JP5532743B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、GaAs基板、及びその基板の裏面に形成されNi合金又はNiから構成された電極層を含む半導体装置及びその製造方法に関し、特に、ウエハが反るのを防止できる半導体装置及びその製造方法に関する。
従来、GaAs基板にクラックが生じるのを防止するために、GaAs基板の裏面にNiから構成された電極層が形成された、半導体装置が知られている(例えば、特許文献1)。また、研削により薄層化されたGaAs基板を補強するために、GaAs基板の裏面に、Ni合金又はNiから構成された電極層を形成することがある。
また、ウエハの状態で測定されたチップの特性が、チップがウエハから切り分けられた後に、チップに熱が加わって変化することがある。これを防止するため、チップが切り分けられる前のウエハに熱処理を行なうことがある。
特開平4−211137号公報
そして、薄層化されたGaAs基板の裏面にNi合金又はNiから構成された電極層を形成して半導体装置を製造する際にも、上述したチップの特性変化を防止するため、それらGaAs基板及び電極層を含むウエハに熱処理を行なうことがある。この場合、電極層からGaAs基板にNiが拡散することがある。
この拡散が起こった場合、GaAs基板において電極層との界面付近には、Ni‐GaAs拡散層が生成する。このNi‐GaAs拡散層は、GaAs基板の(100)面に、エピタキシャルに形成されたNiGaAs層であることが知られている(A.Lahav J.Appl.Phys.,60,991 (1986))。そして、表1に示すように、GaAs基板及びNi‐GaAs拡散層の間には4%程度の格子不整合が生じる。これにより、GaAs基板及びNi‐GaAs拡散層は、Ni‐GaAs拡散層及びGaAs基板から応力をそれぞれ受けることになる。
Figure 0005532743
* GaAsの格子定数は、GaAs がpseudo cubic構造であると仮定した場合の値。
図1は、GaAs基板の裏面にNi-Pから構成された電極層が無電解めっきにより形成されたウエハに、250℃の熱処理を4時間実施した前後において、そのウエハにデプスオージェ分析を行なった結果を示すグラフである。図2は、GaAs基板の裏面にNi-Pから構成された厚さが0.3μmの電極層が無電解めっきにより形成されたウエハに、250℃の熱処理を4時間実施した前後において、そのウエハにXRDの結晶性解析を行なった結果を示すグラフである。
図1のグラフに示すように、熱処理後の電極層のPの組成は、熱処理前の電極層のPの組成の1.5倍程度に上昇している。また、図2の熱処理前のグラフにNi-Pのアモルファスを示すブロードなピークが表れているのに、同図の熱処理後のグラフには、そのピークの代わりにNiP及びNi12を示すピークが表れている。
これらの内容から分かるように、上述したNiの拡散により、Ni合金から構成された電極層では、Ni合金の組成が変化して、Ni合金が結晶化する。そして、結晶化した場合には、電極層が収縮することになる。この結果、GaAs基板は電極層から応力を受ける。
以上のように、GaAs基板はNi‐GaAs拡散層及び電極層の両方から応力を受ける。また、Ni‐GaAs拡散層はGaAs基板から応力を受ける。このため、GaAs基板及び、GaAs基板の裏面に形成されNi合金又はNiから構成された電極層を含むウエハに熱処理を行なう場合、そのウエハは反る場合がある。
図3は、GaAs基板の裏面に、電極層として0.3μmのNi-P層及び4μmのAu層が順に形成されたウエハに250℃の熱処理を4時間実施した場合のウエハの反り量とGaAs基板の厚さの関係を示すグラフである。GaAs基板の厚さが50μmでは、ウエハの反り量は約6mmである。通常、ウエハの反り量が3mm以上になると、ウエハのテスト工程やダイシング工程で不具合が生じる。GaAs基板の厚さが50μmの場合には、これらの工程で不具合が生じることになる。
本発明は、この問題を解決するためになされ、ウエハが反るのを防止できる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
第1の発明に係る半導体装置は、互いに対向する第1及び第2の主面を有するGaAs基板と、前記GaAs基板の前記第1の主面上に形成され、Pd、Taの少なくとも1つから構成された第1の金属層と、前記第1の金属層上に形成され、Ni系合金又はNiから構成された第2の金属層と、を備え、前記第1の金属層は、Taから構成された第4の金属層と、前記第4の金属層及び前記第2の金属層の間に形成され、Moから構成された第5の金属層と、を含み、前記第4の金属層は前記第1の主面上に直接形成されることを特徴とするものである。
第2の発明に係る半導体装置の製造方法は、GaAs基板の第1の主面上に、Pd、Taの少なくとも1つから構成された、第1の金属層を形成する工程と、前記第1の金属層上に、Ni系合金又はNiから構成された、第2の金属層を形成する工程と、前記第2の金属層を形成した後に、前記GaAs基板、前記第1及び第2の金属層をアニールする工程と、を備え、前記第1の金属層を、Taから構成された第4の金属層と、前記第4の金属層及び前記第2の金属層の間に形成され、Moから構成された第5の金属層と、を含む層にし、前記第4の金属層を前記第1の主面上に直接形成することを特徴とするものである。
本発明により、ウエハが反るのを防止できる。
GaAs基板の裏面にNi-Pから構成された電極層が無電解めっきにより形成されたウエハに、250℃の熱処理を4時間実施した前後において、そのウエハにデプスオージェ分析を行なった結果を示すグラフである。 GaAs基板の裏面にNi-Pから構成された厚さが0.3μmの電極層が無電解めっきにより形成されたウエハに、250℃の熱処理を4時間実施した前後において、そのウエハにXRDの結晶性解析を行なった結果を示すグラフである。 GaAs基板の裏面に、電極層として0.3μmのNi-P層及び4μmのAu層が順に形成されたウエハに250℃の熱処理を4時間実施した場合のウエハの反り量とGaAs基板の厚さの関係を示すグラフである。 実施の形態1に係る半導体装置を示す断面図である。 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。 第1の比較例に係る半導体装置の断面図である。図8を参照しながら、実施の形態1の効果を説明する。 実施の形態1に係るウエハ及び第1の比較例に係るウエハにXRDの結晶解析を行なった結果をそれぞれ示すグラフである。 実施の形態1に係るウエハの反り量とGaAs基板の厚さの関係、及び第1の比較例に係るウエハの反り量とGaAs基板の厚さの関係をそれぞれ示すグラフである。 実施の形態1の変形例に係る半導体装置の縦断面図である。 実施の形態1の変形例に係る半導体装置の縦断面図である。 実施の形態2に係る半導体装置を示す断面図である。 実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。 実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。 実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。 実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。 実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。 実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。 第2の比較例に係る半導体装置の断面図である。 実施の形態2の変形例に係る半導体装置の縦断面図である。 実施の形態3に係る半導体装置を示す断面図である。 実施の形態3に係る半導体装置の製造方法の要部を示す工程図である。 実施の形態3に係る半導体装置の製造方法の要部を示す工程図である。 実施の形態3に係る半導体装置の製造方法の要部を示す工程図である。 実施の形態3の変形例に係る半導体装置の縦断面図である。
実施の形態1.
図4は、実施の形態1に係る半導体装置を示す断面図である。GaAs基板10の第1の主面12上に、電極層14が形成されている。電極層14は、GaAs基板10の第1の主面12上に形成された拡散バリア層(第1の金属層)16、拡散バリア層16上に形成されたNi合金層(第2の金属層)18、及びNi合金層18上に形成された高導電性層20を含む。
拡散バリア層16はPdから構成され、厚さが0.05μmである。Ni合金層18はNi‐Pから構成され、厚さが0.3μmである。高導電性層20はAuから構成され、厚さが4μmである。
図5〜図7は、実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。図5〜図7を参照しながら、半導体装置の製造方法を説明する。
まず、図5に示すように、スパッタ法により、GaAs基板10の第1の主面12上に拡散バリア層(第1の金属層)16を形成する。この際、拡散バリア層16をPdから構成し、その厚さを0.05μmにする。
次に、図6に示すように、無電解めっきにより、拡散バリア層16上にNi合金層(第2の金属層)18を形成する。この際、Pd活性化処理を前処理として行なうことにより、置換還元性の拡散バリア層16の無電解めっきを実行できる。また、Ni合金層18をNi‐Pから構成し、その厚さを0.3μmにする。なお、拡散バリア層16がPdから構成される場合、前処理のPd活性化処理を省略できる。
次に、置換Auめっき層(図示せず)をNi合金層18上に形成する。この際、置換Auめっき層の厚さを0.05μm程度にする。
次に、図7に示すように、電解めっきにより、Ni合金層18上に、置換Auめっき層をシード層として高導電性層20を形成する。この際、高導電性層20をAuから構成し、その厚さを4μmにする。なお、高導電性層20により電極層14の電気伝導性を確保する。以上により、拡散バリア層16、Ni合金層18、及び高導電性層20を含む電極層14が形成される。
次に、GaAs基板10、拡散バリア層16、Ni合金層18、及び高導電性層20を含む半導体装置全体を250度でアニールする。
図8は、第1の比較例に係る半導体装置の断面図である。図8を参照しながら、実施の形態1の効果を説明する。
第1の比較例に係る半導体装置では、GaAs基板10の第1の主面12上に、電極層14としてNi合金層18が形成されている。ところが、GaAs基板10及びNi合金層18の間に拡散バリア層16が設けられていない。また、Ni合金層18上には高導電性層20が設けられていない。
このため、課題で説明したように、GaAs基板10及びNi合金層18を含む装置全体を250度でアニールする場合、Ni合金層18からGaAs基板10にNiが拡散する。これにより、Ni‐GaAs拡散層22が形成され、GaAs基板10やNi‐GaAs拡散層22が応力を受ける。このため、GaAs基板10及びNi合金層18を含むウエハが反る問題が生じる。
一方、実施の形態1に係る半導体装置には、GaAs基板10及びNi合金層18の間に拡散バリア層16が形成されている。そして、拡散バリア層16はPdから構成され、厚さが0.05μmとなっている。
このため、Ni合金層18からGaAs基板10にNiが拡散するのを防止できる。 図9は、実施の形態1に係るウエハ及び第1の比較例に係るウエハにXRDの結晶解析を行なった結果をそれぞれ示すグラフである。図10は、実施の形態1に係るウエハの反り量とGaAs基板の厚さの関係、及び第1の比較例に係るウエハの反り量とGaAs基板の厚さの関係をそれぞれ示すグラフである。XRDの結晶解析の結果からは、第1の比較例と比べて、実施の形態1では、NiP及びNi12のピークが見られないことがわかる。これは、Ni合金層18を構成するNi‐Pの結晶化が抑制されていることを示す。そして、第1の比較例と比べて、実施の形態1では、ウエハの反り量が1/2以下に低減している。
このように、Ni合金層18で、Ni合金が結晶化するのを抑制できる。また、GaAs基板で、Ni‐GaAs拡散層22が形成されるのを抑制できる。この結果、GaAs基板やNi‐GaAs拡散層が応力を受けることは無くなる。従って、ウエハが反るのを防止できる。
また、実施の形態1に係る半導体装置には、第1の比較例に係る半導体装置とは異なり、Ni合金層18上に高導電性層20が形成されている。高導電性層20はAuから構成されている。Auは、Ni合金層18を構成するNi‐Pより導電性が高いため、電極層14の導電性を向上できる。
以下に、実施の形態1の変形例について説明する。
実施の形態1に係る半導体装置では、拡散バリア層16はPdから構成されたものでなくてもよい。拡散バリア層16が、Pd、Ta、Moの少なくとも1つから構成された層であれば、Ni合金層18からGaAs基板10にNiが拡散するのを防止できる。従って、ウエハが反るのを防止できる。この変形は、以下の実施の形態にも適用できる。
図11は、実施の形態1の変形例に係る半導体装置の縦断面図である。この変形例では、拡散バリア層16は、第1の拡散バリア層(第4の金属層)24及び第2の拡散バリア層(第5の金属層)26を含む。第1の拡散バリア層24は、Taから構成され、GaAs基板10の第1の主面12上に直接形成されている。第2の拡散バリア層26は、Moから構成され、第1の拡散バリア層24及びNi合金層18の間に形成されている。
そして、この変形例に係る半導体装置の製造方法では、まず、GaAs基板10の第1の主面12上に、第1の拡散バリア層24を形成する。次に、第1の拡散バリア層24上に、第2の拡散バリア層26を形成する。次に、第1の拡散バリア層24上に、Ni合金層18を形成する。
Taは、拡散バリア層16の他の構成材料であるPd及びMoと比較して、GaAs基板10との付着性が高い。Moは、拡散バリア層16の他の構成材料であるPd及びTaと比較して、Niの拡散をより効果的に防止する。従って、この変形例に係る半導体装置では、実施の形態1よりも効果的にウエハが反るのを防止するともに、GaAs基板10への電極層14の付着性を向上できる。なお、この変形は、以下の実施の形態にも適用できる。
また、拡散バリア層16の厚さは0.05μmでなくても、0.05μm以上であれば、ウエハが反るのを確実に防止できる。また、拡散バリア層16の厚さは0.05μm未満であっても、ウエハが反るのを防止する効果は得られる。この変形は、以下の実施の形態にも適用できる。
また、Ni合金層18は、Ni‐Pではなく、Ni−Bから構成されたものでもよい。また、電極層14は、Ni合金層18の代わりに、Niから構成された金属層を含むものでもよい。これらの場合にも、GaAs基板10にNiが拡散する問題は生じ、ウエハが反るのを防止する効果が得られる。この変形は、以下の実施の形態にも適用できる。
図12は、実施の形態1の変形例に係る半導体装置の縦断面図である。この変形例では、Ni合金層18上に高導電性層20が設けられていない。この変形例に係る半導体装置の製造方法では、Ni合金層18の形成後、Ni合金層18上に高導電性層20を形成しない。このため、実施の形態1と比較して、半導体装置の構造及びその製造方法が簡素化される。そして、実施の形態1と同様に、ウエハが反るのを防止できる。
そして、高導電性層20は、Auからではなく、Ag又はCuから構成されたものでもよい。Ag、CuもNi‐Pより導電性が高いため、この場合も、電極層14の導電性を向上できる。また、高導電性層20の厚さは4μmではなくても、0.1μm〜数10μmであれば、電極層14の導電性を向上できる。これらの変形は、以下の実施の形態にも適用できる。
そして、Ni合金層18及び高導電性層20の間に、Pdから構成される拡散バリア層(図示せず)を設けてもよい。Ni合金層18から高導電性層20にNiが拡散するのを防止できる。この変形は、以下の実施の形態にも適用できる。
また、実施の形態1に係る半導体装置の製造方法では、スパッタ法ではなく、蒸着法により、拡散バリア層16を形成してもよい。また、拡散バリア層16がPdから構成される場合、拡散バリア層16を無電解めっきで形成してもよい。この場合、Pd活性化液、スパッタ法、蒸着法等を用いて、数10nmのシード層を形成する。そして、拡散バリア層16を、シード層上に形成する。これらの変形は、以下の実施の形態にも適用できる。
更に、拡散バリア層16がPdから構成される場合、拡散バリア層16を電解めっきで形成してもよい。ただし、この場合には、拡散バリア層16の下地として給電層を形成する必要がある。給電層としては、例えば、Ti層及びAu層を順に形成したものが考えられる。この変形は、以下の実施の形態にも適用できる。
そして、Ni合金層18、又はNiから構成された金属層を形成する場合には、無電解めっきではなく、電解めっき、蒸着法、スパッタ法を用いてもよい。電解めっきでNi合金層18を形成する場合には、拡散バリア層16上に、Ni合金層18の下地として、Auから構成された給電層を形成する。この際、給電層を置換Auめっきで形成し、その厚さを50nm以上とする。この変形は、以下の実施の形態にも適用できる。
また、高導電性層20のシード層として置換Auめっき層を形成する代わりに、蒸着法によりAu層を形成してもよい。蒸着法により形成されたAu層も、同様にシード層となる。この変形は、以下の実施の形態にも適用できる。
更に、高導電性層20を形成する場合、電解めっきではなく、無電解めっきを用いてもよい。この変形は、以下の実施の形態にも適用できる。
実施の形態2.
図13は、実施の形態2に係る半導体装置を示す断面図である。GaAs基板10の第2の主面28上に、集積回路30が形成されている。集積回路30には、集積回路30の配線(図示せず)に接続された接地電極32が含まれている。そして、GaAs基板10には、第1の主面12から第2の主面28の接地電極32の位置まで貫通する貫通孔34が設けられている。
また、GaAs基板10の第1の主面12上及び貫通孔34内には、電極層14が形成されている。電極層14は、GaAs基板10の第1の主面12上に形成された拡散バリア層(第1の金属層)16、拡散バリア層16上に形成されたNi合金層(第2の金属層)18、及びNi合金層18上に形成された高導電性層20を含む。
拡散バリア層16はPdから構成され、貫通孔の側面36及び接地電極の貫通孔内に露出した面38に形成されている。拡散バリア層16は接地電極32に接続されている。拡散バリア層16の厚さは、0.05μmである。
そして、Ni合金層18はNi‐Pから構成され、貫通孔34内の拡散バリア層16上に形成されている。Ni合金層18の厚さは、0.3μmである。また、高導電性層20はAuから構成され、貫通孔34内のNi合金層18上に形成されている。高導電性層20の厚さは4μmである。
図14〜図19は、実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。図14〜図19を参照しながら、半導体装置の製造方法を説明する。
まず、図14に示すように、GaAs基板10の第2の主面28上に、接地電極32を含む集積回路30を形成する。この際、集積回路30の配線(図示せず)に接地電極32を接続する。
次に、図15に示すように、GaAs基板10の第2の主面28側に、ワックス(図示せず)を用いて、ガラス基板40を貼り付ける。この状態で、GaAs基板10の第1の主面12側を研削し、GaAs基板10を30〜100μm程度に薄層化する。
次に、GaAs基板10の第1の主面12上に、レジストをパターニングした後、ドライエッチングを行なう。これにより、図16に示すように、第2の主面28と互いに対向する第1の主面12から第2の主面28の接地電極32の位置まで貫通する貫通孔34を形成する。貫通孔34を形成した後は、レジストを有機処理又はアッシングにより除去する。
次に、図17に示すように、無電解めっきにより、GaAs基板10の第1の主面12上及び貫通孔34内に拡散バリア層(第1の金属層)16を形成する。この際、拡散バリア層16を、貫通孔の側面36及び接地電極の貫通孔内に露出した面38に形成する。また、拡散バリア層16をPdから構成し、その厚さを0.05μmにする。
次に、図18に示すように、無電解めっきにより、拡散バリア層16上にNi合金層(第2の金属層)18を形成する。この際、Ni合金層18を、貫通孔34内の拡散バリア層16上に形成する。また、Ni合金層18をNi‐Pから構成し、その厚さを0.3μmにする。
次に、同じく、図18に示すように、電解めっきにより、Ni合金層18上に高導電性層20を形成する。この際、高導電性層20を、貫通孔34内のNi合金層18上に形成する。また、高導電性層20をAuから構成し、その厚さを4μmにする。
次に、図19に示すように、GaAs基板10からガラス基板40を剥がし、有機洗浄によりGaAs基板10からワックスを除去する。次に、集積回路30、GaAs基板10、拡散バリア層16、Ni合金層18、及び高導電性層20を含む半導体装置全体を250度でアニールする。
図20は、第2の比較例に係る半導体装置の断面図である。図20を参照しながら、実施の形態2の効果を説明する。
第2の比較例に係る半導体装置では、GaAs基板10の第2の主面28上に、集積回路30が形成されている。GaAs基板10には貫通孔34が設けられている。GaAs基板10の第1の主面12上及び貫通孔34内には、電極層14としてNi合金層18が形成されている。ところが、GaAs基板10及びNi合金層18の間に拡散バリア層16が設けられていない。また、Ni合金層18上には高導電性層20が設けられていない。
このため、課題で説明したように、GaAs基板10及びNi合金層18を含む装置全体を250度でアニールする場合、Ni合金層18からGaAs基板10にNiが拡散する。これにより、Ni‐GaAs拡散層22が形成され、GaAs基板10やNi‐GaAs拡散層22が応力を受ける。このため、GaAs基板10及びNi合金層18を含むウエハが反る問題が生じる。
一方、実施の形態2に係る半導体装置には、GaAs基板10及びNi合金層18の間に拡散バリア層16が形成されている。そして、拡散バリア層16はPdから構成され、厚さが0.05μmとなっている。
このため、Ni合金層18からGaAs基板10にNiが拡散するのを防止できる。これにより、実施の形態1と同様に、Ni合金層18で、Ni合金が結晶化するのを抑制できる。また、GaAs基板10で、Ni‐GaAs拡散層22が形成されるのを抑制できる。この結果、GaAs基板10やNi‐GaAs拡散層22が応力を受けることは無くなる。従って、ウエハが反るのを防止できる。
また、Ni合金層18上に高導電性層20が形成されている。このため、実施の形態1と同様に、電極層14の導電性を向上できる。特に、高導電性層20が貫通孔34内のNi合金層18上に形成されているため、電極層14と接地電極32の間の導電性を向上できる。
更に、実施の形態1とは異なり、貫通孔の側面36及び接地電極の貫通孔内に露出した面38にも、拡散バリア層16が形成されている。このため、実施の形態1と比較して、拡散バリア層16を含む電極層14がGaAs基板10から剥がれるのをより効果的に防止できる。
以下に、実施の形態2の変形例について説明する。
図21は、実施の形態2の変形例に係る半導体装置の縦断面図である。この変形例では、Ni合金層18上に高導電性層20が設けられていない。この変形例に係る半導体装置の製造方法では、Ni合金層18の形成後、Ni合金層18上に高導電性層20を形成しない。このため、実施の形態2と比較して、半導体装置の構造及びその製造方法が簡素化される。そして、実施の形態2と同様に、ウエハが反るのを防止できる。
なお、実施の形態2に係る半導体装置の製造方法では、ワックスの代わりに、両面テープを用いて、GaAs基板10にガラス基板40を貼り付けてもよい。
また、ドライエッチングではなく、ウェットエッチングにより、貫通孔34を形成してもよい。
実施の形態3.
実施の形態3に係る半導体装置について、実施の形態2とは異なる点を中心に説明する。図22は、実施の形態3に係る半導体装置を示す断面図である。
貫通孔34内において、拡散バリア層(第1の金属層)16は貫通孔の側面36には形成されておらず、接地電極の貫通孔内に露出した面38にのみ形成されている。また、Ni合金層(第2の金属層)18は、貫通孔の側面36及び貫通孔34内の拡散バリア層16上に形成されている。
実施の形態3に係る半導体装置の製造方法について、実施の形態2とは異なる点を中心に説明する。図23〜図25は、実施の形態3に係る半導体装置の製造方法の要部を示す工程図である。
図23に示すように、スパッタ法を用いて、GaAs基板10の第1の主面12上及び貫通孔34内に拡散バリア層(第1の金属層)16を形成する。これにより、貫通孔34内においては、接地電極の貫通孔内に露出した面38にのみ、拡散バリア層16を形成する。
次に、図24に示すように、前処理としてPd活性化処理をした後、無電解めっきにより、拡散バリア層16上にNi合金層(第2の金属層)18を形成する。貫通孔34内においては、貫通孔の側面36及び貫通孔34内の拡散バリア層16上に、Ni合金層18を形成する。次に、高導電性層20を形成する。
次に、図25に示すように、GaAs基板10からガラス基板40を剥がし、ワックスを除去する。次に、半導体装置全体を250度でアニールする。
以下に、実施の形態3の効果を説明する。第2の比較例とは異なり、実施の形態3に係る半導体装置には、GaAs基板10の第1の主面12において、GaAs基板10及びNi合金層18の間に拡散バリア層16が形成されている。このため、GaAs基板10の第1の主面12近傍で、Ni合金層18からGaAs基板10にNiが拡散するのを防止できる。従って、GaAs基板10の第1の主面12上に形成されたNi合金層18で、Ni合金が結晶化するのを抑制できる。また、GaAs基板10の第1の主面12側近傍で、Ni‐GaAs拡散層22が形成されるのを抑制できる。
また、実施の形態2とは異なり、貫通孔の側面36において、GaAs基板10及びNi合金層18の間に拡散バリア層16が形成されていない。このため、GaAs基板10の貫通孔の側面36近傍に、Ni合金層18からNiが拡散することがある。ところが、GaAs基板10における貫通孔の側面36近傍にNiが拡散したとしても、ウエハが反る問題は起こらない。従って、実施の形態3では、貫通孔の側面36において、拡散バリア層16が形成されていないとしても、ウエハが反るのを防止できる。
また、Ni合金層18上に高導電性層20が形成されている。このため、電極層14の導電性を向上できる。
更に、実施の形態2とは異なり、拡散バリア層16ではなくNi合金層18が、貫通孔の側面36に形成されている。Ni合金層18は、拡散バリア層16よりGaAs基板10との密着性が高い。このため、実施の形態2と比較して、電極層14がGaAs基板10から剥がれるのをより効果的に防止できる。
以下に、実施の形態3の変形例について説明する。
図26は、実施の形態3の変形例に係る半導体装置の縦断面図である。この変形例では、Ni合金層18上に高導電性層20が設けられていない。この変形例に係る半導体装置の製造方法では、Ni合金層18の形成後、Ni合金層18上に高導電性層20を形成しない。このため、実施の形態3と比較して、半導体装置の構造及びその製造方法が簡素化される。そして、実施の形態3と同様に、ウエハが反るのを防止できる。
また、実施の形態3では、スパッタ法ではなく、蒸着法により、拡散バリア層16を形成してもよい。この場合にも、拡散バリア層16は、貫通孔34内においては、接地電極の貫通孔内に露出した面38にのみ形成される。従って、同様の効果が得られる。
また、スパッタ法又は蒸着法によって、拡散バリア層16を形成する時には、貫通孔34内において、貫通孔の側面36に、拡散バリア層16が形成されることもある。この場合、貫通孔の側面36の拡散バリア層16は、第1の主面12の拡散バリア層16の厚さの1/10以下になる。この場合も、GaAs基板10及び電極層14を含むウエハが反るのを防止できる。
10 GaAs基板
12 第1の主面
14 電極層
16 拡散バリア層
18 Ni合金層
20 高導電性層
22 Ni‐GaAs拡散層
24 第1の拡散バリア層(第4の金属層)
26 第2の拡散バリア層(第5の金属層)
28 第2の主面
30 集積回路
32 接地電極
34 貫通孔
36 貫通孔の側面
38 接地電極の貫通孔内に露出した面
40 ガラス基板

Claims (12)

  1. 互いに対向する第1及び第2の主面を有するGaAs基板と、
    前記GaAs基板の前記第1の主面上に形成され、Pd、Taの少なくとも1つから構成された第1の金属層と、
    前記第1の金属層上に形成され、Ni系合金又はNiから構成された第2の金属層と、を備え
    前記第1の金属層は、Taから構成された第4の金属層と、前記第4の金属層及び前記第2の金属層の間に形成され、Moから構成された第5の金属層と、を含み、
    前記第4の金属層は前記第1の主面上に直接形成されることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記第2の主面上に形成された接地電極を含む回路を更に備え、
    前記GaAs基板は、前記第1の主面から前記第2の主面の前記接地電極の位置まで貫通する貫通孔を有し、
    前記第1の金属層は、前記貫通孔の側面及び前記接地電極の前記貫通孔内に露出した面に形成され、
    前記第2の金属層は、前記貫通孔内の前記第1の金属層上に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記貫通孔の側面に形成された前記第1の金属層の厚さは、前記第1の主面上に形成された前記第1の金属層の厚さの1/10以下であることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
  4. 前記第2の主面上に形成された接地電極を含む回路を更に備え、
    前記GaAs基板は、前記第1の主面から前記第2の主面の前記接地電極の位置まで貫通する貫通孔を有し、
    前記第1の金属層は、前記接地電極の前記貫通孔内に露出した面に形成され、
    前記第2の金属層は、前記貫通孔の側面及び前記貫通孔内の前記第1の金属層上に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  5. 前記第2の金属層上に形成され、Au、Ag、Cuのいずれかから構成された第3の金属層を更に備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。
  6. 前記第1の金属層の厚さは0.05μm以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置。
  7. GaAs基板の第1の主面上に、Pd、Taの少なくとも1つから構成された、第1の金属層を形成する工程と、
    前記第1の金属層上に、Ni系合金又はNiから構成された、第2の金属層を形成する工程と、
    前記第2の金属層を形成した後に、前記GaAs基板、前記第1及び第2の金属層をアニールする工程と、
    を備え
    前記第1の金属層を、Taから構成された第4の金属層と、前記第4の金属層及び前記第2の金属層の間に形成され、Moから構成された第5の金属層と、を含む層にし、
    前記第4の金属層を前記第1の主面上に直接形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 前記第1の金属層を形成する前に、前記第1の主面と互いに対向する前記GaAs基板の第2の主面上に、接地電極を含む回路を形成する工程と、
    前記第1の金属層を形成する前、前記回路を形成した後に、前記第1の主面から前記第2の主面の前記接地電極の位置まで貫通する貫通孔を形成する工程と、
    を更に備え、
    前記第1の金属層を無電解メッキにより形成し、
    前記第1の金属層を形成する時、前記貫通孔の側面及び前記接地電極の前記貫通孔内に露出した面に前記第1の金属層を形成し、
    前記第2の金属層を形成する時、前記貫通孔内の前記第1の金属層上に前記第2の金属層を形成することを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記第1の金属層を形成する前に、前記第1の主面と互いに対向する前記GaAs基板の第2の主面上に、接地電極を含む回路を形成する工程と、
    前記第1の金属層を形成する前、前記回路を形成した後に、前記第1の主面から前記第2の主面の前記接地電極の位置まで貫通する貫通孔を形成する工程と、
    を更に備え、
    前記第1の金属層を蒸着又はスパッタにより形成し、
    前記第1の金属層を形成する時、前記接地電極の前記貫通孔内に露出した面に前記第1の金属層を形成し、
    前記第2の金属層を形成する時、前記貫通孔の側面及び前記貫通孔内の前記第1の金属層上に前記第2の金属層を形成することを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記第1の金属層を形成する前に、前記第1の主面と互いに対向する前記GaAs基板の第2の主面上に、接地電極を含む回路を形成する工程と、
    前記第1の金属層を形成する前、前記回路を形成した後に、前記第1の主面から前記第2の主面の前記接地電極の位置まで貫通する貫通孔を形成する工程と、
    を更に備え、
    前記第1の金属層を蒸着又はスパッタにより形成し、
    前記第1の金属層を形成する時、前記貫通孔の側面及び前記接地電極の前記貫通孔内に露出した面に前記第1の金属層を形成し、
    前記第2の金属層を形成する時、前記貫通孔内の前記第1の金属層上に前記第2の金属層を形成し、
    前記貫通孔の側面の前記第1の金属層の厚さを、前記第1の主面の前記第1の金属層の厚さの1/10以下にすることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 前記第2の金属層を形成した後、前記GaAs基板、前記第1及び第2の金属層をアニールする前に、前記第2の金属層上に、Au、Ag、Cuのいずれかから構成された第3の金属層を形成する工程を更に備えることを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 前記第1の金属層の厚さを、0.05μm以上にすることを特徴とする請求項7〜11のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
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