JPH08213345A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】湿式電解メッキ法を用いてメッキされる電極用
金属層を少ない工程数で形成し得る半導体装置及びその
製造方法を提供する。 【構成】ｎ型半導体領域２と、ｎ型半導体領域の特定の
領域に選択的に形成された複数のｐ型半導体領域（４、
６）と、ｎ型半導体領域の表面の一部およびｐ型半導体
領域の一部を覆う絶縁膜（５、７）と、ｐ型半導体領域
のうちで絶縁膜により覆われていない領域上に設けられ
てその領域に電気的に接続された第１の金属層領域１０
と、第１の金属層領域の表面に湿式電解メッキ法により
形成された第２の金属層１２とを具備し、ｐ型半導体領
域のうちでｎ型半導体領域の表面に露出している領域の
表面キャリア密度が第２の金属層に電気的に接続された
領域の表面キャリア密度より低いことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に係り、特に湿式電解メッキ法を用いて形成され
た電極及びその形成方法に係り、例えばアバランシェ・
フォトダイオードなどに使用される。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の電極を他の部品、回路と電
気的に接続するために、一般に、Ａｕワイヤ・ボンディ
ングによる結線を用いる。この場合、半導体素子の電極
のボンダビリィティを良くするために、ボンディング・
パッドの最上層が２〜３μｍのＡｕ層であることが要求
され、これを湿式電解メッキ法で形成するのが一般的で
ある。

【０００３】次に、湿式電解メッキ法を用いて例えばア
バランシェ・フォトダィオードのＡｕメッキ電極を形成
する工程の従来例について図３（ａ）乃至（ｆ）を参照
しながら説明する。

【０００４】まず、図３（ａ）に示すように、ｎ型半導
体基板ｌ上にｎ型半導体層２を成長させ、このｎ型半導
体層２の表面に第１のシリコン窒化膜３をプラズマＣＶ
Ｄ法により形成する。

【０００５】次に、半導体層２の表層部に選択的に形成
されるベリリウム（Ｂｅ）注入領城４に対応する第１の
シリコン窒化膜の一部を除去するようにフォトリソグラ
フィ技術を用いてパターニングする。そして、基板上の
Ｂｅ注入領城４にＢｅをイオン注入した後、アニーリン
グを施し、傾斜接合を形成する。

【０００６】次に、前記第１のシリコン窒化膜３を除去
し、図３（ｂ）に示すように、基板上に第２のシリコン
窒化膜５を形成し、半導体層２の表層部に選択的に形成
されるカドミニウム（Ｃｄ）拡散領域６に対応する第２
のシリコン窒化膜の一部を除去するようにフォトリソグ
ラフィ技術を用いてパターニングする。そして、前記Ｃ
ｄ拡散領域６にＣｄを封管拡散法により拡散して階段接
合を形成する。これにより、Ｃｄ拡散領域（ｐ+ 領城）
６がＢｅ注入領城４からなるｐ型領城により囲まれ、素
子外周部ではＢｅとＣｄとが混在した領城４ａが半導体
層２の表面に露出した構造が得られる。

【０００７】次に、図３（ｃ）に示すように、基板上に
第３のシリコン窒化膜７を形成して前記Ｃｄ拡散領域６
の一部を覆うように所定のパターニングを施した後、表
面に露出しているＣｄ拡散領域６を覆うように、電極金
属として５０ｎｍのＴｉ層８、５０ｎｍのＰｔ層９、５
０ｎｍのＡｕ層１０を真空蒸着法により順次形成する。

【０００８】次に、図３（ｄ）に示すように、基板上全
面に５０ｎｍのＴｉ層１３、５０ｎｍのＡｕ層１４を順
次に蒸着形成した後、電極メッキを施す領域以外の領域
を覆うようにレジストパターン１５を形成する。

【０００９】次に、基板をＡｕメッキ液中に浸し、Ａｕ
層ｌ４にメッキ装置のカソード電極を接触させた状態で
電流を流し、図３（ｅ）に示すように、Ａｕメッキ層
（Ａｕメッキ電極）ｌ２を形成する。

【００１０】次に、図３（ｆ）中に示すように、レジス
トパターン１５を剥離し、Ａｕ層１４、Ｔｉ層１３を順
次にエッチング除去する。しかし、上記したように基板
全面に形成したＡｕメッキ層ｌ２を形成した後、Ａｕ層
１４をエッチングして除去するので、Ａｕ層１４とその
下地とにエッチングの選択性がない場合には、Ａｕ層１
４を蒸着形成する前にＡｕ層１４に対して選択エッチン
グが可能な層（本例ではＴｉ層１３）を形成しなけれぱ
ならず、工程数が増える。また、特定の領域に選択的に
メッキを施すために、Ａｕ層１４およびその下地である
Ｔｉ層１３のパターニンング工程が必要となり、工程数
が増える。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
半導体装置は、湿式電解メッキ法を用いて電極上にメッ
キされる金属層の形成に際して工程数が増えるという問
題があった。本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、湿式電解メッキ法を用いて電極上にメッキさ
れる金属層を少ない工程数で形成し得る半導体装置及び
その製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る半導体
装置は、第１導電型の半導体基板と、上記第１導電型の
半導体基板もしくはその上に積層された第１導電型の半
導体層の特定の領域に選択的に形成された上記第１導電
型とは逆導電型の複数の第２導電型の半導体領域と、前
記第１導電型の半導体基板もしくは半導体層の表面の一
部および前記第２導電型の半導体領域の一部を覆う絶縁
膜と、前記第２導電型の半導体領域のうちで上記絶縁膜
により覆われていない領域上で上記領域に電気的に接続
されて設けられた第１の金属層領域と、前記第１の金属
層領域の表面に湿式電解メッキ法により形成された第２
の金属層とを具備し、前記第２導電型の半導体領域のう
ちで前記第１導電型の半導体基板もしくは半導体層の表
面に露出している領域の表面キャリア密度が前記第２の
金属層に電気的に接続された領域の表面キャリア密度よ
り低いことを特徴とする。

【００１３】第２の発明に係る半導体装置は、第１導電
型の半導体基板と、上記第１導電型の半導体基板もしく
はその上に積層された第１導電型の半導体層の特定の領
域に選択的に形成された上記第１導電型とは逆導電型の
複数の第２導電型の半導体領域と、前記第１導電型の半
導体基板もしくは半導体層の表面の一部および前記第２
導電型の半導体領域の一部を覆う絶縁膜と、前記第２導
電型の半導体領域のうちで上記絶縁膜により覆われてい
ない領域上で上記領域に電気的に接続されて設けられた
第１の金属層領域と、前記第１の金属層領域の表面に湿
式電解メッキ法により形成された第２の金属層とを具備
し、前記第１導電型の半導体基板もしくは半導体層の表
面に露出している第２導電型の半導体領域と上記第１導
電型の半導体基板もしくは半導体層とで形成される接合
のビルトイン・ポテンシャルが、前記第２の金属層に電
気的に接続された第２導電型の半導体領域と前記第１導
電型領域とで形成される接合のビルトイン・ポテンシャ
ルより大きいことを特徴とする。

【００１４】第３の発明に係る半導体装置の製造方法
は、第１導電型の半導体基板もしくはその上に積層され
た第１導電型の半導体層の特定の領域に選択的に上記第
１導電型とは逆導電型の複数の第２導電型の半導体領域
を形成し、かつ、少なくとも２個の第２導電型の半導体
領域のキャリア濃度が異なるように形成し、上記２個の
第２導電型の半導体領域のうちでキャリア濃度が高い方
の半導体領域に電気的に接続された第１の金属層を形成
する工程と、前記キャリア濃度が異なる複数の第２導電
型の半導体領域に並列に順方向電流を流すように湿式電
解メッキ法を実施することにより、前記第１の金属層上
に選択的に第２の金属層を形成する工程とを具備するこ
とを特徴とする。

【００１５】第４の発明に係る半導体装置の製造方法
は、第１導電型の半導体基板もしくはその上に積層され
た第１導電型の半導体層とその特定の領域に選択的に上
記第１導電型とは逆導電型の複数の第２導電型の半導体
領域を形成し、かつ、少なくとも２個の第２導電型の半
導体領域と第１導電型の半導体基板もしくは半導体層で
構成される接合のビルトイン・ポテンシャルが異なるよ
うに形成し、上記２個の第２導電型の半導体領域のうち
でビルトイン・ポテンシャルが小さい方の接合を有する
方の半導体領域に電気的に接続された第１の金属層を形
成する工程と、前記ビルトイン・ポテンシャルが異なる
接合を有する複数の第２導電型の半導体領域に並列に順
方向電流を流すように湿式電解メッキ法を実施すること
により、前記第１の金属層上に選択的に第２の金属層を
形成する工程とを具備することを特徴とする。

【００１６】

【作用】第１の発明の半導体装置は、表面に露出した第
２導電型（例えばｐ型）半導体領域のキャリア濃度が、
第１導電型半導体領域（例えばｎ型）との間で主接合を
形成する第２導電型半導体領城のキャリア濃度より低く
設定されており、主接合を形成する第２導電型半導体領
城に電気的に接続された第１の金属層（電極）上に湿式
電解メッキ法により選択的に第２の金属層が形成されて
いる。

【００１７】第２の発明の半導体装置は、表面に露出し
た第２導電型（例えばｐ型）半導体領域と第１導電型半
導体領域（例えばｎ型）との接合のビルトイン・ポテン
シャルが、主接合のビルトイン・ポテンシャルより大き
く設定されており、主接合を形成する第２導電型半導体
領城に電気的に接続された第１の金属層（電極）上に湿
式電解メッキ法により選択的に第２の金属層が形成され
ている。

【００１８】第３の発明の半導体装置の製造方法は、第
１の発明の半導体装置を製造する際に適用され、第４の
発明の半導体装置の製造方法は、第２の発明の半導体装
置を製造する際に適用される。

【００１９】本発明の半導体装置における第２の金属層
を湿式電解メッキ法により選択的に形成する際、メッキ
液中て抵抗値の異なる被メッキ物を同時にメッキする
と、被メッキ物をカソードとして２つの抵抗を並列に接
続し電流を流すことと等価になり、抵抗の低い経路を電
流が通り、抵抗値の低い方のみに析出金属が形成される
原理を利用している。

【００２０】この場合、接合を有する半導体素子に電流
を流す際には、ｎ型半導体領域からｐ型半導体領域への
逆方向電流は殆んど流れないが、ｐ型半導体領域からｎ
型半導体領城ヘの順方向電流は流れ易く、上記順方向電
流は、ｐ型半導体領域のキャリア濃度が高く、接合のビ
ルトイン・ポテンンャルが小さいほど流れ易い（換言す
れば、ｐ型半導体領域のキャリア濃度が低く、接合のビ
ルトイン・ポテンンャルが大きいほど順方向電流が流れ
難い）。

【００２１】従って、半導体素子のキャリア濃度が異な
るｐ型半導体領域、またはビルトイン・ポテンンャルが
異なる接合に並列に順方向電流を流すと、電流の流れに
選択性が得られ、キャリア濃度が高い方のｐ型半導体領
域、あるいは、接合のビルトイン・ポテンンャルが小さ
い方のｐ型半導体領域に電気的に接続された第１の金属
層（電極）上に選択的に第２の金属層が形成される。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の第１実
施例に係るアバランシェ・フォトダィオードの製造工程
の一例を示している。

【００２３】まず、図１（ａ）に示すように、ｎ型半導
体基板ｌ上にｎ型半導体層２を成長させ、このｎ型半導
体層２の表面に第１のシリコン窒化膜３をプラズマＣＶ
Ｄ法により形成する。

【００２４】次に、半導体層２の表層部に選択的に形成
されるＢｅ注入領城４に対応する第１のシリコン窒化膜
の一部を除去するようにフォトリソグラフィ技術を用い
てパターニングする。そして、基板上のＢｅ注入領城４
にＢｅをイオン注入した後、アニーリングを施し、傾斜
接合を形成する。

【００２５】次に、前記第１のシリコン窒化膜３を除去
し、図１（ｂ）に示すように、基板上に第２のシリコン
窒化膜５を形成し、半導体層２の表層部に選択的に形成
されるＣｄ拡散領域６に対応する第２のシリコン窒化膜
の一部を除去するようにフォトリソグラフィ技術を用い
てパターニングする。

【００２６】そして、前記Ｃｄ拡散領域６にＣｄを封管
拡散法により拡散して階段接合を形成する。これによ
り、Ｃｄ拡散領域（ｐ+ 領城）６がＢｅ注入領城４から
なるｐ型領城により囲まれた構造が得られるが、素子外
周部のＢｅ注入領城４は第２のシリコン窒化膜５により
覆われているので、Ｃｄが供給されない。

【００２７】次に、図１（ｃ）に示すように、基板上に
第３のシリコン窒化膜７を形成して前記Ｃｄ拡散領域６
の一部を覆うように所定のパターニングを施した後、表
面に露出しているＣｄ拡散領域６を覆うように、電極金
属として５０ｎｍのＴｉ層８、５０ｎｍのＰｔ層９、５
０ｎｍのＡｕ層１０を真空蒸着法により順次形成する。
さらに、ｎ型半導体基板１の裏面に電極金属層１１を形
成する。

【００２８】次に、湿式電解メッキ法を用いて、図１
（ｄ）中に示すように、Ａｕメッキ電極を形成する。こ
の場合、基板をＡｕメッキ液中に浸し、裏面電極金属層
１１にメッキ装置のカソード電極を接触させた状態で電
流を流すことによりＡｕメッキ層（Ａｕメッキ電極）ｌ
２を形成する。

【００２９】ここで、本発明においては、表面に露出し
たｐ型半導体領域４のキャリア濃度が、ｎ型半導体領域
２との間で主接合を形成するｐ+ 型半導体領城６のキャ
リア濃度より低く設定されている。あるいは、表面に露
出したｐ型半導体領域４とｎ型半導体領域２との接合の
ビルトイン・ポテンシャルが、主接合のビルトイン・ポ
テンシャルより大きく設定されている。

【００３０】そして、前記第２の金属層１２を湿式電解
メッキ法により選択的に形成する際、メッキ液中て抵抗
値の異なる被メッキ物を同時にメッキすると、被メッキ
物をカソードとして２つの抵抗を並列に接続し電流を流
すことと等価になり、抵抗の低い経路を電流が通り、抵
抗値の低い方のみに析出金属が形成される原理を利用し
ている。

【００３１】この場合、接合を有する半導体素子に電流
を流す際には、ｎ型半導体領域からｐ型半導体領域への
逆方向電流は殆んど流れないが、ｐ型半導体領域からｎ
型半導体領城ヘの順方向電流は流れ易く、上記順方向電
流は、ｐ型半導体領域のキャリア濃度が高く、接合のビ
ルトイン・ポテンンャルが小さいほど流れ易い（換言す
れば、ｐ型半導体領域のキャリア濃度が低く、接合のビ
ルトイン・ポテンンャルが大きいほど順方向電流が流れ
難い）。

【００３２】従って、上記実施例のように、半導体素子
のキャリア濃度が異なるｐ型半導体領域、またはビルト
イン・ポテンンャルが異なる接合に並列に順方向電流を
流すと、電流の流れに選択性が得られ、キャリア濃度が
高い方のｐ型半導体領域、あるいは、接合のビルトイン
・ポテンンャルが小さい方のｐ型半導体領域に電気的に
接続された第１の金属層１０上に選択的に第２の金属層
１２が形成される。

【００３３】上記第１実施例の製造工程によれば、湿式
電解メッキ法を用いて特定の領域に選択的にＡｕメッキ
層を形成する際に、従来例で必要とされた予め特定の金
属層１４やその下地１３を形成してパターニンングを行
う工程が不要となるので、工程数が簡素化され、少ない
工程数で形成することが可能になる。

【００３４】図２（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の第２実
施例に係るアバランシェ・フォトダィオードの製造工程
の一例を示している。まず、図２（ａ）に示すように、
ｎ型半導体基板ｌ上にｎ型半導体層２を成長させ、この
ｎ型半導体層２の表面に第１のシリコン窒化膜３をプラ
ズマＣＶＤ法により形成する。

【００３５】次に、半導体層２の表層部に選択的に形成
される第１次のＺｎ拡散領域１６に対応する第１のシリ
コン窒化膜の一部を除去するようにフォトリソグラフィ
技術を用いてパターニングする。そして、前記第１次の
Ｚｎ拡散領域１６にＺｎを封管拡散法により拡散する。

【００３６】次に、前記第１のシリコン窒化膜３を除去
し、図２（ｂ）に示すように、基板上に第２のシリコン
窒化膜５を形成し、半導体層２の表層部に選択的に形成
される第２次のＺｎ拡散領域１７に対応する第２のシリ
コン窒化膜の一部を除去するようにフォトリソグラフィ
技術を用いてパターニングする。

【００３７】そして、前記第２次のＺｎ拡散領域１７に
Ｚｎを封管拡散法により拡散して階段接合を形成する。
この際、第２のシリコン窒化膜５により覆われている第
１次のＺｎ拡散領域１６は、Ｚｎが新たに供給されない
ので、Ｚｎの押し込み拡散が進行し、表面からの深さ方
向に対するＺｎ濃度のプロファイルが緩やかになり、傾
斜接合が形成される。

【００３８】次に、図２（ｃ）に示すように、基板上に
第３のシリコン窒化膜７を形成して前記第２次のＺｎ拡
散領域１７の一部を覆うように所定のパターニングを施
した後、第２次のＺｎ拡散領域１７を覆うように、電極
金属として５０ｎｍのＴｉ層８、５０ｎｍのＰｔ層９、
５０ｎｍのＡｕ層１０を真空蒸着法により順次形成す
る。さらに、ｎ型半導体基板１の裏面に電極金属層１１
を形成する。

【００３９】次に、湿式電解メッキ法を用いて、図２
（ｄ）中に示すように、Ａｕメッキ電極を形成する。こ
の場合、基板をＡｕメッキ液中に浸し、裏面電極金属層
１１にメッキ装置のカソード電極を接触させた状態で電
流を流すことによりＡｕメッキ層（Ａｕメッキ電極）ｌ
２を形成する。

【００４０】上記第２実施例の製造工程においても、湿
式電解メッキ法を用いて特定の領域に選択的にＡｕメッ
キを施す際に、前記第１実施例の製造工程と同様の原理
により、従来例で必要とされた予め特定の金属層１４や
その下地１３を形成してパターニンングを行う工程が不
要となるので、工程数が簡素化され、少ない工程数で形
成することが可能になる。

【００４１】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、湿式電
解メッキ法を用いてメッキされた金属層を少ない工程数
で形成し得る半導体装置及びその製造方法を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るアバランシェ・フォ
トダィオードの製造工程の一例を示す断面図。

【図２】本発明の第２実施例に係るアバランシェ・フォ
トダィオードの製造工程の一例を示す断面図。

【図３】従来のアバランシェ・フォトダィオードの製造
工程の一例を示す断面図。

【符号の説明】

１…ｎ型半導体基板、２…ｎ型半導体層、３…第１のシ
リコン窒化膜、４…Ｂｅ注入領城、５…第２のシリコン
窒化膜、６…Ｃｄ拡散領域、７…第３のシリコン窒化
膜、８…Ｔｉ、９…Ｐｔ、１０…Ａｕ、１１…裏面電極
金属層、１２…Ａｕメッキ層、１６…第１次のＺｎ拡散
領域、１７…第２次のＺｎ拡散領域。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１導電型の半導体基板と、上記第１導
   電型の半導体基板もしくはその上に積層された第１導電
   型の半導体層の特定の領域に選択的に形成された上記第
   １導電型とは逆導電型の複数の第２導電型の半導体領域
   と、前記第１導電型の半導体基板もしくは半導体層の表
   面の一部および前記第２導電型の半導体領域の一部を覆
   う絶縁膜と、前記第２導電型の半導体領域のうちで上記
   絶縁膜により覆われていない領域上で上記領域に電気的
   に接続されて設けられた第１の金属層領域と、前記第１
   の金属層領域の表面に湿式電解メッキ法により形成され
   た第２の金属層とを具備し、前記第２導電型の半導体領
   域のうちで前記第１導電型の半導体基板もしくは半導体
   層の表面に露出している領域の表面キャリア密度が前記
   第２の金属層に電気的に接続された領域の表面キャリア
   密度より低いことを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 第１導電型の半導体基板と、上記第１導
   電型の半導体基板もしくはその上に積層された第１導電
   型の半導体層の特定の領域に選択的に形成された上記第
   １導電型とは逆導電型の複数の第２導電型の半導体領域
   と、前記第１導電型の半導体基板もしくは半導体層の表
   面の一部および前記第２導電型の半導体領域の一部を覆
   う絶縁膜と、前記第２導電型の半導体領域のうちで上記
   絶縁膜により覆われていない領域上で上記領域に電気的
   に接続されて設けられた第１の金属層領域と、前記第１
   の金属層領域の表面に湿式電解メッキ法により形成され
   た第２の金属層とを具備し、前記第１導電型の半導体基
   板もしくは半導体層の表面に露出している第２導電型の
   半導体領域と上記第１導電型の半導体基板もしくは半導
   体層とで形成される接合のビルトイン・ポテンシャル
   が、前記第２の金属層に電気的に接続された第２導電型
   の半導体領域と前記第１導電型領域とで形成される接合
   のビルトイン・ポテンシャルより大きいことを特徴とす
   る半導体装置。
3. 【請求項３】 第１導電型の半導体基板もしくはその上
   に積層された第１導電型の半導体層の特定の領域に選択
   的に上記第１導電型とは逆導電型の複数の第２導電型の
   半導体領域を形成し、かつ、少なくとも２個の第２導電
   型の半導体領域のキャリア濃度が異なるように形成し、
   上記２個の第２導電型の半導体領域のうちでキャリア濃
   度が高い方の半導体領域に電気的に接続された第１の金
   属層を形成する工程と、前記キャリア濃度が異なる複数
   の第２導電型の半導体領域に並列に順方向電流を流すよ
   うに湿式電解メッキ法を実施することにより、前記第１
   の金属層上に選択的に第２の金属層を形成する工程とを
   具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 第１導電型の半導体基板もしくはその上
   に積層された第１導電型の半導体層とその特定の領域に
   選択的に上記第１導電型とは逆導電型の複数の第２導電
   型の半導体領域を形成し、かつ、少なくとも２個の第２
   導電型の半導体領域と第１導電型の半導体基板もしくは
   半導体層で構成される接合のビルトイン・ポテンシャル
   が異なるように形成し、上記２個の第２導電型の半導体
   領域のうちでビルトイン・ポテンシャルが小さい方の接
   合を有する方の半導体領域に電気的に接続された第１の
   金属層を形成する工程と、前記ビルトイン・ポテンシャ
   ルが異なる接合を有する複数の第２導電型の半導体領域
   に並列に順方向電流を流すように湿式電解メッキ法を実
   施することにより、前記第１の金属層上に選択的に第２
   の金属層を形成する工程とを具備することを特徴とする
   半導体装置の製造方法。