JP6434859B2 - パワー半導体素子用Al合金膜 - Google Patents
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Description
(1)Al合金膜をスパッタリング法で成膜するときの基板温度を約200〜400℃の高温に高めることなく室温で成膜しても、段差被覆性に優れること。段差被覆性については、成膜時の基板温度の加熱による影響はあまり見られないが、生産コストやスループットなどを考慮すると、加熱しないで成膜しても段差被覆性に優れることが要求される。
(2)Al合金膜を成膜後、PANなどに代表されるAl合金膜のウェットエッチング液でエッチングしたとき、Si等の残渣が発生しないこと(ウェットエッチング残渣レス特性)。例えばスパッタ時のパワーを高めるなどして高速成膜を行う場合、成膜中に析出物が或る程度成長してエッチング残渣が生じやすくなるが、そのような場合でもエッチング時の残渣が生じないことが要求される。
(3)Al合金膜を成膜後、例えば約450℃程度の高温加熱処理を行っても、Alスパイクの発生が抑制されて耐熱性に優れること(Alスパイク耐性)。上述したとおりAlスパイクは約400℃以上の高温に曝されると発生し易くなるが、その場合でもAlスパイクの発生を抑えられることが要求される。
但し、前記パワー半導体素子は、前記Al合金膜をウェットエッチングで加工した後、400℃以上の高温に曝すことにより得られるものである。
x≦4×y・・・(1)
x≦4×y・・・(1)
x≦4×y・・・(1)
x≦2.5×y・・・(1A)
x≦1.5×y・・・(1B)
本実施例では、Al−1原子%Si−(0〜2原子%)La−(0〜1原子%)Ni合金膜、またはAl−1原子%Si−(0〜2原子%)La−(0〜1原子%)Ta合金膜を用い、以下のようにして段差被覆性、ウェットエッチング残渣レス特性、およびAlスパイク耐性を測定するための試料を作製した。
雰囲気ガス:Ar
圧力:2mTorr
基板温度:25℃(室温)
ターゲット:上記表に対応する組成のAl合金ターゲットを使用
液温:40℃
液量:100ML
オーバーエッチング量≧100%:上記試料のエッチング除去が確認できた時間(ジャストエッチング時間)を100%としたとき、ジャストエッチング時間と同じ時間以上のオーバーエッチング時間を加える。
上記試料について、走査型電子顕微鏡:Scanning Electron Microscope、SEM)により倍率10000倍にて任意の領域を観察し、図2の「段差被覆性」の欄に示す基準に基づいて段差被覆性を評価した。
本実施例では◎(非常に良好)、○(良好)、△(マージナル=境界)を合格とし、×(不良)を不合格とした。
上記試料について、任意の領域をSEM観察(倍率5000倍)し、図2の「ウェットエッチング残渣レス特性」の欄に示す基準に基づいてウェットエッチング残渣レス特性を評価した。
図2中、◎、〇、△、×の詳細は以下のとおりである。
◎:エッチング残渣は小さいものも含めて全く残らない
〇:エッチング残渣は少し残るが電気的特性などの性能に影響しない
△:エッチング残渣のサイズが大きく使用可否の限界
×:エッチング残渣のサイズが大きくて使用不可
本実施例では、◎(非常に良好)、○(良好)、△(マージナル)を合格とし、×(不良)を不合格とした。
上記試料について、任意の領域をSEM観察(倍率5000倍)し、図2の「Alスパイク耐性」の欄に示す基準に基づいてAlスパイク耐性を評価した。
図2中、◎、〇、△、×の詳細は以下のとおりである。
◎:Alスパイクは全くみられない
〇:Alスパイクは少し生じるが電気的特性などの性能に影響しない
△:Alスパイクが生じて使用可否の限界
×:明確にボイドが確認された
本実施例では、◎(非常に良好)、○(良好)、△(マージナル)を合格とし、×(不良)を不合格とした。
本実施例では、Al−(0.5〜2.0原子%)Si−(0.1〜1.0原子%)La−(0〜1.0原子%)Ni合金膜、またはAl−(0.5〜2.0原子%)Si−(0.1〜1.0原子%)La−(0〜1.0原子%)Ta合金膜を用い、前述した実施例1と同様にして段差被覆性、ウェットエッチング残渣レス特性、およびAlスパイク耐性を評価した。
2 コレクタ層
3 ベース層
4 ボディー領域
5 エミッタ層
6 ゲート絶縁膜
7 ゲート電極
8 層間絶縁膜
9 電極層
Claims (4)
- 金属成分として、
Si:0.5〜2原子%と、
La:0.1〜2原子%と、
Ta:0原子%超、1原子%以下と、を含み、
Ni:0〜1原子%、
Ta+Ni:0.25〜1原子%であり、
前記Siの含有量をx原子%、前記Laの含有量をy原子%としたとき、下式(1)の関係を満足することを特徴とするパワー半導体素子用Al合金膜。
但し、前記パワー半導体素子は、前記Al合金膜をウェットエッチングで加工した後、400℃以上の高温に曝すことにより得られるものである。
x≦4×y・・・(1) - 膜厚が500nm〜5μmである請求項1に記載のパワー半導体素子用Al合金膜。
- 請求項1または2に記載のパワー半導体素子用Al合金膜を有するパワー半導体素子。
- 請求項1または2に記載のパワー半導体素子用Al合金膜を形成するためのスパッタリングターゲットであって、
Si:0.5〜2原子%と、
La:0.1〜2原子%と、
Ta:0原子%超、1原子%以下、を含み、
Ni:0〜1原子%、
Ta+Ni:0.25〜1原子%であり、
残部がAlおよび不可避的不純物であって、
前記Siの含有量をx原子%、前記Laの含有量をy原子%としたとき、下式(1)の関係を満足することを特徴とするスパッタリングターゲット。
x≦4×y・・・(1)
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JP2015100820A JP6434859B2 (ja) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | パワー半導体素子用Al合金膜 |
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