JP2010027703A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高周波帯で使用する半導体装置およびその製造方法に関し、特にGaN/SiCなど薄層化が困難な素子の接地電極形成におけるビア(VIA)ホール構造に特徴を有する半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device used in a high frequency band and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a semiconductor device characterized by a via (VIA) hole structure in forming a ground electrode of an element which is difficult to be thinned such as GaN / SiC and a manufacturing method thereof About.
高周波帯で使用する半導体装置、例えばマイクロ波電力増幅装置は、電界効果型トランジスタなどの能動素子および抵抗やコンデンサなどの受動素子、高周波信号を伝送するマイクロストリップ線路などの回路素子から構成される。 A semiconductor device used in a high frequency band, for example, a microwave power amplifying device is composed of an active element such as a field effect transistor, a passive element such as a resistor or a capacitor, and a circuit element such as a microstrip line that transmits a high frequency signal.
これらの回路素子は、例えば半絶縁性基板上に形成されている。半絶縁性基板の裏面には接地用電極が形成されている。そして、回路素子を接地する場合、例えば半絶縁性基板を貫通するVIAホールを介して、半絶縁性基板上に設けた回路素子と半絶縁性基板の裏面に形成した接地用電極とが電気的に接続される。 These circuit elements are formed on, for example, a semi-insulating substrate. A grounding electrode is formed on the back surface of the semi-insulating substrate. When the circuit element is grounded, for example, the circuit element provided on the semi-insulating substrate and the grounding electrode formed on the back surface of the semi-insulating substrate are electrically connected via a VIA hole penetrating the semi-insulating substrate. Connected to.
VIAホールは、半絶縁性基板の一方の面から他方の面に貫通する穴を設け、VIAホールの内璧面に接地電極を形成した構造を有する。VIAホールは、例えばエッチングで形成され、接地電極はメッキや蒸着などで形成される。上記した構成のVIAホールは、既に開示されている(例えば、特許文献1およびは特許文献2参照)。 The VIA hole has a structure in which a hole penetrating from one surface of the semi-insulating substrate to the other surface is provided, and a ground electrode is formed on the inner wall surface of the VIA hole. The VIA hole is formed by, for example, etching, and the ground electrode is formed by plating or vapor deposition. The VIA hole having the above-described configuration has already been disclosed (for example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).
一方、タングステン(W)を材質とするコンタクトプラグあるいはピアプラグを有する半導体装置およびその製造方法であって、コンタクトプラグあるいはピアプラグ内のバリアメタル膜を薄く形成する場合であっても、バリアメタル膜の下層に影響を与えにくい半導体装置およびその製造方法については、既に開示されている(例えば、特許文献3参照)。 On the other hand, a semiconductor device having a contact plug or a peer plug made of tungsten (W) and a method for manufacturing the same, and a lower layer of the barrier metal film even when the barrier metal film in the contact plug or the peer plug is thinly formed. A semiconductor device and a method for manufacturing the same that are less likely to affect the above have already been disclosed (for example, see Patent Document 3).
特許文献3においは、コンタクトホールまたはVIAホール内に、TiN膜等のバリアメタル膜を形成する。その後、WF6ガスをB2H6ガスにより還元させるCVD法により、W核付け膜をバリアメタル膜上に形成する。そして、CVD法によりW核付け膜上にコンタクトプラグまたはVIAプラグとしてWプラグを形成する。
In
従来のVIAホール構造においては、VIAホール内壁面の表面が粗面化されており、VIAホール内壁面上に配置される金属層と半絶縁性基板との反応が促進されやすい。 In the conventional VIA hole structure, the inner wall surface of the VIA hole is roughened, and the reaction between the metal layer disposed on the inner wall surface of the VIA hole and the semi-insulating substrate is easily promoted.
VIAホール側壁の金属層が半導体層に拡散するため、VIAホール近傍に形成されるドレイン領域などの強電界領域によって、VIAホール内に形成される接地電極からのキャリアの発生が誘起されて、ドレイン領域などの強電界領域と接地電極間にリーク電流の増大が発生しやすい。特に、高温動作時において、VIAホール内の粗面化部分に電界が集中し、ドレイン領域などの強電界領域と接地電極間に短絡状態が発生しやすい。 Since the metal layer on the side wall of the VIA hole diffuses into the semiconductor layer, the generation of carriers from the ground electrode formed in the VIA hole is induced by the strong electric field region such as the drain region formed in the vicinity of the VIA hole, and the drain Leakage current is likely to increase between a strong electric field region such as a region and the ground electrode. In particular, during high-temperature operation, the electric field concentrates on the roughened portion in the VIA hole, and a short circuit is likely to occur between the strong electric field region such as the drain region and the ground electrode.
また、VIAホール内壁面上にバリアメタル膜のを配置する場合には、この配置されるバリアメタル膜と半絶縁性基板との反応によって、バリアメタル膜と半絶縁性基板との間にオーミックコンタクトが形成され、バリアメタル膜上に配置される金属層と半絶縁性基板との間のダイオード特性のバリア高さが高くなるという問題点もある。
本発明の目的は、VIAホール側壁の金属層が半導体層に拡散することを防止し、強電界領域と接地電極間の短絡状態の発生を防止する半導体装置およびその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device that prevents the metal layer on the sidewall of the VIA hole from diffusing into the semiconductor layer and prevents the occurrence of a short circuit between the strong electric field region and the ground electrode, and a method for manufacturing the same. .
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、半導体チップ上の半絶縁性基板と、前記半絶縁性基板の第1表面に配置され,それぞれ複数のフィンガーを有するゲートフィンガー電極、ソースフィンガー電極およびドレインフィンガー電極と、前記半絶縁性基板の第1表面と反対側の第2表面に配置された接地導体と、前記半絶縁性基板の第1表面に配置され,前記ゲートフィンガー電極、前記ソースフィンガー電極および前記ドレインフィンガー電極ごとに複数のフィンガーをそれぞれ束ねて形成したゲート端子電極、ソース端子電極およびドレイン端子電極と、前記ゲートフィンガー電極、前記ソースフィンガー電極および前記ドレインフィンガー電極の下部の半絶縁性基板上に形成された動作層と、前記動作層近傍のVIAホールと、前記VIAホールの内壁面上に配置された絶縁膜と、前記絶縁膜および前記半絶縁性基板の第2表面に形成され、動作層近傍の前記ソース端子電極に対して前記半絶縁性基板の第2表面側から接続された接地電極とを備える半導体装置が提供される。 According to one aspect of the present invention for achieving the above object, a semi-insulating substrate on a semiconductor chip, a gate finger electrode and a source disposed on the first surface of the semi-insulating substrate, each having a plurality of fingers A finger electrode and a drain finger electrode; a ground conductor disposed on a second surface opposite to the first surface of the semi-insulating substrate; and a gate finger electrode disposed on the first surface of the semi-insulating substrate; A gate terminal electrode formed by bundling a plurality of fingers for each of the source finger electrode and the drain finger electrode, a source terminal electrode and a drain terminal electrode, and a lower part of the gate finger electrode, the source finger electrode and the drain finger electrode An operating layer formed on a semi-insulating substrate and a VIA hole near the operating layer An insulating film disposed on the inner wall surface of the VIA hole; and formed on a second surface of the insulating film and the semi-insulating substrate, and is formed on the semi-insulating substrate with respect to the source terminal electrode near the operation layer. A semiconductor device including a ground electrode connected from the second surface side is provided.
本発明の他の態様によれば、半導体チップ上の半絶縁性基板と、前記半絶縁性基板の第1表面に配置され,それぞれ複数のフィンガーを有するゲートフィンガー電極、ソースフィンガー電極およびドレインフィンガー電極と、前記半絶縁性基板の第1表面と反対側の第2表面に配置された接地導体と、前記複数本のフィンガー電極配列の一方の側に所定の間隔をおいて配列された複数個のソース端子電極と、前記複数個のソース端子電極の間に配列された複数個のドレイン端子電極と、前記複数本のフィンガー電極配列の他方の側に所定の間隔をおいて配列された複数個のゲート端子電極と、前記ソース端子電極の下部の前記半絶縁性基板に配置されたVIAホールと、前記VIAホールの内壁面上に配置された絶縁膜と、前記絶縁膜および前記半絶縁性基板の第2表面に形成され、前記ソース端子電極に対して前記半絶縁性基板の第2表面側から接続された接地電極とを備える半導体装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, a semi-insulating substrate on a semiconductor chip, and a gate finger electrode, a source finger electrode, and a drain finger electrode disposed on the first surface of the semi-insulating substrate, each having a plurality of fingers And a plurality of ground conductors arranged on the second surface opposite to the first surface of the semi-insulating substrate and a predetermined interval on one side of the plurality of finger electrode arrays A plurality of drain terminal electrodes arranged between the plurality of source terminal electrodes, a plurality of drain terminal electrodes arranged between the plurality of source terminal electrodes, and a plurality of fingers arranged at a predetermined interval on the other side of the plurality of finger electrode arrays. A gate terminal electrode; a VIA hole disposed in the semi-insulating substrate below the source terminal electrode; an insulating film disposed on an inner wall surface of the VIA hole; A semiconductor device is provided that includes a ground electrode formed on the second surface of the semi-insulating substrate and connected to the source terminal electrode from the second surface side of the semi-insulating substrate.
本発明の他の態様によれば、半導体チップ上の半絶縁性基板と、前記半絶縁性基板の第1表面に配置され,それぞれ複数のフィンガーを有するゲートフィンガー電極、ソースフィンガー電極およびドレインフィンガー電極と、前記半絶縁性基板の第1表面と反対側の第2表面に配置された接地導体と、前記半絶縁性基板の第1表面に配置され,前記ゲートフィンガー電極、前記ソースフィンガー電極および前記ドレインフィンガー電極ごとに複数のフィンガーをそれぞれ束ねて形成したゲート端子電極、ソース端子電極およびドレイン端子電極と、前記ゲートフィンガー電極、前記ソースフィンガー電極および前記ドレインフィンガー電極の下部の半絶縁性基板上に形成された動作層と、前記動作層近傍の小口径のVIAホールと前記接地導体近傍の大口径のVIAホールとからなる多段VIAホールと、前記多段VIAホールの内壁面上に配置された絶縁膜と、前記絶縁膜および前記半絶縁性基板の第2表面に形成され、動作層近傍の前記ソース端子電極に対して前記半絶縁性基板の第2表面側から接続された接地電極とを備える半導体装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, a semi-insulating substrate on a semiconductor chip, and a gate finger electrode, a source finger electrode, and a drain finger electrode disposed on the first surface of the semi-insulating substrate, each having a plurality of fingers A ground conductor disposed on a second surface opposite to the first surface of the semi-insulating substrate, and a gate finger electrode, the source finger electrode, and the ground finger disposed on the first surface of the semi-insulating substrate. A gate terminal electrode, a source terminal electrode and a drain terminal electrode formed by bundling a plurality of fingers for each drain finger electrode, and a semi-insulating substrate below the gate finger electrode, the source finger electrode and the drain finger electrode The formed operation layer, the small-diameter VIA hole in the vicinity of the operation layer, and the ground conductor A multi-stage VIA hole comprising a large-diameter VIA hole on the side, an insulating film disposed on an inner wall surface of the multi-stage VIA hole, and an operating layer formed on the second surface of the insulating film and the semi-insulating substrate There is provided a semiconductor device including a ground electrode connected to the source terminal electrode in the vicinity from the second surface side of the semi-insulating substrate.
本発明の他の態様によれば、半絶縁性基板に対して、予めテーパのないマスク層をマスクとして垂直性の高いVIAホールを形成する工程と、前記VIAホールの内壁面上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に接地電極を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a step of forming a highly perpendicular VIA hole on a semi-insulating substrate in advance using a mask layer without a taper as a mask, and an insulating film on the inner wall surface of the VIA hole, There is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming and a step of forming a ground electrode on the insulating film.
本発明の他の態様によれば、半絶縁性基板に対して、テーパをもたせたマスク層をマスクとして傾斜を有するVIAホールを形成する工程と、前記VIAホールの内壁面上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に接地電極を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a step of forming an inclined VIA hole with a mask layer having a taper as a mask is formed on a semi-insulating substrate, and an insulating film is formed on the inner wall surface of the VIA hole. There is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a ground electrode on the insulating film.
本発明の他の態様によれば、第1表面に電極が形成された半絶縁性基板の第2表面に、前記半絶縁性基板よりもエッチング速度が小さい材料からなるマスク層を形成する工程と、前記マスク層上にレジスト層を形成する工程と、光が通る領域を設けた第1マスクパターンを通して前記レジスト層に光を照射し、前記レジスト層に第1開口を形成する工程と、第1開口を形成した前記レジスト層を加熱し、前記レジスト層の第1開口の周辺に第1開口側に向かって厚さが薄くなる第1テーパ領域を形成する工程と、前記レジスト層の第1開口を利用して前記マスク層をエッチングし、前記半絶縁性基板の第2表面の一部が露出する第2開口を形成すると共に、前記第2開口の周辺に第2開口側に向かって厚さが薄くなる第2テーパ領域を形成する工程と、前記マスク層上に残った前記レジスト層を除去する工程と、前記第2開口を利用して前記半絶縁性基板をエッチングし、前記半絶縁性基板の第2表面側に位置する部分の内径の幅がこれよりも第1表面側に位置する部分の内径の幅よりも大きい第3テーパ領域を有するVIAホールを形成する工程と、前記VIAホールの内壁面上に絶縁膜を形成する第8工程と、前記絶縁膜上に接地電極を形成する第9工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a step of forming a mask layer made of a material having an etching rate lower than that of the semi-insulating substrate on the second surface of the semi-insulating substrate having electrodes formed on the first surface; Forming a resist layer on the mask layer; irradiating the resist layer with light through a first mask pattern provided with a light-transmitting region; and forming a first opening in the resist layer; Heating the resist layer in which the opening is formed to form a first tapered region having a thickness that decreases toward the first opening side around the first opening of the resist layer; and the first opening of the resist layer. The mask layer is etched to form a second opening in which a part of the second surface of the semi-insulating substrate is exposed, and the second opening is thickened around the second opening toward the second opening side. Forming a second taper region where the thickness is reduced A step of removing the resist layer remaining on the mask layer; etching the semi-insulating substrate using the second opening; and a portion located on the second surface side of the semi-insulating substrate Forming a VIA hole having a third taper region having a larger inner diameter width than the inner diameter width of the portion located on the first surface side, and forming an insulating film on the inner wall surface of the VIA hole There is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising an eighth step and a ninth step of forming a ground electrode on the insulating film.
本発明によれば、VIAホール側壁の金属層が半導体層に拡散することを防止し、強電界領域と接地電極間の短絡状態の発生を防止する半導体装置およびその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device that prevents the metal layer on the side wall of the VIA hole from diffusing into the semiconductor layer and prevents the occurrence of a short circuit between the strong electric field region and the ground electrode, and a method for manufacturing the same. .
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下において、同じブロックまたは要素には同じ符号を付して説明の重複を避け、説明を簡略にする。図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, the same reference numerals are assigned to the same blocks or elements to avoid duplication of explanation and simplify the explanation. It should be noted that the drawings are schematic and different from the actual ones. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。 The following embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention. In the embodiments of the present invention, the arrangement of each component is as follows. Not specific. Various modifications can be made to the embodiment of the present invention within the scope of the claims.
[第1の実施の形態]
本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成は、図1(a)に示すように表され、VIAホール近傍における模式的鳥瞰図は、図1(b)に示すように表される。
[First embodiment]
A schematic planar pattern configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is expressed as shown in FIG. 1A, and a schematic bird's-eye view in the vicinity of the VIA hole is shown in FIG. 1B. It is expressed in
また、第1の実施の形態に係る半導体装置において形成される垂直形状のVIAホール30の模式的断面構造は、図2に示すように表される。第1の実施の形態に係る半導体装置において形成されるテーパ形状のVIAホール30の模式的断面構造は、図3に示すように表される。
A schematic cross-sectional structure of the
第1の実施の形態に係る半導体装置は、図1(a)および(b)に示すように、半導体チップ10上の半絶縁性基板11と、半絶縁性基板11の第1表面に配置され,それぞれ複数のフィンガーを有するゲートフィンガー電極2、ソースフィンガー電極3およびドレインフィンガー電極4と、半絶縁性基板11の第1表面と反対側の第2表面に配置された接地導体26と、半絶縁性基板11の第1表面に配置され,ゲートフィンガー電極2、ソースフィンガー電極3およびドレインフィンガー電極4ごとに複数のフィンガーをそれぞれ束ねて形成したゲート端子電極14,14−1,14−2,14−3,14−4,…、ソース端子電極18,18−1,18−2,18−3,18−4,18−5,…およびドレイン端子電極12と、ゲートフィンガー電極2、ソースフィンガー電極3およびドレインフィンガー電極4の下部の半絶縁性基板上に形成された動作層と、動作層近傍のVIAホール30,30−1,30−2,30−3,30−4,30−5,…と、VIAホール30,30−1,30−2,30−3,30−4,30−5,…の内壁面30a上に配置された絶縁膜44と、絶縁膜44および半絶縁性基板11の第2表面に形成され、動作層近傍のソース端子電極18,18−1,18−2,18−3,18−4,18−5,…に対して半絶縁性基板11の第2表面側から接続された接地電極46とを備える。
The semiconductor device according to the first embodiment is disposed on the
半絶縁性基板11としては、例えば、SiC基板、GaN基板、SiC基板上にGaNエピタキシャル層を形成した基板、SiC基板上にGaN/GaAlNからなるヘテロ接合エピタキシャル層を形成した基板、サファイア基板、若しくはダイヤモンド基板のいずれかを適用することができる。
Examples of the
また、半絶縁性基板11として、SiC基板もしくはGaN基板を用いる場合には、絶縁膜44としては、例えば、Al2O3膜もしくはHfO2膜を適用することができる。
When a SiC substrate or a GaN substrate is used as the
また、半絶縁性基板11として、GaAs基板を用いる場合には、絶縁膜44としては、酸化膜、窒化膜、酸窒化膜もしくはこれらの多層膜のいずれかを適用することができる。
When a GaAs substrate is used as the
第1の実施の形態に係る半導体装置において、ゲートフィンガー電極2、ソースフィンガー電極3およびドレインフィンガー電極4の部分は、図1(a)に示すように、発熱部16を形成する。図1(a)の例では、一方の端にゲート端子電極14,14−1,14−2,14−3,14−4およびソース端子電極18,18−1,18−2,18−3,18−4,18−5が配置され、他方の端にドレイン端子電極12が配置される。
In the semiconductor device according to the first embodiment, the portions of the
半絶縁性基板11の表面近傍において、ゲートフィンガー電極2、ソースフィンガー電極3およびドレインフィンガー電極4の下部の半絶縁性基板11上に動作層が形成される。動作層は発熱部16を形成する。
In the vicinity of the surface of the
第1の実施の形態に係る半導体装置は、動作層近傍のソース端子電極18,18−1,18−2,18−3,18−4,18−5に対して、VIAホール30を形成する。
In the semiconductor device according to the first embodiment, the
尚、ゲート端子電極14,14−1,14−2,14−3,14−4は、ボンディングワイヤなどで周辺の入力側整合回路基板22に接続され、また、ドレイン端子電極12も、ボンディングワイヤなどで周辺の出力側整合回路基板24に接続される。また、ソース端子電極18,18−1,18−2,18−3,18−4,18−5,…に対しては、図1(b)に示すように、半絶縁性基板11の裏面からVIAホール30が形成されて、VIAホールの内壁面30a上には、絶縁膜44が形成される。さらに、VIAホール30の内壁面30a上の絶縁膜44上には、接地電極46が形成されている。
The
半絶縁性基板11の裏面には接地導体26が形成されている。そして、回路素子を接地する場合、半絶縁性基板11を貫通するVIAホール30を介して、半絶縁性基板11上に設けた回路素子と半絶縁性基板11の裏面に形成した接地導体26とが電気的に接続される。
A
第1の実施の形態に係る半導体装置において、VIAホール30を介した接地導体26は、図1(b)に示すように、円錐状のVIAホール30の内壁面30aに形成される絶縁膜44および接地電極46を介して、ソース端子電極18に接続されている。
In the semiconductor device according to the first embodiment, the grounding
第1の実施の形態に係る半導体装置において形成されるテーパ形状のVIAホール30のより詳細な模式的断面構造は、図4に示すように表される。
A more detailed schematic cross-sectional structure of the tapered
第1の実施の形態に係る半導体装置のVIAホール30の構造においては、詳細には図4に示すように、VIAホール30の内壁面30aの表面が粗面45になされている。そこで、第1の実施の形態に係る半導体装置のVIAホール30の構造においては、VIAホール30の内壁面30a上に配置される絶縁膜44によって、接地電極46と半絶縁性基板11との反応を防止し、VIAホール30の側壁の金属層が半導体層に拡散することを防止することができる。この絶縁膜44によって、VIAホール30近傍に形成されるドレイン領域42などの強電界領域によって、VIAホール30内の接地電極46からキャリアが誘起されることを抑制し、ドレイン領域42などの強電界領域と接地電極46間に発生するリーク電流の増大も防止することができる。特に、高温動作時において、VIAホール30内の粗面45の部分に電界が集中し、ドレイン領域42などの強電界領域と接地電極46間に短絡状態が発生しやすい点も抑制され、安定な高温動作を実現している。
In the structure of the
また、VIAホール30の内壁面30a上に絶縁膜44を配置することによって、バリアメタル膜を配置する場合には、この配置されるバリアメタル膜と半絶縁性基板11との反応によって、バリアメタル膜と半絶縁性基板11との間にオーミックコンタクトの形成も防止され、バリアメタル膜上に配置される金属層と半絶縁性基板11との間のダイオード特性のバリア高さが高くなるという問題点も解消することができる。
Further, when the barrier metal film is disposed by disposing the insulating
(VIAホール形成工程)
第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一部において適用する、VIAホール30の形成工程を詳細に説明する模式的断面構造は、図5に示すように表される。図5(a)は、フォトリソグラフィー工程図、図5(b)は、第1開口34aの形成工程図、図5(c)は、第1テーパ領域34bの形成工程図、図5(d)は、マスク層33のエッチング工程図、図5(e)は、マスク層33を利用し、半絶縁性基板31のエッチングにより、第3開口31cを形成する工程図、図5(f)は、絶縁膜44、接地電極46および接地導体26を形成して、VIAホールを形成する工程図を示す。
(VIA hole formation process)
A schematic cross-sectional structure for explaining in detail the process of forming the
第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一部において適用するVIAホール30の形成工程について、図5の工程図を参照して説明する。
A formation process of the
(a)まず、図5(a)に示すように、半絶縁性基板31の第1表面31a、例えば半絶縁性基板31の表面に、ある面積をもった電極32が形成されている。半絶縁性基板31は、例えば、SiC基板、GaN基板、SiC基板上にGaNエピタキシャル層を形成した基板、SiC基板上にGaN/GaAlNからなるヘテロ接合エピタキシャル層を形成した基板、サファイア基板、若しくはダイヤモンド基板のいずれかを適用することができる。電極32はNiなどで形成されている。電極32には、例えば半絶縁性基板31の第1表面31aに形成された回路素子(図示せず)のソース端子電極などが接続される。
(A) First, as shown in FIG. 5A, an
半絶縁性基板31の第2表面31b、例えば半絶縁性基板31の裏面には、Alなどの金属からなるマスク層33が形成される。マスク層33を形成する金属には、後述するように、半絶縁性基板31をドライエッチングする際に使用するエッチングガスによるエッチング速度が、半絶縁性基板31よりも小さい特性のものが使用される。また、マスク層33上にレジスト層34が形成される。
On the
マスク層33およびレジスト層34が形成された半絶縁性基板31の上方にマスクパターン35が配置される。マスクパターン35はその一部に光を透過する、例えば透孔35aが形成される。マスクパターン35は、透孔35aと電極32とが対面する位置関係になるように配置される。マスクパターン35の図示上方、例えばマスクパターン35を基準にして半絶縁性基板31と反対側に光源36が配置される。
A
(b)次に、図5(b)に示すように、光源36からマスクパターン35を通してレジスト層34に光を照射し、その後、現像処理を行い、光が照射された部分、例えば電極32と対面する位置に第1開口34aを形成する。このとき、第1開口34aの底にマスク層33が露出する。なお、第1開口34aの面積は電極32の面積よりも小さくなっている。また、ここではポジ型レジストの場合で説明している。しかし、ネガ型レジストを用いることもできる。
(B) Next, as shown in FIG. 5 (b), the resist
(c)次に、図5(c)に示すように、レジスト層34を加熱する。この加熱で、第1開口34aを囲む縁上端の凸部がだれて、第1開口34a側に向かって厚さが薄くなる第1テーパ領域34bが、第1開口34aの周辺にたとえば環状に形成される。
(C) Next, as shown in FIG. 5C, the resist
(d)次に、図5(d)に示すように、レジスト層34の第1開口34aを利用してマスク層33をエッチングする。エッチングは、例えばArガスあるいはF、Clなどのハロゲン系のガスを用いたドライエッチングで行われる。このエッチングで、マスク層33に第2開口33aが形成され、第2開口33aの底に半絶縁性基板31の第2表面(裏面)31bが露出する。
(D) Next, as shown in FIG. 5D, the
マスク層33をエッチングする際に、マスクとして機能するレジスト層34は、第1開口34aの周辺が第1テーパ領域34bになっている(図5(c)参照)。そのため、マスク層33をエッチングする場合に、第1テーパ領域34bも、時間の経過とともに第1開口34aに近い厚さの薄い内側から外側へと順にエッチングが進み、第1開口34aの径が徐々に拡大する。
When the
したがって、マスク層33のエッチングは、まず第1開口34aの底に露出する部分がエッチングされる。その後、レジスト層34の第1開口34aの口径の拡大に伴って、マスク層33も内側から外側へと徐々にエッチングが進み、第2開口33aの口径が徐々に拡大する。このとき、マスク層33の内側の方が外側よりもエッチングが進む。したがって、第2開口33aの周辺には、例えば第2開口33a側に向かって厚さが徐々に薄くなる第2テーパ領域33bが、たとえば環状に形成される。
Therefore, in the etching of the
(e)次に、図5(e)に示すように、レジスト層34を除去し、その後、マスク層33を利用して半絶縁性基板31をエッチングする。半絶縁性基板31のエッチングは、例えばArガスあるいはF、Clなどのハロゲン系のガスを用いたドライエッチングで行われる。
(E) Next, as shown in FIG. 5E, the resist
(f)半絶縁性基板31のエッチングは、まず、第2開口33aの底に露出する部分、例えば半絶縁性基板31面に垂直な点線d6で囲まれた範囲で始まる。その後、図5(f)に示すように、エッチングの進行によって半絶縁性基板31を貫通する第3開口(VIAホール)31cが形成される。
(F) The etching of the
このとき、図5(d)で説明したレジスト層34の場合と同様、マスク層33の第2テーパ領域33bでも、厚さの薄い内側から厚い外側へとエッチングが順に進み、第2開口33aの口径が拡大する。したがって、半絶縁性基板31は、第2開口33aの口径の拡大に伴って、第3開口31cの形成と並行して、第3開口31cの、例えば、図示上方の内径の幅が徐々に大きくなる。この場合、第3開口31cの、例えば図示上方、例えば他方の第2表面31b側に位置する部分がエッチングの進みが早くなる。このため、点線d5に示すように、例えば半絶縁性基板31の第2表面31bに開口する開口の内径の幅W5の方が、半絶縁性基板31の第1表面31aに開口する開口の内径の幅W6よりも大きくなる。
At this time, similarly to the case of the resist
したがって、半絶縁性基板31の第2表面31bから半絶縁性基板31の第1表面31aに向かって、例えば内径の幅が徐々に小さくなる第3テーパ領域31dを有する第3開口31cが形成される。
Accordingly, for example, a
次に、図5(f)に示すようにマスク層33を除去し、第3開口31cの第3テーパ領域31dのVIAホール30の内壁面上に絶縁膜44を形成する。半絶縁性基板11として、SiC基板もしくはGaN基板を用いる場合には、絶縁膜44としては、例えば、Al2O3膜もしくはHfO2膜を適用することができる。この場合、半絶縁性基板11として、SiC基板もしくはGaN基板を用いる。また、絶縁膜44としては、酸化膜、窒化膜、酸窒化膜もしくはこれらの多層膜のいずれかを適用することができる。この場合、半絶縁性基板11として、GaAs基板を用いる。
Next, as shown in FIG. 5F, the
その後、蒸着あるいは無電界メッキなどの方法で、第3開口31cの絶縁膜44、第3開口31cに面する電極32の裏面に、Auなどの金属からなる接地電極46を形成し、半絶縁性基板31の第2表面31bに接地導体26を形成し、VIAホール30が完成する。
Thereafter, the insulating
このとき、電極32はVIAホール30を構成する穴の開口を、例えば塞いだ形になっている。
At this time, the
第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一部において適用するVIAホール形成工程については、図5(e)の点線d5に示すように、第3開口31cはその深さ方向において全体が第3テーパ領域31dになっている。
With respect to the VIA hole forming step applied in a part of the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, the
接地電極46を確実に形成するためには、深さ方向の全体がテーパ領域になっていることが望ましい。しかし、第3開口31cの一部、例えば半絶縁性基板31の第2表面31bから連続する第3開口31cの図示上方の一部領域のみにテーパ領域も設ける構成にしてもよい。この場合、全体がテーパ領域になっている場合に比べると効果は小さいものの、絶縁膜44を介して接地電極46を確実に形成する効果が得られる。
In order to reliably form the
また、第3開口31cの内面に絶縁膜44を介して接地電極46を形成する場合、マスク層33を除去している。しかし、マスク層33を除去することなく、マスク層33の上から接地電極37を形成することもできる。
Further, when the
(エッチング装置の構成)
第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法において、半絶縁性基板31に対するVIAホール30の形成工程に適用するエッチング装置の模式的構成は、図6に示すように表される。
(Configuration of etching equipment)
In the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment, a schematic configuration of an etching apparatus applied to the process of forming the
チャンバ121内の例えば下方にカソード122が配置されている。カソード122の上方でカソード122と対向する位置にアノード123が配置されている。例えばアノード123に高周波電源124が接続され、カソード122は接地されている。
A
エッチングを行う半絶縁性基板31が、例えばカソード122上に搭載される。また、チャンバ121の図示上方には、エッチングガス、例えばArガスあるいはF、Clなどハロゲン系元素を含むガスを供給する供給口125が設けられている。チャンバ121の図示下方には、チャンバ121内のガスを排出する排出口126が設けられている。
A
上記の構成で、供給口125からエッチングガスがチャンバ121内に送られる。エッチングガスは高周波電源124が発生する高周波で励起され、例えば加速されたイオンなどの作用で、半絶縁性基板31がエッチングされる。
With the above configuration, an etching gas is sent from the
上記したVIAホール30の形成工程により形成されたVIAホール30の構成によれば、半絶縁性基板31のVIAホール30の内面にテーパ領域を設けている。この場合、VIAホール30の一方の開口が大きくなり、また、VIAホール30の内面の傾斜が接地電極46を形成する金属を受ける形になる。そのため、蒸着や無電界メッキなどの方法で接地電極46を形成する場合、接地電極46が確実に形成され、段切れが防止される。
According to the configuration of the
また、半絶縁性基板31としてGaN基板あるいはSiC基板、サファイア基板、ダイヤモンド基板などを用いた場合、これらの物質は、VIAホール30を形成するためにエッチングする際の反応性が乏しく、VIAホール30の内面にテーパ領域を形成することが困難になっている。
Further, when a GaN substrate, SiC substrate, sapphire substrate, diamond substrate or the like is used as the
例えばSiCは化学的エッチングが困難であるため、ドライエッチングなどスパッタ性の強い物理的なエッチングになる。したがって、VIAホールを形成する場合に、テーパ領域を形成することが難しく、垂直なVIAホールになりやすい。 For example, since SiC is difficult to chemically etch, it becomes physical etching with strong sputter properties such as dry etching. Therefore, when forming a VIA hole, it is difficult to form a tapered region, and a vertical VIA hole tends to be formed.
しかし、Alなどからなるテーパ加工したマスク層を用いれば、GaN基板あるいはSiC基板などに対しても、VIAホール30の内面にテーパ領域を容易に形成でき、段切れのないVIAホール30が得られる。
However, if a masked mask layer made of Al or the like is used, a tapered region can be easily formed on the inner surface of the
また、VIAホール30を形成する穴の一方の開口が大きくても、電極32側の開口は小さくなっている。したがって、電極32を大きくする必要がなく、回路の大形化が防止される。
Further, even if one opening of the hole forming the
本発明の第1の実施の形態によれば、VIAホール側壁の金属層が半導体層に拡散することを防止し、強電界領域と接地電極間の短絡状態の発生を防止する半導体装置およびその製造方法を提供することができる。 According to the first embodiment of the present invention, a semiconductor device that prevents the metal layer on the side wall of the VIA hole from diffusing into the semiconductor layer and prevents the occurrence of a short circuit between the strong electric field region and the ground electrode, and its manufacture A method can be provided.
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成は、図7に示すように表される。また、第2の実施の形態に係る半導体装置の模式的鳥瞰図は、図8に示すように表される。
[Second Embodiment]
A schematic planar pattern configuration of the semiconductor device according to the second embodiment is expressed as shown in FIG. Also, a schematic bird's-eye view of the semiconductor device according to the second embodiment is expressed as shown in FIG.
第2の実施の形態に係る半導体装置は、図7および図8に示すように、半導体チップ10上の半絶縁性基板11と、半絶縁性基板11の第1表面に配置され,それぞれ複数のフィンガーを有するゲートフィンガー電極2、ソースフィンガー電極3およびドレインフィンガー電極4と、半絶縁性基板11の第1表面と反対側の第2表面に配置された接地導体26と、複数本のフィンガー電極配列の一方の側に所定の間隔をおいて配列された複数個のソース端子電極18,18−1,18−2,…と、複数個のソース端子電極18,18−1,18−2,…の間に配列された複数個のドレイン端子電極12,12−1,12−2,…と、複数本のフィンガー電極配列の他方の側に所定の間隔をおいて配列された複数個のゲート端子電極14,14−1,14−2,14−3,14−4,…と、ソース端子電極18,18−1,18−2,…の下部の半絶縁性基板11に配置されたVIAホール30,30−1,30−2,…と、VIAホール30,30−1,30−2,…の内壁面上に配置された絶縁膜44と、絶縁膜44および半絶縁性基板11の第2表面に形成され、ソース端子電極18,18−1,18−2,…に対して半絶縁性基板11の第2表面側から接続された接地電極46とを備える。
The semiconductor device according to the second embodiment is arranged on a
また、第2の実施の形態に係る半導体装置は、図7および図8に示すように、複数個のソース端子電極18,18−1,18−2,…に、所定本数のソースフィンガー電極3を接続するソース電極配線(LS,NS,M)と、複数個のドレイン端子電極12,12−1,12−2,…に、所定本数のドレインフィンガー電極4を接続するドレイン電極配線(LD,ND,P)と、複数個のゲート端子電極14,14−1,14−2,14−3,14−4,…に、所定本数のゲートフィンガー電極2を接続するゲート電極配線LGとを備える。
Further, as shown in FIGS. 7 and 8, the semiconductor device according to the second embodiment has a predetermined number of
また、ソース電極配線(LS,NS,M)とドレイン電極配線(LD,ND,P)とは、一方が他方を跨ぐオーバーレイもしくはエアブリッジ配線部15を有する。
Further, the source electrode wiring (LS, NS, M) and the drain electrode wiring (LD, ND, P) have an overlay or air
半絶縁性基板11は、SiC基板、GaN基板、SiC基板上にGaNエピタキシャル層を形成した基板、SiC基板上にGaN/GaAlNからなるヘテロ接合エピタキシャル層を形成した基板、サファイア基板、若しくはダイヤモンド基板のいずれかを適用してもよい。
The
また、半絶縁性基板11として、SiC基板もしくはGaN基板を適用する場合には、絶縁膜44は、Al2O3膜もしくはHfO2膜を用いることができる。
When a SiC substrate or a GaN substrate is applied as the
また、半絶縁性基板11として、GaAs基板を適用する場合には、絶縁膜44は、酸化膜、窒化膜、酸窒化膜もしくはこれらの多層膜のいずれかを適用することができる。
When a GaAs substrate is applied as the
また、図7および図8に示すように、半導体チップ10上に配置された複数個のゲート端子電極14−1,14−2,14−3,14−4,…の配列側に隣接配置された入力側整合回路基板22と、入力側整合回路基板22上の出力端子22−1とゲート端子電極14とを接続するワイヤ9と、半導体チップ10上に配置された複数個のソース端子電極18および複数個のドレイン端子電極12の配列側に隣接配置された出力側整合回路基板24と、出力側整合回路基板24上の入力端子24−1とドレイン端子電極12とを接続するワイヤ7と、半導体チップ10を貫通し、複数個のソース端子電極18―1,18−2,…とそれぞれ接続される複数個のVIAホール30と、半導体チップ10、入力側整合回路基板22および出力側整合回路基板24の裏面に共通に配置され、複数個のVIAホール30−1,30−2,…を介して複数個のソース端子電極18―1,18−2,…と接続される接地導体26とを備える。
7 and 8, the gate terminal electrodes 14-1, 14-2, 14-3, 14-4,... Arranged adjacent to each other on the
第2の実施の形態に係る半導体装置においては、図7および図8に示すように、ソース端子電極18―1,18−2,…は、ソース端子電極18―1,18−2,…の下の半導体チップ10内に形成されたVIAホール30−1,30−2,…を介して接地導体26に接続されて、接地されている。
In the semiconductor device according to the second embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, the source terminal electrodes 18-1, 18-2,... Are connected to the source terminal electrodes 18-1, 18-2,. .. Are connected to the
第2の実施の形態に係る半導体装置は、ソース端子電極18―1,18−2,…の位置が、図1に示す第1の実施の形態に係る半導体装置におけるドレイン端子電極12の位置に置き換えられており、かつソース端子電極18―1,18−2,…にVIAホール30―1,30−2,…が形成されるため、ドレイン領域42などの強電界領域がVIAホール30近傍に形成される構造となっている。このため、第2の実施の形態に係る半導体装置においては、VIAホール30の内壁面30a上に絶縁膜44を配置し、さらに絶縁膜44上に接地電極46を形成するという構造的な特徴に基づく効果が第1の実施の形態に比べて、より顕著に表れる。
In the semiconductor device according to the second embodiment, the positions of the source terminal electrodes 18-1, 18-2,... Are located at the positions of the
第2の実施の形態に係る半導体装置において形成されるテーパ形状のVIAホール30のより詳細な模式的断面構造は、図4と同様に表される。
A more detailed schematic cross-sectional structure of the tapered
第2の実施の形態に係る半導体装置のVIAホール30の構造においては、詳細には図4に示すように、VIAホール30の内壁面30aの表面が粗面45になされている。そこで、第2の実施の形態に係る半導体装置のVIAホール30の構造においては、VIAホール30の内壁面30a上に配置される絶縁膜44によって、接地電極46と半絶縁性基板11との反応を防止し、VIAホール30の側壁の金属層が半導体層に拡散することを防止することができる。この絶縁膜44によって、VIAホール30近傍に形成されるドレイン領域42などの強電界領域によって、VIAホール30内の接地電極46からキャリアが誘起されることを抑制し、ドレイン領域42などの強電界領域と接地電極46間に発生するリーク電流の増大も防止することができる。特に、高温動作時において、VIAホール30内の粗面45の部分に電界が集中し、ドレイン領域42などの強電界領域と接地電極46間に短絡状態が発生しやすい点も抑制され、安定な高温動作を実現している。
In the structure of the
また、VIAホール30の内壁面30a上に絶縁膜44を配置することによって、バリアメタル膜を配置する場合には、この配置されるバリアメタル膜と半絶縁性基板11との反応によって、バリアメタル膜と半絶縁性基板11との間にオーミックコンタクトの形成も防止され、バリアメタル膜上に配置される金属層と半絶縁性基板11との間のダイオード特性のバリア高さが高くなるという問題点も解消することができる。
Further, when the barrier metal film is disposed by disposing the insulating
その他の構成は図1〜図3と同様である。また、製造方法についても第1の実施の形態と同様である。 Other configurations are the same as those in FIGS. The manufacturing method is also the same as that in the first embodiment.
第2の実施の形態に係る半導体装置は、ソース端子電極18―1,18−2,…の位置が、図1に示す第1の実施の形態に係る半導体装置におけるドレイン端子電極12の位置に置き換えられており、かつソース端子電極18―1,18−2,…にVIAホール30―1,30−2,…が形成されるため、ゲート端子電極14−1,14−2,14−3,14−4,…とゲートフィンガー電極2との間の配線長を短くすることができる。
In the semiconductor device according to the second embodiment, the positions of the source terminal electrodes 18-1, 18-2,... Are located at the positions of the
また、ゲートフィンガー電極2には、他のソースフィンガー電極3,ドレインフィンガー電極4とのオーバーレイが生じないため、ゲートフィンガー電極2の浮遊容量も小さくできるため、FETの周波数特性に対する影響を小さくできる。
In addition, since the
本発明の第2の実施の形態によれば、ゲート端子電極と入力用の整合回路とを接続するワイヤ長が短くて済むため、低入力インダクタンスの半導体装置を提供することができる。 According to the second embodiment of the present invention, since the wire length for connecting the gate terminal electrode and the input matching circuit can be short, a semiconductor device with low input inductance can be provided.
本発明の第2の実施の形態によれば、VIAホール側壁の金属層が半導体層に拡散することを防止し、ドレイン領域などの強電界領域と接地電極間の短絡状態の発生を防止する半導体装置およびその製造方法を提供することができる。 According to the second embodiment of the present invention, the semiconductor layer prevents the metal layer on the side wall of the VIA hole from diffusing into the semiconductor layer and prevents the occurrence of a short circuit between the strong electric field region such as the drain region and the ground electrode. An apparatus and a manufacturing method thereof can be provided.
[第3の実施の形態]
第3の実施の形態に係る半導体装置の平面パターン構成は、図9(a)に示すように表され、小口径のVIAホール30と大口径のVIAホール20からなる多段VIAホール近傍における模式的鳥瞰図は、図9(b)に示すように表される。
[Third embodiment]
The planar pattern configuration of the semiconductor device according to the third embodiment is expressed as shown in FIG. 9A, and is schematically in the vicinity of a multistage VIA hole including a small-
第3の実施の形態に係る半導体装置において形成される小口径のVIAホール30と大口径のVIAホール20からなる多段VIAホールの3次元模式的構成は、図10に示すように表される。
A three-dimensional schematic configuration of a multistage VIA hole including a small diameter VIA
半第3の実施の形態に係る半導体装置の構成は、図9(a)および(b)に示すように、半導体チップ10上の半絶縁性基板11と、半絶縁性基板11の第1表面に配置され,それぞれ複数のフィンガーを有するゲートフィンガー電極2、ソースフィンガー電極3およびドレインフィンガー電極4と、半絶縁性基板11の第1表面と反対側の第2表面に配置された接地導体26と、半絶縁性基板11の第1表面に配置され,ゲートフィンガー電極2、ソースフィンガー電極3およびドレインフィンガー電極4ごとに複数のフィンガーをそれぞれ束ねて形成したゲート端子電極14,14−1,14−2,14−3,14−4,…、ソース端子電極18,18−1,18−2,18−3,18−4,18−5,…およびドレイン端子電極12と、ゲートフィンガー電極2、ソースフィンガー電極3およびドレインフィンガー電極4の下部の半絶縁性基板11上に形成された動作層と、動作層近傍の小口径のVIAホール30と接地導体26近傍の大口径のVIAホール20とからなる多段VIAホールと、多段VIAホールの内壁面(20b,30a)上に配置された絶縁膜44と、絶縁膜44および半絶縁性基板11の第2表面に形成され、動作層近傍のソース端子電極18,18−1,18−2,18−3,18−4,18−5,…に対して半絶縁性基板11の第2表面側から接続された接地電極46とを備える。
The configuration of the semiconductor device according to the semi-third embodiment includes a
半絶縁性基板11は、SiC基板、GaN基板、SiC基板上にGaNエピタキシャル層を形成した基板、SiC基板上にGaN/GaAlNからなるヘテロ接合エピタキシャル層を形成した基板、サファイア基板、若しくはダイヤモンド基板のいずれかで形成することができる。
The
半絶縁性基板11として、SiC基板もしくはGaN基板を用いる場合には、絶縁膜44としては、Al2O3膜もしくはHfO2膜を適用することができる。
When a SiC substrate or a GaN substrate is used as the
半絶縁性基板は11として、GaAs基板を用いる場合には、絶縁膜44としては、酸化膜、窒化膜、酸窒化膜もしくはこれらの多層膜のいずれかを適用することができる。
When a semi-insulating substrate is 11 and a GaAs substrate is used, any of an oxide film, a nitride film, an oxynitride film, or a multilayer film thereof can be applied as the insulating
また、第3の実施の形態に係る半導体装置においては、図9〜図11に示すように、大口径のVIAホール20の中心が小口径のVIAホール30の中心よりも半導体チップ10の周辺方向へ偏芯している。
In the semiconductor device according to the third embodiment, as shown in FIGS. 9 to 11, the center of the large-
さらに、第3の実施の形態に係る半導体装置において形成される小口径のVIAホール30と大口径のVIAホール20からなる多段VIAホールの模式的断面構造は、図9〜図11に示すように、第1表面にソース端子電極18が形成され、かつ第1表面と反対側の第2表面に貫通するVIAホール30およびVIAホール20からなる多段VIAホールが形成された半絶縁性基板11と、VIAホール30およびVIAホール20からなる多段VIAホールの内璧面30a,20bに形成された絶縁膜44と、絶縁膜44上に形成され、ソース端子電極18と電気的に接続する接地電極46と、VIAホール30が、第2表面側に位置する部分の内径の幅W1が第1表面側に位置する部分の内径の幅W0よりも大きいテーパ領域を有すると共に、VIAホール20が、第2表面側に位置する部分の内径の幅W2が第1表面側に位置する部分の内径の幅よりも大きいテーパ領域を有する。
Further, a schematic cross-sectional structure of a multistage VIA hole formed of a small-
図9(a)および(b)に示すように、ゲート端子電極14,14−1,14−2,14−3,14−4,…は、ボンディングワイヤなどで周辺の入力側整合回路基板22に接続され、また、ドレイン端子電極12も、ボンディングワイヤなどで周辺の出力側整合回路基板24に接続される。また、ソース端子電極18,18−1,18−2,18−3,18−4,18−5,…に対しては、図9(a)および(b)に示すように、VIAホール30が形成されて、半絶縁性基板11の裏面には接地導体26が形成されている。そして、回路素子を接地する場合、半絶縁性基板11を貫通するVIAホール30と、半絶縁性基板11の途中まで形成されるVIAホール20からなる多段VIAホール(図10参照)を介して、半絶縁性基板11上に設けた回路素子と半絶縁性基板11の裏面に形成した接地導体26とが電気的に接続される。
As shown in FIGS. 9A and 9B, the
第3の実施の形態に係る半導体装置のVIAホール(20,30)の構造においては、図4と同様に、VIAホール(20,30)の内壁面の表面が粗面になされている。そこで、第3の実施の形態に係る半導体装置のVIAホール(20,30)の構造においても、VIAホール(20,30)の内壁面(20b,30a)上に配置される絶縁膜44によって、接地電極46と半絶縁性基板11との反応を防止し、VIAホール(20,30)の側壁の金属層が半導体層に拡散することを防止している。この絶縁膜44によって、VIAホール(20,30)近傍に形成されるドレイン領域などの強電界領域によって、VIAホール(20,30)内の接地電極46からキャリアが誘起されることを抑制し、ドレイン領域などの強電界領域と接地電極46間に発生するリーク電流の増大も防止することができる。特に、高温動作時において、VIAホール(20,30)内の粗面の部分に電界が集中し、ドレイン領域などの強電界領域と接地電極46間に短絡状態が発生しやすい点も抑制され、安定な高温動作を実現している点も第1〜第2の実施の形態と同様である。
In the structure of the VIA hole (20, 30) of the semiconductor device according to the third embodiment, the inner wall surface of the VIA hole (20, 30) is rough as in FIG. Therefore, also in the structure of the VIA hole (20, 30) of the semiconductor device according to the third embodiment, the insulating
また、VIAホール(20,30)の内壁面(20b,30a)上に絶縁膜44を配置することによって、バリアメタル膜を配置する場合には、この配置されるバリアメタル膜と半絶縁性基板11との反応によって、バリアメタル膜と半絶縁性基板11との間にオーミックコンタクトの形成も防止され、バリアメタル膜上に配置される金属層と半絶縁性基板11との間のダイオード特性のバリア高さが高くなるという問題点も解消することができる。
Further, when the barrier metal film is arranged by arranging the insulating
第3の実施の形態に係る半導体装置における多段VIAホールの構成においては、多段VIAホールを介した接地導体26は、図9〜図11に示すように、円錐状の1段のVIAホール30に対してさらにVIAホール20を形成して、VIAホール20の内璧面20bおよびVIAホール30の内壁面30aに形成される絶縁膜44上の接地電極46を介して接地される。
In the configuration of the multistage VIA hole in the semiconductor device according to the third embodiment, the
このような構造によって、ソース端子電極18,18−1,18−2,18−3,18−4,18−5,…の微細化に伴い、VIAホール30は、さらに微細化されるが、VIAホール20と多段構成に組み合わせることによって、厚い半絶縁性基板11の半導体チップにおいても寄生インダクタンスの発生を抑制した接用電極を形成することができる。
With such a structure, the
薄層化が困難なSiCを基板とするGaNHEMT(High Electron Mobility Transistor)においては、VIAホール30の長さは100μmにも達するが、第3の実施の形態に係る半導体装置における多段VIAホールの構成を適用することによって、寄生インダクタンスの発生を抑制した接地電極を形成することができる。
In a GaN HEMT (High Electron Mobility Transistor) using SiC which is difficult to be thinned, the length of the
また、第3の実施の形態に係る半導体装置における多段VIAホールの構成においては、図9(a)および(b)に示すように、動作層近傍のVIAホール30と、接地導体26近傍のVIAホール20,20−1,20−2,20−3,20−4,20−5,…とからなる多段VIAホールにおいて、VIAホール20,20−1,20−2,20−3,20−4,20−5,…の中心がVIAホール30の中心よりも半導体チップ10の周辺方向へ偏芯している。
Further, in the configuration of the multistage VIA hole in the semiconductor device according to the third embodiment, as shown in FIGS. 9A and 9B, the
発熱部16領域の直下まで延長してVIAホール20,20−1,20−2,20−3,20−4,20−5,…を形成すると、空洞により熱の拡散を阻害する原因となるのに対して、このような構成により、発熱部16の直下の熱拡散を阻害することなく、熱伝導性を確保することができる。
If the VIA holes 20, 20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 20-5,... On the other hand, with such a configuration, thermal conductivity can be ensured without hindering thermal diffusion directly under the
(多段VIAホールの形成工程1)
第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法においては、VIAホール30の形成工程において、接地電極46を形成する前に、更に大口径のVIAホール20を形成し、多段VIAホールを形成した後、絶縁膜44および接地電極46を形成する(例えば、図12(c)参照)。
(Multistage VIA hole formation process 1)
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment, in the step of forming the
第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法に適用される多段VIAホール形成工程において、小口径のVIAホール30の形成工程は、図12(a)に示すように表され、大口径のVIAホール20の形成工程は、図12(b)に示すように表され、絶縁膜44および接地電極46の形成工程は、図12(c)に示すように表される。
In the multi-stage VIA hole forming process applied to the semiconductor device manufacturing method according to the third embodiment, the small-
(a)まず、図12(a)に示すように、半絶縁性基板11の第1表面上に電極32を形成後、前述の小口径のVIAホール30の形成工程により、VIAホール30を形成する。上述のAlなどからなるテーパ加工したマスク層を用いることにより、GaN基板あるいはSiC基板などからなる半絶縁性基板11に対しても、VIAホール30の内面にテーパ領域を容易に形成できる。また、VIAホール30を形成する穴の一方の開口の幅W1が大きく、電極32側の開口の幅W0は小さくなっている。したがって、電極32を大きくする必要がなく、回路の大形化が防止される。
(A) First, as shown in FIG. 12A, after forming the
(b)次に、図12(b)に示すように、VIAホール30の形成工程と同様の工程により、大口径のVIAホール20を形成する。VIAホール30の形成工程と異なる点は、マスクパターン35(図5(a))の幅を広く形成した点である。上述のAlなどからなるテーパ加工したマスク層を用いることにより、GaN基板あるいはSiC基板などからなる半絶縁性基板11に対しても、大口径のVIAホール20の内面にテーパ領域を容易に形成できる。また、大口径のVIAホール20を形成する穴の一方の開口の幅W2が大きく、電極32側の開口の幅はW0よりも大きくなっている。エッチング時間を制御することで、小口径のVIAホール30の部分を深さD1のみ残し、大口径のVIAホール20の部分の深さをD2に設定することができる。
(B) Next, as shown in FIG. 12B, a large-
(c)次に、図12(c)に示すように、スパッタリングあるいはCVDなどの方法で、大口径VIAホール20の内璧面20b、および小口径VIAホール30の内壁面30aに、絶縁膜44を形成する。
(C) Next, as shown in FIG. 12C, the insulating
(d)次に、図12(c)に示すように、蒸着あるいは無電界メッキなどの方法で、半絶縁性基板11の第2表面(裏面)、および絶縁膜44上に、Auなどの金属からなる接地電極46を形成し、多段VIAホールが完成する。
(D) Next, as shown in FIG. 12C, a metal such as Au is formed on the second surface (back surface) of the
このとき、電極32はVIAホール30を構成する穴の開口を、例えば塞いだ形になっている。
At this time, the
絶縁膜44および接地電極46を確実に形成するためには、小口径のVIAホール30および大口径のVIAホール20からなる多段VIAホールの深さ方向の全体がテーパ領域になっていることが望ましい。
In order to reliably form the insulating
上述の多段VIAホールの形成工程1を適用した第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、図12(c)に示すように、動作層近傍には小口径のVIAホール30を用いて表面電極32と微細な面積で接続し、接地導体26近傍では口径を広げることで接地電極46に接続されるソース端子電極18,18−1,18−2,18−3,18−4,18−5のインダクタンスを抑制することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment to which the above-described multi-stage VIA hole forming step 1 is applied, as shown in FIG. The
さらに、図9〜図11に示すように、大口径のVIAホール20を半導体チップ10の外側に偏芯させることで発熱領域の直下にはVIAホール(20,30)による空洞を広げないで、熱放散の効率を向上することができる。
Furthermore, as shown in FIGS. 9 to 11, by decentering the large-
さらに、図12(c)に示すように、小口径のVIAホール30および大口径のVIAホール20からなる多段VIAホールの深さ方向の全体がテーパ領域になっていることからVIAホールの段切れなどを防止することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 12 (c), the entire depth direction of the multi-stage VIA hole composed of the small-
(多段VIAホールの形成工程2)
第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法に適用される多段VIAホール形成工程の別の工程は、図13に示すように表される。すなわち、小口径のVIAホール30となる深さD1の溝の形成工程は図13(a)に示すように表され、大口径のVIAホール20の形成工程は図13(b)に示すように表され、接地電極46の形成工程は図13(c)に示すように表される。
(Multistage VIA hole formation process 2)
Another process of the multistage VIA hole forming process applied to the semiconductor device manufacturing method according to the third embodiment is expressed as shown in FIG. That is, the process of forming the groove having the depth D1 to be the small-
(a)まず、図13(a)に示すように、半絶縁性基板11の第1表面上に、ドライエッチング工程により、幅W7、深さD1の溝を形成する。さらに、絶縁膜43および電極32を形成する。この工程においては、前述の図6に示されるエッチング装置を適用することができる。
(A) First, as shown in FIG. 13A, a groove having a width W7 and a depth D1 is formed on the first surface of the
(b)次に、図13(b)に示すように、図5において説明した小口径のVIAホール形成工程と同様の工程により、大口径のVIAホール20を形成する。小口径のVIAホール形成工程と異なる点は、マスクパターン35(図5(a))の幅を広く形成した点である。Alなどからなるテーパ加工したマスク層を用いることにより、GaN基板あるいはSiC基板などからなる半絶縁性基板11に対しても、大口径のVIAホール20の内面にテーパ領域を容易に形成できる。また、大口径のVIAホール20を形成する穴の一方の開口の幅W4が大きく、電極32側の開口の幅はW7よりも大きく形成されている。エッチング時間を制御することで、半絶縁性基板11の第1表面近傍で深さD1のみを残し、大口径のVIAホール20の部分の深さをD2に設定することができる。結果として、図13(b)に示すように、大口径のVIAホール20の形成工程によって、電極32の底部がエッチングされ、幅W3の開口が形成される。幅W3を構成する開口穴によって、結果として、深さD1の小口径のVIAホールが形成されている。このとき、電極32は幅W3を構成する開口穴の内璧を被覆する形になっている。
(B) Next, as shown in FIG. 13B, the large-
(c)次に、図13(c)に示すように、VIAホール20の内壁面上に絶縁膜44を形成する。半絶縁性基板11として、SiC基板もしくはGaN基板を用いる場合には、絶縁膜44としては、例えば、Al2O3膜もしくはHfO2膜を適用することができる。この場合、半絶縁性基板11として、SiC基板もしくはGaN基板を用いる。また、絶縁膜44としては、酸化膜、窒化膜、酸窒化膜もしくはこれらの多層膜のいずれかを適用することができる。この場合、半絶縁性基板11として、GaAs基板を用いる。
(C) Next, as shown in FIG. 13C, an insulating
その後、図13(c)に示すように、蒸着あるいは無電界メッキなどの方法で、大口径のVIAホール20の絶縁膜44上にAuなどの金属からなる接地電極46を形成し、同様に半絶縁性基板11の第2表面(裏面)に、Auなどの金属からなる接地導体26を形成し、多段VIAホールが完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 13C, a
このとき、幅W3を構成する開口穴の内璧を被覆する電極32は、接地電極46に接続される。
At this time, the
接地電極46を確実に形成するためには、深さD1,幅W3の開口を有する小口径のVIAホール30と、大口径のVIAホール20からなる多段VIAホールの深さ方向の全体がテーパ領域になっていることが望ましい。
In order to reliably form the
上述の多段VIAホールの形成工程2を適用した第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、図13(c)に示すように、動作層近傍には小口径VIAホール30を用いて表面電極32と微細な面積で接続し、接地近傍では口径を広げることで接地電極46に接続されるソース端子電極18,18−1,18−2,18−3,18−4,18−5のインダクタンスを抑制することができる。
According to the semiconductor device manufacturing method according to the third embodiment to which the above-described multi-stage VIA
さらに、図9〜図11に示すように、大口径VIAホール20を半導体チップの外側に偏芯させることで発熱領域の直下にはVIAホールによる空洞を広げないで、熱放散の効率を向上することができる。
Furthermore, as shown in FIGS. 9 to 11, the large-
さらに、図13(c)に示すように、小口径VIAホール30と底部で接した大口径VIAホール20からなる多段VIAホールの深さ方向の全体がテーパ領域になっていることからVIAホールの段切れなどを防止することができる。
Further, as shown in FIG. 13 (c), since the entire depth direction of the multistage VIA hole composed of the large diameter VIA
第3の実施の形態に係る半導体装置およびその製造方法によれば、動作層近傍には小口径のVIAホールを用いて表面電極と微細な面積で接続し、接地近傍では口径を広げることで接地用電極に接続されるソース端子電極のインダクタンスを抑制することができる。 According to the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the third embodiment, a small-diameter VIA hole is used in the vicinity of the operation layer to connect with the surface electrode in a fine area, and in the vicinity of the ground, the diameter is increased to increase the grounding. The inductance of the source terminal electrode connected to the working electrode can be suppressed.
さらに、第3の実施の形態に係る半導体装置およびその製造方法によれば、大口径VIAホールを半導体チップの外側に偏芯させることで発熱領域の直下には大口径VIAホールによる空洞を広げないで、熱放散の効率を向上することができる。 Further, according to the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the third embodiment, the large-diameter VIA hole is not expanded just below the heat generating region by decentering the large-diameter VIA hole to the outside of the semiconductor chip. Thus, the efficiency of heat dissipation can be improved.
さらに、第3の実施の形態に係る半導体装置およびその製造方法によれば、小口径VIAホールと大口径VIAホールからなる多段VIAホールの内璧面に内径の幅が変化するテーパ領域が形成されて、VIAホールの内璧面に導電層が確実に形成され、段切れのないVIAホールを形成することができる。 Furthermore, according to the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the third embodiment, the taper region in which the inner diameter varies is formed on the inner wall surface of the multistage VIA hole including the small-diameter VIA hole and the large-diameter VIA hole. Thus, the conductive layer is surely formed on the inner wall surface of the VIA hole, and a VIA hole without disconnection can be formed.
本発明の第3の実施の形態によれば、VIAホール側壁の金属層が半導体層に拡散することを防止し、ドレイン領域などの強電界領域と接地電極間の短絡状態の発生を防止する半導体装置およびその製造方法を提供することができる。 According to the third embodiment of the present invention, the semiconductor layer prevents the metal layer on the side wall of the VIA hole from diffusing into the semiconductor layer and prevents the occurrence of a short circuit between the strong electric field region such as the drain region and the ground electrode. An apparatus and a manufacturing method thereof can be provided.
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第1〜第3の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
[Other embodiments]
As described above, the present invention has been described according to the first to third embodiments. However, it should be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure are exemplary and limit the present invention. should not do. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
なお、増幅素子はFET、HEMTに限らず、LDMOS(Lateral Doped Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)やHBT(Hetero-junction Bipolar Transistor)など他の増幅素子にも適用できることは言うまでもない。 Needless to say, the amplifying elements are not limited to FETs and HEMTs, but can be applied to other amplifying elements such as LDMOS (Lateral Doped Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) and HBT (Hetero-junction Bipolar Transistor).
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。 As described above, the present invention includes various embodiments not described herein.
本発明の半導体装置およびその製造方法は、SiC基板やGaNウェハ基板などの薄層化の困難な半導体装置に適用され、内部整合型電力増幅素子、電力MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)、マイクロ波電力増幅器、ミリ波電力増幅器などの幅広い適用分野を有する。 The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention are applied to a semiconductor device that is difficult to be thinned, such as a SiC substrate or a GaN wafer substrate. It has a wide range of application fields such as amplifiers and millimeter wave power amplifiers.
2…ゲートフィンガー電極
3…ソースフィンガー電極
4…ドレインフィンガー電極
7,9…ワイヤ
10…半導体チップ
11,31…半絶縁性基板
12…ドレイン端子電極
14,14−1,14−2,14−3,14−4…ゲート端子電極
15…オーバーレイもしくはエアブリッジ配線部
16…発熱部
18,18−1,18−2,18−3,18−4,18−5…ソース端子電極
20,20−1,20−2,20−3,20−4,20−5,30…VIAホール
20b…VIAホール20の内壁面
22…入力側整合回路基板
24…出力側整合回路基板
26…接地導体
30a…VIAホール30の内壁面
31a…半絶縁性基板の第1表面
31b…半絶縁性基板の第2表面(裏面)
31c…第3開口
31d…第3テーパ領域
32…電極
33…マスク層
33a…第2開口
33b…第2テーパ領域
34…レジスト層
34a…第1開口
34b…第1テーパ領域
35…マスクパターン
35a…透孔
36…光源
42…ドレイン領域
43,44…絶縁膜
45…粗面
46…接地電極
W0,W1,W3, W5,W6…VIAホール30の内径の幅
W2,W4…VIAホール20の内径の幅
121…チャンバ
122…カソード
123…アノード
124…高周波電源
125…供給口
126…排出口
2 ...
31c ...
Claims (23)
前記半絶縁性基板の第1表面に配置され,それぞれ複数のフィンガーを有するゲートフィンガー電極、ソースフィンガー電極およびドレインフィンガー電極と、
前記半絶縁性基板の第1表面と反対側の第2表面に配置された接地導体と、
前記半絶縁性基板の第1表面に配置され,前記ゲートフィンガー電極、前記ソースフィンガー電極および前記ドレインフィンガー電極ごとに複数のフィンガーをそれぞれ束ねて形成したゲート端子電極、ソース端子電極およびドレイン端子電極と、
前記ゲートフィンガー電極、前記ソースフィンガー電極および前記ドレインフィンガー電極の下部の半絶縁性基板上に形成された動作層と、
前記動作層近傍のVIAホールと、
前記VIAホールの内壁面上に配置された絶縁膜と、
前記絶縁膜および前記半絶縁性基板の第2表面に形成され、動作層近傍の前記ソース端子電極に対して前記半絶縁性基板の第2表面側から接続された接地電極と
を備えることを特徴とする半導体装置。 A semi-insulating substrate on a semiconductor chip;
A gate finger electrode, a source finger electrode and a drain finger electrode disposed on the first surface of the semi-insulating substrate, each having a plurality of fingers;
A ground conductor disposed on a second surface opposite to the first surface of the semi-insulating substrate;
A gate terminal electrode, a source terminal electrode, and a drain terminal electrode, which are disposed on the first surface of the semi-insulating substrate and formed by bundling a plurality of fingers for each of the gate finger electrode, the source finger electrode, and the drain finger electrode; ,
An operating layer formed on a semi-insulating substrate below the gate finger electrode, the source finger electrode and the drain finger electrode;
A VIA hole near the operating layer;
An insulating film disposed on the inner wall surface of the VIA hole;
A ground electrode formed on the second surface of the insulating film and the semi-insulating substrate, and connected to the source terminal electrode in the vicinity of an operation layer from the second surface side of the semi-insulating substrate. A semiconductor device.
前記半絶縁性基板の第1表面に配置され,それぞれ複数のフィンガーを有するゲートフィンガー電極、ソースフィンガー電極およびドレインフィンガー電極と、
前記半絶縁性基板の第1表面と反対側の第2表面に配置された接地導体と、
前記複数本のフィンガー電極配列の一方の側に所定の間隔をおいて配列された複数個のソース端子電極と、
前記複数個のソース端子電極の間に配列された複数個のドレイン端子電極と、
前記複数本のフィンガー電極配列の他方の側に所定の間隔をおいて配列された複数個のゲート端子電極と、
前記ソース端子電極の下部の前記半絶縁性基板に配置されたVIAホールと、
前記VIAホールの内壁面上に配置された絶縁膜と、
前記絶縁膜および前記半絶縁性基板の第2表面に形成され、前記ソース端子電極に対して前記半絶縁性基板の第2表面側から接続された接地電極と
を備えることを特徴とする半導体装置。 A semi-insulating substrate on a semiconductor chip;
A gate finger electrode, a source finger electrode and a drain finger electrode disposed on the first surface of the semi-insulating substrate, each having a plurality of fingers;
A ground conductor disposed on a second surface opposite to the first surface of the semi-insulating substrate;
A plurality of source terminal electrodes arranged at predetermined intervals on one side of the plurality of finger electrode arrays;
A plurality of drain terminal electrodes arranged between the plurality of source terminal electrodes;
A plurality of gate terminal electrodes arranged at a predetermined interval on the other side of the plurality of finger electrode arrays;
A VIA hole disposed in the semi-insulating substrate below the source terminal electrode;
An insulating film disposed on the inner wall surface of the VIA hole;
And a ground electrode formed on the second surface of the semi-insulating substrate and connected to the source terminal electrode from the second surface side of the semi-insulating substrate. .
前記複数個のドレイン端子電極に、所定本数の前記ドレインフィンガー電極を接続するドレイン電極配線と、
前記複数個のゲート端子電極に、所定本数の前記ゲートフィンガー電極を接続するゲート電極配線と
を備えたことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。 Source electrode wiring connecting the predetermined number of source finger electrodes to the plurality of source terminal electrodes;
A drain electrode wiring connecting a predetermined number of the drain finger electrodes to the plurality of drain terminal electrodes;
The semiconductor device according to claim 5, further comprising: a gate electrode wiring that connects a predetermined number of the gate finger electrodes to the plurality of gate terminal electrodes.
前記半絶縁性基板の第1表面に配置され,それぞれ複数のフィンガーを有するゲートフィンガー電極、ソースフィンガー電極およびドレインフィンガー電極と、
前記半絶縁性基板の第1表面と反対側の第2表面に配置された接地導体と、
前記半絶縁性基板の第1表面に配置され,前記ゲートフィンガー電極、前記ソースフィンガー電極および前記ドレインフィンガー電極ごとに複数のフィンガーをそれぞれ束ねて形成したゲート端子電極、ソース端子電極およびドレイン端子電極と、
前記ゲートフィンガー電極、前記ソースフィンガー電極および前記ドレインフィンガー電極の下部の半絶縁性基板上に形成された動作層と、
前記動作層近傍の小口径のVIAホールと前記接地導体近傍の大口径のVIAホールとからなる多段VIAホールと、
前記多段VIAホールの内壁面上に配置された絶縁膜と、
前記絶縁膜および前記半絶縁性基板の第2表面に形成され、動作層近傍の前記ソース端子電極に対して前記半絶縁性基板の第2表面側から接続された接地電極と
を備えることを特徴とする半導体装置。 A semi-insulating substrate on a semiconductor chip;
A gate finger electrode, a source finger electrode and a drain finger electrode disposed on the first surface of the semi-insulating substrate, each having a plurality of fingers;
A ground conductor disposed on a second surface opposite to the first surface of the semi-insulating substrate;
A gate terminal electrode, a source terminal electrode, and a drain terminal electrode, which are disposed on the first surface of the semi-insulating substrate and formed by bundling a plurality of fingers for each of the gate finger electrode, the source finger electrode, and the drain finger electrode; ,
An operating layer formed on a semi-insulating substrate below the gate finger electrode, the source finger electrode and the drain finger electrode;
A multistage VIA hole comprising a small-diameter VIA hole near the working layer and a large-diameter VIA hole near the ground conductor;
An insulating film disposed on the inner wall surface of the multistage VIA hole;
A ground electrode formed on the second surface of the insulating film and the semi-insulating substrate, and connected to the source terminal electrode in the vicinity of an operation layer from the second surface side of the semi-insulating substrate. A semiconductor device.
前記VIAホールの内壁面上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に接地電極を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a highly perpendicular VIA hole on a semi-insulating substrate in advance using a mask layer without a taper as a mask;
Forming an insulating film on the inner wall surface of the VIA hole;
Forming a ground electrode on the insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記VIAホールの内壁面上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に接地電極を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a sloped VIA hole with a mask layer having a taper as a mask on a semi-insulating substrate;
Forming an insulating film on the inner wall surface of the VIA hole;
Forming a ground electrode on the insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記マスク層上にレジスト層を形成する工程と、
光が通る領域を設けた第1マスクパターンを通して前記レジスト層に光を照射し、前記レジスト層に第1開口を形成する工程と、
第1開口を形成した前記レジスト層を加熱し、前記レジスト層の第1開口の周辺に第1開口側に向かって厚さが薄くなる第1テーパ領域を形成する工程と、
前記レジスト層の第1開口を利用して前記マスク層をエッチングし、前記半絶縁性基板の第2表面の一部が露出する第2開口を形成すると共に、前記第2開口の周辺に第2開口側に向かって厚さが薄くなる第2テーパ領域を形成する工程と、
前記マスク層上に残った前記レジスト層を除去する工程と、
前記第2開口を利用して前記半絶縁性基板をエッチングし、前記半絶縁性基板の第2表面側に位置する部分の内径の幅がこれよりも第1表面側に位置する部分の内径の幅よりも大きい第3テーパ領域を有するVIAホールを形成する工程と、
前記VIAホールの内壁面上に絶縁膜を形成する第8工程と、
前記絶縁膜上に接地電極を形成する第9工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a mask layer made of a material having an etching rate smaller than that of the semi-insulating substrate on the second surface of the semi-insulating substrate having electrodes formed on the first surface;
Forming a resist layer on the mask layer;
Irradiating the resist layer with light through a first mask pattern provided with a region through which light passes, and forming a first opening in the resist layer;
Heating the resist layer in which the first opening is formed, and forming a first taper region whose thickness decreases toward the first opening side around the first opening of the resist layer;
The mask layer is etched using the first opening of the resist layer to form a second opening in which a part of the second surface of the semi-insulating substrate is exposed, and a second is formed around the second opening. Forming a second tapered region whose thickness decreases toward the opening side;
Removing the resist layer remaining on the mask layer;
The semi-insulating substrate is etched using the second opening, and the inner diameter of the portion located on the second surface side of the semi-insulating substrate is smaller than the inner diameter of the portion located on the first surface side. Forming a VIA hole having a third taper region larger than the width;
An eighth step of forming an insulating film on the inner wall surface of the VIA hole;
And a ninth step of forming a ground electrode on the insulating film.
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