JPH0312950A - 絶縁物被膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 絶縁物被膜の形成方法、特に貴金属基体上に絶縁物被膜
を被着する方法に関し、 貴金属基体上に絶縁物被膜が強い密着強度で被着され、
且つパターニングに際してこの絶縁物被膜の浮き上がり
を発生せしめない方法の提供を目的とし、 第１の金属基体上に絶縁物被膜を形成するに際して、該
第１の金属基体上に該第１の金属と異種の第２の金属膜
を被着する工程、熱処理により該第１の金属基体と該第
２の金属膜との界面に相互拡散による該第１の金属と第
２の金属との合金化反応層を形成する工程、残留する該
第２の金属膜を除去して該合金化反応層を表出せしめる
工程、該合金化反応層上に絶縁物被膜を堆積する工程を
含み構成する。

〔産業上の利用分野］ 本発明は絶縁物被膜の形成方法、特に貴金属基体上に絶
縁物被膜を形成する方法に関する。

例えばアルミナセラミクス基板上のマイクロ波回路（Ｍ
ＩＣ）に配設されるキャパシタや、モノリシックマイク
ロ波ＩＣ（ＭＭＩＣ）において半絶縁性ＧａＡｓ基板上
に電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等と共に形成される
キャパシタ等においては、配線材料に用いられる金（Ａ
ｕ）等の貴金属電極上に密着性を高める機能を有する貴
金属以外の異種金属層を介して誘電体である絶縁物被膜
が被着されるが、この方法においては、パターニングに
際しての上記異種金属のサイドエツチングによる絶縁物
被膜の浮き上がり現象があって、容量値の減少や断線等
による製造歩留りや信頼性の低下があり、改善が望まれ
ている。

（従来の技術〕 従来、前記ＭＩＣやＭＭＩＣにおいてキャパシタは以下
に第３図（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する方法によっ
て形成されていた。

第３図（ａ）参照 即ち先ず、膜或いは基板からなる絶縁物基体１上に抵抗
体層として例えば窒化タンタル（ＴａＮ）層２を反応性
スパッタ法により形成し、その上に抵抗体層とＡｕとの
密着性を高めるための糊（接着剤）の働きをする第１の
密着層として例えば第１のニクロム（ＮｊＣｒ）層３を
蒸着法等により被着し、その上にキャパシタの下部電極
及び配線の一部となる第１の６蒸着層１０４八を被着し
、その上にキャパシタの下部電極及び配線の主部となる
第１のＡｕめっき層１０４Ｂを被着し、その上にＡｕと
誘電体膜との密着性を高めるための第２の密着層として
チタン（Ｔｉ）層５を蒸着法等により被着した後、この
Ｔｉ層５上に誘電体となる例えば二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏｚ）被膜６をスパッタ法等により堆積し、その上に　
５ｉＯｚ被膜６とＡｕとの密着性を高めるための第３の
密着層として例えば第２のＮｉＣｒ層７を蒸着し、その
上にキャパシタの上部電極の一部となる第２のＡｕ蒸着
層１０８Ａを被着し、その上に上部電極の主部となる第
２のＡｕめっき層１０８Ｂを被着する。

第３図（ｂ）参照 次いで第２のＡｕめっき層１０８Ｂ及び第２のＡｕ蒸着
層１０８Ａを同時にパターニングして上部細電極８を形
成し、次いで上部Ａｕ電極８をマスクにして第２のＮｉ
Ｃｒ層７をパターニングし、次いで誘電体となるＳｉＯ
□被膜６とその下部のＴｉ層５を上部Ａｕ電極８よりや
や大きめに同時にパターニングし、次いで第１のＡｕめ
っき層１０４Ｂと第１のへＵ蒸着層１０４Ａ、第１のＮ
ｉＣｒ層３、ＴａＮ層２を上記５ｉ０２被膜６のパター
ンよりもやや大きめにパターニングして下部に第１のＮ
ｉＣｒ層３及びＴａＮ層２を有する下部Ａｕ電極４を形
成する方法であった。なお上記第１のＡｕめっき層１０
４Ｂと第１のＡｕ蒸着層１０４Ａによって形成される図
示しない配線パターンのパターニングは上記下部Ａｕ電
極４のパターニングと同時になされ、また図示しないＴ
ａＮ層２からなる抵抗体層のパターニングは、上記電極
及び配線形成の際のＴａＮ層のパターニングと同時に行
われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の工程において、ＳｉＯ□被膜６のパターニン
グに際して、５ｉ０２被膜６と、その下部に密着層とし
て介在せしめられているＴｉ層５とは、第４図に示すよ
うに、ＳｉＯ□被膜６上に上部電極８を包含するそれよ
り大きめのレジストパターン９を形成し、これをマスク
にして〔弗酸（ＨＦ）十弗化アンモン（Ｎ１１４Ｆ）　
：］混液によるウェットエツチングによってパターニン
グされるが、この際延在する下部の第１のＡｕめっき層
１０４Ｂ上に表出残留するＴｉ層５は完全に除去する必
要があるので、若干のオーハエソチングがかげられる。

その際絶縁物被膜直下部ちＳｉＯ□被膜６直下の金属層
即ちＴｉ層５の横方向のエツチング速度は大幅に増速さ
れる傾向があるため、このＴｉ層５のサイドエツチング
によってＳｉＯ□被膜６下に深いアンダカット部６０を
生じ、これによるＳｉＯ□被膜６の浮き上がりのために
キャパシタ容量の大幅な減少や断線等の障害を生ずると
いう問題があった。

そこでＴｉ層５の厚さを数１０人程度に極度に薄くして
上記サイドエツチングを減少させることも試みられたが
、このように薄いＴｉ層５は均一に且つ再現性良く形成
することが困難なために、５ｉＯｚ被膜６と下部Ａｕ電
極４間の十分な密着強度が得られなかっ　ノこ。

またＴｉ層５の代わりにＮｉＣｒ層等を用いても、表出
するＮｉＣｒ層等をエツチング除去する際に上記同様に
サイドエツチングによるアンダカッ１へを生ずる。

そこで本発明は、貴金属基体上に絶縁物被膜が強い密着
強度で被着され、且つパターニングに際してこの絶縁物
被膜の浮き上がりを発生せしめない金属基体上への絶縁
物被膜の形成方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段］ 上記課題は、第１の金属基体上に絶縁物被膜を形成する
に際して、該第１の金属基体上に該第１の金属と異種の
第２の金属膜を被着する工程、熱処理により該第１の金
属基体と該第２の金属膜との界面に相互拡散により該第
１の金属と第２の金属との合金化反応層を形成する工程
、残留する該第２の金属膜を除去して該合金化反応層を
表出せしめる工程、該合金化反応層上に絶縁物被膜を堆
積する工程を含む本発明による絶縁物被膜の形成方法に
よって解決される。

〔作　用〕

即ち本発明の方法においては貴金属基体上に異種金属の
被膜を形成し、これを加熱し相互拡散によって合金化し
て、貴金属基体の表面に水分や酸素等の吸着物を取り込
んだ合金化反応層を形成し、この合金化反応層を貴金属
基体と絶縁物被膜間の密着層として用いる。

この合金化反応層は上記のように酸素等を取り込んだ組
織を有するために絶縁物との密着性が非常に良く、また
絶縁物被膜用のエツチング液に対する耐性も極めて高く
て絶縁物被膜のパターニングに際してサイドエツチング
されることはなく、またこの合金化反応層は貴金属基体
と同一エツチング液によりパターニングすることが可能
で特に表出する合金化反応層のみを選択的にエツチング
除去する必要がないため、合金化反応層除去に際しても
絶縁物被膜直下の絶縁物被膜がサイドエツチングされる
ことがないので、絶縁物被膜下にアンダカットを生ずる
ことがない。

従って貴金属基体上に被着された絶縁物被膜の剥離は防
止され、金属−絶縁膜−金属構造のキャパシタの形成に
適用した際には、容量の低下、断線の発生等による製造
歩留りや信頼性の低下が防止される。

〔実施例〕

以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。

第１図（ａ）〜（ｊ）は本発明の方法の一実施例の工程
断面図、第２図は本発明の一実施例に係るＭＩＣの模式
平面図である。

全図を通じ同一対象物は同一符合で示す。

第２図は本発明の一実施例に係るＭＩＭキャパシタを有
するＭＩＣの要部を示す模式平面図で、図中、１はアル
ミナセラミックスを用いた絶縁物基体、ＲはＴａＮ層よ
りなる抵抗、Ｌｌ、Ｌ２、Ｌ３はＡｕ層からなる回路配
線、Ｃはキャパシタ、Ｐ、はＡｕ層からなる下部電極、
■は絶縁物（誘電体）被膜、Ｐ２はＡｕ層からなる上部
電極、ＣＲはキャパシタＣの上部電極Ｐ２と配線し１と
を接続するコネククリボンを示す。

以下に本発明の方法を上記第２図に示すＭＩＣのＭＩＭ
キャパシタの形成に適用した一実施例について、同図の
Ａ−Ａ矢視断面について、第１図（ａ）〜（ｊ）に示す
工程断面図を参照して具体的に説明する。

第１図（ａ）参照 本発明の方法により上記ＭＩＭを含むＭＩＣを形成する
に際しては、例えばアルミナセラミックスからなる絶縁
物基体ｌ上に、従来同様に抵抗体となる例えば厚さ１０
００人程度０ＴａＮ層２を通常のりアクティブスパッタ
法により形成し、次いで上記Ｔａ８層２上に従来同様に
例えば蒸着法により厚さ１０００人程度０Ｔ着層である
第１のＮｉＣｒ層３を形成し、次いで上記第１のＮｉＣ
ｒ層３上に従来同様厚さ１０００人程度０Ｔ１のＡｕ蒸
着層１０４Ａを形成し、次いで上記第１のＡｕ蒸着層１
０４へ上に従来同様厚さ３μｍ程度の第１のＡｕめっき
層１０４Ｂを形成する。

０ 第１図（ｂ）参照 次いで、本発明の方法においては、前記第１のＡｕめっ
き層１０４Ｂｕ−に例えば蒸着法により１０００人程度
０厚さにＴｉ層５を形成する。

第１図（Ｃ）参照 次いで、この基板を窒素（Ｎ２）中において３５０・〜
４００°Ｃで３０分程度加熱し、Ｔｉを第１のＡｕめっ
き層１０４Ｂ内に相互拡散によりシンターせしめ、第１
のＡｕめっき層１０４ＢのＴｉ層５との界面即ち第１の
Ａｕめっき層１０４Ｂの表面部に、Ａｕめっき層１０４
Ｂとその上部に被着されるＳｊＯ□被膜との密着層とな
るＴｉ／Ａｕ合金化反応層１０を形成する。なお、上記
熱処理条件で形成されるＴｉ／Ａｕ合金化反応層１０の
厚さは１００〜２００人程度となる。

第１図（ｄ）参照 次いで、例えば弗酸（）ＩＦ）と過酸化水素（Ｈ２０□
）との混液により、未反応のＴｉ層５を総てエツチング
除去し第１のＡｕめっき層１０４Ｂの全面上にＴｉ／Ａ
ｕ合金化反応層１０を表出させる。

第１回（ｅ）参照 次いで、従来と同様に上記Ｔｉ／Ａｕ合金化反応層１０
上に、例えばスパッタにより誘電体膜である例えば厚さ
６０００人程度０ＳｉＯ２被膜６を堆積する。なお」１
記Ｔｉ／Ａｕ合金化反応層１０は反応に際してＡｕ−Ｔ
ｉ界面に存在する酸素や水分等を取り込んで合金化され
るので、その上に堆積されるＳｉＯ□被膜６等の絶縁物
被膜とこのＴｉ／Ａｕ合金化反応層１０とは、非常に強
固に密着される。

第１図（ｆ）参照 そして以後従来同様、上記ＳｉＯ□被膜６上に蒸着法等
による厚さ１０００人程度０厚２のＮｉＣｒ層７　（密
着層）、蒸着法による厚さ１０００人程度０厚２のＡｕ
蒸着層１０８Ａ、電気めっき法による厚さ３ｕｍ程度の
第２のＡｕめっき層１０８Ｂを順次被着する。

第１図（局参照 次いで、従来同様に上記第２の篩めっき層１０８Ｂ上に
キャパシタの」二部電極パターンに対応する第１のレジ
ストパターン１１を形成し、これをマスクにし〔沃化カ
リ（Ｋｌ）十沃素（Ｉ２））混液により第２１ ２ のＡｕめっき層１０８Ｂ及び第２のＡｕ蒸着層１０８八
をパターニングして上部Ａｕ電極８を形成し、次いで塩
酸　（ＨＣＩ）により表出する第２のＮｉＣｒ層７を除
去する。

第１図（＋１）参照 次いで表出されたＳｉＯ□被膜６上に、前記上部篩電極
８上を所定の幅だけ広く覆う第２のレジストパターン１
２を形成し、これをマスクにし〔弗酸（ＨＦ）十弗化ア
ンモン（Ｎ）１４Ｆ））混液によりＳｉＯ□被膜６をパ
ターニングする。ここで５ｉ０２被膜６パターンの周囲
には（ｌｌＦ＋ＮＨ４Ｆ）混液でエツチングされないＴ
ｉ／Ａｕ合金化反応層１０が残留表出する。そのためこ
の工程において、５ｉＯｚ被膜６の下部にアンダカット
部が形成されることはなく、従ってＳｉＯ□被膜６の第
１のＡｕめっき層１０４Ｂ上からの浮き上がり剥離を生
ずることはない。

第１図（ｉ）参照 次いで上記Ｔｉ／Ａｕ合金化反応層１０上に、前記上部
電極８を含む５ｉＯｚ被膜６パターン上を所定の幅だけ
広く覆う第３のレジストパターン１３Ａ及び配線パター
ンに対応し且つ抵抗形成領域に欠如部１４を有する第４
のレジストパターン１３Ｂを形成し、これをマスクにし
Ａｕの工・ンチング液である（ＫＩ＋１２）混液により
表出するＴｉ／Ａｕ合金化反応層１０を除去し、続いて
第１のＡｕめっき層１０４Ｂ及び第１のＡｕ蒸着層１０
４Ａを除去する。ここで上面にＴｉ／Ａｕ合金化反応層
１０を有するＡｕめっき層１０４Ｂと第１のＡｕ蒸着層
１０４Ａからなる下部Ａｕ電極４及び抵抗形成領域に欠
如部１４を有するＡｕ配線４Ｌが形成される。そして更
に、表出する第１のＮｉＣｒ層３をＩＩｃＩによりエツ
チング除去する。

なお上記エツチングにおいて、Ｔｉ／Ａｕ合金化反応層
のエツチングレートはＡｕとほぼ同等なので、ＳｉＯ□
被膜６の下部にアンダカット部を生ずることはない。

第１図（ｊ）参照 次いで表出するＴａＮ層２上に抵抗体パターンに対応す
る第５のレジストパターン１５を形成し、これをマスク
にし〔１１Ｆ＋硝酸（ＨＮＯ３）　）混液によりＴａＮ
層２のエツチングを行って前記配線４１．の欠如３ ４ 部１４を接続するＴａＮ抵抗２Ｒを形成し、以後図示し
ないが、キャパシタの上部Ａｕ電極８とＡｕ配線３Ｌ間
のＡｕ’Ｊボン等による接続、被覆絶縁膜の形成等がな
されて本発明の方法によるＭＩＭキャパシタを具備する
ＭＩＣが完成する。

以上実施例に示すように本発明の方法によれば、Ａｕ電
極−３ｉＯ□誘電体膜−Ａｕ電極構造のキャパシタを形
成する際、ＳｉＯ□誘電体膜が下部のｆｌｕ電極上から
浮き上がって容量の減少や断線等を生ずることがなくな
る。

なお本発明の方法は上記のようなＭＩＭキ中バシクに限
らず、その他種々の構成に適用され得るものであり、例
えばＡｕ配線上に絶縁膜即ち絶縁物被膜を被着する際に
も適用され、その場合はＡｕ配線上から絶縁膜が剥離す
るのを防止する効果を生ずる。

また本発明の方法はＡｕ及びＡｕ以外の貴金属からなる
電極や配線上にＳｉＯ□及びそれ以外の絶縁物被膜を被
着する際にも適用され、絶縁物被膜の浮き上がり剥離を
防止する効果を生ずる。

更にまた本発明の方法は、貴金属以外の金属からなる電
極配線上に」１記絶縁物被膜を被着する際にも適用され
、同様の効果を生ずる。

〔発明の効果〕

以上説明のように本発明の方法によれば電極配線上に絶
縁膜を被着する際に電極配線上から絶縁膜が剥離するの
が防止され、ＭＩＭキャパシタを具備したＭＩＣにおい
てはＭＩＭキャパシタの容量の減少や断線が防止されて
製造歩留りや信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｊ）は本発明の方法の一実施例の工程
断面図、 第２図は本発明の一実施例に係るＭＩＣの模式第３図（
ａ）〜（ｂ）は従来方法の工程断面図、第４図は従来の
問題点を示す工程断面図である。 ５ ６ 図において、 １は絶縁物基体、 ３は第１のＮｉＣｒ層、 ５はＴｉ層、 ２はＴａＮ層、 ４は下部Ａｕ電極、 ６ば５ｉＯ７層、 １０はＴｉ／八Ｕ合金化反応層、 １１．１２．１３．１５はレジストパターン、１４はへ
〇配線の欠如部、 １０４八は第１のへＵ蒸着層、 １０４Ｂは第１の篩めっき層、 １０８Ａは第２のＡｕ蒸着層、 １０８Ｂは第２の八Ｕめっき層 を示す。 ） 〕 イ Ｎ 艶

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１の金属基体上に絶縁物被膜を形成するに際して、 該第１の金属基体上に該第１の金属と異種の第２の金属
   膜を被着する工程、 熱処理により該第１の金属基体と該第２の金属膜との界
   面に相互拡散による該第１の金属と第２の金属との合金
   化反応層を形成する工程、 残留する該第２の金属膜を除去して該合金化反応層を表
   出せしめる工程、 該合金化反応層上に絶縁物被膜を堆積する工程を含むこ
   とを特徴とする絶縁物被膜の形成方法。