JPH06232122A - 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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JPH06232122A
JPH06232122A JP5015393A JP1539393A JPH06232122A JP H06232122 A JPH06232122 A JP H06232122A JP 5015393 A JP5015393 A JP 5015393A JP 1539393 A JP1539393 A JP 1539393A JP H06232122 A JPH06232122 A JP H06232122A
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JP
Japan
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etching
wiring material
wiring
substrate
insulating film
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Application number
JP5015393A
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English (en)
Inventor
Hirobumi Uenoyama
博文 上野山
Kenichi Ao
青  建一
Yasutoshi Suzuki
康利 鈴木
Yoshi Yoshino
好 吉野
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Al等の配線材料のパターニングのためのエ
ッチングにおいて、すべてのAl等の配線材料のエッチ
ングレートが等しく安定したエッチングとなるような半
導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 Al等の配線を形成するためのエッチング工
程の際、単結晶Si基板1の裏面にシリコン酸化膜から
なる絶縁膜12が形成されているため、Al等の配線材
料9,単結晶Si基板1,エッチング液を通してエッチ
ングの化学反応による電圧は発生しなく、エッチングレ
ートの等しい安定したエッチングとなる。そのため、A
l等の配線幅のばらつきや、Al等の配線材料のエッチ
ング残りなどが発生しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係り、特に半導体基板上に配線した配線金属がそのパタ
ーニングによって前記半導体基板から電気的にフローテ
ィングの状態となる配線領域を有する半導体装置の製造
に用いて好適な方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】従来、半導体装置において半導体基板上の
配線は、配線材料を堆積しエッチングによってパターニ
ングするようにしている。そして、この配線のパターニ
ングにより、例えば半導体基板内に形成した半導体素子
と半導体基板上に形成した磁気抵抗素子薄膜とを接続
し、集積化磁気センサを構成したものがある。これは図
1に示すように、トランジスタ等の集積回路素子を有す
る単結晶Si基板1上に絶縁膜4を形成し、その絶縁膜
4上にAl等の配線材料9を形成し、そのAl等の配線
材料9上にNi−Fe,Ni−Co等の磁気抵抗素子薄
膜10を形成するようにしている。ここでAl等の配線
材料の磁気抵抗素子薄膜とのコンタクト部を作製すると
き、磁気抵抗素子薄膜は通常数百Åと非常に薄いため、
磁気抵抗素子薄膜の段切れが懸念され、基板に対して斜
状にAl等の配線材料の端部を形成すべくリン酸:硝
酸:酢酸等のエッチング液を用いたテーパエッチングを
施すようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Al等
の配線材料を所望のパターンに加工するためのリン酸:
硝酸系もしくはリン酸:硝酸:酢酸系のエッチングを用
いたウェットエッチングでは、Al等の配線材料の配線
幅が大きくばらついたり、Al等の配線材料がエッチン
グされずに残ってしまうエッチング残り等の問題が生じ
ている。
【0004】そこで本発明者らが実験検討を繰り返した
結果、これは、エッチング液とAl等の配線材料と半導
体基板との間で化学的反応にて電圧が発生し、エッチン
グ液に対して半導体基板を通して電気的導通のある配線
領域1a部および1b部では、エッチング液とAl等の
配線材料と半導体基板に電流が流れることでエッチング
反応が促進させられ電解エッチングとなり、一方エッチ
ング液に対して電気的にフローティングの状態となる配
線領域1c部では化学反応エッチングのみとなり、この
2つの配線領域におけるエッチングレートに差が生じる
ためと考えられる。
【0005】そこで本発明は、上記問題点に鑑み、Al
等の配線材料のパターニングのためのエッチング工程に
おいて、Al等の配線材料のエッチングレートが等しく
安定したエッチングとなり、Al等の配線幅のばらつき
やエッチング残りのないような半導体装置の製造方法を
提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に半導体素子を形成した後、前
記半導体基板上に第1の絶縁膜を形成し、前記半導体素
子との接続をとるためのコンタクトホールを前記第1の
絶縁膜上に形成する工程と、配線材料を該第1の絶縁膜
を含む前記半導体基板表面上に堆積し、所望の配線パタ
ーンに形成するパターニング工程と、を含む半導体装置
の製造方法において、少なくとも前記パターニング工程
の前に前記半導体基板の裏面に第2の絶縁膜を形成する
絶縁膜形成工程を付加したことを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明によると、配線パターンを形成するパタ
ーニング工程の際、基板裏面に第2の絶縁膜が形成され
ているため、エッチング液と半導体基板が触れず、電圧
が発生しない。これにより、すべての配線材料において
化学反応エッチングのみが進行する。
【0008】
【実施例】本発明を磁気センサに具体化した一実施例を
図面に従って説明する。図2は、磁気センサの断面図で
あり強磁性磁気抵抗素子薄膜10と信号処理回路とが同
一基板内に集積化されている。又、図3には図2のA部
すなわち、Al等の配線材料と強磁性磁気抵抗素子薄膜
とのコンタクト部の拡大図を示す。
【0009】図4〜図9には、その製造工程を示す。ま
ず、図4に示すように、単結晶Si基板1の主表面に、
公知の半導体加工技術を用いて縦形NPNバイポーラト
ランジスタを形成する。つまり、単結晶Si基板1の主
表面上に、N+ 型埋込層2,N- 型エピタキシャル層3
を形成する。そして、N- 型エピタキシャル層3の主表
面上にシリコン酸化膜をCVD法あるいは熱酸化により
形成し、シリコン酸化膜を所望の回路パターンによりホ
トエッチングし、不純物の拡散にてP+ 型素子分離領域
5、P型拡散領域6、N+ 型拡散領域7,8を形成す
る。即ち、N+ ならばリンを、P+ ならばボロンをイオ
ン注入法もしくは拡散法により選択的に拡散して形成す
る。このようにして、縦形NPNバイポーラトランジス
タがN+ 型埋込層2,N- 型エピタキシャル層3,P+
型拡散領域6,及びN+ 型拡散領域7,8にて構成さ
れ、このトランジスタは後述する強磁性磁気抵抗素子薄
膜10からの信号を増幅する。
【0010】次に、単結晶Si基板1の主表面全面に形
成したシリコン酸化膜4にフォトリソグラフィを用いて
選択的に開口部4aを開け、コンタクト部を形成する。
そして、図5に示すように、単結晶Si基板1の裏面側
にシリコン酸化膜14を例えばCVD法あるいはプラズ
マCVD法により成膜する。次に、単結晶Si基板1の
主表面上に薄膜のAl等の配線材料9を、例えば蒸着法
あるいはスパッタ法を用いて成膜し、その後、リン酸:
硝酸系もしくはリン酸:硝酸:酢酸系のエッチング液を
用いたウェットエッチングにて所望のパターンに加工す
る。この際、単結晶Si基板1の裏面には、図6に示す
ように、シリコン酸化膜14からなる絶縁膜が形成され
ているため、単結晶Si基板1とAl等の配線材料9
は、エッチング液に対してフローティング電位となり、
その結果、Al等の配線材料9の配線幅のばらつきやエ
ッチング残りのない良好なエッチングを行うことができ
る。そして配線のパターニング後、図7に示すように、
裏面のシリコン酸化膜14を全面エッチングにて除去す
る。
【0011】その後、バイポーラトランジスタのコンタ
クト部とのオーミックコンタクトを得るためにアルミシ
ンターと呼ばれる熱処理を、例えば450℃,30分、
フォーミングガス(N2 +H2 )中の条件で行う。
【0012】しかる後に、単結晶Si基板1を真空容器
内に配置し、例えばアルゴンにてAl等の配線材料9の
表面に成長した酸化膜をプラズマエッチングし、引き続
き、真空を保持したまま、図8に示すように、Al等の
配線材料9を含めたシリコン酸化膜4の上に強磁性磁気
抵抗素子薄膜10を例えば電子ビーム蒸着法により堆積
する。この強磁性磁気抵抗素子薄膜10は、Fe,Co
を含み、Niを主成分とした強磁性体薄膜、即ちNi−
FeあるいはNi−Coの薄膜からなり、厚さが500
Å程度(200〜2000Å)になっている。そして、
図9に示すように、強磁性磁気抵抗素子薄膜10をエッ
チングして所望のパターンに形成する。この際、強磁性
磁気抵抗素子薄膜10とAl等の配線材料9は、図3に
示すように強磁性磁気抵抗素子薄膜10をAl等の配線
材料9の斜状部9aに十分オーバラップさせる。この斜
状部9aにより、強磁性磁気抵抗素子薄膜10とAl等
の配線材料9との電気的接合が行われる。このようにA
l等の配線材料9の端部をテーパ構造とすることによ
り、強磁性磁気抵抗素子薄膜10とAl等の配線材料9
との間での断線故障が回避される。
【0013】次に、真空熱処理(真空アニール)を一定
時間(例えば、30分)行う。この真空熱処理条件とし
ては、温度が350〜450℃で、真空中(例えば10
-2Torr 程度以下)とする。このとき、強磁性磁気抵抗
素子薄膜10とAl等の配線材料9とのコンタクト部に
はNi−Al系合金が形成され、強磁性磁気抵抗素子薄
膜10とAl等の配線材料9とはこのNi−Al系合金
を介して電気的に接続される。
【0014】その後に、図2に示すように、シリコンナ
イトライドよりなる表面保護膜11をプラズマCVD装
置を用いて成膜する。つまり、単結晶Si基板1を20
0〜400℃程度の温度とし、ガス(モノシラン,窒
素,アンモニウム等)を流し、高周波電源によりプラズ
マを励起させシリコンナイトライド膜を堆積させる。さ
らに、この表面保護膜11を導通用端子部のみエッチン
グして開口部を設ける。この表面保護膜11にて強磁性
磁気抵抗素子薄膜10と、単結晶Si基板1の主表面に
製作した回路素子とが外気から保護される。
【0015】このように製造された磁気センサにおいて
は、単結晶Si基板1の主表面に作製したNPNトラン
ジスタ、及び図示しないPNPトランジスタ,拡散抵
抗,コンデンサ等の回路素子をAl等の配線材料9によ
り電気的に接続して、電気回路として機能させている。
【0016】上記のように、本実施例によると、Al等
の配線材料9のパターニングのためのウェットエッチン
グの際、単結晶Si基板1の裏面にシリコン酸化膜から
なる絶縁膜4が形成されているため、単結晶Si基板1
とAl等の配線材料9は、エッチング液に対してフロー
ティング電位となる。そのため、エッチング液と単結晶
Si基板1とAl等の配線材料9を通してエッチングの
化学反応による電圧が発生しない。その結果、すべての
Al等の配線材料9においてエッチングレートが等しく
なり、Al等の配線材料9の配線幅のばらつきやエッチ
ング残りのない良好なエッチングを行うことができる。
【0017】この発明は前記実施例に限定されるもので
はなく、例えば、Al等の配線金属は、Al以外にもA
l−Si系やAl−Si−Cu系であってもよい。さら
には、前記実施例では、バイポーラトランジスタを集積
化した磁気センサについて説明したが、C−MOS,B
i−CMOS等のMOSFET上に形成した磁気センサ
にも適用できる。
【0018】又、前記実施例では、裏面に形成する絶縁
膜としてシリコン酸化膜を用いたが、その他に、シリコ
ンナイトライドよりなる膜(SixNy)や、有機樹
脂、例えばレジストや、ポリイミド膜を塗布してもよ
い。
【0019】また、表面保護膜としてシリコンナイトラ
イド膜(SixNy)について述べたが、SiON等の
他の窒化膜を保護膜として用いてもよい。さらには、保
護膜としてこれら窒化膜に加え、最終保護膜として上層
にポリイミド膜を被着するようにしてもよい。
【0020】また、単結晶Si基板1の裏面に形成した
絶縁膜は、除去しなくてもよい。
【0021】
【発明の効果】上記のように本発明によれば、配線のパ
ターニング工程においてすべての配線材料において化学
反応エッチングのみが進行するため、すべての配線材料
においてエッチングレートが等しくなり、配線幅のばら
つきや、配線のエッチング残りは発生しないという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】磁気抵抗素子薄膜までを形成した半導体装置の
断面図である。
【図2】磁気センサの要部断面図である。
【図3】図2中のA部を拡大した断面図である。
【図4】絶縁膜を形成し基板と電極とのコンタクト部を
設けるまでの断面図である。
【図5】基板裏面に絶縁膜を形成した断面図である。
【図6】Al配線を形成した断面図である。
【図7】基板裏面の絶縁膜を除去した断面図である。
【図8】強磁性磁気抵抗素子薄膜を堆積した断面図であ
る。
【図9】強磁性磁気抵抗素子薄膜をパターニングした断
面図である。
【符号の説明】
1 単結晶Si基板 2 N+ 型埋込層 3 N- 型エピタキシャル層 4 シリコン酸化膜 5 P+ 型素子分離領域 6 P+ 型拡散領域 7,8 N+ 型拡散領域 9 Al等の配線材料 10 強磁性磁気抵抗素子薄膜 11 表面保護膜 14 シリコン酸化膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉野 好 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に半導体素子を形成した
    後、前記半導体基板上に第1の絶縁膜を形成し、前記半
    導体素子との接続をとるためのコンタクトホールを前記
    第1の絶縁膜に形成する工程と、 配線材料を該第1の絶縁膜を含む前記半導体基板表面上
    に堆積し、所望の配線パターンに形成するパターニング
    工程と、 を含む半導体装置の製造方法において、 少なくとも前記パターニング工程の前に前記半導体基板
    の裏面に第2の絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を付加
    することを特徴とした半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記パターニング工程後に、前記第2の
    絶縁膜を除去する工程を付加したことを特徴とする請求
    項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記パターニング工程後に、パターン化
    された前記配線材料に重なるように、前記第1の絶縁膜
    上に金属薄膜からなる受動素子を形成する工程を付加し
    たことを特徴とする請求項1もしくは2に記載の半導体
    装置の製造方法。
JP5015393A 1993-02-02 1993-02-02 半導体装置の製造方法 Pending JPH06232122A (ja)

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19990622