JP5649322B2 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、パターン外析出を抑制し、密着力の低下を防止することができる半導体装置および半導体装置の製造方法に関するものである。

ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパワー半導体素子の裏面電極は、半導体ウエハ全面に形成され、複数の電極材料から成る多層構造に成っている。例えば、ＩＧＢＴの場合、裏面電極には接続に必要なはんだ付け性が満足するよう、一般的にＡｌ、Ｎｉ、Ａｕから成る多層構造の表面処理が施されている。電極の形成方法として、スパッタ、蒸着等の乾式成膜法とめっき等の湿式成膜法がある。乾式成膜法は電極の成膜方法として一般的な方法であるが、スループット（単位時間あたりの半導体ウエハ処理量）の増大、コスト削減の点から、近年では湿式成膜による電極の形成が注目されており、その湿式成膜法の一つとして無電解めっきが広く用いられている。

一般的に半導体素子用の無電解めっきは前処理液の液性により、アルカリ法と酸性法があり、アルカリ法は前処理液の基本組成が水酸化ナトリウムであるため、半導体ウエハのパターン保護等に使用されているレジストに損傷を与え、Ｎａ汚染の懸念がある。一方、酸性法は、液の基本組成がフッ化物、硫酸等の酸であり、アルカリ法と比べレジストの損傷が軽微であるため、レジストが多用されている半導体ウエハに対して多く使用されている。酸性法においては、前処理液に硫酸、塩酸、リン酸、フッ化水素酸から成る液から１種または２種以上を組み合わせた酸性タイプの液を使用し、めっきする方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２６３２６７号公

従来の半導体装置および半導体装置の製造方法は酸性法をパワー半導体素子の電極形成に利用する場合、Ａｌ合金電極に対する反応性がアルカリ法よりも低いため、Ａｌ電極のエッチング量を最小限に抑えられるメリットがある反面、後に形成されるめっき膜とのアンカー効果が小さくなり、Ａｌ電極とめっき膜間の密着力が非常に小さくなるという問題点がある。

また、酸性法はエッチング工程でＡｌスマット除去をかねる場合があるため、エッチング液、そしてジンケート液にフッ化物系の酸を使用することが多い。フッ化物系の酸はＡｌ電極だけではなく、パターン外ベアシリコンの自然酸化膜も同時にエッチングしてしまうため、半導体ウエハ端面、ダイシングライン等のベアシリコン部位に非選択的にめっきが析出してしまう問題点があった。

さらにはそのことにより、装置の誤認知が発生し、搬送ミスやダイシング工程におけるダイシングブレードの破損、結果、半導体ウエハチッピングを誘発し、歩留まりが低下するという問題点があった。さらには、近年、高速ダイシング、高品質ダイシング等が可能な透過性レーザ光を利用したステルスダイシングが利用されており、このステルスダイシングについては、ダイシングラインへの非選択的なめっきの析出がレーザ光の集光位置を変化させるという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、パターン外析出を抑制し、密着力の低下を防止することができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

この発明は、半導体Ｓｉウエハと、半導体Ｓｉウエハ上にパターンニングして形成され最表面に複数の凹部が形成されたＡｌ−Ｓｉ金属層と、複数の凹部が形成されたＡｌ−Ｓｉ金属層上に形成されたＡｌ２Ｏ３酸化膜およびと半導体Ｓｉウエハが露出した箇所上に形成されたＳｉＯ２酸化膜と、複数の凹部が形成されたＡｌ−Ｓｉ金属層上にＡｌ２Ｏ３酸化膜を介して各凹部を埋め込むように形成されたＮｉめっき膜とを備えたものである。

また、この発明は半導体Ｓｉウエハの表裏面にパターニングして形成されたＡｌ−Ｓｉ金属層の最表面に複数のＳｉ粒を形成を１００〜４００℃の間で処理するベーク処理工程と、
各Ｓｉ粒を選択的に除去し各マイクロ孔を形成するとともにＡｌ−Ｓｉ金属層上にＡｌ２Ｏ３酸化膜および半導体Ｓｉウエハが露出した箇所上にＳｉＯ２酸化膜を形成するエッチング処理工程と、
各マイクロ孔の大きさを大きくして凹部として形成するジンケート処理工程と、
Ａｌ−Ｓｉ金属層上に各凹部が埋め込まれるようにＮｉめっき膜を形成する無電解めっき法工程とを備えたものである。

この発明の半導体装置は、上記のように構成されているので、パターン外析出を抑制し、密着力の低下を防止することができる。

また、この発明の半導体装置の製造方法は、上記のように行われているので、パターン外析出を抑制し、密着力の低下を防止することができる。

この発明の実施の形態１の半導体装置の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法を示す断面図である。 この発明の実施の形態２の半導体装置および半導体装置の製造方法を示す断面図である。 この発明の比較例１の半導体装置の断面図である。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における半導体装置の構成を示す図、図２は図１に示した半導体装置の製造方法を示す図である。図において、Ｓｉを主原料とした半導体ウエハ１と、半導体ウエア１の表裏面上の所望の箇所にパターニングして形成された、配線層としてのＡｌ−Ｓｉ金属層２およびダイシングするためのラインとしてのダイシングライン１３およびこれらＡｌ−Ｓｉ金属層２およびダイシングライン１３をパターンするための有機材料にて成るレジスト５と、Ａｌ−Ｓｉ金属層２の最表面に形成された深さが例えば５０ｎｍ〜５００ｎｍにて成る凹部９と、Ａｌ−Ｓｉ金属層２および半導体ウエハ１の露出した箇所、すなわち、ダイシングライン１３上および半導体ウエハ１のエッジ部分上に形成された酸化膜１１と、Ａｌ−Ｓｉ金属層２上にこの酸化膜１１を介して凹部９内を埋め込むように形成されためっき膜１５とを備えている。そして、めっき膜１５は、Ａｌ−Ｓｉ金属層２上に形成された例えばＮｉから成るＮｉめっき膜３と、Ｎｉめっき膜３上に形成された例えばＡｕから成るＡｕめっき膜４とにて構成されている。尚、半導体ウエハが露出した箇所とは、Ａｌ−Ｓｉ金属層のパターニングにおいて露出している箇所を示すものであり、レジスト５が形成されている箇所には酸化膜１１は形成されていないものである。

次に上記のように構成された実施の形態１の半導体装置の製造方法について図２を交えて説明する。まず、半導体ウエハ１の表面にレジスト５にて所定の位置に所定の形状で開口電極がパターニングされたＡｌ−Ｓｉ合金層２およびダイシングライン１３を形成する（図２（ａ））。この、Ａｌ−Ｓｉ金属層２は例えばスパッタ法にて成膜され、膜厚は適宜設定が可能であるが、０．５μｍ〜５μｍであることが好ましい。

次に、ベーク処理を行う。このベーク処理は加熱を行う処理のことであり、Ａｌ−Ｓｉ金属層２内に分散しているＳｉの一部をＡｌ−Ｓｉ金属層２の最表面に凝集させ複数のＳｉ粒７を形成する（図２（ｂ））。ベーク処理の具体的な方法としては、ベーク処理の温度、時間は個々のスパッタ装置の性能、Ａｌ−Ｓｉ金属層２のＳｉ含有量等により、形成されるＡｌ−Ｓｉ金属層２の膜質が異なるため、特に限定されないが、ポリイミドの変形や灰化の抑制等、パターン保護の点から、例えば、１００℃〜４００℃で３０分〜１２０分のベーク処理が好ましい。このようなベーク処理を行うと、Ａｌ−Ｓｉ金属層２の最表面に平均深さ数十ｎｍ程度のＳｉ粒７を凝集させて形成することができる。次に、脱脂処理を行い、Ａｌ−Ｓｉ金属層２から有機異物、無機異物等の表面汚染物を除去し、液ぬれ性を確保する。

次に、エッチング処理を行い、Ａｌ−Ｓｉ金属層２の最表面に凝集させた複数のＳｉ粒７を選択的にエッチングし、Ａｌ−Ｓｉ金属層２の最表面に数十ｎｍ程度のマイクロ孔８を形成する（図２（ｃ））。エッチング処理の工程とは、一般的なエッチング処理の工程同様にＡｌ−Ｓｉ金属層２の最表面全体をエッチングし、Ａｌ−Ｓｉ金属層２を活性化させる工程と、本発明の特徴と成るＡｌ−Ｓｉ金属層２の後述工程にて形成されるＮｉめっき層３との密着力の低下を防止させるため、Ａｌ−Ｓｉ金属層２の最表面に形成されたＳｉ粒７を選択的に除去する工程、および半導体ウエハ１の露出したベアシリコン上に酸化膜１１を形成する工程を同時に行うものである。

エッチング処理の具体的な方法としては、エッチング処理に使用するエッチング液として、フッ化物に酸化剤を混合させたエッチング液を用いることである。また、例えば、フッ化物としては、フッ化水素酸、または、フッ化アンモニウムを用いることが好ましく、酸化剤としては過酸化水素または硝酸を用いることが好ましい。より好ましくは、０．１ｗｔ％〜０．５ｗｔ％に調整したフッ化水素酸または０．５ｗｔ％〜１．０ｗｔ％に調整したフッ化アンモニア水溶液に０．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％に調整した過酸化水素または０．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％に調整した硝酸を加え調整したエッチング液のいずれかを用いることが好ましい。尚、本発明において特に断らない限りｗｔ％は、調整した溶液全体に対する値を示す。

このような特定の濃度に調整したフッ化物と酸化剤とを混合したエッチング液によりエッチング処理することで、上記のＳｉ粒７の除去をより完全なものとし、後述工程にて形成されるＮｉめっき膜３との密着力を高めることができる。また、エッチング処理におけるエッチング液への浸漬時間は、後述のエッチング液の液温などにも影響されるため、特に限定されないが、通常、３０秒〜１８０秒とすることで、Ｓｉ粒７の除去を完全なものとし、後述工程にて形成されるＮｉめっき膜３との密着力を高めることができる。また、エッチング処理におけるエッチング液を液温は、室温で処理することが可能であるが、適宜液温を調整してもよい。また、エッチング効率および電極保護等の点から、１５℃〜３０℃に調整しておくことがより好ましい。

以上のことを考慮すると、エッチング処理の種類と液温と時間との組み合わせとしては、例えば、０．５ｗｔ％のフッ化アンモニウム水溶液に０．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の過酸化水素を混合した水溶液をエッチング液として使用する場合、液温、１５℃〜２５℃、処理時間６０秒〜１８０秒であることが好ましい。フッ化物と酸化剤との混合されたエッチング液の使用により、Ｓｉ粒７の除去と同時にダイシングライン１３、半導体ウエハ１のエッジ等のベアシリコン上の酸化膜が形成される。このためＮｉめっき膜との密着力の低下を防止するとベアシリコンへの非選択的なＮｉめっき膜の析出は抑制できる。

このような上記エッチング液を使用することにより、このＡｌ−Ｓｉ金属層２の最表面に形成されたＳｉ粒７を選択的に除去し、Ａｌ−Ｓｉ金属層２にマイクロ孔８を形成することができる理由について説明する。それは、酸化剤の作用により、Ａｌ−Ｓｉ電極層２の最表面に形成されたＳｉ粒７は酸化されＳｉＯ２と成り、ＳｉＯ２がエッチング液のフッ化物により溶解除去されるためである。また、半導体ウエハ１が露出している部分は上記に示した部分（ベアシリコンの部分）と同様、スライトエッチングされる。しかしながら、エッチング後のベアシリコンには上記酸化剤の効果により酸化膜１１が形成されるため、非選択的なＮｉめっき膜の析出が抑制できる。

ここで、この非選択的なＮｉめっき膜の析出が抑制できる理由について説明する。通常のフッ化物のみの酸性エッチング液を使用した場合、ベアシリコンに形成されている自然酸化膜が、一部エッチングされ、自然酸化膜が除去された後にベアシリコン（Ｓｉ）が露出する。このように、ベアシリコンが露出することで次々工程のＮｉめっき法工程でＮｉがＳｉ上に析出することに成る。この理由としては、Ｓｉの標準酸化還元電位は−０．８６（Ｖｖｓ．ＮＨＥ）であり、Ｎｉの標準酸化還元電位は−０．２５（Ｖｖｓ．ＮＨＥ）より低いためである。

無電解Ｎｉめっき液中において、Ｓｉの酸化膜１１上にＮｉ核は析出しないが、清浄なＳｉ上にはＮｉ核が析出する。つまり、Ｎｉ^２＋イオンはＳｉに比べ高い酸化還元電位を持つため、Ｓｉを表面から電子を引き抜いて還元し、Ｎｉ核と成ってＳｉ表面に付着する。その結果、無電解Ｎｉめっき法の自己触媒析出性により、非選択的に析出したＮｉを核として、半導体ウエハ１の露出している端面、および、ダイシングライン等のベアシリコン上には非選択的にＮｉが成長、析出することに成る。しかし、本発明ではパターン外のベアシリコン上および半導体ウエハ１の端面は酸化されているため、上記Ｎｉの析出が起こらない。このことにより、フッ化物と酸化剤とが混合されたエッチング液の使用により、Ａｌ−Ｓｉ金属層２の最表面へのマイクロ孔８の形成とベアシリコンへの非選択的なめっきの析出抑制を行うことが可能である。

次に、ジンケート処理を行い、マイクロ孔８を深さ５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度の凹部９に成長させる（図２（ｄ））。このジンケート処理工程は、清浄化したＡｌ−Ｓｉ金属層２にＺｎめっき膜６を付与すると同時に上記エッチング工程で形成したマイクロ孔８を凹部９に成長させる工程である。ジンケート液は上記エッチング液のフッ化物と、酸化剤として過酸化水素を組み合わせた液をベースとしジンケート液が使用できる。本発明では上記ジンケート液を使用することで、マイクロ孔８を凹部９に成長させることができる。これは、半導体ウエハ１をジンケート液に浸漬させるとＡｌとＺｎとの置換反応が進行し、Ａｌ−Ｓｉ金属層２上にＺｎが析出し、Ｚｎめっき膜６が形成される。このとき、Ｚｎめっき膜６は接液面積が大きいマイクロ孔８に優先的に析出する。その結果、マイクロ孔８に多く析出したＺｎがＡｌと局部電池を形成するため、マイクロ孔８の周辺近傍で優先的にＡｌの溶出が起こり、その結果、深さ５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度の凹部９に成長する。尚、Ｚｎめっき膜６は便宜上、図において厚みを有するように示されているが、実際の厚みは、〜０．１μｍと薄膜である。

ジンケート処理工程におけるジンケート液への浸漬時間は、後述の液温などにも影響されるため、特に限定されないが、通常、３０秒〜１８０秒とすることで、凹部９の形成を完全なものとし、後述工程に形成されるＮｉめっき膜３との密着力を高めることができる。また、上記ジンケート液を用いる場合は、室温で処理することができるが、適宜液温を調整してもよい。電極保護の点からジンケート液の液温は１５℃〜３０℃に調整しておくことがより好ましい。ジンケート処理の液温と時間の組み合わせとしては、０．５ｗｔ％のフッ化アンモニウム水溶液に０．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の過酸化水素を混合した液をベースとしたジンケート液を用いる場合、液温、１５℃〜２５℃、処理時間３０秒〜１８０秒であることが好ましい。その結果、Ａｌ−Ｓｉ金属層２とめっき膜１５の密着力の低下を防止することができる。

次に、無電解Ｎｉめっき法工程を行い、Ａｌ−Ｓｉ金属膜２上に凹部９を埋め込むようにＮｉめっき膜３を形成する（図２（ｅ））。一般的に無電解Ｎｉめっき法工程は、前工程でＡｌ−Ｓｉ金属層２に付与したＺｎめっき膜６が溶出すると同時に、Ｎｉが還元析出した後、Ｎｉが自己触媒析出する工程である。この工程に用いる無電解Ｎｉめっき液は、無電解Ｎｉめっきのための従来公知のめっき液が使用できる。例えば、金属塩として２ｗｔ％の硫酸ニッケル、還元剤として２ｗｔ％の次亜リン酸ナトリウム、酸化剤として１０ｗｔ％のクエン酸、リンゴ酸、コハク酸等を含み、硫酸または水酸化ナトリウムを用いてｐＨを４．５に調整しためっき液等が使用できる。半導体ウエハ１の無電解Ｎｉめっき液への浸漬時間と液温については、所望の膜厚のＮｉめっき膜３を得ることができるよう、適宜設定することができる。例えば、液温８０℃、めっき時間２０分とすることで膜厚が４μｍ程度のＮｉめっき膜３を得ることができる。

次に、置換型無電解Ａｕめっき処理を行い、Ｎｉめっき膜３上にＡｕめっき膜４を形成し、Ｎｉめっき膜３およびＡｕめっき膜４にて成るめっき膜１５を形成する（図２）。置換型無電解Ａｕめっき液は、従来から用いられている、シアン系、亜硫酸金系のＡｕめっき液が使用できる。シアン系の置換型無電解Ａｕめっき液としては、例えばシアン化金カリウム、シアン化ナトリウム等を含み、ｐＨを６．８に調整した液、亜硫酸金系のめっき液としては、亜硫酸金ナトリウム等を含み、ｐＨを７．０に調整した液が使用できる。半導体ウエハ１の置換型無電解Ａｕめっき液への浸漬時間と液温については、所望の膜厚のＡｕめっき膜４を得ることができるよう、適宜設定することができる。例えばシアン系の置換型無電解Ａｕめっき液を使用した場合、液温９０℃、めっき時間１０分とすることで、膜厚が０．０５μｍ程度のＡｕめっき膜４を得ることができる。尚、めっき処理の各工程間には１分間の純水洗浄処理工程を含む。また、ここではＡｕめっき膜４を形成する場合について説明したが、Ａｇめっき膜でも同様に行うことができる。

以上のような本願発明に至ったのは、一般に半導体のめっき用酸性タイプのエッチング液は、Ａｌ−Ｓｉ金属層２中に含まれる微量のＳｉ等のスマットをＡｌのエッチングと同時に除去することが望まれるため、フッ化水素酸、または、フッ化アンモニウム等、フッ化物系の酸が多用される。このフッ化物系の酸は、Ａｌ−Ｓｉ金属層２との反応性がアルカリ法で使用される薬液に比べ低く、エッチング量が少ないため、その後に形成されるＮｉめっき膜３とＡｌ−Ｓｉ金属層２のアンカー効果が小さくなる。そのため、酸性法はアルカリ法に比べ一般的に密着力が低いとされている。ところが、本発明者は、この密着力が低い主要の原因はＡｌ−Ｓｉ金属層２とＮｉめっき膜２との間に形成されているＡｌの酸化膜１１（自然酸化膜）であることを見出した。

すなわち、酸性法でめっき膜を形成した場合、Ａｌ−Ｓｉ金属層２の酸化膜１１は一般的にジンケート処理で除去されるため、Ａｌ−Ｓｉ金属層２とＮｉめっき膜３との間に存在しないと考えられていた。しかし、実際には酸性法でＮｉめっき膜３およびＡｕめっき膜４を形成した場合、酸化膜１１は残存しており、Ａｌ−Ｓｉ金属層２とＮｉめっき膜３との間で金属結合が形成できないため、密着力が低いと考えられる。これは、酸性ジンケート処理条件のｐＨ：４〜５近傍ではＡｌの安定化構造は酸化膜（Ａｌ２Ｏ３）であるためで、Ａｌの特性上の問題と考えられる。そこで、本発明ではエッチング処理工程（図２（ｂ））とジンケート処理工程（図２（ｃ））とに使用するエッチング液、ジンケート液として、フッ化物と酸化剤との混合液を使用する。酸化剤はＡｌを酸化し密着力を低下させる懸念があったため、使用を控えることが一般的であったが、上記の通り、酸性法では酸化膜１１（自然酸化膜）が残存するため、エッチング工程（図２（ｂ））、ジンケート工程（図２（ｃ））で酸化剤を使用してもさらには密着力の低下を誘発するおそれはないことが判明した。

上記のように構成された実施の形態１の半導体装置によれば、ジンケート処理で密着力の低下を防止させるため、Ａｌ−Ｓｉ金属層に深さ５０ｎｍ〜５００ｎｍの凹部を有し、所望のパターンニングされたＡｌ−Ｓｉ金属層が形成された半導体ウエハのパターン外の半導体ウエハの露出している部分への非選択的なめっきの析出が抑制することができる。また、Ａｌ−Ｓｉ金属層の最表面に凹部が形成され、凹部内には酸化膜を介してＮｉめっき膜が埋め込まれて形成されているため、Ａｌ−Ｓｉ金属層／Ｎｉめっき膜間の密着力の低下を防止し、皮膜剥離を抑制することができる。よって、膜剥がれ等のチップ不良、半導体ウエハのチッピングが低減する。また、一般的なＡｌ−Ｓｉ金属層の膜厚（裏面）は１μｍ以下であるため、凹部の深さを５０ｎｍ〜５００ｎｍとすることにより、密着力を効果的に高めることができる。

また、無電解めっき法を使用することにより、めっき膜の密着力の低下を防止することができると同時にパターン外の半導体ウエハの露出した部分（ベアシリコン）への非選択的なめっきの析出が抑制可能と成り、ダイシングブレード等の破損によるチッピングを防ぎ、歩留まりを向上させることができる。また、エッチング処理工程を行うことにより、Ａｌ−Ｓｉ金属層の最表面に形成されたＳｉ粒を酸化し、選択的にエッチング除去し、マイクロ孔を形成することができる。同時にパターン外のベアシリコンを酸化保護することができる。

また、ジンケート処理工程を行うことにより、エッチング処理工程で形成されたマイクロ孔をアンカー効果を有する程度の凹部に成長させることができる。また、フッ化水素酸またはフッ化アンモニウムの２種のフッ化物が使用可能であり、プロセス適用時に選択の幅が広がる。特にパターン外析出の発生を抑制した半導体装置を形成できる。また、過酸化水素または硝酸の２種の酸化剤が使用可能であり、プロセス適用時に選択の幅が広がる。特に密着力を重視した半導体装置を形成できる。

実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２における半導体装置および半導体装置の製造方法を示した断面図である。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。Ａｌ−Ｓｉ金属層２の最表面に形成された深さが例えば５０ｎｍ〜５００ｎｍにて成る凹部１０で、凹部１０の側壁部の横断面面積の大きさが凹部１０の開口部の横断面面積の大きさより大きく形成された箇所を有する（以下、「サイドエッチの構造」と称する）にて形成されている。そして、Ａｌ−Ｓｉ金属層２およびダイシングライン１３上および半導体ウエハ１のエッジ部分に形成された酸化膜１２が形成されている。この酸化膜１２は、上記実施の形態１にて形成された酸化膜１１より厚みが薄く形成されているものである。

次に、上記のように構成された実施の形態２の半導体装置の製造方法について説明する。まず、上記実施の形態１と同様の工程を経て、図２（ｃ）に示すように、エッチング処理を行い、Ａｌ−Ｓｉ金属層２のマイクロ孔８を形成する。次に、ジンケート処理工程は清浄化したＡｌ−Ｓｉ金属層２にＺｎめっき膜６を付与すると同時に上記エッチング工程で形成したマイクロ孔８をサイドエッチの構造の凹部１０に形成する（図３（ａ））。
この際の、ジンケート液は、従来から用いられているフッ化物のみの酸性ジンケート液が使用できる。本発明ではこのような酸性ジンケート液を使用することで、エッチング工程で形成したマイクロ孔８をサイドエッチの構造の凹部１０に形成することができる。

この原理について以下に説明する。半導体ウエハ１を酸性ジンケート液に浸漬させるとＡｌとＺｎとの置換反応が進行し、Ａｌ−Ｓｉ金属層２上にＺｎが析出する。このとき、Ｚｎは接液面積が大きいマイクロ孔８に優先的に析出する。その結果、マイクロ孔８に多く析出したＺｎがＡｌと局部電池を形成するため、マイクロ孔８の周囲で優先的にＡｌの溶出が起こり、深さ５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度の凹部１０に成長する。

上記実施の形態１と異なる点は、形成される凹部１０の形状である。これはＡｌと酸化膜１２（Ａｌ２Ｏ３）との酸性ジンケート液に対するエッチングレートが異なるため、上記半導体ウエハ１をフッ化物ベースのみの酸性ジンケート液で処理すると、まず、Ｚｎめっき膜６が多く析出するマイクロ孔８の酸化膜１２が最初に消失する。その後、酸化膜１２が消失したマイクロ孔８周辺ではＡｌ２Ｏ３よりも溶解レートが高いＡｌが溶解するため、サイドエッチが進んだ凹部１０が形成される。

上記ジンケート処理工程におけるジンケート液への浸漬時間は、後述の液温などにも影響されるため、特に限定されないが、通常、３０秒〜１８０秒とすることで、凹部１０の形成を完全なものとし、後に形成されるＮｉめっき膜３との密着力を高めることができる。また、上記酸性ジンケート液を用いる場合は、室温で処理することができるが、適宜液温を調整してもよい。上記エッチング工程で形成したベアシリコン上の酸化膜が除去されるのを抑制するという点から、酸性ジンケート液の液温は１５〜３０℃に調整しておくことがより好ましい。ジンケート処理の液温と時間との組み合わせとしては、０．５ｗｔ％のフッ化アンモニウム水溶液をベースとした酸性ジンケート液を用いる場合、液温、１５〜２５℃、処理時間３０秒〜１８０秒であることが好ましい。

次に、上記実施の形態１と同様に無電解めっき法工程を行い、Ａｌ−Ｓｉ金属層２の凹部１０を埋め込むようにＮｉめっき膜３を形成し、Ｎｉめっき膜３上にＡｕめっき膜４を形成し、めっき膜１５を構成する（図３（ｃ））。

上記のように構成された実施の形態２の半導体装置によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、凹部がサイドエッチされているため、上記実施の形態１で形成される半導体装置よりもさらには、Ａｌ−Ｓｉ金属膜とＮｉめっき膜との密着力の低下を防止することができる。

以下、本願発明の実施例および比較例とをあげてより詳細に説明する。尚、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例１〜８は上記に示した実施の形態１に基づくものである。
具体的には、半導体ウエハのサイズは６インチ、基板厚１００μｍ〜２００μｍ、表裏面にＡｌ−Ｓｉ金属層を形成し、表面側はレジストにて開口電極にＡｌ−Ｓｉ金属層がパターニングされた半導体ウエハを、上記実施の形態１にて示した方法で半導体ウエハのベーク処理した後、脱脂処理を行った。脱脂処理工程においては、有機物除去のため、レジストに極力損傷を与えないよう弱アルカリ性の脱脂剤トップアルクリーン１６１（奥野製薬工業（株）製）を使用し、その後、純水に上記半導体ウエハを浸漬して１分間放置した後、取り出した。次に、上記実施の形態１に説明したエッチング処理に従い、エッチング液を表１に示すそれぞれの条件にてエッチング処理を行った。次に、上記実施の形態１において説明したジンケート処理に従い、ジンケート液を表１に示すそれぞれの条件にて行った。次に、上記実施の形態１において説明した無電解Ｎｉめっき法工程、置換型無電解Ａｕめっき法工程を施し、膜厚４μｍのＮｉめっき膜と膜厚０．０５μｍのＡｕめっき膜を形成した。無電解Ｎｉめっき法工程においては、トップニコロンＢＬ（奥野製薬工業（株）製）を用いて、液温８５℃の条件で１０分間浸漬した。また、置換型Ａｕめっき法工程においては、フラッシュゴールド２０００（奥野製薬工業（株）製）を用いて、液温８５℃の条件で５分間浸漬した。尚、各工程間には１分間の純水洗浄を含む。

実施例９〜１６は上記に示した実施の形態２に基づくものである。
上記実施例１〜８と同様の半導体ウエハを用いて実施例１〜８と同様にベーク処理、脱脂処理、エッチング処理を行った。その後、上記実施の形態２にて示したジンケート処理に従い、ジンケート液を表１に示すそれぞれの条件にて行った。次に、上記実施の形態２において説明した無電解Ｎｉめっき、置換型無電解Ａｕめっき方法に従って（上記実施例１〜８と同様に）、Ｎｉめっき膜、Ａｕめっき膜を形成した。尚、無電解Ｎｉ、置換型無電解Ａｕめっきの各工程において用いた試薬は上記実施例１〜８と同様のものを用いた。

比較例１〜４は本願発明と比較するためのものである。
上記各実施例と同様の半導体ウエハを用いて、無電解めっきを行った。そして、表１に示した条件でエッチング処理、ジンケート処理を実施した。上記各実施例との相違点は半導体ウエハのベーク処理を行っていないこと。そして、エッチング液、ジンケート液に酸化剤を使用していないことである。その他は上記各実施例と全く同じ条件にて行ったものである。

次に、本願発明による実施例１〜１６と、比較例１〜４との比較として、半導体ウエハ上へのＮｉ／Ａｕめっき析出状態（パターン外析出状態）と、密着力試験とを行いそれぞれの結果を表２に示す。パターン外析出の有無は実体顕微鏡観察（１００〜５００倍）によりカウントして行った。また、密着力は引っ張り試験により行って判断した。パターン外析出が無しの場合は◎、〜１０％未満である場合は○（パターン外析出無し）、パターン外析出が１０％を超える場合は×（パターン外析出あり）としてそれぞれ記した。また、密着力試験については無電解めっき後、６０℃で乾燥処理し、半導体ウエハを１×２ｃｍの断片に割断した後（割断は裏面から行う）、テープをめっき面に密着させ、テープをめっき面に垂直に強く、瞬間的に引き剥がした。この操作を繰り返し１０回行い、Ｎｉ／Ａｕめっき膜が３回以内で剥離した場合は×、４〜１０回で剥離した場合を○、剥離が生じなかった場合は◎としてそれぞれ記した。

表２に示す評価結果から明らかなように、半導体ウエハのベーク処理がなく、エッチング液、ジンケート液に酸化剤を使用しなかった比較例１〜４では、パターン外の半導体ウエハが露出した部分（ベアシリコン部位）に、例えば図４に示すようなＮｉ／Ａｕめっき膜が非選択的にパターン外析出部１４が析出したり、また、Ａｌ−Ｓｉ金属膜の最表面に凹部が形成されていないため密着力が弱く、めっき剥れの現象が生じた。しかし、これに対し、本願発明では半導体ウエハのベーク処理を行い、エッチング液、ジンケート液に酸化剤を使用した実施例１〜１６に示すようにＮｉ／Ａｕのパターン外析出がなく、めっき剥れは認められなかった。このように本願発明の明らかな効果を確認することができた。

１ 半導体ウエハ、２ Ａｌ−Ｓｉ金属層、３ Ｎｉめっき膜、４ Ａｕめっき膜、
５ レジスト、６ Ｚｎめっき膜、７ Ｓｉ粒、８ マイクロ孔、９ 凹部、
１０ 凹部、１１ 酸化膜、１２ 酸化膜、１３ ダイシングライン、
１４ パターン外析出部。

Claims (10)

1. 半導体Ｓｉウエハと、上記半導体Ｓｉウエハ上にパターンニングして形成され最表面に複数の凹部が形成されたＡｌ−Ｓｉ金属層と、上記複数の凹部が形成されたＡｌ−Ｓｉ金属層上に形成されたＡｌ２Ｏ３酸化膜および上記半導体Ｓｉウエハが露出した箇所上に形成されたＳｉＯ２酸化膜と、上記複数の凹部が形成されたＡｌ−Ｓｉ金属層上に上記Ａｌ２Ｏ３酸化膜を介して上記各凹部を埋め込むように形成されたＮｉめっき膜とを備えたことを特徴とする半導体装置。
2. 上記複数の凹部が形成されたＡｌ−Ｓｉ金属層の各凹部は、当該各凹部の側壁部の横断面面積の大きさが上記各凹部の開口部の横断面面積の大きさより大きく形成された箇所を備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 上記複数の凹部が形成されたＡｌ−Ｓｉ金属層の各凹部の深さが５０ｎｍ〜５００ｎｍにて形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
4. 上記Ｎｉめっき膜上にＡｕめっき膜またはＡｇめっき膜が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
5. 半導体Ｓｉウエハの表裏面にパターニングして形成されたＡｌ−Ｓｉ金属層の最表面に複数のＳｉ粒の形成を１００〜４００℃の間で処理するベーク処理工程と、
   上記各Ｓｉ粒を選択的に除去し各マイクロ孔を形成するとともに上記Ａｌ−Ｓｉ金属層上にＡｌ２Ｏ３酸化膜および上記半導体Ｓｉウエハが露出した箇所上にＳｉＯ２酸化膜を形成するエッチング処理工程と、
   上記各マイクロ孔の大きさを大きくして凹部として形成するジンケート処理工程と、
   上記Ａｌ−Ｓｉ金属層上に形成された各凹部が埋め込まれるようにＮｉめっき膜を形成する無電解めっき法工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 上記無電解めっき法工程は、
   上記Ａｌ−Ｓｉ金属層上にＮｉめっき膜を形成する無電解Ｎｉめっき法工程と、
   上記Ｎｉめっき膜上にＡｕめっき膜またはＡｇめっき膜を形成する置換型無電解ＡｕまたはＡｇめっき法工程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の製造方法。
7. 上記エッチング処理工程は、フッ化物および酸化剤の混合物にて成るエッチング液を用いて行うことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 上記エッチング処理工程で用いるフッ化物は、０．１ｗｔ％〜０．５ｗｔ％に調整したフッ化水素酸または０．５ｗｔ％〜１．０ｗｔ％に調整したフッ化アンモニウムであり、
   上記エッチング処理工程で用いる酸化剤は、０．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％に調整した過酸化水素または０．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％に調整した硝酸であ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. 上記ジンケート処理工程は、フッ化物またはフッ化物および酸化剤の混合物にて成るジンケート液を用いて行うことを特徴する請求項５ないし請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
10. 上記ジンケート処理工程で用いるフッ化物は、０．１ｗｔ％〜０．５ｗｔ％に調整したフッ化水素酸または０．５ｗｔ％〜１．０ｗｔ％に調整したフッ化アンモニウムであり、
    上記ジンケート処理工程で用いる酸化剤は、０．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％に調整した過酸化水素であ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。

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