JPH0974073A - 電極・配線形成方法 - Google Patents

電極・配線形成方法

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JPH0974073A
JPH0974073A JP22895295A JP22895295A JPH0974073A JP H0974073 A JPH0974073 A JP H0974073A JP 22895295 A JP22895295 A JP 22895295A JP 22895295 A JP22895295 A JP 22895295A JP H0974073 A JPH0974073 A JP H0974073A
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JP
Japan
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wiring
contact
electrode
insulating film
etching
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JP22895295A
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English (en)
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Uorutaa Kontorata
ウォルター コントラタ
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 寄生容量が小さい電極を形成する。 【解決手段】 メサ形状に素子を形成した半導体基板
(10)上に絶縁膜(12)を成膜する。その絶縁膜
(12)をコンタクト形状(13)に素子部まで開口す
る。その後、マスク(15)を用いてコンタクト領域を
含めた絶縁膜(12)の上部に配線形状(14)を形成
する。そのマスク(15)を引き続いて金属蒸着、リフ
トオフ法を用いることによりコンタクト・配線(17)
を同時に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属電極の作製方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置と他の装置との電気的な接触
のために、金属配線が必要である。この時、接続が必要
な部分以外での接触は避けなければならない。従って、
金属配線と半導体装置との間にSiO2 などの絶縁層を
配して接続部分にだけ絶縁層に窓を開ける手法が広く用
いられている。
【0003】図4を参照して、従来の配線形成方法につ
いて説明する。まずメサ状に形成された半導体装置また
は半導体装置との接続部上にオーミックコンタクト31
が形成された半導体基板30の全面にSiO2 絶縁膜3
2を形成する(図4(a))。そのSiO2 絶縁膜32
のオーミックコンタクト31の上の一部分にフォトリソ
グラフィ及びエッチングによって窓33を開ける(図4
(b))。次にSiO2 絶縁膜32にフォトリソグラフ
ィとエッチングによって配線形状34を形成し、エッチ
ングマスクのレジスト35を残す(図4(c))。最後
に配線金属36を蒸着法によって成膜し(図4
(d))、リフトオフ法によって配線37を形成する。
【0004】また、本発明に関連する他の先行技術とし
て、特開平4−42534号公報(以下、先行技術1と
呼ぶ)に、メタル配線形状にメタル配線の厚み分まで絶
縁膜をエッチングし、メタル配線形状エッチング時のレ
ジストマスクを利用してメタル配線を形成することによ
り、メタル配線後の表面を平坦化し、多層配線時の段差
によるメタルの段切れ等を防止した「半導体装置の製造
方法」が開示されている。
【0005】図6にこの先行技術1に開示された第1の
実施例の製造工程を示す。所定の領域に不純物拡散処理
を施したSiウェハー51上に膜厚1.5μmのSiO
2 絶縁膜52を全面に形成する(図6(a))。次に通
常のフォトリソグラフィ技術および酸化膜ドライエッチ
ング技術を用いてコンタクト窓形成部53を、図のよう
にAl配線の膜厚とほぼ同じ1μmの膜厚が残るところ
まで0.5μmエッチングし、レジストマスクを除去す
る(図6(b))。次に、再びフォトリソグラフィ技術
および酸化膜ドライエッチング技術の異方性エッチング
を用いて、深さ1μmののAl配線埋込部54を形成す
ると同時に、先程エッチングで形成したコンタクト窓形
成部53をSi表面を露出するまでエッチングする(図
6(c))。これによって、Al配線がSiO2 絶縁膜
52に埋め込まれる部分の形成とコンタクト窓開けと
が、同時に行われる。このとき異方性エッチングを用
い、さらにコンタクト窓開けを2段階のエッチングを用
いたのはコンタクト窓寸法が大きくなることを防ぐため
である。次に、このときのレジスト55を残したまま、
Al層56をスパッタ蒸着して形成する(図6
(d))。次にリフトオフ法を用いてレジスト55とと
もにその上のAl層56を除去し、Al配線57を形成
する(図6(e))。それとともにAl配線57はSi
2 膜52に埋め込まれ、両者の高さがそろうため、A
l配線後の平坦化が実現する。
【0006】図7にこの先行技術1に開示された第2の
実施例の製造工程を示す。所定の領域に不純物拡散処理
を施したSiウェハー60上に膜厚0.5μmのSiO
2 絶縁膜61を全面に形成し、その上に膜厚1.0μm
のプラズマ窒化膜(P−SiN)62を全面に形成する
(図7(a))。次に通常のフォトリソグラフィ技術お
よびドライエッチング技術を用いてコンタクト窓形成部
63を、SiO2 絶縁膜61およびP−SiN膜62を
通してSi表面が露出するまでエッチングし、レジスト
マスクを除去する(図7(b))。次に、再びフォトリ
ソグラフィ技術および窒化膜のSiO2 に対する選択ド
ライエッチング技術を用いてP−SiN膜62をSiO
2 絶縁膜61との界面64までエッチングし、Al配線
埋込部65を形成する(図7(c))。選択エッチング
を用いるのは、この時、先程エッチングで形成したコン
タクト窓形成部63を保持するとともに、SiO2 絶縁
膜61との界面64でエッチングを止めるのを容易にす
るためで、このときのエッチングガスとしてCF4 +H
2 +N2 を用いた。これによって、Al配線がP−Si
N膜62に埋め込まれる部分65の形成が行われる。次
にこのときのレジスト66を残したまま、Al層67を
1μmスパッタ蒸着する(図7(d))。次にリフトオ
フ法を用いてレジスト66とともにその上のAl層67
を除去し、Al配線68を形成する(図7(e))。そ
れとともにAl配線68はP−SiN膜62に埋め込ま
れ、両者の高さがそろうため、Al配線後の平坦化が実
現する。
【0007】また、本発明に関連する他の先行技術とし
て次に述べるものが知られている。例えば、特公昭63
−46983公報(以下、先行技術2と呼ぶ)には、レ
ジストを2層構造としてコンタクトホール窓開けと配線
パターンのリフトオフを行うことにより、コンタクトホ
ール窓と配線パターンの自己整合によって余裕部分を減
少させた「微細パターン形成方法」が開示されている。
この先行技術2では、半導体基板上に絶縁層を堆積し、
感光性或は感電子線レジスト層(第1のレジスト層)を
塗布する。次いで露光により配線パターンを形成し、こ
の第1のレジスト層と相互溶解を起さない第2のレジス
ト層を塗布する。次いでコンタクトホール窓パターンを
パターニングし、両パターンの共通部分を窓開けする。
次に第1および第2のレジスト層をマクスとして絶縁層
をエッチングしコンタクトホールを形成する。その後第
2のレジスト層を全面露光現像により除去し、第1のレ
ジスト層を用いたリフトオフ法により配線金属をパター
ニングする。この方法によりLSI等の高密度化が促進
される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図5に図4に示した従
来の技術によって作製した素子と配線とを接続するため
のパッドコンタクト用メサ部を示す。この配線製造方法
では、次に述べる2回の目合わせをする必要がある。1
回目の目合わせは、パッドコンタクト用メサ40および
素子部メサ43とオーミックコンタクト41との目合わ
せであり、2回目の目合わせは、オーミックコンタクト
41と窓42との目合わせである。いずれの目合わせに
おいても、目合わせずれがあるので、素子部メサ43の
幅より広いパッドコンタクト用メサ40が必要となる。
その結果、寄生容量が増える問題がある。
【0009】例として、ヘテロ接合バイポーラトランジ
スタ(HBT)のエミッタメサの場合について述べる。
エミッタメサにp−n接合があるため、エミッタ容量は
面積に比例する。すなわち、素子の真性容量は素子部メ
サ43の面積に比例し、パッドコンタクト用メサ40の
寄生容量はパッドコンタクト用メサ40の面積に比例す
る。図5に示すように、目合わせ許容値をδとし、窓の
幅をγとすれば、パッドコンタクト用メサ40の最小面
積は(γ+4δ)2 となる。コンタクトリソグラフィに
よればγはほぼ3μm程度必要であり、δはほぼ1μm
であるから、パッドコンタクト用メサ40の面積は49
μm2 となる。それに対して、代表的なエミッタメサ面
積は(5×20)μm2 であるので、パッドコンタクト
用メサ40の寄生容量はエミッタ真性容量の半分ぐらい
である。
【0010】本発明の課題は、コンタクト用電極と配線
金属とを同時に形成することにより、寄生容量の低い電
極・配線形成方法を提供することにある。
【0011】尚、先行技術1と2のいずれも、メタル配
線(配線金属)を形成する技術を開示するだけであり、
本発明のように、コンタクト用電極と配線金属とを同時
に形成する技術とは異なる。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明による電極・配線
形成方法は、半導体基板の全面に形成した絶縁膜を、基
板の表面が露出するまで、所定のコンタクトの形状にエ
ッチングして、コンタクト領域を形成する工程と、露出
したコンタクト領域を含有した絶縁膜上部を、所定の配
線の形状にエッチングする工程と、所定の配線の形状の
エッチングに用いたマスクを用いて、リフトオフ法によ
り所定のコンタクトと所定の配線とを同時に形成する工
程とを含む。
【0013】本発明では、コンタクト用電極と配線金属
とを同じレジスト(マスク)を使用して同時に形成する
ため、自己整合となり、目合わせずれがないため、目合
わせ許容値は見込まなくてよい。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。図1を参照して、本発
明の一実施形態による電極・電極形成方法について説明
する。
【0015】まず、図1(a)に示すように、エミッタ
幅5μm、高さ1.5μmのメサ状のHBTが形成され
たGaAs基板10の全面に、膜厚2μmのSiO2
縁膜12をCVD法により形成した。引き続いて、図1
(b)に示すように、そのSiO2 絶縁膜12のメサ上
の一部に、コンタクトマスクを用いたフォトリソグラフ
ィ及びバッファード弗酸(BHF)を用いたエッチング
によって、オーミックコンタクト形状の窓13を開け
た。
【0016】次に、図1(c)に示すように、SiO2
絶縁膜12の上部を、コンタクトマスクを用いたフォト
リソグラフィとBHFを用いたエッチングにより、深さ
0.5μmの配線形状のパターン14に形成した。この
とき使用したエッチングマスクのレジスト15を次のリ
フトオフ工程のために残した。
【0017】図1(d)に移って、オーミックコンタク
ト金属(コンタクト用電極)と配線金属とから成るオー
ミックコンタクト・配線金属16を蒸着法によって成膜
した。本実施形態では、オーミックコンタクト金属は、
深さ25nmのAuGe、深さ10nmのNi、および
深さ100nmのAuから成る。また、配線金属は、深
さ5nmのTiと、深さ1μmのAlとから成る。図1
(e)に移って、最後にリフトオフ法によってオーミッ
クコンタクト・配線17を形成した。この方法によっ
て、一回の蒸着で、金属配線とオーミックコンタクト用
電極とを同時に作製した。
【0018】
【実施例】上記実施形態により、製造工程を簡易化する
とともに、HBTのエミッタ・ベース容量を、バイアス
を印加しない状態では、0.27pFから0.20pF
に減少させることができた。
【0019】また、図2に示すように、オーミックコン
タクトと窓(オーミックコンタクト・窓)21を同じレ
ジスト層で形成することにより、オーミックコンタクト
幅と窓幅とはγに等しくなるので、パッドコンタクト用
メサ20の幅を(γ+2δ)までせまくすることができ
る。
【0020】図3にHBTのエミッタメサ面積と目合わ
せ許容値δの関係を示す。ここで真性エミッタコンタク
ト面積と窓幅をそれぞれ(3×20)μm2 と3μmの
実用的な値に仮定する。コンタクト用電極をコンタクト
リソグラフィで形成する場合、目合わせ許容値δは1μ
mである。したがって、従来技術によればエミッタ面積
は(3+4)×(20+4)=168μm2 、本発明に
よれば(3+2)×(20+2)=110μm2 とな
り、約1.5倍の差がある。真性エミッタコンタクト面
積とエミッタ面積との差分は寄生エミッタ容量となり、
デバイスの高周波特性を劣化させるので、差分は小さい
ば小さい程良い。
【0021】尚、上記実施形態では、コンタクト(コン
タクト用電極)がオーミックコンタクトの場合について
説明したが、ショットキーコンタクトやパッドコンタク
トでも良いのは勿論である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コンタクト用電極と配線金属とを同じレジスト(マス
ク)を使用して同時に形成するため、自己整合となり、
それらの間の目合わせずれがないため、目合わせ許容値
を見込まなくて良いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による電極・配線形成方法
の工程断面図である。
【図2】本発明の効果を説明するためのメサ部を示す平
面図である。
【図3】HTBのエミッタメサ面積と目合わせ許容値と
の関係を示す図である。
【図4】従来の電極形成方法の工程断面図である。
【図5】従来の技術の課題を説明するためのパッドコン
タクト用メサ部を示す平面図である。
【図6】先行技術1(特開平4−42534号公報)に
開示された第1の実施例の製造工程断面図である。
【図7】先行技術1(特開平4−42534号公報)に
開示された第2の実施例の製造工程断面図である。
【符号の説明】
10 GaAs基板 12 SiO2 絶縁膜 13 オーミックコンタクト形状の窓 14 配線形状のパターン 15 レジスト(マスク) 16 オーミックコンタクト・配線金属 17 オーミックコンタクト・配線

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の全面に形成した絶縁膜を、
    前記基板の表面が露出するまで、所定のコンタクトの形
    状にエッチングして、コンタクト領域を形成する工程
    と、 前記露出したコンタクト領域を含有した前記絶縁膜上部
    を、所定の配線の形状にエッチングする工程と、 前記所定の配線の形状のエッチングに用いたマスクを用
    いて、リフトオフ法により前記所定のコンタクトと前記
    所定の配線とを同時に形成する工程とを含む電極・配線
    形成方法。
  2. 【請求項2】 前記所定のコンタクトがショットキーコ
    ンタクトである、請求項1記載の電極・配線形成方法。
  3. 【請求項3】 前記所定のコンタクトがオーミックコン
    タクトである、請求項1記載の電極・配線形成方法。
  4. 【請求項4】 前記所定のコンタクトがパッドコンタク
    トである、請求項1記載の電極・配線形成方法。
  5. 【請求項5】 メサ状のヘテロ接合バイポータダイオー
    ドが形成されたGaAs基板(10)の全面にSiO2
    絶縁膜(12)をCVD法により形成する工程と、 前記SiO2 絶縁膜(12)のメサ上の一部に、前記基
    板(10)の表面が露出するまで、第1のコンタクトマ
    スクを用いたフォトリソグラフィ及びバッファード弗酸
    を用いたエッチングによって、オーミックコンタクト形
    状の窓(13)を開ける工程と、 前記SiO2 絶縁膜(12)の上部を、第2のコンタク
    トマスクを用いたフォトリソグラフィとバッファード弗
    酸を用いたエッチングにより、配線形状のパターン(1
    4)に形成する工程と、 前記第2のコンタクトマスクのレジスト(15)を用い
    て、オーミックコンタクト金属と配線金属とから成るオ
    ーミックコンタクト・配線金属(16)を蒸着法によっ
    て成膜する工程と、 リフトオフ法によってオーミックコンタクト・配線(1
    7)を形成する工程とを含む電極・配線形成方法。
  6. 【請求項6】 前記SiO2 絶縁膜(12)の膜厚が2
    μmである、請求項5記載の電極・配線形成方法。
  7. 【請求項7】 前記配線形状のパターン(14)が0.
    5μmの深さをもつ、請求項6記載の電極・配線形成方
    法。
  8. 【請求項8】 前記オーミックコンタクト金属は、深さ
    25nmのAuGe、深さ10nmのNi、および深さ
    100nmのAuから成り、前記配線金属は、深さ5n
    mのTiと深さ1μmのAlから成る、請求項7記載の
    電極・配線形成方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007142164A (ja) * 2005-11-18 2007-06-07 Toshiba Corp 電界効果型半導体装置
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