization layer, 6,8 metal film, 7 barrier metal.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F033 GG01 HH07 HH08 HH11 HH13 HH14 HH18 HH19 MM05 MM08 QQ00 QQ08 QQ09 QQ11 QQ13 QQ25 QQ27 QQ28 QQ37 QQ89 QQ93 RR03 RR04 RR21 RR22 WW02 XX03 XX14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference)
Claims (10)
第1のシリコン酸化膜とを備えた、金配線を有する半導
体装置。1. A semiconductor device having gold wiring, comprising: a patterned gold film; and a first silicon oxide film formed on the gold film in the same pattern as the gold film.
の間に、前記金膜と同一パターンの第2のシリコン酸化
膜と平坦化層とが順に設けられている、請求項1に記載
の金配線を有する半導体装置。2. The method according to claim 1, wherein a second silicon oxide film having the same pattern as the gold film and a planarizing layer are sequentially provided between the gold film and the first silicon oxide film. A semiconductor device having the gold wiring described above.
同一パターンとなるように、前記金膜と異なる材料から
なる金属膜が設けられている、請求項1または2に記載
の金配線を有する半導体装置。3. The gold according to claim 1, wherein a metal film made of a material different from the gold film is provided so as to be in contact with the upper surface of the gold film and to have the same pattern as the gold film. A semiconductor device having a wiring.
求項3に記載の金配線を有する半導体装置。4. The semiconductor device having gold wiring according to claim 3, wherein a surface of said metal film is oxidized.
ラジウムである、請求項3に記載の金配線を有する半導
体装置。5. The semiconductor device according to claim 3, wherein the material of the surface of the metal film is platinum or palladium.
請求項3〜5のいずれかに記載の金配線を有する半導体
装置。6. The metal film has a thickness of 5 nm or less.
A semiconductor device having the gold wiring according to claim 3.
る工程と、 前記第1のシリコン酸化膜をパターニングする工程と、 パターニングされた前記第1のシリコン酸化膜をマスク
としてドライエッチングすることで、前記金膜をパター
ニングする工程とを備えた、金配線を有する半導体装置
の製造方法。7. A step of forming a first silicon oxide film on a gold film, a step of patterning the first silicon oxide film, and a dry etching process using the patterned first silicon oxide film as a mask. And a step of patterning the gold film.
1のシリコン酸化膜が形成される前に前記金膜上に第2
のシリコン酸化膜と平坦化層とを順に形成する工程をさ
らに備え、 パターニングされた前記第1のシリコン酸化膜をマスク
とした前記ドライエッチングにより、前記平坦化層と前
記第2のシリコン酸化膜と前記金膜とが順にパターニン
グされる、請求項7に記載の金配線を有する半導体装置
の製造方法。8. A second layer formed on the gold film after the formation of the gold film and before the formation of the first silicon oxide film.
Forming a silicon oxide film and a planarization layer in this order, the planarization layer and the second silicon oxide film being formed by the dry etching using the patterned first silicon oxide film as a mask. The method for manufacturing a semiconductor device having gold wiring according to claim 7, wherein the gold film and the gold film are sequentially patterned.
膜と異なる材料からなる金属膜を形成する工程をさらに
備えた、請求項7または8に記載の金配線を有する半導
体装置の製造方法。9. The manufacturing of a semiconductor device having gold wiring according to claim 7, further comprising a step of forming a metal film made of a material different from the gold film so as to be in contact with an upper surface of the gold film. Method.
らに備えた、請求項9に記載の金配線を有する半導体装
置の製造方法。10. The method according to claim 9, further comprising a step of oxidizing a surface of the metal film.
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US6974778B2 (en) | 2001-10-11 | 2005-12-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device manufactured with auxillary mask and method for producing the same |
US7485484B2 (en) | 2003-05-08 | 2009-02-03 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Group III-V crystal |
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