JPH02249230A - 金属電極の形成方法 - Google Patents

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〕 金属電極の形成方法に関し、 金属電極の端部より成長するひげ結晶（ｗｈｉｓｋｅｒ
）の発生の防止を目的とし、 基板上に設けられた所定パターンの前記電極を酸化性雰
囲気内で加熱処理して表面に絶縁膜を形成する工程を含
むことで構成する。或いは基板上に設けられた所定パタ
ーンの前記電極の側端部を選択的に該電極と密着する保
護膜で被覆処理する工程を含むことで構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は金属電極の形成方法、特に釦を含む金属電極の
形成方法に関する。

多素子型赤外線検知素子には金属電極が用いられており
、該電極とポンディング接続する金のワイヤが電極に吸
収されてワイヤが断線し易くなる現象を防止するために
、鉛とニッケルとの金属合金が用いられつつある。

〔従来の技術〕

第４図はこのような鉛を含む金属を電極として用いた多
素子型赤外線検知素子の平面図、第５図は第４図のＩＶ
−ｒＶ　’線に沿った断面図で、図示するように絶縁性
のサファイア基板１に貼着されたインジウムアンチモン
（ＩｎＳｂ）よりなる化合物半導体基板２を所定パター
ンにエツチングにより形成した後、受光部領域３を除い
て蒸着、およびレジスト膜を用いたリフトオフ法により
釦とニッケルの合金よりなる金属電極４を形成している
。

そしてこの金属電極４をポンディングパッドとして、こ
の金属電極と下部電極（図示せず）との間にに金のワイ
ヤをボンディング接続して多素子型赤外線検知素子を形
成している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで上記した多素子型赤外線検知素子を形成した後
、該素子の特性を向上させるための１００〜２００°Ｃ
の温度でベーキング処理する工程があり、このベーキン
グ処理によって、第５図に示すように結晶の原子配列が
不連続となる電極４の側端部より直径が０．５μｍ程度
の毛髪状のひげ結晶（ｗｈｉｓｋｅｒ）が発生する傾向
がある。このひげ結晶は結晶成長の方向性が無く、無秩
序に成長し、このひげ結晶が電極間同志の寸法が益々狭
くなる多素子型赤外線検知素子に於いて電極同志がショ
ートする問題がある。

このひげ結晶の発生は、金属電極を形成する鉛と化合物
半導体、或いは鉛と他のニッケルのような金属を積層し
た場合は金属同士が反応して金属間化合物を形成して電
極の体積が変化し、その体積変動によって金属電極に内
部応力を与え、そのためにひげ結晶が発生する。

またプリント基板の製造に於いても、錫を材料とした配
線パターンではパターンの側端部よりひげ結晶が発生し
、電極間のショートにつながる問題がある。

このようなひげ結晶の発生を抑える方法として、電極を
形成する金属に他の金属を添加する方法、例えば、錫電
極の場合、１％程度の鉛を添加する方法、金属電極の厚
さを１０μｍ以上の厚さとする方法、また金属電極のひ
げ結晶の発生し易い箇所に樹脂を被覆する方法もあるが
、赤外線検知素子のように高温でベーキングするような
ものには使用できない。

また金属電極を焼鈍処理する方法や、超音波を金属電極
に掛けて金属電極の内部に発生する応力を低下させる方
法もあるが充分ではない。

本発明は上記した問題点を解決し、ひげ結晶の発生を防
止した金属電極の形成方法の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成する本発明の金属電極の形成方法は、基
板上に設けられた所定パターンの電極を酸化性雰囲気内
で加熱処理して表面に絶縁膜を形成する工程を含む。或
いは基板上に設けられた所定パターンの前記電極の側端
部を選択的に該電極と密着する保護膜で被覆処理する工
程を含むことである。

〔作　用〕

本発明の方法は所定のパターンに形成した電極を形成し
たプリン］・基板、或いは半導体装置をその最終ベーキ
ング処理に先立って酸化性雰囲気内で低温で加熱処理す
る。すると該電極の側端部のひげ結晶の発生し易い箇所
が薄い金属酸化膜で被覆されるのでひげ結晶の発生が抑
えられる。またこの金属酸化膜を形成することでひげ結
晶発生の原因となる金属内部で応力が低下してひげ結晶
の発生が抑えられる。

またひげ結晶の発生が起こりやすい鉛を含む金属電極の
側端部を該金属電極と密着性が良（、かつ絶縁性の硫化
亜鉛膜で選択的に被覆することで金属電極の内部応力が
硫化亜鉛膜の方向にそって逃げ、ひげ結晶の発生原因と
なる内部応力が減少するため、ひげ結晶の発生が抑えら
れる。

〔実　施　例〕

以下、図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説明
する。

第１図は本発明の第１実施例に用いる装置の説明図で、
第２図（ａ）および第２図（ｂ）は本発明の方法で形成
した金属電極を有する半導体基板の断面図である。

第１図に示すように石英よりなる反応管１１内にカーボ
ンよりなるサセプタ１２上に第２図（ａ）に示すような
金属電極パターン１３を形成したＳｉ基板１４を設置す
る。次いで該反応管１１内に水蒸気を混合して露点が１
０’Ｃ前後に調節された酸素ガスを導入し、該基板の温
度が１００〜２００°Ｃになるように反応管１１の周囲
に設けたヒータ１５に通電し、約２０〜３０時間低温加
熱処理を行う。

このようにすれば、第２図［有］）に示すように金属電
極パターン１３表面に厚さが１００人程度の金属酸化膜
１６が形成され、この金属酸化膜１６によって金属の内
部応力が減少するために金属の側端部より成長するひげ
結晶の発生が抑えられる。

第３図（ａ）より第３図（ｄ）迄は本発明の第２実施例
の工程を示す断面図である。

第３図（ａ）に示すように多素子型赤外線検知素子を形
成するためにリーファイア基板１上４こ所定のパターン
に形成した１ｎｓｂの基板２上に厚さ１μｍ程度に形成
した鉛とニッケルとの合金よりなる金属電極４を蒸着法
を用いて形成する。

次いで第３図（ｂ）に示すように、該電極４の側端部を
除いた状態でレジスト膜２１を形成する。

次いで３図（Ｃ）に示すように、該レジスト膜２１をマ
スクとして用い、試料が回転できるようなプラネタリ機
構を持つ電子ビーム蒸着装置を用い、電極４およびレジ
スト膜２１を表面に形成したＩｎＳｂ基板２にＺｎＳ膜
２２を被着形成する。

次いで第３図（ｄ）に示すように、レジスト膜２１を除
去するとともに、その上のレジストＺｎＳ　ＩＩ！１２
２をも除去するいわゆるリフトオフ法により該電極パタ
ーン４の側端部に選択的にＺｎＳ膜２２を形成する。

このようにすれば、このＺｎＳ膜２２は前記電極４に対
して密着性が良く、かつ絶縁性であるため、時間が経過
しても素子特性が変動せず、赤外線検知素子に用いて好
適である。

またひげ結晶発生の原因となる電極金属の内部応力が前
記ＺｎＳ膜の形成によって緩和され、かつひげ結晶が発
生し易い電極の側端部がＺｎＳ膜で被覆されているため
、ひげ結晶の発生が抑えられる。

なお、以上の実施例は■−Ｖ族の化合物半導体基板上に
形成した金属電極について述べたが、■■族化合物半導
体やその他の多元半導体、或いはＳｉ基板上に形成した
金属電極でも良く、また金属電極は鉛単体の電極、鉛を
含む合金の電極、或いは鉛と他のニッケル金属の如き積
層した金属電極で在っても良（、またＩＣ等に用いられ
るＡ２電極であっても良い。

またアルミナのような絶縁性基板に設けた金属電極であ
っても良い。

〔発明の効果］ 以上の説明から明らかなように本発明によれば、特に半
導体装置の最終ベーキング時に生じる電極同志のショー
トの原因となるひげ結晶の発生が抑圧されるので高信頼
度の半導体装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に用いる装置の説明図、 第２図（ａ）より第２図（Ｃ）迄は、本発明の第１実施
例の工程を示す断面図、 第３図（ａ）より第３図（ｄ）迄は、本発明の第２実施
例の工程を示す断面図、 第４図は従来の多素子型赤外線検知素子の平面図、 第５図は第４図のＩＶ−ＩＶ　’線に沿った断面図であ
る。 図において、 ■はサファイア基板、２はＩｎＳｂ基板、４は金属電極
、１１は反応管、１２はサセプタ、１３は電極パターン
、１４はＳｉ基板、１５はヒータ、１６は金属酸化膜、
２１はレジスト膜、２２はＺｎＳ膜を示す。 、２１ミ、ｌ＠可。才丁り１ピ１ノ「睡；、イブ・１１
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Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属電極より成長するひげ結晶の発生を防止する
   方法であって、 基板（１４）上に設けられた所定パターンの前記電極（
   １３）を酸化性雰囲気内で加熱処理して表面に絶縁膜を
   形成する工程を含むことを特徴とする金属電極の形成方
   法。
2. （２）金属電極より成長するひげ結晶の発生を防止する
   方法であって、 基板（２）上に設けられた所定パターンの前記電極（４
   ）の側端部を選択的に該電極と密着する保護膜（２２）
   で被覆処理する工程を含むことを特徴とする金属電極の
   形成方法。