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JPS63308324A - 薄膜アセンブリと半導体デバイス形成方法 - Google Patents

薄膜アセンブリと半導体デバイス形成方法

Info

Publication number
JPS63308324A
JPS63308324A JP63048521A JP4852188A JPS63308324A JP S63308324 A JPS63308324 A JP S63308324A JP 63048521 A JP63048521 A JP 63048521A JP 4852188 A JP4852188 A JP 4852188A JP S63308324 A JPS63308324 A JP S63308324A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
carbon
film assembly
semiconductor device
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63048521A
Other languages
English (en)
Inventor
マサヒロ・オーモリ
エドワード・ビー・ストーンハム
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAIKUROUEEBU TECHNOL Inc
Original Assignee
MAIKUROUEEBU TECHNOL Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAIKUROUEEBU TECHNOL Inc filed Critical MAIKUROUEEBU TECHNOL Inc
Publication of JPS63308324A publication Critical patent/JPS63308324A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し発明の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本発明は電気的デバイスの保護被膜に関し、特に半導体
デバイスの表面保護被膜として使用される薄膜アセンブ
リに関する。
〈従来の技術〉 現代の半導体技術に於ては、半導体デバイスの製造及び
使用の際に環境から受ける影響に対して半導体デバイス
構造を保護するために複数の機能を有する表面保護層が
使用されている。表面保護層は、半導体デバイスをその
製造工程に於ける酸化の際にまたは例えば該デバイスを
用いて回路を組み立てる他の過程に於て、または回路環
境に於て前記デバイスを実際に使用する際に発生する汚
染や湿度の影響から保護する。表面保護層を用いること
によって、歩留りが向上し、かつ半導体デバイスを実際
に使用する際の有害な影響を最小限にすることができる
。
表面保護層としては、半導体基板の表面に於ける電子エ
ネルギー準位であって、電気的充放電が様々な時定数を
有することを特徴とする表面状態を効果的に不動態化す
るようなものが特に望ましい。この現象によって、電解
トランジスタの特性を好ましくない状態に変化させる短
時間または長時間の電気的ドリフトが生じる。表面状態
は、電気的ドリフトの問題が排除され得る程度の小さい
値まで表面状態の充放電の特徴を表わす時定数を減少さ
せるように、半導体表面の上に形成された層が該表面の
原子と相互に作用する際に不動悪化される。シリコン結
晶上の表面状態は、例えば熱酸化により形成される二酸
化シリコン層によって不動態化される。砒化バリウム上
の表面状態は、例えば砒化バリウム表面と半導体層との
界面が適当に制御されるならば、砒化バリウム以外の半
導体材料の層によって不動態化することができる。
これによって半導体表面と半導体層との接合が所謂ペテ
ロ接合となる。
表面保護層は絶縁体として機催し、電気的短絡や低破壊
電圧から保護する。また、表面保護層はポツティング材
料として表面を引掻き傷や擦過傷から保護し、それによ
り電気的短絡を防止する。
半導体デバイスの幾つかの工程に於ては、ハンドリング
用真空棒または他の工具がウェハまたはチップを成る位
置から他の位置へ移動させるために使用される。このよ
うな場合に、工具によってウェハ上に形成された金属導
体の露呈部分を移動させたり擦過傷を生じる可能性があ
る。表面保護層はこの問題を解消する役割を有する。
隣接する導体を飛越した金属導体への金属結線であり、
それ故に両導体間に容量結合が付加されないエアブリッ
ジを組み込んだ半導体デバイスについては別の問題があ
る。エアブリッジと飛越された導体との間に配置された
空気は略一定の低誘電定数を有する。しかしながら、金
属エアブリッジが機械的圧力を受けた場合に飛越した金
属導体と接触し、電気的短絡を生じる。この飛越された
金属導体の上に形成された表面保護層は、上述したよう
な電気的短絡から保護する電気的絶縁体としての役割を
有する。
表面保護層は、通常例えば二酸化シリコンまたは窒化シ
リコンで形成される。このような材料を用いた表面保護
層は、一般に膜厚が約２０００人またはそれ以上と比較
的厚く、その形成に比較的長い時間を要し、半導体デバ
イスを高価なものにしている。これらの厚膜は誘電定数
が空気の誘電定数の３倍以上であるために、半導体デバ
イスのあらゆる部分間の静電容量が増加し、デバイスの
高周波性能を低下させている。
また、二酸化シリコン及び窒化シリコンは、電極または
導体として使用される金に良好に接着せず、かつ実際に
は周知のように金の導体から分離するので、回路の問題
が発生する。二酸化シリコンまたは窒化シリコンを用い
た絶縁体または表面保護材料からなる厚膜は、歪みを受
は易くかつ本来比較的脆弱であるために亀裂が生じ易く
、充分にシールすることができない。更に、二酸化シリ
コンまたは窒化シリコンのような絶縁体は砒化ガリウム
のような成る半導体の表面状態を殆ど不動態化すること
ができず、かつそれ自身が電荷トラップとして機能して
ドリフトの問題を生じる。
〈発明が解決しようとする課題〉 本発明の目的は、電気的デバイスを電気的短絡や故障等
から効果的に保護する新規な被膜を提供することにある
。
本発明の第２の目的は、製造及びハンドリング時の歩留
まりを改善し、かつ使用される半導体デバイスの性能及
び信頼性を高める半導体デバイスの表面保護材料を提供
することにある。
本発明の第３の目的は、部分的に表面状態を不動悪化し
、かつ使用される半導体デバイスについてドリフトの問
題を低減化し得る半導体デバイスの半導体表面保護材料
を提供することにある。
［発明の構成］ く課題を解決するための手段〉 本発明によれば、ダイヤモンドに類似の特性を有しかつ
半導電性のカーボン材料によって半導体デバイスに適し
た保護被膜が形成される。所望のカーボン被膜を得るた
めに、スパッタリング装置にターゲットとしてグラファ
イト材料のリングを用いることにより、カーボン薄膜を
特定の膜厚に形成する。この表面保護層は基板、電極及
び金属導体の露呈部分を被覆する。
成る実施例に於ては、カーボン層の上に非常に薄いアモ
ルファスシリコン膜を形成する。このシリコン薄膜は、
半導体製造工程に於て追加のシール及び保護を設けるプ
ラズマクリーニングの際に前記カーボンが除去されるこ
とを防止する。基板上に導電性素子に向けてエアブリッ
ジ結合が形成された別の実施例に於ては、表面保護層が
電気的短絡の問題を生じる虞れのある隣接する導体の露
呈部分から導電性エアブリッジを絶縁する機能を有する
。
〈実施例〉 以下に説明する実施例は、本発明が半導体デバイスの表
面保護材料として使用される場合について説明している
。しかしながら、本発明による保護被膜は、薄膜回路や
マイクロ波モノリシック集積回路または例えば容量性誘
電体として使用される他の電気アセンブリに適用するこ
とができる。
第１図に於て、半導体デバイスは例えば砒化ガリウムま
たはシリコンで形成された基板１０を備える。半導体デ
バイスを製造する際に、オーム接点層１２が基板１０即
ちウェハ上に形成され、次に金属化層１４及びゲート電
極１５が形成される。
金属化Ｒ１４及びゲート電極１５は金または周知の導電
性金属によって形成される。次に、前記ウェハをスパッ
タガン（Ｓｌｏａｎ　）ｆｏｄｅｌ　Ｓ　−３１０＞を
装備した真空室内に配置する。
本発明によれば、グラファイト製リング状ターゲットを
前記ウェハから特定の作業距離的４．３ｃｍ　（１゜フ
インチ）だけ離隔して前記スパッタガン内に配置する。
前記スバッリング装置は室温で使用し、前記ターゲット
及びウェハ１０を収容する前記真空室内を圧力的８μｍ
Ｈｇのアルゴン雰囲気に設定する。約０．２Ａの直流電
流を前記スパッタガンに流すと、カーボンがウェハ１０
上に約５０人／分の速度で形成される。スパッタ法を用
いることによりウェハ１０の表面上に１度に１個の原子
を付着させることができ、それによって約１００〜２０
００人の範囲内で好適には約３゜０人の薄膜が前記ター
ゲットに対向するウェハ１０の露呈する表面部分上に形
成される。このようにして形成されたカーボン１６はグ
ラファイトより相当硬く、かつダイヤモンドに類似した
カーボンの特性を有する。カーボン１６は基板１０の露
呈領域や基板１０上に形成された金属化領域に良好に接
着される。
本実施例に於ては、概ね純粋なアモルファスシリコンの
薄膜１８をプラズマエンハンスト気相成長法によってカ
ーボン層１６の上に形成する。このシリコン薄膜は、例
えば１０μｍＨｇまたはそれ以下の低圧のシランガスを
用いて室温で形成される。Ｒ，Ｆ、パワー励振を適用す
ることにより、約２００〜３００人のシリコン薄膜がカ
ーボン１６上に形成される。シリコン薄膜１８はその下
側にあるカーボン層１６に適合し、ピンホールを効果的
にシールすると共に、後の過程に於て薄い前記カーボン
材料が除去されることを防止する。更に、シリコン薄Ｍ
１８は基板１０の表面を劣化の影響から保護する。
シリコン薄膜１８を形成した後に、貫通孔を介して表面
保護材料の下側にある金属化層１４と接触する金からな
る第３金属化層２０を前記半導体デバイスに設ける。こ
のように導電線及びポンディングパッドを設けることに
よって、周知の方法により外部の回路と電気的に接続し
得る半導体構造が形成される。
第２の実施例に於ては、半導体デバイスにエアブリッジ
２２が金で形成され、かつ電極１４Ａから図示されない
隣接するデバイス構造の電極へ接続されている。エアブ
リッジ２２は、実際には導体１４Ｂを飛越えて隣接する
前記デバイスに接続している。偶然に圧力が印加された
場合には、エアブリッジ２２が基板表面に向けて動かさ
れ、通常空気によって離隔されている金属導体１４Ｂと
接触する虞れがある。ダイヤモンドのようなカーボン、
またはシリコン薄膜とダイヤモンドのようなカーボンと
の組合せで形成された表面保護層をエアブリッジ２２と
それに対向する導体１４Ｂとの間に設けることによって
、エアブリッジ２２と飛越された導体１４Ｂとが接触し
て発生する電気的短絡状態を防止することができる。
また第３の実施例に於ては、スパッタされたカーボン材
料をプラズマエンハンスト気相成長法により形成された
より硬いダイヤモンドのような第２のカーボン材料によ
って被覆した表面保護層を形成する。この第２のカーボ
ン層の上にシリコン薄膜を形成することもできる。
当然ながら、本発明は上述の実施例について記載された
技術的事項の範囲内に限定されるものではない。例えば
、表面保護材料としてアモルファスカーボン、ダイヤモ
ンドのようなカーボン、多結晶ダイヤモンド及び／また
は単結晶ダイヤモンドを用いることができる。表面保護
材料は、半導体デバイスの第３の金属化層の上に形成す
ることができる。半導体デバイスは両極性を有するもの
、または電界効果トランジスタであってもよい。電流の
強さ、温度、圧力、ターゲットとウェハとの間の作業距
離及びガスの化学的構造は本発明の技術的範囲内に於て
様々に変化させることができる。
また、スパッタ法またはプラズマエンハンスト気相成長
法以外の方法を用いてカーボン層またはシリコン層を形
成することができる。
［発明の効果］ 本発明による表面保護構造によって、電極間容量を殆ど
増加させることなくかつエンハンスト集積回路性能を発
揮し得る非常に薄い膜が得られる。
この薄膜は、従来技術に於て使用される厚い表面保護層
が例えば高周波利得に於て０．５〜１ｄＢ程度の大きな
劣化を生じ易いことと対照的である。
また、本発明による表面保護膜は、膜厚が比較的薄いに
も拘らず化学的浸透に対して十分な保護機能を有する。
ダイヤモンドのようなカーボン特性を有する半導電型表
面保護材料により電荷のビルドアップが非常に早い速度
で消失するので、ドリフトの問題を最小にすることがで
きる。ダイヤモンドのようなカーボンはそれ自体が半導
体であり、半導体表面とへテロ接合を形成することがで
き、それにより表面状態を部分的に不動態化することが
できる。
【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明による表面保護膜を被覆した半導体デ
バイスの部分断面図である。 １０・・・基板、ウェハ　１２・・・オーム接点層１４
・・・金属化層　　　１４Ａ・・・電極１４Ｂ・・・導
体　　　　１５・・・ゲート電極１６・・・カーボン １８・・・アモルファスシリコン ２０・・・金属化！　　　　２２・・・エアブリッジ特
許出願人　　マイクロウェーブ・テクノロジー・インコ
ーホレイテッド

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）多数の導電性素子が形成される支持体と、アモル
    ファスカーボン、ダイヤモンドのような硬質カーボン、
    多結晶ダイヤモンド及び（または）結晶ダイヤモンドか
    らなり、前記支持体及び前記導電性素子の部分を被覆す
    る表面保護材料とを有することを特徴とする薄膜アセン
    ブリ。
  2. （２）前記カーボンを被覆するシリコン薄膜を備えるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の薄膜アセ
    ンブリ。
  3. （３）前記シリコン薄膜の膜厚が約２００〜３００Åの
    範囲内にあることを特徴とする特許請求の範囲第２項に
    記載の薄膜アセンブリ。
  4. （４）前記カーボンの膜厚が１００〜２０００Åの範囲
    内にあることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
    の薄膜アセンブリ。
  5. （５）前記カーボンがグラファイト材料からスパッタ法
    により形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項に記載の薄膜アセンブリ。
  6. （６）前記表面保護材料がスパッタされたカーボンから
    なり、かつ前記カーボンの上にプラズマエンハンスト気
    相成長法により形成されたダイヤモンドのような硬質カ
    ーボン、多結晶ダイヤモンドまたは単結晶ダイヤモンド
    の膜層を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    に記載の薄膜アセンブリ。
  7. （７）シリコン薄膜が前記ダイヤモンドまたは前記硬質
    カーボンの上に形成されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第６項に記載の薄膜アセンブリ。
  8. （８）前記支持体が半導体デバイスの基板として機能す
    る半導電性材料からなることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項に記載の薄膜アセンブリ。
  9. （９）金属化層が前記基板表面の上方に電気的接続及び
    電気回路を設けるために形成されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第８項に記載の薄膜アセンブリ。
  10. （１０）前記半導体デバイスに形成された金属導体に接
    続された金属結線からなるエアブリッジを備えることを
    特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の薄膜アセンブ
    リ。
  11. （１１）半導体基板上にオーム接点を形成する第１の層
    を形成する過程と、 ゲート電極を形成する金属化層からなる第２の層を形成
    する過程と、 前記両層の上にカーボン被膜を形成する過程とからなる
    ことを特徴とするは半導体デバイス形成方法。
  12. （１２）前記カーボン被膜の上にアモルファスシリコン
    薄膜を形成する過程を含むことを特徴とする特許請求の
    範囲第１１項に記載の半導体デバイス形成方法。
JP63048521A 1987-03-02 1988-03-01 薄膜アセンブリと半導体デバイス形成方法 Pending JPS63308324A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US020,920 1987-03-02
US07/020,920 US4972250A (en) 1987-03-02 1987-03-02 Protective coating useful as passivation layer for semiconductor devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63308324A true JPS63308324A (ja) 1988-12-15

Family

ID=21801294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63048521A Pending JPS63308324A (ja) 1987-03-02 1988-03-01 薄膜アセンブリと半導体デバイス形成方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4972250A (ja)
EP (1) EP0284218A1 (ja)
JP (1) JPS63308324A (ja)
KR (1) KR0123012B1 (ja)
IL (1) IL85489A0 (ja)

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