JP2011193021A

JP2011193021A - 半導体装置及びその製造方法

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Publication number: JP2011193021A
Application number: JP2011123269A
Authority: JP
Inventors: Naoto Ando; 直人安藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2026-05-19
Also published as: JP5360134B2

Abstract

【課題】外力を受けても変形あるいは破壊しにくい半導体装置の構造及びその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体基板１表面に第１の掘り込み部を形成する。複数の配線電極３は第１の掘り込み部に埋め込まれた埋め込み部と半導体基板１上に露出する露出部とからなる。複数の配線電極のうち所定の配線電極３間にエアーブリッジ電極６が設けられている。配線電極３とエアーブリッジ電極６との接続は、配線電極３の露出部に第２の掘り込み部を形成し、エアーブリッジ電極６の脚部の接続部を第２の掘り込み部に埋め込むことによって行う。
【選択図】図９

Description

この発明は半導体装置、特に多層構造の電極を有し、上層の電極が下層の電極と空中で交差するエアーブリッジ電極を有する半導体装置及びその製造方法に関するものである。

図１３〜図１６は、例えば特許文献１に示された従来のこの種半導体装置の構造及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。

先ず、図１３に示すように、半導体基板１上に形成した層間絶縁膜２ａの上に、複数の配線電極３を例えばリフトオフ法を用いて形成し、その上に別の層間絶縁膜２ｂを形成して配線電極３上の所定の位置にコンタクトホール２ｃを開口する。

次に、図１４に示すように、層間絶縁膜２ｂ上にレジスト４ａでパターンを形成し、コンタクトホール２ｃ上にエッチングによって配線電極３の表面に達する開口部を形成した後、レジスト４ａ上に給電電極層５を例えばスパッタにて全面に形成する。

次に、図１５に示すように、給電電極層５の上に別のレジスト４ｂでパターンを形成し、エアーブリッジ電極６を例えばメッキ法を用いて形成する。

その後、図１６に示すように、図１５における最上部のレジスト４ｂを除去した上で不要な給電電極層５を例えばイオンミリングで除去し、最後にエアーブリッジ電極６下のレジスト４ａも除去してエアーブリッジ電極６を形成する。

特開平５−３４３５４３号公報

従来のこの種半導体装置は上記のように構成されているため、エアーブリッジ電極のサイズを縮小しようとしてエアーブリッジ電極６の配線電極３と接続されている脚部接続部６ａの断面積を減少させると、チップ分離の際にウェハ表面の洗浄に使用する水流等が図１７の矢印Ａで示すように外力として作用し、その結果、図１７の矢印Ｂで示すように、エアーブリッジ電極６の脚部接続部６ａが配線電極３から剥離して屈曲、破壊するという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、水流等の外力を受けても変形あるいは破壊しにくい半導体装置の構造及びその製造方法を提供することを目的とする。

この発明に係る半導体装置は、半導体基板表面に第１の掘り込み部を形成し、上記第１の掘り込み部に埋め込まれた埋め込み部と上記半導体基板上に露出する露出部とからなる複数の配線電極及び上記複数の配線電極のうち所定の配線電極間に設けられたエアーブリッジ電極を備え、上記配線電極とエアーブリッジ電極との接続は、上記配線電極の露出部に第２の掘り込み部を形成し、上記エアーブリッジ電極の脚部の接続部を上記第２の掘り込み部に埋め込むことによって行うものである。

この発明に係る半導体装置は上記のように構成されているため、横方向からの外力に対して十分に抗することができる他、配線電極と脚部接続部との接触面積が従来より大幅に増加して接着力が向上するため、エアーブリッジ電極の強度が向上し、外力が作用しても剥離や破壊が生じにくくなるものである。

この発明の実施の形態１による半導体装置の構造及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。この発明の実施の形態１による半導体装置の構造及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。この発明の実施の形態１による半導体装置の構造及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。この発明の実施の形態１による半導体装置の構造及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。この発明の実施の形態２による半導体装置の構造及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。この発明の実施の形態２による半導体装置の構造及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。この発明の実施の形態３による半導体装置の構造及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。この発明の実施の形態３による半導体装置の構造及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。この発明の実施の形態３による半導体装置の構造及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。この発明の実施の形態４による半導体装置の構造及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。この発明の実施の形態４による半導体装置の構造及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。この発明の実施の形態４による半導体装置の構造及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。従来の半導体装置の構造及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。従来の半導体装置の構造及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。従来の半導体装置の構造及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。従来の半導体装置の構造及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。従来の半導体装置の問題点を説明するための説明図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１〜図４は、実施の形態１による半導体装置の構造、及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。なお、図１３〜図１６と同一または相当部分には同一符号を付している。

実施の形態１の構造及び製造方法は、先ず、図１に示すように、半導体基板１上に形成した層間絶縁膜２ａ上に、複数の配線電極３を例えばリフトオフ法を用いて形成し、その上に別の層間絶縁膜２ｂを形成して配線電極３上の所定の位置にコンタクトホール２ｃを開口する。

次に、層間絶縁膜２ｂ上にレジスト４ａでパターンを形成した後、矢印７で示すイオンミリング等のエッチングで、コンタクトホール２ｃ上に開口部４ｃを形成し、更に、配線電極３に掘り込み部３ｂを形成し、レジスト４ａを除去する。掘り込み部３ｂの深さは配線電極３の厚さのほぼ半分となるようにする。

次に、図２に示すように、層間絶縁膜２ｂ上に再度レジスト４ａでパターンを形成し、その後、給電電極層５を例えばスパッタにて全面に形成する。この時、配線電極３の掘り込み部３ｂには図２に示すように、断面Ｕ字状となる形で給電電極層５が形成される。

その後、図３に示すように、給電電極層５の上にレジスト４ｂでパターンを形成し、エアーブリッジ電極６を例えばメッキ法を用いて形成する。エアーブリッジ電極６は給電電極層５の上に延びる平坦層６ａと、この平坦層６ａに連なって配線電極３の掘り込み部３ｂ内に埋め込まれる脚部６ｂとから構成される。

その後、図４に示すように、図３における最上部のレジスト４ｂを除去した上で不要な給電電極層５を例えばイオンミリングで除去し、最後にエアーブリッジ電極６下のレジスト４ａも除去してエアーブリッジ電極６を形成する。

実施の形態１による半導体装置及び製造方法は上記のように構成され、エアーブリッジ電極の脚部接続部の端部が配線電極に形成された掘り込み部に埋め込まれるようになっているため、横方向からの外力に対して十分に抗することができる他、配線電極と脚部接続部との接触面積が従来より大幅に増加して接着力が向上するため、エアーブリッジ電極の強度が向上し、外力が作用しても剥離や破壊が生じにくくなるものである。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。図５及び図６は、実施の形態２による半導体装置の構造、及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。なお、図１〜図４と同一または相当部分には同一符号を付している。

実施の形態２の構造及び製造方法は、図５に示すように、半導体基板１上に形成した層間絶縁膜２ａの上に、複数の配線電極３を例えばリフトオフ法を用いて形成し、その上に別の層間絶縁膜２ｂを形成して配線電極３上の所定の位置にコンタクトホール２ｃを開口する。

次に、層間絶縁膜２ｂ上にレジスト４ａでパターンを形成した後、矢印７Ａで示すイオンミリング等のエッチングを斜め方向に実施し、コンタクトホール２ｃ上に開口部４ｃを形成し、更に、配線電極３に外方に向けた楔状の中空部からなる掘り込み部３ｃを形成し、レジスト４ａを除去する。

その後、図には示していないが上述した実施の形態１と同様に、層間絶縁膜２ｂ上に再度レジスト４ａでパターンを形成し、その後、給電電極層５を例えばスパッタにて全面に形成する。この時、配線電極３の楔状の中空部からなる掘り込み部３ｃには図６に示すように、楔状中空部の内面にも給電電極層５が形成される。その後、給電電極層５の上にレジスト４ｂでパターンを形成し、エアーブリッジ電極６を例えばメッキ法を用いて形成する。エアーブリッジ電極６の脚部６ｂの端部は図６に示すように、配線電極３の楔状の中空部からなる掘り込み部３ｃに埋め込まれることになる。

次に、図６に示すように、最上部のレジスト４ｂ（図３参照）を除去した上で不要な給電電極層５を例えばイオンミリングで除去し、最後にエアーブリッジ電極６下のレジスト４ａも除去してエアーブリッジ電極６を形成する。

実施の形態２による半導体装置及び製造方法は上記のように構成され、配線電極の掘り込み部が楔状の中空部として形成されているため、実施の形態１による効果に加えて、エアーブリッジ電極の脚部が剥離方向の外力に対して一段と耐力アップするものである。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。図７〜図９は、実施の形態３による半導体装置の構造、及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。なお、図１〜図４と同一または相当部分には同一符号を付している。

実施の形態３の構造及び製造方法は、先ず、図７に示すように、半導体基板１上に、レジスト４ｄで所定の位置に開口パターン４ｅを形成し、エッチングによって半導体基板１に第１の掘り込み部１ａを形成する。次に、レジスト４ｄを除去した後、図８に示すように、半導体基板１上に層間絶縁膜２ａを形成し、半導体基板１の第１の掘り込み部１ａの上その他に、複数の配線電極３を例えばリフトオフ法を用いて形成し、その上に別の層間絶縁膜２ｂを形成した後、配線電極３上に開口部２ｃを形成する。

この時、配線電極３には第１の掘り込み部１ａに埋め込まれた埋め込み部３ｄと半導体基板上に露出する露出部３ｅとが形成されると共に、上記埋め込み部３ｄと層間絶縁膜２ａの下面が図示のように半導体基板１の第１の掘り込み部１ａに嵌まり込む形となり、配線電極３の露出部３ｅには第２の掘り込み部３ｂが形成されることになる。

次に、図には示していないが上述した実施の形態１と同様に、層間絶縁膜２ｂ上にレジスト４ａでパターンを形成し、その後、給電電極層５を例えばスパッタにて全面に形成する。その後、給電電極層５の上にレジスト４ｂでパターンを形成し、エアーブリッジ電極６を例えばメッキ法を用いて形成する。エアーブリッジ電極６の脚部６ｂの端部は図９に示すように、配線電極３の掘り込み部３ｂに埋め込まれることになる。

次に、図９に示すように、最上部のレジスト４ｂ（図３参照）を除去した上で不要な給電電極層５を例えばイオンミリングで除去し、最後にエアーブリッジ電極６下のレジスト４ａも除去してエアーブリッジ電極６を形成する。

実施の形態３による半導体装置及び製造方法は上記のように構成され、半導体基板に掘り込み部を形成しているため、配線電極自身を加工することなく、配線電極の露出部に掘り込み部を形成することができ、横方向変位に対する抗力増大、接着面積増加による剥離防止を図ることができる。

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４を図にもとづいて説明する。図１０〜図１２は、実施の形態４による半導体装置の構造、及びその製造方法のステップを順次説明するための説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。なお、図７〜図９と同一または相当部分には同一符号を付している。

実施の形態４の構造及び製造方法は、先ず、図１０に示すように、半導体基板１上に、レジスト４ｄで所定の位置に開口パターン４ｅを形成し、異方性のエッチング剤、例えば酒石酸水溶液等を用いてエッチングを行い、半導体基板１上に外方に向けた楔状の中空部からなる第１の掘り込み部１ｂを形成する。

次に、レジスト４ｄを除去した後、図１１に示すように、半導体基板１上に層間絶縁膜２ａを形成し、第１の掘り込み部１ｂの上に、複数の配線電極３を例えばリフトオフ法を用いて形成し、その上に別の層間絶縁膜２ｂを形成した後、配線電極３上に開口部２ｃを形成する。

この時、配線電極３には第１の掘り込み部１ｂに埋め込まれた埋め込み部３ｄと半導体基板上に露出する露出部３ｅとが形成されると共に、上記埋め込み部３ｄと層間絶縁膜２ａの下面が図示のように半導体基板１の第１の掘り込み部１ｂに嵌まり込む形となり、配線電極３の露出部３ｅには第２の掘り込み部３ｃが形成されることになる。

次に、図には示していないが上述した実施の形態１と同様に、層間絶縁膜２ｂ上にレジスト４ａでパターンを形成し、その後、給電電極層５を例えばスパッタにて全面に形成する。その後、給電電極層５の上にレジスト４ｂでパターンを形成し、エアーブリッジ電極６を例えばメッキ法を用いて形成する。エアーブリッジ電極６の脚部６ｂの端部は図１２に示すように、配線電極３の掘り込み部３ｃに埋め込まれることになる。

次に、図１２に示すように、最上部のレジスト４ｂ（図３参照）を除去した上で不要な給電電極層５を例えばイオンミリングで除去し、最後にエアーブリッジ電極６下のレジスト４ａも除去してエアーブリッジ電極６を形成する。

実施の形態４による半導体装置及び製造方法は上記のように構成され、半導体基板に外方に向けた楔状の中空部からなる第１の掘り込み部を形成しているため、この掘り込み部に埋め込まれる配線電極の埋め込み部も楔状となることから、エアーブリッジ電極の脚部に対する剥離方向の外力に対して十分な耐力が得られるものである。

なお、以上の説明の中で例示した加工方法は、それに限られるものではなく、その構造を形成できるものであれば他のどのような方法でもよいことは言うまでもない。

また、エアーブリッジ電極の形態、配線電極の形態は、図示の形態に限られるものではなく、同様な効果が得られるものであれば他の形態でもよいことは言うまでもない。

１半導体基板、２ａ、２ｂ層間絶縁膜、２ｃコンタクトホール、３配線電極、４ａ、４ｂレジスト、５給電電極層、６エアーブリッジ電極、
６ａ平坦部、６ｂ脚部、７エッチング。

Claims

半導体基板表面に第１の掘り込み部を形成し、上記第１の掘り込み部に埋め込まれた埋め込み部と上記半導体基板上に露出する露出部とからなる複数の配線電極及び上記複数の配線電極のうち所定の配線電極間に設けられたエアーブリッジ電極を備え、上記配線電極とエアーブリッジ電極との接続は、上記配線電極の露出部に第２の掘り込み部を形成し、上記エアーブリッジ電極の脚部の接続部を上記第２の掘り込み部に埋め込むことによって行うことを特徴とする半導体装置。
上記第１の掘り込み部は、外方に向けた楔状の中空部として形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
半導体基板上に複数の配線電極を形成する第１のステップと、上記配線電極及び上記半導体基板上に層間絶縁膜を形成すると共に、上記配線電極上にコンタクトホールを開口する第２のステップと、上記層間絶縁膜上に第１のレジストパターンを形成した後、エッチングによって上記コンタクトホールを経て上記配線電極に掘り込み部を形成し、上記第１のレジストパターンを除去する第３のステップと、上記層間絶縁膜上に第２のレジストパターンを形成した後、第２のレジストパターン上及び上記掘り込み部内に給電電極層を形成する第４のステップと、上記給電電極層の上に第３のレジストパターンを形成した後、上記掘り込み部内に埋め込む脚部と、上記脚部に連なり上記給電電極層上に延びる平坦部とからなるエアーブリッジ電極をメッキによって一体的に形成する第５のステップと、上記第２、第３のレジストパターンを除去する第６のステップとを有する半導体装置の製造方法。
上記第３のステップにおいて、エッチングを斜め方向に実施することにより、上記掘り込み部が外方に向けた楔状の中空部として形成されることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
半導体基板上に第１のレジストパターンを形成し、エッチングによって所定位置に複数の第１の掘り込み部を形成する第１のステップと、第１のレジストパターンを除去した後、上記半導体基板上の第１の掘り込み部に埋め込まれた埋め込み部と上記半導体基板上に露出する露出部とからなる配線電極を形成し、上記配線電極及び上記半導体基板上に層間絶縁膜を形成すると共に、上記配線電極上にコンタクトホールを開口する第２のステップと、上記層間絶縁膜上に第２のレジストパターンを形成した後、エッチングによって上記コンタクトホールを経て上記配線電極の露出部に第２の掘り込み部を形成し、上記第２のレジストパターンを除去する第３のステップと、上記層間絶縁膜上に第３のレジストパターンを形成した後、第３のレジストパターン上及び上記第２の掘り込み部内に給電電極層を形成する第４のステップと、上記給電電極層の上に第４のレジストパターンを形成した後、上記第２の掘り込み部内に埋め込む脚部と、上記脚部に連なり上記給電電極層上に延びる平坦部とからなるエアーブリッジ電極をメッキによって形成する第５のステップと、上記第３、第４のレジストパターンを除去する第６のステップとを有する半導体装置の製造方法。
上記第１のステップにおいて、異方性エッチングにより、複数の第１の掘り込み部が外方に向けた楔状の中空部として形成されることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。