JPH10233486A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH10233486A
JPH10233486A JP3579597A JP3579597A JPH10233486A JP H10233486 A JPH10233486 A JP H10233486A JP 3579597 A JP3579597 A JP 3579597A JP 3579597 A JP3579597 A JP 3579597A JP H10233486 A JPH10233486 A JP H10233486A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置における低抵抗を再現性よく、小
面積で形成でき、しかも設計変更を可能とする。 【解決手段】 半導体基板1の上に直接又は絶縁膜2を
介して形成された低抵抗の導体層3と、この導体層の上
に形成された金属配線層4とで低抵抗6が構成されてお
り、特に金属配線層4はその一部に平面上で離間される
離間部5を備え、低抵抗導体層3はこの離間部5におい
て所要の平面パターンで存在されて低抵抗6を構成す
る。金属配線層4をメッキにより形成するため再現性が
向上され、かつ金属配線層4と低抵抗導体層3が積層さ
れているためコンタクトが不要となり、小面積化が図
れ、かつ製造工程数が削減される。低抵抗を形成するた
めにメタルやイオン注入が不要であり、歩留りが向上す
る。配線形成以降に低抵抗を形成するため、設計変更が
容易である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
特に化合物半導体基板上に低い抵抗値の低抗が形成され
た半導体装置とその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、化合物半導体装置における抵抗の
構成としては、従来4つの方法が知られている。第1の
構成例は、図4に示すようなイオン注入のものである。
これは、たとえばガリウム批素(GaAs)基板9にS
iイオン注入して抵抗層10を形成する方法であり、該
抵抗層はSiイオンを加速竜圧100keV程度、ドー
ズ量05〜3.0×10-13 (cm-2)程度で注入した
後、GaAs基板9を約800℃の温度下でアニールす
ることにより形成される。なお、同図において11は抵
抗層10を形成するためのレジストパターンである。
【0003】第2の構成例は、図5に示すような薄膜抵
抗体を用いるものである。抵抗として薄膜抵抗体14を
用いる場合、該薄膜抵抗体14を構成する材料として
は、例えば、ニッケル・クロム(Ni−Cr)やタング
ステンシリコンナイトライド(WSiN)等が用いられ
る。なお、同図において、12,13はSiO2 膜であ
り、15は薄膜抵抗体14に電気接続される金属配線層
である。
【0004】第3の構成例は、特開平8−125123
号公報に提案されているものであり、図6に示すように
配線の一部をレーザ光を用いて合金化するものである。
これは、配線としてTi/Au,Ti/Au/Tiのよ
うなTiとAuの層構造を有する金属配線16を用い、
該金属配線16の所定領域を局所的にレーザ光の照射を
行い約450℃の熱処理をし、TiAuの合金配線17
を形成する。このとき、TiAu合金配線17の配線抵
抗率は熱処理されていない金属配線16よりも大きくな
るためこれを抵抗層として用いる。
【0005】第4の構成例は、図7に示すように金属配
線の一部にTiAuの合金配線を用いるものである。こ
れは、Ti/Auの2層構造を有していない金属配線1
8に途切れ部を形成し、前記途切れ部にTi/Auの2
層構造を有する金属配線を形成し、半導体基板全体を熱
処理しTiAuの合金配線19を形成する。このとき、
TiAu合金配線19の抵抗率はTi/Auの2層構造
を有していない金属配線18より大きくなるようにし、
これを抵抗配線として用いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来の構成例
では、それぞれ次のような問題点が生じている。すなわ
ち、第1の問題点は、図4に示すように、抵抗層10を
イオン注入により形成する場合、数オーム〜数十オーム
を有する抵抗層10は、抵抗値のばらつきが大きく再現
性に乏しいことである。その理由は、GaAs基板9に
低抵抗層を形成する場合、大量の不純物をイオンを注入
しなければならないため、アニール時に安定した不純物
の活性化が行われないからである。
【0007】第2の問題点は、図5に示すように、抵抗
として薄膜抵抗体14を用いる場合や、図6に示すよう
に、配線の一部をレーザ光を用いて合金化する場合、製
造コストが上昇するということである。その理由は、抵
抗として薄膜抵抗体14を用いる場合、薄膜抵抗体14
は一般に融点が高いため、薄膜抵抗体14を形成する専
用の蒸着装置又はスパッタリング装置を新たに導入しな
ければならないためである。また、配線の一部をレーザ
光を用いて合金化する場合、配線の一部を数ミクロン角
範囲で熱処理しなければならないため、専用のレーザー
装置を新たに導入しなければならないからである。
【0008】第3の問題点は、図4に示すように、抵抗
層10をイオン注入により形成する場合や、図5に示す
ように、抵抗として薄膜抵抗体14を用いる場合、抵抗
率によっては大きな面積が必要とする場合があることで
ある。その理由は、前記いずれの方法により形成される
抵抗であっても、低抗部分としての面積を必要とするた
めであり、また、抵抗部分と配線部分とをつなぐ、接触
部(コンタクト)を設けなければならないので、設計時
にコンタクト部に寸法マージンを見込まなければなら
ず、抵抗部分に余分な面積が必要となるためである。
【0009】第4の問題点は、図4に示すように、抵抗
層10をイオン注入により形成する場合や、図5に示す
ように、抵抗として薄膜抵抗体14を用いる場合、後の
抵抗値の変更が困難なことである。その理由は、抵抗層
10や、薄膜砥抗体14は配線形成以前の工程で形成さ
れているため、低抗値の変更の際、それ以降の工程のレ
イアウト変更が必要となるからである。
【0010】第5の問題点は、図4〜図7に示すように
従来の低抵抗形成技術は、量産性に優れていないことで
ある。その理由は、図4,図5及び図7に示す低抵抗形
成技術は、低抗を形成する部分、すなわち図4では低抗
層10、図5では薄膜砥抗体14、図7では合金配線1
9を抵抗を有さない配線とは別に形成するためプロセス
信頼性及びプロセス歩留まりが低下するからである。ま
た、図6に示すように配線の一部をレーザー光で合金化
する場合、熱処理面積や熱処理を行う場所の増加に比例
して処理時間が増加するからである。
【0011】本発明の目的は、これら第1ないし第5の
問題点を一挙に解消し、化合物半導線装置に数オーム〜
数十オームの抵抗を再現性良く小面積で、しかも抵抗値
を容易に変更可能とした半導体装置およびその製造方法
を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板と、この半導体基板上に直接又は絶縁膜を介
して形成された低抵抗の導体層と、この導体層の上に形
成された金属配線層とを備え、前記金属配線層はその一
部に平面上で離間される離間部を備えており、前記低抵
抗導体層はこの離間部において所要の平面パターンで存
在されて低抵抗領域を構成していることを特徴とする。
ここで、金属配線層は、前記低抵抗導体層に選択的に形
成されたメッキ金属層で構成される。また、低抵抗導体
層は、単層膜または複数の金属層からなる積層膜で構成
される。さらに、低抵抗導体層と金属配線層は、それぞ
れ同じ幅寸法の配線パターンとして形成され、前記低抵
抗導体層は前記金属配線層の離間部において所要の幅寸
法に形成された構成とすることが好ましい。
【0013】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に直接又は絶縁膜を介して低抵抗の導体層
を形成する工程と、この低抵抗導体層上に所要パターン
の第1のマスクを形成する工程と、前記第1のマスクを
用いた金属メッキ法により前記低抵抗導体層上に前記マ
スク形状に倣った金属配線層を形成する工程と、形成さ
れた前記金属配線層の離間部を含む領域に第2のマスク
を形成する工程と、前記金属配線層と第2のマスクを用
いて前記低抵抗導体層をエッチングする工程とを含むこ
とを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の第1
の実施形態を示す図であり、(a)は平面図、(b)は
断面図である。基板1としてGaAs、AIGaAsま
たはInPなどの半絶縁性基板が用いられる。この半絶
縁性基板1上にSiNまたはSiO2 のような絶縁膜2
が形成される。なお、この絶縁膜2は無くてもよい。そ
して、前記絶縁膜2の上に導体層3,4が形成される。
前記導体層3は低抵抗層として長さ方向の中間部が幅広
に形成された所要の幅寸法の細長い平面形状とされ、T
i,TiNのような単層の金属や、Ti−Pt,Ti−
Auのような積層金属でかつ低抵抗層として必要な砥抗
率の金属で形成される。また、前記導体層4は金属配線
層として前記導体層3と同じ幅寸法の細長い平面形状と
され、Au,AgまたはCuのような抵抗率の低い高導
電金属がメッキ法により形成される。そして、前記導体
層4には前記導体層3の幅広の中間部に相当する中間部
が除去されて離間部5が形成されており、このこの離間
部5に前記導体層3による低抵抗が形成されている。
【0015】次に、図1に示した抵抗の製造方法につい
て図2および図3を参照して説明する。先ず、図2
(a)のように、半絶縁性基板1はLEC法や傾斜法等
の結晶成長法により形成された厚さ〜数百μmのGaA
sまたはInPなどの半絶縁性基板、またはこの半絶縁
性基板上にMBE法またはMOVPE法などの結晶成長
法によりInGaAsまたはAIGaAs等を成長した
半絶縁性基板として構成される。そして、この半絶縁性
基板1上に絶縁膜2として、LPCVD法またはPCV
D法等の絶縁膜形成技術により、任意の厚さのSiO2
膜またはSiN膜等の絶縁膜2を形成する。
【0016】次に、図2(b)のように、前記絶縁膜2
上に導体層3としてスパッタ技術、蒸着技術またはメッ
キ技術等のメタライズ技術を用いて、Ti,Pt等の単
層の金属、またはTi/Pt,Ti/Pt/Ti等の多
層金属、またはAuGe、WSi等の合金化金属を形成
する。次に、図2(c)のように、前記導体層3上にホ
トレジスト技術を用いて配線形成部分を除いてホトレジ
ストまたはポリイミド等の有機絶縁フィルム7を被せ、
マスクを形成する。
【0017】次いで、図3(a)のように、前記基板1
を電解槽に入れ、前記有機絶縁フィルム7をマスクとし
た選択メッキ法により、前記導体層3上にAuメッキ、
AgメッキまたはCuメッキ等のメッキ膜を〜数μm成
長する。このメッキの完了後に前記有機絶縁フィルム7
を除去する。これにより、有機絶縁フィルム7のパター
ン形状に倣って、互いに離間された部分を有する導体層
4が形成される。次に、図3(b)のように、前記導体
層4の離間された部分を含む前記導体層3上に選択的に
ホトレジスト技術を用いてホトレジストまたはポリイミ
ド等の有機絶縁フィルム8を被せる。そして、図3
(c)のように、ミリング等のドライエツチまたは無
機、有機溶剤によるウェットエツチ技術により、前記導
体層4及び有機絶縁フィルム8をマスクとして導体層3
をエッチングする。その後、有機絶縁フィルム8を除去
することで、図1に示した構造が完成される。
【0018】この構成によれば、低低抗を形成するため
に低抵抗の導体層3をマスクを用いたエッチングにより
形成しているため、イオン注入の活性化率の制御に比ベ
メタルの加工精度の方が容易であり、また、低低抗領域
と配線を接続するコンタクト部分が導体層3と導体層4
との直接接触構造であり、この部分に寄生抵抗が存在し
ないことから、抵抗領域を再現性良く形成することがで
きる。また、このとき、抵抗領域と配線領域とを接続す
るコンタクトを領域として確保する必要がないため、コ
ンタクト及び寸法マージンを設ける必要がなく低抵抗領
域の面積ひいてはチップ面積を小さくすることが可能と
なる。さらに、コンタクトを形成するためのプロセスが
簡略化できるため、工程短縮が可能となりひいてはコン
タクト不良等のプロセス不良発生要因が低減でき、歩留
まりおよび量産性が向上する。また、低抵抗を形成する
工程を配線形成後に移すことができるため、事前に低抵
抗形成前までの製造が可能となり、かつ抵抗値変更のた
めに生じるホトレジスト用マスクの変更が少なくなるこ
とから、低抵抗の設計変更を容易に行うことも可能とな
る。
【0019】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1を再び参照すると、半絶縁性基板1
は、厚さ100μmのGaAs基板である。この半絶縁
性基板1上の絶縁膜2は厚さ2000ÅのSiO2 膜で
形成される。絶縁膜2上の導体層3は、Ti/Ptの2
層膜で各々1000Åの厚さで成長される。導体層4
は、厚さ3μmのAuで形成される。
【0020】また、製造方法の実施例としては、先ず、
図2を再び参照すると、半絶縁性基板1はLEC法によ
り形成された厚さ100μmのGaAs基板である。こ
の半絶縁性基板1上に絶縁膜2としてLPCVD法によ
り厚さ2000ÅのSiO2膜を形成する。次に、絶縁
膜2としてのSiO2 膜上に導体層3としてTi/Pt
の2層膜を形成する。Ti/Ptの2層膜は、スパッタ
装置を用いてまず1000ÅのTi膜を形成後、同じく
スパッタ装置を用いてPtを1000Å形成する。次
に、導体層3上にホトレジスト技術を用いて配線形成部
分を除いてレジスト膜7を被せる。
【0021】次いで、図3を再度参照して、導体層4と
して電解槽を用いAuメッキを3μm成長し、レジスト
膜を除去する。次に、低抵抗形成部分にホトレジスト技
術を用いてレジスト膜8を被せる。次に、ミリング装置
を用いAuメッキ及びレジスト膜をマスクとしてTi/
Pt膜を除去し、その後レジスト8を除去する。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明の半導体装置、お
よびその製造方法によれば、次のような効果を得ること
が可能となる。第1の効果は、抵抗領域を再現性良く形
成できることである。その理由は、低低抗形成では、イ
オン注入の活性化率の制御に比ベて、メタルの加工精度
の方が容易であるからである。また、低低抗領域と配線
を接続するコンタクト部分がないためこの部分の寄生抵
抗も存在しないからである。第2の効果は、低抵抗領域
を別途設ける場合に仕べ低抵抗領域の面積ひいてはチッ
プ面積を小さくすることができる。その理由は、低抵抗
領域と配線部分を接続するコンタクトをつなぐコンタク
トを設ける必要が無いため、コンタクト及び寸法マージ
ンを設ける必要がないためである。第3の効果は、低抵
抗の設計変更が容易になることである。その理由は、低
抵抗領域を形成する工程を配線形成後に移すことができ
るため、事前に低抵抗形成前までの製造が可能なこと、
また抵抗値変更のために生じるホトレジスト用マスクの
変更が少なくなるからである。第4の効果は、歩留まり
および量産性が向上することである。その理由は、低抵
抗の形成のためのプロセスが簡略化できること及び低抵
抗と配線を接続するコンタクトが不要になるため、工程
短縮が可能となりひいてはコンタクト不良等のプロセス
不良発生要因が低減できるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の平面図と断面図である。
【図2】図1の製造方法を工程順に示す斜視図のその1
である。
【図3】図1の製造方法を工程順に示す斜視図のその2
である。
【図4】従来の第1の構成例を備える半導体の断面図で
ある。
【図5】従来の第2の構成例を備える半導体の断面図で
ある。
【図6】従来の第3の構成例を備える半導体の断面図で
ある。
【図7】従来の第3の構成例を備える半導体の断面図で
ある。
【符号の説明】
1 半絶縁性基板 2 絶縁膜 3 導体層(低抵抗層) 4 導体層(金属配線) 5 離間部 6 低抵抗 7,8 有機絶縁フィルム

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板と、この半導体基板上に直接
    又は絶縁膜を介して形成された低抵抗の導体層と、この
    導体層の上に形成された金属配線層とを備え、前記金属
    配線層はその一部に平面上で離間される離間部を備え、
    前記低抵抗導体層はこの離間部において所要の平面パタ
    ーンで存在されて低抵抗領域を構成していることを特徴
    とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 金属配線層は、前記低抵抗導体層に選択
    的に形成されたメッキ金属層で構成される請求項1の半
    導体装置。
  3. 【請求項3】 低抵抗導体層は、単層膜または複数の金
    属層からなる積層膜で構成される請求項1または2の半
    導体装置。
  4. 【請求項4】 低抵抗導体層と金属配線層は、それぞれ
    同じ幅寸法の配線パターンとして形成され、前記低抵抗
    導体層は前記金属配線層の離間部において所要の幅寸法
    に形成されてなる請求項1ないし3のいずれかの半導体
    装置。
  5. 【請求項5】 半導体基板上に直接又は絶縁膜を介して
    低抵抗の導体層を形成する工程と、この低抵抗導体層上
    に所要パターンの第1のマスクを形成する工程と、前記
    第1のマスクを用いた金属メッキ法により前記低抵抗導
    体層上に前記マスク形状に倣った金属配線層を形成する
    工程と、形成された前記金属配線層の離間部を含む領域
    に第2のマスクを形成する工程と、前記金属配線層と第
    2のマスクを用いて前記低抵抗導体層をエッチングする
    工程とを含むことを特徴とする請求項1ないし4のいず
    れかの半導体装置の製造方法。
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