JPH09251999A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH09251999A
JPH09251999A JP5801596A JP5801596A JPH09251999A JP H09251999 A JPH09251999 A JP H09251999A JP 5801596 A JP5801596 A JP 5801596A JP 5801596 A JP5801596 A JP 5801596A JP H09251999 A JPH09251999 A JP H09251999A
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JP
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film
metal
semiconductor device
metal film
resist
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Application number
JP5801596A
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English (en)
Inventor
Tomoyuki Miyama
山 智 之 深
Misao Yoshimura
村 操 吉
Takashi Suzuki
木 隆 鈴
Yoshiaki Kitaura
浦 義 昭 北
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波領域においても可及的に低抵抗な金属
配線を実現する。 【解決手段】 半導体基板1と、側壁に周期的な凹凸が
形成された金属配線8と、が備えられていることを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は鍍金によって金属配
線が形成される半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】受動素子を形成する金属配線において
は、より損失の少ないインダクタやキャパシタを形成す
るために低抵抗化が強く要求される。しかしながら、一
般的なリフトオフ法やエッチング法においては、形成で
きる膜厚は1μm程度が限度である。このため、まず通
常の方法で金属配線を形成した後、その上部に、例えば
鍍金により必要な部分に更に金属を積み増す方式が採ら
れている。
【0003】この方式を用いた従来の半導体装置の製造
方法を図3(a)乃至(e)を用いて説明する。
【0004】まず、半導体基板21上に絶縁膜22を形
成し、この絶縁膜22の所定領域に、例えばリフトオフ
法を用いて金からなる金属配線23を形成する(図3
(a)参照)。全面に鍍金時の下地電極となるタングス
テン等の金属膜24とこの金属膜24の表面に成長核と
なる金の膜を形成する(図3(b)参照)。続いて鍍金
金属を形成する部分に開口部27を有するレジストパタ
ーン25を形成し(図3(b)参照)、これをマスクと
して鍍金を行うことにより所望の部分にのみ選択的に、
抵抗低減のために充分な膜厚を持つ金属膜29を形成す
る(図3(c)参照)。鍍金マスク用レジストパターン
25、下地電極金属24を順次除去した後(図3(d)
参照)、引き続き全面にパッシベーション膜となる絶縁
膜30を形成し(図3(e)参照)、他の素子や外部と
の接続のためのパッド部分に開口(図示せず)を形成し
てICが完成する。
【0005】なお、図3に示す半導体装置の断面は図4
に示す配線23が2本形成された半導体装置のA−A′
断面である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように配線の低損
失化のために鍍金によって金属を積み増すことによって
抵抗の低減化を図っている。DC的には金属を積み増し
ただけ抵抗が低減されるが、AC的には準マイクロ波以
上の高周波領域では、表皮効果が顕著となり実効的な抵
抗低減効果は少ないという問題がある。
【0007】表皮効果は、高周波電流が金属内部をほと
んど通らず表面側を通る現象であり、その周波数と表皮
厚さの関係は次式で示される。ここで、表皮厚さとは、
電磁波の振幅が表面の1/eになる距離であり、表皮効
果が発生するとこの厚さをもつ、円筒状の導体と高周波
抵抗が等しくなる程抵抗が上昇する。
【0008】δ=[2/ωμσ)]1/2 ここで、 δ:表皮厚さ(電磁波の振幅が表面の1/eになる厚
さ)[cm] ω:角振動数[Hz] μ:導体の透磁率μ=μ0 =4π×10-7 σ:導電率[mho/m] この式に金の導電率4.16×107 [mho/m]を
代入して、周波数と表皮効果の関係を計算した結果を図
5に示す。周波数が10GHzの場合、表皮厚さは7.
8nmとなる。つまり、7.8nmの厚さの円筒状導体
と等しくなり、高周波的に高抵抗となる。
【0009】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、高周波領域においても可及的に低抵抗な金属
配線を有する半導体装置及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
[概 要]本発明による半導体装置の第1の態様は、半
導体基板と、側壁に周期的な凹凸が形成された金属配線
と、が備えられたことを特徴とする。
【0011】また本発明による半導体装置の第2の態様
は、第1の態様の半導体装置において、前記金属配線の
凹凸の周期はg線或いはi線或いはArF線の照射によ
り生成される波長の半分の長さであることを特徴とす
る。又、これらの他KrF,XeCl,F等のエキシ
マレーザーの照射により生成される定在波によっても、
上記形状は得られる。この場合も凹凸の周期は、波長の
半分である。
【0012】また本発明による半導体装置の第3の態様
は、第1の態様の半導体装置において、前記金属配線は
半導体基板上の絶縁膜上に形成された受動素子であるこ
とを特徴とする。
【0013】また本発明による半導体装置の製造方法は
半導体基板上に下地金属となる第1の金属膜を形成する
工程と、前記第1の金属膜上に側面に周期的な凹凸が形
成された開口部を有するレジストパターンを形成する工
程と、前記レジストパターンの開口部に鍍金法により金
属膜を形成する工程と、を備えていることを特徴とす
る。 [作 用]上述のように構成された本発明の半導体装置
の第1の態様によれば、金属配線の側壁に周期的な凹凸
が形成されている。これにより金属配線の表面積が増
し、高周波電流が通る、金属配線の表面側の実質的な断
面積が増える。これにより高周波電流が流れる場合に低
抵抗となる。
【0014】そして上記周期的な凹凸は、金属配線を形
成する際に用いられるレジストの開口部の側面の凹凸に
一致する。このレジストの開口部の側面の凹凸は、レジ
ストを露光する際にレジストに入射する入射光と、半導
体基板からの反射光とが重なり合って形成されるもので
あり、露光光の波長λの半分の周期を有する。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明による半導体装置の一実施
の形態は、半導体基板上に形成される金属配線の側壁に
周期的な凹凸を有するものである。これにより金属配線
の表面積が増し、高周波電流が通る、金属配線の表面側
の実質的な断面積が増える。このため高周波電流が流れ
る場合には低抵抗となる。
【0016】次に本発明による半導体装置の製造方法の
一実施の形態を図1を参照して説明する。
【0017】まず図1(a)に示すように半絶縁性Ga
As基板1上に例えばLPCVD法(Low Pressure Che
mical Vapour Deposition 法)を用いてSiO2 からな
る絶縁膜2を形成する。続いてリフトオフ法によりT
i、Mo、Auの積層金属配線膜3を形成する(図1
(a)参照)。ここでTi層はSiO2 からなる絶縁膜
2との密着性が良いために用いられ、Mo層は熱処理時
にTiがAu層へ拡散するのを防止するためのバリアメ
タルとして用いられている。そしてTi層、Mo層、A
u層の厚さは各々約50nm、50nm、1μmとし
た。
【0018】その後、基板1の面に、鍍金時に下地電極
となるTi、Wの積層膜4を各々約10nm、100n
mの膜厚で形成する(図1(b)参照)。続いて基板全
面にレジスト膜5を塗布し、鍍金を行うべき金属配線膜
3上に開口部6を有するようにレジスト膜5をパターニ
ングする。この時に照射するのはg線を用いた。但し、
g線に限らずi線やKrF、XeCl、ArF、F
のエキシマレーザを用いてもよい。このときこの開口部
6のレジスト膜5の側壁は従来の場合と異なり、凹凸を
有している(図1(b)参照)。なお、レジストはシプ
レー社のマイクロポジット1400−27を用い、現像
液はメタル含有の高コントラスト現像液としてヘキスト
社のAZデバロッパを水で50%稀釈して用いた。これ
らの線の半波長(λ/2)の周期性をもつ凹凸がレジス
ト膜5の側壁に形成される。
【0019】レジストパターン5を形成後、鍍金を行
い、開口部6の下地金属膜4上にAuからなる厚い金属
膜8を形成する(図1(c)参照)。このとき金属膜8
の側壁には凹凸が形成されている。続いてレジストパタ
ーン5を剥離液を用いて除去し、金属膜8下の領域以外
の下地金属膜4をRIE(Reactive Ion Etching)法を
用いてエッチング除去し(図1(d)参照)、配線パタ
ーンを形成する。その後、図1(e)に示すように全面
にCVD法等によりパッシベーション膜10を形成し、
他の素子や外部との接続を行うためのパッド部分に開口
(図示せず)を形成して半導体装置を完成する。
【0020】次に本実施の形態の製造方法によって製造
された半導体装置の側壁に凹凸のある金属膜8の表皮厚
さ面積と、従来の方法によって製造された半導体装置
の、凹凸の無い金属膜9の表皮厚さ面積を求めてみる。
金属膜8,9の膜厚は2144nmで幅は4μm、表皮
厚さは106GHz時の7.8nmとした(図2(a)
(b)参照)。
【0021】なお、本実施の形態のレジストパターンの
凹凸の形成にはg線ステッパが用いられた。このg線ス
テッパを用いると、このg線の波長の半分である268
nmの凹凸が金属膜8の側壁に形成されることになる。
凹凸が有る場合の金属膜8の表皮厚さ面積S(b)は図
2(b)に示すように、 S(b)=2×(134π×7.8×8+(4000−
(134+7.8)×7.8)=112722μm2 となる。なお、凹凸は直径が268nmの半円が8個
(=2144÷268)縦方向にならんでいるものとし
て計算した。
【0022】凹凸がない場合の金属膜9の表皮厚さ面積
S(a)は図2(a)に示すように S(a)=2×(2144×7.8+(4000−1
5.6)×7.8)=93357μm2 したがってS(a)/S(b)=0.82となり本実施
の形態の製造方法によって製造された半導体装置の方が
従来のものに比べて約18%の抵抗の低減となる。な
お、この値は、用いるステッパと線の波長に対応して可
変である。
【0023】なお上記実施の形態においては、鍍金を行
うのに電界メッキ法を用いたが、無電界メッキを用いて
も良い。この場合、下地金属膜4は不用となる。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、鍍金
によって形成される金属膜の側壁に凹凸が形成されてい
ることにより、高周波領域においても低抵抗な金属配線
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体装置の製造方法の一実施の
形態の製造工程断面図。
【図2】本発明の効果を説明する説明図。
【図3】従来の製造方法による半導体装置の製造工程断
面図。
【図4】図3に示す半導体装置の平面図。
【図5】表皮厚さの周波数特性を示すグラフ。
【符号の説明】
1 GaAs基板 2 絶縁膜(SiO2 膜) 3 積層金属膜 4 下地金属膜 5 レジスト膜(レジストパターン) 6 開口部 7 開口部 8 金属膜 9 金属膜 10 パッシベーション膜 21 GaAs基板 22 絶縁膜 23 積層金属膜 24 下地金属膜 25 レジストパターン 27 開口部 29 金属膜 30 パッシベーション
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北 浦 義 昭 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板と、 側壁に周期的な凹凸が形成された金属配線と、が備えら
    れたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】前記金属配線の凹凸の周期はg線或いはi
    線或いはArF線の照射により生成される波長の半分の
    長さの周期であることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】前記金属配線は半導体基板上の絶縁膜上に
    形成された受動素子であることを特徴とする請求項2記
    載の製造方法。
  4. 【請求項4】半導体基板上に下地金属となる第1の金属
    膜を形成する工程と、 前記第1の金属膜上に側面に周期的な凹凸が形成された
    開口部を有するレジストパターンを形成する工程と、 前記レジストパターンの開口部に金属膜を形成する工程
    と、を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
JP5801596A 1996-03-14 1996-03-14 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH09251999A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7791165B2 (en) 2004-05-13 2010-09-07 Seiko Epson Corporation Planar inductor and method of manufacturing it
JP2016521457A (ja) * 2013-04-18 2016-07-21 フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 改善された導電率を有する高周波数導電体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7791165B2 (en) 2004-05-13 2010-09-07 Seiko Epson Corporation Planar inductor and method of manufacturing it
JP2016521457A (ja) * 2013-04-18 2016-07-21 フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 改善された導電率を有する高周波数導電体

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