JPH11260848A - 電極形成方法 - Google Patents

電極形成方法

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JPH11260848A
JPH11260848A JP7499798A JP7499798A JPH11260848A JP H11260848 A JPH11260848 A JP H11260848A JP 7499798 A JP7499798 A JP 7499798A JP 7499798 A JP7499798 A JP 7499798A JP H11260848 A JPH11260848 A JP H11260848A
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JP
Japan
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resist
metal
substrate
electrode
metal film
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Withdrawn
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JP7499798A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Hayashida
哲哉 林田
Toshifumi Tajima
利文 田島
Yoshiro Takiguchi
吉郎 瀧口
Mitsuo Kosugi
美津男 小杉
Toshihide Watanabe
敏英 渡辺
Masahide Abe
正英 阿部
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Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォトレジスト開孔部内に形成される金属柱
が先細りすることなく、断面形状が矩形ないし台形で、
アスペクト比(高さ/底面長)が大きく、微細な金属電
極が形成可能な電極形成方法を提供する。 【解決手段】 基板(1)上に逆テーパ状の開孔を有す
るフォトレジストパターン(2)を形成し、このレジス
トパターンをマスクとして金属膜を真空蒸着法により堆
積(3−1,3−2)し、その後レジスト溶解液に浸し
てレジスト層を溶解すると同時にレジスト上の金属膜を
除去し、前記基板(1)上に微細な金属電極柱(3−
2)を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体プロセス
技術中、複数の基板間の配線部分を接続するための電極
形成に関するもので、特に断面形状が矩形ないし台形
で、かつアスペクト比(高さ/底面長)が大きく、かつ
微細な金属電極が求められる場合に必要な技術に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】複数の基板間を電極でつなぐためにイン
ジウムのような柔らかい金属を用いたバンプ(bump) が
用いられることがあるが、これまで微細でかつアスペク
ト比の大きいものは報告されていなかった。すなわち、
文献(1)に見るようなセルピッチ20μm 以下の撮像
素子に応用する場合、アスペクト比を大きくとることが
必要となるため、バンプ形成が困難になり、これがセル
ピッチの下限を決定していた。これまで電極ピッチが1
0μm 以下、電極の高さが5μm 以上の微細で、かつア
スペクト比の大きいものは実現されていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】インジウムのような柔
らかい金属を微細な柱状に加工するには、一般的なフォ
トリソ技術を用いてエッチングする方法は利用できず、
リフトオフ法が有効な手段である。しかし、金属柱の断
面のアスペクト比が小さい場合は容易であるが、アスペ
クト比が大きい場合、断面形状が矩形ないし台形で良好
な形状の金属柱を得ることは困難であった。大きなアス
ペクト比を得るために、金属を厚く堆積させようとする
と、ホトレジスト開孔部の上端が先に金属膜で覆われて
しまうために、開孔部内に形成する金属柱の先端部が細
くなり形状が悪くなる。このため複数の基板を貼り合わ
せた場合、電極の接着が不揃いになるという問題点があ
った。
【0004】そこで本発明の目的は、上述の問題点を排
除し、フォトレジスト開孔部内に形成される金属柱が先
細りすることなく、断面形状が矩形ないし台形で、かつ
アスペクト比が大きく微細な金属電極が形成可能な電極
形成方法を提供せんとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明電極形成方法は、基板上に逆テーパ状の開孔
を有するフォトレジストパターンを形成し、このレジス
トパターンをマスクとして金属膜を真空蒸着法により堆
積し、その後レジスト溶解液に浸してレジスト層を溶解
すると同時にレジスト上の金属膜を除去し、前記基板上
に微細な金属電極柱を得ることを特徴とするものであ
る。
【0006】また、本発明の好適な実施態様は、難溶化
処理に対して感度の異なる2種のフォトレジストからな
る2層のレジスト層を前記基板上に設け、現像後のレジ
ストパターンを逆テーパ状の開孔を有するパターンとす
ることを特徴とするものである。
【0007】リフトオフで良好な金属電極を形成するに
は、フォトレジスト形状をオーバーハングにすることが
有効である。オーバーハング形状を得るために、1例と
して2層のフォトレジストを用い、上部レジストに難溶
化処理の感度の高いものを選び、下部のレジストに難溶
化処理の感度が低いものを選ぶ。これにより難溶化のた
めの処理剤に浸した後(この処理を以下ソーキングと呼
ぶ)、電極パターンを焼き付けたフォトマスクを用いて
レジストに露光処理を施す。次にこのレジストの現像処
理を行う。この時レジストの断面は上部の開口面積が小
さく、下部の開口面積が大きくなる、いわゆるオーバー
ハング形状をとる。この形状のレジスト上に金属膜を真
空蒸着法で堆積する。次にレジストをレジスト溶解液で
溶解し、このとき同時にレジスト上の金属膜も一緒に剥
離して基板上に金属電極のみを残すことができる。
【0008】またさらに、本発明の好適な実施態様は、
前記真空蒸着法により堆積する金属膜がインジウムのよ
うな柔らかな金属であることを特徴とするものである。
【0009】またさらに、好適な実施態様は、前記金属
膜を真空蒸着法により堆積するにあたり、前記堆積基板
を冷却することを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下添付図面を参照し実施例によ
り本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1の本発明
方法の略工程説明図によれば、同図(a)の基板1の上
に逆テーパ状のフォトレジストパターン2を形成し
(b)、レジスト2をマスクとして金属膜3−1、3−
2を蒸着法により堆積する(c)。しかる後レジスト溶
解液に浸してレジスト層2を溶解すると同時にレジスト
2上の金属膜3−1を除去し、基板1上に金属柱3−2
を得る。なおこの時レジスト溶解液にはアセトンなどの
溶剤を用いる。
【0011】また、さらに本発明方法のソーキング工程
を説明する図2によれば、逆テーパ状のレジストパター
ンは下部レジスト2−1(a)とさらに上部レジスト2
−2(b)からなる2層のレジストにより形成される。
なお、ここではポジ型レジストの使用を想定している。
上部レジスト2−2と下部レジスト2−1は難溶化処理
に対する感度が異なるレジストを使用し、上部レジスト
2−2の難溶化処理の感度を下部レジスト2−1のそれ
より高くとる。レジストは一般にノボラック系を用い
る。難溶化処理4はクロロベンゼンなどベンゼン系の溶
剤に浸す(これをソーキングと呼ぶ)ことで行なう
(c)。ここで図2(c)以下の上部レジスト2−2の
上半分の斜線陰影部は、難溶化処理の感度が高くその後
のレジスト溶解液処理(現像処理7)で逆テーパ開孔の
表われる上端部を強調して模型的に示したものである。
【0012】レジストの難溶化処理(c)後はフォトマ
スク5を使用した露光処理6(d)、続いて現像処理7
(e)が続き、逆テーパ状の所望の開孔を有するフォト
レジストパターンが得られる(f)。これら後半の工程
は半導体プロセス技術で一般的に使用される工程と全く
同一である。
【0013】図1に示す金属膜3−1,3−2はインジ
ウムのような柔らかな金属でよい。また、蒸着時の結晶
粒径は基板温度を下げることにより小さくすることがで
きる。これは文献2などにも述べられているように、結
晶粒径は蒸着時の基板温度とチャンバ内の真空度に影響
を受けるため、基板温度を下げることは金属柱の形状を
改善する有効な手段となる。
【0014】次に本発明方法による金属柱形成で、その
効果を説明するため、従来方法の略工程説明図、図3お
よびこれと比較のための本発明方法の略工程説明図、図
4を使用し、さらに具体的な実験結果を図6から図10
に示す写真(SEM(走査電顕)による写真)により詳
細に説明する。
【0015】本発明によれば、インジウムのような柔ら
かな金属であってもリフトオフ法を用いて断面形状が大
きなアスペクト比の大きい金属柱を形成できる。通常の
方法(従来方法)でのレジストパターンに金属膜を蒸着
すると、蒸着初期にレジスト開孔部の側壁に選択的に針
状の金属結晶8(図3(a))が成長する現象が見られ
る(図6の写真参照)。さらに蒸着を続けると、特にレ
ジスト開孔部の上端部では金属結晶の成長が著しいため
開孔部上端がふさがれるようになる(図3(b)、図8
(a)の写真)。このため金属バンプ3−2の形状は先
端が細くかつ不揃いになる(図3(c)、図9(a)の
写真)。
【0016】これに対し本発明方法のごとく2層レジス
トを用いてオーバーハング形状(図4(a))にするこ
とにより、真空蒸着中に蒸着源からレジスト上に飛来す
る金属原子はレジスト上部のオーバーハングに妨げられ
るため、レジスト側壁への金属原子の付着が避けられ
る。これによってレジスト開孔部の上端部が塞がれるこ
とが避けられる(図4(b)、図8(b)の写真)。従
って、金属バンプの形状3−2は上部が大きく断面形状
が台形の良好なものとなる(図4(c)、図9(b)の
写真)。
【0017】2層レジストによるオーバーハング形成の
例を図7(b)の写真に示す。図7(a)の写真は単層
レジストの断面形状であり、レジスト開孔部が若干上に
行くほど広がっている。図7(b)は2層レジストに難
溶化処理を施した2層レジストの断面形状であり、レジ
スト開孔部が上に行くに従い狭くなっている。
【0018】また蒸着の際に金属膜の結晶粒径を小さく
するため基板の冷却を併用することも金属柱の形状の改
善に有効である。基板温度を常温(30℃)と液体窒素
温度(−192℃)に設定して蒸着を行い、金属柱を生
成した例を図10(a),(b)の写真に示した。蒸着
時の基板冷却により金属柱の形状が改善されていること
が分かる。なお図8,9の写真では蒸着時に液体窒素で
基板冷却を行った例を示している。
【0019】複数の基板の貼り合わせの例を図5に示
す。これは積層型の撮像素子の例であるが、上部の光電
変換膜としてSeまたはSi系のアモルファス膜9、下
部の信号読み出し部はMOSトランジスタを用いた集積
回路10からなる。このような構造をとれば、開口率が
100%で高感度、波長選択性が自由、走査部の電荷取
得量が大きいなど、優れた特徴をもつ固体撮像素子が実
現できる。
【0020】
【発明の効果】以上詳細に説明してきたように、本発明
電極形成方法によれば、フォトレジスト開孔部内に形成
される金属柱は先細りすることなく、断面形状が矩形な
いし台形で、アスペクト比が大きく、微細な金属電極と
なるので、これを用いれば光電変換膜と信号読み出し部
となるMOSトランジスタ集積回路とを積層型にした撮
像素子を完全な形で実現できるため、開口率100%で
高感度、波長選択性が自由、走査部の電荷取得効率が高
い優れた固体撮像素子を提供することができる。
【0021】(文献) (1) Antoni Rogalski :“Infrared Photon Detectors
”,SPIE Optical Engineering Press, pp. 122-124 (2) John A. Thornton :“The microstructure of sput
ter-deposited coatings”, J.Vac. Sci. Technol., A4
(6), Nov/Dec. 1986, pp. 3059-3065.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の略工程説明図。
【図2】本発明方法のソーキング工程を説明する図。
【図3】従来方法の略工程説明図。
【図4】図3と比較するための本発明方法の略工程説明
図。
【図5】本発明方法になるバンプを使用した積層型撮像
素子の部分断面図。
【図6】レジスト側壁に成長する針状インジウム結晶の
写真。
【図7】従来方法(a)および本発明方法(b)による
レジストパターン断面図の比較写真。
【図8】従来方法(a)および本発明方法(b)による
レジスト上にインジウムを蒸着した後の断面図の比較写
真。
【図9】従来方法(a)および本発明方法(b)による
リフトオフ後のインジウム金属柱の形状比較写真。
【図10】常温30℃(a)および液体窒素−192℃
(b)の基板温度で蒸着した時のインジウム金属柱形状
の差異を示す写真。
【符号の説明】
1 基板 2 レジスト 2−1 下部レジスト 2−2 上部レジスト 3 金属膜 3−1 レジスト上の金属膜 3−2 基板上の金属膜(金属柱) 4 難溶化処理 5 フォトマスク 6 露光処理 7 現像処理 8 インジウムの針状結晶 9 光導電膜 10 シリコン集積回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小杉 美津男 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 渡辺 敏英 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 阿部 正英 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に逆テーパ状の開孔を有するフォ
    トレジストパターンを形成し、このレジストパターンを
    マスクとして金属膜を真空蒸着法により堆積し、その後
    レジスト溶解液に浸してレジスト層を溶解すると同時に
    レジスト上の金属膜を除去し、前記基板上に微細な金属
    電極柱を得ることを特徴とする電極形成方法。
  2. 【請求項2】 難溶化処理に対して感度の異なる2種の
    フォトレジストからなる2層のレジスト層を前記基板上
    に設け、現像後のレジストパターンを逆テーパ状の開孔
    を有するパターンとすることを特徴とする請求項1記載
    の電極形成方法。
  3. 【請求項3】 前記真空蒸着法により堆積する金属膜が
    インジウムのような柔らかな金属であることを特徴とす
    る請求項1または2記載の電極形成方法。
  4. 【請求項4】 前記金属膜を真空蒸着法により堆積する
    にあたり、前記堆積基板を冷却することを特徴とする請
    求項1から3いずれか記載の電極形成方法。
JP7499798A 1998-03-10 1998-03-10 電極形成方法 Withdrawn JPH11260848A (ja)

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