説明

半導体装置及びその製造方法

【課題】外部からの不純物等に対する耐性を向上することができる半導体装置及びその製造方法を得る。
【解決手段】GaAs基板1上に下層配線2が設けられている。GaAs基板1及び下層配線2上に樹脂膜4が設けられている。樹脂膜4は、下層配線2上に開口5を有する。下層配線2及び樹脂膜4上にSiN膜6が設けられている。SiN膜6は、開口5内に開口7を有する。下層配線2及び樹脂膜4の一部上に上層配線8が設けられている。上層配線8は、開口5,7を介して下層配線2に接続されたTi膜8aと、Ti膜8a上に設けられたAu膜8bとを有する。上層配線8及び樹脂膜4上にSiN膜9が設けられている。SiN膜9は、樹脂膜4上においてSiN膜6に付着している。SiN膜6,9はTi膜8aの周囲を保護する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、外部からの不純物等に対する耐性を向上することができる半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
MMIC(モノリシックマイクロ波IC)において、Ti/Au配線が用いられている(例えば、特許文献1参照)。Ti膜は数10nmと比較的薄く、下層との付着力を確保するために最下層に設けられる。また、配線間の容量を低減するために、エアブリッジ配線が用いられている。これは、スパッタによりTi/Au給電層を形成した後、Auメッキにより形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平1−262646号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
メッキ表面に対するSiN膜の付着力が低く、かつエアブリッジ配線のカバレッジが悪い。このため、耐湿性に優れたSiN膜によりエアブリッジ配線を保護することは困難であった。従って、周りの組立部材から発生する不純物(Br、Cl等)や外気のHOにより、配線のTi膜が腐食し高抵抗になる場合があった。さらに、半導体基板の表面まで不純物が到達し、半導体基板が腐食して動作不良が生じる場合もあった。
【0005】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は外部からの不純物等に対する耐性を向上することができる半導体装置及びその製造方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた下層配線と、前記半導体基板及び前記下層配線上に設けられ、前記下層配線上に第1の開口を有する樹脂膜と、前記下層配線及び前記樹脂膜上に設けられ、前記第1の開口内に第2の開口を有する第1のSiN膜と、前記下層配線及び前記樹脂膜の一部上に設けられた上層配線と、前記上層配線及び前記樹脂膜上に設けられ、前記樹脂膜上において前記第1のSiN膜に付着した第2のSiN膜とを備え、前記上層配線は、前記第1及び第2の開口を介して前記下層配線に接続されたTi膜と、前記Ti膜上に設けられたAu膜とを有し、前記第1及び第2のSiN膜は前記Ti膜の周囲を保護することを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明により、外部からの不純物等に対する耐性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施の形態1に係る半導体装置を示す断面図である。
【図2】比較例に係る半導体装置を示す断面図である。
【図3】本発明の実施の形態2に係る半導体装置を示す断面図である。
【図4】本発明の実施の形態2に係る半導体装置の変形例を示す断面図である。
【図5】本発明の実施の形態3に係る半導体装置を示す断面図である。
【図6】本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図7】本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図8】本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図9】本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図10】本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の実施の形態に係る半導体装置及びその製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【0010】
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る半導体装置を示す断面図である。GaAs基板1上に下層配線2が設けられている。下層配線2は、Ti膜2aと、その上に設けられたAu膜2bとを有する。GaAs基板1及び下層配線2上にSiN膜3及び樹脂膜4が設けられている。SiN膜3及び樹脂膜4は、下層配線2上に開口5を有する。
【0011】
下層配線2及び樹脂膜4上にSiN膜6が設けられている。SiN膜6は、開口5内に開口7を有する。下層配線2及び樹脂膜4の一部上に上層配線8が設けられている。
【0012】
上層配線8は、開口5,7を介して下層配線2に接続されたTi膜8aと、その上に設けられたAu膜8bとを有する。上層配線8は蒸着により形成される。SiN膜9は、樹脂膜4上においてSiN膜6に付着している。これらのSiN膜6,9によりTi膜8aの周囲を保護する。
【0013】
上層配線8及び樹脂膜4上にSiN膜9が設けられている。SiN膜9は上層配線8上に開口10を有する。この開口10において露出した上層配線8の一部がパッド部である。
【0014】
続いて、本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図2は、比較例に係る半導体装置を示す断面図である。比較例では、樹脂膜4が無く、SiN膜6,9の代わりにSiON膜11により上層配線8を保護している。しかし、周りの組立部材から発生する不純物(Br、Cl等)や外気のHOにより、配線のTi膜2a,8aが腐食し高抵抗になる場合がある。さらに、GaAs基板1の表面まで不純物が到達し、GaAs基板1が腐食して動作不良が生じる場合もある。
【0015】
これに対して、本実施の形態では、耐湿性に優れたSiN膜6,9によりTi膜8aの周囲を保護している。従って、外部からのBr等の不純物浸入を抑制し、Ti膜8aの腐食を抑制することができる。
【0016】
また、樹脂膜4上のSiN膜6と上層配線8を覆うSiN膜9は互いの付着力が高い。このため、上層配線8に対するSiN膜9の付着力が低くても、膜剥がれが生じ難い。また、樹脂膜4を設けた本実施の形態の構造では、比較例のエアブリッジ構造に比べて、SiN膜6,9のカバレッジが良好である。よって、これらのSiN膜6,9によりTi膜8aの周囲を十分に保護することができる。この結果、外部からの不純物等に対する耐性を向上することができる。
【0017】
実施の形態2.
図3は、本発明の実施の形態2に係る半導体装置を示す断面図である。金属パッド12が開口10を介して上層配線8に接続されている。金属パッド12はAu膜である。その他の構成は実施の形態1と同様である。
【0018】
金属パッド12により、開口10における上層配線8とSiN膜9の界面からのBr等の不純物の浸入を抑制することができる。この結果、耐性を更に向上することができる。
【0019】
図4は、本発明の実施の形態2に係る半導体装置の変形例を示す断面図である。金属パッド12は、上層配線8に接続されたTi膜12aと、Au膜12bと、Ti膜12aとAu膜12bとの間に設けられたPt膜12cとからなる。
【0020】
付着力を確保するためにTi膜12aの膜厚は50nm程度にする。Ti膜12aとAu膜12bとの間に膜厚50nmのPt膜12cを挿入することで、Ti膜12aの腐食が抑制されることを実験的に確認している。具体的には、200℃のBr雰囲気中にチップを保存した場合、Pt膜12cが無い場合には70hrでTi膜の腐食が発生したが、Pt膜12cが有る場合には300hr後でも劣化が生じなかった。
【0021】
なお、Pt膜12cの代わりに、Pd,Ru,Ta,Ni,Mo,Rh,Os,Irの何れかからなる膜を用いても同様の効果を得ることができる。
【0022】
実施の形態3.
図5は、本発明の実施の形態3に係る半導体装置を示す断面図である。GaAs基板1の裏面に裏面パッド13が設けられている。裏面パッド13は、GaAs基板1を貫通するバイアホール14を介して下層配線2に接続されている。SiN膜9は開口を有しない。その他の構成は実施の形態1と同様である。
【0023】
表面側のSiN膜9に開口が無いため、外部からのBr等の不純物浸入を抑制し、Ti膜8aの腐食を抑制することができる。具体的には、Br雰囲気中にチップを保存した場合、SiN膜9に開口が有る場合には開口の周辺からTi膜の腐食が発生したが、開口が無い場合には劣化が生じなかった。
【0024】
実施の形態4.
図6から図10は、本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。これらの図を参照して本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
【0025】
まず、図6に示すように、GaAs基板1上に下層配線2を形成する。次に、図7に示すように、GaAs基板1及び下層配線2上にSiN膜3及び樹脂膜4を形成し、下層配線2上においてSiN膜3及び樹脂膜4に開口5を形成する。そして、下層配線2及び樹脂膜4上にSiN膜6を形成する。さらに、開口5内においてSiN膜6に開口7を形成する。
【0026】
次に、図8に示すように、下層配線2及び樹脂膜4上に上層配線8をスパッタにより全面に形成する。上層配線8は、開口5,7を介して下層配線2に接続されたTi膜8aと、Ti膜8a上に設けられたAu膜8bとを有する。
【0027】
次に、図9に示すように、上層配線8上にレジスト膜15を形成し、フォトリソグラフィ等によりパターニングする。そして、このレジスト膜15をマスクとして用い、異方性エッチングにより上層配線8及びSiN膜6をパターニングする。この際に樹脂膜4の表層部分もエッチングされる。
【0028】
次に、図10に示すように、パターニングした上層配線8及び樹脂膜4上にSiN膜9を形成する。このSiN膜9によりTi膜8aの側面を保護する。以上の工程により本実施の形態に係る半導体装置が製造される。
【0029】
上記のように下層配線2及び樹脂膜4上に上層配線8をスパッタにより全面に形成するため、樹脂膜4の開口5部分の段差のカバレッジを改善することができる。また、SiN膜6,9によりTi膜8aの周囲を保護するため、外部からの不純物等に対する耐性を向上することができる。
【符号の説明】
【0030】
1 GaAs基板(半導体基板)
2 下層配線
4 樹脂膜
5 開口(第1の開口)
6 SiN膜(第1のSiN膜)
7 開口(第2の開口)
8 上層配線
8a Ti膜
8b Au膜
9 SiN膜(第2のSiN膜)
10 開口(第3の開口)
12 金属パッド
12a Ti膜(パッドTi膜)
12b Au膜(パッドAu膜)
12c Pt膜(パッド金属膜)
13 裏面パッド
14 バイアホール

【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた下層配線と、
前記半導体基板及び前記下層配線上に設けられ、前記下層配線上に第1の開口を有する樹脂膜と、
前記下層配線及び前記樹脂膜上に設けられ、前記第1の開口内に第2の開口を有する第1のSiN膜と、
前記下層配線及び前記樹脂膜の一部上に設けられた上層配線と、
前記上層配線及び前記樹脂膜上に設けられ、前記樹脂膜上において前記第1のSiN膜に付着した第2のSiN膜とを備え、
前記上層配線は、前記第1及び第2の開口を介して前記下層配線に接続されたTi膜と、前記Ti膜上に設けられたAu膜とを有し、
前記第1及び第2のSiN膜は前記Ti膜の周囲を保護することを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
前記第2のSiN膜は、前記上層配線上に第3の開口を有し、
前記第3の開口を介して前記上層配線に接続された金属パッドを更に備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記金属パッドはパッドAu膜を有することを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記金属パッドは、
前記上層配線に接続されたパッドTi膜と、
前記パッドTi膜と前記パッドAu膜との間に設けられ、Pt,Pd,Ru,Ta,Ni,Mo,Rh,Os,Irの何れかからなるパッド金属膜とを更に有することを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記半導体基板の裏面に設けられ、前記半導体基板を貫通するバイアホールを介して前記下層配線に接続された裏面パッドを更に備え、
前記第2のSiN膜は開口を有しないことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記半導体基板上に下層配線を形成する工程と、
前記半導体基板及び前記下層配線上に樹脂膜を形成し、前記下層配線上において前記樹脂膜に第1の開口を形成する工程と、
前記下層配線及び前記樹脂膜上に第1のSiN膜を形成し、前記第1の開口内において前記第1のSiN膜に第2の開口を形成する工程と、
前記下層配線及び前記樹脂膜上に上層配線を形成する工程と、
異方性エッチングにより前記上層配線及び前記第1のSiN膜をパターニングする工程と、
パターニングした前記上層配線及び前記樹脂膜上に第2のSiN膜を形成する工程とを備え、
前記上層配線は、前記第1及び第2の開口を介して前記下層配線に接続されたTi膜と、前記Ti膜上に設けられたAu膜とを有し、
前記第1及び第2のSiN膜は前記Ti膜の周囲を保護することを特徴とする半導体装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2013−84829(P2013−84829A)
【公開日】平成25年5月9日(2013.5.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−224521(P2011−224521)
【出願日】平成23年10月12日(2011.10.12)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】