JPH01196828A - Manufacture of semiconductor device having carbon film formed thereon - Google Patents

Manufacture of semiconductor device having carbon film formed thereon

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JPH01196828A
JPH01196828A JP63022382A JP2238288A JPH01196828A JP H01196828 A JPH01196828 A JP H01196828A JP 63022382 A JP63022382 A JP 63022382A JP 2238288 A JP2238288 A JP 2238288A JP H01196828 A JPH01196828 A JP H01196828A
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gas
film
plasma
carbon film
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Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Abstract

PURPOSE:To chemically stabilize a selective etching of carbon or a film containing as a main ingredient carbon by selectively removing the carbon or the film containing the carbon as the main ingredient by plasma oxidized gas. CONSTITUTION:In a gas system 10, hydrogen as carrier gas, hydrocarbon gas as reactive gas, oxidized gas as gas for etching a carbon film, and fluoride gas as etching gas are respectively introduced through a valve 28, a flowrate meter 29 to the nozzles 25, 25' in a reaction system 30. A substrate or gas to be treated is fed from a preliminary chamber 5 into a reaction chamber 4 by opening a gate valve 6, reduced under pressure in the chamber 4 to grow a carbon film or to etch the film. In this case, electric energy is applied from a high frequency electrode 15, a matching transformer 16, and a DC bias power source 17 between a pair of electrodes 2 and 3 to generate a plasma 40, thereby improving the treatment speed.

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明はビッカース硬度2000g/mm2以上または
熱伝導度2.5W/cm deg以上の炭素または炭素
を主成分とする被膜(以下単に炭素膜という)を選択的
にプラズマエツチングすることによる半導体装置作製方
法に関する。
Detailed Description of the Invention "Field of Application of the Invention" The present invention relates to carbon or a coating mainly composed of carbon (hereinafter simply referred to as carbon film) having a Vickers hardness of 2000 g/mm2 or more or a thermal conductivity of 2.5 W/cm deg or more. This invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device by selectively plasma etching.

「従来技術」 炭素膜のコーティングに関しては、本発明人の出願にな
る特許願「炭素被膜を有する複合体およびその作製方法
」 (特願昭56−146936  昭和56年9月1
7日出願)が知られている。しかしこれらは炭素膜の成
膜に関して述べられているのみであり、この炭素または
炭素を主成分とする被膜の選択的なエツチングに関する
ものではない。
"Prior Art" Regarding carbon film coating, the patent application filed by the present inventor is entitled "Composite with Carbon Film and Method for Preparing the Same" (Japanese Patent Application No. 56-146936, September 1, 1988).
(filed on the 7th) is known. However, these only discuss the formation of a carbon film, and do not relate to selective etching of this carbon or a film mainly composed of carbon.

「従来の問題点」 さらにこのエツチングを微細加工が容易なドライエツチ
ング方法、特に好ましくはプラズマエツチングを応用す
ることの可能性はまったく知られていない。そしてこの
炭素膜は特に耐薬品性が強く、また硬度が大きいため、
エンチングすることは不可能と思われていた。
``Conventional Problems'' Furthermore, the possibility of applying a dry etching method that facilitates microfabrication, particularly preferably plasma etching, is not known at all. This carbon film has particularly strong chemical resistance and high hardness, so
It seemed impossible to etch it.

しかし炭素膜の工業的応用を考えると、選択エツチング
方法の確立はきわめて重要なものである。
However, when considering the industrial application of carbon films, it is extremely important to establish a selective etching method.

本発明はかかる目的を解決するためになされたものであ
る。
The present invention has been made to solve this object.

r問題を解決すべき手段」 本発明は、半導体基板または基体(基板上に電気配線等
が設けられた全体)上に炭素または炭素を主成分とする
被膜を形成し、この被膜上にプラズマ化した酸素化物気
体に対してブロッキング作用を有するマスクを配設し、
このマスク被膜のない炭素膜をプラズマ化して酸素化物
気体によりエツチング除去せんとするものである。
The present invention involves forming a film of carbon or a film mainly composed of carbon on a semiconductor substrate or a base (the entire board on which electrical wiring, etc. are provided), and then forming a film on this film to form plasma. A mask that has a blocking effect against the oxygenated gas is provided,
The purpose is to turn this carbon film without a mask coating into plasma and remove it by etching with an oxygenate gas.

本発明は、エチレン、メタンのような炭化水素気体を直
流または高周波、特に基体側に正の直流バイヤスを加え
た高周波電界によりプラズマを発生させた雰囲気中に導
入し、分解せしめることによりsp’混成軌道を有する
C−C結合を作り、結果として、グラファイトのような
非透光性の導電性または不良導電性の炭素を作るのでは
なく、作製条件により求められた光学的エネルギバンド
巾(Egという)が1.OeV以上、好ましくは1.5
〜5.5eVを有するダイヤモンドに類似の絶縁性の炭
素または炭素を主成分とする被膜を形成する。
In the present invention, a hydrocarbon gas such as ethylene or methane is introduced into an atmosphere in which plasma is generated by direct current or high frequency, especially a high frequency electric field with a positive direct current bias applied to the substrate side, and is decomposed into an sp' hybrid gas. Rather than creating a C-C bond with an orbital, resulting in a non-transparent conductive or poorly conductive carbon like graphite, the optical energy band width (called Eg) determined by the fabrication conditions is ) is 1. OeV or more, preferably 1.5
A diamond-like insulating carbon or carbon-based coating having a voltage of ~5.5 eV is formed.

本発明に用いる炭素は、その硬度もビッカース硬度が2
000Kg/mm”以上、好ましくは4500Kg/m
m2以上、理想的には6500Kg/mm”というダイ
ヤモンド類似の硬さを有する、または熱伝導度が2.!
IJ/cm deg以上好ましくは4.0〜6゜OW/
cm degを有するアモルファス(非晶質)または5
〜200人の大きさの微結晶性を有するセミアモルファ
ス(半非晶質)構造を有する炭素またはこの炭素中に水
素、ハロゲン元素が25原子%以下または■価または7
価の不純物が5原子%以下、また窒素がN/C≦0.0
5の濃度に添加されたいわゆる炭素を主成分、とする炭
素(以下本発明においては単に炭素という)を固体上に
設けた複合体を設けんとしたものである。
The hardness of the carbon used in the present invention is 2 on the Vickers hardness.
000Kg/mm” or more, preferably 4500Kg/m
m2 or more, ideally has a hardness similar to diamond of 6,500 Kg/mm", or a thermal conductivity of 2.!
IJ/cm deg or more preferably 4.0~6゜OW/
Amorphous with cm deg or 5
Carbon having a semi-amorphous structure with microcrystallinity of ~200 people, or hydrogen or halogen element in this carbon of 25 atomic % or less, or a valence of 7 or
Valance impurity is 5 at% or less, and nitrogen is N/C≦0.0
The present invention is intended to provide a composite body in which carbon (hereinafter simply referred to as carbon in the present invention) whose main component is so-called carbon added to a concentration of 5 is provided on a solid.

本発明は、さらにこの炭素膜に対し、酸素(02)。The present invention further provides oxygen (02) for this carbon film.

大気(酸素、窒素混合気体)、No、、NO□、N20
.酸素と水素との混合気体、水等の酸素化物気体をプラ
ズマ反応装置内に導入し、好ましくは炭素膜を形成した
反応装置と同じ反応装置内に導入し、この装置内に予め
配設されたエツチングがされるべき基体上のマスクのな
い部分の炭素膜をプラズマエツチングをして除去する。
Atmosphere (oxygen, nitrogen mixed gas), No, , NO□, N20
.. An oxygenate gas such as a mixed gas of oxygen and hydrogen or water is introduced into a plasma reactor, preferably into the same reactor in which the carbon film is formed, and a The carbon film on the unmasked portions of the substrate to be etched is removed by plasma etching.

本発明は、かくしてマイクロエレクトロニクス用の集積
回路等が半導体中に作られた基板上のボンディングパッ
ドまたは電気配線が形成されている基体上に炭素膜を形
成し、炭素膜を選択エツチングして用いたものである。
In the present invention, a carbon film is formed on a substrate on which an integrated circuit for microelectronics or the like is formed in a semiconductor, on which bonding pads or electrical wiring are formed, and the carbon film is selectively etched. It is something.

以下に図面に従って本発明の作製方法を記す。The manufacturing method of the present invention will be described below according to the drawings.

「実施例1」 第1図は本発明を実施するための炭素または炭素を主成
分とする被膜を形成するため、およびかかる被膜を選択
的にエツチング除去するためのプラズマCVD装置およ
びプラズマエツチング装置即ちプラズマ処理装置の概要
を示す。
``Example 1'' FIG. 1 shows a plasma CVD apparatus and a plasma etching apparatus for forming carbon or a coating mainly composed of carbon and for selectively etching and removing such a coating for carrying out the present invention. An overview of the plasma processing equipment is shown.

図面では、ガス系(10)において、キャリアガスであ
る水素を(11)より、反応性気体である炭化水素気体
、例えばメタン、エチレンを(12)より、炭素膜のエ
ツチング気体である酸素化物気体、例えば酸素を(13
)、六弗化硫黄等の弗化物気体のエツチング気体を(1
4)よりバルブ(28)、流量計(29)をへて反応系
(30)中のノズル(25) 、 (25’ )に導入
される。
In the drawing, in the gas system (10), hydrogen as a carrier gas is added to (11), a hydrocarbon gas as a reactive gas such as methane or ethylene is added to (12), and an oxygenate gas is used as an etching gas for the carbon film. , for example, oxygen (13
), etching gas of fluoride gas such as sulfur hexafluoride (1
4), is introduced into the nozzles (25) and (25') in the reaction system (30) through the valve (28) and the flow meter (29).

反応系(30)では、反応室(4)、ロード、アンロー
ド用の予備室(5)を有し、その間にはゲイト弁(6)
を有する。処理される基板または基体は、予備室(5)
よりゲイト弁(6)を開として反応室(4)に至り、さ
らにゲイト弁(6)を閉とした後、反応室にて減圧下に
て炭素膜の成膜または炭素膜のエツチング処理を行う。
The reaction system (30) has a reaction chamber (4), a preliminary chamber (5) for loading and unloading, and a gate valve (6) between them.
has. The substrate or substrate to be processed is placed in the preliminary chamber (5)
The gate valve (6) is then opened to reach the reaction chamber (4), and after further closing the gate valve (6), a carbon film is formed or etched under reduced pressure in the reaction chamber. .

反応室(4)では第1の電極(2)およびその補助電極
(2′)、被形成面または被エツチング面を具備する処
理用基板(1)、第2の電極(3)を有し、一対の電極
(2) 、 (3)間には、高周波電極(15)、マツ
チングトランス(16) 、直流バイヤス電源(17)
より電気エネルギが加えられ、プラズマ(40)が発生
する。反応性気体のより一層の分解を行うためには、2
.45GHzのマイクロ波で励起室(26)にて200
W  〜2KWのマイクロ波励起を与える。すると活性
の反応性気体の量を増やすことができ、炭素の成膜速度
を約5倍、炭素の酸素による工・ソチング速度を約4倍
に向上することができた。
The reaction chamber (4) has a first electrode (2) and its auxiliary electrode (2'), a processing substrate (1) having a surface to be formed or a surface to be etched, and a second electrode (3); Between the pair of electrodes (2) and (3), there is a high frequency electrode (15), a matching transformer (16), and a DC bias power source (17).
More electrical energy is applied and plasma (40) is generated. In order to further decompose the reactive gas, 2.
.. 200 min in an excitation chamber (26) with a 45 GHz microwave.
Give microwave excitation of W ~2KW. As a result, the amount of active reactive gas could be increased, and the rate of carbon film formation could be increased by about five times, and the rate of processing and soching carbon with oxygen could be increased by about four times.

これらの反応性気体は、反応空間(40)で0.01〜
l torr例えばQ、1torrとし、高周波による
電磁エネルギにより50W〜5KWのエネルギを加えら
れる。
These reactive gases are present in the reaction space (40) at a concentration of 0.01 to
1 torr, for example, Q, and 50W to 5KW of energy can be applied by high frequency electromagnetic energy.

直流バイヤスは、被形成面上に一200〜600V (
実質的には一400〜+400V)を加える。なぜなら
、直流バイヤスが零のときは自己バイヤスが一200V
 (第2の電極を接地レベルとして)を有しているため
である。
The DC bias is applied to the surface to be formed at -200 to 600 V (
Substantially -400 to +400V) is applied. This is because when the DC bias is zero, the self-bias is 1200V.
(with the second electrode at ground level).

成膜用の反応性気体は、例えばメタン:水素=1:1と
した。第1の電極(2)の裏側には、例えば冷却または
加熱手段(9)を有し、基板温度を150〜−100°
Cに保持させる。かくしてプラズマ(40)により被形
成面上にビッカーズ硬度2000Kg/mm”以上を有
する、または/および、熱伝導度2.5W/cm de
g以上のC−C結合を多数形成したアモルファス構造ま
たは微結晶構造を有するアモルファス構造の炭素を生成
させた。さらにこの電磁エネルギは50W〜IKWを供
給し、単位面積あたり0.03〜3W/cm”のプラズ
マエネルギを加えた。成膜速度は、100〜1000人
/分を有し、特に表面温度を一50〜150°Cとし、
直流バイアスを+100〜300v加えた場合、その成
膜速度は100〜200人/分(メタンを用いマイクロ
波を用いない場合’) 、500〜1000人/分(メ
タンを用いマイクロ波を用いた場合、またはエチレンを
用いマイクロ波を用いた場合)を得た。
The reactive gas for film formation was, for example, methane:hydrogen=1:1. For example, a cooling or heating means (9) is provided on the back side of the first electrode (2) to keep the substrate temperature at 150 to -100°.
Let C hold it. Thus, the plasma (40) causes the surface to be formed to have a Vickers hardness of 2000 Kg/mm" or more, and/or a thermal conductivity of 2.5 W/cm de
Carbon having an amorphous structure or a microcrystalline structure in which a large number of C--C bonds of 1 g or more were formed was produced. Furthermore, this electromagnetic energy supplied 50 W to IKW, and added plasma energy of 0.03 to 3 W/cm'' per unit area. 50-150°C,
When applying a DC bias of +100 to 300 V, the film formation rate is 100 to 200 people/min (when using methane and not using microwaves), and 500 to 1000 people/minute (when using methane and using microwaves). , or using ethylene and microwaves) were obtained.

これらはすべてビッカーズ硬度が2000Kg/mm 
”以上を有する条件のみを良品とする。
All of these have a Vickers hardness of 2000Kg/mm.
``Only products that meet the above conditions are considered good quality.

もちろんグラファイトが主成分(50%以上)ならばき
わめて柔らかく、かつ黒色で本発明とはまったく異質な
ものである。
Of course, if graphite is the main component (50% or more), it is extremely soft and black, which is completely different from the present invention.

この反応生成物は基体(1)上面に被膜として形成され
る。反応後の不要物は排気系(20)よりターボ分子ポ
ンプ(22)、ロータリーポンプ(23)を経て排気さ
れる。反応系は、0.001〜10torr代表的Gこ
は0.01〜0.5torrに保持されており、マイク
ロ波(26)、高周波のエネルギ(15)により反応系
内はプラズマ状態(40)が生成される。特に励起源が
IGHz以上、例えば2.45GHzの周波数にあって
は、C−H結合より水素を分離し、さらに高周波源が0
.1〜50MHz例えば13.56MHzの周波数にあ
っては、C−C結合、C−C結合を分解し、C−C結合
または−C−C−結合を作り、炭素の不対結合手同志を
互いに衝突させて共有結合させ、安定なダイヤモンド構
造を局部的に有した構造とさせ得る。
This reaction product is formed as a film on the upper surface of the substrate (1). Unwanted substances after the reaction are exhausted from the exhaust system (20) via the turbo molecular pump (22) and the rotary pump (23). The reaction system is maintained at 0.001 to 10 torr (typically 0.01 to 0.5 torr), and a plasma state (40) is created in the reaction system by microwave (26) and high frequency energy (15). generated. In particular, when the excitation source has a frequency of IGHz or higher, for example 2.45GHz, hydrogen is separated from the C-H bond, and the high frequency source
.. At frequencies of 1 to 50 MHz, for example 13.56 MHz, C-C bonds and C-C bonds are decomposed to create C-C bonds or -C-C- bonds, and the unpaired bonds of carbons are separated from each other. Collision causes covalent bonding, resulting in a structure locally having a stable diamond structure.

かくして半導体(例えばシリコンウエノ\)上に炭素特
に炭素中に水素を25モル%以下含有する炭素またP、
IまたはN型の導電型を有する炭素を主成分とする被膜
を形成させることができた。
Thus, carbon or P containing up to 25 mol% of hydrogen in carbon, especially carbon, on a semiconductor (e.g. silicon ueno\),
It was possible to form a film mainly composed of carbon having I or N type conductivity.

「実施例2」 第2図は実施例1の作製方法によって得られた炭素(3
4)がコーティングされた基体上にブロッキング機能を
有するマスク(35)を選択的に設け、このマスクを用
いてその下側の実施例1で予め作られた炭素膜(35)
を選択エッチした例を示す。基板(31)の温度は室温
とした。
“Example 2” Figure 2 shows carbon (3
A mask (35) having a blocking function is selectively provided on the substrate coated with 4), and using this mask, the carbon film (35) prepared in advance in Example 1 is placed under the mask.
An example of selectively etching is shown below. The temperature of the substrate (31) was set to room temperature.

第2図において、マスク(35)として絶縁膜としては
酸化珪素、フォトレジスト、窒化珪素を基板または基板
(31)上の炭素膜(34)上に選択的に公知の方法に
て形成した。
In FIG. 2, silicon oxide, photoresist, or silicon nitride was selectively formed as a mask (35) as an insulating film on a substrate or a carbon film (34) on a substrate (31) by a known method.

さらにこのマスクを含めてこれら全体を第1図のプラズ
マ処理装置、この場合はプラズマエ・ンチング装置内に
配設し、酸素(13)をガス系(10)より導入した。
Furthermore, the entire structure including this mask was placed in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, in this case a plasma etching apparatus, and oxygen (13) was introduced from the gas system (10).

そして高周波電界を一対の電極(3) 、 (2)間に
加えた。すると電圧0.01〜l torr例えば0.
1torrにして高周波出力300會にて350人/分
のエンチング速度にて炭素膜をエツチングすることがで
きた。この圧力を0.05torrとすると、その工・
ンチング速度は270人/分に減少した。
A high frequency electric field was then applied between the pair of electrodes (3) and (2). Then the voltage is 0.01 to 1 torr, for example 0.
The carbon film could be etched at an etching speed of 350 people/min at a high frequency output of 300 at a pressure of 1 torr. If this pressure is 0.05 torr, then the
The cutting speed was reduced to 270 people/min.

その結果、スループシトを上げ、量産性に優れたもので
あった。
As a result, the sloop rate was increased and the mass productivity was excellent.

エツチング処理の後、マスクを除去し選択的に炭素膜(
34−1) 、 (34−2) 、 (34−3)を設
け、結果として第2図(B)を得た。即ち、基板(31
)上に選択的に炭素膜(34)がコーティングされた基
体とすることができた。
After the etching process, the mask is removed and the carbon film (
34-1), (34-2), and (34-3) were provided, and as a result, FIG. 2(B) was obtained. That is, the substrate (31
) was selectively coated with a carbon film (34).

「実施例3」 第3図は本発明の他の実施例を示す。"Example 3" FIG. 3 shows another embodiment of the invention.

第3図において、半導体基板例えばシリコン基板(31
)上に絶縁膜例えは酸化珪素膜(37)が窓あけをして
設けられている。さらにアルミニウム、シリコン、銀、
酸化物超伝導材料の電気配線(32)が公知のパターニ
ング方法により作られている。この後、酸素化物気体の
プラズマ雰囲気にさらしても、この電気配線が酸化絶縁
化しないためのブロッキング層(33)を設けた。ここ
では絶縁膜の場合は酸化珪素膜、リンガラスまたは窒化
珪素膜とした。さらにこの上に実施例1に従い0.1〜
2μmの厚さ、例えば0.5 μmの厚さに炭素膜(3
4)を形成した。
In FIG. 3, a semiconductor substrate such as a silicon substrate (31
) is provided with an insulating film (for example, a silicon oxide film (37)) with a window formed thereon. Furthermore, aluminum, silicon, silver,
Electrical wiring (32) of oxide superconducting material is made by known patterning methods. Thereafter, a blocking layer (33) was provided to prevent the electrical wiring from becoming oxidized and insulated even when exposed to an oxygenate gas plasma atmosphere. Here, in the case of the insulating film, a silicon oxide film, phosphorous glass, or a silicon nitride film was used. Furthermore, according to Example 1, 0.1 to
A carbon film (3
4) was formed.

さらにこの上に酸素化物気体のプラズマ雰囲気でエツチ
ングして炭素膜(34)を除去すべき領域を除いて他部
にマスクを設けた。この図面ではボンディングパッド上
の炭素膜を除去する例を示す。
Furthermore, a mask was provided on this, except for the area where the carbon film (34) was to be removed by etching in an oxygenate gas plasma atmosphere. This drawing shows an example of removing a carbon film on a bonding pad.

このマスクとして、この実施例では有機樹脂を用いた。In this example, organic resin was used as this mask.

その1例として、これらの上部にフォトレジストを設け
た。
As an example, a photoresist was provided on top of these.

このフォトレジストはプラズマ化した酸素化物気体によ
って若干エツチングされるため、窓(36)の炭素が完
全に除去されてしまう程度には残存させるに必要な耐プ
ラズマ性、固さまたは厚さを必要とする。
Since this photoresist will be slightly etched by the oxygenated gas plasma, it must have sufficient plasma resistance, hardness, or thickness to ensure that the carbon in the window (36) remains long enough to be completely removed. do.

またもしフォトレジストの耐プラズマ酸化物気体性が十
分とれない時は、このフォトレジストのマスクの下部に
再プラズマ化した酸素化物気体に対し耐える被膜、例え
ば酸化珪化膜を作り、フォトレジストをマスクとしてま
ずその下の酸化珪素膜のエツチングを第1図におけるガ
ス系より弗化物気体を導入して行う。次にこれら反応室
内全体をプラズマ化した酸素化物気体に置き換え、気体
上部全体をエツチング処理する。するとこのプラズマ化
した酸素化物気体によりフォトレジストのアッシングに
よる除去に加えて、窓(36)での炭素を除去すること
ができる。
If the photoresist is not sufficiently resistant to plasma oxide gases, create a film under the photoresist mask that is resistant to the re-plasmaized oxygenate gas, such as a silicide oxide film, and use the photoresist as a mask. First, the underlying silicon oxide film is etched by introducing fluoride gas from the gas system shown in FIG. Next, the entirety of these reaction chambers is replaced with oxygenated gas which has been turned into plasma, and the entire upper portion of the gas is subjected to an etching process. This oxygenated gas plasma can then remove carbon at the window (36) in addition to removing the photoresist by ashing.

第3図(B)はフォトレジストまたは酸化珪素をマスク
(35)としてその下の窓(36)での炭素を除去した
ものである。
In FIG. 3(B), carbon in the window (36) underneath is removed using photoresist or silicon oxide as a mask (35).

そしてこの後、第1図のガス系での導入気体を弗化物気
体(14)とし窓(36)の上側のブロッキング層(3
3’)をエツチング除去した。
After this, the gas introduced in the gas system shown in FIG. 1 is fluoride gas (14), and the blocking layer (3) above the window (36) is
3') was removed by etching.

第3図(C)はこれらの処理の後、マスク(35)を公
知の方法により除去したものである。
FIG. 3(C) shows the mask (35) removed by a known method after these treatments.

プロンキング層(33’)が酸化珪素の場合はマスク(
35)の除去と同時に除去され得、工程の簡略化が可能
である。
When the pronking layer (33') is made of silicon oxide, the mask (
It can be removed simultaneously with the removal of 35), and the process can be simplified.

かくして、本発明の炭素膜のコーティングの後、ウェハ
のプローブテストを行い、さらにそれぞれのICチップ
にするため、スクライブ、ブレイク工程を経て、各半導
体チップが上面に炭素膜がコートされた構成をグイボン
ディング、ワイヤボンディングして完成させた。
Thus, after coating with the carbon film of the present invention, the wafer is probe tested, and furthermore, in order to make each IC chip, it goes through a scribing and breaking process, and the configuration in which each semiconductor chip is coated with a carbon film on its upper surface is made into individual IC chips. Completed with bonding and wire bonding.

「実施例4」 この実施例は、実施例におけるブロッキング層(33)
を導体とした場合の例を示す。即ち、炭素膜を半導体集
積回路が予め形成されたシリコンウェハの上表面に第4
図に示す如く形成した。
"Example 4" This example is based on the blocking layer (33) in the example.
An example is shown when is used as a conductor. That is, a carbon film is placed on the upper surface of a silicon wafer on which a semiconductor integrated circuit has been formed in advance.
It was formed as shown in the figure.

即ち、基板(31)上に絶縁膜、例えば酸化珪素絶縁膜
(37)、電気配線(32)、導体のブロッキング層(
33)、炭素膜(34)を有する。この場合、ボンディ
ングパッドまたは電気配線はアルミニウム、不純物がド
ープされた珪素、金属珪化物とした。また導体のブロッ
キング層は金、白金、クロム、珪素(不純物がドープさ
れた珪素)、金属珪化物または酸化物超伝導セラミック
ス等の酸化して絶縁物とならないものとした。
That is, an insulating film such as a silicon oxide insulating film (37), an electrical wiring (32), a blocking layer of a conductor (
33), and has a carbon film (34). In this case, the bonding pads or electrical wiring were made of aluminum, impurity-doped silicon, or metal silicide. The conductor blocking layer is made of a material that does not become an insulator when oxidized, such as gold, platinum, chromium, silicon (silicon doped with impurities), metal silicide, or oxide superconducting ceramic.

すると、導体膜(33)の酸化物絶縁物はプラズマエツ
チング処理にて導体の上部に絶縁膜が形成されず、ボン
ディング作業を容易に行うことができた。
Then, the oxide insulator of the conductor film (33) was not formed on the top of the conductor by plasma etching, and the bonding work could be easily performed.

即ち、例えばシリコンウェハの上面のアルミニウムの電
気回路(32)および金のブロッキングFf(33’)
でバットおよび電気配線を形成した後、その上に本発明
の炭素膜を0.1〜2μmの厚さ、例えば0.5μmの
厚さに形成した。さらに実施例3に示す如く、選択除去
用マスクを選択的に設け、酸化物気体のプラズマエツチ
ングにより炭素膜を例えばボンディングパッド部のみ除
去した。そして金属バットを露呈させた。さらにマスク
を除去した。そして炭素膜をファイナルコート膜として
■cチップの上面に構成させた。
That is, for example, an aluminum electrical circuit (32) and a gold blocking Ff (33') on the top side of a silicon wafer.
After forming a batt and electrical wiring, a carbon film of the present invention was formed thereon to a thickness of 0.1 to 2 μm, for example, 0.5 μm. Further, as shown in Example 3, a mask for selective removal was selectively provided, and the carbon film was removed, for example, only at the bonding pad portion by plasma etching with oxide gas. He then revealed a metal bat. Additionally, the mask was removed. Then, a carbon film was formed as a final coat film on the upper surface of the chip.

かくすると、炭素膜の高い熱伝導性のため、パワートラ
ンジスタ等により局部加熱された熱を速やかに全体に広
げることができ、局部的に電気物性が劣化または低下す
ることを防止できた。
In this way, due to the high thermal conductivity of the carbon film, the heat locally heated by the power transistor etc. could be quickly spread over the whole, making it possible to prevent the electrical properties from deteriorating or decreasing locally.

加えて、ナトリウムイオンに対するブロッキングも可能
となった。
In addition, blocking against sodium ions has become possible.

「実施例5」 第5図は本発明の他の実施例である。この図面において
は、ガラス基板またはグレイズドセラミック基板等の絶
縁基板上に印刷法またはフォトエツチング法により電気
配線(32)を形成した。さらにこれらの全面に実施例
1に示す如く、炭素または炭素を主成分とする被膜(3
4)を0.2〜2μmの厚さに形成した。この後、金属
マスク(41)を用いて開口部(36)を除き他部を覆
った。そしてこれらを実施例2に示す如く、酸素化物気
体のプラズマ雰囲気内に配置した。すると金属マスク、
例えばステンレスマスク厚さ50〜500μmに設けら
れた開口部(36)の炭素膜を選択的に除去することが
できた。
"Embodiment 5" FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. In this drawing, electrical wiring (32) is formed on an insulating substrate such as a glass substrate or a glazed ceramic substrate by a printing method or a photoetching method. Furthermore, as shown in Example 1, carbon or a coating mainly composed of carbon (3
4) was formed to a thickness of 0.2 to 2 μm. After that, a metal mask (41) was used to cover the other parts except for the opening (36). These were then placed in an oxygenate gas plasma atmosphere as shown in Example 2. Then a metal mask,
For example, the carbon film in the opening (36) provided in the stainless steel mask with a thickness of 50 to 500 μm could be selectively removed.

本発明において、この炭素膜上に他の第2の電気配線を
形成してもよい。また炭素または炭素膜を形成した後、
電気配線を形成する方法でもよい。
In the present invention, another second electrical wiring may be formed on this carbon film. Also, after forming carbon or carbon film,
A method of forming electrical wiring may also be used.

いずれにおいても、電気配線部での発熱を速やかに全面
に拡散し、局部的昇温を防ぐことができる。
In either case, the heat generated in the electrical wiring portion can be quickly diffused over the entire surface, thereby preventing local temperature rise.

「実施例6」 第6図は本発明の他の実施例である。主たるプロセスは
実施例3に従った。
"Embodiment 6" FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. The main process was according to Example 3.

第6図は半導体基板(3工)、絶縁膜(37)、第1の
電気配線(32)、およびそのコンタク) (38)を
有する。これら全体に第1の炭素膜(34)を実施例1
に従いコートした。そしてこの後、実施例2のプラズマ
エツチング方法により他の開口(38’)、 (38”
 )をあけた。開口(38”)は炭素膜の選択エツチン
グによる多層配線間の相互連結であり、開口(38’)
は基板(31)との連結用である。さらに、第2の電気
配線(32’)をスパッタ法等でアルミニウムの成膜等
により形成した。さらにこれらの上に他の第2の炭素膜
またはその他のパッシベイション膜(39)を形成した
。そしてボンディングパッド部の開口部(36)を開け
たものである。
FIG. 6 has a semiconductor substrate (3 parts), an insulating film (37), a first electrical wiring (32), and its contact (38). Example 1 A first carbon film (34) was applied to all of these.
It was coated according to the following. After this, other openings (38') and (38''
) was opened. The opening (38") is an interconnection between multilayer wiring by selective etching of the carbon film, and the opening (38')
is for connection with the substrate (31). Further, a second electrical wiring (32') was formed by forming an aluminum film using a sputtering method or the like. Furthermore, another second carbon film or other passivation film (39) was formed on these. The opening (36) of the bonding pad portion is opened.

この場合、炭素膜(34)は第2の電気配線の下側に設
けられており、この炭素膜は外部よりのナトリウム等の
基板内への侵入を防ぐことができた。
In this case, the carbon film (34) was provided below the second electrical wiring, and this carbon film was able to prevent sodium and the like from entering into the substrate from the outside.

そして半導体基板内でのパワートランジスタ等の大電流
動作による局部発熱を防ぐことができた。
It was also possible to prevent local heat generation due to large current operation of power transistors and the like within the semiconductor substrate.

また第2の電気回路は上下両面を炭素膜で取り囲み、他
の絶縁膜と接触されない状態とすることもできる。
Further, the second electric circuit can be surrounded by carbon films on both upper and lower surfaces so that it does not come into contact with other insulating films.

「効果」 本発明方法により、化学的にきわめて安定な炭素膜の選
択エツチングが初めてできたため、半導体集積回路等の
ファイナルコーティング等の層間絶縁膜に用いることが
できた。またサーマルへ・ンドその他の表面をこすって
走行する電気用部材にきわめて有効である。特にこの炭
素膜は熱伝導率が2.5W/cm deg以上、代表的
には4.0〜6.OW/cmdegとダイヤモンドの6
.6W/cm degに近いため、高速テープ状キャリ
ア走行により発生する熱、ICの中の局部大電流の発生
による発熱を全体に均一に分散して逃がし、局部的な昇
温およびそれに伴う特性劣化、特性低下を防ぐことがで
きるため、耐摩耗性、高熱伝導性、炭素膜特有の高平滑
性等多くの特性を併用して有効に用いている。
"Effects" By the method of the present invention, selective etching of a chemically extremely stable carbon film was achieved for the first time, and thus it could be used for interlayer insulating films such as final coatings of semiconductor integrated circuits and the like. It is also extremely effective for electrical components that run by rubbing against thermal surfaces and other surfaces. In particular, this carbon film has a thermal conductivity of 2.5 W/cm deg or more, typically 4.0 to 6. OW/cmdeg and diamond 6
.. Since it is close to 6W/cm deg, the heat generated by high-speed tape-shaped carrier running and the heat generated by local large currents inside the IC are uniformly dispersed and released, preventing local temperature rise and resulting characteristic deterioration. Since deterioration of properties can be prevented, many properties such as wear resistance, high thermal conductivity, and high smoothness unique to carbon films are effectively used in combination.

本発明において、電気回路に用いる酸化物超伝導材料と
して(A+−x Bx)ycuzow x =0.3〜
1+ y=2〜4. z = 1.5〜3.5. w 
= 4〜10で示され、Aとしては元素周期表ma族、
II[b族、Va族、vb族の元素の1つまたは複数種
よりなり、Bとしては元素周期表Ua族の元素の1つま
たは複数種よりなる高温超伝導材料がその代表例である
。例えばBi、Sr+Ca、Cu2〜xOn 〜to+
YBazCu30b〜a+Yo、 5Bio、 5Sr
 lCa ICuz〜xL 〜l 01 Bi tsr
 +Mgo、 5Cao、 、Cuz〜304〜+o+
Bio、5AIo、5SrlCa+Cuz〜30n 〜
10等を上げることができる。これらの材料はAI、C
u、Au等と同様に電子ビーム蒸着法、スパッタ法、光
CVD法、光PVD法を用いて実施例3〜6の電気回路
用薄膜とすることができる。
In the present invention, as an oxide superconducting material used in an electric circuit, (A+-x Bx)ycuzow x =0.3~
1+y=2~4. z = 1.5-3.5. lol
= 4 to 10, and A is group MA of the periodic table of elements;
A typical example is a high-temperature superconducting material consisting of one or more elements of group II [B, Va, and Vb groups, where B is one or more elements of Ua group of the periodic table of elements. For example, Bi, Sr+Ca, Cu2~xOn ~to+
YBazCu30b~a+Yo, 5Bio, 5Sr
lCa ICuz~xL ~l 01 Bi tsr
+Mgo, 5Cao, ,Cuz~304~+o+
Bio, 5AIo, 5SrlCa+Cuz~30n~
It can be raised to 10 mag. These materials are AI, C
Similarly to U, Au, etc., the thin films for electrical circuits of Examples 3 to 6 can be obtained using electron beam evaporation, sputtering, photo-CVD, and photo-PVD.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の炭素または炭素を主成分とする被膜の
成膜またはエツチングを行うための装置の概要を示す。 第2図、第3図、第4図、第5図および第6図は本発明
の実施例を示す。
FIG. 1 schematically shows an apparatus for forming or etching carbon or a film containing carbon as a main component according to the present invention. 2, 3, 4, 5 and 6 show embodiments of the invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板に少なくとも1つの半導体素子が設けら
れ、前記半導体基板上方に電気配線またはボンディング
パッドを形成する工程と、該電気配線または該ボンディ
ングパッド上にプラズマ化した酸素化物気体に対するブ
ロッキング層と炭素または炭素を主成分とする被膜とを
形成する工程と、該被膜上にボンディングパッド上の如
き不要の炭素または炭素を主成分とする被膜を除去する
ため、マスクを配設して前記プラズマ化した酸素化物気
体により炭素または炭素を主成分とする被膜を選択的に
除去する工程とを有することを特徴とする炭素膜の形成
された半導体装置の作製方法。 2、特許請求の範囲第1項において、ブロッキング層は
有機樹脂、酸化珪素、窒化珪素またはこれらの複合化し
た被膜または金、白金、クロム等の耐酸化性金属よりな
ることを特徴とする炭素膜の形成された半導体装置の作
製方法。 3、特許請求の範囲第1項において、プラズマ化する酸
素化物気体は酸素、大気(酸素と窒素との混合気体)、
水、N_2O、NO、NO_2またはこれらの複合気体
よりなることを特徴とする炭素膜の形成された半導体装
置の作製方法。
[Claims] 1. A step in which at least one semiconductor element is provided on a semiconductor substrate, and an electrical wiring or bonding pad is formed above the semiconductor substrate, and an oxygen oxide formed into plasma is formed on the electrical wiring or the bonding pad. A step of forming a gas blocking layer and a carbon or carbon-based film, and a mask is provided on the film to remove unnecessary carbon or carbon-based film, such as on a bonding pad. A method for manufacturing a semiconductor device on which a carbon film is formed, comprising the step of selectively removing carbon or a film containing carbon as a main component using the oxygenated gas turned into plasma. 2. In claim 1, the carbon film is characterized in that the blocking layer is made of an organic resin, silicon oxide, silicon nitride, or a composite film thereof, or an oxidation-resistant metal such as gold, platinum, or chromium. A method for manufacturing a semiconductor device having a structure formed therein. 3. In claim 1, the oxygenate gas to be turned into plasma is oxygen, atmosphere (mixed gas of oxygen and nitrogen),
A method for manufacturing a semiconductor device having a carbon film formed thereon, characterized by comprising water, N_2O, NO, NO_2, or a composite gas thereof.
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