JP6436531B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6436531B2
JP6436531B2 JP2015017416A JP2015017416A JP6436531B2 JP 6436531 B2 JP6436531 B2 JP 6436531B2 JP 2015017416 A JP2015017416 A JP 2015017416A JP 2015017416 A JP2015017416 A JP 2015017416A JP 6436531 B2 JP6436531 B2 JP 6436531B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
insulating film
opening
layer
mask layer
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.)
Active
Application number
JP2015017416A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016143723A (ja
Inventor
憲 菊池
憲 菊池
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 JP2015017416A priority Critical patent/JP6436531B2/ja
Priority to US15/010,559 priority patent/US10199467B2/en
Publication of JP2016143723A publication Critical patent/JP2016143723A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6436531B2 publication Critical patent/JP6436531B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/45Ohmic electrodes
    • H01L29/452Ohmic electrodes on AIII-BV compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/401Multistep manufacturing processes
    • H01L29/4011Multistep manufacturing processes for data storage electrodes
    • H01L29/40114Multistep manufacturing processes for data storage electrodes the electrodes comprising a conductor-insulator-conductor-insulator-semiconductor structure
    • 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
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28575Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising AIIIBV compounds
    • 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
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28575Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising AIIIBV compounds
    • H01L21/28587Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising AIIIBV compounds characterised by the sectional shape, e.g. T, inverted T
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/778Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H01L29/7786Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/80Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
    • H01L29/812Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a Schottky gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/20Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L29/2003Nitride compounds

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、例えば半導体層上に形成された電極を有する半導体装置の製造方法に関する。
トランジスタ等の半導体装置においては、半導体層上にオーミック電極等の電極が形成される。特許文献1には、半導体層上に、オーミック電極等の電極を形成し、オーミック電極上に開口を有する絶縁膜を形成し、開口を介しオーミック電極に接続するめっき電極等の電極を形成することが記載されている。このとき、めっき電極等の電極は絶縁膜の開口より大きく形成される。
特開平5−275373号公報
めっき電極等の電極の底面の縁領域(めっき電極の底面とオーミック電極とが接触する領域の周縁)が逆テーパ形状であると、その後、めっき電極等の電極を被覆する絶縁膜を形成したときに、めっき電極等の電極の底面が絶縁膜に被覆されにくくなる。このため、絶縁膜のめっき電極等の電極の保護が不十分となることがある。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、絶縁膜の被覆性を向上させることを目的とする。
本発明は、半導体層上に第1電極を形成する工程と、前記第1電極の上に、前記第1電極の一部が露出する開口部を有する第1絶縁膜を形成する工程と、前記開口部上および前記第1絶縁膜上に第2電極を形成する工程と、前記第2電極の側面を被覆し、前記第2電極の表面を露出する開口部を有するマスク層を形成する工程と、前記マスク層から露出した前記第2電極上に、第3電極を形成する工程と、前記マスク層を除去して、前記第2電極の側面を露出する工程と、前記第2電極および前記第3電極を被覆する第2絶縁膜を形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法である。
本発明によれば、絶縁膜の被覆性を向上させることができる。
図1Aは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その1)である。 図1Bは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その2)である。 図1Cは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その3)である。 図1Dは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その4)である。 図1Eは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その5)である。 図2Aは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その6)である。 図2Bは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その7)である。 図2Cは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その8)である。 図3Aは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その9)である。 図3Bは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その10)である。 図4Aは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その11)である。 図4Bは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その12)である。 図5Aは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その13)である。 図5Bは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その14)である。 図6Aは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その15)である。 図6Bは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その16)である。 図7は、実施例1に係る半導体装置の断面図である。 図8は、実施例1の別の例に係る半導体装置の断面図である。 図9Aは、比較例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その1)である。 図9Bは、比較例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その2)である。 図9Cは、比較例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その3)である。 図10Aは、比較例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その4)である。 図10Bは、比較例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その5)である。 図11は、比較例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その6)である。 図12Aは、比較例1における半導体装置の製造方法の断面図(その1)である。 図12Bは、比較例1における半導体装置の製造方法の断面図(その2)である。 図12Cは、比較例1における半導体装置の製造方法の断面図(その3)である。 図13は、図11の拡大図である。
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本願発明は、半導体層上に第1電極を形成する工程と、前記第1電極の上に、前記第1電極の一部が露出する開口部を有する第1絶縁膜を形成する工程と、前記開口部上および前記第1絶縁膜上に第2電極を形成する工程と、前記第2電極の側面を被覆し、前記第2電極の表面を露出する開口部を有するマスク層を形成する工程と、前記マスク層から露出した前記第2電極上に、第3電極を形成する工程と、前記マスク層を除去して、前記第2電極の側面を露出する工程と、前記第2電極および前記第3電極を被覆する第2絶縁膜を形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法である。マスク層が第2電極の側面を被覆しているので、後に、このマスク層を除去すると、その下側の空間のアスペクト比の抑制された、第3電極を得ることができる。これにより、第2絶縁膜を形成したときに、第2電極と第3電極との間の空間における第2絶縁膜の薄膜化、膜質の劣化、および/または亀裂等の形成が抑制される。よって、水分の浸入が抑制され、半導体装置の信頼性が向上する。
また、さらに、前記マスク層および前記マスク層の開口部に露出した前記第2電極の上面に、シード層を形成する工程と、前記シード層に通電しためっき法により、前記第3電極を形成する工程と、前記第3電極をマスクとして、前記第3電極に被覆されない前記シード層を除去する工程と、前記シード層を除去する工程の後、前記マスク層を除去する工程と、を含むことが好ましい。めっき法により第3電極を形成することは、第3電極の厚膜化を容易にする。
前記マスク層の開口部は、前記第2電極の幅よりも狭いことが好ましい。これにより、第2電極の両側面は、確実に、マスク層によって被覆できる。
前記第2電極は、蒸着法によって形成されることが好ましい。これにより、第2電極の側面にはテーパ形状が得られる。
前記第2電極は、前記第1絶縁膜の開口部よりも広い幅で形成されることが好ましい。これにより、第1絶縁膜の開口の内部に露出する第1電極の全てが、第2電極によって被覆される。
[本願発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態にかかる半導体装置およびその製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
図1Aから図6Bは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。図1Aに示すように、半導体層10上に絶縁膜12を形成する。絶縁膜12に開口を形成する。半導体層10は、例えばSiC基板またはSi基板上に積層されたAlNバッファ層、GaN電子走行層およびAlGaN電子供給層を含む。このように、半導体層10は、例えばGaN層、AlGaN層、InGaN層、InAlN層およびInAlGaN層の少なくとも1つを含む窒化物半導体層である。半導体層10はGaAs系半導体層でもよい。絶縁膜12は、例えば膜厚が20nmから80nmの窒化シリコン膜である。絶縁膜12は、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用い形成し、開口は例えばドライエッチング法を用い形成する。
図1Bに示すように、開口内の半導体層10上にオーミック電極16を形成する。オーミック電極16は、例えば、半導体層10側から膜厚が20nmのTi層および膜厚が500nmのAl層である。オーミック電極16の材料および膜厚は、半導体層10の組成により適宜設定することができる。
図1Cに示すように、半導体層10上にオーミック電極16を覆うように絶縁膜14を形成する。絶縁膜14は、例えば膜厚が20nmから80nmの窒化シリコン膜であり、CVD法を用い形成する。
図1Dに示すように、オーミック電極16上にバリア層18を形成する。バリア層18は、オーミック電極16と上方の電極との原子の相互拡散を抑制するためのバリア金属であり、例えばTi層、TiW層、TiN層およびTiWN層の少なくとも1層を含む。例えばバリア層18は、オーミック電極16側から膜厚が20nmのTi層および膜厚が30nmのTiN層である。バリア層18は、例えばスパッタ法およびドライエッチング法を用い形成する。バリア層18は、オーミック電極16の中央領域上に形成され、オーミック電極16の縁領域上には形成されていない。これは、オーミック電極16の周縁を覆う絶縁膜14と、バリア層18とが重ならないようにするためである。絶縁膜14とバリア層18とが重なると、バリア層18の応力によって、絶縁膜14にクラックが入る場合がある。また、絶縁膜14とバリア層18が重なると、オーミック電極16の周縁が高くなるので、後に形成される、絶縁膜21、22などの第1絶縁膜21の段差が大きくなってしまう。このようにして形成されたバリア層18は、絶縁膜14から離間している。また、バリア層18と絶縁膜14の間には、オーミック電極16が露出する。オーミック電極16の露出は、バリア層18が絶縁膜14と重ならないようにパターンニングするために設けられた、位置合わせ余裕に由来する。オーミック電極16およびバリア層18により第1電極17が形成される。第1電極17に、バリア層18を形成しなくともよい。
図1Eに示すように、半導体層10上に、第1電極17を覆うように絶縁膜20を形成する。絶縁膜20は、例えば膜厚が200nmから600nmの窒化シリコン膜であり、CVD法を用い形成する。
図2Aに示すように、絶縁膜20上に絶縁膜22を形成する。絶縁膜22は、例えば膜厚が100nmから400nmの窒化シリコン膜であり、CVD法を用い形成する。絶縁膜20と絶縁膜22との間には、例えばソースウォールまたはフィールドプレート等の電極を形成してもよい。絶縁膜20および22から第1絶縁膜21が形成される。第1絶縁膜21として、絶縁膜20上に絶縁膜22を形成しなくともよい。なお、第1絶縁膜21は、オーミック電極の表面を覆う絶縁膜14よりも大きい厚みを有する。絶縁膜14は、図示しないゲート電極を形成するための、ゲート窓が開口される。ゲート電極は微細化が求められるため、絶縁膜14の膜厚は小さく設計し、ゲート窓を開口する際のエッチングが横方向に広がることを抑制することが求められる。すなわち、絶縁膜14は、比較的薄く形成される。いっぽう、第1絶縁膜21は、このように比較的薄い絶縁膜14に代わり、デバイス表面の保護効果を高めるために、絶縁膜14よりも厚く形成される。
図2Bに示すように、第1絶縁膜21に開口部24を形成する。開口部24は、例えばドライエッチング法を用い形成する。開口部24は、バリア層18を含むように形成される。また、開口部24は、第1絶縁膜21が、バリア層18と絶縁膜14との間に露出するオーミック電極16を被覆するパターンで形成される。前述したような、オーミック電極16がバリア層18から露出してしまう場合であっても、第1絶縁膜21によって、露出したオーミック電極16が被覆されるので、この上に形成される電極(電極29)がオーミック電極16に直接に接触することが防止できる。これは、デバイスの信頼性向上に寄与する。ただし、第1絶縁膜21によってオーミック電極16を被覆するためには、開口部24のパターンは、バリア層18のパターンの内側に形成されることになる。これにより、絶縁膜14よりも厚い第1絶縁膜21が、バリア層18の周縁に乗り上げる構造になる。第1絶縁膜21は、前述したように、絶縁膜14よりも大きな厚みを有している。このため、バリア層18の周縁には、第1絶縁膜21による、大きな段差が生じることになる。以上により、第1絶縁膜21は、バリア層18の縁領域上に形成され、縁領域以外の領域(中央領域)が開口部24となる。バリア層18上に形成された第1絶縁膜21の上面には前述のように、大きな段差からなる凸部66が形成される。第1電極17にバリア層18が形成されない場合でであっても、第1絶縁膜21が第1電極17の縁領域上に形成されるため、第1絶縁膜21の上面に凸部66が形成される。
図2Cに示すように、開口部24上に電極26を形成する。電極26は、例えば膜厚が1μmから3μmのAu層であり、真空蒸着法およびリフトオフ法を用い形成する。電極26はAu層の下にTi層等の下地層を含んでもよい。電極26の側面は、電極26の上面が下面より小さくなるようなテーパ形状である。電極26は、開口部24の外側の領域の第1絶縁膜21上にも形成されている。これにより、電極26の上面は、開口部24の外側の領域の第1絶縁膜21の上面に対しH高くなる。電極26の中央領域における高さが約1μmのとき、高さHは、例えば1μmである。
図3Aに示すように、第1絶縁膜21上にマスク層50を形成する。マスク層50は、電極26の上面が露出するように開口部52を有する。また、マスク層50は、電極26の側面の少なくとも一部を被覆する。本実施例では、マスク層50は、電極26の側面の全部と、電極26の上面周縁を被覆している。開口部52は傾斜した内側面を有する。マスク層50は、例えばフォトレジストであり、塗布、露光および現像により形成する。開口部52は範囲72よりも内側に形成され、電極26の側面の少なくとも一部をマスク層50が被覆するように形成することが求められる。(詳細は後述する)。
図3Bに示すように、マスク層50上開口部52から露出する電極26上にシード層28を形成する。シード層28は、例えば電極26側から膜厚が10nmのTi膜および膜厚が20nmのAu膜であり、真空蒸着法またはスパッタ法を用い形成する。
図4Aに示すように、シード層28上にマスク層54を形成する。マスク層54は開口部52から露出する電極26より大きな開口部56を有する。開口部56の側面は、開口部52の側面より垂直に近い。マスク層54は、例えばフォトレジストであり、塗布、露光および現像により形成する。開口部56は開口部52より大きく、開口部52を含むように形成される。
図4Bに示すように、マスク層50の開口部52およびマスク層54の開口部56内にめっき電極30を形成する。めっき電極30は、例えば膜厚が2μmから4μmのAu層であり、電解めっき法を用い形成する。シード層28は、めっき電極30のシードであるとともに、電解めっきのための電流を供給する層である。
図5Aに示すように、マスク層54を除去する。図5Bに示すように、めっき電極30をマスクにシード層28を除去する。シード層8の除去は例えばドライエッチング法またはイオンミリング法を用い行なう。これにより、シード層28およびめっき電極30から第3電極29が形成される。図4Aにおいて、開口部56を開口部52より大きく形成しているため、シード層28を除去するときに、第1絶縁膜21が露出しない。これにより、シード層28の除去のときに第1絶縁膜21等がエッチングされることを抑制できる。
図6Aに示すように、マスク層50を除去する。開口部56が開口部52より大きいため、第3電極29の底面のうち縁領域62は、第3電極29の上方の幅が下方の幅より広くなるような逆テーパ形状となる。第2電極26の順テーパ状の側面60が露出する。電極26の側面60と第3電極29の底面の縁領域62との間に空間70が形成される。
図6Bに示すように、電極26および第3電極29を被覆する絶縁膜32を形成する。絶縁膜32は、電極26の側面60と第3電極29の底面の縁領域62とを被覆する。絶縁膜32は、例えば膜厚が200nmから800nmの窒化シリコン膜であり、CVD法を用い形成する。
図7は、実施例1に係る半導体装置の断面図である。図7に示すように、図1Aから図6Bの方法で作製したオーミック電極16は、ソース電極34およびドレイン電極36として機能する。半導体層10上のソース電極34とドレイン電極36との間にゲート電極38が形成されている。ゲート電極38は、例えば半導体層10側からNi層およびAu層であり、絶縁膜12および14に形成された開口を介し半導体層10に接触している。ゲート電極38を覆うように、第1絶縁膜21および絶縁膜32が形成されている。その他の構成は、図1Aから図6Bと同じであり説明を省略する。
図8は、実施例1の別の例に係る半導体装置の断面図である。図8に示すように、ゲート電極38上からドレイン電極36にかけての絶縁膜20と22との間にソースウォールまたはフィールドプレート等の電極39が形成されている。その他の構成は図7と同じであり説明を省略する。
実施例1の効果を説明するため、比較例1について説明する。図9Aから図11は、比較例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。図9Aに示すように、実施例1の図2Bの工程の後、図3Aと同様に第1絶縁膜21上にマスク層50を形成する。マスク層50は、開口部24上に開口部52を有する。図9Bに示すように、図3Bと同様にマスク層50および開口部24から露出するバリア層18および第1絶縁膜21上にシード層28を形成する。図9Cに示すように、図4Aと同様にシード層28上にマスク層54を形成する。マスク層54は、開口部52と重なる開口部56を有する。
図10Aに示すように、図4Bと同様に開口部56内にめっき電極30を形成する。図10Bに示すように、図5Aから図6Aと同様に、マスク層50を除去し、第3電極29をマスクにシード層28を除去する。マスク層54を除去する。図11に示すように、図6Bと同様に第3電極29を被覆する絶縁膜32を形成する。
図9Aにおいて、開口部52が、その内側に第1絶縁膜21の凸部66が包含されるように形成される理由について説明する。図12Aから図12Cは、比較例1における半導体装置の製造方法の断面図である。図12Aに示すように、マスク層50の開口部52が開口部24の内側に形成される場合、バリア層18の一部がマスク層50で覆われる。図10Aから理解できるように、マスク層50で覆われた領域にはめっき電極30が形成されない。すなわち、図12Aの場合は、めっき電極30と第1絶縁膜21との間に隙間ができる。この隙間から水分が浸入すると半導体装置の信頼性が低下してしまう。
図12Aの状態を避けるためには、少なくとも、図12Bに示すように、第1絶縁膜21の凸部66上に開口部52の周縁が位置するように、バリア層18のパターンを設計することがある。
しかしながら、図12Bの場合、マスク層50の開口部52は、第1絶縁膜21の開口部24の端部に位置合わせして形成されることになる。このため、開口部52を形成するための位置合わせ精度が悪いと、図12Cに示すように、開口部24内に開口部52の周縁が位置する場合がある。この場合、図12Aの場合と同様に、めっき電極30と第1絶縁膜21との間に隙間ができ、信頼性が低下してしまう。
このように、マスク層50が第1絶縁膜21から露出する第1電極17上に形成されないようにするため、図9Aのように、開口部52は第1絶縁膜21の凸部66を含む、位置合わせ余裕の大きなパターンにせざるを得ない。このため、図10Bのように、第3電極29の底面のうち縁領域62はほぼ平坦な第1絶縁膜22上に位置する。
図13は、図11の拡大図である。第3電極29の底面の縁領域62と第1絶縁膜21の上面との間には、アスペクト比の大きなアンダーカット68が形成される。このアスペクト比は、マスク層50の端部の傾斜形状によって決定される。マスク層50の端部の傾斜は、シード層28を確実にマスク層50に被着させるための要件である。またマスク層50は比較的薄く形成される。その理由は、マスク層50の膜厚を大きくして、例えば後に形成されるマスク層54の厚みに達するように構成すると、マスク層50の傾斜の存在により、非常に幅の大きな電極になり、微細化の障害になる。このため、マスク層50の端部は、傾斜形状を持っているのみならず、比較的薄いため、後に出現するアンダーカット68のアスペクト比が非常に大きくなってしまう。このようなアンダーカット68が生じると、絶縁膜32を形成するときに、アンダーカット68における絶縁膜32は、薄くなる、および/または膜質が劣化する。また、絶縁膜32の成長界面にスリップまたは亀裂64が形成される。絶縁膜32が薄い箇所、絶縁膜32の膜質が劣化した箇所、および/または亀裂64等から水分が浸入しやすくなり、半導体装置の信頼性が低下する。
いっぽう、実施例1によれば、第2電極26を設けること、そして、マスク層50の開口部52を形成する際に、マスク層50が第2電極26の側面を覆う製法を採用している。これにより、第3電極の形成後に、マスク層50を除去すれば、第3電極の周縁の下部における空間70は、第2電極26の側面をマスク層50が覆っていた分だけ広がり、アスペクト比が緩和される。このため、図6Bにおいて、絶縁膜32を形成したときに、空間70における絶縁膜32の薄膜化、膜質の劣化、および/または亀裂等の形成が抑制される。よって、水分の浸入が抑制され、半導体装置の信頼性が向上する。
また、図2Cのように、第2電極26の側面は、第1絶縁膜21の上面より高い位置に設けられている(高さH)。このような第2電極26の側面をマスク層50によって覆った状態で、第3電極を形成するので、空間70は、第1絶縁膜21の上面より高い領域に形成される。このため、図6Aのように、第3電極29を形成したときに、空間70のアスペクト比を小さくできる。
図3Aに示すように、マスク層50の開口部52の幅は、第2電極26の幅よりも狭い。これにより、第2電極26の側面は、マスク層50によって被覆することができる。また、第2電極26は、第1絶縁膜21の開口部24を幅方向に埋め込んでいる。すなわち、開口部24に露出する第1電極17は、第2電極26によって被覆されている。このため、マスク層50の開口部52の幅が、第1絶縁膜の開口部24よりも狭く設計されていても、開口部52の位置ずれによって、第1電極17が露出することは無い。マスク層50の開口部52の幅は、接触抵抗や強度などの要求を満たす範囲で狭い方が好ましい側面がある。すなわち、開口部52が狭いと、第2電極26に対する位置ずれの許容範囲が拡大する。
第2電極26を、蒸着法、例えば真空蒸着法を用い形成することで、第2電極26の側面60をテーパ形状とすることができる。第2電極26の側面がテーパ形状であると、それが垂直な場合と比較して、絶縁膜32のカバレッジが向上する。
半導体層10上に形成される電極として、オーミック電極16を例に説明したが、他の電極でもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10 半導体層
12、14、20、22、32 絶縁膜
16 オーミック電極
17 第1電極
18 バリア層
21 第1絶縁膜
24、52、56 開口部
26 電極
28 シード層
29 第3電極
30 めっき電極
34 ソース電極
36 ゲート電極
38 ドレイン電極
39 電極
50、54 マスク層
60 側面
62 縁領域
64 亀裂
66 凸部
68 アンダーカット
70 空間

Claims (5)

  1. 半導体層上に第1電極を形成する工程と、
    前記第1電極の上に、前記第1電極の一部が露出する開口部を有する第1絶縁膜を形成する工程と、
    前記開口部内の前記第1電極上から前記開口部の外縁の前記第1絶縁膜上にかけて、前記開口部の外縁における前記第1絶縁膜の上面よりも高い上面を有し、順テーパ状の側面を有する第2電極を形成する工程と、
    前記第2電極の順テーパ状の側面を被覆し、前記第2電極の表面を露出する開口部を有するマスク層を形成する工程と、
    前記マスク層から露出した前記第2電極上に、第3電極を形成する工程と、
    前記マスク層を除去して、前記第2電極の順テーパ状の側面を露出する工程と、
    前記第2電極および前記第3電極を被覆する第2絶縁膜を形成する工程と、
    を含む半導体装置の製造方法。
  2. さらに、前記マスク層および前記マスク層の開口部に露出した前記第2電極の上面に、シード層を形成する工程と、
    前記シード層に通電しためっき法により、前記第3電極を形成する工程と、
    前記第3電極をマスクとして、前記第3電極に被覆されない前記シード層を除去する工程と、
    前記シード層を除去する工程の後、前記マスク層を除去する工程と、
    を含む請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記マスク層の開口部は、前記第2電極の幅よりも狭い請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記第2電極は、蒸着法によって形成される請求項1乃至3記載のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記第2電極は、前記第1絶縁膜の開口部よりも広い幅で形成される請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
JP2015017416A 2015-01-30 2015-01-30 半導体装置の製造方法 Active JP6436531B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015017416A JP6436531B2 (ja) 2015-01-30 2015-01-30 半導体装置の製造方法
US15/010,559 US10199467B2 (en) 2015-01-30 2016-01-29 Semiconductor device having plated metal in electrode and process to form the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015017416A JP6436531B2 (ja) 2015-01-30 2015-01-30 半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016143723A JP2016143723A (ja) 2016-08-08
JP6436531B2 true JP6436531B2 (ja) 2018-12-12

Family

ID=56553337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015017416A Active JP6436531B2 (ja) 2015-01-30 2015-01-30 半導体装置の製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10199467B2 (ja)
JP (1) JP6436531B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7255397B2 (ja) * 2019-07-10 2023-04-11 株式会社デンソー 電子装置

Family Cites Families (73)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6150333A (ja) * 1984-08-18 1986-03-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体集積回路の製造方法
JP2731040B2 (ja) * 1991-02-05 1998-03-25 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法
JPH05275373A (ja) 1992-03-25 1993-10-22 Sanyo Electric Co Ltd 化合物半導体装置の製造方法
CA2089791C (en) * 1992-04-24 1998-11-24 Michael J. Brady Electronic devices having metallurgies containing copper-semiconductor compounds
JPH06151355A (ja) * 1992-10-30 1994-05-31 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
KR950004464A (ko) * 1993-07-15 1995-02-18 김광호 칩 범프의 제조방법
US6111317A (en) * 1996-01-18 2000-08-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Flip-chip connection type semiconductor integrated circuit device
US6724084B1 (en) * 1999-02-08 2004-04-20 Rohm Co., Ltd. Semiconductor chip and production thereof, and semiconductor device having semiconductor chip bonded to solid device
US6465879B1 (en) * 1999-10-19 2002-10-15 Citizen Watch Co., Ltd. Structure for mounting semiconductor device, method of mounting same, semiconductor device, and method of fabricating same
US6426281B1 (en) * 2001-01-16 2002-07-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Method to form bump in bumping technology
JP2002334897A (ja) * 2001-05-09 2002-11-22 Seiko Epson Corp 半導体装置のバンプ構造及びその製造方法
JP4058619B2 (ja) * 2001-10-25 2008-03-12 セイコーエプソン株式会社 半導体ウエハ
JP2003203940A (ja) * 2001-10-25 2003-07-18 Seiko Epson Corp 半導体チップ及び配線基板並びにこれらの製造方法、半導体ウエハ、半導体装置、回路基板並びに電子機器
US6622907B2 (en) * 2002-02-19 2003-09-23 International Business Machines Corporation Sacrificial seed layer process for forming C4 solder bumps
US6596619B1 (en) * 2002-05-17 2003-07-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Method for fabricating an under bump metallization structure
US20040007779A1 (en) * 2002-07-15 2004-01-15 Diane Arbuthnot Wafer-level method for fine-pitch, high aspect ratio chip interconnect
TWI225899B (en) * 2003-02-18 2005-01-01 Unitive Semiconductor Taiwan C Etching solution and method for manufacturing conductive bump using the etching solution to selectively remove barrier layer
JP2007531247A (ja) * 2003-07-16 2007-11-01 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 側壁用絶縁体を有する金属バンプ及びこのような金属バンプを有するチップを製造する方法
US7176583B2 (en) * 2004-07-21 2007-02-13 International Business Machines Corporation Damascene patterning of barrier layer metal for C4 solder bumps
DE102004047730B4 (de) * 2004-09-30 2017-06-22 Advanced Micro Devices, Inc. Ein Verfahren zum Dünnen von Halbleitersubstraten zur Herstellung von dünnen Halbleiterplättchen
TWI261330B (en) * 2005-05-06 2006-09-01 Via Tech Inc Contact structure on chip and package thereof
US7518211B2 (en) * 2005-11-11 2009-04-14 United Microelectronics Corp. Chip and package structure
US8592977B2 (en) * 2006-06-28 2013-11-26 Megit Acquisition Corp. Integrated circuit (IC) chip and method for fabricating the same
US7662698B2 (en) * 2006-11-07 2010-02-16 Raytheon Company Transistor having field plate
CN101681859B (zh) * 2007-06-15 2011-10-19 罗姆股份有限公司 半导体器件
WO2009012423A1 (en) * 2007-07-17 2009-01-22 Kovio, Inc. Printing of contact metal and interconnect metal via seed printing and plating
US7667335B2 (en) * 2007-09-20 2010-02-23 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor package with passivation island for reducing stress on solder bumps
US7800132B2 (en) * 2007-10-25 2010-09-21 Northrop Grumman Systems Corporation High electron mobility transistor semiconductor device having field mitigating plate and fabrication method thereof
US7935408B2 (en) * 2007-10-26 2011-05-03 International Business Machines Corporation Substrate anchor structure and method
JP5331610B2 (ja) * 2008-12-03 2013-10-30 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路装置
JP5308145B2 (ja) * 2008-12-19 2013-10-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
US9583678B2 (en) * 2009-09-18 2017-02-28 Soraa, Inc. High-performance LED fabrication
WO2011062041A1 (en) * 2009-11-20 2011-05-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Transistor
US8563095B2 (en) * 2010-03-15 2013-10-22 Applied Materials, Inc. Silicon nitride passivation layer for covering high aspect ratio features
KR101332374B1 (ko) * 2010-04-23 2013-11-22 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치의 제작 방법
JP2012038965A (ja) * 2010-08-09 2012-02-23 Lapis Semiconductor Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
US8293636B2 (en) * 2010-08-24 2012-10-23 GlobalFoundries, Inc. Conductive connection structure with stress reduction arrangement for a semiconductor device, and related fabrication method
JP2012054359A (ja) * 2010-08-31 2012-03-15 Toshiba Corp 半導体装置および半導体装置の製造方法
US10026706B2 (en) * 2010-11-11 2018-07-17 Texas Instruments Incorporated Adding cap to copper passivation flow for electroless plating
US20170236954A1 (en) * 2011-08-05 2017-08-17 Beamreach High efficiency solar cell structures and manufacturing methods
US8569886B2 (en) * 2011-11-22 2013-10-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Methods and apparatus of under bump metallization in packaging semiconductor devices
KR101863294B1 (ko) * 2011-11-25 2018-05-31 인텔렉츄얼 키스톤 테크놀로지 엘엘씨 태양전지 및 그 제조 방법
JP6003213B2 (ja) * 2012-05-17 2016-10-05 住友電気工業株式会社 半導体装置の製造方法
US9305788B2 (en) * 2012-10-29 2016-04-05 Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. Method of fabricating semiconductor device
US9224678B2 (en) * 2013-03-07 2015-12-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and apparatus for connecting packages onto printed circuit boards
US10204876B2 (en) * 2013-03-07 2019-02-12 Maxim Integrated Products, Inc. Pad defined contact for wafer level package
US9355906B2 (en) * 2013-03-12 2016-05-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Packaging devices and methods of manufacture thereof
US9082870B2 (en) * 2013-03-13 2015-07-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Methods and apparatus of packaging semiconductor devices
JP6376788B2 (ja) * 2013-03-26 2018-08-22 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置およびその作製方法
JP2014241320A (ja) * 2013-06-11 2014-12-25 ソニー株式会社 半導体装置、半導体装置の製造方法
US20150008428A1 (en) * 2013-07-08 2015-01-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
US9123685B2 (en) * 2013-07-15 2015-09-01 Freescale Semiconductor Inc. Microelectronic packages having frontside thermal contacts and methods for the fabrication thereof
US9673093B2 (en) * 2013-08-06 2017-06-06 STATS ChipPAC Pte. Ltd. Semiconductor device and method of making wafer level chip scale package
US9449853B2 (en) * 2013-09-04 2016-09-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device comprising electron trap layer
US9620580B2 (en) * 2013-10-25 2017-04-11 Mediatek Inc. Semiconductor structure
JP6362337B2 (ja) * 2014-01-21 2018-07-25 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
US9484318B2 (en) * 2014-02-17 2016-11-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2015195288A (ja) * 2014-03-31 2015-11-05 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
TWI672804B (zh) * 2014-05-23 2019-09-21 日商半導體能源研究所股份有限公司 半導體裝置的製造方法
US10141721B2 (en) * 2014-06-17 2018-11-27 Sony Corporation Light-emitting element and manufacturing method thereof
KR20150146409A (ko) * 2014-06-20 2015-12-31 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치, 표시 장치, 입출력 장치, 및 전자 기기
JP6385202B2 (ja) * 2014-08-28 2018-09-05 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
US10283685B2 (en) * 2014-09-26 2019-05-07 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting device and method of fabricating the same
JP6635328B2 (ja) * 2014-11-10 2020-01-22 ローム株式会社 半導体装置およびその製造方法
US10396210B2 (en) * 2014-12-26 2019-08-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device with stacked metal oxide and oxide semiconductor layers and display device including the semiconductor device
TWI685113B (zh) * 2015-02-11 2020-02-11 日商半導體能源研究所股份有限公司 半導體裝置及其製造方法
JP6300236B2 (ja) * 2015-02-26 2018-03-28 株式会社日立製作所 半導体装置、半導体装置の製造方法および電力変換装置
JP6502751B2 (ja) * 2015-05-29 2019-04-17 東芝メモリ株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
US9559075B1 (en) * 2016-01-06 2017-01-31 Amkor Technology, Inc. Semiconductor product with interlocking metal-to-metal bonds and method for manufacturing thereof
JP6705592B2 (ja) * 2016-06-20 2020-06-03 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
KR102601553B1 (ko) * 2016-12-08 2023-11-15 삼성전자주식회사 반도체 발광 소자
US10748863B2 (en) * 2016-12-30 2020-08-18 Texas Instruments Incorporated Semiconductor devices having metal posts for stress relief at flatness discontinuities
WO2018187124A1 (en) * 2017-04-07 2018-10-11 Microchip Technology Incorporated A semiconductor package having exposed redistribution layer features and related methods of packaging and testing

Also Published As

Publication number Publication date
US20160225888A1 (en) 2016-08-04
JP2016143723A (ja) 2016-08-08
US10199467B2 (en) 2019-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018037497A (ja) 半導体装置
JP6372524B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
TWI776061B (zh) 半導體裝置之製造方法
JP5649357B2 (ja) 半導体装置及び製造方法
TWI772545B (zh) 半導體裝置
US11476110B2 (en) Semiconductor device
JP6436531B2 (ja) 半導体装置の製造方法
TWI775953B (zh) 半導體裝置及其形成方法
JP2024504693A (ja) 横方向電界効果トランジスタ及びその製造方法
US11171005B2 (en) Semiconductor device manufacturing method
US9991160B2 (en) Process of forming semiconductor device having interconnection formed by electro-plating
JP2017208379A (ja) 窒化物半導体装置
US20230369437A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
JP2013211484A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2021044357A (ja) 高電子移動度トランジスタの製造方法
JP2019179857A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2010067691A (ja) 化合物半導体装置およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A625 Written request for application examination (by other person)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625

Effective date: 20170828

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180424

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180508

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180613

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180821

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180905

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: 20181016

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181109

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6436531

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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