JPH0513585A - 化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ポリイミドとレジストなどのマスク部材を併
用する場合、マスク部材だけを除去する製造方法を提供
することにより、ポリイミドによる下地金属の絶縁性を
維持し、半導体装置の配線不良をなくす。 【構成】 配線金属２により段差が生じた基板１の表面
をポリイミド層３で平坦化する工程と、コンタクトホー
ル３ｃに少なくとも２種類の金属材を積層させて埋め込
み、配線金属２と接続した金属層４を形成する工程と、
コンタクトホール３ｃ上の金属層４の上面にマスク部材
５を形設し、コンタクトホール３ｃの周囲に配置された
金属層４の上層部４ｂをイオンミリングで除去する工程
と、マスク部材５をアッシングで除去した後、コンタク
トホール３ｃ上の金属層４をマスクとしてコンタクトホ
ール３ｃの周囲に配置された金属層４の下層部４ａを異
方性エッチングで除去する工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポリイミドを用いた多層
配線構造を有する化合物半導体装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】イオンミリング法は、リフトオフ法と比
べて、配線幅の限界、削り取られた金属による汚染を回
避できる点で集積度の高い化合物半導体装置を作製する
方法として有用である。しかし、イオンミリング法は不
活性ガスイオンの衝撃により不要金属を物理的に削り取
る方法なので、不要金属が削り取られた後の基板表面に
は高段差が生じ、この高段差の谷部に残存した不要金属
が原因となって配線不良を誘発することがある。

【０００３】そこで、このような配線不良を防止する為
に、ポリイミドを用いて基板表面に層間絶縁膜を形成
し、残存した不要金属と配線金属との間の配線不良を防
止していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ポリイミドは
化学的合成により作られる材料なので、その基本的性質
はマスクとして多用されるレジストに類似している。そ
の為、レジストとポリイミドを併用して半導体装置を作
製する場合、後にレジストをアッシングで除去する際
に、除去されてはならないポリイミドまでが同時に除去
され、上述した配線不良が生じるという問題があった。

【０００５】そこで本発明は、ポリイミドとレジストな
どのマスク部材を併用する場合、マスク部材だけを除去
する製造方法を提供することにより、ポリイミドによる
下地金属の絶縁性を維持し、半導体装置の配線不良をな
くすことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明は配線金属により段差が生じた化合物半導体
の基板表面にポリイミド材を塗付することにより、この
基板表面をポリイミド層で平坦化する工程と、このポリ
イミド層にコンタクトホール（ビアホール）を形成する
ことにより、上記配線金属の一部をポリイミド層から露
出させる工程と、コンタクトホールに少なくとも２種類
の金属材を積層させて埋め込み、配線金属と接続した金
属層をポリイミド層上に形成する工程と、コンタクトホ
ール上の金属層の上面にマスク部材を形設し、当該マス
ク部材を用いてコンタクトホールの周囲に配置された金
属層の上層部をイオンミリングで除去する工程と、マス
ク部材をアッシングで除去した後、コンタクトホール上
の金属層をマスクとしてコンタクトホールの周囲に配置
された金属層の下層部を異方性エッチングで除去する工
程とを含む。

【０００７】

【作用】本発明に係る半導体装置の製造方法は、マスク
部材をアッシングで除去する時に金属層の下層部により
ポリイミド層が保護されるため、ポリイミド層はマスク
部材と同時に除去されない。したがって、配線金属はポ
リイミド層により絶縁された状態が維持される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、添付図面
を参照して説明する。なお、説明において同一要素には
同一符号を用い、重複する説明は省略する。図１および
図２は実施例に係る半導体装置の製造方法を示す工程図
である。

【０００９】まず、化合物半導体基板１の上面に第１配
線層２を形成する（同図（ａ））。第１配線層２は例え
ばイオンミリング法により５００オングストロームの膜
厚で形成できる。次に、化合物半導体基板１の表面に感
光性ポリイミド材を第１配線層２の膜厚の２倍以上の厚
さで塗付し、第１配線層２による表面上の段差をポリイ
ミド層３により平坦化する。このポリイミド層３に公知
の露光・現像を施すことにより、ポリイミド層３にコン
タクトホール３ｃを形設する（同図（ｂ））。その後、
ポリイミド層３を２００℃以上の温度でハードベークす
る。

【００１０】次に、少なくとも２種類の金属からなる金
属層４をコンタクトホール３ｃおよびポリイミド層３上
に形成し、第１配線層２に接続する金属層４をポリイミ
ド層３の上面に導く（同図（ｃ））。この金属層４はコ
ンタクトホール３ｃ上に積層されるので、その表面には
コンタクトホール３ｃの形状に類似した窪み４ｃが生じ
る。金属層４としてはＴｉ層４ａを下層部、Ａｕ層４ｂ
を上層部に使用できる。この場合、後述する金属層４の
異方性エッチングとして、フッ素系ガスを用いたドライ
エッチングを使用する為、Ｔｉ層４ａの膜厚は１０００
オングストローム以下であることが望ましく、イオンミ
リングのストッパ層として機能させるためにＴｉ層４ａ
の膜厚は少なくとも５００オングストローム以上である
ことが望ましい。なお、Ａｕ層４ｂの膜厚は必要となる
配線抵抗値、電流密度から決定する。

【００１１】次に、金属層４の窪み４ｃにフォトリソグ
ラフィ技術でレジスト部材（マスク部材）５を形成し
（同図（ｄ））、このレジスト部材５をマスクとして、
金属層４のＡｕ層４ｂのみをイオンミリング法で除去す
る（同図（ｅ））。イオンミリングの条件としては、例
えばＡｒイオンの加速電圧６００Ｖ、イオン電流１００
ｍＡ、イオンの入射角１５度を適用できる。Ｔｉのイオ
ンミリングレートはＡｕより３倍以上高いので、金属層
４からＡｕのみを除去することが容易である。このイオ
ンミリングにより、コンタクトホール３ｃ上の金属層４
は略台形状になり、ポリイミド層３はＴｉ層４ａのみに
被覆された状態になる。

【００１２】その後、レジスト部材５にＯ₂ アッシング
を施し、レジスト部材５を除去する。この場合、ポリイ
ミド層３の全面はＴｉ層４ａにより保護されているの
で、何等損傷を受けず、エッチングされることはない。
さらに、Ａｕ層４ｂをマスクとして、コンタクトホール
３ｃの周囲に位置するＴｉ層４ａをフッ素系ガスを用い
たドライエッチングで除去する。この場合、下地のポリ
イミド層３はフッ素系ガスに対して化学的に安定状態に
あるので、エッチングされることはほとんどない。な
お、ポリイミド層３の上面には例えば第２の配線層が形
成され、多層配線構造が構築される。

【００１３】このように、本実施例に係る化合物半導体
装置の製造方法によると、イオンミリング法を用いて不
要金属を除去するため、配線幅が狭く、集積度の高い半
導体装置のパターニングが可能になる。

【００１４】また、イオンミリング法を適用した結果と
して高段差が生じた基板表面に対し、耐熱性、絶縁性の
高いポリイミド層をレジスト層と併用できるので、フォ
トリソグラフィ技術による配線形成が可能になり、半導
体装置を容易に作製することができる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明はマスク部
材をアッシングで除去する際に、金属層の一部によって
ポリイミド層が保護されるので、基板上に形成された配
線金属の絶縁状態が維持され、配線不良を確実に防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る化合物半導体装置の製
造方法を示す工程図（ａ）〜（ｃ）である。

【図２】本発明の一実施例に係る化合物半導体装置の製
造方法を示す工程図（ｄ）〜（ｆ）である。

【符号の説明】

１…化合物半導体基板 ２…第１配線層 ３…ポリイミド層 ４…金属層 ５…レジスト部材（マスク部材）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ポリイミド層を用いた多層配線構造を有
   する化合物半導体装置の製造方法において、 配線金属により段差が生じた化合物半導体の基板表面に
   ポリイミド材を塗付することにより、前記基板表面をポ
   リイミド層で平坦化する工程と、 前記ポリイミド層にコンタクトホールを形成することに
   より、前記配線金属の一部を前記ポリイミド層から露出
   させる工程と、 前記コンタクトホールに少なくとも２種類の金属材を積
   層させて埋め込み、前記配線金属と接続した金属層を前
   記ポリイミド層上に形成する工程と、 前記コンタクトホール上の金属層の上面にマスク部材を
   形設し、当該マスク部材を用いて前記コンタクトホール
   の周囲に配置された金属層の上層部をイオンミリングで
   除去する工程と、 前記マスク部材をアッシングで除去した後、前記コンタ
   クトホール上の金属層をマスクとして前記コンタクトホ
   ールの周囲に配置された金属層の下層部を異方性エッチ
   ングで除去する工程とを含む化合物半導体装置の製造方
   法。