(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
段差部を有する配線形成面と，エッチャントによりパターニングされ，前記配線形成面に形成される電気配線とを備える半導体装置であって：
前記段差部は，前記配線に覆われる第１面，第２面及び中継面からなるクランク部を有し，
前記第１面及び前記第２面のそれぞれに対して前記中継面は，
前記第１面及び前記第２面のそれぞれに対して前記中継面がクランク角９０度以下で形成された場合の前記第１面及び前記第２面の長さより，前記第１面及び前記第２面の長さが長くなるようなクランク角で形成されることを特徴とする，半導体装置。
【請求項２】
前記クランク部のクランク長は，前記電気配線の幅以上であ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】
前記半導体装置は，光学素子であることを特徴とする，請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
段差部を有する配線形成面と，エッチャントによりパターニングされ，前記配線形成面に形成される電気配線とを備える半導体装置の製造方法であって：
前記段差部に，第１面，第２面及び中継面からなるクランク部を形成する工程と；
前記クランク部を覆うように前記電気配線を形成する工程と；
を含み，
前記第１面及び前記第２面のそれぞれに対して前記中継面を，
前記第１面及び前記第２面のそれぞれに対して前記中継面がクランク角９０度以下で形成された場合の前記第１面及び前記第２面の長さより，前記第１面及び前記第２面の長さが長くなるようなクランク角で形成することを特徴とする，半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記クランク部と前記段差部とは，同一工程で形成されることを特徴とする，請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記クランク部と前記段差部とは，別工程で形成されることを特徴とする，請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に，半導体装置の電気配線として使用される金属配線は，ウェハの配線形成面全体にコーティングされた金属薄膜をエッチングでパターンニングすることにより形成される。図６（ａ）に示すように，配線形成面３１８に段差３１６が存在すると，金属配線３５０の形成における金属薄膜のコーティングの際に，段差被覆部３５４の配線形成面３１８と金属薄膜との間にトンネル状の隙間３７０が生じる。
【０００３】
かかる隙間３７０には，金属配線３５０のパターニング時にエッチャントが進入し易い。したがって，完成した金属配線３５０では，段差被覆部３５４が，他の部分よりも薄くなりジュール熱による溶断やエレクトロマイグレーションによる破断等が生じ易くなる。従来の半導体装置及び半導体装置の製造方法では，図６（ｂ）に示すように，段差被覆部３５４の幅が他の部分の幅よりも大きくなるように金属配線３５０のパターンを設定して，段差被覆部３５４の断線を防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，近年の半導体装置の小型化及び高集積化によって，半導体装置の微細加工が要求されるようになると，金属配線パターンの幅をできるだけ小さくする必要がある。従来の半導体装置や半導体装置の製造方法のように段差被覆部の金属配線パターンの幅を大きくすると，該微細加工の要求に答えられず，近年の半導体装置の小型化及び高集積化に限界を生じさせるおそれがある。
【０００５】
本発明は、従来の半導体装置及び半導体装置の製造方法が有する上記その他の問題点に鑑みて成されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記その他の課題を解決するために，本発明によれば，段差部を有する配線形成面と配線形成面に形成される電気配線とを備える半導体装置において，以下に説明する構成が提供される。即ち，本発明によれば，段差部はクランク部を有するように形成されて電気配線はクランク部を覆うように形成される構成が提供される。ここで，クランク部は，段差部において段差を形成する相互にオフセット関係にある２面をつなぐ面（以下，「段差側面」という。）に形成され，段差の高さ（オフセット距離）方向と垂直な方向に並ぶ，前方段差面と後方段差面と両段差面（前方段差面及び中間段差面）を結ぶ中継段差面とから構成される。クランク部において，中継段差面は，電気配線の幅（電気配線の一方の縁部と他方の縁部との最短距離）方向と所定の角度を成し段差の高さ方向と直交しない曲がり部である。したがって，クランク部では，中継段差面を設けたことによって，前方段差面にかかる電気配線の一方の縁部と後方段差面にかかる電気配線の他方の縁部との段差側面に沿った距離を稼ぐことができる。
【０００７】
尚，クランク部は，例えば，図１〜図４のコンタクトクランク１１６ａのように前方段差面，後方段差面及び中継段差面が実質的に平面のものでもよく，又，前方段差面，後方段差面及び中継段差面の少なくとも一つに曲面を含むものでもよい。さらに，図１〜図４のコンタクトクランク１１６ａのように前方段差面と中継段差面との境界部及び後方段差面と中継段差面との境界部に角がついたものでもよく，又，前方段差面と中継段差面との境界部又は後方段差面と中継段差面との境界部の少なくとも一方の角が取れたものでもよい。さらにまた，クランク部は，図１〜図４のコンタクトクランク１１６ａのように前方段差面と後方段差面とが実質的に平行なものでもよく，又，前方段差面と後方段差面とが所定の傾き（有角）を成すものでもよい。
【０００８】
さらに，前方段差面と後方段差面とが実質的に平行なクランク部は，図１〜図４のコンタクトクランク１１６ａのように前方段差面と後方段差面とがオフセット関係を成すように形成されたものでもよく，又前方段差面と後方段差面とが実質的に同一面内に位置するように形成されたものでもよい。さらに，図１〜図４のコンタクトクランク１１６ａのように中継段差面が前方段差面又は後方段差面と略垂直な面素を含むものでもよく，中継段差面が該面素を含まないものでもよい。
【０００９】
かかる構成を有する半導体装置は，中継段差面が形成されているために，平坦な段差側面を持つ構成よりも，電気配線両縁部間の段差側面に沿った距離が大きくなる。したがって，材料膜をエッチングして電気配線を形成する場合にも，中継段差面の中央部までのエッチャントの浸透を防ぐことができる。結果として，本構成を採用することにより，電気配線の段差被覆部を幅広に形成せずともステップカバレージの問題を解消することができる。
【００１０】
さらに，本発明によれば，クランク部のクランク長が配線幅以上である構成が提供される。ここで，クランク部のクランク長とは，段差側面に沿った前方段差面と後方段差面との間の最小距離をいい，配線幅とは，段差部において段差を形成する相互にオフセット関係にある２面を法線方向から観察した場合の電気配線の幅をいう。また，本発明によれば，第１面及び第２面のそれぞれに対して中継面は，第１面及び第２面のそれぞれに対して中継面がクランク角９０度以下で形成された場合の第１面及び第２面の長さより，第１面及び第２面の長さが長くなるようなクランク角で形成される構成が提供される。尚，クランク角とは，前方段差面（第１面）または後方段差面（第２面）と中間段差面（中継面）とが成す角度をいう。
【００１１】
また，上記その他の課題を解決するために，本発明によれば，段差部を有する配線形成面に電気配線を形成する半導体装置の製造方法において，段差部にクランク部を形成する工程と，クランク部を覆うように電気配線を形成する工程とを含む構成が提供される。ここで，クランク部と段差部とは，同一工程で形成してもよく，或いは，別工程で形成してもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好適な実施の形態について，添付図面を参照しながら詳細に説明する。ここで，本実施の形態は，本発明を適用可能な半導体装置の一例であるＬＥＤアレイ１００，ＬＥＤ素子１１０及び製造方法２００に関する。尚，以下の説明及び添付図面において，同一の機能及び構成を有する構成要素については，同一符号を付することにより，重複説明を省略する。
【００１３】
まず，図１〜図４を参照しながら本実施の形態にかかるＬＥＤアレイ１００及びＬＥＤ素子１１０の構成について説明する。ここで，図１は，ＬＥＤアレイ１００の概略構成を示す平面図であり，図２は，ａ−ａ’断面及びｂ−ｂ’断面で切断したＬＥＤアレイ１００，即ちＬＥＤ素子１１０の概略構成を示す斜視図である。また，図３は，クランク部に相当するコンタクトクランク１１６ａ付近のＬＥＤ素子１１０の拡大平面図であり，図４は，コンタクトクランク１１６ａの説明図である。
【００１４】
図１に示すように，ＬＥＤアレイ１００は，ＬＥＤプリンタ（電子写真式プリンタの一種）の露光ヘッドとして使用可能な半導体装置である。かかるＬＥＤアレイ１００は，所定数のＬＥＤ素子１１０が一次元的に配列された構成を有する。尚，一のＬＥＤアレイ１００を構成するＬＥＤ素子１１０の数は，ＬＥＤアレイ１００を適用するＬＥＤプリンタの解像度，例えば３００ｄｐｉや６００ｄｐｉ或いは１２００ｄｐｉ等に合わせて設定される。
【００１５】
図２に示すように，ＬＥＤ素子１１０は，半導体基板１２０と拡散マスク層１３０と中間絶縁膜１４０とから構成される積層構造を有する。
【００１６】
ＬＥＤ素子１１０において，半導体基板１２０には，ＬＥＤ素子１１０の一方の端部（以下，「第１端部」という。）１１２寄りに，ｐｎ接合を有する発光部１２２が形成されている。かかる発光部１２２は，半導体基板１２０に所定の不純物元素を部分的に導入して形成することができる。また，半導体基板１２０には，裏面全体に下部電極１６０が形成されている。尚，本実施の形態において，半導体基板１２０は，例えばＧａＡｓＰから形成することができる。また，半導体基板１２０に導入する不純物元素としては，例えばＺｎを適用することができる。
【００１７】
ＬＥＤ素子１１０において，拡散マスク層１３０は，半導体基板１２０表面のほぼ全体を被覆するように，半導体基板１２０上に積層されている。かかる拡散マスク層１３０は，半導体基板１２０への発光部１２２の形成の際に拡散マスクとして使用される。拡散マスク層１３０において，発光部１２２上方の部分には，拡散マスク層１３０を貫通する開口部，即ちエミッタ１３２が形成されている。本実施の形態において，拡散マスク層１１２は，例えばＡｌ２Ｏ３／Ｓｉ３Ｎ４から形成することができる。
【００１８】
ＬＥＤ素子１１０において，中間絶縁膜１４０は，拡散マスク層１３０表面を部分的に被覆するように，拡散マスク層１３０上に積層されている。かかる中間絶縁膜１４０は，拡散マスク層１３０へのピンホール形成を防止するとともに，発光部１２２以外の半導体基板１２０と金属配線１５０との接触を防止する。したがって，中間絶縁膜１４０は，例えば拡散マスク層１３０と異組成として，ピンホールが形成されづらい膜とすることが好適である。
【００１９】
図１に示すように，中間絶縁膜１４０は，エミッタ１３２にかからないよう，第１端部１１２の対抗端部（以下，「第２端部」という。）１１４側に形成されている。結果として，ＬＥＤ素子１１０では，中間絶縁膜１４０のエミッタ１３２側終端部に，拡散マスク層１３０表面と中間絶縁膜１４０表面との高さの違いに起因して段差１１６が形成される。尚，本実施の形態において，中間絶縁膜１１４は，例えばＳｉ３Ｎ４から形成することができる。
【００２０】
以上説明した積層構造を有するＬＥＤ素子１１０では，中間絶縁膜１４０表面と拡散マスク層１３０表面露出部分とを含み段差１１６が形成されている不連続な面として，電極形成面１１８が形成される。かかる電極形成面１１８では，段差１１６において金属配線１５０で被覆される部分に，本実施の形態にかかるコンタクトクランク１１６ａが形成される。
【００２１】
ＬＥＤ素子１１０において，金属配線１５０は，ＬＥＤ素子１１０外部から発光部１２２への電力供給に使用するものであり，電極形成面１１８に形成されている。かかる金属配線１５０は，中間絶縁膜１４０表面の第２端部１１４側終端に形成されるボンディングパッド１５２と，エミッタ１３２底面（図２の発光部１２２の露出部分）との接続部分１５６と，接続部分１５６とボンディングパッド１５２とをつなぐ帯状部分１５４とから構成される。
【００２２】
かかる金属配線１５０の帯状部分１５４は，コンタクトクランク１１６ａ上で段差１１６を横切りつつ中間絶縁膜１４０表面と拡散マスク層１３０表面の露出部分とにまたがるように形成されている。即ち，帯状部分１５４は，段差被覆部を有する。尚，本実施の形態において，金属配線１５０には，例えばＡｌ電気配線を適用することができる。
【００２３】
以上説明したＬＥＤ素子１１０の製造過程では，金属配線１５０のエッチングによるパターニング時に，帯状部分１５４の両側部からコンタクトクランク１１６ａの前方段差面１１６ａ１及び後方段差面１１６ａ３に沿ってエッチャントが進入する。したがって，図３に示すように，コンタクトクランク１１６ａのクランク長Ｂを金属配線１５０の帯状部分１５４の配線幅Ａ以上とすることが好適である。コンタクトクランク１１６ａのクランク長Ｂ（即ち中継段差面１１６ａ２の長さ）が，帯状部分１５４の配線幅Ａ以上であれば，エッチャントが中継段差面１１６ａ２の中央部までは進入しづらくなる。
【００２４】
さらに，図４（ａ）に示すように，ＬＥＤ素子１１０では，コンタクトクランク１１６ａのクランク角Ｃを９０度以上とすることが好適である。かかる構成においては，クランク角Ｃが９０度以下の場合（図４（ｂ））と比べ，十分な長さの前方段差面１１６ａ１と後方段差面１１６ａ３とが形成可能である。したがって，金属配線１５０のパターニング時において，金属配線１５０パターンの側方からのエッチャントが中継段差面１１６ａ２までは浸透しづらくなる。
【００２５】
次に，図５を参照しながら，ＬＥＤアレイ１００及びＬＥＤ素子１１０に適用可能な本実施の形態にかかる製造方法２００について説明する。ここで，図５は，製造方法２００を説明するための概略的なフローチャートである。
【００２６】
製造方法２００の第１工程２１０では，例えばスパッタリングにより，半導体基板１２０表面全体に拡散マスク層１３０を成膜する。次に，第２工程２２０では，例えばフォトリソグラフィ及びエッチングにより，拡散マスク層１３０の所定位置にエミッタ２２０を開口する。次に，第３工程２３０では，例えば固相拡散法により，エミッタ２２０を介して半導体基板１２０内に部分的に不純物元素を導入して発光部１２２を形成する。次に，第４工程２４０では，例えばスパッタリングにより，拡散マスク層１３０表面全体に中間絶縁膜１４０を成膜する。
【００２７】
次に，第５工程２５０では，例えばＣＦ４＋Ｏ２を用いたドライエッチングにより，中間絶縁膜１４０をパターニングし，段差１１６及びコンタクトクランク１１６ａを形成する。結果として，段差１１６及びコンタクトクランク１１６ａを有する電極形成面１１８が形成される。
【００２８】
次に，第６工程２６０では，例えばＥＢ（電子ビーム）蒸着により，電極形成面１１８上に金属配線１５０の材料金属を成膜する。次に，第７工程２７０では，例えばフォトリソグラフィ及びエッチングにより，金属配線１５０のパターニングを行う。第８工程２８０では，例えばダイシングや劈開によるアレイ化又はチップ化，ボンディングパッド１５２へのワイヤボンディング，或いは，下部電極１６０へのはんだ接続等の製品化処理が行われる。
【００２９】
以上説明したように，本実施の形態によれば，段差にクランク部に相当するコンタクトクランクを形成することにより，エッチャントの浸食を受けたとしても，エレクトロマイグレーションやジュール熱等に起因した金属配線の断線を防ぐのに十分な段差被覆部の断面積を確保することができる。したがって，段差被覆部の幅を太くする必要がない。結果として，本実施の形態によれば，ＬＥＤアレイの集積度を向上させることが可能となり，ＬＥＤプリンタの解像度の更なる向上を図ることができる。さらに，発光部で発生した光の段差被覆部での反射量が低減されるため，ＬＥＤプリンタにおける反射光の悪影響を低減することができる。
【００３０】
以上，本発明に係る好適な実施の形態について説明したが，本発明はかかる構成に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術思想の範囲内において，各種の修正例及び変更例を想定し得るものであり，それら修正例及び変更例についても本発明の技術範囲に包含されるものと了解される。
【００３１】
例えば，上記実施の形態においては，ｐｎホモ接合を有するＬＥＤ素子及びＬＥＤアレイを例に挙げたが，本発明はかかる構成に限定されない。本発明は，他の様々な接合構造，例えばｐｉｎホモ接合或いはｐｎヘテロ接合やｐｉｎヘテロ接合等を有するＬＥＤ素子及びＬＥＤアレイに対しても適用することができる。
【００３２】
また，上記実施の形態においては，ＧａＡｓＰから形成された半導体基板を適用したＬＥＤ素子及びＬＥＤアレイを例に挙げたが，本発明はかかる構成に限定されない。本発明は，他の様々な半導体基板，例えばやＡｌＧａＡｓＰやＡｌＧａＡｓやＩｎＧａＡｓＰ等から形成される半導体基板を適用したＬＥＤ素子及びＬＥＤアレイに対しても適用することができる。
【００３３】
さらに，上記実施の形態においては，Ａｌ２Ｏ３／Ｓｉ３Ｎ４から形成される拡散マスク層を適用したＬＥＤ素子及びＬＥＤアレイを例に挙げたが，本発明はかかる構成に限定されない。本発明は，他の様々な材料，例えば，ＡｌＮ／Ｓｉ３Ｎ４やＡｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２等の混合物などから形成した拡散マスク層を適用したＬＥＤ素子及びＬＥＤアレイに対しても適用することができる。
【００３４】
さらにまた，上記実施の形態においては，Ｓｉ３Ｎ４から形成される中間絶縁膜を適用したＬＥＤ素子及びＬＥＤアレイを例に挙げたが，本発明はかかる構成に限定されない。本発明は，他の様々な絶縁性材料，例えばＡｌ２Ｏ３その他の酸化物やＡｌＮ等から形成した中間絶縁膜を適用したＬＥＤ素子及びＬＥＤアレイに対しても適用することができる。
【００３５】
さらに，上記実施の形態においては，金属配線としてＡｌ電気配線を適用したＬＥＤ素子及びＬＥＤアレイを例に挙げたが，本発明はかかる構成に限定されない。本発明は，他の様々な導電性材料から形成される電気配線，例えばＣｕ電気配線等を適用したＬＥＤ素子及びＬＥＤアレイに対しても適用することができる。
【００３６】
また，上記実施の形態においては，固相拡散法により発光部を形成するＬＥＤ素子又はＬＥＤアレイの製造方法を例に挙げたが，本発明はかかる構成に限定されない。本発明は，他の様々な不純物導入方法，例えば気相拡散法やイオン注入法等により発光部が形成されたＬＥＤ素子又はＬＥＤアレイの製造方法に対しても適用することができる
【００３７】
さらにまた，上記実施の形態においては，ＥＢ蒸着により電気配線用金属を成膜するＬＥＤ素子又はＬＥＤアレイの製造方法を例に挙げたが，本発明はかかる構成に限定されない。本発明は，他の様々な成膜方法，例えばスパッタリング法や真空蒸着法等により電気配線用金属を成膜するＬＥＤ素子又はＬＥＤアレイの製造方法に対しても適用することができる。尚，一般に，ＥＢ蒸着よりもスパッタリング法の方がステップカバレージの密着性はよい。
【００３８】
さらにまた，上記実施の形態においては，スパッタリングにより拡散マスク層及び中間絶縁膜を形成するＬＥＤ素子又はＬＥＤアレイの製造方法を例に挙げたが，本発明はかかる構成に限定されない。本発明は，拡散マスク層及び中間絶縁膜の形成に，他の様々な成膜方法，例えば，熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法や光ＣＶＤ法等の化学的気相成長（ＣＶＤ）法，或いは，気相エピタキシ法（ＶＰＥ）や液相エピタキシ法（ＬＰＥ）や固相エピタキシ法（ＳＰＥ）や分子線エピタキシ法（ＭＢＡ）等のエピタキシャル成長法，或いは真空蒸着法等により拡散マスク層を形成するＬＥＤ素子又はＬＥＤアレイの製造方法に対しても適用することができる。
【００３９】
さらにまた，上記実施の形態においては，ＬＥＤ素子，ＬＥＤアレイ，及びそれらの製造方法を例に挙げたが，本発明はかかる構成に限定されない。本発明は，他の様々な半導体装置，例えば，半導体レーザや光増幅器や半導体受光素子等の光機能素子，光集積回路，ＭＯＳＦＥＴや半導体記憶装置，或いは大規模集積回路等，及びそれらの製造方法に対しても適用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば，例えばフォトリソグラフィやエッチング等の慣用技術により形成可能なクランク部を段差部に設けることにより，実質的な配線幅を確保して，ステップカバレージによる電気配線の断線・溶断を低減することができる。さらに，本発明によれば，必ずしも段差被覆部の線幅を太くする必要がなく，半導体装置の集積度の向上に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用可能な半導体装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】本発明を適用可能な他の半導体装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３】図１又は図２に示す半導体装置のクランク部についての説明図である。
【図４】図１又は図２に示す半導体装置のクランク部についての他の説明図である。
【図５】本発明を適用可能な半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図６】従来の半導体装置の問題点についての説明図である。
【符号の説明】
１００ＬＥＤアレイ
１１６段差
１１６ａコンタクトクランク
１１８電極形成面
１５０電極
【図１】
0003628541.tif 000002
【図２】
0003628541.tif 000003
【図３】
0003628541.tif 000004
【図４】
0003628541.tif 000005
【図５】
0003628541.tif 000006
【図６】
0003628541.tif 000007