JPH06302608A - 半導体素子およびその製造方法 - Google Patents

半導体素子およびその製造方法

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JPH06302608A
JPH06302608A JP8503593A JP8503593A JPH06302608A JP H06302608 A JPH06302608 A JP H06302608A JP 8503593 A JP8503593 A JP 8503593A JP 8503593 A JP8503593 A JP 8503593A JP H06302608 A JPH06302608 A JP H06302608A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁膜に開口された開口部への金属膜形成に
おいて、開口部と金属膜との間の隙間によって金属の応
力緩和を図り、また金属膜下層の有機系物質膜の反りに
よって剥離性を向上できる半導体素子およびその製造方
法を提供する。 【構成】 リフトオフプロセスにより開口部内に金属膜
が形成されるダイオードであって、Si基板6上の酸化
膜7の開口部9内に金属膜10を形成する場合に、その
金属膜10の形成温度を従来に比べて高い約180℃以
上とし、レジスト8を開口部9の内部に侵入させて開口
部9内にレジスト8による障壁を形成する。その後、そ
の上層に金属膜10を形成した後にレジスト8を剥離し
た場合に、金属膜10はレジスト8が侵入された領域に
形成されず、この領域部分に隙間11が生じることによ
ってその後の熱処理などによる内部応力でのレジスト8
下への応力集中の発生が防止できるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子およびその
製造技術に関し、特にリフトオフプロセスにより開口部
内に金属膜の電極を形成するダイオードなどにおいて、
応力集中の緩和または剥離性の向上が金属膜の形成温度
により制御可能とされる半導体素子およびその製造方法
に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば、ダイオードのような半導体素
子の大量生産品は、そのウェハ製造プロセスにおいて、
従来より工程短縮の点で有効なリフトオフ方式によって
金属膜の形成が行われている。
【0003】すなわち、Si基板上に酸化膜などの絶縁
膜を形成し、その開口部内に金属膜を形成する場合に、
開口部と同形状のレジストなどの有機系物質膜を形成
し、さらにその上層に金属膜を蒸着方式により形成した
後、レジストを溶解剥離することで開口部内に金属膜が
形成できるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
な従来技術においては、蒸着による金属膜形成工程での
基板温度(約150℃)が低いために、図4(a) に示す
ように金属膜10が開口部9内に侵入し、金属膜10が
(b) のように開口部9の全面積に形成され、この金属膜
10と周囲の酸化膜7との熱による応力の違いが問題と
なっている。
【0005】すなわち、この熱応力の差が要因となって
図示部分(一点鎖線による丸部分)に応力集中が発生
し、酸化膜7、下層のSi基板6間に破壊モードのクラ
ックが入り易くなり、このような状態でバンプ電極を上
層に形成した場合には、このバンプ電極が容易に剥がれ
易くなって致命的な製品不良が発生することになる。
【0006】そこで、本発明の目的は、絶縁膜に開口さ
れた開口部への金属膜形成において、開口部より多少内
部に金属膜を形成し、開口部と金属膜との間に隙間を設
けることによって金属の応力緩和を図ることができる半
導体素子およびその製造方法を提供することにある。
【0007】また、本発明の他の目的は、開口部への金
属膜の形成後に、有機系物質膜の反りによって剥離性を
向上させることができる半導体素子の製造方法を提供す
ることにある。
【0008】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0010】すなわち、本発明の半導体素子は、半導体
基板上の絶縁膜に開口部が形成され、かつこの開口部に
金属膜が形成される半導体素子であって、金属膜と絶縁
膜との間に隙間を設けるものである。
【0011】また、本発明の半導体素子の製造方法は、
半導体基板上の絶縁膜に開口部を形成し、この開口部と
同形状の有機系物質膜を表面とし、さらに有機系物質膜
の上層に金属膜を形成する場合に、金属膜の形成温度を
制御するものである。
【0012】たとえば、前記金属膜の形成時の温度を約
180℃以上とし、有機系物質膜の開口部側端部を開口
部の側壁に沿って侵入させるようにしたものである。
【0013】また、前記金属膜の形成時の温度を約12
0℃以下とし、有機系物質膜の開口部側端部を開口部に
対して反対側に反らせるようにしたものである。
【0014】
【作用】前記した半導体素子およびその製造方法によれ
ば、金属膜と絶縁膜との間に隙間が設けられることによ
り、基板界面へ生じる応力を隙間で緩和し、その後の熱
処理などによる内部応力での絶縁膜下への応力集中の発
生を防止することができる。これにより、金属膜の金属
固有の応力差による半導体素子の破壊を回避することが
でき、同時に使用金属の拡大が可能となる。
【0015】たとえば、金属膜の形成温度が従来に比べ
て高い約180℃以上の場合は、金属膜の下層の有機系
物質膜を開口部に侵入させ、開口部内に有機系物質膜に
よる障壁を形成することができるので、金属膜と絶縁膜
との間に隙間を容易に形成することができる。
【0016】一方、金属膜の形成温度が従来に比べて低
い約120℃以下の場合には、有機系物質膜を開口部に
対して反対側に反らせ、半導体基板に対する有機系物質
膜の段差を広げることができるので、有機系物質膜の剥
離性を向上させることができる。
【0017】すなわち、基板上に絶縁物を有し、その絶
縁物に開口部があり、さらにその絶縁物の開口部内に金
属膜を形成する方法として、絶縁膜上に有機系物質を同
形状に形成するリフトオフ方式を用いた場合に適用さ
れ、その有機系物質の温度での形状変化を金属膜の形成
時の温度により制御することができる。これにより、半
導体素子のリフトオフプロセスにおいて、応力集中の緩
和または剥離性の向上を図ることができる。
【0018】
【実施例1】図1は本発明の一実施例である半導体素子
を示す断面図、図2は本実施例の半導体素子の製造過程
において、金属膜の形成状態を説明する断面図である。
【0019】まず、図1により本実施例の半導体素子の
構成を説明する。
【0020】本実施例の半導体素子は、たとえばリフト
オフプロセスにより開口部内に金属膜が形成されるダイ
オードとされ、バンプ電極1が形成されたチップ2がガ
ラススリーブ3内に収納され、その両端がリード線4の
接続されたヒートシンク材によるスタッド5で気密封止
され、ガラス封止構造のDHD(Double Heatsink Diod
e )型となっている。
【0021】そして、このダイオードにおいては、絶縁
膜上の開口部内に金属膜を形成する場合に、その後の熱
処理などによる内部応力での絶縁膜下への応力集中を緩
和するために、後述するように金属膜と絶縁膜との間に
隙間が設けられている。
【0022】次に、本実施例の作用について、半導体素
子の製造過程における金属膜の形成状態を図2により説
明する。
【0023】始めに、ダイオードのような大量生産品
は、一般的にリフトオフ方式により電極を形成する。こ
の場合、PN接合が形成されたSi基板(半導体基板)
6において、そのSi基板6のSiO2 などの酸化膜
(絶縁膜)7上にレジスト(有機系物質膜)8を形成し
た後、紫外線の照射により形状の形成を行う。
【0024】さらに、このレジスト8を保護材として開
口部9の酸化膜7を除去する場合、特にエッチング液に
よるウェット方式ではその形状の制御が難しく、酸化膜
7の断面形状は制御し難いものとなっている。
【0025】そして、その状態で金属膜10を上層に蒸
着などの方式により形成すると、開口部9内の端に金属
膜10が蒸着されてしまい、従来のように酸化膜7と金
属膜10との応力集中が生じ易くなり、Si基板6にク
ラックを発生させる原因となる。
【0026】ところが、本実施例においては、Si基板
6上の酸化膜7の開口部9内に金属膜10を形成する場
合に、その金属膜10の形成温度を従来に比べて高い約
180℃以上とし、図2(a) に示すようにその金属膜1
0の下層のレジスト8を開口部9の側壁に沿って侵入さ
せ、開口部9内にレジスト8による障壁を形成する。
【0027】たとえば、金属膜10を形成する場合、そ
のプリベーク温度を実温度で200±10℃の範囲にす
ることで、レジスト8を開口部9内に容易に侵入させて
金属膜10のマスクを行うことができる。
【0028】その後、その上層に金属膜10を形成した
後にレジスト8を剥離した場合に、金属膜10は開口部
9の内側のレジスト8が侵入された領域に形成されず、
この領域部分に図2(b) のような隙間11が生じ、この
隙間11によってその後の熱処理などによる内部応力で
のレジスト8下への応力集中の発生を防止することがで
きる。
【0029】そして、金属膜10上にバンプ電極1を形
成し、Si基板6をチップ2毎にダイシングした後、ガ
ラススリーブ3内に収納してスタッド5で気密封止する
ことにより、ガラス封止型のスイッチングダイオードな
どが完成される。
【0030】従って、本実施例の半導体素子によれば、
金属膜10を形成する場合のプリベーク温度を約180
℃以上とし、レジスト8を開口部9内に侵入させて金属
膜10の遮閉領域を形成することにより、金属膜10と
酸化膜7との間に隙間11を容易に形成することがで
き、その後の処理による応力集中を緩和してバンプ電極
1の剥がれなどによる致命的な製造不良の発生を防止す
ることができる。
【0031】
【実施例2】図3は本発明の他の実施例である半導体素
子の製造過程において、金属膜の形成状態を説明する断
面図である。
【0032】本実施例の半導体素子は、実施例1と同様
にリフトオフプロセスにより開口部9内に金属膜10が
形成されるガラス封止構造のDHD型ダイオードとさ
れ、実施例1との相違点は、逆に従来の金属膜10の形
成温度より低くしてレジスト(有機系物質膜)8の剥離
性を向上させる点である。
【0033】すなわち、Si基板(半導体基板)6上の
酸化膜(絶縁膜)7の開口部9に金属膜10を形成する
場合に、その金属膜10の形成温度を従来に比べて低い
約120℃以下とし、レジスト8における熱の照射面と
その裏面との温度の違いによる収縮差を利用し、図3
(a) に示すように金属膜10の下層のレジスト8を開口
部9に対して反対側に反らせて逆テーパー形状とするも
のである。
【0034】これにより、金属膜10の段差被覆が悪く
なり、その後の薬液12によりレジスト8を除去する場
合に、逆テーパー形状によりSi基板6に対するレジス
ト8の段差が広がっている部分に図3(b) のように薬液
12を侵入させ、これによってレジスト8を容易に剥離
することができる。
【0035】従って、本実施例の半導体素子によれば、
金属膜10を形成する場合の温度を約120℃以下と
し、レジスト8を開口部9に対して反対側に逆テーパー
形状とすることにより、レジスト8を除去する場合に薬
液12の侵入により容易に剥離することができ、特にS
i基板6に対する酸化膜7の段差が低いツェナダイオー
ドなどのリフトオフプロセスに良好に適用可能である。
【0036】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例1および2に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。
【0037】たとえば、本実施例の半導体素子について
は、金属膜を形成する場合に、金属膜の金属固有の応力
差による破壊を回避することができるので、特に金属膜
として使用できる金属種類の拡大が可能となる。
【0038】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその利用分野であるガラス封止構造の
DHD型ダイオードに適用した場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、絶縁膜の開口部に
金属膜を形成する他の半導体素子についても広く適用可
能である。
【0039】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0040】(1).半導体基板上において、絶縁膜の開口
部に形成される金属膜と、開口部周囲の絶縁膜との間に
隙間を設けることにより、この隙間によって基板界面へ
生じる応力を緩和して半導体素子の破壊を回避すること
ができるので、半導体素子の製造不良の発生を防止する
ことが可能となる。
【0041】(2).半導体基板上の絶縁膜に開口部を形成
し、この開口部と同形状の有機系物質膜を表面とし、さ
らに有機系物質膜の上層に金属膜を形成する場合に、た
とえば金属膜の形成時の温度を約180℃以上に制御す
ることにより、有機系物質膜の開口部側端部を開口部の
側壁に沿って侵入させて、開口部内に有機系物質膜によ
る障壁を形成することができるので、基板界面への応力
集中による破壊を回避できる開口部内への隙間の形成が
容易に可能となる。
【0042】(3).前記(2) と逆に、有機系物質膜の上層
に金属膜を形成する場合の温度を約120℃以下に制御
することにより、有機系物質膜の開口部側端部を開口部
に対して反対側に反らせて、半導体基板に対する有機系
物質膜の段差を広げることができるので、特に絶縁膜の
段差が低い半導体素子において、有機系物質膜の剥離性
の向上が可能となる。
【0043】(4).前記(1) および(2) により、金属膜の
金属固有の応力差による半導体素子の破壊を回避するこ
とができるので、金属膜として使用できる金属種類の拡
大が可能となる。
【0044】(5).前記(1) および(2) により、バンプ電
極の剥がれなどの致命的な不良を撲滅することができる
ので、信頼性の向上と歩留の改善が可能となる。
【0045】(6).前記(1) 〜(3) により、リフトオフ性
を向上させることができるので、従来、リフトオフプロ
セスが適用できない製品への適用範囲の拡大と、そのプ
ロセスの簡素化および工程短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1 である半導体素子を示す断面
図である。
【図2】実施例1の半導体素子の製造過程において、金
属膜の形成状態を説明する断面図である。
【図3】本発明の実施例2である半導体素子の製造過程
において、金属膜の形成状態を説明する断面図である。
【図4】従来技術の一例である半導体素子の製造過程に
おいて、金属膜の形成状態を説明する断面図である。
【符号の説明】
1 バンプ電極 2 チップ 3 ガラススリーブ 4 リード線 5 スタッド 6 Si基板(半導体基板) 7 酸化膜(絶縁膜) 8 レジスト(有機系物質膜) 9 開口部 10 金属膜 11 隙間 12 薬液

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上の絶縁膜に開口部が形成さ
    れ、かつ該開口部に金属膜が形成される半導体素子であ
    って、前記金属膜と前記絶縁膜との間に隙間を設けるこ
    とを特徴とする半導体素子。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体素子の製造方法で
    あって、前記半導体基板上の絶縁膜に開口部を形成し、
    該開口部と同形状の有機系物質膜を表面とし、さらに該
    有機系物質膜の上層に金属膜を形成する場合に、該金属
    膜の形成温度を制御することを特徴とする半導体素子の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 前記金属膜の形成時の温度を約180℃
    以上とし、前記有機系物質膜の開口部側端部を前記開口
    部の側壁に沿って侵入させて、前記金属膜と前記絶縁膜
    との間に隙間を形成することを特徴とする請求項2記載
    の半導体素子の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記金属膜の形成時の温度を約120℃
    以下とし、前記有機系物質膜の開口部側端部を前記開口
    部に対して反対側に反らせて、前記半導体基板に対する
    該有機系物質膜の段差を広げることを特徴とする請求項
    2記載の半導体素子の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8080460B2 (en) 2008-11-26 2011-12-20 Micron Technology, Inc. Methods of forming diodes
US8343828B2 (en) 2008-11-26 2013-01-01 Micron Technology, Inc. Methods of forming diodes
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