JP3029681B2 - 配線形成方法 - Google Patents
配線形成方法Info
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Description
配線形成方法に関するものである。
界効果トランジスタ、ダイオード等の化合物半導体素
子、これら素子を多数集積化した化合物半導体集積回路
(これらを化合物半導体装置と称することにする。)で
は、半導体素子とボンデイングパッドとの間、半導体素
子間に配線が形成される。そして、GaAs等の化合物
半導体は半絶縁性の基板が得られるため、上記配線を基
板上に直接形成しても電気的な絶縁が図れることから、
上記配線は化合物半導体基板上に直接形成されていた。
ランジスタ(FET)を有する化合物半導体装置の配線
は、文献(沖電気研究開発134,Vol.54,N
o.2,p.23(昭和62年)では、以下に説明する
ように形成されていた。図3(A)はその説明に供する
要部平面図、図3(B)は図3(A)のP−P線に沿っ
た位置での断面図である。
13及びオーミック電極15の形成即ちFETの要部形
成が終了したGaAs基板17の、配線形成予定領域以
外の部分がフォトレジスト(図示せず)により覆われ
る。
びAu(金)が順に真空蒸着される(図示せず)。
され上記フォトレジストが溶解されこのフォトレジスト
上のTi膜等の金属膜が共に除去(リフトオフ)され
る。Ti膜等の金属膜の残存部分により配線19が構成
される。
止するためにこの試料上にSiN膜等の絶縁膜いわゆる
パッシベーション膜(図示せず)が例えばCVD法によ
り300〜400℃程度の温度で形成される。
方法で形成した配線は、パッシベーション膜形成中に表
面状態が変化してしまうことが多かった。すなわち、従
来の配線形成方法では、平坦な表面状態の配線が得にく
かった。このため、配線抵抗の増加による素子特性劣
化、製造歩留りの低下等を招くという問題点があった。
主な原因は、以下の(a)〜(d)であろうと考えられ
る。
熱が加わること。
られるTi、Pt、Au、Al等とは、300℃以上の
温度で相互拡散しやすい性質を有していること。
膜(図3(B)中21で示すもの)が存在し、或は配線
形成工程前までの工程中において薬品や熱の作用により
1〜2nm程度の膜厚の自然酸化膜が形成される。しか
し、これら自然酸化膜は、その膜質が良好ではなく膜厚
も不均一なことが多い。これがため、配線金属及び化合
物半導体基板間の相互拡散を不均一なものとする。ま
た、配線金属が酸化しやすい金属である場合(上記Ti
はこれに該当する。)この自然酸化膜中の酸素は配線金
属によって還元され配線金属の一部を酸化するが、自然
酸化膜の膜質・膜厚が不均一であるため、配線金属の一
部酸化も不均一に行われる。
ラフィ工程におけるレジスト残膜を除去するためのアッ
シング工程において露出した化合物半導体基板部分が酸
素プラズマにさらされ酸化されると、これで形成された
酸化物が不安定なために凝集し表面形状を悪化させる。
のであり、従ってこの発明の目的は、化合物半導体下地
上に酸化しやすい金属から成る配線又は該金属を最下層
とする多層配線を形成するに当たり、配線形成後に該配
線に熱が加わった場合でも従来より安定な配線を形成す
ることが出来る方法を提供することにある。
め、この出願に係る発明者は種々の研究を重ねた。その
結果、化合物半導体下地の配線形成予定領域に良質な酸
化膜を積極的に形成することによりこの発明の目的を達
成出来ると考えた。
地上に酸化しやすい金属から成る配線又は該金属を最下
層とする多層配線を形成するに当たり、波長185nm
の光及び波長254nmの光を含む紫外線並びに酸素を
加熱した化合物半導体下地表面に均一に接触させ該下地
表面に該下地の酸化膜を形成し、然る後当該配線を形成
することを特徴とする。
基板、InP基板、GaP基板、InAs基板等の各種
化合物半導体基板そのものの場合、これら基板に素子が
作り込まれた中間体の場合等、配線が形成され得る広く
下地をいう。
しては、例えば化合物半導体下地自体を例えばヒータ、
ランプ等を用いて加熱する方法、誘導加熱により加熱す
る方法等を挙げることが出来る。
形成速度が遅すぎ実用的ではなくあまり高いと例えば化
合物半導体下地の構成元素の蒸発等の異常現象が生じる
ので、これらを考慮した適正値とするのが良い。例えば
化合物半導体下地としてGaAs基板を用いる場合は、
100℃〜300℃の範囲内の温度とするのが好適であ
る。この範囲であると、実用的な速度で酸化膜を形成出
来かつGaAs基板からの砒素抜けを防止出来るからで
ある。なお、酸化膜の形成速度は酸素ガス濃度にも依存
するので、この条件も、使用装置等を考慮し決定する。
膜の膜厚は、薄すぎては酸化膜が島状構造となり配線金
属及び化合物半導体下地間に均一な膜質・膜厚の酸化膜
を形成する目的に合わない。また厚すぎる必要もない。
従って、必要最小限の膜厚にすれば良い。少なくとも3
nm以上とするのが好適である。
自然酸化膜に比べ膜質均一性・膜厚均一性ともに優れる
酸化膜が形成される。このため、化合物半導体下地と配
線金属との間の相互拡散が配線全域で均一に起るか或は
均一に抑制される。
やすい金属から成る配線又は該金属を最下層とする多層
配線は、この酸化膜の膜質・膜厚が均一であるため酸化
膜と接する部分が均一に酸化物になる。実施例の例でい
えばTi/Pt/Auから成る多層配線の最下層を構成
するTi膜の化合物半導体下地側には均一なTiOXが
形成される。この酸化物は安定かつピンホールが非常に
少い良質な膜となるためこれによっても化合物半導体下
地と配線金属との間の相互拡散が抑制される。
法の実施例について説明する。なお、この実施例は半絶
縁性GaAs基板に複数個の電界効果トランジスタ(F
ET)を有する化合物半導体下地にTi、Pt及びAu
から成る多層配線(Tiが最下層)を形成する例であ
る。ここで、図2(A)及び(B)並びに図1(A)〜
(C)は、その説明に供する工程図である。特に、図2
(A)は半絶縁性GaAs基板に複数個の電界効果トラ
ンジスタを有する化合物半導体下地の一部をGaAs基
板上方から見て概略的に示した平面図、図2(B)は図
2(A)のQ−Q線位置での断面図である。また、図1
(A)〜(C)は図2に示した化合物半導体下地に配線
を形成する手順を図2(B)に対応する断面により示し
た図である。
に、直径が3インチ(1インチは約2.54cm。以
下、同様。)の半絶縁性GaAs基板31の所定領域
に、公知のイオン注入技術及びアニール技術によりFE
Tの動作領域33を形成し、さらに、公知の成膜方法及
びフォトリソグラフィ技術によりゲート電極35、ソー
ス・ドレインとなるオーミック電極37をそれぞれ形成
する。
(W)を含む合金であるW−Al等、Wを含む化合物で
あるWSi、WN等、または基板側から順に積層したT
i、Pt及びAu等の多層金属で構成出来る。また、オ
ーミック電極は例えば基板側から順に積層したAuG
e、Ni及びAuから成る多層金属で構成出来る。もち
ろんこれらに限られず他の材料でも良い。
等が形成されたGaAs基板31を低圧水銀灯(300
Wの出力のもの)装備の容量が約2l(リットル)の容
器内に設置する。GaAs基板と低圧水銀灯との距離は
この実施例の場合5cmとしている。次いで、このGa
As基板を100℃に加熱しかつこれに低圧水銀灯から
の光を照射しながら容器内に10l(リットル)/分の
割合で酸素を流す。このようにして、波長185nmの
光及び波長254nmの光を含む紫外線並びに酸素をG
aAs基板31に加熱状態で接触させる。この際、容器
内にオゾンが発生していることが確認された。なお、酸
素及び紫外線が基板に均一に接触するように、基板設置
位置、低圧水銀灯設置位置、及び酸素供給方法を工夫し
た。
s基板31の、ゲート電極35で覆われた部分及びオー
ミック電極37で覆われた部分以外の表面に膜厚が3n
mの酸化膜39が形成出来た。また、この酸化工程にお
いて、ゲート電極35の表面及びオーミック電極37の
表面はほとんど酸化されていないことが分った(図1
(A))。また、3インチのGaAs基板内の各所での
酸化膜39の膜厚を測定し膜厚分布を求めた。その分布
の標準偏差は0.3nmであることが分った。これらの
ことより、この発明に係る酸化膜の形成方法は素子にダ
メージを与えることなく膜厚が均一な酸化膜形成が可能
なことが理解できる。
1の配線形成予定領域以外の領域を例えばフォトレジス
ト41により覆う。その後、この試料を例えば真空蒸着
装置(図示せず)内に設置する。そして、この試料上に
この場合Tiを100nmの膜厚で、Ptを50nmの
膜厚で、Auを300nmの膜厚で順に形成する。これ
により、試料上に酸化しやすい金属(この場合Ti)を
最下層とする多層配線用薄膜43を形成する(図2
(B))。
フトオフ法により除去することにより酸化しやすい金属
を最下層とする多層配線(Ti/Pt/Au)43aが
形成出来る(図1(C))。
面形状(モルフォロジー)は、平坦でありかつその後の
パッシベーション膜形成のためのCVD工程における3
00〜400℃の熱によっても変化しないことが分っ
た。
実施例について説明したが、この発明は上述の実施例の
みに限られるものではなく、以下に説明するような変更
を加えることが出来る。
l(リットル)/分としていたが、酸素流量を1〜50
l(リットル)/分の範囲で実験を行ったところいずれ
のの場合も実施例と同様な効果が得られた。
下層とするTi/Pt/Auの三層配線としていたが、
Ti/Al、Ti/Auのような二層配線を形成する場
合、また酸化しやすい金属のみで配線を構成した場合も
実施例と同様な効果が得られることは明らかである。
としてTiを用いていたがこれに限られない。例えば、
Ni(ニッケル)やAl(アルミニウム)を用いた場合
でも実施例と同様な効果が得られることは明らかであ
る。
をFETの形成されたGaAs基板としていたがこれに
限られない。例えばInP基板、GaP基板、InAs
基板II−VI族化合物半導体基板等も低圧水銀灯からの光
及び酸素によりその表面に酸化膜形成が可能なことから
これらもこの発明の対象となる。
基板、ゲルマニウム基板、基板、SiC基板、ボロンナ
イトライド基板、タンタルナイトライド基板に配線を形
成する場合の適用も期待出来る。
の発明の配線形成方法によればに、酸化しやすい金属か
ら成る配線又は該金属を最下層とする多層配線が形成さ
れる化合物半導体下地に対し、当該配線形成前に良質な
酸化膜を積極的に形成しその後当該配線を形成するよう
にしたので、化合物半導体下地と配線金属との間の相互
拡散が配線全域で均一に起るか或は均一に抑制される。
さらに、配線のこの酸化膜と接する部分が均一に酸化物
になるのでこれによっても化合物半導体下地と配線金属
との間の相互拡散が抑制される。
った場合でも従来より安定な配線を形成することが出
来、ひいては、高温で半導体装置を動作しても特性が変
化しない効果が期待出来る。
明に供する工程図である。
導体下地の説明に供する図である。
図である。
電極 39:酸素及び紫外線を用い形成した酸化膜 41:フォトレジスト 43:酸化しやすい金属を最下層とする多層配線用薄膜 43a:酸化しやすい金属を最下層とする多層配線
Claims (2)
- 【請求項1】 化合物半導体下地上に酸化しやすい金属
から成る配線又は該金属を最下層とする多層配線を形成
するに当たり、波長185nmの光及び波長254nm
の光を含む紫外線並びに酸素を、加熱した化合物半導体
下地表面に均一に接触させて該下地表面に該下地の酸化
膜を形成し、然る後当該配線を形成することを特徴とす
る配線形成方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の配線形成方法におい
て、酸化しやすい前記金属をチタン(Ti)、ニッケル
(Ni)及びアルミニウム(Al)から選ばれた1種以
上の金属としたことを特徴とする配線形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03030057A JP3029681B2 (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 配線形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03030057A JP3029681B2 (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 配線形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04268751A JPH04268751A (ja) | 1992-09-24 |
| JP3029681B2 true JP3029681B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=12293200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03030057A Expired - Fee Related JP3029681B2 (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 配線形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3029681B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6279902B1 (en) | 1992-10-22 | 2001-08-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Game system |
-
1991
- 1991-02-25 JP JP03030057A patent/JP3029681B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6279902B1 (en) | 1992-10-22 | 2001-08-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Game system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04268751A (ja) | 1992-09-24 |
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