JPH01211946A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH01211946A
JPH01211946A JP3665588A JP3665588A JPH01211946A JP H01211946 A JPH01211946 A JP H01211946A JP 3665588 A JP3665588 A JP 3665588A JP 3665588 A JP3665588 A JP 3665588A JP H01211946 A JPH01211946 A JP H01211946A
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JP
Japan
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film
wiring
polyimide film
ohmic electrode
polyimide
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Application number
JP3665588A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Maejima
前島 俊昭
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 化合物半導体デバイスに設ける多層配線電極の形成方法
に関し、 配線間コンタクトの信頼性を高めて、且つ、上下配線間
の容量を増加させないようにすることを目的とし、 オーミック電極を設けた基板上に第1のポリイミド膜を
塗布して硬化させ、更に、該第1のポリイミド膜上に第
2のポリイミド膜を塗布して半硬化させる工程と、 次いで、該第2のポリイミド膜上に開口部を有するマス
クパターンを形成する工程と、 次いで、前記マスクパターンを利用して第1および第2
のポリイミド膜をエツチング除去して前記オーミック電
極部分を開口すると同時に該第2のポリイミド膜をサイ
ドエツチングして該開口部内にオーバハング形状を形成
する工程と、次いで、前記マスクパターン上から配線金
属膜を被着し、該マスクパターンおよび前記第2のポリ
イミド膜を除去するリフトオフ法によって前記オーミッ
ク電極上にのみ配線金属膜を残存させる工程と、 次いで、第3のポリイミド膜を塗布し硬化させて前記配
線金属膜の周囲間隙を埋める工程と、次いで、前記オー
ミック電極部分および配線部分を開口した第2のマスク
パターンを形成し、選択的に配線金属膜を鍍金して、前
記オーミック電極に接続する配線を形成する工程とが含
まれてなることを特徴とする。
[産業上の利用分野] 本発明は半導体装置の製造方法のうち、特に、化合物半
導体デバイスに設ける多層配線電極の形成方法に関する
最近、HEMT (高電子移動度トランジスタ)。
HET (ホントニレクロントランジスタ)、HBT(
ヘテロバイポーラトランジスタ)などの超高速な化合物
半導体デバイスが開発され、更に、その高集積化が検討
されているが、その際には、信頼性の高い多層配線を形
成することが極めて重要で、本発明はこのような多層配
線の形成方法に関する。
[従来の技術] GaAsなどの化合物半導体デバイスに設ける電極配線
は、デバイスがマイクロ波などの高周波用であるため、
Au系金属が用いられている。その従来の多層配線の形
成方法を第2図(al〜(f)に示す工程順断面図によ
って説明する。
第2図(al参照;化合物半導体基板1に設けたオーミ
ック電極2上に化学気相成長(CV D)法によって絶
縁膜3(膜厚1μm程度)を被着し、フォトプロセスを
用いてレジスト膜パターン4を形成し、絶縁膜3をパタ
ーンニングして電極窓(スルーホール)を開口する。オ
ーミック電極2はAu/Ni/AuGe (上側/中央
/下側)からなるへU系金属電極で、絶縁膜3は例えば
、5i02  (酸化シリコン)膜/Si3 N4  
(窒化シリコン)膜(上層/下層)から構成した膜であ
る。
第2図(b)参照;次いで、その上面にスパッタ法によ
ってWSix  (タングステンシリサイド)膜5(膜
厚1000人)を被着し、その上にTi (チタン)膜
6 (膜厚50人)を蒸着し、更に、その上にAu (
金)膜7 (膜厚1000人)を蒸着した後、表面に電
極配線部分を開口したレジスト膜パターン8 (膜厚1
μm程度)を形成する。なお、ここに、Ti膜6は絶縁
膜3とAu膜7との密着を良くするためのものである。
第2図(C1参照;次いで、全面に被着したAu/Ti
/ W S i xをメツキ電極にして、配線部分にA
u膜9(1μm程度;以下にメツキAu膜と呼ぶ)を鍍
金する。
第2図+di参照;次いで、レジスト膜パターン8を除
去し、更に、メツキAu膜9以外に露出したAu膜7.
Ti膜6.WSix膜5を除去して、第1層目の配線を
完成する。
第2図(el参照;次いで、再びCVD法により絶縁膜
13(層間絶縁膜)を被着し、フォトプロセスを用いて
レジスト膜パターン14を形成し、絶縁膜13ヲパター
ンニングして電極窓(スルーホール)を開口する。
第2図(f)参照;しかる後、上記と同様にして、WS
ix膜15. Ti膜16. Au膜17を被着し、更
に、選択的に配線部分にメツキAu膜19を鍍金して、
第2層目の配線を完成する。
以上が従来からおこなわれている2層配線の形成方法の
例である。
[発明が解決しようとする課題] ところが、上記のような形成方法を用いて形成する場合
、2層、3層と多層配線の上層になる程、スルーホール
における段差が大きくなるために、眉間絶縁膜を被着し
、レジスト膜パターンをマス −りにして電極窓を開口
した際(第2図(e)工程参照)、スルーホールの底部
表面に絶縁膜が残存したり(第2図(e)に××で示す
)、あるいは、レジスト膜が残ったりして、電極部の接
続が不完全になると云う問題が起こる。この問題はデバ
イスが微細化されて電極窓が小さくなる程、その傾向が
強くなり、また、多層配線の上層になる程、段差が激し
くなって、このようなスルーホール接続の信頼性が低下
する。
一方、この段差を緩和するために、層間絶縁膜の膜厚を
薄くすれば絶縁膜やレジスト膜が除去され易いが、その
場合は、配線間の容量が大きくなってて、デバイス特性
が害されることになり、従って、層間絶縁膜の膜厚を薄
くすることは困難である。
本発明はこのような問題点を解消させ、配線間コンタク
トの信頼性を高めて、且つ、上下配線間の容量を増加さ
せないようにすることを目的とした多層配線の形成方法
を提案するものである。
[課題を解決するための手段] その目的は、オーミック電極を設けた基板上に第1のポ
リイミド膜を塗布して硬化させ、更に、該第1のポリイ
ミド膜上に第2のポリイミド膜を塗布して半硬化させる
工程と、 次いで、該第2のポリイミド膜上に開口部を有するマス
クパターンを形成する工程と、 次いで、前記マスクパターンを利用して第1および第2
のポリイミド膜をエツチング除去して前記オーミック電
極部分を開口すると同時に該第2のポリイミド膜をサイ
ドエツチングして該開口部内にオーバハング形状を形成
する工程と、次いで、前記マスクパターン上から配線金
属膜を被着し、該マスクパターンおよび前記第2のポリ
イミド膜を除去するリフトオフ法によって前記オーミッ
ク電極上にのみ配線金属膜を残存させる工程と、 次いで、第3のポリイミド膜を塗布し硬化させて前記配
線金属膜の周囲間隙を埋める工程と、次いで、オーミッ
ク電極部分および配線部分を開口した第2のマスクパタ
ーンを形成し、選択的に配線金属膜を鍍金して、前記オ
ーミック電極に接続する配線を形成する1工程とが含ま
れる製造方法によって達成される。
[作用] 即ち、本発明は、絶縁膜としてポリイミド膜を用いて眉
間絶縁膜を平坦に形成し、且つ、リフトオフ法を利用し
て予め電極窓に配線金属膜を埋めた後、従来と同様にし
て配線金属膜を選択的に鍍金する。
そうすれば、オーミック電極部分に絶縁膜やレジスト膜
の残りがなくなって、多層配線の信頼性が向上する。
[実施例] 以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第1図(a)〜(f)は本発明にかかる形成方法の工程
順断面図を示しており、以下に順を追って説明する。
第1図(a):化合物半導体基板1のオーミック電極2
を含む面上に、CVD法によってSi3N4膜(膜厚1
000人)21を被着し、第1のポリイミド膜22(耐
熱性有機樹脂膜; polyimide )を塗布し、
350℃で熱処理して硬化(cure ;キュア)し、
更に、その上に第2のポリイミド膜23を塗布し、14
0℃で熱処理して半硬化(以降、半硬化ポリイミド膜2
3と呼ぶ)する。この時、第1のポリイミド膜22の膜
厚を1μm程度にし、第2の半硬化ポリイミド膜23の
膜厚を3000人程度変型る。なお、Si3 N4膜2
1は化合物半導体基板1表面を保護するための膜である
第1図(b)二次いで、上面にレジスト膜パターン24
(膜厚1,5〜1.7 μm;マスクパターン)を形成
して電極窓(スルーホール)部分の第1のポリイミド膜
22までを開口する。その時、第2の半硬化ポリイミド
膜23はレジスト膜パターン24をパターンニングする
現像液でエツチング除去され、且つ、アンダーカントが
入る。また、第1のポリイミド膜22は酸素(02)を
用いた異方性プラズマエツチング(所謂、リアクティブ
イオンエツチング(RI E))によって垂直にエツチ
ングする。
第1図(C)8更に、酸素プラズマエツチングを続行し
、その等方性エツチングによってレジスト膜パターン2
4および第1のポリイミド膜22のスルーホール部分を
サイドエツチングし、次に、Si3 N4膜21をCF
4と02とを用いたドライエツチングによってエツチン
グしてスルーホールを開口した後、蒸着法によってAu
膜25(膜厚1μm程度)を被着する。この時の開口部
の拡大は、次工程のリフトオフ法を容易にするためであ
り、また、レジスト膜パターン24もポリイミド膜22
を除去する酸素プラズマでエツチングされるが、エツチ
ング量は第1のポリイミド膜22より少ない。
第1図(d)二次いで、リフトオフ法によってレジスト
膜パターン24を溶解除去して、レジスト膜パターン上
のAu膜25を除去し、オーミック電極2上にのみAu
膜25を残存させる。その時、第2の半硬化ポリイミド
膜23も除去される。
第1図(e)二次いで、第3のポリイミド膜26(膜厚
3000人程度変型塗布し、350℃で熱処理し硬化し
て、オーミック電極2の周囲間隙を埋め、次に、フォト
プロセスによってAu膜25の上面を開口する。
第1図(f):次いで、その上面にスパッタ法によって
W S i x膜27(I]!厚1000人)を被着し
、その上にTi膜28(膜厚50人)、Au膜29(膜
厚1000人)。
Ti膜30(膜厚50人)を蒸着し、次に、電極配線部
分を開口した第2のレジスト膜パターン31 (膜厚1
.7μm程度;第2のマスクパターン)を形成し、開口
部分のTi膜30を除去した後、全面に被着したTi/
Au/Ti/WSixをメツキ電極にして、電極配線部
分にメツキAu膜32 (0,8μm程度)を鍍金する
第1図(g)参照;次いで、レジスト膜パターン31を
除去し、更に、メツキAu膜32以外に露出したTi膜
30.Au膜29. Ti膜28+ WSix膜27を
除去して、第1層目の配線を完成する。TRI莫30.
2BおよびWSix膜27の除去はCF4+02ガスを
用いたドライエツチング、 Au膜29の除去はアルゴ
ンイオンを用いたイオンミリング法によっておこなう。
第1図(h)参照;次いで、上記と同様にして、ポリイ
ミド膜33(層間絶縁膜)を形成し、これをフォトプロ
セスによりパターンニングして電極窓(スルーホール)
を開け、以降は第2層目の配線を形成する。
上記が本発明にかかる配線の形成方法で、このように、
ポリイミド膜からなる絶縁膜面を平坦に形成し、且つ、
リフトオフ法によって予めスルーホールをAu膜26で
埋めておけば、段差が減少し、また、スルーホール部分
の絶縁膜などの残こりがなくなって、多層電極配線の信
頼性が向上する。
且つ、本発明を適用すれば、眉間絶縁膜を難しい作製手
法を用いずに厚く形成できて配線間容量を低減させるこ
とも可能である。
[発明の効果] 以上の実施例の説明から明らかなように、本発明によれ
ば多層配線の信頼性が向上し、ICにおける配線遅延も
減少して、GaAsなど化合物半導体装置の高集積化、
高性能化に大きく役立つものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(al〜(h)は本発明にかかる多層配線の形成
方法の工程順断面図、 第2図は(al〜(f)は従来の多層配線の形成方法の
工程順断面図である。 図において、 lは化合物半導体基板、 2はオーミック電極、 3.13は絶縁膜、 4.8.14はレジスト膜パターン、 5、15.27はWSix膜、 6、16.28.30はTi膜、 7、17.25.29はAu膜、 9.32はメツキAu膜、 21はSi3 N4膜、 22は第1のポリイミド膜、 23は第2のポリイミド膜、 26は第3のポリイミド膜、 24はレジスト膜パターン、 31は第2のレジスト膜パターン、 33はポリイミド膜(層間絶縁膜) を示している。 23f2/1ノーフイ、!■興 4」でθ月l晦かけ層nど9窮/1升多F\2「話り丁
オ!1ソ勇ttim第1図(外の11 、;1−づイぢ1j用;カ、〃・I層内び知f多ト)(
ラ「返d1腓呈−ンσ断iα)Cン】第1図いの2) ?カ癖トy7ン呵ig)υ1乏7うfシメ\゛ブ「ンづ
ヒ・りニオi+ゾθdシ1σiJ第2図(う憎)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  オーミック電極を設けた基板上に第1のポリイミド膜
    を塗布して硬化させ、更に、該第1のポリイミド膜上に
    第2のポリイミド膜を塗布して半硬化させる工程と、 次いで、該第2のポリイミド膜上に開口部を有するマス
    クパターンを形成する工程と、 次いで、前記マスクパターンを利用して第1および第2
    のポリイミド膜をエッチング除去して前記オーミック電
    極部分を開口すると同時に該第2のポリイミド膜をサイ
    ドエッチングして該開口部内にオーバハング形状を形成
    する工程と、 次いで、前記マスクパターン上から配線金属膜を被着し
    、該マスクパターンおよび前記第2のポリイミド膜を除
    去するリフトオフ法によって前記オーミック電極上にの
    み配線金属膜を残存させる工程と、 次いで、第3のポリイミド膜を塗布し硬化させて前記配
    線金属膜の周囲間隙を埋める工程と、次いで、オーミッ
    ク電極部分および配線部分を開口した第2のマスクパタ
    ーンを形成し、選択的に配線金属膜を鍍金して、前記オ
    ーミック電極に接続する配線を形成する工程とが含まれ
    てなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP3665588A 1988-02-18 1988-02-18 半導体装置の製造方法 Pending JPH01211946A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02168625A (ja) * 1988-09-14 1990-06-28 Nec Corp 多層配線構造体の製造方法
JPH03296222A (ja) * 1990-04-13 1991-12-26 Nec Corp 半導体装置とその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02168625A (ja) * 1988-09-14 1990-06-28 Nec Corp 多層配線構造体の製造方法
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