JP2004214437A - Method for forming au plated wiring - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming an Au plated wiring by which plating thickness is not made larger, no plating surface roughness is generated and no protection metal layer is left on the plated surface. <P>SOLUTION: A first metallic film 12 and a first Au thin film 13 are successively formed on a semiconductor substrate 11, and an Au pattern 16 is selectively formed by plating in a photo resist pattern. Then a second metallic film 17 and a second Au thin film 18 are formed on the Au pattern by the lift-off method. Next, the first Au thin film 13 and the second Au thin film 18 are removed, and the first metallic film 12 and the second metallic film 17 are removed to form an Au plating wiring. Thus, the upper surface of the Au plating pattern is covered with the second metallic film, so that the plating thickness is not made larger and wiring without plating surface roughness can be formed. In addition, the second metallic film 17 is covered with the second Au thin film 18, so that the second metallic film can be prevented from being oxidized and Au plating wiring be also formed without a remaining protection metal layer. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ａｕメッキの下地を除去する際にメッキ上面を金属膜で覆うことによりメッキ表面を保護し、メッキ厚が薄くならず、かつメッキ表面荒れがなく、かつメッキ表面に保護金属層が残留することがないＡｕメッキ配線の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話等に用いられる高周波領域で動作させる化合物半導体ＩＣでは配線抵抗による遅延が問題となってくるため、厚膜のＡｕメッキ配線が用いられている。
【０００３】
図２は従来用いられているＡｕメッキ配線形成工程の製造方法を説明する工程の断面図である（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
能動素子、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を形成した半導体基板２１上にメッキ配線を形成するためにはメッキ層のシード層となるＡｕ薄膜２３を真空蒸着法で形成する場合、半導体基板２１とＡｕ薄膜２３の密着性が良くないため、第１の金属膜２２、例えばＴｉ薄膜を真空蒸着法で５０ｎｍ形成した後にＡｕ薄膜２３を１００ｎｍ形成する（ａ）。次に所望の配線パターンを形成するためにフォトリソグラフィー技術によってフォトレジスト２４に開口部２５を形成する（ｂ）。次にメッキ法にてＡｕメッキパターン２６を形成して配線とする（ｃ）。次に第２の金属膜２７、例えばＴｉ薄膜を７０ｎｍ全面に形成する（ｄ）。次にリフトオフ法により前記Ａｕメッキパターン２６上にのみ第２の金属膜であるＴｉ薄膜２７を残存させる（ｅ）。最後にＡｕメッキパターン２６以外のＡｕ薄膜２３をＴｉ薄膜２７をマスクとしてイオンミリングやヨウ化カリウムを用いたウェットエッチングにて除去し、さらにＡｕメッキパターン２６上のＴｉ薄膜２７とＡｕメッキパターン２６部以外の第１の金属であるＴｉ薄膜２２をイオンミリングやフッ酸を用いたウェットエッチングにて除去してＡｕメッキ配線を形成する（ｆ）。Ａｕ薄膜２３を除去する時にＡｕメッキ上面をＴｉ薄膜２７で覆うことによりＡｕメッキパターン２６の表面を保護し、メッキ厚が薄くならず、かつメッキ表面荒れがない配線形成を行っている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−２０６８４２号公報（第３頁、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の配線の形成方法では図２（ｅ）で示すように、第２の金属であるＴｉ薄膜２７は大気にさらされているため表面が酸化しやすい。酸化したＴｉ薄膜２７はエッチングレートが低下するため、酸化したＴｉ薄膜２７とＡｕメッキパターン２６部以外のＴｉ薄膜２２を同時に除去する時にＡｕメッキパターン２６上のＴｉ薄膜２７が残留してしまう。これは、ボンディングパッド部にＴｉ薄膜２７が残留してしまうことになるので、組立時のワイヤボンドの際にワイヤボンド不良が発生するといった問題を引き起こす可能性がある。
【０００７】
また、酸化したＴｉ薄膜２７を除去するのに十分な時間のエッチングを行った場合は、Ａｕメッキパターン２６の下のＴｉ薄膜２２のサイドエッチング量が増大し、配線浮きといった信頼性上の問題を引き起こす可能性がある。
【０００８】
本発明はＡｕメッキ厚が薄くならず、かつメッキ表面荒れがなく、さらにメッキ表面に保護金属層が残留することがないＡｕメッキ配線の形成方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、前記従来の課題を解決するために、本発明のＡｕメッキ配線の形成方法は、半導体基板上に第１の金属膜および第１のＡｕ薄膜を連続で形成する工程と、前記第１のＡｕ薄膜上にフォトレジストを用いて所望のパターンを形成する工程と、前記フォトレジストパターン内にＡｕパターンを選択的にメッキ法で形成する工程と、全面に前記第１の金属膜と同種の金属膜である第２の金属膜と第２のＡｕ薄膜を連続で形成する工程と、リフトオフ法により前記Ａｕパターン上にのみ前記第２の金属膜および第２のＡｕ薄膜を残存させる工程と、前記Ａｕパターン部外の第１および第２のＡｕ薄膜を除去する工程と、表面の第１および第２の金属膜を除去する工程からなることを特徴とする。
【００１０】
さらに本発明のＡｕメッキ配線の形成方法は、第２の金属膜の膜厚が第１の金属膜よりも薄く、かつ第２のＡｕ薄膜の膜厚が第１のＡｕ薄膜よりも膜厚が薄いことを特徴とする。
【００１１】
以上の構成により、第１のＡｕ薄膜を除去する時にパッド部の上面を第２の金属膜と第２のＡｕ薄膜の積層膜で覆うことによりメッキ表面を保護し、メッキ厚が薄くならず、かつメッキ表面荒れがなく、さらに保護金属膜である第２の金属膜を第２のＡｕ薄膜で覆うことにより、保護金属膜の酸化を抑制し、Ａｕメッキパターン部以外の第１の金属膜を除去するエッチング時間でメッキ表面の保護金属膜である第２の金属膜をエッチングすることができ残留することがないため、組立工程のワイヤボンドにおいても密着の良いＡｕメッキ配線が得られ、歩留りよく、信頼性の高いデバイスを得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態におけるＡｕメッキ配線の形成方法を示す。
【００１３】
能動素子、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を形成した半導体基板１１上にメッキ配線を形成するためのシード層となる第１の金属膜１２、例えばＴｉを真空蒸着法により５０ｎｍ形成し、その上に続いて第１のＡｕ薄膜１３を１５０ｎｍ形成する（ａ）。次に所望の配線パターンを形成するためにフォトリソグラフィー技術によってフォトレジスト１４に開口部１５を形成する（ｂ）。次にメッキ法にてＡｕメッキパターン１６を形成して配線とする（ｃ）。次に半導体基板１１上に全面に第１の金属膜と同種類のＴｉ膜である第２の金属膜１７を３０ｎｍと第２のＡｕ薄膜１８を３０ｎｍを真空蒸着法にて順次形成する（ｄ）。次にリフトオフ法により前記Ａｕメッキパターン１６上にのみ第２の金属膜であるＴｉ薄膜１７と第２のＡｕ薄膜１８を残存させる（ｅ）。最後に例えばヨウ化カリウムを用いたウェットエッチングによってＡｕメッキ１６の下層以外の第１のＡｕ薄膜１３とＡｕメッキ１６上の第２のＡｕ薄膜１８を除去し、さらに連続して、例えばフッ酸を用いたウェットエッチングによって、Ａｕメッキ１６の下層以外の第１の金属膜１２とＡｕメッキ１６上の第２の金属膜１７を除去してＡｕメッキ配線を形成する（ｆ）。
【００１４】
Ａｕメッキ１６の下層以外の第１のＡｕ薄膜１３とＡｕメッキ１６上の第２のＡｕ薄膜１８を除去する時には、Ａｕメッキパターン上面は第２の金属膜であるＴｉ薄膜１７で覆われているためＡｕメッキ１６の表面は保護され、メッキ厚が薄くならず、かつメッキ表面荒れがない配線形成を行うことができる。さらに、第２の金属膜であるＴｉ薄膜１７を第２のＡｕ薄膜１８で覆うことにより、第２の金属膜の酸化を抑制することができるため、Ａｕメッキパターン１６部以外の第１の金属膜１２とＡｕメッキ１６上の第２の金属膜１７を同時にエッチング除去しても、第１の金属膜１２と第２の金属膜１７のエッチング速度は同じであり、かつ、第１の金属膜１２の膜厚が第２の金属膜１７の膜厚より薄いために、Ａｕメッキパターン配線上に第２の金属膜１７が残留することを防止することができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるＡｕメッキ配線の形成方法は、Ａｕメッキ配線パターン上に第２の金属膜と第２のＡｕ薄膜を形成することにより、メッキシード層を除去する際にＡｕメッキ表面を保護し、Ａｕメッキ表面荒れや膜厚減少を防止することができる。さらに半導体基板とＡｕ薄膜の密着性を向上させるための第１の金属膜に酸化しやすい金属、例えばＴｉなどを使用している場合、第１の金属膜よりも膜厚の薄い第２の金属膜の上部に連続でＡｕ薄膜を形成することにより、第２の金属膜の酸化を抑制し、Ａｕメッキの下地の第１の金属膜をエッチングする時間で、第２の金属膜を同時に均一に除去することが可能となる。そのため、組立工程のワイヤボンドにおいても密着の良いＡｕメッキ配線が得られ、歩留りよく、信頼性の高いデバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＡｕメッキ配線の形成方法を説明する工程断面図
【図２】従来のＡｕメッキ配線の形成方法を説明する工程断面図
【符号の説明】
１１，２１ 半導体基板
１２，２２ 第１の金属膜
１３，２３ 第１のＡｕ薄膜
１４，２４ フォトレジスト
１５，２５ 開口部
１６，２６ Ａｕメッキ配線
１７，２７ 第２の金属膜
１８ 第２のＡｕ薄膜[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention protects the plating surface by covering the upper surface of the plating with a metal film when removing the base of Au plating, so that the plating thickness is not reduced, the plating surface is not roughened, and the protective metal layer is formed on the plating surface. The present invention relates to a method for forming an Au plated wiring that does not remain.
[0002]
[Prior art]
In compound semiconductor ICs operated in a high-frequency region used for mobile phones and the like, a delay due to wiring resistance becomes a problem, and therefore, a thick Au-plated wiring is used.
[0003]
FIG. 2 is a cross-sectional view of a process for explaining a manufacturing method of a conventionally used Au plating wiring forming process (for example, see Patent Document 1).
[0004]
In order to form a plating wiring on a semiconductor substrate 21 on which an active element, for example, a field effect transistor (FET) is formed, when the Au thin film 23 serving as a seed layer of a plating layer is formed by a vacuum deposition method, the semiconductor substrate 21 and the Au are formed. Since the adhesion of the thin film 23 is not good, the first metal film 22, for example, a Ti thin film is formed to a thickness of 50 nm by a vacuum evaporation method, and then the Au thin film 23 is formed to a thickness of 100 nm (a). Next, an opening 25 is formed in the photoresist 24 by a photolithography technique to form a desired wiring pattern (b). Next, an Au plating pattern 26 is formed by a plating method to form a wiring (c). Next, a second metal film 27, for example, a Ti thin film is formed on the entire surface with a thickness of 70 nm (d). Next, a Ti thin film 27 as a second metal film is left only on the Au plating pattern 26 by a lift-off method (e). Finally, the Au thin film 23 other than the Au plating pattern 26 is removed by ion milling or wet etching using potassium iodide using the Ti thin film 27 as a mask, and the Ti thin film 27 on the Au plating pattern 26 and the Au plating pattern 26 are further removed. The Ti thin film 22, which is a first metal other than the above, is removed by ion milling or wet etching using hydrofluoric acid to form an Au-plated wiring (f). When removing the Au thin film 23, the upper surface of the Au plating is covered with the Ti thin film 27 to protect the surface of the Au plating pattern 26, and the wiring is formed without reducing the plating thickness and without roughening the plating surface.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-4-206842 (page 3, FIG. 2)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional wiring forming method, as shown in FIG. 2E, the surface of the Ti thin film 27 as the second metal is easily oxidized because it is exposed to the atmosphere. Since the oxidized Ti thin film 27 has a reduced etching rate, the Ti thin film 27 on the Au plating pattern 26 remains when the oxidized Ti thin film 27 and the Ti thin film 22 other than the Au plating pattern 26 are simultaneously removed. This causes the Ti thin film 27 to remain on the bonding pad portion, which may cause a problem that a wire bond failure occurs at the time of wire bonding during assembly.
[0007]
Also, if etching is performed for a time sufficient to remove the oxidized Ti thin film 27, the amount of side etching of the Ti thin film 22 under the Au plating pattern 26 increases, and reliability problems such as floating of wiring may occur. Can cause.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for forming an Au plating wiring in which the thickness of the Au plating is not thin, the plating surface is not rough, and the protective metal layer does not remain on the plating surface.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
That is, in order to solve the conventional problem, a method for forming an Au plated wiring according to the present invention includes the steps of continuously forming a first metal film and a first Au thin film on a semiconductor substrate; A step of forming a desired pattern on the Au thin film using a photoresist, a step of selectively forming an Au pattern in the photoresist pattern by a plating method, and forming a metal of the same type as the first metal film on the entire surface. A step of continuously forming a second metal film and a second Au thin film as a film, a step of leaving the second metal film and the second Au thin film only on the Au pattern by a lift-off method, The method is characterized by comprising a step of removing the first and second Au thin films outside the Au pattern portion and a step of removing the first and second metal films on the surface.
[0010]
Further, in the method for forming an Au plated wiring according to the present invention, the thickness of the second metal film is smaller than that of the first metal film, and the thickness of the second Au thin film is smaller than that of the first Au thin film. It is characterized by being thin.
[0011]
With the above configuration, when removing the first Au thin film, the upper surface of the pad portion is covered with the laminated film of the second metal film and the second Au thin film to protect the plating surface, and the plating thickness is not reduced. The second metal film, which is a protective metal film, is covered with a second Au thin film, so that oxidation of the protective metal film is suppressed, and the first metal film other than the Au plating pattern portion is removed. The second metal film, which is the protective metal film on the plating surface, can be etched in the etching time to be removed and does not remain, so that even in the wire bonding in the assembling process, Au-plated wiring with good adhesion can be obtained, and the yield is good. , A highly reliable device can be obtained.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a method for forming an Au-plated wiring according to an embodiment of the present invention.
[0013]
A first metal film 12, for example, Ti serving as a seed layer for forming a plated wiring on a semiconductor substrate 11 on which an active element, for example, a field effect transistor (FET) is formed, is formed to a thickness of 50 nm by a vacuum evaporation method, and is formed thereon. Subsequently, a first Au thin film 13 is formed to a thickness of 150 nm (a). Next, an opening 15 is formed in the photoresist 14 by photolithography to form a desired wiring pattern (b). Next, an Au plating pattern 16 is formed by a plating method to form a wiring (c). Next, a 30 nm thick second metal film 17 and a 30 nm thick second Au thin film 18 are sequentially formed on the entire surface of the semiconductor substrate 11 by a vacuum evaporation method (d). ). Next, the Ti thin film 17 and the second Au thin film 18 as the second metal films are left only on the Au plating pattern 16 by a lift-off method (e). Finally, the first Au thin film 13 other than the lower layer of the Au plating 16 and the second Au thin film 18 on the Au plating 16 are removed by wet etching using, for example, potassium iodide. The first metal film 12 other than the lower layer of the Au plating 16 and the second metal film 17 on the Au plating 16 are removed by the used wet etching to form an Au-plated wiring (f).
[0014]
When removing the first Au thin film 13 other than the lower layer of the Au plating 16 and the second Au thin film 18 on the Au plating 16, the upper surface of the Au plating pattern is covered with the Ti thin film 17 as the second metal film. Therefore, the surface of the Au plating 16 is protected, and the wiring can be formed without reducing the plating thickness and without roughening the plating surface. Further, by covering the Ti thin film 17, which is the second metal film, with the second Au thin film 18, oxidation of the second metal film can be suppressed. Even if the film 12 and the second metal film 17 on the Au plating 16 are removed by etching at the same time, the etching rates of the first metal film 12 and the second metal film 17 are the same, and the first metal film Since the thickness of the second metal film 17 is smaller than the thickness of the second metal film 17, it is possible to prevent the second metal film 17 from remaining on the Au plating pattern wiring.
[0015]
【The invention's effect】
As described above, the method of forming an Au plating wiring according to the present invention forms the second metal film and the second Au thin film on the Au plating wiring pattern so that the Au plating can be performed when the plating seed layer is removed. The surface can be protected, and the Au plating surface roughness and a decrease in film thickness can be prevented. Further, when a metal that is easily oxidized, such as Ti, is used for the first metal film for improving the adhesion between the semiconductor substrate and the Au thin film, the second metal having a smaller thickness than the first metal film. By continuously forming an Au thin film on top of the film, the oxidation of the second metal film is suppressed, and the second metal film is simultaneously and uniformly formed by etching the first metal film underlying the Au plating. It can be removed. Therefore, Au-plated wiring with good adhesion can be obtained even in the wire bonding in the assembling process, and a device with high yield and high reliability can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process cross-sectional view illustrating a method of forming an Au-plated wiring according to the present invention. FIG. 2 is a process cross-sectional view illustrating a conventional method of forming an Au-plated wiring.
11, 21 Semiconductor substrate 12, 22 First metal film 13, 23 First Au thin film 14, 24 Photoresist 15, 25 Opening 16, 26 Au plating wiring 17, 27 Second metal film 18 Second Au Thin film

Claims (2)

半導体基板上に第１の金属膜および第１のＡｕ薄膜を連続で形成する工程と、前記第１のＡｕ薄膜上にフォトレジストを用いて所望のパターンを形成する工程と、前記フォトレジストパターン内にＡｕパターンを選択的にメッキ法で形成する工程と、全面に前記第１の金属膜と同種の金属膜である第２の金属膜と第２のＡｕ薄膜を連続で形成する工程と、リフトオフ法により前記Ａｕパターン上にのみ前記第２の金属膜および第２のＡｕ薄膜を残存させる工程と、前記Ａｕパターン部外の第１および第２のＡｕ薄膜を除去する工程と、表面の第１および第２の金属膜を除去する工程からなるＡｕメッキ配線の形成方法。A step of continuously forming a first metal film and a first Au thin film on a semiconductor substrate; a step of forming a desired pattern on the first Au thin film using a photoresist; Selectively forming an Au pattern by a plating method, continuously forming a second metal film and a second Au thin film, which are the same kind of metal film as the first metal film, on the entire surface; Leaving the second metal film and the second Au thin film only on the Au pattern by a method, removing the first and second Au thin films outside the Au pattern portion, And a step of removing the second metal film. 第２の金属膜の膜厚が第１の金属膜よりも薄く、かつ第２のＡｕ薄膜の膜厚が第１のＡｕ薄膜よりも膜厚が薄いことを特徴とする請求項１記載のＡｕメッキ配線の形成方法。2. The Au according to claim 1, wherein the thickness of the second metal film is smaller than that of the first metal film, and the thickness of the second Au thin film is smaller than that of the first Au thin film. Method of forming plated wiring.

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