化合物半導体デバイス
【課題】高温にさらされても、Ａｕ配線表面に析出物が発生することを抑制できる半導体デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】化合物半導体基板１上の、Ａｕからなる下部配線層３ａと上部配線層３ｂの上部を覆って、Ａｕより薄膜応力が小さく高融点を有する金属であるタンタルあるいはチタンからなる配線被覆層５と５’をスパッタにより形成する。
【解決手段】化合物半導体基板１上の、Ａｕからなる下部配線層３ａと上部配線層３ｂの上部を覆って、Ａｕより薄膜応力が小さく高融点を有する金属であるタンタルあるいはチタンからなる配線被覆層５と５’をスパッタにより形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体デバイスにおいて配線上に発生する析出物の抑制をはかった化合物半導体デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、化合物半導体デバイスでは配線の金属材料としてＡｕを採用している。
例えばＰＤ素子等の半導体デバイスは化合物からなる半絶縁性基板上に形成され、その保護膜および引き出しＡｕ配線の下地などの絶縁膜としてはポリイミド等を用いている。
【０００３】
図４は化合物半導体基板１上に第１，第２，第３絶縁物（２ａ，２ｂ，２ｃ・・・ポリイミド樹脂）を隔てて形成したＡｕからなる下部配線層３ａと、同じくＡｕからなる上部配線層３ｂを示すものである。図４においては第１絶縁層２ａ上に形成された下部配線層３ａから横方向に延長されたＡｕリード４に第２絶縁層２ｂ上に形成された上部配線層３ｂの下端が接続されている。
【０００４】
一般にＳｉ基板を用いたデバイスでは配線は主としてＡｌやＣｕが用いられており、Ａｌで形成された配線上の析出物についての報告例がある。配線材料ＡｌにＮｄを添加し、これを用いて配線層を形成することで析出物抑制の効果があるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−８７２４３号公報
【特許文献２】特開２００８−４５２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記図４に示す従来の構成において、第１，第２，第３ポリイミド絶縁膜２ａ，２ｂ，２ｃや保護膜(図示省略)の形成に際しては、３００℃以上のキュアリング(加熱処理)が施される。そのため、これら絶縁物や保護膜に覆われるＡｕ配線表面に析出物が生じる場合があった。
【０００７】
図５は絶縁物や保護膜を形成するために３００℃以上の高温にさらされたＡｕ配線の表面に析出物が生じた状態を顕微鏡撮影した状態を示すものである。図に示すように多数の析出物（矢印Ａで示す部分）が生じている。
このような析出物は半導体装置の特性劣化の原因（例えば安定した容量の高耐圧や高信頼性の確保、良好な外観の確保が困難)となっていた。
【０００８】
一方、前述のようにＳｉデバイスでは、例えばＡｌにＮｄなどを添加した材料を用いて配線層を形成することで析出物を抑制することが可能であったが、Ａｕを用いる化合物半導体デバイスでは、そのＡｕ上の析出物に関して適当な解決手段が無いという課題があった。
【０００９】
従って本発明は、化合物半導体基板上に形成したＡｕ配線において、３００℃以上の高温にさらされても析出物の発生が抑制可能な化合物半導体デバイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の化合物半導体デバイスにおいては、
Ａｕ配線が形成された化合物半導体デバイスにおいて、前記Ａｕ配線を覆ってＡｕより薄膜応力が小さく高融点を有する配線被覆層を形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２においては請求項１に記載の化合物半導体デバイスにおいて、
前記配線被覆層の材質はＴａ、Ｔｉを含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項３においては請求項１又は２に記載の化合物半導体デバイスにおいて、
前記Ａｕ配線は接続部を除いて絶縁層を隔てて複数層に形成され、前記接続部は前記配線被覆層を介して接続されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４においては請求項３に記載の化合物半導体デバイスにおいて、
前記絶縁層はポリイミド樹脂を含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項５においては請求項１乃至４のいずれかに記載の化合物半導体デバイスにおいて、
前記化合物半導体デバイスはＰＤ素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したことから明らかなように本発明の請求項１乃至４によれば、Ａｕ配線を覆ってＡｕより薄膜応力が小さく高融点を有するＴａやＴｉを含んだ配線被覆層が形成され、Ａｕ配線は接続部を除いてポリイミド樹脂などの絶縁層を隔てて複数層に形成され、配線の接続部は配線被覆層を介して接続されているので、従来Ａｕ配線上に生じていた析出物による突起の発生が抑えられる。
【００１６】
その結果、信頼性や外観の優れた化合物半導体デバイスを実現することができ、デバイス製造における歩留まりを改善することができる。
また、析出物抑制効果のために使用する金属として、合金化した材料は必要とせず、単体の金属元素を材料とする簡単な配線層の形成が可能であり、信頼性や歩留まりの高いＰＤ素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の化合物半導体デバイスの一例を示す断面図である。
【図２】Ａｕ配線をＴａやＴｉ等で被覆し３００℃以上の高温にさらした状態の配線表面の顕微鏡写真を示す図である。
【図３】本発明をＰＤ素子に適用した場合の構成を示す断面図である。
【図４】従来の化合物半導体デバイスの一例を示す断面図である。
【図５】Ａｕ配線を３００℃以上の高温にさらした状態における配線表面の顕微鏡写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は本発明の一実施例を示す化合物半導体デバイスの断面図である。図において、図４と異なる点はリード４を含む下部配線層（Ａｕ）３ａの上部表面に配線被覆層５を形成したことである。
【００１９】
ここで、化合物半導体デバイスそのものは従来例と同様に公知の方法で形成する。即ち、配線被覆層５は下部配線層３ａを形成後、その上にＴａやＴｉなどの金属からなる配線被覆層５ａを例えば７００Åの厚さにスパッタなどにより形成する。
その後この配線被覆層５ａの上にポリイミド樹脂からなる第２絶縁層２ｂを形成して貫通穴２ｂ’を形成する。
【００２０】
そして、第２絶縁層２ｂの上に貫通孔２ｂ’を介して金属被覆層５に接続する上部配線層３ｂを形成する。このことにより上部配線層３ｂは配線被覆層５を介して下部配線層と電気的に接続される。
【００２１】
次に、上部配線層３ｂの上に点線で示す配線被覆層５’を形成し、更にその上に第３絶縁層２ｃを形成する。次に、上部配線層３ｂの上部を除去すると共にその上に上部配線層３ｂの上部に形成した配線被覆層５’を除去する。配線被覆層５’の除去はこの上に形成される配線との接続をよりよい条件で行うためのものである。
なお、上部配線層３ｂの上に更に絶縁層を形成する場合は配線被覆層５’の除去は行わない。
【００２２】
図１に示す構成によればリード４を含む下部配線層３ａの上部を配線被覆層５で覆った状態で３００℃を超える環境の中で第２絶縁層２ｂを形成してもＡｕからなる下部配線層３ａに析出物が生成しないので、従来Ａｕ配線上に生じていた析出物による突起の発生が抑えられ、信頼性や外観の優れた化合物半導体デバイスを実現することができる。
なお、Ａｕ配線層の上部にＴａやＴｉなどの金属を７００Åの厚さに被覆しても電気的な接続の劣化は無視できる程度のものである。
【００２３】
図２は下部配線層３ａ上に配線被覆層５を形成した状態で３００℃を超える環境の中で第２絶縁層２ｂを形成し、その後に配線被覆層５の表面を撮影した顕微鏡写真の図を示すもので矢印Ｂの部分に析出物の発生がないことを示している。
【００２４】
図３はこの発明をＰＤ素子に応用した例を示すものである。
図３のＰＤ素子は公知の方法で作製されるものであるが、ここでは下部配線層３ａの上に配線被覆層５を形成した点が異なっている。
【００２５】
図３において、化合物半導体からなる基板１上に第１，第２，第３絶縁層（２ａ，２ｂ，２ｃ）が形成され、これらの絶縁層の中にアノード７とカソード８からなる一対のＰＤ素子が所定の距離を隔てて形成されている。９は容量層、１０はＡＲコート（反射防止膜）である。
【００２６】
そして、この例においてもＡｕを用いた下部配線層３ａを形成後ＴａやＴｉなどのＡｕより薄膜応力が小さく高融点を有する配線被覆層５を７００Åの厚さにスパッタなどにより形成する。その後３００℃を超える環境により第２絶縁層２ｂを形成し、上部配線層３ｂの上部を除去すると共にその上に上部配線層３ｂの上部に形成した配線被覆層５’を除去する。
【００２７】
配線被覆層５’の除去はこの上に形成される配線との接続をよりよい条件で行うためのものであり、この例では上部配線層３ｂには引き出し口１１に引き出し配線（ボンディング等・・・図示省略）が接続されるため。配線被覆層５’は除去される。なお、上部配線層３ｂの上に更に絶縁層を形成する場合は配線被覆層５’の除去は行わない。
【００２８】
図３に示す実施例によれば公知のＰＤ素子製造工程に、下部配線層３ａを覆って配線被覆層５を形成するので、その後にキュアリング工程があっても下部配線層３ａの表面に析出物が発生することがない。
【００２９】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。たとえばポリイミド樹脂の絶縁層は酸化膜や窒化膜で形成しても良い。従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
【符号の説明】
【００３０】
１ 基板（化合物半導体）
２ 絶縁膜（ポリイミド）
２ｂ’ 貫通穴
３ａ 上部配線層（Ａｕ）
３ｂ 上部配線層（Ａｕ）
４ リード（Ａｕ）
５ 配線被覆層（Ｔａ，Ｔｉ）
７ アノード
８ カソード
９ 容量層
１０ ＡＲコート（反射防止膜）
１１ 配線引き出し口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体デバイスにおいて配線上に発生する析出物の抑制をはかった化合物半導体デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、化合物半導体デバイスでは配線の金属材料としてＡｕを採用している。
例えばＰＤ素子等の半導体デバイスは化合物からなる半絶縁性基板上に形成され、その保護膜および引き出しＡｕ配線の下地などの絶縁膜としてはポリイミド等を用いている。
【０００３】
図４は化合物半導体基板１上に第１，第２，第３絶縁物（２ａ，２ｂ，２ｃ・・・ポリイミド樹脂）を隔てて形成したＡｕからなる下部配線層３ａと、同じくＡｕからなる上部配線層３ｂを示すものである。図４においては第１絶縁層２ａ上に形成された下部配線層３ａから横方向に延長されたＡｕリード４に第２絶縁層２ｂ上に形成された上部配線層３ｂの下端が接続されている。
【０００４】
一般にＳｉ基板を用いたデバイスでは配線は主としてＡｌやＣｕが用いられており、Ａｌで形成された配線上の析出物についての報告例がある。配線材料ＡｌにＮｄを添加し、これを用いて配線層を形成することで析出物抑制の効果があるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−８７２４３号公報
【特許文献２】特開２００８−４５２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記図４に示す従来の構成において、第１，第２，第３ポリイミド絶縁膜２ａ，２ｂ，２ｃや保護膜(図示省略)の形成に際しては、３００℃以上のキュアリング(加熱処理)が施される。そのため、これら絶縁物や保護膜に覆われるＡｕ配線表面に析出物が生じる場合があった。
【０００７】
図５は絶縁物や保護膜を形成するために３００℃以上の高温にさらされたＡｕ配線の表面に析出物が生じた状態を顕微鏡撮影した状態を示すものである。図に示すように多数の析出物（矢印Ａで示す部分）が生じている。
このような析出物は半導体装置の特性劣化の原因（例えば安定した容量の高耐圧や高信頼性の確保、良好な外観の確保が困難)となっていた。
【０００８】
一方、前述のようにＳｉデバイスでは、例えばＡｌにＮｄなどを添加した材料を用いて配線層を形成することで析出物を抑制することが可能であったが、Ａｕを用いる化合物半導体デバイスでは、そのＡｕ上の析出物に関して適当な解決手段が無いという課題があった。
【０００９】
従って本発明は、化合物半導体基板上に形成したＡｕ配線において、３００℃以上の高温にさらされても析出物の発生が抑制可能な化合物半導体デバイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の化合物半導体デバイスにおいては、
Ａｕ配線が形成された化合物半導体デバイスにおいて、前記Ａｕ配線を覆ってＡｕより薄膜応力が小さく高融点を有する配線被覆層を形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２においては請求項１に記載の化合物半導体デバイスにおいて、
前記配線被覆層の材質はＴａ、Ｔｉを含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項３においては請求項１又は２に記載の化合物半導体デバイスにおいて、
前記Ａｕ配線は接続部を除いて絶縁層を隔てて複数層に形成され、前記接続部は前記配線被覆層を介して接続されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４においては請求項３に記載の化合物半導体デバイスにおいて、
前記絶縁層はポリイミド樹脂を含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項５においては請求項１乃至４のいずれかに記載の化合物半導体デバイスにおいて、
前記化合物半導体デバイスはＰＤ素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したことから明らかなように本発明の請求項１乃至４によれば、Ａｕ配線を覆ってＡｕより薄膜応力が小さく高融点を有するＴａやＴｉを含んだ配線被覆層が形成され、Ａｕ配線は接続部を除いてポリイミド樹脂などの絶縁層を隔てて複数層に形成され、配線の接続部は配線被覆層を介して接続されているので、従来Ａｕ配線上に生じていた析出物による突起の発生が抑えられる。
【００１６】
その結果、信頼性や外観の優れた化合物半導体デバイスを実現することができ、デバイス製造における歩留まりを改善することができる。
また、析出物抑制効果のために使用する金属として、合金化した材料は必要とせず、単体の金属元素を材料とする簡単な配線層の形成が可能であり、信頼性や歩留まりの高いＰＤ素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の化合物半導体デバイスの一例を示す断面図である。
【図２】Ａｕ配線をＴａやＴｉ等で被覆し３００℃以上の高温にさらした状態の配線表面の顕微鏡写真を示す図である。
【図３】本発明をＰＤ素子に適用した場合の構成を示す断面図である。
【図４】従来の化合物半導体デバイスの一例を示す断面図である。
【図５】Ａｕ配線を３００℃以上の高温にさらした状態における配線表面の顕微鏡写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は本発明の一実施例を示す化合物半導体デバイスの断面図である。図において、図４と異なる点はリード４を含む下部配線層（Ａｕ）３ａの上部表面に配線被覆層５を形成したことである。
【００１９】
ここで、化合物半導体デバイスそのものは従来例と同様に公知の方法で形成する。即ち、配線被覆層５は下部配線層３ａを形成後、その上にＴａやＴｉなどの金属からなる配線被覆層５ａを例えば７００Åの厚さにスパッタなどにより形成する。
その後この配線被覆層５ａの上にポリイミド樹脂からなる第２絶縁層２ｂを形成して貫通穴２ｂ’を形成する。
【００２０】
そして、第２絶縁層２ｂの上に貫通孔２ｂ’を介して金属被覆層５に接続する上部配線層３ｂを形成する。このことにより上部配線層３ｂは配線被覆層５を介して下部配線層と電気的に接続される。
【００２１】
次に、上部配線層３ｂの上に点線で示す配線被覆層５’を形成し、更にその上に第３絶縁層２ｃを形成する。次に、上部配線層３ｂの上部を除去すると共にその上に上部配線層３ｂの上部に形成した配線被覆層５’を除去する。配線被覆層５’の除去はこの上に形成される配線との接続をよりよい条件で行うためのものである。
なお、上部配線層３ｂの上に更に絶縁層を形成する場合は配線被覆層５’の除去は行わない。
【００２２】
図１に示す構成によればリード４を含む下部配線層３ａの上部を配線被覆層５で覆った状態で３００℃を超える環境の中で第２絶縁層２ｂを形成してもＡｕからなる下部配線層３ａに析出物が生成しないので、従来Ａｕ配線上に生じていた析出物による突起の発生が抑えられ、信頼性や外観の優れた化合物半導体デバイスを実現することができる。
なお、Ａｕ配線層の上部にＴａやＴｉなどの金属を７００Åの厚さに被覆しても電気的な接続の劣化は無視できる程度のものである。
【００２３】
図２は下部配線層３ａ上に配線被覆層５を形成した状態で３００℃を超える環境の中で第２絶縁層２ｂを形成し、その後に配線被覆層５の表面を撮影した顕微鏡写真の図を示すもので矢印Ｂの部分に析出物の発生がないことを示している。
【００２４】
図３はこの発明をＰＤ素子に応用した例を示すものである。
図３のＰＤ素子は公知の方法で作製されるものであるが、ここでは下部配線層３ａの上に配線被覆層５を形成した点が異なっている。
【００２５】
図３において、化合物半導体からなる基板１上に第１，第２，第３絶縁層（２ａ，２ｂ，２ｃ）が形成され、これらの絶縁層の中にアノード７とカソード８からなる一対のＰＤ素子が所定の距離を隔てて形成されている。９は容量層、１０はＡＲコート（反射防止膜）である。
【００２６】
そして、この例においてもＡｕを用いた下部配線層３ａを形成後ＴａやＴｉなどのＡｕより薄膜応力が小さく高融点を有する配線被覆層５を７００Åの厚さにスパッタなどにより形成する。その後３００℃を超える環境により第２絶縁層２ｂを形成し、上部配線層３ｂの上部を除去すると共にその上に上部配線層３ｂの上部に形成した配線被覆層５’を除去する。
【００２７】
配線被覆層５’の除去はこの上に形成される配線との接続をよりよい条件で行うためのものであり、この例では上部配線層３ｂには引き出し口１１に引き出し配線（ボンディング等・・・図示省略）が接続されるため。配線被覆層５’は除去される。なお、上部配線層３ｂの上に更に絶縁層を形成する場合は配線被覆層５’の除去は行わない。
【００２８】
図３に示す実施例によれば公知のＰＤ素子製造工程に、下部配線層３ａを覆って配線被覆層５を形成するので、その後にキュアリング工程があっても下部配線層３ａの表面に析出物が発生することがない。
【００２９】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。たとえばポリイミド樹脂の絶縁層は酸化膜や窒化膜で形成しても良い。従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
【符号の説明】
【００３０】
１ 基板（化合物半導体）
２ 絶縁膜（ポリイミド）
２ｂ’ 貫通穴
３ａ 上部配線層（Ａｕ）
３ｂ 上部配線層（Ａｕ）
４ リード（Ａｕ）
５ 配線被覆層（Ｔａ，Ｔｉ）
７ アノード
８ カソード
９ 容量層
１０ ＡＲコート（反射防止膜）
１１ 配線引き出し口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｕ配線が形成された化合物半導体デバイスにおいて、前記Ａｕ配線を覆ってＡｕより薄膜応力が小さく高融点を有する配線被覆層を形成したことを特徴とする化合物半導体デバイス。
【請求項２】
前記配線被覆層の材質はＴａ、Ｔｉを含むことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体デバイス。
【請求項３】
前記Ａｕ配線は接続部を除いて絶縁層を隔てて複数層に形成され、前記接続部は前記配線被覆層を介して接続されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の化合物半導体デバイス。
【請求項４】
前記絶縁層はポリイミド樹脂を含むことを特徴とする請求項３に記載の化合物半導体デバイス。
【請求項５】
前記化合物半導体デバイスはＰＤ素子であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の化合物半導体デバイス。
【請求項１】
Ａｕ配線が形成された化合物半導体デバイスにおいて、前記Ａｕ配線を覆ってＡｕより薄膜応力が小さく高融点を有する配線被覆層を形成したことを特徴とする化合物半導体デバイス。
【請求項２】
前記配線被覆層の材質はＴａ、Ｔｉを含むことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体デバイス。
【請求項３】
前記Ａｕ配線は接続部を除いて絶縁層を隔てて複数層に形成され、前記接続部は前記配線被覆層を介して接続されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の化合物半導体デバイス。
【請求項４】
前記絶縁層はポリイミド樹脂を含むことを特徴とする請求項３に記載の化合物半導体デバイス。
【請求項５】
前記化合物半導体デバイスはＰＤ素子であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の化合物半導体デバイス。
【図１】
【図３】
【図４】
【図２】
【図５】
【図３】
【図４】
【図２】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−６４６９２（Ｐ２０１２−６４６９２Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０６５５１（Ｐ２０１０−２０６５５１）
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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