JPH09252087A - Icのリアクタンス形成方法 - Google Patents

Icのリアクタンス形成方法

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JPH09252087A
JPH09252087A JP8567996A JP8567996A JPH09252087A JP H09252087 A JPH09252087 A JP H09252087A JP 8567996 A JP8567996 A JP 8567996A JP 8567996 A JP8567996 A JP 8567996A JP H09252087 A JPH09252087 A JP H09252087A
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film
photoresist film
forming
photoresist
reactance
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Kouichi Toosawa
公一 遠澤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 集積度が高く、かつ大きなリアクタンス値を
有するICを実現できるリアクタンス形成方法を提供す
る。 【解決手段】 本リアクタンス形成方法は、平面型コイ
ルと同じパターンを有する下地導電膜14をIC基板1
2上に形成し、次いで、下地導電膜上に第1のフォトレ
ジスト膜16を成膜する。続いて、第1のフォトレジス
ト膜にプラズマアッシングを施して第1のフォトレジス
ト膜の表層を変質させ、第1のフォトレジスト膜の変質
膜18上に第2のフォトレジスト膜20を成膜する。更
に、第1及び第2のフォトレジスト膜をパターニングし
て、平面型コイルの所定平面パターンと同じパターンで
開口してフォトレジスト膜を貫通して導電膜に達し、か
つパターンの長手方向中心線に直交する面でT字状の開
口断面を有する溝状の開口22を形成し、開口内の下地
導電膜上に金属24をメッキして平面型コイルを形成す
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、ICのリアクタン
ス形成方法に関し、更に詳細には、リアクタンスを構成
する平面型コイル素子の形成に際し、コイルの巻線とそ
れに隣合う巻線との間で短絡が生じないようにし、かつ
大きな値のリアクタンスを形成するように工夫された、
ICのリアクタンス形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】モノリシックマイクロ波集積回路(以
下、簡単にMMICと言う)は、マイクロ波集積回路を
構成する能動素子と受動素子とが一括してGa As 、S
iなどの半導体基板上に形成されたマイクロ波集積回路
である。MMICの回路特性の一つであるリアクタンス
は、通常、所定パターンに従ってAuを半導体基板上に
メッキして得た平面型コイルにより構成されている。
【0003】ここで、従来の平面型コイルによるリアク
タンス形成方法を説明する。図3は、平面型コイルを形
成する際の各工程毎の基板断面図である。図3(a)に
示すように、所望平面形状の平面型コイルのパターンに
従って半絶縁性Ga As 基板32上にTiAuからなる
メッキ用下地導電膜34を形成する。次いで、図3
(b)に示すように、フォトレジスト膜36を塗布、形
成し、次いでホトリソグラフィにより平面型コイルのパ
ターンにパターニングして溝状の開口38を形成する。
続いて、図3(c)に示すように、Auメッキ40を行
って平面型コイルを形成する。平面型コイルのパターン
は、任意であって、例えば図4(a)に示すようにミラ
ンダ形、或いは図4(b)に示すスパイラル形等があ
る。また、スパイラル形にも角形、円形等の種々の平面
形状がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のリアク
タンス形成方法では、Auメッキを施した際、フォトレ
ジスト膜表面側のメッキのパターン制御が技術的に極め
て難しく、そのために、図5に示すように、コイル巻線
42Aと、隣合うコイル巻線42Bの間でAuメッキ層
が接触し、電気的な短絡が生じるという問題があった。
コイル巻線42Aとコイル巻線42Bとの間隔(図5で
示すS)を大きくして、この問題を解決しようとする
と、素子集積度が低下して、MMICの高集積化及び微
細化が難しくなる。また、別の問題として、平面型コイ
ルによるリアクタンス値の問題がある。リアクタンスの
値を大きくする一つの方法として、平面型コイルの基板
に直交する方向の厚さを厚くして、大きな電流を流すと
いう方法がある。しかし、従来のリアクタンス形成方法
では、この方法により大きなリアクタンスを得ることが
技術的に極めて難しいという問題があった。すなわち、
MMICのリアクタンスを大きくするためには、従って
平面型コイルの厚さを厚くするためには、フォトレジス
ト膜の厚さを厚くしてAuを厚くメッキする必要がある
が、従来のリアクタンス形成方法では、フォトレジスト
膜の膜厚を厚くしようとしても、フォトレジスト材料を
基板上に塗布する際にフォトレジスト材料がその流動性
のために周囲に流れ出てフォトレジスト膜を厚くするこ
とが難しい。従って、平面型コイルの厚さを所望通りに
厚くすることができないと言う問題があった。
【0005】そこで、本発明の目的は、集積度が高く、
かつ大きなリアクタンス値を有するICを実現できるリ
アクタンス形成方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るICのリアクタンス形成方法は、IC
基板上に形成した平面型コイル素子によりIC中にリア
クタンスを形成する際に、平面型コイルの所定平面パタ
ーンと同じパターンを有する下地導電膜を半導体基板上
に形成する工程と、下地導電膜上に第1のフォトレジス
ト膜を成膜する工程と、第1のフォトレジスト膜にプラ
ズマアッシングを施して第1のフォトレジスト膜の表層
を変質させる工程と、第1のフォトレジスト膜の変質膜
上に第2のフォトレジスト膜を成膜する工程と平面型コ
イルの所定平面パターンと同じパターンで第1及び第2
のフォトレジスト膜をパターニングし、フォトレジスト
膜を貫通して導電膜に達し、かつパターンの長手方向中
心線に直交する面で略T字状の開口断面を有する溝状の
開口を形成する工程と、開口内の下地導電膜上に金属を
メッキする工程とを備えることを特徴としている。
【0007】本発明方法で使用するフォトレジスト膜
は、プラズマアッシングにより変質する性質を有する限
り、その材料には制約はなく、常用のフォトレジスト材
料を使用できる。第1のフォトレジスト膜の材料と、第
2のフォトレジスト膜の材料とは同じものである。本発
明で施すプラズマアッシングは、例えばO2 ガス、CF
4 ガス等を反応ガスとし、平行平板型プラズマアッシン
グ装置、ダウンストリーム型プラズマアッシング装置等
の既知のプラズマアッシング装置を使用して行うことが
できる。プラズマアッシングに要する時間は、フォトレ
ジスト膜の表層が変質するのに要する時間であって、通
常30秒程度である。本発明方法で形成する平面型コイ
ルの形状は、制約はなく、例えばミランダ形、或いはス
パイラル形等がある。また、ミランダ形及びスパイラル
形の形状にも、角形、円形等の種々の平面形状がある。
【0008】本発明方法では、上述の工程により、変質
したフォトレジスト膜とその上のフォトレジスト膜の界
面で溶解遅延が生じ、これにより、フォトレジスト膜の
膜厚を厚くできる。更に説明すると、表層が変質したフ
ォトレジスト膜と、その上の正常なフォトレジスト膜と
の多層膜で構成されたフォトレジスト膜にホトリソグラ
フィを適用したとき、表層が変質したフォトレジスト膜
の現像速度が、その上の正常なフォトレジスト膜の現像
速度より遅いために、正常なフォトレジスト膜中では、
表層が変質したフォトレジスト膜中の開口より、断面寸
法が大きな開口が開口し、丁度T字状の断面寸法の溝が
形成される。その結果、金属メッキを施した際に、従来
のように、金属メッキ層が開口から外に溢れ出て、隣の
金属メッキ層と接触するようなことが無くなる。
【0009】また、本発明方法では、第1のフォトレジ
スト膜の変質膜上に第2のフォトレジスト膜を成膜する
工程に続いて、更に、第2のフォトレジスト膜にプラズ
マアッシングを施して第2のフォトレジスト膜の表層を
変質させる変質膜形成工程と、第2のフォトレジスト膜
の変質膜上に第3のフォトレジスト膜を成膜するフォト
レジスト膜形成工程とを備え、変質膜形成工程とフォト
レジスト膜形成工程とを所定回数繰り返して、変質した
下層フォトレジスト膜上に別のフォトレジスト膜を形成
し、厚さの厚いフォトレジスト膜を形成することができ
る。
【0010】本発明方法は、IC基板上に平面型コイル
を形成する場合に適用でき、特に、IC基板が化合物半
導体で形成されたモノリシックマイクロ波集積回路のリ
アクタンス形成に好適であり、例えば、半導体基板にG
a As を、下地導電膜にTiAuを、メッキ用金属にA
uを使用する。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明
する。実施例 本実施例は、MMICの回路素子の一つとしてGa As
基板上に平面型コイルを形成し、これによりIC中にリ
アクタンスを形成する工程に、本発明に係るICのリア
クタンス形成方法を適用した例である。先ず、図1
(a)に示すように、半絶縁性Ga As 基板12上にT
iAuからなる下地導電膜14をスパッタリング等によ
り成膜し、次いで下地導電膜14をエッチングして平面
型コイルの所望平面パターンと同じ平面パターンにパタ
ーニングする。
【0012】次いで、図1(b)に示すように、パター
ニングした下地導電膜14上に第1層フォトレジスト膜
16を塗布、形成する。続いて、図1(c)に示すよう
にプラズマアッシングを施して第1層フォトレジスト膜
16の表層を変質膜18に転化させる。プラズマアッシ
ングは、例えば平行平板型プラズマアッシング装置又は
ダウンストリーム型プラズマアッシング装置を使用し
て、例えば次のような条件で行う。 圧力:0.6Torr 温度:100〜150°C 反応ガス:O2 150sccm 又はCF4 50sccm RF出力:150W 時間:30sec
【0013】次に、図2(d)に示すように、変質した
第1層フォトレジスト膜16上に、第2層フォトレジス
ト膜20を塗布、形成する。第1層フォトレジスト膜1
6及び第2層フォトレジスト膜の層厚の和は、形成する
平面型コイルの厚さにほぼ等しい厚さである。通常、そ
の厚さは、1〜3μm である。更に、厚い平面型コイル
を形成したい場合には、第1層フォトレジスト膜16を
多段層で形成する。すなわち、最下段の第1層フォトレ
ジスト膜16を塗布、形成し、続いてプラズマアッシン
グを施して表層を変質させる。次いで、第2段目の第1
層フォトレジスト膜16を塗布、形成し、続いてプラズ
マアッシングを施して表層を変質させる。第1層フォト
レジスト膜16が所望の厚さになるまでこのような工程
を繰り返す。
【0014】次に、紫外線露光を使用するホトリソグラ
フィにより、第2層フォトレジスト膜20及び第1層フ
ォトレジスト膜16を所定パターンにパターニングす
る。その結果、図2(e)に示すように、第2層フォト
レジスト膜20及び第1フォトレジスト膜16を貫通し
て下地導電膜14に達し、パターンの長手方向中心線に
直交する面で略T字状の断面を有し、かつ平面型コイル
素子と同じパターンの溝状の開口22が開口する。次い
で、図2(f)に示すように、 溝22内の下地導電膜
14上に金属、例えばAuをメッキして平面型コイル2
4を形成する。
【0015】本実施例では、表層が変質した第1層フォ
トレジスト膜16の現像速度が、その上の正常なフォト
レジスト膜20の現像速度より遅いために、正常なフォ
トレジスト膜20中では、第1層フォトレジスト膜16
中の開口より、断面寸法が大きな開口22が開口し、丁
度T字状の断面寸法の溝が形成される。その結果、Au
メッキを施した際に、従来のように、開口22から外に
溢れ出て、隣のAuメッキ層と接触するようなことが無
くなる。よって、本実施例では、平面型コイル24の巻
き線同士の間隔を小さくできるので、集積度の高いMM
ICを実現することができる。また、必要に応じて第1
層フォトレジスト膜16の厚さを厚くできるので、厚さ
の厚い平面型コイルを形成し、これにより大きな値のリ
アクタンスを形成することができる。
【0016】
【発明の効果】本発明方法によれば、IC基板上に平面
型コイル素子を形成し、これによりIC中にリアクタン
スを形成する際に、下地導電膜上に第1のフォトレジス
ト膜を成膜する工程と、第1のフォトレジスト膜にプラ
ズマアッシングを施して第1のフォトレジスト膜の表層
を変質させる工程と、第1のフォトレジスト膜の変質膜
上に第2のフォトレジスト膜を成膜する工程と、第1及
び第2のフォトレジスト膜をパターニングして、平面型
コイルの所定平面パターンと同じパターンで開口し、か
つパターンの長手方向中心線に直交する面で略T字状の
開口断面を有する溝状の開口を形成する工程と、開口内
の下地導電膜上に金属をメッキして平面型コイルを形成
する工程とを備えることにより、高集積度でかつ大きな
値のリアクタンスを形成できる。本発明方法によれば、
多層フォトレジスト膜の現像速度の違いを利用してフォ
トレジスト膜中に略T字状の開口断面を有する溝状の開
口を形成し、金属メッキの異常成長を防止することによ
り、リアクタンス間の短絡を防止している。本発明方法
を適用すれば、IC製品の歩留りを向上させることがで
きる。また、フォトレジスト膜の厚膜化及び広断面積化
により高いリアクタンス値を達成でき、更には厚いフォ
トレジスト膜のガイド効果により金属メッキの形状を制
御できるので、値の安定したリアクタンスを形成でき、
品質が向上する。本発明方法は、IC、特にモノリシッ
クマイクロ波集積回路のリアクタンス形成工程に好適に
適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)から(c)は、それぞれ、本発明方
法を実施する際の各工程毎の基板断面を示す概念的断面
図である。
【図2】図2(d)から(f)は、それぞれ、図1
(c)に引き続いて本発明方法を実施する際の各工程毎
の基板断面を示す概念的断面図である。
【図3】図3(a)から(c)は、それぞれ、従来方法
を実施する際の各工程毎の基板断面を示す概念的断面図
である。
【図4】図4(a)及び(b)は、それぞれ、平面型コ
イルの形状を例示する図である。
【図5】従来方法で平面型コイルを形成した際に生じる
短絡現象を説明する基板断面図である。
【符号の説明】
12……半絶縁性Ga As 基板、14……下地導電膜、
16……第1層フォトレジスト膜、18……変質膜、2
0……第2層フォトレジスト膜、22……開口、24…
…平面型コイル、32……半絶縁性Ga As 基板、34
……メッキ用導電膜、36……フォトレジスト膜、38
……開口、40Auメッキ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 IC基板上に形成した平面型コイル素子
    によりIC中にリアクタンスを形成する際に、 平面型コイルの所定平面パターンと同じパターンを有す
    る下地導電膜を半導体基板上に形成する工程と、 下地導電膜上に第1のフォトレジスト膜を成膜する工程
    と、 第1のフォトレジスト膜にプラズマアッシングを施して
    第1のフォトレジスト膜の表層を変質させる工程と、 第1のフォトレジスト膜の変質膜上に第2のフォトレジ
    スト膜を成膜する工程と平面型コイルの所定平面パター
    ンと同じパターンで第1及び第2のフォトレジスト膜を
    パターニングし、フォトレジスト膜を貫通して導電膜に
    達し、かつパターンの長手方向中心線に直交する面で略
    T字状の開口断面を有する溝状の開口を形成する工程
    と、 開口内の下地導電膜上に金属をメッキする工程とを備え
    ることを特徴とするICのリアクタンス形成方法。
  2. 【請求項2】 第1のフォトレジスト膜の変質膜上に第
    2のフォトレジスト膜を成膜する工程に続いて、 更に、第2のフォトレジスト膜にプラズマアッシングを
    施して第2のフォトレジスト膜の表層を変質させる変質
    膜形成工程と、 第2のフォトレジスト膜の変質膜上に第3のフォトレジ
    スト膜を成膜するフォトレジスト膜形成工程ととを備
    え、変質膜形成工程とフォトレジスト膜形成工程とを所
    定回数繰り返すことを特徴とする請求項1に記載のIC
    のリアクタンス形成方法。
  3. 【請求項3】 IC基板が化合物半導体で形成され、か
    つICがモノリシックマイクロ波集積回路であることを
    特徴とする請求項1に記載のICのリアクタンス形成方
    法。
  4. 【請求項4】 下地導電膜にTiAuを、金属にAuを
    使用することを特徴とする請求項3に記載のICのリア
    クタンス形成方法。
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