JP3471723B2 - ベアチップ実装対応多層配線とその作製方法 - Google Patents
ベアチップ実装対応多層配線とその作製方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ベアチップ実装に
適用可能な、ＧａＡｓ系およびＳｉ系通信用ＩＣ・混成
マイクロ波回路等の半導体集積回路におけるベアチップ
実装対応多層配線およびその作製方法に関する。
適用可能な、ＧａＡｓ系およびＳｉ系通信用ＩＣ・混成
マイクロ波回路等の半導体集積回路におけるベアチップ
実装対応多層配線およびその作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＡｓ系およびＳｉ系通信用１Ｃ・混
成マイクロ波回路等の半導体集積回路の配線では、多数
の配線層を厚い有機材料を用いた絶縁膜を通してＶＩＡ
（バイアコンタクト）接続して形成した多層配線構造
が、回路の小型化や多機能化に有効である。
成マイクロ波回路等の半導体集積回路の配線では、多数
の配線層を厚い有機材料を用いた絶縁膜を通してＶＩＡ
（バイアコンタクト）接続して形成した多層配線構造
が、回路の小型化や多機能化に有効である。
【０００３】従来のこの種の配線を持つ半導体チップ
は、セラミック等の完全密封ケースに入れて使用された
ため、配線部分の耐湿特性は全く問題にならなかった。
また、有機材料は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等
の無機材料に比べて吸湿性が高いため、耐湿特性が悪く
十分な信頼性が得られないと一般的に思われていた。こ
のため、高い耐湿性を必要とする用途に適用するための
検討はあまりなされていなかった。
は、セラミック等の完全密封ケースに入れて使用された
ため、配線部分の耐湿特性は全く問題にならなかった。
また、有機材料は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等
の無機材料に比べて吸湿性が高いため、耐湿特性が悪く
十分な信頼性が得られないと一般的に思われていた。こ
のため、高い耐湿性を必要とする用途に適用するための
検討はあまりなされていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、通信機器の急速
な成長に伴い、上述の半導体デバイスにおいても低コス
ト化が望まれるようになってきた。また、デバイス製作
のコストダウンも進み、パッケージのコスト高が目立ち
はじめ、コストの低いベアチップ実装の要求が高まって
いる。
な成長に伴い、上述の半導体デバイスにおいても低コス
ト化が望まれるようになってきた。また、デバイス製作
のコストダウンも進み、パッケージのコスト高が目立ち
はじめ、コストの低いベアチップ実装の要求が高まって
いる。
【０００５】しかし、無機材料は耐湿性の点では有効で
あると考えられているが、無機材料を用いて厚い層間膜
を作製することは非常に難しいという問題がある。
あると考えられているが、無機材料を用いて厚い層間膜
を作製することは非常に難しいという問題がある。
【０００６】また、有機層間膜の上に保護膜として耐湿
性に優れた無機膜を堆積する方法も考えられるが、有機
膜と無機膜では熱膨張係数が大きく異なるため、無機膜
にひびが入り易く、十分な信頼性が得られないという問
題がある。
性に優れた無機膜を堆積する方法も考えられるが、有機
膜と無機膜では熱膨張係数が大きく異なるため、無機膜
にひびが入り易く、十分な信頼性が得られないという問
題がある。
【０００７】一方、配線メタルについては、配線の主メ
タルであるＡｕ（金）は耐湿性については全く問題はな
いが、配線の下地メタル層については、Ｗ（タングステ
ン）系のメタルは密着性が高く、スパッタでの堆積が容
易、ドライエッチングでの加工が容易等の利点はある
が、Ｗは抵抗率が低く、酸化には強いが、エレクトロマ
イグレーションを起こし易いという問題があり、またＷ
Ｓｉ（タングステンシリサイド）メタルは抵抗率は比較
的低いが酸化され易いという問題がある。
タルであるＡｕ（金）は耐湿性については全く問題はな
いが、配線の下地メタル層については、Ｗ（タングステ
ン）系のメタルは密着性が高く、スパッタでの堆積が容
易、ドライエッチングでの加工が容易等の利点はある
が、Ｗは抵抗率が低く、酸化には強いが、エレクトロマ
イグレーションを起こし易いという問題があり、またＷ
Ｓｉ（タングステンシリサイド）メタルは抵抗率は比較
的低いが酸化され易いという問題がある。
【０００８】また、Ｔｉ（チタン）系メタルは加工性が
悪く、ドライエッチングで除去しにくいことから、加工
後にＴｉ原子が残り易く、耐圧特性が劣化しやすいとい
う問題があり、また、Ｐｔ（白金）系メタルは密着性が
悪く、ボンディング時にパッド剥離を起こし易いという
問題があった。
悪く、ドライエッチングで除去しにくいことから、加工
後にＴｉ原子が残り易く、耐圧特性が劣化しやすいとい
う問題があり、また、Ｐｔ（白金）系メタルは密着性が
悪く、ボンディング時にパッド剥離を起こし易いという
問題があった。
【０００９】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解消し、層間膜や保護膜として特定の含水率を有
する有機膜を用い、配線の主メタル層との密着性が良
く、かつ酸素原子が侵入しにくいアモルファス組織の下
地メタル層を有する配線部分の耐湿特性に優れた信頼性
の高いベアチップ実装対応多層配線およびその作製方法
を提供することにある。
題点を解消し、層間膜や保護膜として特定の含水率を有
する有機膜を用い、配線の主メタル層との密着性が良
く、かつ酸素原子が侵入しにくいアモルファス組織の下
地メタル層を有する配線部分の耐湿特性に優れた信頼性
の高いベアチップ実装対応多層配線およびその作製方法
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、特許請求の範囲に記載のような構成とする
ものである。すなわち、請求項１に記載のように、電子
デバイスと、少なくとも一層よりなる下層配線を有する
半導体基板上に、上記下層配線と上層配線とを繋ぐコン
タクトホール部を有し、膜内部に所定の含水率で水分を
閉じ込め、かつ膜外部に水分が滲出しにくい性状の含水
率が重量％で１〜５％のポリイミド系有機材料よりなる
層間膜を設け、該層間膜上に、配線の主メタル層との密
着性が良く、酸素原子が侵入しにくいアモルファス構造
のＷＳｉＮ系金属化合物よりなる下地メタル層を堆積
し、その上に配線の主メタル層を堆積して、上層配線パ
ターンを形成し、該上層配線パターンの上部に上記含水
率を有するポリイミド系有機材料よりなる保護膜を少な
くとも設けてなるベアチップ実装対応多層配線とするも
のである。
するために、特許請求の範囲に記載のような構成とする
ものである。すなわち、請求項１に記載のように、電子
デバイスと、少なくとも一層よりなる下層配線を有する
半導体基板上に、上記下層配線と上層配線とを繋ぐコン
タクトホール部を有し、膜内部に所定の含水率で水分を
閉じ込め、かつ膜外部に水分が滲出しにくい性状の含水
率が重量％で１〜５％のポリイミド系有機材料よりなる
層間膜を設け、該層間膜上に、配線の主メタル層との密
着性が良く、酸素原子が侵入しにくいアモルファス構造
のＷＳｉＮ系金属化合物よりなる下地メタル層を堆積
し、その上に配線の主メタル層を堆積して、上層配線パ
ターンを形成し、該上層配線パターンの上部に上記含水
率を有するポリイミド系有機材料よりなる保護膜を少な
くとも設けてなるベアチップ実装対応多層配線とするも
のである。
【００１１】また、請求項２に記載のように、請求項１
において、上記アモルファス構造のＷＳｉＮ系金属化合
物を構成するＷ、Ｓｉ、Ｎの原子比は、必ずしも化学量
論的でなくてもよく、構成元素の量に多少の変動があっ
ても、Ｗ原子間の隙間をＳｉとＮが隙間なく埋めたアモ
ルファス構造を有するベアチップ実装対応多層配線とす
るものである。
において、上記アモルファス構造のＷＳｉＮ系金属化合
物を構成するＷ、Ｓｉ、Ｎの原子比は、必ずしも化学量
論的でなくてもよく、構成元素の量に多少の変動があっ
ても、Ｗ原子間の隙間をＳｉとＮが隙間なく埋めたアモ
ルファス構造を有するベアチップ実装対応多層配線とす
るものである。
【００１２】また、請求項３に記載のように、請求項１
において、上記層間膜または保護膜、もしくは上記層間
膜および保護膜は、含水率が重量％で２〜３％のポリイ
ミド系有機材料よりなるベアチップ実装対応多層配線と
するものである。
において、上記層間膜または保護膜、もしくは上記層間
膜および保護膜は、含水率が重量％で２〜３％のポリイ
ミド系有機材料よりなるベアチップ実装対応多層配線と
するものである。
【００１３】また、請求項４に記載のように、電子デバ
イスと、少なくとも一層よりなる下層配線を形成した半
導体基板上に、水分を膜内部に所定の含水率で閉じこ
め、かつ膜外部に水分が滲出しにくい性状の含水率が重
量％で１〜５％のポリイミド系有機材料を用いて層間膜
を堆積する工程と、次に、下層配線と上層配線を繋ぐコ
ンタクトホール部を上記有機材料よりなる層間膜に形成
する工程と、上記層間膜上に、配線の主メタル層との密
着性を向上させるためのＷＳｉＮ系金属化合物よりなる
アモルファス構造の下地メタル層を堆積する工程と、上
記下地メタル層上に、配線の主メタル層をメッキするた
めのメッキ用電極層を堆積し、電解メッキにより上記主
メタル層を堆積する工程と、上記配線の主メタル層の表
面に、レジスト材料を用いて配線パタンを有するレジス
トマスクを形成した後、該マスクを用いて、ミリング法
により、不必要な主メタル部分および下地メタル部分を
除去して上層配線を加工形成する工程と、上記レジスト
マスクを除去した後、フッ素系ガスを用いた反応性イオ
ンエッチングにより、上記層間膜表面にわずかに残った
下地メタル原子をエッチング除去する工程と、上記主メ
タル層の表面および層間膜の表面上に、上記層間膜と同
じポリイミド系有機材料を用いて保護膜を堆積した後、
該保護膜上に配線のパッド出しパタンを有するレジスト
マスクを形成し、該マスクを用いて配線のパッド領域を
形成した後、上記レジストマスクを除去する工程とを含
むベアチップ実装対応多層配線の作製方法とするもので
ある。
イスと、少なくとも一層よりなる下層配線を形成した半
導体基板上に、水分を膜内部に所定の含水率で閉じこ
め、かつ膜外部に水分が滲出しにくい性状の含水率が重
量％で１〜５％のポリイミド系有機材料を用いて層間膜
を堆積する工程と、次に、下層配線と上層配線を繋ぐコ
ンタクトホール部を上記有機材料よりなる層間膜に形成
する工程と、上記層間膜上に、配線の主メタル層との密
着性を向上させるためのＷＳｉＮ系金属化合物よりなる
アモルファス構造の下地メタル層を堆積する工程と、上
記下地メタル層上に、配線の主メタル層をメッキするた
めのメッキ用電極層を堆積し、電解メッキにより上記主
メタル層を堆積する工程と、上記配線の主メタル層の表
面に、レジスト材料を用いて配線パタンを有するレジス
トマスクを形成した後、該マスクを用いて、ミリング法
により、不必要な主メタル部分および下地メタル部分を
除去して上層配線を加工形成する工程と、上記レジスト
マスクを除去した後、フッ素系ガスを用いた反応性イオ
ンエッチングにより、上記層間膜表面にわずかに残った
下地メタル原子をエッチング除去する工程と、上記主メ
タル層の表面および層間膜の表面上に、上記層間膜と同
じポリイミド系有機材料を用いて保護膜を堆積した後、
該保護膜上に配線のパッド出しパタンを有するレジスト
マスクを形成し、該マスクを用いて配線のパッド領域を
形成した後、上記レジストマスクを除去する工程とを含
むベアチップ実装対応多層配線の作製方法とするもので
ある。
【００１４】本発明のベアチップ実装対応多層配線およ
びその作製方法は、次の２点の改善を行ったものであ
る。すなわち、（１）従来、多層配線の耐湿性について
有機材料の含水率（吸湿性）が問題とされてきたが、含
水率の低い材料は内部に水分を含むことができないた
め、水分の通過性は逆に非常に高い。このため、メタル
配線の腐食に必要とする水分量が十分に通過してしまう
ことになり、耐湿性が悪くなる。（２）一方、含水率
が、例えば１〜５％と適度にある材料は、膜内部で水分
をしっかりと保持する性質があるため、水分の通過性は
非常に低いことになる。したがって、耐湿性としては後
者の方が適していることになる。
びその作製方法は、次の２点の改善を行ったものであ
る。すなわち、（１）従来、多層配線の耐湿性について
有機材料の含水率（吸湿性）が問題とされてきたが、含
水率の低い材料は内部に水分を含むことができないた
め、水分の通過性は逆に非常に高い。このため、メタル
配線の腐食に必要とする水分量が十分に通過してしまう
ことになり、耐湿性が悪くなる。（２）一方、含水率
が、例えば１〜５％と適度にある材料は、膜内部で水分
をしっかりと保持する性質があるため、水分の通過性は
非常に低いことになる。したがって、耐湿性としては後
者の方が適していることになる。
【００１５】図２に、非常に腐食され易いＷＳｉ（タン
グステンシリサイド）メタルを、吸湿性の低い、例え
ば、含水率が０.２％のＢＣＢ〔ベンゾシクロブテン（B
enzocyclobutene）〕被覆、または、適度な吸湿性、例
えば含水率が１〜５％のポリイミド（Polyimide）で覆
った試料の腐食状況を示す抵抗変化率〔抵抗Ｒ／初期の
抵抗Ｒｏ〕と試験時間との関係を示す。試験条件は、８
５℃、８５％Ｒ.Ｈ.である。比較のため、被覆せずにメ
タル（ＷＳｉ）が剥き出し状態の試料の結果も併せて示
す。
グステンシリサイド）メタルを、吸湿性の低い、例え
ば、含水率が０.２％のＢＣＢ〔ベンゾシクロブテン（B
enzocyclobutene）〕被覆、または、適度な吸湿性、例
えば含水率が１〜５％のポリイミド（Polyimide）で覆
った試料の腐食状況を示す抵抗変化率〔抵抗Ｒ／初期の
抵抗Ｒｏ〕と試験時間との関係を示す。試験条件は、８
５℃、８５％Ｒ.Ｈ.である。比較のため、被覆せずにメ
タル（ＷＳｉ）が剥き出し状態の試料の結果も併せて示
す。
【００１６】図２より、吸湿性（含水率）の低いＢＣＢ
被覆より、適度の吸湿性を持つポリイミド被覆の方がＲ
／Ｒｏの値がほぼ一定で抵抗変化がなく、良好な耐湿特
性を示している。なお、ポリイミドの含水率は重量％で
１〜５％のものが好ましく、配線の耐湿性の点から言っ
て、より好ましい含水率の範囲は２〜３％である。
被覆より、適度の吸湿性を持つポリイミド被覆の方がＲ
／Ｒｏの値がほぼ一定で抵抗変化がなく、良好な耐湿特
性を示している。なお、ポリイミドの含水率は重量％で
１〜５％のものが好ましく、配線の耐湿性の点から言っ
て、より好ましい含水率の範囲は２〜３％である。
【００１７】本発明は下地メタルとして、Ｗ（タングス
テン）系メタルの利点を有しながら、水分が浸入しにく
いアモルファス構造のＷＳｉＮ系金属化合物を用いるこ
と、および下地メタルであるＷＳｉＮ系金属化合物のミ
リング加工工程において、Ｗを確実に除去し、残ったＷ
原子の移動によるショート故障を防止するために、さら
にフッ素系ガスの反応性イオンエッチング工程を導入す
ることを特徴としたものである。
テン）系メタルの利点を有しながら、水分が浸入しにく
いアモルファス構造のＷＳｉＮ系金属化合物を用いるこ
と、および下地メタルであるＷＳｉＮ系金属化合物のミ
リング加工工程において、Ｗを確実に除去し、残ったＷ
原子の移動によるショート故障を防止するために、さら
にフッ素系ガスの反応性イオンエッチング工程を導入す
ることを特徴としたものである。
【００１８】下地メタル層を形成するＷＳｉＮ系金属化
合物は、Ｗ原子間の隙間をＳｉとＮが隙間なく埋めたア
モルファス構造となっているため、酸化の原因となる酸
素の侵入が非常に難しく、耐湿性に優れたメタル化合物
と言える。また、アモルファス構造であるため、原子の
移動も難しく、このためエレクトロマイグレーションも
起こしにくいという特徴がある。
合物は、Ｗ原子間の隙間をＳｉとＮが隙間なく埋めたア
モルファス構造となっているため、酸化の原因となる酸
素の侵入が非常に難しく、耐湿性に優れたメタル化合物
と言える。また、アモルファス構造であるため、原子の
移動も難しく、このためエレクトロマイグレーションも
起こしにくいという特徴がある。
【００１９】このＷＳｉＮ系金属化合物を構成するＷ、
Ｓｉ、Ｎの原子比は、必ずしも化学量論的量でなくても
よく、構成元素の量に多少の変動があっても、Ｗ原子間
の隙間をＳｉとＮが隙間なく埋めたアモルファス構造を
とるものであれば本発明の下地メタル層として適用する
ことが可能である。
Ｓｉ、Ｎの原子比は、必ずしも化学量論的量でなくても
よく、構成元素の量に多少の変動があっても、Ｗ原子間
の隙間をＳｉとＮが隙間なく埋めたアモルファス構造を
とるものであれば本発明の下地メタル層として適用する
ことが可能である。
【００２０】図３に各種のメタルおよびメタル化合物の
抵抗変化率（腐食状況）と試験時間の関係を示す。メタ
ル上に保護膜はなく剥き出し状態の試料である。試験条
件は、８５℃、８５％Ｒ.Ｈ.である。ＷＳｉＮ系金属化
合物が水分に対し最も耐食性がよく、下地メタル層に適
していることが分かる。
抵抗変化率（腐食状況）と試験時間の関係を示す。メタ
ル上に保護膜はなく剥き出し状態の試料である。試験条
件は、８５℃、８５％Ｒ.Ｈ.である。ＷＳｉＮ系金属化
合物が水分に対し最も耐食性がよく、下地メタル層に適
していることが分かる。
【００２１】ただし、Ｗ系化合物は、ミリング加工等の
機械的除去方法では完全に除去することは難しい。残留
したＷ原子は湿度の低いときには全く問題は生じない
が、高温高湿下では単体メタル原子であるため容易に移
動し、ショート故障の原因となる。このため、本発明の
多層配線の作製方法においては、ミリング加工後に、例
えば、フッ素系ガスの反応性イオンエッチング工程を追
加し、残留したＷ原子をほぼ完全に除去することによ
り、Ｗ原子の移動によるショート故障を起こすことな
く、耐湿性に優れた信頼性の高いベアチップ実装対応多
層配線を実現できる効果がある。
機械的除去方法では完全に除去することは難しい。残留
したＷ原子は湿度の低いときには全く問題は生じない
が、高温高湿下では単体メタル原子であるため容易に移
動し、ショート故障の原因となる。このため、本発明の
多層配線の作製方法においては、ミリング加工後に、例
えば、フッ素系ガスの反応性イオンエッチング工程を追
加し、残留したＷ原子をほぼ完全に除去することによ
り、Ｗ原子の移動によるショート故障を起こすことな
く、耐湿性に優れた信頼性の高いベアチップ実装対応多
層配線を実現できる効果がある。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下に、本発明のベアチップ実装
対応多層配線の作製方法に関する実施の形態を例示し、
図面を用いてさらに詳細に説明する。図１は本発明の実
施の形態で例示するベアチップ実装対応多層配線の作製
過程を示す工程図である。
対応多層配線の作製方法に関する実施の形態を例示し、
図面を用いてさらに詳細に説明する。図１は本発明の実
施の形態で例示するベアチップ実装対応多層配線の作製
過程を示す工程図である。
【００２３】図１（ａ）に示すように、下層配線２を有
する半導体基板１に、ポリイミド等の有機材料よりなる
層間膜３を堆積する。
する半導体基板１に、ポリイミド等の有機材料よりなる
層間膜３を堆積する。
【００２４】次に、レジスト等の材料を用いて穴パタン
５を有するレジストマスク４を形成し、該レジストマス
ク４を用いて、Ｏ２（酸素）／ＣＦ４（四フッ化炭素）
の混合ガスを用いてＲＩＥ（反応性イオンエッチング）
により、層間膜３に、下層配線２の表面に達する穴パタ
ン５を形成する〔図１（ｂ）〕。
５を有するレジストマスク４を形成し、該レジストマス
ク４を用いて、Ｏ２（酸素）／ＣＦ４（四フッ化炭素）
の混合ガスを用いてＲＩＥ（反応性イオンエッチング）
により、層間膜３に、下層配線２の表面に達する穴パタ
ン５を形成する〔図１（ｂ）〕。
【００２５】次に、酸素プラズマ処理（灰化処理）等に
より、レジストマスク４を除去する〔図１（ｃ）〕。
より、レジストマスク４を除去する〔図１（ｃ）〕。
【００２６】次に、穴パタン５の内部も含めた層間膜３
の表面全域に、まず密着性向上のためのＷＳｉＮ系金属
化合物よりなる下地メタル層６と、メッキ用電極７とし
て薄くＡｕ（金）をスパッタ法により連続して形成す
る。次いで、メッキ用電極７を用いて、その上に、Ａｕ
の電解メッキにより、主メタル配線層８を堆積する〔図
１（ｄ）〕。
の表面全域に、まず密着性向上のためのＷＳｉＮ系金属
化合物よりなる下地メタル層６と、メッキ用電極７とし
て薄くＡｕ（金）をスパッタ法により連続して形成す
る。次いで、メッキ用電極７を用いて、その上に、Ａｕ
の電解メッキにより、主メタル配線層８を堆積する〔図
１（ｄ）〕。
【００２７】次に、穴パタン領域および所望の配線パタ
ン領域をフォトレジスト９で覆い、ミリングにより不要
な領域の主メタル配線層８、メッキ用電極７、および下
地メタル層６を除去する〔図１（ｅ）〕。
ン領域をフォトレジスト９で覆い、ミリングにより不要
な領域の主メタル配線層８、メッキ用電極７、および下
地メタル層６を除去する〔図１（ｅ）〕。
【００２８】この後、フォトレジスト９を酸素プラズマ
処理（灰化処理）などにより除去した後、ＳＦ６（六フ
ッ化イオウ）ガスを用いたＲＩＥなどで層間膜３上に残
ったわずかなＷ原子を除去する〔図１（ｆ）〕。
処理（灰化処理）などにより除去した後、ＳＦ６（六フ
ッ化イオウ）ガスを用いたＲＩＥなどで層間膜３上に残
ったわずかなＷ原子を除去する〔図１（ｆ）〕。
【００２９】次に、ポリイミド等の有機材料の保護膜１
０を堆積する。次いで、レジスト等の材料を用いてパッ
ド出しパタン１２を有するレジストマスク１１を形成す
る〔図１（ｇ）〕。
０を堆積する。次いで、レジスト等の材料を用いてパッ
ド出しパタン１２を有するレジストマスク１１を形成す
る〔図１（ｇ）〕。
【００３０】次に、レジストマスク１１を用いて、Ｏ２
／ＣＦ４の混合ガスを用いたＲＩＥにより、配線のパッ
ド部１３上の保護膜１０を除去し、次いで、酸素プラズ
マ処理（灰化処理）などにより、レジストマスク１１を
除去し、ベアチップ実装対応多層配線構造を作製する
〔図１（ｈ）〕。
／ＣＦ４の混合ガスを用いたＲＩＥにより、配線のパッ
ド部１３上の保護膜１０を除去し、次いで、酸素プラズ
マ処理（灰化処理）などにより、レジストマスク１１を
除去し、ベアチップ実装対応多層配線構造を作製する
〔図１（ｈ）〕。
【００３１】このように、本発明の多層配線の作製方法
において、ミリング加工後に、例えば、フッ素系ガスの
反応性イオンエッチング工程を追加し、残留したＷ原子
を完全に除去することにより、Ｗ原子の移動等によるシ
ョート故障が抑止できる耐湿性に優れた信頼性の高いベ
アチップ実装対応多層配線を実現することができた。
において、ミリング加工後に、例えば、フッ素系ガスの
反応性イオンエッチング工程を追加し、残留したＷ原子
を完全に除去することにより、Ｗ原子の移動等によるシ
ョート故障が抑止できる耐湿性に優れた信頼性の高いベ
アチップ実装対応多層配線を実現することができた。
【００３２】本実施の形態では、メッキ用電極７として
Ａｕをスパッタした薄膜を用い、主メタル配線層８はＡ
ｕの電解メッキ層としたが、Ａｕの代りにＡｕ合金を用
いることもでき、あるいはＣｕ（銅）またはＣｕ合金等
を用いることも可能であり、主メタル配線層としての所
定の性能を有する金属または合金であれば本発明に適用
できることは言うまでもない。
Ａｕをスパッタした薄膜を用い、主メタル配線層８はＡ
ｕの電解メッキ層としたが、Ａｕの代りにＡｕ合金を用
いることもでき、あるいはＣｕ（銅）またはＣｕ合金等
を用いることも可能であり、主メタル配線層としての所
定の性能を有する金属または合金であれば本発明に適用
できることは言うまでもない。
【００３３】
【発明の効果】本発明のベアチップ実装対応多層配線と
その作製方法によれば、層間膜や保護膜として耐湿性に
優れたポリイミド等の有機膜を用い、また、配線の主メ
タルとの密着性が良く、酸素原子が侵入しにくいアモル
ファス構造のＷＳｉＮ系金属化合物の下地メタル層を設
けることにより耐湿性に優れた多層配線構造を実現する
ことができる。
その作製方法によれば、層間膜や保護膜として耐湿性に
優れたポリイミド等の有機膜を用い、また、配線の主メ
タルとの密着性が良く、酸素原子が侵入しにくいアモル
ファス構造のＷＳｉＮ系金属化合物の下地メタル層を設
けることにより耐湿性に優れた多層配線構造を実現する
ことができる。
【００３４】さらに、本発明の多層配線の作製方法によ
れば、ミリング加工後に、例えば、フッ素系ガスの反応
性イオンエッチング工程を追加し、残留したＷ原子を完
全に除去することにより、Ｗ原子の移動等によるショー
ト故障を抑止できる耐湿性に優れた信頼性の高いベアチ
ップ実装対応多層配線を簡易な工程で作製することが可
能となる。これにより、ＧａＡｓ系およびＳｉ系通信用
ＩＣ・混成マイクロ波回路等の半導体集積回路の低コス
ト化と信頼性の向上に寄与することができる。
れば、ミリング加工後に、例えば、フッ素系ガスの反応
性イオンエッチング工程を追加し、残留したＷ原子を完
全に除去することにより、Ｗ原子の移動等によるショー
ト故障を抑止できる耐湿性に優れた信頼性の高いベアチ
ップ実装対応多層配線を簡易な工程で作製することが可
能となる。これにより、ＧａＡｓ系およびＳｉ系通信用
ＩＣ・混成マイクロ波回路等の半導体集積回路の低コス
ト化と信頼性の向上に寄与することができる。
【図１】本発明の実施の形態で例示したベアチップ実装
対応多層配線の作製方法を示す工程図。
対応多層配線の作製方法を示す工程図。
【図２】ＷＳｉメタルを、吸水性の低いＢＣＢまたはポ
リイミド系有機材料で被覆した場合の試料の抵抗変化率
（腐食状況）と試験時間の関係を示す図。
リイミド系有機材料で被覆した場合の試料の抵抗変化率
（腐食状況）と試験時間の関係を示す図。
【図３】各種のメタルおよびメタル化合物の抵抗変化率
（腐食状況）と試験時間の関係を示す図。
（腐食状況）と試験時間の関係を示す図。
１…基板
２…下層配線
３…層間膜
４…レジストマスク
５…穴パタン
６…下地メタル層
７…メッキ用電極
８…主メタル配線層
９…レジストマスク
１０…保護膜
１１…レジストマスク
１２…パッド出しパタン
１３…配線のパッド部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/3205
H01L 21/768
H01L 23/12
Claims (4)
- 【請求項１】電子デバイスと、少なくとも一層よりなる
下層配線を有する半導体基板上に、上記下層配線と上層
配線とを繋ぐコンタクトホール部を有し、膜内部に所定
の含水率で水分を閉じ込め、かつ膜外部に水分が滲出し
にくい性状の含水率が重量％で１〜５％のポリイミド系
有機材料よりなる層間膜を設け、該層間膜上に、配線の
主メタル層との密着性が良く、酸素原子が侵入しにくい
アモルファス構造のＷＳｉＮ系金属化合物よりなる下地
メタル層を堆積し、その上に配線の主メタル層を堆積し
て、上層配線パターンを形成し、該上層配線パターンの
上部に上記含水率を有するポリイミド系有機材料よりな
る保護膜を少なくとも設けてなることを特徴とするベア
チップ実装対応多層配線。 - 【請求項２】請求項１において、上記アモルファス構造
のＷＳｉＮ系金属化合物を構成するＷ、Ｓｉ、Ｎの原子
比は、必ずしも化学量論的でなくてもよく、構成元素の
量に多少の変動があっても、Ｗ原子間の隙間をＳｉとＮ
が隙間なく埋めたアモルファス構造を有することを特徴
とするベアチップ実装対応多層配線。 - 【請求項３】請求項１において、上記層間膜または保護
膜、もしくは上記層間膜および保護膜は、含水率が重量
％で２〜３％のポリイミド系有機材料よりなることを特
徴とするベアチップ実装対応多層配線。 - 【請求項４】電子デバイスと、少なくとも一層よりなる
下層配線を形成した半導体基板上に、水分を膜内部に所
定の含水率で閉じこめ、かつ膜外部に水分が滲出しにく
い性状の含水率が重量％で１〜５％のポリイミド系有機
材料を用いて層間膜を堆積する工程と、 次に、下層配線と上層配線を繋ぐコンタクトホール部を
上記有機材料よりなる層間膜に形成する工程と、 上記層間膜上に、配線の主メタル層との密着性を向上さ
せるためのＷＳｉＮ系金属化合物よりなるアモルファス
構造の下地メタル層を堆積する工程と、 上記下地メタル層上に、配線の主メタル層をメッキする
ためのメッキ用電極層を堆積し、電解メッキにより上記
主メタル層を堆積する工程と、 上記配線の主メタル層の表面に、レジスト材料を用いて
配線パタンを有するレジストマスクを形成した後、該マ
スクを用いて、ミリング法により、不必要な主メタル部
分および下地メタル部分を除去して上層配線を加工形成
する工程と、 上記レジストマスクを除去した後、フッ素系ガスを用い
た反応性イオンエッチングにより、上記層間膜表面にわ
ずかに残った下地メタル原子をエッチング除去する工程
と、 上記主メタル層の表面および層間膜の表面上に、上記層
間膜と同じポリイミド系有機材料を用いて保護膜を堆積
した後、該保護膜上に配線のパッド出しパタンを有する
レジストマスクを形成し、該マスクを用いて配線のパッ
ド領域を形成した後、上記レジストマスクを除去する工
程とを含むことを特徴とするベアチップ実装対応多層配
線の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000200773A JP3471723B2 (ja) | 2000-07-03 | 2000-07-03 | ベアチップ実装対応多層配線とその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000200773A JP3471723B2 (ja) | 2000-07-03 | 2000-07-03 | ベアチップ実装対応多層配線とその作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002026010A JP2002026010A (ja) | 2002-01-25 |
| JP3471723B2 true JP3471723B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=18698587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000200773A Expired - Fee Related JP3471723B2 (ja) | 2000-07-03 | 2000-07-03 | ベアチップ実装対応多層配線とその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3471723B2 (ja) |
-
2000
- 2000-07-03 JP JP2000200773A patent/JP3471723B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002026010A (ja) | 2002-01-25 |
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