JP2002261046A - 半導体装置の製造方法並びに半導体装置および無線通信回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置の信頼性を高められる上、有機絶
縁体に起因した反りを抑制してウエハプロセス中やウエ
ハプロセス終了後の問題を解消できる半導体装置の製造
方法を提供する。 【解決手段】 表面側に、段差面１０７，１１１とそれ
ぞれこの段差面の下縁、上縁に連なる第１、第２平坦面
１０１ａ，１０２ａ；１０２ａ，１０３ａとを含む階段
状構造を有する半導体基板１０１上に、所定の粘性を有
し所定の有機絶縁体に変化すべき前駆体１０６を塗布す
る。前駆体１０６を硬化して上記有機絶縁体に変化させ
る。反応性イオンエッチングを行って、上記有機絶縁体
のうち第１および第２平坦面１０１ａ，１０２ａ；１０
２ａ，１０３ａ上に存する部分を除去する一方、上記有
機絶縁体のうち段差面１０７，１１１を覆う部分を残し
てサイドウォール１０８，１０９を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体装置の製造
方法に関し、より詳しくは、階段状構造の要素である段
差面を有機絶縁体で被覆する方法に関する。

【０００２】また、この発明は、段差面を含む階段状構
造を有し、その段差面が有機絶縁体で被覆された半導体
装置に関する。

【０００３】また、この発明は、そのような半導体装置
を含む無線通信回路装置に関する。

【０００４】

【従来の技術】半導体素子は、その表面を保護（パッシ
ベーション）して信頼性を高めるために、有機絶縁体で
被覆されることが多い。例えば図９に示すヘテロ接合バ
イポーラトランジスタは、表面側（図９において上面側
を指す。）が有機絶縁体５０８で被覆されている（特開
平１１−１８６２７８号公報）。具体的には、半導体基
板５０１上にエピタキシャル成長されたサブコレクタ層
５０２、コレクタ／ベース層（コレクタ層を下側、ベー
ス層を上側に含む）５０３、エミッタ層５０４が下層ほ
ど広いパターンを有するようにエッチングされて、階段
状の断面をもつメサ構造が形成されている。エミッタ層
５０４、コレクタ／ベース層５０３、サブコレクタ層５
０２の表面には、それぞれエミッタオーミック電極５０
５、ベースオーミック電極５０６、コレクタオーミック
電極５０７が形成されている。同公報によれば、このウ
エハ上に全面に、有機絶縁体に変化すべき前駆体として
サイクロテン樹脂（商品名）を、この前駆体の表面側が
平坦になるようにメサ段差に比して十分厚く塗布（スピ
ンコーティング）している。続いて、２５０℃の熱処理
を行ってその前駆体を硬化して、目的の有機絶縁体５０
８に変化させている。その後、有機絶縁体５０８の表面
上に全面に酸化珪素からなる絶縁膜５０９を形成し、反
応性イオンエッチングを行ってコンタクトホールを形成
し、下部の電極５０５、５０６、５０７に達する配線５
１０を形成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、有機絶縁体
５０８は、半導体表面に成膜される際、つまり前駆体が
硬化される時、それ自体でストレスを持つ場合が多い。
また、有機絶縁体５０８は、半導体５０１，５０２，５
０３，５０４や半導体表面に形成される無機絶縁膜５０
９、金属５１０との間で熱膨張率が異なるため、引き続
いて行われるプロセスで、熱膨張によるストレスを持つ
場合がある。

【０００６】そのため、上述のようにウエハ上に全面に
有機絶縁体５０８を厚く形成した場合、ウエハプロセス
中にウエハが反って、パターン形成等が正確に行えなか
ったり、部分的にストレスが集中して有機絶縁体５０８
等が割れるという問題が生じる。また、ウエハプロセス
終了後にウエハがスクライブライン部で素子毎に分離さ
れると、分離された個々の素子（チップ）が反って、後
に続く実装工程が行えない、あるいは実装時の歩留りを
低下させるという問題が生じる。

【０００７】そこで、この発明の目的は、半導体装置の
信頼性を高められる上、有機絶縁体に起因した反りを抑
制してウエハプロセス中やウエハプロセス終了後の問題
を解消できる半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。

【０００８】また、この発明の目的は、そのような製造
方法によって作製された高信頼性の半導体装置を提供す
ることにある。

【０００９】また、この発明の目的は、そのような半導
体装置を含む高信頼性の無線通信回路装置を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の半導体装置の製造方法は、表面側に、段
差面とそれぞれこの段差面の下縁、上縁に連なる第１、
第２平坦面とを含む階段状構造を有する半導体基板上
に、所定の粘性を有し所定の有機絶縁体に変化すべき前
駆体を塗布する工程と、上記前駆体を硬化して上記有機
絶縁体に変化させる工程と、反応性イオンエッチングを
行って、上記有機絶縁体のうち上記第１および第２平坦
面上に存する部分を除去する一方、上記有機絶縁体のう
ち上記段差面を覆う部分を残してサイドウォールを形成
する工程とを含むことを特徴とする。

【００１１】この発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、階段状構造の要素である段差面が有機絶縁体からな
るサイドウォールで覆われた状態となるので、作製され
た半導体装置の信頼性が高まる。しかも、段差面の下
縁、上縁に連なる第１、第２平坦面上には有機絶縁体が
存在しない状態となるので、有機絶縁体に起因した反り
を抑制できる。したがって、ウエハプロセス中やウエハ
プロセス終了後に問題が生じない。つまり、平面方向の
ストレスがないので、プロセス中にウエハの反りが生じ
たり、有機絶縁体その他の部分に割れが生じたり、スク
ライブライン部で素子（チップ）毎に分離した際にも素
子に反りが生じたりすることがない。したがって、歩留
りを向上でき、製造コストを低減できる。

【００１２】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、表面側に、段差面とそれぞれこの段差面の下縁、上
縁に連なる第１、第２平坦面とを含む階段状構造を有す
る半導体基板上に、所定の粘性を有し所定の有機絶縁体
に変化すべき前駆体を塗布する工程と、反応性イオンエ
ッチングを行って、上記前駆体のうち上記第１および第
２平坦面上に存する部分を除去する一方、上記前駆体の
うち上記段差面を覆う部分を残してサイドウォールを形
成する工程と、上記サイドウォールをなす前駆体を硬化
して上記有機絶縁体に変化させる工程とを含むことを特
徴とする。

【００１３】この発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、階段状構造の要素である段差面が有機絶縁体からな
るサイドウォールで覆われた状態となるので、作製され
た半導体装置の信頼性が高まる。しかも、段差面の下
縁、上縁に連なる第１、第２平坦面上には有機絶縁体が
存在しない状態となるので、有機絶縁体に起因した反り
を抑制できる。したがって、ウエハプロセス中やウエハ
プロセス終了後に問題が生じない。しかも、この製造方
法では前駆体を完全に硬化する前に反応性イオンエッチ
ングを行っているので、前駆体を完全に硬化した後に反
応性イオンエッチングを行う場合に比して、前駆体をエ
ッチングする速度を大きくすることができる。したがっ
て、下地の基板、あるいは配線材料等とのエッチング速
度比を相対的に大きくすることができる。この結果、エ
ッチング条件、エッチング時間を調整することによっ
て、下地への損傷を小さく抑えることができる。したが
って、歩留りを向上でき、製造コストを低減できる。

【００１４】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、表面側に、段差面とそれぞれこの段差面の下縁、上
縁に連なる第１、第２平坦面とを含む階段状構造を有す
る半導体基板上に、所定の粘性を有し所定の有機絶縁体
に変化すべき前駆体を塗布する工程と、溶剤による溶解
を行って、上記前駆体のうち上記第１および第２平坦面
上に存する部分を除去する一方、上記前駆体のうち上記
段差面を覆う部分を残してサイドウォールを形成する工
程と、上記サイドウォールをなす前駆体を硬化して上記
有機絶縁体に変化させる工程とを含むことを特徴とす
る。

【００１５】この発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、階段状構造の要素である段差面が有機絶縁体からな
るサイドウォールで覆われた状態となるので、作製され
た半導体装置の信頼性が高まる。しかも、段差面の下
縁、上縁に連なる第１、第２平坦面上には有機絶縁体が
存在しない状態となるので、有機絶縁体に起因した反り
を抑制できる。したがって、ウエハプロセス中やウエハ
プロセス終了後に問題が生じない。しかも、この製造方
法では、前駆体を溶剤で溶解しているので、反応性イオ
ンエッチングを行う場合に比して、下地への損傷を小さ
く抑えることができる。また、反応性イオンエッチング
を行った場合は前駆体（有機絶縁体）自身もその表面が
変質して、導電性や誘電率などの電気的特性が劣化する
おそれがある。これに対して、この製造方法では、前駆
体を溶剤で溶解しているので、反応性イオンエッチング
を行う場合に比して、前駆体（有機絶縁体）の電気的特
性の劣化を抑えることができる。したがって、歩留りを
向上でき、製造コストを低減できる。

【００１６】一実施形態の半導体装置の製造方法は、上
記前駆体を塗布する工程の前に、上記第１平坦面から上
記段差面の上縁を越えて側方へ突起したひさし要素を形
成することを特徴とする。

【００１７】この一実施形態の半導体装置の製造方法で
は、上記前駆体を塗布したとき、その前駆体の表面張力
のお蔭で、上記ひさし要素、段差面および第２平坦面で
囲まれた空間に上記前駆体が溜まる。この結果、上記サ
イドウォールが上記ひさし要素の突起量に応じて厚く形
成される。したがって、半導体素子の信頼性がさらに高
まる。

【００１８】一実施形態の半導体装置の製造方法は、上
記前駆体を塗布する工程の前に、上記第１平坦面上の所
定の位置に所定の厚さを有する第１電極を形成して、上
記前駆体を塗布したとき、その前駆体の表面張力によっ
て、上記第１電極の側面と上記段差面とを前駆体が連な
って覆うようにしたことを特徴とする。

【００１９】この一実施形態の半導体装置の製造方法で
は、上記前駆体を塗布したとき、その前駆体の表面張力
のお蔭で、上記前駆体が確実に上記段差面、特に段差面
の上部を覆う。この結果、上記段差面が有機絶縁体から
なるサイドウォールで確実に覆われた状態となり、半導
体素子の信頼性がさらに高まる。

【００２０】一実施形態の半導体装置の製造方法は、上
記前駆体を塗布する工程の前に、上記第２平坦面上の所
定の位置に所定の厚さを有する第２電極を形成して、上
記前駆体を塗布したとき、上記段差面と上記第２電極の
側面を覆う前駆体が共通に重なるようにしたことを特徴
とする。

【００２１】この一実施形態の半導体装置の製造方法で
は、上記前駆体を塗布したとき、上記段差面と上記第２
電極の側面を覆う前駆体が共通に重なる。この結果、上
記段差面が有機絶縁体からなるサイドウォールで確実に
覆われた状態となり、半導体素子の信頼性がさらに高ま
る。

【００２２】一実施形態の半導体装置の製造方法は、上
記前駆体を塗布する工程の前に、上記第１平坦面、段差
面および第２平坦面上にまたがる所定パターンの第３電
極を形成し、上記段差面のうち少なくとも上記第３電極
に覆われていない部分に上記サイドウォールを形成する
ことを特徴とする。

【００２３】一実施形態の半導体装置の製造方法では、
上記前駆体はベンゾシクロブテン基含有化合物を含有す
ることを特徴とする。

【００２４】この発明の半導体装置は、段差面とそれぞ
れこの段差面の下縁、上縁に連なる第１、第２平坦面と
を含む階段状構造を有し、上記段差面が有機絶縁体から
なるサイドウォールで覆われる一方、上記第１および第
２平坦面上には有機絶縁体が存在しないことを特徴とす
る。

【００２５】この発明の半導体装置では、階段状構造の
要素である段差面が有機絶縁体からなるサイドウォール
で覆われているので、信頼性が高まる。しかも、段差面
の下縁、上縁に連なる第１、第２平坦面上には有機絶縁
体が存在しないので、有機絶縁体に起因した反りを抑制
できる。したがって、ウエハプロセス中やウエハプロセ
ス終了後に問題が生じない。したがって、歩留りを向上
でき、製造コストを低減できる。

【００２６】一実施形態の半導体装置は、半導体からな
るメサ部が上記階段状構造を有し、上記メサ部の要素で
ある段差面の全周にわたって上記サイドウォールが形成
されていることを特徴とする。

【００２７】一実施形態の半導体装置では、この半導体
装置はダイオードであり、上記メサ部はショットキー接
合またはオーミック接合を形成するための半導体層を含
むことを特徴とする。

【００２８】一実施形態の半導体装置では、この半導体
装置はヘテロ接合バイポーラトランジスタであり、上記
メサ部はエミッタ層、ベース層、コレクタ層またはサブ
コレクタ層を少なくとも一つ含むことを特徴とする。

【００２９】一実施形態の半導体装置では、この半導体
装置は電界効果トランジスタであり、半導体からなるメ
サ部またはリセス溝を有する半導体層が上記階段状構造
を有することを特徴とする。

【００３０】この発明の無線通信回路装置は、請求項９
乃至請求項１３のいずれか一つに記載の半導体装置を樹
脂封止したことを特徴とする。

【００３１】この発明の無線通信回路装置では、信頼性
が高められる上、歩留りを向上でき、製造コストを低減
できる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、この発明を詳細に説明す
る。

【００３３】（実施の形態１）本実施の形態では、メサ
構造を有するショットキーダイオードの段差面を有機絶
縁体からなるサイドウォールで被覆する例について説明
する。

【００３４】 まず図１（ａ）に示すように、半絶縁
性基板１０１上に、高不純物濃度のオーミック接合形成
用半導体層１０２と低不純物濃度のショットキー接合形
成用半導体層１０３とを階段状に有する２段のメサ構造
を形成し、オーミック接合形成用半導体層１０２上の所
定の位置に所定の厚さのオーミック電極１０４を形成す
る。

【００３５】詳しくは、本工程では、基板１０１上の全
域に、オーミック接合形成用半導体層１０２とショット
キー接合形成用半導体層１０３をエピタキシャル成長に
よりこの順に形成する。この上に、窒化珪素からなる無
機絶縁膜をマスクとして形成し、公知の手法によりエピ
タキシャル層をエッチングする工程を２回行って、上層
１０３よりも下層１０２の方が広くなるようにパターン
加工する。これにより、半導体層１０３の平坦面１０３
ａ、半導体層１０３の段差面１１１、半導体層１０２の
平坦面１０２ａ、半導体層１０２の段差面１０７、基板
１０１の平坦面１０１ａがなす上記２段のメサ構造を形
成する。このとき、オーミック接合形成用半導体層１０
２をエッチングするためのマスクとして用いた無機絶縁
膜１０５を残し、この無機絶縁膜１０５のうちオーミッ
ク接合形成用半導体層１０２の平坦面１０２ａ上に相当
する位置に開口１５０を形成する。この上に、オーミッ
ク電極材料を所定の厚さに蒸着し、パターン加工および
熱処理を行って、下地のオーミック接合形成用半導体層
１０２とオーミック接触するオーミック電極１０４を形
成する。

【００３６】この例では、無機絶縁膜１０５を、半導体
層１０２の平坦面１０２ａから段差面１０７の上縁を越
えて側方へ突起したひさし要素１１４を形成するように
残している。

【００３７】また、この例では、オーミック電極１０４
の側面と半導体層１０３の段差面１１１との間の距離１
１５（図１（ｂ）参照）を比較的短く設定するととも
に、半導体層１０３の平坦面１０３ａに対するオーミッ
ク電極１０４の平坦面１０４ａの高さ１１６（図１
（ｂ）参照）を高く設定している。

【００３８】 次に図１（ｂ）に示すように、基板１
０１上の全域に、所定の有機絶縁体に変化すべき前駆体
１０６をスピンコーティング法によって膜状に塗布す
る。

【００３９】詳しくは、本工程では、前駆体１０６を、
粘度が低くなるよう溶媒で適度に薄めておくことによっ
て、基板１０１、半導体層１０２，１０３、電極１０４
の平坦面１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ，１０４ａ上で
は薄くなる一方、半導体層１０２，１０３の段差面１０
７，１１１や電極１０４の側面１４０，１４１の上部か
ら下部にかけてそれぞれ次第に厚くなるように塗布す
る。本例では、前駆体１０６として、ベンゾシクロブテ
ン（ＢＣＢ：benzocyclobutene）基含有化合物として市
販されているサイクロテン（商品名、ダウケミカル社
製）を用いた。それを約５％の溶液とし、基板１０１上
の平坦面１０１ａ上で、約０．１μｍの膜厚となるよう
スピンコーティングの条件を設定した。

【００４０】この例では、無機絶縁膜１０５を、半導体
層１０２の平坦面１０２ａから段差面１０７の上縁を越
えて側方へ突起したひさし要素１１４を形成するように
残しているので、前駆体１０６を塗布したとき、その前
駆体の表面張力のお蔭で、ひさし要素１１４、段差面１
０７および基板１０１の平坦面１０１ａで囲まれた空間
に前駆体１０６が厚く溜まる。したがって、半導体層１
０２の段差面１０７を前駆体１０６で確実に覆うことが
できる。

【００４１】また、既述のように、オーミック電極１０
４の側面１４０と半導体層１０３の段差面１１１との間
の距離１１５を短く設定する一方、半導体層１０３の平
坦面１０３ａに対するオーミック電極１０４の平坦面１
０４ａの高さ１１６を高く設定しているので、電極１０
４の側面１４０と半導体層１０３の段差面１１１を覆う
前駆体１０６が共通に重なっている。したがって、半導
体層１０３の段差面１１１、特にその段差面の上部を、
前駆体１０６で確実に覆うことができる。

【００４２】 次に、２５０℃で熱処理を行って、前
駆体１０６を完全に硬化して有機絶縁体に変化させる。
この後、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）と酸素（Ｏ_２）の混合
ガスを用いて異方性の反応性イオンエッチングを行う。
このとき、エッチング条件、エッチング時間を調整する
ことによって、図１（ｃ）に示すように、有機絶縁体１
０６のうち基板１０１、半導体層１０２，１０３、電極
１０４の平坦面上に存する部分を除去する一方、有機絶
縁体１０６のうち半導体層１０２の段差面１０７、半導
体層１０３の段差面１１１、電極１０４の側面１４０，
１４１を覆う部分を残す。これにより、半導体層１０２
の段差面１０７、電極１０４の側面１４０，１４１にそ
れぞれ自己整合的に有機絶縁体からなるサイドウォール
１０８，１０９，１１０を形成する。このとき、半導体
層１０３の段差面１１１は、電極１０４の側面１４０と
共通にサイドウォール１０９によって覆われる。

【００４３】ここで、有機絶縁体１０６がエッチングで
除去される領域を無機絶縁膜１０５が覆っているので、
反応性イオンエッチングによる下地の半導体活性層（オ
ーミック接合形成用半導体層１０２，１０３）に対する
損傷を防止することができる。また、反応性イオンエッ
チングによるエッチング時間を必要最小限に短く設定す
ることによって、基板１０１への損傷を少なくすること
ができる。

【００４４】 最後に、図２（ａ）に示すように、基
板１０１上の全域に、窒化珪素からなる無機絶縁膜１１
２を形成し、この無機絶縁膜１１２のうちショットキー
接合形成用半導体層１０３の平坦面１０３ａ上に相当す
る位置に開口１５１を形成する。この上に、ショットキ
ー電極材料を所定の厚さに蒸着し、パターン加工および
熱処理を行って、所定の厚さを有し下地のショットキー
接合形成用半導体層１０３とショットキー接触するショ
ットキー電極１１３を形成する。

【００４５】このようにして作製されたショットキーダ
イオードでは、半導体層１０２の段差面１０７、半導体
層１０３の段差面１１１がそれぞれ有機絶縁体からなる
サイドウォール１０８，１０９で覆われているので、信
頼性が高まる。しかも、基板１０１や半導体層１０２，
１０３の平坦面１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ上には有
機絶縁体が存在しないので、有機絶縁体に起因した反り
を抑制できる。したがって、ウエハプロセス中やウエハ
プロセス終了後に問題が生じない。つまり、平面方向の
ストレスがないので、プロセス中にウエハの反りが生じ
たり、有機絶縁体その他の部分に割れが生じたり、スク
ライブライン部で素子（チップ）毎に分離した際にも素
子に反りが生じたりすることがない。

【００４６】なお、半導体層１０３の段差面１１１は有
機絶縁体によって被覆される前に窒化珪素からなる無機
絶縁膜１０５で覆われているが、無機絶縁膜１０５は段
差面では膜質が疎になりやすいため、無機絶縁膜１０５
だけでは素子の耐水性を向上させることができない場合
が多い。したがって、本実施形態のように半導体層１０
３の段差面１１１を有機絶縁体で被覆することは、素子
の信頼性向上に有効となる。

【００４７】作製されたショットキーダイオードの平面
的パターンレイアウトは、図２（ｂ）に示すようになっ
ている（なお、上述の図２（ａ）は図２（ｂ）における
線１１７での断面に相当する。）。この図２（ｂ）から
分かるように、ショットキー接合形成用半導体層１０３
とオーミック接合形成用半導体層１０２のパターンはそ
れぞれ矩形状になっている。そして、無機絶縁膜１０５
のひさし要素１１４は、半導体層１０３の段差面１１１
の全周にわたって設けられている。したがって、前駆体
１０６を塗布したとき、その前駆体の表面張力のお蔭
で、半導体層１０３の段差面１１１が全周にわたって前
駆体１０６で厚く覆われる。したがって、半導体層１０
３の段差面１１１の全周にわたってサイドウォール１０
８が厚く形成されて、素子の信頼性を確実に高めること
ができる。なお、図２（ｂ）では、サイドウォール１０
８のうちひさし要素１１４の直下に存在する部分は描か
れず、ひさし要素１１４から側方へはみ出した部分１０
８ａのみが斜線で表されている。

【００４８】また、オーミック電極１０４のパターン
は、矩形状パターンの半導体層１０３を一定間隔で囲む
ようにロの字形に設定されている。したがって、半導体
層１０３の段差面１１１の全周をサイドウォール１０９
で確実に覆うことができ、素子の信頼性を確実に高める
ことができる。

【００４９】さらに、上述の製造方法によれば、半導体
層１０２の段差面１０７、半導体層１０３の段差面１１
１にサイドウォール１０８，１０９がそれぞれ自己整合
的に形成されるので、サイドウォールが均一な幅に仕上
がる。したがって、有機絶縁体からなるサイドウォール
１０８，１０９の強度を大きく、安定したものにでき
る。

【００５０】本実施の形態では、有機絶縁体からなるサ
イドウォールでショットキーダイオードのメサ構造の段
差面を保護するものとしたが、当然ながらこれに限定さ
れるものではない。本発明は、様々な種類の半導体素子
の段差面の保護に適用することができる。

【００５１】たとえば、本実施の形態の有機絶縁体から
なるサイドウォールを段差面に沿って形成して段差面を
保護する構成、あるいは、半導体段差の上部にひさし状
の突起を利用してより確実に保護を行う構成は、上記の
ショットキー接合形成用半導体層からなるメサ構造の半
導体段差に対して行うことも可能であるし、ヘテロ接合
バイポーラトランジスタや、電界効果トランジスタのメ
サ構造の半導体段差、さらには、メサ構造によって形成
された抵抗素子の半導体段差に対しても同様に適用する
ことができる。

【００５２】特に、この構成では、段差の近傍に配線を
形成する必要がないので工程の早い時期に形成し、プロ
セス中における有機絶縁膜の損傷を避けられる利点を有
する。

【００５３】また、段差の周辺に電極を配置する必要が
ないため構造の自由度が高い利点を有する。

【００５４】そのため、メサ構造の両端にオーミック電
極を形成した構成の抵抗素子や、素子の異なる配線電極
の間の部分に位置する半導体段差に特に有効である。

【００５５】一方、本実施の形態の半導体段差の下部に
位置する電極の側壁に沿って形成された有機絶縁体から
なるサイドウォールが、段差面を保護する構成も、上記
のコンタクト層からなるメサ段差に対して行うことも可
能であるし、ヘテロ接合バイポーラトランジスタや、電
界効果トランジスタのメサ構造の半導体段差、さらに
は、メサ構造によって形成された抵抗素子にも同様に適
用することができる。

【００５６】本構成は特に電極がメサ構造の半導体段差
に近接する場合の多い縦形構造のデバイス（本構成のダ
イオードやヘテロ接合バイポーラトランジスタ等）にお
いてより有効である。

【００５７】（実施の形態２）本実施の形態では、メサ
構造を有するショットキーダイオードの段差面を有機絶
縁体からなるサイドウォールで被覆する例について、実
施の形態１とは異なる方法を挙げて説明する。

【００５８】 まず図１（ａ）に示したのと同様に、
半絶縁性基板１０１上に、高不純物濃度のオーミック接
合形成用半導体層１０２と低不純物濃度のショットキー
接合形成用半導体層１０３とを階段状に有する２段のメ
サ構造を形成し、オーミック接合形成用半導体層１０２
上の所定の位置に所定の厚さのオーミック電極１０４を
形成する。

【００５９】 次に図１（ｂ）に示したのと同様に、
基板１０１上の全域に、所定の有機絶縁体に変化すべき
前駆体１０６をスピンコーティング法によって膜状に塗
布する。ここまでの工程は、実施の形態１と全く同じで
ある。

【００６０】 次に、この実施形態では、六フッ化硫
黄（ＳＦ_６）と酸素（Ｏ_２）の混合ガスを用いて異方性
の反応性イオンエッチングを行う。このとき、エッチン
グ条件、エッチング時間を調整することによって、図１
（ｃ）に示したのと同様に、前駆体１０６のうち基板１
０１、半導体層１０２，１０３、電極１０４の平坦面上
に存する部分を除去する一方、前駆体１０６のうち半導
体層１０２の段差面１０７、半導体層１０３の段差面１
１１、電極１０４の側面１４０，１４１を覆う部分を残
す。

【００６１】この後、２５０℃で熱処理を行って、前駆
体１０６を完全に硬化して有機絶縁体に変化させる。こ
れにより、半導体層１０２の段差面１０７、電極１０４
の側面１４０，１４１にそれぞれ自己整合的に有機絶縁
体からなるサイドウォール１０８，１０９，１１０を形
成する。このとき、半導体層１０３の段差面１１１は、
電極１０４の側面１４０と共通にサイドウォール１０９
によって覆われる。

【００６２】 最後に、図２（ａ）に示したのと同様
に、基板１０１上の全域に、窒化珪素からなる無機絶縁
膜１１２を形成し、この無機絶縁膜１１２のうちショッ
トキー接合形成用半導体層１０３の平坦面１０３ａ上に
相当する位置に開口１５１を形成する。この上に、ショ
ットキー電極材料を所定の厚さに蒸着し、パターン加工
および熱処理を行って、所定の厚さを有し下地のショッ
トキー接合形成用半導体層１０３とショットキー接触す
るショットキー電極１１３を形成する。

【００６３】このようにして作製されたショットキーダ
イオードでは、半導体層１０２の段差面１０７、半導体
層１０３の段差面１１１がそれぞれ有機絶縁体からなる
サイドウォール１０８，１０９で覆われているので、信
頼性が高まる。しかも、基板１０１や半導体層１０２，
１０３の平坦面１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ上には有
機絶縁体が存在しないので、有機絶縁体に起因した反り
を抑制できる。したがって、ウエハプロセス中やウエハ
プロセス終了後に問題が生じない。

【００６４】しかも、この実施形態では、前駆体１０６
を完全に硬化する前に反応性イオンエッチングを行って
いるので、前駆体１０６を完全に硬化した後に反応性イ
オンエッチングを行う場合に比して、前駆体１０６をエ
ッチングする速度を大きくすることができる。したがっ
て、下地の基板１０１、基板１０１上の無機絶縁膜１０
５、あるいは配線１０４の材料等とのエッチング速度比
を相対的に大きくすることができる。この結果、エッチ
ング条件、エッチング時間を調整することによって、下
地への損傷を小さく抑えることができる。

【００６５】（実施の形態３）本実施の形態では、メサ
構造を有するショットキーダイオードの段差面を有機絶
縁体からなるサイドウォールで被覆する例について、実
施の形態１、実施の形態２とは異なる方法を挙げて説明
する。

【００６６】 まず図１（ａ）に示したのと同様に、
半絶縁性基板１０１上に、高不純物濃度のオーミック接
合形成用半導体層１０２と低不純物濃度のショットキー
接合形成用半導体層１０３とを階段状に有する２段のメ
サ構造を形成し、オーミック接合形成用半導体層１０２
上の所定の位置に所定の厚さのオーミック電極１０４を
形成する。

【００６７】 次に図１（ｂ）に示したのと同様に、
基板１０１上の全域に、所定の有機絶縁体に変化すべき
前駆体１０６をスピンコーティング法によって膜状に塗
布する。ここまでの工程は、実施の形態１、実施の形態
２と全く同じである。

【００６８】 次に、溶剤による溶解を行う。このと
き、溶剤の組成、溶解時間を調整することによって、図
１（ｃ）に示したのと同様に、前駆体１０６のうち基板
１０１、半導体層１０２，１０３、電極１０４の平坦面
上に存する部分を除去する一方、前駆体１０６のうち半
導体層１０２の段差面１０７、半導体層１０３の段差面
１１１、電極１０４の側面１４０，１４１を覆う部分を
残す。

【００６９】この後、２５０℃で熱処理を行って、前駆
体１０６を完全に硬化して有機絶縁体に変化させる。こ
れにより、半導体層１０２の段差面１０７、電極１０４
の側面１４０，１４１にそれぞれ自己整合的に有機絶縁
体からなるサイドウォール１０８，１０９，１１０を形
成する。このとき、半導体層１０３の段差面１１１は、
電極１０４の側面１４０と共通にサイドウォール１０９
によって覆われる。

【００７０】 最後に、図２（ａ）に示したのと同様
に、基板１０１上の全域に、窒化珪素からなる無機絶縁
膜１１２を形成し、この無機絶縁膜１１２のうちショッ
トキー接合形成用半導体層１０３の平坦面１０３ａ上に
相当する位置に開口１５１を形成する。この上に、ショ
ットキー電極材料を所定の厚さに蒸着し、パターン加工
および熱処理を行って、所定の厚さを有し下地のショッ
トキー接合形成用半導体層１０３とショットキー接触す
るショットキー電極１１３を形成する。

【００７１】このようにして作製されたショットキーダ
イオードでは、半導体層１０２の段差面１０７、半導体
層１０３の段差面１１１がそれぞれ有機絶縁体からなる
サイドウォール１０８，１０９で覆われているので、信
頼性が高まる。しかも、基板１０１や半導体層１０２，
１０３の平坦面１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ上には有
機絶縁体が存在しないので、有機絶縁体に起因した反り
を抑制できる。したがって、ウエハプロセス中やウエハ
プロセス終了後に問題が生じない。

【００７２】しかも、この実施形態では、前駆体１０６
を溶剤で溶解しているので、反応性イオンエッチングを
行う場合に比して、下地への損傷を小さく抑えることが
できる。

【００７３】また、反応性イオンエッチングを行った場
合は前駆体（有機絶縁体）１０６自身もその表面が変質
して、導電性や誘電率などの電気的特性が劣化するおそ
れがある。これに対して、この実施形態では、前駆体１
０６を溶剤で溶解しているので、反応性イオンエッチン
グを行う場合に比して、前駆体（有機絶縁体）１０６の
電気的特性の劣化を抑えることができる。

【００７４】なお、上述の前駆体１０６を塗布した後、
溶剤で溶解する工程の前に、その前駆体１０６が完全に
は硬化しない温度で予備の熱処理を行っても良い。これ
により、前駆体１０６の溶剤に対する溶解力を適度に落
とすことができ、溶解時間の制御を容易にすることがで
きる。

【００７５】また、前駆体１０６を溶剤で溶解した後、
２５０℃の本来の熱処理を行う前に、溶解力の低い別の
溶剤（洗浄剤）によって洗浄を行うのが望ましい。これ
により、基板１０１上から一旦離脱した前駆体１０６の
片が基板１０１上の要素に再付着するのを低減すること
ができる。なお、基板１０１上から一旦離脱した前駆体
１０６の片が基板１０１上の要素に再付着した場合、再
付着したものを除去するために反応性イオンエッチング
を行っても良いが、この場合は本格的にエッチングを行
うわけではないので、酸素プラズマによるアッシング
（灰化）を採用しても良い。これにより、下地への損傷
を小さく抑えることができる。

【００７６】（実施の形態４）本実施の形態では、メサ
構造を有するヘテロ接合バイポーラトランジスタの段差
面を有機絶縁体からなるサイドウォールで被覆する例に
ついて説明する。

【００７７】 まず図３（ａ）に示すように、半絶縁
性基板２０１上に、サブコレクタ層２０３、コレクタ層
２０５、ベース層２０６、エミッタ層２０８を階段状に
有する３段のメサ構造を形成する。詳しくは、本工程で
は、基板２０１上の全域に、サブコレクタ層２０３、コ
レクタ層２０５、ベース層２０６、エミッタ層２０８を
エピタキシャル成長によりこの順に形成する。この上
に、窒化珪素からなる無機絶縁膜をマスクとして形成
し、公知の手法によりエピタキシャル層をエッチングす
る工程を３回行って、上層のエミッタ層２０８、その下
層のベース層２０６およびコレクタ層２０５、さらに下
層のサブコレクタ層２０３の順に次第に広くなるように
パターン加工する。これにより、エミッタ層２０８の平
坦面２０８ａ、エミッタ層２０８の段差面２０９、ベー
ス層２０６の平坦面２０６ａ、ベース層２０６およびコ
レクタ層２０５の段差面２０７、サブコレクタ層２０３
の平坦面２０３ａ、サブコレクタ層２０３の段差面２０
４、基板２０１の平坦面２０１ａがなす上記３段のメサ
構造を形成する。なお、ベース層２０６とコレクタ層２
０５とは同じパターンで加工されている。

【００７８】次に、エミッタ層２０８、ベース層２０
６、サブコレクタ層２０３上の所定の位置にそれぞれ所
定の厚さのエミッタオーミック電極２１０、ベースオー
ミック電極２１１、コレクタオーミック電極２１２を形
成し、さらに各オーミック電極２１０，２１１，２１２
上の所定の位置にそれぞれ所定の厚さのエミッタ配線電
極２１３、ベース配線電極２１４、コレクタ配線電極２
１５を形成する。この例では、各配線電極２１３，２１
４，２１５の厚みを１．５μｍに設定するとともに、各
オーミック電極２１０，２１１，２１２の厚みをそれよ
りも十分に薄く設定した。詳しくは後述するが、エミッ
タオーミック電極２１０とエミッタ配線電極２１３は、
エミッタ層２０８の平坦面２０８ａ上の全域を占めてい
る。

【００７９】この後、基板２０１上の全域に、窒化珪素
からなる無機絶縁膜２０２を形成する。なお、実施の形
態１に関して述べたとおり、この窒化珪素からなる無機
絶縁膜２０２だけでは、素子の耐水性を向上させること
ができない場合が多い。

【００８０】 次に、図３（ｂ）に示すように、基板
２０１上の全域に、所定の有機絶縁体に変化すべき前駆
体２１６をスピンコーティング法によって膜状に塗布す
る。

【００８１】詳しくは、本工程では、前駆体２１６を、
粘度が低くなるよう溶媒で適度に薄めておくことによっ
て、基板２０１、半導体層２０３，２０６、電極２１
３，２１４，２１５の平坦面２０１ａ，２０３ａ，２０
６ａ，２１３ａ，２１４ａ，２１５ａ上では薄くなる一
方、半導体層２０３，２０５，２０６，２０８の段差面
２０４，２０７，２０９や電極２１３，２１４，２１５
の側面２４０，２４１，２４２，２４３，２４４の上部
から下部にかけてそれぞれ次第に厚くなるように塗布す
る。本例では、前駆体２１６として、実施の形態１と同
様に、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ：benzocyclobuten
e）基含有化合物として市販されているサイクロテン
（商品名、ダウケミカル社製）を用いた。それを約５％
の溶液とし、基板２０１上の平坦面２０１ａ上で、約
０．１μｍの膜厚となるようスピンコーティングの条件
を設定した。

【００８２】この例では、エミッタ配線電極２１３の側
面２４４がエミッタ層２０８の段差面２０９の直上に位
置しているので、エミッタ配線電極２１３の側面２４４
とエミッタ層２０８の段差面２０９とを前駆体２１６が
連なって覆っている。また、ベース配線電極２１４の側
面２４３とベース層２０６、コレクタ層２０５の段差面
２０７との間の距離２２７を短く設定する一方、ベース
配線電極２１４の高さを高く設定しているので、ベース
配線電極２１４の側面２４３とベース層２０６、コレク
タ層２０５の段差面２０７とを前駆体２１６が連なって
覆っている。同様に、コレクタ配線電極２１５の側面２
４１とサブコレクタ層２０３の段差面２０４との間の距
離２２９を短く設定する一方、コレクタ配線電極２１５
の高さを高く設定しているので、コレクタ配線電極２１
５の側面２４１とサブコレクタ層２０３の段差面２０４
とを前駆体２１６が連なって覆っている。したがって、
エミッタ層２０８の段差面２０９、ベース層２０６、コ
レクタ層２０５の段差面２０７、サブコレクタ層２０３
の段差面２０４、特にそれらの段差面の上部を、前駆体
２１６で確実に覆うことができる。

【００８３】 次に、２５０℃で熱処理を行って、前
駆体２１６を完全に硬化して有機絶縁体に変化させる。
この後、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）と酸素（Ｏ_２）の混合
ガスを用いて異方性の反応性イオンエッチングを行う。
このとき、エッチング条件、エッチング時間を調整する
ことによって、図４に示すように、有機絶縁体２１６の
うち基板２０１、半導体層２０３，２０６、電極２１
３，２１４，２１５の平坦面上に存する部分を除去する
一方、有機絶縁体２１６のうちエミッタ配線電極２１３
の側面２４４とエミッタ層２０８の段差面２０９とを連
なって覆う部分、ベース配線電極２１４の側面２４２を
覆う部分、ベース配線電極２１４の側面２４３とベース
層２０６、コレクタ層２０５の段差面２０７とを連なっ
て覆う部分、コレクタ配線電極２１５の側面２４１とサ
ブコレクタ層２０３の段差面２０４とを連なって覆う部
分を残す。これにより、該当箇所にそれぞれ自己整合的
に有機絶縁体からなるサイドウォール２１８，２２０，
２１９，２２１を形成する。

【００８４】ここで、有機絶縁体２１６がエッチングで
除去される領域を無機絶縁膜２０２が覆っているので、
反応性イオンエッチングによる下地の半導体活性層（エ
ミッタ層２０８、ベース層２０６、コレクタ層２０５、
サブコレクタ層２０３）に対する損傷を防止することが
できる。また、反応性イオンエッチングによるエッチン
グ時間を必要最小限に短く設定することによって、基板
２０１への損傷を少なくすることができる。

【００８５】 最後に、基板２０１上の全域に、窒化
珪素からなる無機絶縁膜２１７を形成する。

【００８６】このようにして作製されたヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタでは、エミッタ層２０８の段差面２
０９、ベース層２０６、コレクタ層２０５の段差面２０
７、サブコレクタ層２０３の段差面２０４がそれぞれ有
機絶縁体からなるサイドウォール２１８，２１９，２２
１で覆われているので、信頼性が高まる。しかも、基板
２０１や半導体層２０３，２０６、電極２１３，２１
４，２１５の平坦面２０１ａ，２０３ａ，２０６ａ，２
１３ａ，２１４ａ，２１５ａ上には有機絶縁体が存在し
ないので、有機絶縁体に起因した反りを抑制できる。し
たがって、ウエハプロセス中やウエハプロセス終了後に
問題が生じない。つまり、平面方向のストレスがないの
で、プロセス中にウエハの反りが生じたり、有機絶縁体
その他の部分に割れが生じたり、スクライブライン部で
素子（チップ）毎に分離した際にも素子に反りが生じた
りすることがない。

【００８７】さらに、上述の製造方法によれば、エミッ
タ層２０８の段差面２０９、ベース層２０６、コレクタ
層２０５の段差面２０７、サブコレクタ層２０３の段差
面２０４にサイドウォール２１８，２１９，２２１がそ
れぞれ自己整合的に形成されるので、サイドウォールが
均一な幅に仕上がる。したがって、有機絶縁体からなる
サイドウォール２１８，２１９，２２１の強度を大き
く、安定したものにできる。

【００８８】なお、前駆体２１６を塗布した時、コレク
タ配線電極２１５の側面２４０とベース層２０６、コレ
クタ層２０５の段差面２０７とを前駆体２１６が連なっ
て覆っていても良い。その場合、コレクタ配線電極２１
５の側面２４０もまた、有機絶縁体からなるサイドウォ
ールで覆われた状態になる。

【００８９】作製されたショットキーダイオードの平面
的パターンレイアウトは、図５に示すようになっている
（なお、上述の図４は図５における線２２２での断面に
相当する。）。エミッタ層２０８およびその上のエミッ
タ配線電極２１３（およびエミッタオーミック電極２１
０）のパターンは、図５における縦方向に細長い矩形状
のものとされている。エミッタ配線電極２１３の端部
（図５における下端）からエミッタ配線２２４Ｅが、エ
ミッタ配線電極２１３の幅よりも広い一定の幅で図５に
おける左右両側へ連続して延びて、素子周辺部２２３Ｅ
に至っている。

【００９０】ベース層２０６（およびコレクタ層２０
５）のパターンはエミッタ層２０８のパターンよりも幅
広の矩形状のものとされている。ベース配線電極２１４
（およびベースオーミック電極２１０）のパターンは、
ベース層２０６のうちエミッタ層２０８の両側にはみ出
した部分の表面を、それぞれエミッタ配線電極２１３と
平行に延びる細長い矩形状のものとされている。一対の
ベース配線電極２１４の端部（図５における上端）から
ベース配線２２４Ｂが、ベース配線電極２１４の幅より
も広い一定の幅で図５における上方向へ連続して延び
て、素子周辺部２２３Ｂに至っている。

【００９１】サブコレクタ層２０３のパターンはベース
層２０６よりも幅広の矩形状のものとされている。コレ
クタ配線電極２１５（およびコレクタオーミック電極２
１２）のパターンは、サブコレクタ層２０３のうちベー
ス層２０６の両側にはみ出した部分の表面を、それぞれ
ベース配線電極２１４と平行に延びる細長い略矩形状の
ものとされている。一対のコレクタ配線電極２１５の端
部（図５における下端）からコレクタ配線２２４Ｃが、
コレクタ配線電極２１５の幅よりも広い一定の幅で図５
における下方向へ連続して延びて、素子周辺部２２３Ｃ
に至っている。

【００９２】なお、エミッタ配線２２４Ｅ、ベース配線
２２４Ｂ、コレクタ配線２２４Ｃのうちメサ構造をなす
段差面２０９，２０７，２０４を越える部分は空中配線
となっている。したがって、前駆体２１６を塗布した
時、その部分の直下にも前駆体（有機絶縁体）２１６が
充填される。しかも、空中配線が存在するので、前駆体
２１６の表面張力のお蔭で、前駆体２１６が確実に段差
面２０９，２０７，２０４、特に段差面の上部を覆う。
したがって、メサ構造をなす段差面２０９，２０７，２
０４の全周をサイドウォール２１８，２１９，２２１で
確実に覆うことができ、素子の信頼性を確実に高めるこ
とができる。

【００９３】本実施の形態では、有機絶縁体からなるサ
イドウォールでヘテロ接合バイポーラトランジスタのメ
サ構造の段差面を保護するものとしたが、当然ながらこ
れに限定されるものではない。本発明は、様々な種類の
半導体素子の段差面の保護に適用することができる。

【００９４】たとえば、本実施の形態の、段差面の上縁
に連なる平坦面上に電極を形成して、その電極の側面と
上記段差面とを前駆体が連なって覆うようにした構成
は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ以外にも、ダイ
オード、あるいは、電界効果トランジスタの半導体段
差、さらには、メサ構造によって形成された抵抗素子に
対しても同様に適用することができる。

【００９５】特に、本構成では、メサ段差に近接してメ
サ段差上に電極を形成するため、ヘテロ接合バイポーラ
トランジスタのように微細な素子領域に段差と配線電極
が平行に形成された構造において、より有効に効果を発
揮する。

【００９６】（実施の形態５）本実施の形態では、メサ
構造を有する電界効果トランジスタの段差面を有機絶縁
体からなるサイドウォールで被覆する例について説明す
る。

【００９７】 まず図６（ａ）の断面図に示すよう
に、半絶縁性基板３０１上に、電界効果トランジスタの
チャネル層を含む１段のメサ構造を形成する。

【００９８】詳しくは、基板３０１上の全域に、バッフ
ァ層、２次元電子ガスチャネルを生成するチャネル層、
ドナー層、ショットキー層、キャップ層の多層構造を有
する、エピタキシャル成長により形成する。公知の手法
により、この半導体層３０２をエッチングしてパターン
加工する。これにより、基板３０１の平坦面３０１ａ、
半導体層３０２の段差面３０５、半導体層３０２の平坦
面３０２ａがなす上記１段のメサ構造を形成する。

【００９９】平面的に見た場合、半導体層３０２のパタ
ーンは、図６（ｂ）中に示すように、図において下方へ
開いたコの字状になっている（なお、図６（ａ）は図６
（ｂ）における線３０３での断面に相当する。）。

【０１００】次に図６（ｂ）中に示すように、基板３０
１上に、一対のソース電極３０６と、ドレイン電極３０
７と、ゲート電極３０８と、ゲート電極引き出し配線３
１０を形成する。

【０１０１】詳しくは、まずソース電極３０６とドレイ
ン電極３０７を形成する。ソース電極３０６のパターン
は、それぞれ半導体層３０２の辺部分３２０上を覆って
いる。ドレイン電極３０７のパターンは、半導体層３０
２の中央部分３２１を覆い、ソース電極３０６に対して
一定の距離だけ離間している。次に、半導体層３０２の
２辺に相当する部分（辺部分）３２０のうちソース電極
３０６とドレイン電極３０７との隙間に相当する領域
に、リセス溝３３０を形成する（図示しないキャップ層
をリセスエッチングしてショットキー層を露出させ
る。）。このリセス溝３３０上に、ショットキー接合を
なすゲート電極材料を蒸着してゲート電極３０８を形成
する。ゲート電極３０８のパターンは、ソース電極３０
６とドレイン電極３０７に対して微小距離だけ離間し
て、図６（ｂ）において横方向に細長く延びている。こ
の結果、図６（ｃ）（図６（ｂ）のものを右側方から見
たもの）に示すように、ソース電極３０６とドレイン電
極３０７との間の隙間は、リセス溝３３０によって窪ん
だ状態になっている。つまり、そこに半導体層３０２の
段差面３１５（図７（ｂ）参照）が生じている。

【０１０２】 次に図１（ｂ）に示したのと同様に、
基板３０１上の全域に、所定の有機絶縁体に変化すべき
前駆体３０９をスピンコーティング法によって膜状に塗
布する。

【０１０３】詳しくは、本工程では、前駆体３０９を、
粘度が低くなるよう溶媒で適度に薄めておくことによっ
て、基板３０１、半導体層３０２、電極３０６，３０
７，３１０の平坦面３０１ａ，３０２ａ，３０６ａ，３
０７ａ，３１０ａ上では薄くなる一方、半導体層３０２
の段差面３０５や電極３０６，３０７，３１０の側面３
４１，３４２，３４３の上部から下部にかけてそれぞれ
次第に厚くなるように塗布する。このとき、リセス溝３
３０内も前駆体３０９によって完全に埋められる。本例
では、前駆体３０９として、実施の形態１と同様に、ベ
ンゾシクロブテン（ＢＣＢ：benzocyclobutene）基含有
化合物として市販されているサイクロテン（商品名、ダ
ウケミカル社製）を用いた。それを約５％の溶液とし、
基板３０１上の平坦面３０１ａ上で、約０．１μｍの膜
厚となるようスピンコーティングの条件を設定した。

【０１０４】 次に、２５０℃で熱処理を行って、前
駆体３０９を完全に硬化して有機絶縁体に変化させる。
この後、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）と酸素（Ｏ_２）の混合
ガスを用いて異方性の反応性イオンエッチングを行う。
このとき、エッチング条件、エッチング時間を調整する
ことによって、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、
有機絶縁体３０９のうち基板３０１、半導体層３０２、
電極３０６，３０７，３１０の平坦面上に存する部分を
除去する一方、有機絶縁体３０９のうち半導体層３０２
の段差面３０５、電極３０６，３０７，３１０の側面３
４１，３４２，３４３、リセス溝３３０内の段差面３１
５を覆う部分を残す。これにより、半導体層３０２の段
差面３０５、電極３０６，３０７，３１０の側面３４
１，３４２，３４３、リセス溝３３０内の段差面３１５
にそれぞれ自己整合的に有機絶縁体からなるサイドウォ
ール３１２，３１３，３１４，３１９，３１２′を形成
する。なお、図７（ｂ）では、リセス溝３３０内の段差
面３１５を表すために、ゲート電極３０８の図示が省略
されている。

【０１０５】 最後に、基板３０１上の全域に、窒化
珪素からなる無機絶縁膜３１１を形成する。

【０１０６】このようにして作製された電界効果トラン
ジスタでは、半導体層３０２の段差面３０５、電極３０
６，３０７，３１０の側面３４１，３４２，３４３、リ
セス溝３３０内の段差面３１５がそれぞれ有機絶縁体か
らなるサイドウォール３１２，３１３，３１４，３１
９，３１２′で覆われているので、信頼性が高まる。特
に、半導体層３０２の段差面３０５のうちソース電極３
０６とドレイン電極３０７との間に露出した部分や、リ
セス溝３３０内の段差面３１５を有機絶縁体で覆うこと
ができるので、確実に信頼性を高めることができる。

【０１０７】しかも、基板３０１や半導体層３０２、電
極３０６，３０７，３１０の平坦面３０１ａ，３０２
ａ，３０６ａ，３０７ａ，３１０ａ上には有機絶縁体が
存在しないので、有機絶縁体に起因した反りを抑制でき
る。したがって、ウエハプロセス中やウエハプロセス終
了後に問題が生じない。つまり、平面方向のストレスが
ないので、プロセス中にウエハの反りが生じたり、有機
絶縁体その他の部分に割れが生じたり、スクライブライ
ン部で素子（チップ）毎に分離した際にも素子に反りが
生じたりすることがない。

【０１０８】さらに、上述の製造方法によれば、半導体
層３０２の段差面３０５、電極３０６，３０７，３１０
の側面３４１，３４２，３４３、リセス溝３３０内の段
差面３１５にサイドウォール３１２，３１３，３１４，
３１９，３１２′がそれぞれ自己整合的に形成されるの
で、サイドウォールが均一な幅に仕上がる。したがっ
て、有機絶縁体からなるサイドウォール３１２，３１
３，３１４，３１９，３１２′の強度を大きく、安定し
たものにできる。

【０１０９】本実施の形態では、有機絶縁体からなるサ
イドウォールで電界効果トランジスタのメサ構造の段差
面を保護するものとしたが、当然ながらこれに限定され
るものではない。本発明は、様々な種類の半導体素子の
段差面の保護に適用することができる。

【０１１０】たとえば、本実施の形態の、半導体段差の
上部から下部に連続して形成された電極の側壁に沿って
有機絶縁体からなるサイドウォールを形成し、そのサイ
ドウォールにより段差面を保護する構成は、電界効果ト
ランジスタ以外にも、ダイオードやヘテロ接合バイポー
ラトランジスタのメサ構造の半導体段差、あるいは、メ
サ構造によって形成された抵抗素子にも同様に適用する
ことができる。また、電極が空中配線形状であっても良
く、実施の形態４での空中配線部分２２４の側壁のメサ
段差を横切る部分がそれに相当している。

【０１１１】特に、本構成では、段差の上下に電極を配
置できない部分の段差面をより確実に保護できる利点を
有する。したがって、異なる複数の配線間の間隙から露
出する半導体段差に有効に適用することができる。この
場合、本構成のように電極を対向させると、その間の段
差面をより確実に保護できる利点を有する。

【０１１２】（実施の形態１乃至実施の形態５に共通の
変形）上述の実施の形態１乃至実施の形態５では、有機
絶縁体として、ベンゾシクロブテン基含有化合物を含有
する樹脂組成物の硬化体を用いた。このベンゾシクロブ
テン基含有化合物としては、分子中にベンゾシクロブテ
ン基を有するモノマータイプや、オリゴマーないしポリ
マー等の部分反応物タイプなどの様々な化合物を用いる
ことができる。

【０１１３】また、これらの材料は、分子内にオルガノ
シロキサン架橋や、ナフタレン環を有することで耐熱性
が向上するので、半導体工程に使用しやすく、かつ保護
効果をより高くすることができる。なかでも、ポリオル
ガノシロキサン架橋ビスベンゾシクロブテン単量体（特
開平１−１９７４９１号公報）、アリールシクロブテン
を含んでなる組成物およびそれから製造された重合体組
成物（特開昭６３−５０１１５７号公報）あるいは、そ
のオリゴマーなどがより好ましい。

【０１１４】また、ベンゾシクロブテン樹脂（ポリマ
ー）は、低誘電率有機材料であり、誘電率が２．７程度
と低い。

【０１１５】本発明では、半導体素子部や配線部等、電
解が集中する部分の側壁に有機絶縁体を形成するので、
有機絶縁体は低誘電率であることが好ましい。

【０１１６】その面では、ベンゾシクロブテン樹脂（ポ
リマー）以外に、低誘電率絶縁体の材料の使用が可能で
あり、有機ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ、比誘
電率約３〜３．５）、ポリアリールエーテルやポリイミ
ド（比誘電率約３〜３．５）等の耐熱性樹脂、フッ化ポ
リイミド（比誘電率約２．７）、フレア（Ｆｌｅａｒ、
商標名）、フッ化パリレン（ＡＦ―４、商標名、比誘電
率約２．４）、サイトップ（商標名、比誘電率２．
１）、フッ化ポリアリールエーテル（比誘電率２．
６）、テフロン（商標名、比誘電率２．１〜１．９）、
フッ化アモルファスカーボン等のフロロカーボン樹脂等
も利用できる。

【０１１７】しかし、ベンゾシクロブテン樹脂（ポリマ
ー）は、ポリイミド樹脂に比較して吸水率が１０分の１
程度と低いため、表面保護膜として使用した際、半導体
装置の耐湿性の向上効果が大きくより好ましい。

【０１１８】また、上記の実施の形態では、熱硬化によ
り前駆体から有機絶縁膜を形成する材料の例をあげた
が、熱硬化以外に、紫外線照射などにより硬化する性質
の有機絶縁体材料を使用することもできる。

【０１１９】一般に、有機絶縁体の多くは、酸素に対し
て耐性が低く、空気中で加熱された場合、１００℃から
２００℃の温度でも顕著に劣化し、誘電率や電気伝導率
などの電気的な特性に変化を生じる場合がある。特に半
導体工程で通常使用する酸素プラズマによるレジスト除
去の工程を行うと有機絶縁体の表面に著しい凹凸を生じ
る場合がある。従来の構造では、素子、あるいはウエハ
の全面に有機絶縁体を形成するため、どうしても有機絶
縁体が露出する工程が生じてしまい、仕方なく通常より
処理温度を下げたり、上記の酸素プラズマによるレジス
トの残さ除去を省いたりするため、素子の製造歩留りを
低下させる要因となっていた。あるいは、有機絶縁膜の
酸素による劣化を防ぐため、全面に形成した有機絶縁体
の表面に無機絶縁膜を形成すると、有機絶縁体と無機絶
縁膜の熱膨張率の差によるストレスが局所に集中して無
機絶縁膜が割れる場合が多くやはり製品歩留りの低下の
要因となっていた。

【０１２０】それに対し、本発明では、図４に示したよ
うに、無機絶縁膜で全体を被覆することで有機絶縁体を
被覆して次のショットキー電極の形成でも有機絶縁体が
露出することなく行えている。つまり、有機絶縁体を段
差面のみに形成していることで、配線上のほとんどの場
所に有機絶縁膜が存在しないため、無機絶縁膜で被覆し
た後、有機絶縁体を露出させることなく次の工程を行う
ことができる。

【０１２１】上記の説明では触れていないが、実際に
は、ショットキー電極やオーミック電極から配線を引き
出す工程、あるいは、配線上にさらに厚い配線を形成し
配線抵抗を低減させる構造とする工程、配線電極をさら
に接続して回路を構成する工程、スクライブラインを形
成する工程、さらにはウエハから切り出し、素子毎に分
離し、パッケージ等に実装する工程が行われる。これら
の工程においても、本発明の構造では、同じように有機
絶縁体を露出させることなく行うことができる。

【０１２２】（実施の形態６）本実施の形態では、実施
の形態１から実施の形態５の半導体装置を用いて構成し
たアンテナ一体型の無線通信回路装置の例について説明
する。

【０１２３】本実施の形態の無線通信回路装置は、図８
に示すように、セラミック基板４０２上に並べて搭載さ
れた無線送信回路装置を構成するＩＣ（集積回路チッ
プ）４０１Ａと、無線受信回路装置を構成するＩＣ４０
１Ｂとを備えている。これらのＩＣ４０１Ａ，４０１Ｂ
は、セラミック基板４０２に樹脂接着剤４０６で貼り付
けられた金属カバー４０５によって覆われている。基板
裏面にはアンテナ４０７が一体に設けられている。特に
３０ＧＨｚから９０ＧＨｚの超高周波の通信では、ケー
ブルを介することによる伝送損失を避けるために、この
ようなアンテナ一体型の構成が必要とされる。

【０１２４】無線送信回路装置を構成するＩＣ４０１Ａ
は、ローカル信号を逓倍し、ミキサに入力し、１ＧＨｚ
から３ＧＨｚの入力信号を６０ＧＨｚから６４ＧＨｚの
ミリ波帯域に周波数変換し、増幅回路で増幅し、基板裏
面のアンテナ４０７から送信する。無線受信回路装置を
構成するＩＣ４０１Ｂは、６０ＧＨｚから６４ＧＨｚの
ミリ波帯域の無線信号を基板裏面のアンテナ４０７によ
って受信し、増幅回路で増幅し、同じく逓倍されたロー
カル信号が入力されたミキサ回路で１ＧＨｚから３ＧＨ
ｚの信号に周波数変換して出力する。

【０１２５】ＩＣ４０１Ａ，４０１Ｂは、それぞれ実施
の形態１から実施の形態５で作製された半導体装置を含
んでいる。これらのＩＣ４０１Ａ，４０１Ｂの作製に当
たっては、半導体基板上にそれらの半導体装置の各電極
につながる入出力回路を形成し、ＨＢＴやＦＥＴによる
増幅回路と、ローカル発振器、ローカル信号周波数を逓
倍する信号逓倍回路、ダイオードによるミキサ回路をそ
れぞれ構成する。そのような半導体基板を５０μｍの厚
さに研磨し、裏面に金錫合金４０３Ａ，４０３Ｂを蒸着
し、スクライブラインで切断する。このようにして、チ
ップの形態のＩＣ４０１Ａ，４０１Ｂが得られる。

【０１２６】ＩＣ４０１Ａ，４０１Ｂの実装に当たって
は、セラミック基板４０２上の金からなる回路パターン
（図示せず）に、各ＩＣ裏面の金錫合金４０３Ａ，４０
３Ｂを接触させ、２５０℃以上の加熱を加えて両者を接
合する。次に、ＩＣ４０１Ａ，４０１Ｂの表面の電極パ
ッド（図示せず）とセラミック基板４０２上の金からな
る回路パターンとをボンディングワイヤ４０４により配
線する。その後、セラミック基板４０２に金属カバー４
０５を樹脂接着剤４０６で貼り付けて、ＩＣ４０１Ａ，
４０１Ｂを封止する。

【０１２７】このアンテナ一体型の無線通信回路装置で
は、実施の形態１から実施の形態５の半導体装置を用い
てＩＣ４０１Ａ，４０１Ｂを構成しているので、ＩＣ４
０１Ａ，４０１Ｂの耐水性が高まっている。したがっ
て、上述のような樹脂接着剤４０６による封止や、樹脂
パッケージを用いることが可能となる。したがって、製
造コストを低減できる。なお、従来は、素子の耐水性が
不十分であったため、溶融金属によるパッケージの気密
封止を行う必要があり、高コストとなっていた。

【０１２８】また、ＩＣ４０１Ａ，４０１Ｂとセラミッ
ク基板４０２との接合に金錫合金を使用しているので、
ＩＣ４０１Ａ，４０１Ｂからセラミック基板４０２へ熱
が伝わり易い。したがって、ＩＣ４０１Ａ，４０１Ｂの
温度上昇を抑えることができ、装置が長時間故障せず動
作することができる。

【０１２９】また、このアンテナ一体型の無線通信回路
装置では、実施の形態１から実施の形態５の半導体装置
を用いてＩＣ４０１Ａ，４０１Ｂを構成しているので、
ＩＣ４０１Ａ，４０１Ｂをセラミック基板４０２に金錫
合金４０３Ａ，４０３Ｂで２５０℃以上の加熱を加えて
接合する時、有機絶縁体のせいで素子が劣化することが
ない。したがって、実装時の歩留りを向上でき、製造コ
ストをさらに低減できる。これに対して、従来技術のよ
うに素子の全面に有機絶縁体を形成した構成では、有機
絶縁体の熱膨張のせいで無機絶縁膜にクラックが入って
劣化する場合があり、実装時の歩留りが低下し、製造コ
ストを上昇させる要因となっていた。

【０１３０】

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の半
導体装置の製造方法によれば、階段状構造の要素である
段差面が有機絶縁体からなるサイドウォールで覆われた
状態となるので、作製された半導体装置の信頼性が高ま
る。しかも、段差面の下縁、上縁に連なる第１、第２平
坦面上には有機絶縁体が存在しない状態となるので、有
機絶縁体に起因した反りを抑制できる。したがって、ウ
エハプロセス中やウエハプロセス終了後に問題が生じな
い。したがって、歩留りを向上でき、製造コストを低減
できる。

【０１３１】また、この発明の半導体装置および無線通
信回路装置では、信頼性が高められる上、歩留りを向上
でき、製造コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施形態のショットキーダイオ
ードの製造方法を説明する工程断面図である。

【図２】 上記製造方法により作製されたショットキー
ダイオードの断面と平面パターンレイアウトを示す図で
ある。

【図３】 この発明の一実施形態のヘテロ接合バイポー
ラトランジスタの製造方法を説明する工程断面図であ
る。

【図４】 上記製造方法により作製されたヘテロ接合バ
イポーラトランジスタの断面図である。

【図５】 上記製造方法により作製されたヘテロ接合バ
イポーラトランジスタの平面パターンレイアウトを示す
図である。

【図６】 この発明の一実施形態の電界効果トランジス
タの製造方法を説明する図である。

【図７】 上記製造方法により作製された電界効果トラ
ンジスタを示す図である。

【図８】 この発明の一実施形態の無線通信回路装置の
構造を示す図である。

【図９】 半導体素子を有機絶縁体で被覆する従来技術
を説明する図である。

【符号の説明】

１０２ オーミック接合形成用半導体層 １０３ ショットキー接合形成用半導体層 １０４ オーミック電極 １０６，２１６，３０９ 前駆体 １０７，１１１，２０４，２０７，２０９，３０５，３
１５ 段差面 １０８，１０９，１１０，２１８，２１９，２２０，２
２１，３１２，３１２′，３１３，３１４ 有機絶縁体
からなるサイドウォール １１４ ひさし要素 ２０３ サブコレクタ層 ２０５ コレクタ層 ２０６ ベース層 ２０８ エミッタ層 ２１３ エミッタ配線電極 ２１４ ベース配線電極 ２１５ コレクタ配線電極 ３０２ 半導体層 ４０１Ａ，４０１Ｂ ＩＣ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 29/812 Ｆターム(参考） 4M104 AA03 AA07 CC01 CC03 DD06 DD17 DD34 DD61 DD78 EE05 EE09 EE12 EE17 EE18 GG03 GG06 GG11 GG19 HH13 HH20 5F003 BA11 BA13 BA92 BB08 BE08 BP12 BP31 BP93 5F102 GB01 GC01 GD01 GV05 GV08 HC11 HC18

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面側に、段差面とそれぞれこの段差面
   の下縁、上縁に連なる第１、第２平坦面とを含む階段状
   構造を有する半導体基板上に、所定の粘性を有し所定の
   有機絶縁体に変化すべき前駆体を塗布する工程と、 上記前駆体を硬化して上記有機絶縁体に変化させる工程
   と、 反応性イオンエッチングを行って、上記有機絶縁体のう
   ち上記第１および第２平坦面上に存する部分を除去する
   一方、上記有機絶縁体のうち上記段差面を覆う部分を残
   してサイドウォールを形成する工程とを含むことを特徴
   とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 表面側に、段差面とそれぞれこの段差面
   の下縁、上縁に連なる第１、第２平坦面とを含む階段状
   構造を有する半導体基板上に、所定の粘性を有し所定の
   有機絶縁体に変化すべき前駆体を塗布する工程と、 反応性イオンエッチングを行って、上記前駆体のうち上
   記第１および第２平坦面上に存する部分を除去する一
   方、上記前駆体のうち上記段差面を覆う部分を残してサ
   イドウォールを形成する工程と、 上記サイドウォールをなす前駆体を硬化して上記有機絶
   縁体に変化させる工程とを含むことを特徴とする半導体
   装置の製造方法。
3. 【請求項３】 表面側に、段差面とそれぞれこの段差面
   の下縁、上縁に連なる第１、第２平坦面とを含む階段状
   構造を有する半導体基板上に、所定の粘性を有し所定の
   有機絶縁体に変化すべき前駆体を塗布する工程と、 溶剤による溶解を行って、上記前駆体のうち上記第１お
   よび第２平坦面上に存する部分を除去する一方、上記前
   駆体のうち上記段差面を覆う部分を残してサイドウォー
   ルを形成する工程と、 上記サイドウォールをなす前駆体を硬化して上記有機絶
   縁体に変化させる工程とを含むことを特徴とする半導体
   装置の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の
   半導体装置の製造方法において、 上記前駆体を塗布する工程の前に、上記第１平坦面から
   上記段差面の上縁を越えて側方へ突起したひさし要素を
   形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の
   半導体装置の製造方法において、 上記前駆体を塗布する工程の前に、上記第１平坦面上の
   所定の位置に所定の厚さを有する第１電極を形成して、
   上記前駆体を塗布したとき、その前駆体の表面張力によ
   って、上記第１電極の側面と上記段差面とを前駆体が連
   なって覆うようにしたことを特徴とする半導体装置の製
   造方法。
6. 【請求項６】 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の
   半導体装置の製造方法において、 上記前駆体を塗布する工程の前に、上記第２平坦面上の
   所定の位置に所定の厚さを有する第２電極を形成して、
   上記前駆体を塗布したとき、上記段差面と上記第２電極
   の側面を覆う前駆体が共通に重なるようにしたことを特
   徴とする半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の
   半導体装置の製造方法において、 上記前駆体を塗布する工程の前に、上記第１平坦面、段
   差面および第２平坦面上にまたがる所定パターンの第３
   電極を形成し、 上記段差面のうち少なくとも上記第３電極に覆われてい
   ない部分に上記サイドウォールを形成することを特徴と
   する半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項７のいずれか一つに
   記載の半導体装置の製造方法において、 上記前駆体はベンゾシクロブテン基含有化合物を含有す
   ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 【請求項９】 段差面とそれぞれこの段差面の下縁、上
   縁に連なる第１、第２平坦面とを含む階段状構造を有
   し、上記段差面が有機絶縁体からなるサイドウォールで
   覆われる一方、上記第１および第２平坦面上には有機絶
   縁体が存在しないことを特徴とする半導体装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の半導体装置におい
    て、 半導体からなるメサ部が上記階段状構造を有し、上記メ
    サ部の要素である段差面の全周にわたって上記サイドウ
    ォールが形成されていることを特徴とする半導体装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の半導体装置におい
    て、 この半導体装置はダイオードであり、 上記メサ部はショットキー接合またはオーミック接合を
    形成するための半導体層を含むことを特徴とする半導体
    装置。
12. 【請求項１２】 請求項１０に記載の半導体装置におい
    て、 この半導体装置はヘテロ接合バイポーラトランジスタで
    あり、 上記メサ部はエミッタ層、ベース層、コレクタ層または
    サブコレクタ層を少なくとも一つ含むことを特徴とする
    半導体装置。
13. 【請求項１３】 請求項９に記載の半導体装置におい
    て、 この半導体装置は電界効果トランジスタであり、 半導体からなるメサ部またはリセス溝を有する半導体層
    が上記階段状構造を有することを特徴とする半導体装
    置。
14. 【請求項１４】 請求項９乃至請求項１３のいずれか一
    つに記載の半導体装置を樹脂封止したことを特徴とする
    無線通信回路装置。