(57)【要約】【課題】磁性層のエッチング工程において、磁性層を正確にエッチングして所定の形状とすることができ、かつ、導電層や絶縁層がエッチングされることを防止可能な半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】レジスト層をエッチングマスクとして、第１磁性層１６をエッチングし、磁性層を所定の形状にパターニングする。エッチングにあたっては、燐酸、または燐酸含む化合物もしくは混合物を用いてエッチングを行う。燐酸成分を含むエッチング液によってエッチングを行うことで、例えばＮｉ−Ｚｎフェライト合金など燐酸、または燐酸含む化合物もしくは混合物などで浸蝕される第１磁性層１６は、レジスト層のパターンに倣ってエッチングされ、例えば開口１６ａなどが形成された所定の形状とされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体からなる基板の一面側に、第１絶縁層を挟んで、順に第１導電層及び第１磁性層を形成する半導体装置の製造方法であって、
燐酸、又は燐酸を含む化合物もしくは混合物を用い、前記磁性層に対してエッチング処理を施し、該磁性層を所定の形状とする工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記基板の一面側と前記第１導電層との間に、第２絶縁層を形成する工程を、更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記基板の一面側と前記第１導電層との間に、第２磁性層を形成する工程を、更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１磁性層に重ねて、順に第３絶縁層、及び前記第１導電層と電気的に接続される第２導電層を形成する工程を、更に備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１導電層及び／又は前記第２導電層は、アンテナ回路として機能するように加工することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
少なくとも前記第１絶縁層及び／又は前記第３絶縁層は光硬化性樹脂または熱硬化樹脂を用いて形成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
半導体からなる基板の一面側に、第１絶縁層を挟んで、順に第１導電層及び第１磁性層を有する半導体装置であって、
前記第１磁性層は燐酸、または燐酸含む化合物もしくは混合物によってエッチング性を有する材料からなり、かつ、前記第１導電層は燐酸、または燐酸含む化合物もしくは混合物に対して耐エッチング性を有する材料からなることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の上に磁性層や導電層を形成した半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体からなる基板の一面側に導電層を形成した半導体装置を用い、この導電層をアンテナ回路として利用し、各種信号を無線で送受信する半導体デバイスが提案されている。このような半導体デバイスによって非接触で通信を行う場合、通信可能な距離がアンテナ回路の開口面積に依存するため、例えば、極めて小さな表面積しか有しないＩＣチップなどにアンテナ回路を形成しても、開口面積が大きく取れないためにその通信距離は限られていた。
【０００３】
こうしたアンテナ回路を有する半導体デバイスの通信距離を向上させるために、半導体装置の導電層に隣接して、絶縁層を挟んで磁性層を形成し、この磁性層によってアンテナ回路を成す導電層の磁場漏洩を抑制することで、アンテナ回路のインダクタンス値を向上させた半導体デバイスが提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−５５３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示したような、導電層からなるアンテナ回路を、絶縁層を介して磁性層で挟んだ半導体デバイスを製造する際には、半導体からなる基板の一面側に、順に導電層、絶縁層、磁性層を形成する。この後、コンタクトホールなどを形成するために、磁性層を所定の形状にパターニングする。
【０００５】
磁性層を所定の形状にパターニングするにあたっては、エッチング液によって化学的なエッチングを行う方法が知られている。従来、こうした磁性層は強磁性体のＣｏを含む合金などから形成されているため、磁性層をエッチングする際には、強酸を含むエッチング液用いられていた。しかしながら、こうした強酸を含むエッチング液を用いて磁性層のエッチング行うと、磁性層に重ねて形成されている、絶縁層を構成する樹脂や、導電層を構成するＣｕなども、強酸によって浸蝕される虞があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、磁性層のエッチング工程において、磁性層を正確にエッチングして所定の形状とすることができ、かつ、導電層や絶縁層がエッチングされることを防止可能な半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る半導体装置の製造方法は、半導体からなる基板の一面側に、第１絶縁層を挟んで、順に第１導電層及び磁性層を形成する半導体装置の製造方法であって、
燐酸、又は燐酸を含む化合物もしくは混合物を用い、前記磁性層に対してエッチング処理を施し、該磁性層を所定の形状とする工程を備えたことを特徴とする。
本発明の請求項２に係る半導体装置の製造方法は、請求項１において、前記基板の一面側と前記第１導電層との間に、第２絶縁層を形成する工程を、更に備えたことを特徴とする。
本発明の請求項３に係る半導体装置の製造方法は、請求項１において、前記基板の一面側と前記第１導電層との間に、第２磁性層を形成する工程を、更に備えたことを特徴とする。
本発明の請求項４に係る半導体装置の製造方法は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記第１磁性層に重ねて、順に第３絶縁層、及び前記第１導電層と電気的に接続される第２導電層を形成する工程を、更に備えたことを特徴とする。
本発明の請求項５に係る半導体装置の製造方法は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記第１導電層及び／又は前記第２導電層は、アンテナ回路として機能するように加工することを特徴とする。
本発明の請求項６に係る半導体装置の製造方法は、請求項１ないし５のいずれか１項において、少なくとも前記第１絶縁層及び／又は前記第３絶縁層は光硬化性樹脂または熱硬化樹脂を用いて形成されることを特徴とする。
本発明の請求項６に係る半導体装置は、半導体からなる基板の一面側に、第１絶縁層を挟んで、順に第１導電層及び第１磁性層を有する半導体装置であって、
前記第１磁性層は燐酸、または燐酸含む化合物もしくは混合物によってエッチング性を有する材料からなり、かつ、前記第１導電層は燐酸、または燐酸含む化合物もしくは混合物に対して耐エッチング性を有する材料からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の半導体装置によれば、第１磁性層を燐酸成分によってエッチング可能な材料で形成し、燐酸、又は燐酸を含む化合物もしくは混合物を用いてエッチング処理を施すことで、第１磁性層を所定の形状にできるとともに、第１磁性層のエッチング工程で第１導電層がエッチングされてしまうことがない。これにより、第１磁性層のエッチング工程において、第１磁性層を正確にエッチングして所定の形状とすることができ、かつ、導電層や絶縁層がエッチングされてしまうことを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る半導体装置およびその製造方法について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の半導体装置一例を示す断面図である。半導体装置１０は、半導体からなる基板１１の一面側１１ａに、パッシベーション膜（無機絶縁膜）１２、第２絶縁層１３、第１導電層１４、第１絶縁層１５、第１磁性層１６が順に重ねられている。
【００１０】
例えばスパイラル状に形成されてアンテナ回路を成す第１導電層１４は、導電性に優れた材料、例えばＣｕから構成される。第１絶縁層１５及び第２絶縁層１３は、樹脂、例えば、光硬化性樹脂、熱硬化性感光樹脂（ポリイミド、エポキシ、シリコーン樹脂等）によって構成されればよい。第１磁性層１６は、燐酸、または燐酸含む化合物もしくは混合物によってエッチング可能な材料、例えばＮｉ−Ｚｎフェライト合金によって構成されれば良い。
【００１１】
半導体装置１０を構成する各層の構成材料を上述したようなものにすることで、第１磁性層１６をエッチングにより所定の形状にパターニング、例えばコンタクトホールを形成するために第１導電層１４を露出させる開口１６ａを形成する際に、エッチング液として燐酸または燐酸含む化合物もしくは混合物を用いれば、第１磁性層１６だけが選択的にエッチングされ、燐酸成分と反応しない第１導電層１４や第１絶縁層１５が浸蝕されてしまうことが防止される。これによって、第１磁性層１６、第１導電層１４、第１絶縁層１５が所定の形状で正確に形成された半導体装置１０を得ることができる。
【００１２】
なお、上述した実施形態におけるパッシベーション膜１２の位置を第２磁性層とし、更にこうした第２磁性層の下層にパッシベーション膜（無機絶縁膜）が形成された構造であっても良い。このような構成にすることで、第１導電層の周囲は第２磁性層と第１磁性層１６とで取り囲まれた閉磁路が形成され、磁性層が無い場合や片側のみに形成した場合に比べ、インダクタンス値の増加とインダクタの小型化の両立が可能となる。この場合、第２磁性層は、第１磁性層と同様のものを使用することができる。
【００１３】
図２は、上述したような半導体装置の製造方法の一例を段階的に示す断面図である。まず、図２（ａ）に示すように、一面側にパッシベーション膜１２が形成された基板１１に、光硬化性樹脂、または熱硬化性樹脂などから第２絶縁層１３を形成し、この第２絶縁層１３の上にＣｕなどからなる第１導電層１４が形成される。第１導電層１４は、例えばスパイラル形状やコイル形状など、アンテナ回路を成す形状に形成されれば良い。
【００１４】
更に、第１導電層１４を覆うように第１絶縁層１５が形成される。第１絶縁層１５は、例えば光硬化性樹脂、または熱硬化性樹脂から形成されれば良い。第１絶縁層１５の一部には、後工程でコンタクトホールを形成するために、第１導電層１４の一部を露出させる開口１５ａが設けられていれば良い。こうした第１絶縁層１５のパターニングは、例えば、光硬化性樹脂や、熱硬化性樹脂を用いて行えばよい。
【００１５】
次に、図２（ｂ）に示すように、第１絶縁層１５を覆うように第１磁性層１６を形成する。第１磁性層１６は、燐酸、または燐酸含む化合物もしくは混合物によってエッチング可能な材料、例えばＮｉ−Ｚｎフェライト合金によって形成される。そして、図２（ｃ）に示すように、第１磁性層１６の上にレジスト層１７を形成する。レジスト層１７は、エッチングによって第１磁性層１６を所定の形状にパターニングする際のエッチングマスクを成す。レジスト層１７は、例えば、光硬化性樹脂や、熱硬化性樹脂を用いて行えばよい。
【００１６】
そして、図２（ｄ）に示すように、レジスト層１７をエッチングマスクとして、第１磁性層１６をエッチングし、磁性層を所定の形状にパターニングする。エッチングにあたっては、燐酸、または燐酸含む化合物もしくは混合物を用いてエッチングを行う。燐酸成分を含むエッチング液によってエッチングを行うことで、例えばＮｉ−Ｚｎフェライト合金など燐酸、または燐酸含む化合物もしくは混合物などで浸蝕される第１磁性層１６は、レジスト層１７のパターンに倣ってエッチングされ、例えば開口１６ａなどが形成された所定の形状とされる。
【００１７】
一方、燐酸、または燐酸含む化合物もしくは混合物に対して耐エッチング性を有する材料で形成された第１絶縁層１５や第１導電層１４は、第１磁性層１６のエッチング時に開口１６ａなどから露出して燐酸成分を含むエッチング液に晒されても、エッチングされてしまうことがない。この後、レジスト層１７を除去すれば、所定の形状にされた第１磁性層１６、第１絶縁層１５、第１導電層１４を有する半導体装置１０が得られる（図２（ｅ）参照）。
【００１８】
このように、第１磁性層１６を燐酸成分によってエッチング可能な材料で形成するとともに、第１導電層１４を燐酸成分に対して耐エッチング性を有する材料で形成し、燐酸、又は燐酸含む化合物もしくは混合物を用いてエッチング処理を施すことで、第１磁性層１６を所定の形状にできるとともに、第１磁性層１６のエッチング工程で第１導電層１４がエッチングされてしまうことがない。これにより、半導体装置１０を正確に形成することが可能となる。
【００１９】
なお、半導体装置１０は、図２（ｅ）に示す状態から、第１磁性層１６の上に更に絶縁層を介して別な導電層を形成し、第１磁性層１６の開口１６ａをコンタクトホールとして導電層どうしを電気的に接続して、２層以上からなるアンテナ回路を形成するなどの構成としてもよい。
【００２０】
基板１１は、シリコンウェハ等の半導体ウェハであればよく、半導体ウェハをチップ寸法に切断（ダイシング）した半導体チップであってもよい。半導体基板１１として半導体チップを用いる場合、まず、半導体ウェハの上に、各種半導体素子やＩＣ、誘導素子等を複数形成した後、チップ寸法に切断することで複数の半導体チップを得ることができる。
【００２１】
パッシベーション膜１２は、例えばＬＰ―ＣＶＤ法などによって形成されればよい。パッシベーション膜１２は、膜厚が例えば０．１〜１μｍ程度に形成されればよい。第１絶縁層１５および第２絶縁層１３は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等から構成されれば良く、特に、感光性樹脂からなることが好ましい。これにより、露光、現像による半導体形成プロセスを利用して、簡易な工程で絶縁層を所定の形状に形成することが可能となる。これら第１絶縁層１５、第２絶縁層１３は例えば１〜１０μm程度の厚みに形成されればよい。
【００２２】
第１導電層１４は、帯状の導電材を第２絶縁層１３の一面に沿って、ＣｕまたはＣｕを含む合金をスパイラル形状に巻回させた形状であればよく、厚みが例えば０．１〜１０μm程度に形成されればよい。こうした第１導電層１４は、メタル膜をスパッタリングなどによって全面に成膜した後、フォトリソグラフィ技術を利用したパターニングなどにより形成することができる。また、シード層をスパッタリングなどによって全面に成膜した後、フォトリソグラフィ技術によって、第１導電層１４に相当する部分以外の領域にレジストを形成し、電解メッキによって形成すればよい。
【００２３】
また、第１磁性層１６の形成材料が絶縁性を確保可能な程度に電気抵抗が高い場合、第２絶縁層１３および／または第１絶縁層１５を形成せずに、第１磁性層１６と第１導電層１４とが接する構成であっても良い。
【００２４】
第１導電層１４をアンテナ回路とすることによって、半導体装置１０を用いて非接触で通信などを行うことができる。この時、第１導電層１４に隣接して第２絶縁層１３を挟んで第１磁性層１６を形成することによって、アンテナ回路の磁場漏洩を抑制することで、アンテナ回路のインダクタンス値を向上させ、通信距離を延ばすことができる。
【００２５】
次に、図３、図４に本発明の半導体装置の製造方法の他の一例を示す。この実施形態では、導電層を上下２層として、これら上下の導電層を相互に接続することにより、コイル形状のアンテナ回路を構成した半導体装置を例示する。なお、前述した実施形態と同様の構成の重複する説明は略す。図３は半導体装置を上から見たときの平面図である。また、図４は、図３に示す半導体装置の製造方法を順次示したものである。なお、図４は、図３に示す幅Ｗ分だけを拡大して示し、図３における破線Ａ断面を図４のＡ列に、破線Ｂ断面を図４のＢ列にそれぞれ示した。
【００２６】
この半導体装置２０は、互いに並列して一方向に細長く延びる多数の第１導電層２４と第２導電層２８のそれぞれの一端を、コンタクトホール２９を介してずらして接続することにより、全体としてコイル形状の導電層を形成したものである。なお、図３の鎖線Ｆの範囲は磁性層を形成する範囲を示している。
【００２７】
このような半導体装置２０を形成するにあたっては、まず、一面側にパッシベーション膜２２が形成された基板２１を用意する（図４（ａ）参照）。パッシベーション膜２２の上に第２絶縁層２３を形成する（図４（ｂ）参照）。そして、第２絶縁層２３の上に所定の形状、例えば一方向に細長く延びる第１導電層２４を形成する（図４（ｃ）参照）。
【００２８】
次に、第１導電層２４を覆うように第１絶縁層２５を形成する（図４（ｄ）参照）。図４（ｄ）のＢ列において、第１導電層２４の上の第１絶縁層２５の一部は、後述する第２導電層２８との接続のための開口が形成される。そして第１導電層２４に重ねて磁性層２６を形成する（図４（ｅ）参照）。こうした磁性層２６のパターニングにあたっては、燐酸、又は燐酸含む化合物もしくは混合物によるエッチング液を用いてエッチング処理を施す。これにより、第１導電層２４や第１絶縁層２５がエッチングされることなく、磁性層２６だけが所定の形状にエッチングされる。
【００２９】
更に、磁性層２６の上に第３絶縁層２７を形成する（図４（ｆ）参照）。第３絶縁層２７は、第１絶縁層２５や第２絶縁層２３と同様に、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂から形成されれば良い。そして、この第３絶縁層２７の上に第２導電層２８を所定の形状、例えば、第１導電層２４の一端を、隣接する第１導電層２４の他端に接続するように細長く延びる形状に形成する（図４（ｇ）参照）。そして、コンタクトホール２９を通り第１導電層２４と第２導電層２８とを電気的に接続して、２層の導電層からなるコイル状のアンテナ回路を形成すれば、複雑な工程を経ることなく、簡易な工程でインダクタンス特性に優れたアンテナ回路を有する半導体装置２０を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の半導体装置の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法の他の一例を示す平面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法の他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…半導体装置、１１，２１…基板、１３，２３…第２絶縁層、１４，２４…第１導電層、１５，２５…第１絶縁層、１６，２６…磁性層、２７…第３絶縁層、２８…第２導電層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007266513.tif 000006