JP2005322811A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2005322811A
JP2005322811A JP2004140431A JP2004140431A JP2005322811A JP 2005322811 A JP2005322811 A JP 2005322811A JP 2004140431 A JP2004140431 A JP 2004140431A JP 2004140431 A JP2004140431 A JP 2004140431A JP 2005322811 A JP2005322811 A JP 2005322811A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
etching
semiconductor device
mask
manufacturing
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.)
Granted
Application number
JP2004140431A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4030982B2 (ja
Inventor
Tsutomu Komatani
務 駒谷
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.)
Sumitomo Electric Device Innovations Inc
Original Assignee
Sumitomo Electric Device Innovations 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 Sumitomo Electric Device Innovations Inc filed Critical Sumitomo Electric Device Innovations Inc
Priority to JP2004140431A priority Critical patent/JP4030982B2/ja
Priority to US11/125,137 priority patent/US20050250336A1/en
Publication of JP2005322811A publication Critical patent/JP2005322811A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4030982B2 publication Critical patent/JP4030982B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/308Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
    • H01L21/3083Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/3086Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by the process involved to create the mask, e.g. lift-off masks, sidewalls, or to modify the mask, e.g. pre-treatment, post-treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0332Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their composition, e.g. multilayer masks, materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/0445Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising crystalline silicon carbide
    • H01L21/0475Changing the shape of the semiconductor body, e.g. forming recesses
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/308Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
    • H01L21/3081Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their composition, e.g. multilayer masks, materials

Abstract

【課題】 ドライエッチング用マスクのエッチング材料表面への密着性を高め、高精度の加工を可能とするGaN系半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】 エッチング材料であるGaN系半導体層、SiCやサファイヤの基板21上に、Ti膜22およびNi膜24をこの順で積層させて真空蒸着成膜し、この積層膜にフォトリソグラフ法でパターニングを施してマスクを形成する。例えばエッチング基体がSiC基板である場合、SiCの熱膨張係数は4.2×10−6/℃、Niの熱膨張係数は12.8×10−6/℃であるが、熱膨張係数が9.0×10−6/℃のTi膜22を設けることでドライエッチング中の温度上昇により生じる熱膨張に伴って発生する歪が緩和され、SiC基板表面へのマスクの密着性を高めて剥離やクラックの発生が抑制される。
【選択図】 図2

Description

本発明は半導体装置の製造方法に関し、より詳細には、GaN系半導体装置の製造プロセスで用いられるドライエッチング用マスクの密着性を高めることで高精度のエッチングを可能とする技術に関する。
半導体デバイスの微細化に伴って、高電圧化・高電力密度化が必然的に要求されてきており、これに応える材料として窒化ガリウム(GaN)をはじめとする窒化物半導体や炭化珪素(SiC)、さらにはダイヤモンドといったいわゆるワイドバンドギャップ半導体に対する期待が高まり、多くの研究がなされてきている。
特に、窒化物半導体材料は光デバイスとしての開発が進められて青色発光ダイオードの実用化という目覚しい成果として結実した。GaNをはじめとする窒化物半導体(以下、「GaN系半導体」という)は、広いバンドギャップと直接遷移型という物性的特長に加え、大きな絶縁破壊電圧と飽和ドリフト速度および良好な熱伝導性とヘテロ接合特性などの特長を兼ね備えており、高出力・高周波電子デバイスとしての開発が進められている。
GaN系半導体は大口径のバルク結晶の育成が極めて困難であるために、SiCやサファイヤの基板上にバッファ層を成長させてヘテロエピタキシャル成長することで成膜される。このようなGaN系半導体の素子化にも、微細加工技術としてのドライエッチング技術は不可欠な要素技術の一つであり、その手法としては主としてプラズマエッチングが用いられる。例えば、SiC基板上に成膜したGaN系半導体層を用いて電子デバイスを形成する際に、SiC基板の裏面からバイアホール(Via hole)を設けて導電をとる場合があるが、このようなスルーホールを形成するためにはドライエッチングを施すことが必要となる。従来は、このようなエッチングマスクとして、ステンレスマスクが用いられている。
図1は、ステンレスマスクを用いてバイアホールを形成するプロセス例の概略を説明するための図で、この図において、11はその主面にGaN系半導体層が設けられているSiCやサファイヤなどのエッチング材料(基板)、12はバイアホール形成用の開口部12aを有するステンレスマスクである。ステンレスマスク12は基板11の裏面に張り合わされ(図1(a))、図示しないクランプなどにより固定される(図1(b))。そして、ステンレスマスクの開口部12aからプラズマを入射させるなどして基板11の一部をエッチングし、バイアホール13が形成される。
また、特許文献1には、セラミックスやプラスチックの基板上に微細パターンを形成する際のドライエッチングマスクとして、NiまたはNi−Cr合金のような導電薄膜金属の保護膜を用いたパターニング方法が記載されている。
特開平8−274448号公報
しかしながら、SiCまたはサファイヤの基板(あるいはGaN系の半導体層そのもの)のドライエッチングにステンレスマスクを用いると、マスクとエッチング基体表面との密着性が低いために、ドライエッチング中に剥れやクラックが発生してしまうという問題があった。また、ステンレスマスクの加工精度そのものが低く、微細な回路パターンを形成するためのエッチングマスクとして用いることができないという問題があった。
また、ハロゲンプラズマに対する耐性に優れるNi(またはNi系合金)の単層マスクを用いることとしても、高密度プラズマエッチングの工程中のエッチング表面温度が150℃以上となるために、エッチング工程中にエッチング基体表面から部分的にNi膜が剥離したりクラックが発生してエッチング精度が低下してしまうことが判明した。本発明者は、このような剥離現象がエッチング材料とマスク材であるNiとの大きな熱膨張係数差に起因することを初めて発見したのである。
すなわち、各エッチング基体はSiCが4.2×10−6/℃、サファイアが7.5×10−6/℃、GaNが5.6×10−6/℃、であり、マスク材のNiは12.8×10−6/℃であるが、これらのエッチング基体とNiはその熱膨張係数において大きく異なるために、高密度プラズマエッチング中に150℃以上という温度環境下に置かれるとNi膜の剥離やクラックが生じる結果となる。なおこのような問題は、ダイヤモンド(熱膨張係数1.0×10−6/℃)や水晶(熱膨張係数0.5×10−6/℃)といった他の材料においても同様である。
このように、従来のドライエッチングマスクを用いたのでは、ドライエッチングプロセス中でのマスクの剥離やクラックの発生により所望の形状のスルーホールを形成することが困難であり、特に、GaN系半導体デバイスに適切な形状のバイアホールを作り込むことが困難であった。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ドライエッチング用マスクのエッチング材料表面への密着性を高め、剥離やクラックの発生を抑制し、これにより高精度のエッチング加工を可能とするGaN系半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明は、かかる課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、半導体装置の製造方法であって、GaN系半導体、SiCまたはサファイアからなる被エッチング材料の表面にTi膜とNi含有金属膜とを順次成膜して積層膜を形成する第1のステップと、前記積層膜にパターニングを施して前記エッチング材料表面の一部領域を暴露する第2のステップと、前記暴露された前記被エッチング材料表面にドライエッチングを施す第3のステップとを備えていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、前記第2のステップにおける前記積層膜のパターニングは、前記被エッチング材料上に所定のマスクを設け、前記積層膜を形成した後に前記マスクを除去することでなされるリフトオフ工程であることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、前記第3のステップにおけるドライエッチングは、反応性イオンエッチング法、電子サイクロトロン共鳴エッチング法、または誘導結合型プラズマエッチング法の何れかにより実行されることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、前記GaN系半導体は、InGaN、AlGaNもしくはInGaNPであることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、前記Ni含有金属膜およびTi膜は、真空蒸着法またはスパッタリング法により成膜されることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、前記Ti膜の厚みは10〜30nmであることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の半導体装置の製造方法において、前記Ti膜の厚みは概ね20nmであることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、前記Ni含有金属膜の厚みは、10μm以下であることを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、前記Ni含有金属膜はNiまたはNiを含有する金属のメッキ膜であることを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の半導体装置の製造方法において、前記Niを含有する金属のメッキ膜は、Niに加え、Ag、Sn、P、またはBの少なくとも一つからなる他の金属とにより構成されることを特徴とする。
請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の半導体装置の製造方法において、前記他の金属として、AgまたはSnが選択された場合、その含有量は組成比で10〜20%であることを特徴とする。
請求項12に記載の発明は、請求項10に記載の半導体装置の製造方法において、前記他の金属として、PまたはBが選択された場合、その含有量は組成比で8〜10%であることを特徴とする。
請求項13に記載の発明は、半導体装置であって、GaN系半導体またはSiCまたはサファイアからなる層を備え、前記層は、表面にTi膜、Ni含有金属膜の順に設けられた積層膜のマスクにより、選択的にドライエッチングが施されることを特徴とする。
本発明では、エッチング材料であるSiC基板やサファイヤ基板上にTi膜およびNi膜をこの順で積層させて真空蒸着成膜しこの積層膜にフォトリソグラフ法でパターニングを施してマスクを形成したり、エッチング基体の表面上にNi合金膜を分散メッキ法により成膜しこのNi合金膜をフォトリソグラフ法でパターニングして形成することとしたので、Ti膜による歪低減効果と分散メッキNi合金膜による歪低減効果によってドライエッチング用マスクのエッチング基体表面への密着性が高まり、剥離やクラックの発生が抑制され、これにより高精度のエッチング加工が可能となる。
以下に図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
本発明に用いられる第1のドライエッチング用マスクは、エッチング材料であるSiC基板やサファイヤ基板のエッチングにおいて、それら基板上に、Ti膜およびNi膜をこの順で積層させて真空蒸着成膜し、この積層膜にフォトリソグラフ法でパターニングを施して形成される。例えばSiC基板のエッチングである場合、SiCの熱膨張係数は4.2×10−6/℃、Niの熱膨張係数は12.8×10−6/℃で、これらの間には極めて大きな熱膨張係数の差があるが、これらの間に熱膨張係数が9.0×10−6/℃のTi膜を設けることでドライエッチング中の温度上昇により生じる熱膨張に伴って発生する歪が緩和され、SiC基板表面へのマスクの密着性を高めて剥離やクラックの発生が抑制される。
ここで、上記Ti膜はエッチング材料表面とNi膜との間に設けられた状態でエッチングプロセス中に投入されるため、厚すぎる場合にはTi膜の側面からのエッチングが進行してエッチング形状が悪くなってしまう。逆に、薄すぎると熱膨張係数の差に起因する歪低減効果が弱くなる。したがって、上記Ti膜の膜厚は好ましくは10〜30nm、より好ましくは20nm程度とされる。
本発明に用いられる第2のドライエッチング用マスクは、エッチング材料の表面上にTi膜、その上にNi合金膜を分散メッキ法により成膜し、このNi合金膜をフォトリソグラフ法でパターニングして形成される。なお、これとは逆に、予めパターニングされたフォトレジストで被覆されているエッチング材料の表面に分散メッキNi膜を成膜してレジストマスク開口領域にマスク形成するようにしてもよい。
ここで、Ni合金とはNiとAg、Sn、P、またはBとの合金であり、分散メッキ法とは個々の金属をばらばらに分散させてエッチング材料表面上に析出させるメッキ法である。なお、この分散メッキは、化学的な還元によってエッチング材料表面上に均一な厚さの金属を析出させる無電解メッキ、または電解溶液中でエッチング材料を陰極として通電しその表面にメッキ金属を析出させる電解メッキの何れの方法であってもよい。
従来例のようにNi合金を単純メッキした場合の合金膜の熱膨張係数が12.8×10−6/℃程度であるのに対して、本発明のように分散メッキして得られるNi合金膜の熱膨張係数は9〜10×10−6/℃程度にまで低減される。したがって、マスクとエッチング材料との熱膨張係数差が30〜40%程度も低減されてマスク材の剥れやクラックの発生が抑制されることとなる。なお、このNi合金中でのAgおよびSnの含有量は組成比で10〜20%、PおよびBの含有量は組成比で8〜10%であることが好ましい。
なお、本発明の第1のドライエッチング用マスクのNi膜の替わりに、上述の分散メッキNi合金膜を用いることもできる。このような積層膜とすれば、Ti膜による歪低減効果にその上に設けられる分散メッキNi合金膜による歪低減効果が相乗されて、剥離などがよりし難いマスクを得ることができる。
一般的なプラズマエッチング条件では、エッチング材料温度は150℃以上にまで上昇するが、第1および第2のマスクでは、200℃までの温度領域で剥離およびクラックの抑制効果が認められ、さらに第1のNi/Ti積層膜マスクのNi層に分散メッキNi合金層を用いたマスクの剥離・クラック抑制効果は300℃までの温度領域で得られる。
なお、本発明のマスクによる剥離・クラック抑制効果は、Ni含有金属膜のNi膜または分散メッキNi合金膜の膜厚が10μm以下のものについて確認済みである。
以下に、実施例により本発明をより詳細に説明する。
本実施例は、第1のドライエッチング用マスクを用いてバイアホールを形成した例である。
図2は、本実施例のプロセスを説明するための図で、先ず、GaN系半導体層(例えば、InGaN、AlGaN、InGaNPなど)、SiCやサファイヤなどのエッチング材料21の表面に20nmの膜厚のTi膜22を成膜し(図2(a))、この上にパターニングされたフォトレジストマスク23を形成する(図2(b))。フォトレジストマスク23の開口領域に4μmの厚みのNi膜24を形成し(図2(c))、その後フォトレジストマスク23を除去する(図2(d))。なお、Ti膜22およびNi膜24は、真空蒸着法やスパッタリング法により成膜される。
フォトレジストマスク23が除去された後はNi膜24のマスクが形成された状態となるから、このマスクを用いて開口部のTi膜22を低エネルギで軽くドライエッチングしてエッチング材料(基板)21の裏面を暴露する(図2(e))。
最後に、Ni/Ti積層膜のマスク開口部からプラズマを入射させて基板21にバイアホール25をドライエッチングにより形成する。このドライエッチングは、Arガスなどを用いて、例えば反応性イオンエッチング(RIE)、電子サイクロトロン共鳴(ECR)エッチング、または誘導結合型プラズマ(ICP)エッチングなどのプラズマエッチング装置により実行される。ここで、エッチングガスは、エッチングされる基板材料に応じて選択される。なお、ICPエッチング装置を用いることとすれば、大型マルチターン誘導結合コイルにより大電力のプラズマ励起が可能となり、高密度プラズマによってドライエッチングがなされる。
図3は、上記のICPドライエッチングによりバイアホールを形成してソース電極を設けたGaN系HEMTの利得(縦軸)の周波数(横軸)依存性を説明するための図で、比較のためにバイアホールを備えないHEMTの周波数依存性を同時に示している。なお、これらのHEMTはSiC基板上に設けられたGaN層に作製されたものである。この図に示すように、バイアホールにソース電極を設けて接地したGaN系HEMTでは、Xバンド領域で2dB以上、Kuバンド領域で3dB以上の高い利得が得られ、デバイス特性が大幅に改善されている。
本実施例において、バイアホール25の深さを150μmとし、種々の基板(SiC、サファイヤ、水晶)およびGaN系半導体の厚膜層(InGaNおよびAlGaN)について実験を行った結果、何れの基体に対してもNiの選択比が30以上でアスペクト比が5のビアホール形成が可能なことが確認された。
本実施例も第1のドライエッチング用マスクを用いてバイアホールを形成した例であるが、Ni/Ti積層マスクの形成プロセスが実施例1とは異なっている。
図4は、本実施例のプロセスを説明するための図で、先ず、GaN系半導体層(例えば、InGaN、AlGaN、InGaNPなど)、SiCやサファイヤなどのエッチング材料41の表面上にパターニングされたフォトレジストマスク43を形成し(図4(a))、さらに20nmのTi膜42と4μmのNi膜44とを順次積層させる(図4(b))。なお、これらのTi膜42およびNi膜44は、真空蒸着法やスパッタリング法により成膜される。
Ni/Ti積層膜の形成後にフォトレジストマスク43を除去し(図4(c))、このNi/Ti積層膜のマスク開口部からプラズマを入射させてエッチング材料(基板)41にバイアホール45をドライエッチングにより形成する(図4(d))。このドライエッチングも、RIE、ECRエッチング、またはICPエッチングなどのプラズマエッチング装置により実行される。
このようにしてバイアホールを形成したGaN系HEMTも、図3に示したものと同様の高い利得を示す。また、本実施例において、バイアホール45の深さを150μmとし、種々の基板(SiC、サファイヤ、水晶)およびGaN系半導体の厚膜層(InGaNおよびAlGaN)について実験を行った結果も実施例1と同様であり、何れのエッチング材料に対してもNiの選択比が30以上でアスペクト比が5のビアホール形成が可能なことが確認された。
本実施例は、第2のドライエッチング用マスクを用いてバイアホールを形成した例である。
図5は、本実施例のプロセスを説明するための図で、先ず、GaN系半導体層(例えば、InGaN、AlGaN、InGaNPなど)、SiCやサファイヤなどのエッチング材料51の表面上にパターニングされたフォトレジストマスク53を形成し(図5(a))、さらに5μmのNi合金膜54を分散メッキ法により形成する(図5(b))。
Ni合金膜の形成後にフォトレジストマスク53を除去し(図5(c))、このNi合金膜のマスク開口部からプラズマを入射させてエッチング材料(基板)51にバイアホール55をドライエッチングにより形成する(図5(d))。このドライエッチングも、RIE、ECRエッチング、またはICPエッチングなどのプラズマエッチング装置により実行される。
このようにしてバイアホールを形成したGaN系HEMTも、図3に示したものと同様の高い利得を示す。また、本実施例において、バイアホール55の深さを150μmとし、種々の基板(SiC、サファイヤ、水晶)およびGaN系半導体の厚膜層(InGaNおよびAlGaN)について実験を行った結果も実施例1と同様であり、何れのエッチング材料に対してもNiの選択比が30以上でアスペクト比が5のビアホール形成が可能なことが確認された。
本実施例は、第1のドライエッチング用マスクのNi膜に実施例3で説明したNi合金膜を用いてマスクとする例である。
本実施例のプロセスは図4と同様であるのでこの図を用いて説明する。先ず、GaN系半導体層(例えば、InGaN、AlGaN、InGaNPなど)、SiCやサファイヤなどのエッチング材料41の表面上にパターニングされたフォトレジストマスク43を形成し(図4(a))、さらに20nmのTi膜42と4μmのNi合金膜44とを順次積層させる(図4(b))。ここで、本実施例のNi合金膜44は分散メッキ法により形成され、その膜厚が4μmであり、Niの母層中にAgが介在物として分散して存在するAg−Ni合金である。
Ni合金膜44の分散メッキ形成後にフォトレジストマスク43を除去し(図4(c))、Ni合金膜44のマスク開口部からプラズマを入射させて基板41にバイアホール45をドライエッチングにより形成する(図4(d))。このドライエッチングも、RIE、ECRエッチング、またはICPエッチングなどのプラズマエッチング装置により実行される。
このようにしてバイアホールを形成したGaN系HEMTも、図3に示したものと同様の高い利得を示す。また、本実施例において、バイアホール45の深さを150μmとし、種々の基板(SiC、サファイヤ、水晶)およびGaN系半導体の厚膜層(InGaNおよびAlGaN)について実験を行った結果も実施例1と同様であり、何れのエッチング材料に対してもNiの選択比が30以上でアスペクト比が5のビアホール形成が可能なことが確認された。
なお、これまでの実施例において説明したエッチングマスクの作製手順(成膜とパターニングの順序)は例示に過ぎず、適宜変更可能であることはいうまでもない。
本発明によれば、GaN、SiC、サファイヤ、水晶などのエッチング基体表面への密着性が高いドライエッチング用マスクの提供、および高い加工精度で製造されたGaN系半導体の提供が可能となる。
ステンレスマスクを用いてバイアホールを形成するプロセスの概略を説明するための図である。 実施例1のプロセスを説明するための図である。 実施例1の方法でバイアホールを形成したGaN系HEMTの利得の周波数依存性を説明するための図である。 実施例2および実施例4のプロセスを説明するための図である。 実施例3のプロセスを説明するための図である。
符号の説明
11、21、41、51 エッチング材料
12 ステンレスマスク
22、42 Ti膜
23、43、53 フォトレジストマスク
24、44 Ni膜
25、45、55 バイアホール
54 Ni合金膜

Claims (13)

  1. GaN系半導体、SiCまたはサファイアからなる被エッチング材料の表面にTi膜とNi含有金属膜とを順次成膜して積層膜を形成する第1のステップと、
    前記積層膜にパターニングを施して前記エッチング材料表面の一部領域を暴露する第2のステップと、
    前記暴露された前記被エッチング材料表面にドライエッチングを施す第3のステップとを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記第2のステップにおける前記積層膜のパターニングは、前記被エッチング材料上に所定のマスクを設け、前記積層膜を形成した後に前記マスクを除去することでなされるリフトオフ工程である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。
  3. 前記第3のステップにおけるドライエッチングは、反応性イオンエッチング法、電子サイクロトロン共鳴エッチング法、または誘導結合型プラズマエッチング法の何れかにより実行される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。
  4. 前記GaN系半導体は、InGaN、AlGaNもしくはInGaNPである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。
  5. 前記Ni含有金属膜およびTi膜は、真空蒸着法またはスパッタリング法により成膜される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。
  6. 前記Ti膜の厚みは10〜30nmである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。
  7. 前記Ti膜の厚みは概ね20nmであることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 前記Ni含有金属膜の厚みは、10μm以下である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。
  9. 前記Ni含有金属膜はNiまたはNiを含有する金属のメッキ膜である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。
  10. 前記Niを含有する金属のメッキ膜は、Niに加え、Ag、Sn、P、またはBの少なくとも一つからなる他の金属とにより構成されることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 前記他の金属として、AgまたはSnが選択された場合、その含有量は組成比で10〜20%であることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 前記他の金属として、PまたはBが選択された場合、その含有量は組成比で8〜10%であることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置の製造方法。
  13. GaN系半導体またはSiCまたはサファイアからなる層を備え、前記層は、表面にTi膜、Ni含有金属膜の順に設けられた積層膜のマスクにより、選択的にドライエッチングが施されることを特徴とする半導体装置。

JP2004140431A 2004-05-10 2004-05-10 半導体装置および半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JP4030982B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004140431A JP4030982B2 (ja) 2004-05-10 2004-05-10 半導体装置および半導体装置の製造方法
US11/125,137 US20050250336A1 (en) 2004-05-10 2005-05-10 Semiconductor device and method for fabricating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004140431A JP4030982B2 (ja) 2004-05-10 2004-05-10 半導体装置および半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005322811A true JP2005322811A (ja) 2005-11-17
JP4030982B2 JP4030982B2 (ja) 2008-01-09

Family

ID=35239982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004140431A Expired - Lifetime JP4030982B2 (ja) 2004-05-10 2004-05-10 半導体装置および半導体装置の製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20050250336A1 (ja)
JP (1) JP4030982B2 (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007157806A (ja) * 2005-12-01 2007-06-21 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
JP2007234912A (ja) * 2006-03-01 2007-09-13 Eudyna Devices Inc 半導体装置およびその製造方法
JP2008226962A (ja) * 2007-03-09 2008-09-25 Sumitomo Chemical Co Ltd 半導体発光素子およびその製造方法
US7829919B2 (en) 2008-03-31 2010-11-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device
JP2011096700A (ja) 2009-10-27 2011-05-12 Sumitomo Precision Prod Co Ltd プラズマエッチング方法
US8071482B2 (en) 2007-05-21 2011-12-06 Fuji Electric Co., Ltd. Manufacturing method of a silicon carbide semiconductor device
US8084793B2 (en) 2008-04-03 2011-12-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Microwave semiconductor device using compound semiconductor and method for manufacturing the same
US8541298B2 (en) 2010-07-21 2013-09-24 Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. Method for fabricating semiconductor device
JP7258719B2 (ja) 2019-10-24 2023-04-17 株式会社ノリタケカンパニーリミテド ダイヤモンドドレッサ

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008098456A (ja) * 2006-10-13 2008-04-24 Eudyna Devices Inc 半導体装置の製造方法
CN102110592A (zh) * 2010-12-02 2011-06-29 南京大学扬州光电研究院 用于干法刻蚀的蓝宝石衬底表面加工前期生产方法
CN104599949A (zh) * 2014-12-30 2015-05-06 上海师范大学 基于SiC衬底片深刻蚀光滑表面的加工工艺
CN106910711A (zh) * 2017-02-13 2017-06-30 苏州本然微电子有限公司 一种用于GaN HEMT芯片生产中通孔的刻蚀方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2633451B1 (fr) * 1988-06-24 1990-10-05 Labo Electronique Physique Procede de realisation de dispositifs semiconducteurs incluant au moins une etape de gravure ionique reactive
JP3292044B2 (ja) * 1996-05-31 2002-06-17 豊田合成株式会社 p伝導形3族窒化物半導体の電極パッド及びそれを有した素子及び素子の製造方法
US6106907A (en) * 1996-06-25 2000-08-22 Canon Kabushiki Kaisha Electrode plate, liquid crystal device and production thereof
JP4217778B2 (ja) * 2003-04-11 2009-02-04 古河電気工業株式会社 抵抗層付き導電性基材、抵抗層付き回路基板及び抵抗回路配線板
US7074631B2 (en) * 2003-04-15 2006-07-11 Luminus Devices, Inc. Light emitting device methods

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007157806A (ja) * 2005-12-01 2007-06-21 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
JP4612534B2 (ja) * 2005-12-01 2011-01-12 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法
US7754616B2 (en) 2006-03-01 2010-07-13 Eudyna Devices Inc. Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP4516538B2 (ja) * 2006-03-01 2010-08-04 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 半導体装置の製造方法
JP2007234912A (ja) * 2006-03-01 2007-09-13 Eudyna Devices Inc 半導体装置およびその製造方法
JP2008226962A (ja) * 2007-03-09 2008-09-25 Sumitomo Chemical Co Ltd 半導体発光素子およびその製造方法
US8071482B2 (en) 2007-05-21 2011-12-06 Fuji Electric Co., Ltd. Manufacturing method of a silicon carbide semiconductor device
US7829919B2 (en) 2008-03-31 2010-11-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device
US8084793B2 (en) 2008-04-03 2011-12-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Microwave semiconductor device using compound semiconductor and method for manufacturing the same
US8338866B2 (en) 2008-04-03 2012-12-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Microwave semiconductor device using compound semiconductor and method for manufacturing the same
JP2011096700A (ja) 2009-10-27 2011-05-12 Sumitomo Precision Prod Co Ltd プラズマエッチング方法
US8673781B2 (en) 2009-10-27 2014-03-18 Sumitomo Precision Products Co., Ltd. Plasma etching method
US8541298B2 (en) 2010-07-21 2013-09-24 Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. Method for fabricating semiconductor device
JP7258719B2 (ja) 2019-10-24 2023-04-17 株式会社ノリタケカンパニーリミテド ダイヤモンドドレッサ

Also Published As

Publication number Publication date
US20050250336A1 (en) 2005-11-10
JP4030982B2 (ja) 2008-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20050250336A1 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
KR101192598B1 (ko) 반도체 장치의 제조 및 분리 방법
US20080087634A1 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP5970736B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP4516538B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US10892333B2 (en) Method of making a gallium nitride device
WO2005117091A1 (en) Method for fabricating semiconductor devices having a substrate which includes group iii-nitride material
JP2011082547A (ja) 半導体基板、その製造方法、半導体デバイス及びその製造方法
US7288486B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device having via holes
JP2012028442A (ja) 半導体装置の製造方法
CN106449773B (zh) GaN基肖特基二极管结构及其制作方法
JP5401788B2 (ja) 窒化物半導体装置及びその製造方法
JP2010192491A (ja) SiC半導体装置及びその製造方法
TWI757431B (zh) 安裝於基板上之半導體裝置之形成方法
WO2020192303A1 (zh) 半导体器件及制作方法
CN106449922B (zh) 一种发光二极管的制作方法
JP2009141230A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置製造用スパッタ装置
CN109346405B (zh) 一种GaN基SBD倒装芯片的制备方法
JP2007220886A (ja) 半導体膜の製造方法及びそれを用いた電子部品の製造方法
JP2011187926A (ja) 半導体基板、その製造方法、半導体デバイス及びその製造方法
JP2007135129A (ja) 圧電振動片の製造方法およびその製造方法により製造した圧電振動片
GB2584372A (en) Method of reducing semiconductor substrate surface unevenness
US8680554B2 (en) Epitaxial structure and method for making the same
JPH09278588A (ja) ダイヤモンド微細加工方法
JP5570838B2 (ja) 半導体基板、その製造方法、半導体デバイス及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070419

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070424

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070625

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20071016

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20071017

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4030982

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101026

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101026

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111026

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111026

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121026

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131026

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250