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JPS5823950B2 - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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JPS5823950B2 - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

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JPS5823950B2
JPS5823950B2 JP51155037A JP15503776A JPS5823950B2 JP S5823950 B2 JPS5823950 B2 JP S5823950B2 JP 51155037 A JP51155037 A JP 51155037A JP 15503776 A JP15503776 A JP 15503776A JP S5823950 B2 JPS5823950 B2 JP S5823950B2
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gold
metal layer
layer
electrode
insulating film
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小田雄二
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電極構造を改良した高周波トランジスタやダイ
オードなどの半導体装置及びその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to semiconductor devices such as high frequency transistors and diodes with improved electrode structures, and a method for manufacturing the same.

従来、プレーナ形マイクロ波トランジスタの電極構造は
第1図のように構成されている。
Conventionally, the electrode structure of a planar microwave transistor is constructed as shown in FIG.

この第1図を参照してその構造を具体的に説明する。The structure will be specifically explained with reference to FIG.

例えばシリコンのような半導体基体1の片側主面より基
体内部にベース領域2が形成され、更に該ベース領域内
に上記主面よりエミッタ領域3が形成されていて、基体
1の残部はコレクタ領域4になっている。
For example, a base region 2 is formed inside the semiconductor substrate 1 from one main surface of a semiconductor substrate 1 made of silicon, an emitter region 3 is formed from the main surface within the base region, and the rest of the substrate 1 is a collector region 4. It has become.

又、エミッタ領域3及びベース領域2の一部表面を露出
せしめる開孔をもった酸化膜5が被着形成されており、
このエミッタ領域3及びベース領域2の露出面に、例え
ばチタン・アルミニウムからなる金属層のエミッタ引出
し電極6及びベース引出し電極7がオーミック接触して
被着形成されている。
Further, an oxide film 5 is deposited and has an opening that exposes a part of the surface of the emitter region 3 and the base region 2.
On the exposed surfaces of the emitter region 3 and the base region 2, an emitter lead electrode 6 and a base lead electrode 7, which are metal layers made of, for example, titanium and aluminum, are formed in ohmic contact with each other.

又これらの引出し電極上には、エミッタ引出し電極6及
びベース引出し電極7の一部を露出せしめる開孔を持っ
た酸化シリコン膜8が被着形成されており、この酸化シ
リコン膜8上には、前記開孔を通してエミッタ引出し電
極6及びベース引出し電極7と接触するアルミニウム金
属層から成るエミッタ・ポンディングパッド9及びベー
ス・ポンディングパッド10が被着形成されている。
A silicon oxide film 8 having openings that expose parts of the emitter extraction electrode 6 and the base extraction electrode 7 is formed on these extraction electrodes, and on this silicon oxide film 8, An emitter bonding pad 9 and a base bonding pad 10 made of aluminum metal layers are deposited to contact the emitter extraction electrode 6 and the base extraction electrode 7 through the openings.

このような引出し電極とポンディングパッドが別個に形
成されている電極構造(以下二重電極と呼ぶ)は以下に
述べる2つの理由により用いられる。
Such an electrode structure in which the extraction electrode and the bonding pad are formed separately (hereinafter referred to as a double electrode) is used for the following two reasons.

(a)ポンディングパッドとこの下に存在するコレクタ
領域との距離が大きくとれる為、いわゆるモス(MOS
)構造の寄生容量が小さくなる。
(a) Since there is a large distance between the bonding pad and the collector area below it, it is possible to create a so-called MOS (MOS).
) The parasitic capacitance of the structure is reduced.

従ってベース・コレクタ間の容量及びエミッタ・コレク
タ間の容量が減少し周波数特性が向上する。
Therefore, the base-collector capacitance and the emitter-collector capacitance are reduced, and frequency characteristics are improved.

(b) 周波数特性向上の為には細いエミツタ幅及び
挟いベース領域が必要であり、この為3〜4μm以下の
電極幅が必要となる。
(b) In order to improve the frequency characteristics, a thin emitter width and a narrow base region are required, and therefore an electrode width of 3 to 4 μm or less is required.

このような細い電極を形成するには、薄い金属層が好ま
しいが、一方ボンデイングのためには厚い方が好ましい
為、二重構造にしボンディングしやすくしている。
A thin metal layer is preferable to form such a thin electrode, but a thicker metal layer is preferable for bonding, so a double structure is used to facilitate bonding.

このような二重電極形成は、前記のようなアルミニウム
系電極の場合には何ら問題なく、゛従来容易に行なわれ
た。
Such double electrode formation has been easily accomplished in the past without any problems in the case of aluminum-based electrodes as described above.

一方アルミニウム層に比べ、金層はエレクトロマイグレ
ーション(elec t r omi−gration
)が起り難いため、大電流密度まで使用できること、又
耐腐食性・延展性を持つため、金層に金線を熱圧着すれ
ば金属学的に安定な組立てができるなどの利点を持つ。
On the other hand, compared to the aluminum layer, the gold layer is more susceptible to electromigration.
), so it can be used up to high current densities, and because it has corrosion resistance and ductility, it has the advantage of being able to create a metallurgically stable assembly by thermocompression bonding a gold wire to a gold layer.

従って信頼性を要求される半導体装置の電極として、金
糸電極が多々応用されるよう、になった。
Therefore, gold thread electrodes have come to be widely used as electrodes for semiconductor devices that require reliability.

もちろん全単独では低温でシリコンと共融合金を作り易
い為、装置の特性を劣化させ、又シリコン酸化膜に対し
ての密着性が悪いため、一般には金−モリブデン二層電
極。
Of course, when used alone, it is easy to form a eutectic alloy with silicon at low temperatures, which deteriorates the characteristics of the device and also has poor adhesion to the silicon oxide film, so a gold-molybdenum two-layer electrode is generally used.

金−白金−チタン二層電極などの多層構造で用いられる
Used in multilayer structures such as gold-platinum-titanium two-layer electrodes.

ところで、金糸電極に於ける二重電極構造には、ポンデ
ィングパッドを形成する金属層に関して以下の2つの条
件が必要である。
By the way, the double electrode structure of the gold thread electrode requires the following two conditions regarding the metal layer forming the bonding pad.

(a)′スパッタ法或はCV D (chemi ca
lvapordepos i t i on)法によっ
て得られるシリコン酸化膜に対して良好な密着性を有せ
ねばならない。
(a)' Sputtering method or CV D (chemica
It must have good adhesion to the silicon oxide film obtained by the LVAP deposition method.

(b)′引き出し電極の最上金属層である金との密着が
良く、電気的に抵抗接触であり、化学的に金と反応しな
い金属層でなければならない。
(b)' It must be a metal layer that has good adhesion to gold, which is the uppermost metal layer of the extraction electrode, has electrical resistance contact, and does not chemically react with gold.

しかし、例えは、金−モリブデン二層構造はモリブデン
とシリコン酸化膜(スパッター膜CVD膜)の密着性が
余り良くないためボンディング時にしばしばはがれなど
を起し、又金−白金−チタン三層構造はチタンと引出し
電極の金が比較的低温(400°C以下)で反応し高抵
抗層を形成するなど、上の2つの必要条件を満足する二
重電極構造はこれまでな力、)つた。
However, for example, in the gold-molybdenum two-layer structure, the adhesion between the molybdenum and the silicon oxide film (sputtered CVD film) is not very good, so peeling often occurs during bonding, and the gold-platinum-titanium three-layer structure A dual electrode structure that satisfies the above two requirements, such as titanium and the gold of the extraction electrode reacting at relatively low temperatures (below 400°C) to form a high-resistance layer, has been developed for the first time.

本発明は上述した点に鑑みなされたもので、ボンデング
時にはがれなどが生ずることなく且つ引き出し電極部で
高抵抗を形成することのない半導体装置及びその製造方
法を提供するものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that do not cause peeling during bonding and do not form high resistance in the lead-out electrode portion.

以下本発明の一実施例を第2図g = hを参照して説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 2 g=h.

なお図はすべてストライプ状エミッタの断面図である。Note that all figures are cross-sectional views of striped emitters.

第2図gは電極形成前までの工程を終えた時点でのシリ
コントランジスタの図で、半導体基体21の一生面より
基体内部にベース領域22が形成され、更に該ベース領
域22内に上記主面よりエミッタ領域23が形成されて
いて、基体21の残部はコレクク領域24になっている
FIG. 2g is a diagram of a silicon transistor at the time when the steps up to electrode formation have been completed, in which a base region 22 is formed inside the semiconductor substrate 21 from the entire surface thereof, and the base region 22 is further formed within the base region 22 on the main surface. An emitter region 23 is formed therein, and the remainder of the base body 21 is a collector region 24.

又エミッタ領域23及びベース領域22の一部表面を露
出せしめるシリコン酸化膜25が被着形成されている。
Further, a silicon oxide film 25 is deposited to expose a portion of the surfaces of the emitter region 23 and base region 22.

上記主面にエレクトロンビーム蒸着装置を用いてチタン
500人、モリブデン2000人、金10000人程度
の厚みの導電層26を連続的に被着する(第2図b)。
A conductive layer 26 having a thickness of approximately 500 layers of titanium, 2,000 layers of molybdenum, and 10,000 layers of gold is continuously deposited on the main surface using an electron beam evaporator (FIG. 2b).

引続き通常のPEP(光蝕刻法)技術を用いフォトレジ
ストのパクーニングを行い、これをマスクとし上記導電
層26を選択エツチングする(第2図C)。
Subsequently, the photoresist is patterned using a conventional PEP (photolithography) technique, and using this as a mask, the conductive layer 26 is selectively etched (FIG. 2C).

このようにして引出し電極となる導電層の形成を終えた
後、上記主面上にスパッタ装置或はCVD装置を用いて
シリコン酸化膜27を約1μm被着する(第2図d)。
After completing the formation of the conductive layer which will become the extraction electrode in this way, a silicon oxide film 27 of about 1 μm is deposited on the main surface using a sputtering device or a CVD device (FIG. 2d).

引続きスパッタ装置或はエレクトロンビーム蒸着装置を
用いて前記シリコン酸化膜27上にチタン300A1モ
リブデン700A。
Subsequently, 300A of titanium and 700A of molybdenum are deposited on the silicon oxide film 27 using a sputtering device or an electron beam evaporation device.

金1000A程度の厚み第1の金属層28を被着する(
第2図e)通常のPEP技術を用い、前記金−モリブデ
ンーチタンからなる導電層28及びシリコン酸化膜27
を連続的にエツチングし開孔を設ける(第2図f)。
A first metal layer 28 with a thickness of about 1000A of gold is deposited (
FIG. 2 e) The conductive layer 28 made of gold-molybdenum-titanium and the silicon oxide film 27 are formed by using ordinary PEP technology.
The holes are formed by continuous etching (Fig. 2f).

このようにして得られた開孔を有する」−記事面に抵抗
加熱蒸着などを用いて、金層(第2の金属層)29を1
〜2μm被着する(第2図g)。
A gold layer (second metal layer) 29 is deposited on the surface of the article having the openings thus obtained by using resistance heating vapor deposition or the like.
~2 μm deposits (Figure 2g).

引続き通常のPEP技術により金層29及び金−モリブ
デン−チタンからなる第1の金属層28を選択エツチン
グし、所望のポンディングパッドを形成する(第2図h
)。
Subsequently, the gold layer 29 and the first metal layer 28 made of gold-molybdenum-titanium are selectively etched using conventional PEP techniques to form the desired bonding pads (see FIG. 2h).
).

このような工程を経て形成された二重電極構造トランジ
スタでは、ポンディングパッドと引出し電極との間にチ
タン或いはモリブデンなどの全以外の金属がなく金−金
の接触であるので余分な接触抵抗が入らず、化学的、電
気的に非常に安定した二重電極となる。
In a double-electrode structure transistor formed through such a process, there is no metal other than titanium or molybdenum between the bonding pad and the extraction electrode, and the contact is gold-gold, so there is no extra contact resistance. It becomes a double electrode that is chemically and electrically stable.

又ポンディングパッドと下地のシリコン酸化膜との接触
面はチクンーシリコン酸化膜構造であるため、非常に密
着力が良くボンディング時に電極がはがれるといった問
題がなくなる。
Further, since the contact surface between the bonding pad and the underlying silicon oxide film has a chikune silicon oxide film structure, the adhesion is very good and there is no problem of the electrode peeling off during bonding.

又上記実施例ではシリコン酸化膜27上に被着する金属
層28として金−モリブデン−チタンからなる金属層を
用いたが、チタン同様にシリコン酸化膜に対し良い密着
性を示すアルミニウムをチタンの替りに用いた金−モリ
ブデン−アルミニウムからなる金属層を用いても良い。
Further, in the above embodiment, a metal layer made of gold-molybdenum-titanium was used as the metal layer 28 deposited on the silicon oxide film 27, but aluminum, which exhibits good adhesion to silicon oxide films like titanium, may be used instead of titanium. The metal layer made of gold-molybdenum-aluminum used in the above may also be used.

以上マイクロ波トランジスタについて述べたが、本発明
はショットキー接合形ダイオードや集積回路における相
互線を始めとしてその他の半導体装置に応用できるのは
勿論である。
Although the microwave transistor has been described above, the present invention can of course be applied to other semiconductor devices including Schottky junction diodes and interconnects in integrated circuits.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の二重電極構造をもつマイクロ波トランジ
スタの断面図、第2図a = hは本発明の一実施例を
説明するための工程断面図である。 21・・・・・・半導体基体、22・・・・・・ベース
領域、23・・・・・・エミッタ領域、24・・・・・
・コレクタ領域、25゜27・・・・・・シリコン酸化
膜、26・・・・・・金−モリブデン−チタンからなる
導電層、28・・・・・・金−モリブデンからなる第1
の金属層、29・・・・・・金層(第2の金属層)であ
る。
FIG. 1 is a sectional view of a conventional microwave transistor having a double electrode structure, and FIG. 2 (a=h) is a process sectional view for explaining an embodiment of the present invention. 21...Semiconductor base, 22...Base region, 23...Emitter region, 24...
・Collector region, 25° 27... Silicon oxide film, 26... Conductive layer made of gold-molybdenum-titanium, 28... First layer made of gold-molybdenum
The metal layer 29 is a gold layer (second metal layer).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体基体上に設けられた少なくとも最上層が金で
ある導電層と、該導電層上に設けられた開孔部を持つ絶
縁膜と、該絶縁膜の開孔部周辺に設けられた前記絶縁膜
との密着力が良い第1の金属層と、前記絶縁膜上の前記
第1の金属層と接触し、旦つ前記開孔部で露出している
前記導電層上に設けられた金からなる第2の金属層とを
備えたことを特徴とする半導体装置。 2 半導体基体上に少なくとも最上層が金である導電層
を形成する工程と、該導電層上に絶縁膜を形成する工程
と、該絶縁膜上に該絶縁膜との密着力の良い第1の金属
層を形成する工程と、該第1の金属層を選択的にエツチ
ングする工程と、該工程で残された第1の金属層をマス
クとして前記絶縁膜をエツチングして前記導電層を露出
する工程と、該工程で露出した導電層及び前記第1の金
属層上に金からなる第2の金属層を形成する工程とから
なることを特徴とする半導体装置の製造方法。
[Scope of Claims] 1. A conductive layer provided on a semiconductor substrate and having at least the uppermost layer made of gold, an insulating film provided on the conductive layer and having an opening, and a periphery of the opening in the insulating film. a first metal layer having good adhesion with the insulating film provided on the insulating film; 1. A semiconductor device comprising: a second metal layer made of gold; and a second metal layer made of gold. 2. A step of forming a conductive layer on a semiconductor substrate, the uppermost layer of which is gold, a step of forming an insulating film on the conductive layer, and a step of forming a first conductive layer having good adhesion with the insulating film on the insulating film. a step of forming a metal layer, a step of selectively etching the first metal layer, and etching the insulating film using the first metal layer left in the step as a mask to expose the conductive layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a second metal layer made of gold on the conductive layer and the first metal layer exposed in the step.
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