半導体装置の製造方法
【課題】ビアホールの形成に関連する歩留まりの低下を抑制し、また、スループットを向上することができる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁性基板1上にGaN層2及びn型AlGaN層3を形成し、その後、ゲート電極4g、ソース電極4s及びドレイン電極4dを形成する。次に、ソース電極4s、GaN層2及びn型AlGaN層3に、少なくとも絶縁性基板1の表面まで到達する開口部6を形成する。次いで、開口部6内にNi層8を形成する。その後、Ni層8をエッチングストッパとするドライエッチングを高速で行うことにより、絶縁性基板1に、その裏面側からNi層8まで到達するビアホール1sを、冷却等によりその側壁に化合物膜19を堆積させながら形成する。そして、ビアホール1s内から絶縁性基板1の裏面にわたってビア配線16を形成する。
【解決手段】絶縁性基板1上にGaN層2及びn型AlGaN層3を形成し、その後、ゲート電極4g、ソース電極4s及びドレイン電極4dを形成する。次に、ソース電極4s、GaN層2及びn型AlGaN層3に、少なくとも絶縁性基板1の表面まで到達する開口部6を形成する。次いで、開口部6内にNi層8を形成する。その後、Ni層8をエッチングストッパとするドライエッチングを高速で行うことにより、絶縁性基板1に、その裏面側からNi層8まで到達するビアホール1sを、冷却等によりその側壁に化合物膜19を堆積させながら形成する。そして、ビアホール1s内から絶縁性基板1の裏面にわたってビア配線16を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、GaN系(窒化ガリウム)高電子移動度トランジスタ(HEMT:high electron mobility transistor))等に好適な半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、GaN系HEMT等のGaN系半導体装置について、その物性的特徴から高耐圧・高速デバイスとしての応用が期待されている。GaN系半導体装置の高周波特性の向上のためには、ソースインダクタンスの低減及び放熱のためのビア配線構造部が必要である。
【0003】
ここで、従来のGaN系HEMTの製造方法について説明する。図9A乃至図9Xは、従来のGaN系HEMTの製造方法を工程順に示す断面図である。
【0004】
先ず、図9Aに示すように、シリコンカーバイド(SiC)からなる絶縁性基板101の表面上にGaN層102及びn型AlGaN層103をこの順で形成する。絶縁性基板101の厚さは350μm程度であり、GaN層102及びn型AlGaN層103の総厚さは2μm程度である。次に、n型AlGaN層103上にソース電極104s、ゲート電極104g及びドレイン電極104dを選択的に形成する。次いで、ソース電極104s、ゲート電極104g及びドレイン電極104dを覆うSiN層105をn型AlGaN層103上に形成する。
【0005】
その後、図9Bに示すように、ソース電極104sに対応する開口部151s及びドレイン電極104dに対応する開口部151dを備えたレジストパターン151をSiN層105上に形成する。レジストパターン151の厚さは1μm程度である。
【0006】
続いて、図9Cに示すように、レジストパターン151をマスクとしてSiN層105をパターニングすることにより、開口部151sに整合するコンタクトホール105sをソース電極104s上に形成し、開口部151dに整合するコンタクトホール105dをドレイン電極104d上に形成する。
【0007】
次に、レジストパターン151を除去し、図9Dに示すように、新たに、開口部151sよりも小さくソース電極104sに対応する開口部152sを備えたレジストパターン152をSiN層105及びソース電極104s上に形成する。レジストパターン152の厚さは1μm程度である。また、開口部152sの直径は150μm程度である。
【0008】
次いで、図9Eに示すように、レジストパターン152をマスクとしてソース電極104sのイオンミリングを行うことにより、開口部106を形成する。
【0009】
その後、レジストパターン152を除去し、図9Fに示すように、絶縁性基板101の表面側の全面にシード層107として、Ti層及びNi層の積層体、又はTi層及びCu層の積層体を形成する。
【0010】
続いて、図9Gに示すように、ソース電極104sの外縁に対応する開口部153sを備えたレジストパターン153をシード層107上に形成する。レジストパターン153の厚さは3μm程度である。次に、電気めっき法により、開口部153s内において、シード層107上に厚さが1.2μm程度のNi層108を形成する。
【0011】
次いで、図9Hに示すように、レジストパターン153を除去する。
【0012】
その後、図9Iに示すように、イオンミリングを行うことにより、Ni層108から露出しているシード層107を除去する。この時、Ni層108も若干削られ、その厚さが1μm程度となる。
【0013】
続いて、図9Jに示すように、絶縁性基板101の表面側の全面にシード層109として、Ti層、Pt層及びAu層の積層体を形成する。
【0014】
次に、図9Kに示すように、ソース電極104sの外縁に対応する開口部及びドレイン電極104dの外縁に対応する開口部を備えたレジストパターン154をシード層109上に形成する。レジストパターン154の厚さは1μm程度である。次いで、電気めっき法により、レジストパターン154の各開口部内において、シード層109上に厚さが1μm程度のAu層110を形成する。
【0015】
その後、図9Lに示すように、レジストパターン154を除去する。
【0016】
続いて、図9Mに示すように、イオンミリングを行うことにより、Au層110から露出しているシード層109を除去する。この時、Au層110も若干削られ、その厚さが0.6μm程度となる。
【0017】
次に、図9Nに示すように、絶縁性基板101の表面側の全面に表面保護層111を形成し、絶縁性基板101の表裏を反転させる。次いで、絶縁性基板101の裏面を研磨することにより、絶縁性基板101の厚さを150μm程度とする。
【0018】
その後、図9Oに示すように、絶縁性基板101の裏面上にシード層112として、Ti層及びNi層の積層体、又はTi層及びCu層の積層体を形成する。続いて、ソース電極104sに対応する部分を覆うレジストパターン155をシード層112上に形成する。レジストパターン155の厚さは3μm程度であり、直径は100μm程度である。次に、電気めっき法により、レジストパターン155を除く領域において、シード層112上に厚さが3.2μm程度のNi層113を形成する。
【0019】
次いで、図9Pに示すように、レジストパターン155を除去する。その後、イオンミリングを行うことにより、Ni層113から露出しているシード層112を除去する。この時、Ni層113も若干削られ、その厚さが3μm程度となる。
【0020】
その後、図9Qに示すように、Ni層113をマスクとして絶縁性基板101のドライエッチングを行うことにより、ビアホール101sを形成する。このドライエッチングでは、六弗化硫黄(SF6)ガス及び酸素(O2)ガスの混合ガスを用いる。
【0021】
続いて、図9Rに示すように、Ni層113をマスクとしてGaN層102及びn型AlGaN層103のドライエッチングを行うことにより、ビアホール101sをシード層107まで到達させる。このドライエッチングでは、塩素(Cl2)ガスを用いる。また、このドライエッチングでは、Ni層108及びシード層107がエッチングストッパとして機能する。
【0022】
次に、図9Sに示すように、ビアホール101s内及びNi層113上にレジスト層156を形成する。
【0023】
次いで、図9Tに示すように、レジスト層156に対して露光及び現像を行うことにより、ビアホール101s内のみにレジスト層156を残存させる。
【0024】
その後、図9Uに示すように、イオンミリングを行うか、硫酸と過酸化水素水との混合液(硫酸過水)に浸漬することにより、Ni層113及びシード層112を除去する。
【0025】
続いて、図9Vに示すように、レジスト層156を除去する。次に、イオンミリングを行うことにより、ビアホール101sから露出しているシード層107を除去する。次いで、絶縁性基板101の裏面側の全面にシード層114として、Ti層、Pt層及びAu層の積層体を形成する。
【0026】
次に、図9Wに示すように、電気めっき法により、シード層114上に厚さが10μm程度のAu層115を形成する。
【0027】
そして、図9Xに示すように、絶縁性基板101の表裏を反転させ、表面保護層111を除去する。
【0028】
従来、このような方法によって、GaN系HEMTを製造している。
【0029】
しかしながら、この従来の製造方法では、ビアホール101sの形成及び延伸の処理が困難である。
【0030】
例えば、SiCからなる絶縁性基板101のドライエッチングレートは、ビアホール101sの直径等の影響を受けやすく、その面内分布が大きい。このため、従来、確実にビアホール101sをGaN層102まで到達させて高い歩留まりを得ることを目的としてオーバーエッチングを行っている。ところが、絶縁性基板101の通常のドライエッチング条件では、SiCとNiとのエッチング選択比が100以上であるのに対し、SiCとGaN及びAlGaNとのエッチング選択比は約20〜30と低い。また、GaN層102及びn型AlGaN層103の総厚さは2μm程度と薄い。従って、オーバーエッチングの結果、GaN層102及びn型AlGaN層103の残存する割合のばらつきが大きくなっている。例えば、絶縁性基板101のドライエッチングレートのばらつき(面内分布)が±5%程度である場合に、深さが150μmのビアホール101sを形成するために33%のオーバーエッチング(50μmのSiCのエッチング量に相当)を行うとする。また、SiCとGaN及びAlGaNとの選択比が25であるとする。この場合、ある部分ではGaN層102が0.4μm残存するが、GaN層102及びn型AlGaN層103が完全に消失する部分も生じる。この状態から、残存しているGaN層102及びn型AlGaN層103のドライエッチングを行うと、既にこれらが完全に消失している部分では、シード層107及びNi層108がエッチングストッパとして機能できなくなり、これらもエッチングされてしまう。そして、Ni層108の厚さは1μm程度であるので、このNi層108が消失することもあり得る。
【0031】
Ni層108を厚く形成しておけば、その消失を回避することは可能となるが、この場合には、他の問題が生じてしまう。即ち、Ni層108を形成した後には、Au層110の形成のためにレジストパターン154の形成が必要とされるが(図9K)、Ni層108の厚さが1μmを超えると、例えば3μm程度であると、レジストパターン154を厚く形成しなければ、その厚さが不均一となってパターンに歪が生じやすくなる。つまり、パターン開口精度が低くなりやすい。逆に、これを回避するために、レジストパターン154をも厚く形成すると、高い解像度でレジストパターン154を形成することが困難となる。このような事情のため、従来の製造方法では、Ni層108の厚さを1μm程度としている。
【0032】
更に、絶縁性基板101のドライエッチング(図9Q)並びにGaN層102及びn型AlGaN層103のドライエッチング(図9R)では、Ni層113をメタルマスクとして使用するため、同一のチャンバ内で行うことが可能であるが、この場合には、絶縁性基板101のドライエッチングで用いたSF6が残留し、この影響によりGaN層102及びn型AlGaN層103のエッチングレートが不安定になってしまう。図10は、本願発明者が確認のために行ったICPドライエッチングの実験の結果を示すグラフである。図10中の●はエッチングガスであるCl2のみを30sccmの流量で供給した場合のエッチングレートを示し、◆は30sccmのCl2の他にN2を混入させた場合のエッチングレートを示し、▲は30sccmのCl2の他にSF6を混入させた場合のエッチングレートを示している。また、いずれの測定においてもアンテナパワーを150Wとし、バイアスパワーを10Wとした。図10に示すように、Cl2のみを供給した場合には、54nm/分のエッチングレートが得られ、N2の混入により希釈した場合でも、40nm/分程度のエッチングレートが得られた。一方、SF6を混入した場合には、その流量が僅か1sccmであっても2nm/分まで著しく低下した。このように、チャンバ内にSF6が僅かでも残留していると、GaN層102及びn型AlGaN層103のエッチングレートが著しく低下してしまうのである。従って、従来の方法では、GaN層102及びn型AlGaN層103のドライエッチングを行う前に、チャンバ内の真空引きを行うか、チャンバ内を塩素プラズマでクリーニングしており、処理に長時間が必要となっている。また、処理時間の短縮のために、同一のチャンバ内で行うことが可能な処理(ドライエッチング)を、2台のドライエッチング装置に分けて行ったり、マルチチャンバを備えたドライエッチング装置を用いて2つのチャンバに分けて行ったりすることもある。
【0033】
これらの対処をすることにより、チャンバ内に残留するSF6の影響を低減することが可能なる。しかし、絶縁性基板101等にSF6が付着している場合には、その影響を排除することは困難である。
【0034】
また、メタルマスクとして用いたNi層113及びシード層112を除去する際に、Ni層108及びシード層107までもが除去されないように、レジスト層156を形成しているが、レジスト層156に関する処理が煩雑となっている。即ち、一般的なスピンコータ等では均一にビアホール101s内にレジストを落とし込むことが困難であり、特に、その直径が100μm以下となると極めて困難となる。また、ディップコート、スプレーコート、ディスペンサー等のレジスト塗布技術では、ビアホール101sの底部のみにレジスト層156を厚く残すことが困難である。従って、これらの点で歩留まりが低くなることもある。また、厚く残すことが可能な装置は非常に高価なものとなっている。このため、Ni層113及びシード層112を除去せずに残すことも考えられる。
【0035】
しかしながら、Ni層113及びシード層112を残存させると、スループットの向上のために絶縁性基板101のエッチングレートを速めた場合に問題が生じる。即ち、エッチングレートの向上に伴うサイドエッチングによって、図11に示すように、ビアホール101sがテーパ状になってしまう。そして、テーパ状のビアホール101sの上端にNi層113及びシード層112が残存していると、その後に、シード層114及びAu層115を適切に形成することができない。
【0036】
また、エッチング時のチャンバ内の圧力を1Pa以下の低圧とすることにより、サイドエッチングを抑制することも可能であるが、この場合には、ビアホール101sの側壁でのイオン衝突が強くなり、図12に示すように、エッジに深いノッチが形成されやすい。そして、深いノッチが形成されると、ビアホール101sの全体がシード層107に到達する前に、ノッチの先端部がNi層108に到達して、Ni層108が侵食されたり、フッ化によるNi層108の不活性化が生じたりする。
【0037】
また、Si基板に関しては、ボッシュプロセスのように、C4F8等のデポジットガスを用いて、エッチング及びデポジションを繰り返しながら、エッチング側壁にフロロカーボン系ポリマーを堆積しながら、エッチングを行う技術もある。しかしながら、ただでさえSiC基板のエッチングレートが最大で0.24μm/分と低く、エッチング及びデポジションを繰り返したのでは、スループットがより低下してしまう。例えば、100μmオーダーのエッチングに10時間もの時間がかかってしまう。
【0038】
このように、従来の方法では、Ni層113及びシード層112を残存させたまま、スループットを向上させることが困難である。
【0039】
【特許文献1】特開2004−363563号公報
【特許文献2】特開2004−327604号公報
【非特許文献1】Microelectronic Engineering 71 (2004) 329-334, Etching profile of silicon carbide in a NF3/CH4 inductively coupled plasma, Byungwhan Kimら
【非特許文献2】Thin Solid Films 447-448 (2004) 100-104, High rate etching of 6H-SiC in SF6-based magnetically-enhanced inductively coupled plasmas, D.W. Kimら
【非特許文献3】Appl. Phys. Lett. 68 (1996)3755, High etch rates of SiC in magnetron enhanced SF6 plasmas, G. F. McLaneら
【非特許文献4】Materials Science Forum Vols. 527-529 (2006), Deep Reactive Ion Etching (DRIE) of High Aspect Ratio SiC Microstructures using a Time-Multiplexed Etch-Passivate Process、Laura J. Evansら
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0040】
本発明の目的は、ビアホールの形成に関連する歩留まりの低下を抑制し、また、スループットを向上することができる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0041】
本願発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【0042】
第1の半導体装置の製造方法では、基板上に化合物半導体層を形成し、その後、前記化合物半導体層上に電極を形成する。次に、前記化合物半導体層に、少なくとも前記基板の表面まで到達する開口部を形成する。次に、前記開口部内に前記電極に接続される導電層を形成する。次に、前記導電層をエッチングストッパとするドライエッチングを行うことにより、前記基板に、その裏面側から前記導電層まで到達するビアホールを形成する。次に、前記ビアホール内から前記基板の裏面にわたってビア配線を形成する。そして、前記ドライエッチングを、前記ビアホールの側壁に化合物膜を形成しながら行う。
【0043】
第2の半導体装置の製造方法では、基板上に化合物半導体層を形成し、その後、前記化合物半導体層上に電極を形成する。次に、前記化合物半導体層に、少なくとも前記基板の表面まで到達する開口部を形成する。次に、前記開口部内に前記電極に接続される導電層を形成する。次に、前記導電層をエッチングストッパとするドライエッチングを行うことにより、前記基板に、その裏面側から前記導電層まで到達するビアホールを形成する。次に、前記ビアホール内から前記基板の裏面にわたってビア配線を形成する。そして、前記開口部の最も深い部分の幅を、前記開口部の前記化合物半導体層の表面における幅よりも小さくする。
【発明の効果】
【0044】
上記の半導体装置の製造方法によれば、ビアホールと導電層との関係とが適切なものとなっているため、所望のビアホールを容易に形成することが可能となる。また、絶縁性基板へのビアホールの形成の際に使用したガスの影響を受けずに化合物半導体層に開口部を形成することも可能となる。また、ビアホールの形成の際にメタルマスクを用いて、これを残存させたままとしてもビア配線を適切に形成することができるため、ビアホール内へのレジスト等の埋め込みが不要となる。これらにより、ビアホールの形成に関連する歩留まりの低下を抑制し、スループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0045】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
【0046】
(第1の実施形態)
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1A乃至図1Tは、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を工程順に示す断面図である。
【0047】
第1の実施形態では、先ず、図1Aに示すように、シリコンカーバイド(SiC)からなる絶縁性基板1の表面上にGaN層2及びn型AlGaN層3をこの順で形成する。絶縁性基板1の厚さは350μm程度であり、GaN層2の厚さは2μm程度であり、n型AlGaN層3の厚さは25nm程度である。次いで、不活性領域92とする領域にボロン又はヘリウム等を注入することにより、2次元電子ガスを消失させる。この結果、不活性領域92及び活性領域91が区画される。次いで、n型AlGaN層3上にソース電極4s、ゲート電極4g及びドレイン電極4dを選択的に活性領域91内に形成する。その後、ソース電極4s、ゲート電極4g及びドレイン電極4dを覆うSiN層5をn型AlGaN層3上に形成する。ソース電極4s、ゲート電極4g及びドレイン電極4dの形成に当たっては、例えば、Ti層を形成し、その後にTi層上にAl層を形成する。
【0048】
SiN層5の形成の後、図1Bに示すように、ソース電極4sに対応する開口部51s及びドレイン電極4dに対応する開口部51dを備えたレジストパターン51をSiN層5上に形成する。レジストパターン51の厚さは1μm程度である。
【0049】
次いで、図1Cに示すように、レジストパターン51をマスクとしてSiN層5をパターニングすることにより、開口部51sに整合するコンタクトホール5sをソース電極4s上に形成し、開口部51dに整合するコンタクトホール5dをドレイン電極4d上に形成する。SiN層5のパターニングに当たっては、例えば、チャンバ内にSF6及びCHF3を2:30の流量比で供給し、アンテナパワーを500Wとし、バイアスパワーを50Wとしてドライエッチングを行う。この場合のエッチングレートは0.24μm/分程度となる。
【0050】
その後、レジストパターン51を除去し、図1Dに示すように、不活性領域92内に位置するエッチングストッパ用の開口部52sを備えたレジストパターン52をSiN層5上に形成する。レジストパターン52の厚さは10μm程度である。また、開口部52sの直径は、例えば150μm程度である。レジストパターン52の厚さを10μm程度としても、直径が150μm程度の開口部52sは高い精度で形成することができる。続いて、レジストパターン52をマスクとしてSiN層5をパターニングすることにより、開口部52sに整合する開口部6を不活性領域92内に形成する。SiN層5のパターニングに当たっては、例えば、チャンバ内にSF6及びCHF3を2:30の流量比で供給し、アンテナパワーを500Wとし、バイアスパワーを50Wとしてドライエッチングを行う。
【0051】
次いで、図1Eに示すように、レジストパターン52をマスクとしてn型AlGaN層3及びGaN層2のドライエッチングを行うことにより、開口部6を絶縁性基板1まで到達させる。このドライエッチングでは、塩素系ガス、例えばCl2ガスを用いる。また、ICPドライエッチング装置を用い、アンテナパワーを100Wとし、バイアスパワーを20Wとする。この場合のn型AlGaN層3及びGaN層2のエッチングレートは0.2μm/分程度となる。
【0052】
なお、開口部6を絶縁性基板1の内部まで到達させてもよい。
【0053】
次いで、レジストパターン52を除去し、図1Fに示すように、絶縁性基板1の表面側の全面にシード層7として、Ta層及びCu層の積層体をスパッタリング法により形成する。Ta層の厚さは20nm程度とし、Cu層の厚さは200nm程度とする。
【0054】
その後、図1Gに示すように、開口部6の全体を露出する開口部53sを備えたレジストパターン53をシード層7上に形成する。なお、開口部53sは不活性領域92内に位置させる。また、レジストパターン53の厚さは3μm程度である。
【0055】
続いて、図1Hに示すように、電気めっき法により、開口部53s内において、シード層7上にNi層8を導電性エッチングストッパとして形成する。Ni層8の厚さは3.2μm程度である。Ni層8の形成は、例えば50℃〜60℃の温浴槽中で行う。この場合のめっきレートは0.5μm/分程度となる。
【0056】
次いで、図1Iに示すように、レジストパターン53を除去する。その後、イオンミリングを行うことにより、Ni層8から露出しているシード層7を除去する。この時、Ni層8も若干削られ、その厚さが3μm程度となる。なお、n型AlGaN層3の表面とNi層8の表面との間隔は1μm程度となる。
【0057】
続いて、図1Jに示すように、絶縁性基板1の表面側の全面にシード層9として、Ti層、Pt層及びAu層の積層体をスパッタリング法により形成する。Ti層の厚さは10nm程度であり、Pt層の厚さは50nm程度であり、Au層の厚さは200nm程度である。
【0058】
次いで、図1Kに示すように、ソース電極4s及びNi層8の全体を包囲する開口部並びにドレイン電極4dの外縁に対応する開口部を備えたレジストパターン54をシード層9上に形成する。レジストパターン54の厚さは3μm程度である。その後、電気めっき法により、レジストパターン54の各開口部内において、シード層9上に厚さが1μm程度のAu層10を形成する。Au層10の形成は、例えば55℃〜65℃のAuめっき槽中で行う。この場合のめっきレートは0.5μm/分程度となる。
【0059】
続いて、図1Lに示すように、レジストパターン54を除去する。次いで、イオンミリングを行うことにより、Au層10から露出しているシード層9を除去する。この時、Au層10も若干削られ、その厚さが0.6μm程度となる。シード層9を構成するTi層のミリングレートは15nm/分程度であり、Pt層のミリングレートは30nm/分程度であり、Au層のミリングレートは50nm/分程度である。
【0060】
その後、図1Mに示すように、絶縁性基板1の表面側の全面に表面保護層11を形成し、絶縁性基板1の表裏を反転させる。次いで、絶縁性基板1の裏面を研磨することにより、絶縁性基板1の厚さを150μm程度とする。
【0061】
続いて、図1Nに示すように、絶縁性基板1の裏面上にシード層21として、Ta層21a及びCu層21bの積層体をスパッタリング法により形成する。Ta層21aの厚さは20nm程度とし、Cu層21bの厚さは200nm程度とする。
【0062】
次いで、図1Oに示すように、Ni層8に対応する部分を覆うレジストパターン55をシード層21上に形成する。レジストパターン55の厚さは3μm程度であり、直径は100μm程度である。その後、電気めっき法により、レジストパターン55を除く領域において、シード層21上に厚さが3.2μm程度のNi層13を形成する。Ni層13の形成は、例えば50℃〜60℃の温浴槽中で行う。この場合のめっきレートは0.5μm/分程度となる。
【0063】
続いて、図1Pに示すように、レジストパターン55を除去する。次いで、イオンミリングを行うことにより、Ni層13から露出しているシード層21を除去する。この時、Ni層13も若干削られ、その厚さが3μm程度となる。
【0064】
その後、図1Qに示すように、Ni層13をマスクとして絶縁性基板1のドライエッチングを行うことにより、ビアホール1sを形成する。このドライエッチングでは、フッ化物系ガス、例えば六弗化硫黄(SF6)ガス及び酸素(O2)ガスの混合ガスを用いる。また、ICPドライエッチング装置を用い、アンテナパワーを2kWとし、バイアスパワーを200Wとする。また、チャンバ内の圧力を5Pa以上、例えば10Paとする。更に、絶縁性基板1を載置するステージを冷却し、例えば、絶縁性基板1の温度を最高でも200℃程度に抑える。ステージの冷却では、例えば0℃程度のヘリウムガスをステージ内に通流させる。この場合のSiCからなる絶縁性基板1のエッチングレートは2μm/分以上となる。
【0065】
このような条件下でドライエッチングを行うと、図1Qに示すように、Ni層13中のNi、絶縁性基板1中のSi、及びSF6中のFを含む化合物膜19が、ビアホール1sの形成と共に、その側壁に堆積する。この化合物膜19は、SF6ガス及びO2ガスの混合ガスによってはほとんどエッチングされない。このため、ビアホール1sの側壁におけるイオン衝突が強くなっても、絶縁性基板1のサイドエッチングが抑制される。従って、ビアホール1sの径は、Ni層13の開口部の径以下となる。
【0066】
ビアホール1sの形成後には、図1Rに示すように、絶縁性基板1の裏面側の全面にシード層14として、Ti層、Pt層及びAu層の積層体をスパッタリング法により形成する。Ti層の厚さは10nm程度であり、Pt層の厚さは50nm程度であり、Au層の厚さは200nm程度である。
【0067】
次いで、図1Sに示すように、電気めっき法により、シード層14上に厚さが10μm程度のAu層15を形成する。Au層15及びシード層14からビア配線16が構成される。なお、電気めっき法によりAu層15を、直径が100μm程度、深さが150μm程度のビアホール1s内に形成する場合、Au層15はビアホール1sの底部及び側部のみに形成され、ビアホール1sは完全には埋め込まれない。
【0068】
その後、図1Tに示すように、絶縁性基板1の表裏を反転させ、表面保護層11を除去する。そして、必要に応じて配線(図示せず)等を形成してGaN系HEMTを完成させる。
【0069】
このような製造方法では、ビアホール1sの形成の際に、エッチングストッパとして機能するシード層7及びNi層8の底部が絶縁性基板1のビアホール1sが形成される領域と接しており、これらの間にGaN層2及びn型AlGaN層3が介在しない。このため、オーバーエッチングを行っても、GaN層2及びn型AlGaN層3が過剰にエッチングされることがない。そして、Ni層8が厚いため、オーバーエッチングによってNi層8が消失することがなく、Ni層8はエッチングストッパとして確実に機能する。また、Ni層8が従来のNi層108よりも厚いものの、Ni層8の表面とn型AlGaN層3の表面との間隔は1μm程度と狭いので、レジストパターン54の厚さを1μm程度と薄いものにしても、その厚さは均一になりやすい。従って、パターンに歪は発生しにくく、また、パターン開口精度を高く維持することも可能である。更に、GaN層2及びn型AlGaN層3のエッチングの前にSF6を用いた絶縁性基板1のドライエッチングを行わないので、GaN層2及びn型AlGaN層3のドライエッチングの際に残留SF6の影響を受けることもない。
【0070】
従って、本実施形態によれば、オーバーエッチングにより得られる高い歩留まりを確保しながら、Ni層8をエッチングストッパとして確実に機能させることができる。従って、工程数の増加を抑制しながら、高い歩留まりを得ることが可能となり、製造コストが低減される。
【0071】
また、高速で絶縁性基板1をエッチングしてもビアホール1sの形状が適切なものとなるため、Ni層13及びシード層21を残存させたままで適切なビア配線16を形成することができる。従って、ビアホール1s内へのレジスト膜の形成が不要となるため、工程数の低減及び所要時間の短縮が可能となる。
【0072】
なお、表面保護層11の除去後では、絶縁性基板1の表面側から見たレイアウトは図2Aのようになり、裏面側から見たレイアウトは図2Bのようになる。つまり、図1Tには図示されていないが、図2Aに示すように、ゲート電極4gに接続されるAu層10も存在する。なお、図2Aに示すレイアウトは単純なものであるが、マルチフィンガーゲート構造を採用すれば、出力を向上させることができる。また、抵抗体及びキャパシタ等も実装してモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)としてもよい。
【0073】
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図3A乃至図3Tは、本発明の第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を工程順に示す断面図である。
【0074】
第2の実施形態でも、先ず、図3Aに示すように、シリコンカーバイド(SiC)からなる絶縁性基板1の表面上にGaN層2及びn型AlGaN層3をこの順で形成する。更に、n型AlGaN層3上にSiN層31を、例えばプラズマCVD法により形成する。次いで、SiN層31上にシード層32として、Ti層及びNi層の積層体、又はTi層及びCu層の積層体を形成する。なお、SiN層31の代わりにSOG(spin on glass)層又は有機ポリマー層を形成してもよい。
【0075】
シード層32の形成後には、図3Bに示すように、エッチングストッパを形成する予定の領域を覆うレジストパターン61をシード層32上に形成する。レジストパターン61の直径は150μm程度である。
【0076】
次いで、図3Cに示すように、電気めっき法により、レジストパターン61を除く領域において、シード層32上にNi層33を形成する。
【0077】
その後、図3Dに示すように、レジストパターン61を除去する。続いて、イオンミリングを行うことにより、Ni層33から露出しているシード層32を除去する。この時、Ni層33も若干削られる。
【0078】
続いて、Ni層33をメタルマスクとしてSiN層31をパターニングすることにより、図3Eに示すように、開口部6を不活性領域92内に形成する。
【0079】
続いて、Ni層33をメタルマスクとしてn型AlGaN層3及びGaN層2のドライエッチングを行うことにより、図3Fに示すように、開口部6を絶縁性基板1まで到達させる。このドライエッチングでは、ICPドライエッチング装置を用い、アンテナパワーを200Wとし、バイアスパワーを50Wとする。また、塩素系ガス、例えばCl2ガスを30sccmの流量でチャンバ内に供給し、チャンバ内の圧力を1Pa程度とする。この場合のn型AlGaN層3及びGaN層2のエッチングレートは0.29μm/分程度となる。
【0080】
なお、第1の実施形態と同様に、開口部6を絶縁性基板1の内部まで到達させてもよい。
【0081】
次いで、Ni層33をメタルマスクとして絶縁性基板1のドライエッチングを行うことにより、図3Gに示すように、絶縁性基板1の表面に、例えば深さが20μm程度のテーパ形状の凹部1aを形成する。このドライエッチングでは、例えば、SF6ガス及びO2ガスの混合ガスを用い、O2ガスの流量に対するSF6ガスの流量を2.5程度とし、チャンバ内の圧力を0.5Pa程度とする。また、アンテナパワーを1kWとし、バイアスパワーを100Wとする。この場合の絶縁性基板1のエッチングレートは0.57μm/分程度となる。
【0082】
その後、図3Hに示すように、硫酸過水を用いたウェットエッチング等により、Ni層33及びシード層32を除去する。
【0083】
続いて、図3Iに示すように、絶縁性基板1の表面側の全面にシード層7として、Ta層及びCu層の積層体をスパッタリング法により形成する。
【0084】
次いで、図3Jに示すように、開口部6の全体を露出する開口部53sを備えたレジストパターン53をシード層7上に形成する。
【0085】
その後、図3Kに示すように、電気めっき法により、開口部53s内において、シード層7上にNi層8を導電性エッチングストッパとして形成する。
【0086】
続いて、図3Lに示すように、レジストパターン53を除去する。その後、イオンミリングを行うことにより、Ni層8から露出しているシード層7を除去する。
【0087】
次いで、図3Mに示すように、SiN層31に選択的に開口部を形成し、その内部において、n型AlGaN層3上にソース電極4s、ゲート電極4g及びドレイン電極4dを形成する。その後、ソース電極4s、ゲート電極4g及びドレイン電極4dを覆うSiN層5をn型AlGaN層3上に形成する。ソース電極4s、ゲート電極4g及びドレイン電極4dの形成に当たっては、例えば、Ti層を形成し、その後にTi層上にAl層を形成する。
【0088】
SiN層5の形成の後、図3Nに示すように、ソース電極4sに対応する開口部51s、ドレイン電極4dに対応する開口部51d及びNi層8に対応する開口部51vを備えたレジストパターン51をSiN層5上に形成する。次いで、レジストパターン51をマスクとしてSiN層5をパターニングすることにより、開口部51sに整合するコンタクトホール5sをソース電極4s上に形成し、開口部51dに整合するコンタクトホール5dをドレイン電極4d上に形成し、開口部51vに整合するコンタクトホール5vをNi層8上に形成する。
【0089】
その後、レジストパターン51を除去し、図3Oに示すように、絶縁性基板1の表面側の全面にシード層9として、Ti層、Pt層及びAu層の積層体をスパッタリング法により形成する。
【0090】
続いて、図3Pに示すように、ソース電極4s及びNi層8の全体を包囲する開口部並びにドレイン電極4dの外縁に対応する開口部を備えたレジストパターン54をシード層9上に形成する。次いで、電気めっき法により、レジストパターン54の各開口部内において、シード層9上に厚さが1μm程度のAu層10を形成する。
【0091】
その後、図3Qに示すように、レジストパターン54を除去する。続いて、イオンミリングを行うことにより、Au層10から露出しているシード層9を除去する。
【0092】
続いて、図3Rに示すように、絶縁性基板1の表面側の全面に表面保護層11を形成し、絶縁性基板1の表裏を反転させる。次いで、絶縁性基板1の裏面を研磨することにより、絶縁性基板1の厚さを150μm程度とする。その後、第1の実施形態と同様にして、シード層21及びNi層13を形成する。
【0093】
次いで、Ni層13をマスクとして絶縁性基板1のドライエッチングを行うことにより、図3Sに示すように、ビアホール1sを形成する。このドライエッチングでは、フッ化物系ガス、例えば六弗化硫黄(SF6)ガス及び酸素(O2)ガスの混合ガスを用いる。また、ICPドライエッチング装置を用い、アンテナパワーを2kWとし、バイアスパワーを200Wとする。また、O2ガスの流量に対するSF6ガスの流量を20程度とし、チャンバ内の圧力を0.5Pa程度の低圧にする。更に、絶縁性基板1を載置するステージを冷却し、例えば、絶縁性基板1の温度を最高でも200℃程度に抑える。ステージの冷却では、例えば0℃程度のヘリウムガスをステージ内に通流させる。この場合のSiCからなる絶縁性基板1のエッチングレートは1.47μm/分以上となる。
【0094】
このような条件下でドライエッチングを行うと、図3Sに示すように、チャンバ内の圧力が低いため、サイドエッチングは生じず、また、化合物膜19は形成されないが、ビアホール1sは、その先端にノッチが形成されながら伸びる。また、ノッチの深さは、エッチング深さの約12%になる。従って、ビアホール1sの深さが150μm程度の場合、ノッチの深さは18μmとなる。また、ノッチの幅は21μm程度となる。なお、図4に示すように、Ni層8の底面の幅(b)は、ビアホール1sのノッチに囲まれた部分の幅(d)以下であることが好ましく、また、ビアホール1sの幅(c)は、Ni層8のGaN層2に埋め込まれている部分の幅(つまり、開口部6の幅)(a)以下であることが好ましい。また、凹部1aの深さはノッチの深さ(例えば18μm)以上であることが好ましい。ビアホール1sのノッチに囲まれた部分よりも先に、ノッチの先端がNi層8に到達することを回避するためである。
【0095】
ビアホール1sの形成後には、図3Tに示すように、第1の実施形態と同様にして、ビア配線16の形成及び表面保護層11の除去等を行う。そして、必要に応じて配線(図示せず)等を形成してGaN系HEMTを完成させる。
【0096】
このような製造方法によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。これは、ビアホール1sの先端にノッチが形成されても、これを補償する凹部1aを予め絶縁性基板1に形成しているからである。つまり、凹部1aにより、ノッチのNi層8への到達が抑制され、この到達に伴うNi層8の侵食及びフッ化等が抑制される。
【0097】
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。図5A乃至図5Eは、本発明の第3の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を工程順に示す断面図である。
【0098】
第3の実施形態では、先ず、図5Aに示すように、第1の実施形態と同様にして、SiN層5への開口部6の形成までの処理を行う。次いで、図5Bに示すように、次いで、第1の実施形態とは異なり、レジストパターン52をマスクとしてn型AlGaN層3及びGaN層2の等方性エッチングを行うことにより、絶縁性基板1まで到達するテーパ状の開口部26をn型AlGaN層3及びGaN層2に形成する。この等方性エッチングでは、塩素系ガス、例えばCl2ガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE)を行う。
【0099】
その後、図5Cに示すように、第1の実施形態と同様に、レジストパターン52の除去からシード層9の選択的な除去までの処理を行う。続いて、第1の実施形態と同様にして、図5Dに示すように、表面保護層11の形成からビアホール1sの形成までの処理を行う。但し、ビアホール1sの形成時の条件は第2の実施形態と同様にする。従って、図5Dに示すように、ビアホール1sは、その先端にノッチが形成されながら伸びる。本実施形態では、テーパ状の開口部26内にNi層8が形成されているため、第2の実施形態と同様に、ノッチのNi層8への到達が抑制される。
【0100】
ビアホール1sの形成後には、図5Eに示すように、第1の実施形態と同様にして、ビア配線16の形成及び表面保護層11の除去等を行う。そして、必要に応じて配線(図示せず)等を形成してGaN系HEMTを完成させる。
【0101】
このような製造方法によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。これは、ビアホール1sの先端にノッチが形成されても、これを補償するテーパ状の開口部26内にNi層8を形成しているからである。つまり、開口部26により、ノッチのNi層8への到達が抑制され、この到達に伴うNi層8の侵食及びフッ化等が抑制される。
【0102】
なお、本願発明者が第1の実施形態、第2の実施形態に沿ってビアホール1sを形成し、その走査型電子顕微鏡写真を撮影したところ、図6、図7に示す像が得られた。第2の実施形態に沿ったビアホール1sの形成では、SF6ガス及びO2ガスの混合ガスを用い、圧力を0.5Paとしてエッチングを行った。この結果、エッチングレートは1.5μm/分であり、Ni層13に対するSiCからなる絶縁性基板1の選択比は約50であり、ノッチの深さがビアホール1s深さの約12%となった。
【0103】
また、本願発明者が第1の実施形態に沿ってビアホール1sを形成し、化合物膜19の組成をエネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)により調査したところ、図8に示す結果が得られた。この結果から、化合物膜19の主成分は、SiCからなる絶縁性基板1中のシリコン、Ni層13中のニッケル、及びエッチング時に使用されるSF6ガス中のフッ素であることが明らかである。
【0104】
なお、第2の実施形態と同様に、Ni層8の底面の幅(b)は、ビアホール1sのノッチに囲まれた部分の幅(d)以下であることが好ましい。ビアホール1sのノッチに囲まれた部分よりも先に、ノッチの先端がNi層8に到達することを回避するためである。
【0105】
なお、基板として、いずれの実施形態においても、SiC基板の代わりに、サファイア基板、シリコン基板、酸化亜鉛基板等を用いてもよい。つまり、本発明は、ビアホールの形成の際にフッ素系ガスを用いたドライエッチングを行う場合に特に有用である。但し、第1の実施形態は、化合物膜19の特性上、SiC基板が最も好ましい。
【0106】
また、いずれの実施形態においてもNi層13を残存させているが、予めNi層13の厚さを調整しておくことにより、ビアホール1sの形成時にNi層13を消失させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0107】
【図1A】第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1B】図1Aに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1C】図1Bに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1D】図1Cに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1E】図1Dに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1F】図1Eに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1G】図1Fに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1H】図1Gに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1I】図1Hに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1J】図1Iに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1K】図1Jに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1L】図1Kに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1M】図1Lに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1N】図1Mに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1O】図1Nに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1P】図1Oに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1Q】図1Pに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1R】図1Qに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1S】図1Rに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1T】図1Sに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図2A】第1の実施形態における表面側のレイアウトを示す図である。
【図2B】第1の実施形態における裏面側のレイアウトを示す図である。
【図3A】第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3B】図3Aに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3C】図3Bに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3D】図3Cに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3E】図3Dに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3F】図3Eに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3G】図3Fに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3H】図3Gに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3I】図3Hに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3J】図3Iに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3K】図3Jに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3L】図3Kに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3M】図3Lに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3N】図3Mに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3O】図3Nに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3P】図3Oに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3Q】図3Pに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3R】図3Qに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3S】図3Rに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3T】図3Sに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図4】第2の実施形態におけるNi層8(エッチングストッパ)とビアホール1sとの関係を示す図である。
【図5A】第3の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図5B】図5Aに引き続き、第3の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図5C】図5Bに引き続き、第3の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図5D】図5Cに引き続き、第3の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図5E】図5Dに引き続き、第3の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図6】第1の実施形態に沿って形成したビアホールのSEM写真を示す図である。
【図7】第2の実施形態に沿って形成したビアホールのSEM写真を示す図である。
【図8】化合物膜の分析結果を示す図である。
【図9A】従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9B】図9Aに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9C】図9Bに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9D】図9Cに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9E】図9Dに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9F】図9Eに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9G】図9Fに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9H】図9Gに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9I】図9Hに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9J】図9Iに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9K】図9Jに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9L】図9Kに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9M】図9Lに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9N】図9Mに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9O】図9Nに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9P】図9Oに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9Q】図9Pに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9R】図9Qに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9S】図9Rに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9T】図9Sに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9U】図9Tに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9V】図9Uに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9W】図9Vに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9X】図9Wに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図10】ICPドライエッチングの実験の結果を示すグラフである。
【図11】高速エッチング時の問題を示す図である。
【図12】低圧エッチング時の問題を示す図である。
【符号の説明】
【0108】
1:絶縁性基板
1a:凹部
1s:ビアホール
2:GaN層
3:n型AlGaN層
4d:ドレイン電極
4g:ゲート電極
4s:ソース電極
6:開口部
7:シード層
8:Ni層
10:Au層
13:Ni層
14:シード層
15:Au層
16:ビア配線
19:化合物膜
21:シード層
26:開口部
【技術分野】
【0001】
本発明は、GaN系(窒化ガリウム)高電子移動度トランジスタ(HEMT:high electron mobility transistor))等に好適な半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、GaN系HEMT等のGaN系半導体装置について、その物性的特徴から高耐圧・高速デバイスとしての応用が期待されている。GaN系半導体装置の高周波特性の向上のためには、ソースインダクタンスの低減及び放熱のためのビア配線構造部が必要である。
【0003】
ここで、従来のGaN系HEMTの製造方法について説明する。図9A乃至図9Xは、従来のGaN系HEMTの製造方法を工程順に示す断面図である。
【0004】
先ず、図9Aに示すように、シリコンカーバイド(SiC)からなる絶縁性基板101の表面上にGaN層102及びn型AlGaN層103をこの順で形成する。絶縁性基板101の厚さは350μm程度であり、GaN層102及びn型AlGaN層103の総厚さは2μm程度である。次に、n型AlGaN層103上にソース電極104s、ゲート電極104g及びドレイン電極104dを選択的に形成する。次いで、ソース電極104s、ゲート電極104g及びドレイン電極104dを覆うSiN層105をn型AlGaN層103上に形成する。
【0005】
その後、図9Bに示すように、ソース電極104sに対応する開口部151s及びドレイン電極104dに対応する開口部151dを備えたレジストパターン151をSiN層105上に形成する。レジストパターン151の厚さは1μm程度である。
【0006】
続いて、図9Cに示すように、レジストパターン151をマスクとしてSiN層105をパターニングすることにより、開口部151sに整合するコンタクトホール105sをソース電極104s上に形成し、開口部151dに整合するコンタクトホール105dをドレイン電極104d上に形成する。
【0007】
次に、レジストパターン151を除去し、図9Dに示すように、新たに、開口部151sよりも小さくソース電極104sに対応する開口部152sを備えたレジストパターン152をSiN層105及びソース電極104s上に形成する。レジストパターン152の厚さは1μm程度である。また、開口部152sの直径は150μm程度である。
【0008】
次いで、図9Eに示すように、レジストパターン152をマスクとしてソース電極104sのイオンミリングを行うことにより、開口部106を形成する。
【0009】
その後、レジストパターン152を除去し、図9Fに示すように、絶縁性基板101の表面側の全面にシード層107として、Ti層及びNi層の積層体、又はTi層及びCu層の積層体を形成する。
【0010】
続いて、図9Gに示すように、ソース電極104sの外縁に対応する開口部153sを備えたレジストパターン153をシード層107上に形成する。レジストパターン153の厚さは3μm程度である。次に、電気めっき法により、開口部153s内において、シード層107上に厚さが1.2μm程度のNi層108を形成する。
【0011】
次いで、図9Hに示すように、レジストパターン153を除去する。
【0012】
その後、図9Iに示すように、イオンミリングを行うことにより、Ni層108から露出しているシード層107を除去する。この時、Ni層108も若干削られ、その厚さが1μm程度となる。
【0013】
続いて、図9Jに示すように、絶縁性基板101の表面側の全面にシード層109として、Ti層、Pt層及びAu層の積層体を形成する。
【0014】
次に、図9Kに示すように、ソース電極104sの外縁に対応する開口部及びドレイン電極104dの外縁に対応する開口部を備えたレジストパターン154をシード層109上に形成する。レジストパターン154の厚さは1μm程度である。次いで、電気めっき法により、レジストパターン154の各開口部内において、シード層109上に厚さが1μm程度のAu層110を形成する。
【0015】
その後、図9Lに示すように、レジストパターン154を除去する。
【0016】
続いて、図9Mに示すように、イオンミリングを行うことにより、Au層110から露出しているシード層109を除去する。この時、Au層110も若干削られ、その厚さが0.6μm程度となる。
【0017】
次に、図9Nに示すように、絶縁性基板101の表面側の全面に表面保護層111を形成し、絶縁性基板101の表裏を反転させる。次いで、絶縁性基板101の裏面を研磨することにより、絶縁性基板101の厚さを150μm程度とする。
【0018】
その後、図9Oに示すように、絶縁性基板101の裏面上にシード層112として、Ti層及びNi層の積層体、又はTi層及びCu層の積層体を形成する。続いて、ソース電極104sに対応する部分を覆うレジストパターン155をシード層112上に形成する。レジストパターン155の厚さは3μm程度であり、直径は100μm程度である。次に、電気めっき法により、レジストパターン155を除く領域において、シード層112上に厚さが3.2μm程度のNi層113を形成する。
【0019】
次いで、図9Pに示すように、レジストパターン155を除去する。その後、イオンミリングを行うことにより、Ni層113から露出しているシード層112を除去する。この時、Ni層113も若干削られ、その厚さが3μm程度となる。
【0020】
その後、図9Qに示すように、Ni層113をマスクとして絶縁性基板101のドライエッチングを行うことにより、ビアホール101sを形成する。このドライエッチングでは、六弗化硫黄(SF6)ガス及び酸素(O2)ガスの混合ガスを用いる。
【0021】
続いて、図9Rに示すように、Ni層113をマスクとしてGaN層102及びn型AlGaN層103のドライエッチングを行うことにより、ビアホール101sをシード層107まで到達させる。このドライエッチングでは、塩素(Cl2)ガスを用いる。また、このドライエッチングでは、Ni層108及びシード層107がエッチングストッパとして機能する。
【0022】
次に、図9Sに示すように、ビアホール101s内及びNi層113上にレジスト層156を形成する。
【0023】
次いで、図9Tに示すように、レジスト層156に対して露光及び現像を行うことにより、ビアホール101s内のみにレジスト層156を残存させる。
【0024】
その後、図9Uに示すように、イオンミリングを行うか、硫酸と過酸化水素水との混合液(硫酸過水)に浸漬することにより、Ni層113及びシード層112を除去する。
【0025】
続いて、図9Vに示すように、レジスト層156を除去する。次に、イオンミリングを行うことにより、ビアホール101sから露出しているシード層107を除去する。次いで、絶縁性基板101の裏面側の全面にシード層114として、Ti層、Pt層及びAu層の積層体を形成する。
【0026】
次に、図9Wに示すように、電気めっき法により、シード層114上に厚さが10μm程度のAu層115を形成する。
【0027】
そして、図9Xに示すように、絶縁性基板101の表裏を反転させ、表面保護層111を除去する。
【0028】
従来、このような方法によって、GaN系HEMTを製造している。
【0029】
しかしながら、この従来の製造方法では、ビアホール101sの形成及び延伸の処理が困難である。
【0030】
例えば、SiCからなる絶縁性基板101のドライエッチングレートは、ビアホール101sの直径等の影響を受けやすく、その面内分布が大きい。このため、従来、確実にビアホール101sをGaN層102まで到達させて高い歩留まりを得ることを目的としてオーバーエッチングを行っている。ところが、絶縁性基板101の通常のドライエッチング条件では、SiCとNiとのエッチング選択比が100以上であるのに対し、SiCとGaN及びAlGaNとのエッチング選択比は約20〜30と低い。また、GaN層102及びn型AlGaN層103の総厚さは2μm程度と薄い。従って、オーバーエッチングの結果、GaN層102及びn型AlGaN層103の残存する割合のばらつきが大きくなっている。例えば、絶縁性基板101のドライエッチングレートのばらつき(面内分布)が±5%程度である場合に、深さが150μmのビアホール101sを形成するために33%のオーバーエッチング(50μmのSiCのエッチング量に相当)を行うとする。また、SiCとGaN及びAlGaNとの選択比が25であるとする。この場合、ある部分ではGaN層102が0.4μm残存するが、GaN層102及びn型AlGaN層103が完全に消失する部分も生じる。この状態から、残存しているGaN層102及びn型AlGaN層103のドライエッチングを行うと、既にこれらが完全に消失している部分では、シード層107及びNi層108がエッチングストッパとして機能できなくなり、これらもエッチングされてしまう。そして、Ni層108の厚さは1μm程度であるので、このNi層108が消失することもあり得る。
【0031】
Ni層108を厚く形成しておけば、その消失を回避することは可能となるが、この場合には、他の問題が生じてしまう。即ち、Ni層108を形成した後には、Au層110の形成のためにレジストパターン154の形成が必要とされるが(図9K)、Ni層108の厚さが1μmを超えると、例えば3μm程度であると、レジストパターン154を厚く形成しなければ、その厚さが不均一となってパターンに歪が生じやすくなる。つまり、パターン開口精度が低くなりやすい。逆に、これを回避するために、レジストパターン154をも厚く形成すると、高い解像度でレジストパターン154を形成することが困難となる。このような事情のため、従来の製造方法では、Ni層108の厚さを1μm程度としている。
【0032】
更に、絶縁性基板101のドライエッチング(図9Q)並びにGaN層102及びn型AlGaN層103のドライエッチング(図9R)では、Ni層113をメタルマスクとして使用するため、同一のチャンバ内で行うことが可能であるが、この場合には、絶縁性基板101のドライエッチングで用いたSF6が残留し、この影響によりGaN層102及びn型AlGaN層103のエッチングレートが不安定になってしまう。図10は、本願発明者が確認のために行ったICPドライエッチングの実験の結果を示すグラフである。図10中の●はエッチングガスであるCl2のみを30sccmの流量で供給した場合のエッチングレートを示し、◆は30sccmのCl2の他にN2を混入させた場合のエッチングレートを示し、▲は30sccmのCl2の他にSF6を混入させた場合のエッチングレートを示している。また、いずれの測定においてもアンテナパワーを150Wとし、バイアスパワーを10Wとした。図10に示すように、Cl2のみを供給した場合には、54nm/分のエッチングレートが得られ、N2の混入により希釈した場合でも、40nm/分程度のエッチングレートが得られた。一方、SF6を混入した場合には、その流量が僅か1sccmであっても2nm/分まで著しく低下した。このように、チャンバ内にSF6が僅かでも残留していると、GaN層102及びn型AlGaN層103のエッチングレートが著しく低下してしまうのである。従って、従来の方法では、GaN層102及びn型AlGaN層103のドライエッチングを行う前に、チャンバ内の真空引きを行うか、チャンバ内を塩素プラズマでクリーニングしており、処理に長時間が必要となっている。また、処理時間の短縮のために、同一のチャンバ内で行うことが可能な処理(ドライエッチング)を、2台のドライエッチング装置に分けて行ったり、マルチチャンバを備えたドライエッチング装置を用いて2つのチャンバに分けて行ったりすることもある。
【0033】
これらの対処をすることにより、チャンバ内に残留するSF6の影響を低減することが可能なる。しかし、絶縁性基板101等にSF6が付着している場合には、その影響を排除することは困難である。
【0034】
また、メタルマスクとして用いたNi層113及びシード層112を除去する際に、Ni層108及びシード層107までもが除去されないように、レジスト層156を形成しているが、レジスト層156に関する処理が煩雑となっている。即ち、一般的なスピンコータ等では均一にビアホール101s内にレジストを落とし込むことが困難であり、特に、その直径が100μm以下となると極めて困難となる。また、ディップコート、スプレーコート、ディスペンサー等のレジスト塗布技術では、ビアホール101sの底部のみにレジスト層156を厚く残すことが困難である。従って、これらの点で歩留まりが低くなることもある。また、厚く残すことが可能な装置は非常に高価なものとなっている。このため、Ni層113及びシード層112を除去せずに残すことも考えられる。
【0035】
しかしながら、Ni層113及びシード層112を残存させると、スループットの向上のために絶縁性基板101のエッチングレートを速めた場合に問題が生じる。即ち、エッチングレートの向上に伴うサイドエッチングによって、図11に示すように、ビアホール101sがテーパ状になってしまう。そして、テーパ状のビアホール101sの上端にNi層113及びシード層112が残存していると、その後に、シード層114及びAu層115を適切に形成することができない。
【0036】
また、エッチング時のチャンバ内の圧力を1Pa以下の低圧とすることにより、サイドエッチングを抑制することも可能であるが、この場合には、ビアホール101sの側壁でのイオン衝突が強くなり、図12に示すように、エッジに深いノッチが形成されやすい。そして、深いノッチが形成されると、ビアホール101sの全体がシード層107に到達する前に、ノッチの先端部がNi層108に到達して、Ni層108が侵食されたり、フッ化によるNi層108の不活性化が生じたりする。
【0037】
また、Si基板に関しては、ボッシュプロセスのように、C4F8等のデポジットガスを用いて、エッチング及びデポジションを繰り返しながら、エッチング側壁にフロロカーボン系ポリマーを堆積しながら、エッチングを行う技術もある。しかしながら、ただでさえSiC基板のエッチングレートが最大で0.24μm/分と低く、エッチング及びデポジションを繰り返したのでは、スループットがより低下してしまう。例えば、100μmオーダーのエッチングに10時間もの時間がかかってしまう。
【0038】
このように、従来の方法では、Ni層113及びシード層112を残存させたまま、スループットを向上させることが困難である。
【0039】
【特許文献1】特開2004−363563号公報
【特許文献2】特開2004−327604号公報
【非特許文献1】Microelectronic Engineering 71 (2004) 329-334, Etching profile of silicon carbide in a NF3/CH4 inductively coupled plasma, Byungwhan Kimら
【非特許文献2】Thin Solid Films 447-448 (2004) 100-104, High rate etching of 6H-SiC in SF6-based magnetically-enhanced inductively coupled plasmas, D.W. Kimら
【非特許文献3】Appl. Phys. Lett. 68 (1996)3755, High etch rates of SiC in magnetron enhanced SF6 plasmas, G. F. McLaneら
【非特許文献4】Materials Science Forum Vols. 527-529 (2006), Deep Reactive Ion Etching (DRIE) of High Aspect Ratio SiC Microstructures using a Time-Multiplexed Etch-Passivate Process、Laura J. Evansら
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0040】
本発明の目的は、ビアホールの形成に関連する歩留まりの低下を抑制し、また、スループットを向上することができる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0041】
本願発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【0042】
第1の半導体装置の製造方法では、基板上に化合物半導体層を形成し、その後、前記化合物半導体層上に電極を形成する。次に、前記化合物半導体層に、少なくとも前記基板の表面まで到達する開口部を形成する。次に、前記開口部内に前記電極に接続される導電層を形成する。次に、前記導電層をエッチングストッパとするドライエッチングを行うことにより、前記基板に、その裏面側から前記導電層まで到達するビアホールを形成する。次に、前記ビアホール内から前記基板の裏面にわたってビア配線を形成する。そして、前記ドライエッチングを、前記ビアホールの側壁に化合物膜を形成しながら行う。
【0043】
第2の半導体装置の製造方法では、基板上に化合物半導体層を形成し、その後、前記化合物半導体層上に電極を形成する。次に、前記化合物半導体層に、少なくとも前記基板の表面まで到達する開口部を形成する。次に、前記開口部内に前記電極に接続される導電層を形成する。次に、前記導電層をエッチングストッパとするドライエッチングを行うことにより、前記基板に、その裏面側から前記導電層まで到達するビアホールを形成する。次に、前記ビアホール内から前記基板の裏面にわたってビア配線を形成する。そして、前記開口部の最も深い部分の幅を、前記開口部の前記化合物半導体層の表面における幅よりも小さくする。
【発明の効果】
【0044】
上記の半導体装置の製造方法によれば、ビアホールと導電層との関係とが適切なものとなっているため、所望のビアホールを容易に形成することが可能となる。また、絶縁性基板へのビアホールの形成の際に使用したガスの影響を受けずに化合物半導体層に開口部を形成することも可能となる。また、ビアホールの形成の際にメタルマスクを用いて、これを残存させたままとしてもビア配線を適切に形成することができるため、ビアホール内へのレジスト等の埋め込みが不要となる。これらにより、ビアホールの形成に関連する歩留まりの低下を抑制し、スループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0045】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
【0046】
(第1の実施形態)
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1A乃至図1Tは、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を工程順に示す断面図である。
【0047】
第1の実施形態では、先ず、図1Aに示すように、シリコンカーバイド(SiC)からなる絶縁性基板1の表面上にGaN層2及びn型AlGaN層3をこの順で形成する。絶縁性基板1の厚さは350μm程度であり、GaN層2の厚さは2μm程度であり、n型AlGaN層3の厚さは25nm程度である。次いで、不活性領域92とする領域にボロン又はヘリウム等を注入することにより、2次元電子ガスを消失させる。この結果、不活性領域92及び活性領域91が区画される。次いで、n型AlGaN層3上にソース電極4s、ゲート電極4g及びドレイン電極4dを選択的に活性領域91内に形成する。その後、ソース電極4s、ゲート電極4g及びドレイン電極4dを覆うSiN層5をn型AlGaN層3上に形成する。ソース電極4s、ゲート電極4g及びドレイン電極4dの形成に当たっては、例えば、Ti層を形成し、その後にTi層上にAl層を形成する。
【0048】
SiN層5の形成の後、図1Bに示すように、ソース電極4sに対応する開口部51s及びドレイン電極4dに対応する開口部51dを備えたレジストパターン51をSiN層5上に形成する。レジストパターン51の厚さは1μm程度である。
【0049】
次いで、図1Cに示すように、レジストパターン51をマスクとしてSiN層5をパターニングすることにより、開口部51sに整合するコンタクトホール5sをソース電極4s上に形成し、開口部51dに整合するコンタクトホール5dをドレイン電極4d上に形成する。SiN層5のパターニングに当たっては、例えば、チャンバ内にSF6及びCHF3を2:30の流量比で供給し、アンテナパワーを500Wとし、バイアスパワーを50Wとしてドライエッチングを行う。この場合のエッチングレートは0.24μm/分程度となる。
【0050】
その後、レジストパターン51を除去し、図1Dに示すように、不活性領域92内に位置するエッチングストッパ用の開口部52sを備えたレジストパターン52をSiN層5上に形成する。レジストパターン52の厚さは10μm程度である。また、開口部52sの直径は、例えば150μm程度である。レジストパターン52の厚さを10μm程度としても、直径が150μm程度の開口部52sは高い精度で形成することができる。続いて、レジストパターン52をマスクとしてSiN層5をパターニングすることにより、開口部52sに整合する開口部6を不活性領域92内に形成する。SiN層5のパターニングに当たっては、例えば、チャンバ内にSF6及びCHF3を2:30の流量比で供給し、アンテナパワーを500Wとし、バイアスパワーを50Wとしてドライエッチングを行う。
【0051】
次いで、図1Eに示すように、レジストパターン52をマスクとしてn型AlGaN層3及びGaN層2のドライエッチングを行うことにより、開口部6を絶縁性基板1まで到達させる。このドライエッチングでは、塩素系ガス、例えばCl2ガスを用いる。また、ICPドライエッチング装置を用い、アンテナパワーを100Wとし、バイアスパワーを20Wとする。この場合のn型AlGaN層3及びGaN層2のエッチングレートは0.2μm/分程度となる。
【0052】
なお、開口部6を絶縁性基板1の内部まで到達させてもよい。
【0053】
次いで、レジストパターン52を除去し、図1Fに示すように、絶縁性基板1の表面側の全面にシード層7として、Ta層及びCu層の積層体をスパッタリング法により形成する。Ta層の厚さは20nm程度とし、Cu層の厚さは200nm程度とする。
【0054】
その後、図1Gに示すように、開口部6の全体を露出する開口部53sを備えたレジストパターン53をシード層7上に形成する。なお、開口部53sは不活性領域92内に位置させる。また、レジストパターン53の厚さは3μm程度である。
【0055】
続いて、図1Hに示すように、電気めっき法により、開口部53s内において、シード層7上にNi層8を導電性エッチングストッパとして形成する。Ni層8の厚さは3.2μm程度である。Ni層8の形成は、例えば50℃〜60℃の温浴槽中で行う。この場合のめっきレートは0.5μm/分程度となる。
【0056】
次いで、図1Iに示すように、レジストパターン53を除去する。その後、イオンミリングを行うことにより、Ni層8から露出しているシード層7を除去する。この時、Ni層8も若干削られ、その厚さが3μm程度となる。なお、n型AlGaN層3の表面とNi層8の表面との間隔は1μm程度となる。
【0057】
続いて、図1Jに示すように、絶縁性基板1の表面側の全面にシード層9として、Ti層、Pt層及びAu層の積層体をスパッタリング法により形成する。Ti層の厚さは10nm程度であり、Pt層の厚さは50nm程度であり、Au層の厚さは200nm程度である。
【0058】
次いで、図1Kに示すように、ソース電極4s及びNi層8の全体を包囲する開口部並びにドレイン電極4dの外縁に対応する開口部を備えたレジストパターン54をシード層9上に形成する。レジストパターン54の厚さは3μm程度である。その後、電気めっき法により、レジストパターン54の各開口部内において、シード層9上に厚さが1μm程度のAu層10を形成する。Au層10の形成は、例えば55℃〜65℃のAuめっき槽中で行う。この場合のめっきレートは0.5μm/分程度となる。
【0059】
続いて、図1Lに示すように、レジストパターン54を除去する。次いで、イオンミリングを行うことにより、Au層10から露出しているシード層9を除去する。この時、Au層10も若干削られ、その厚さが0.6μm程度となる。シード層9を構成するTi層のミリングレートは15nm/分程度であり、Pt層のミリングレートは30nm/分程度であり、Au層のミリングレートは50nm/分程度である。
【0060】
その後、図1Mに示すように、絶縁性基板1の表面側の全面に表面保護層11を形成し、絶縁性基板1の表裏を反転させる。次いで、絶縁性基板1の裏面を研磨することにより、絶縁性基板1の厚さを150μm程度とする。
【0061】
続いて、図1Nに示すように、絶縁性基板1の裏面上にシード層21として、Ta層21a及びCu層21bの積層体をスパッタリング法により形成する。Ta層21aの厚さは20nm程度とし、Cu層21bの厚さは200nm程度とする。
【0062】
次いで、図1Oに示すように、Ni層8に対応する部分を覆うレジストパターン55をシード層21上に形成する。レジストパターン55の厚さは3μm程度であり、直径は100μm程度である。その後、電気めっき法により、レジストパターン55を除く領域において、シード層21上に厚さが3.2μm程度のNi層13を形成する。Ni層13の形成は、例えば50℃〜60℃の温浴槽中で行う。この場合のめっきレートは0.5μm/分程度となる。
【0063】
続いて、図1Pに示すように、レジストパターン55を除去する。次いで、イオンミリングを行うことにより、Ni層13から露出しているシード層21を除去する。この時、Ni層13も若干削られ、その厚さが3μm程度となる。
【0064】
その後、図1Qに示すように、Ni層13をマスクとして絶縁性基板1のドライエッチングを行うことにより、ビアホール1sを形成する。このドライエッチングでは、フッ化物系ガス、例えば六弗化硫黄(SF6)ガス及び酸素(O2)ガスの混合ガスを用いる。また、ICPドライエッチング装置を用い、アンテナパワーを2kWとし、バイアスパワーを200Wとする。また、チャンバ内の圧力を5Pa以上、例えば10Paとする。更に、絶縁性基板1を載置するステージを冷却し、例えば、絶縁性基板1の温度を最高でも200℃程度に抑える。ステージの冷却では、例えば0℃程度のヘリウムガスをステージ内に通流させる。この場合のSiCからなる絶縁性基板1のエッチングレートは2μm/分以上となる。
【0065】
このような条件下でドライエッチングを行うと、図1Qに示すように、Ni層13中のNi、絶縁性基板1中のSi、及びSF6中のFを含む化合物膜19が、ビアホール1sの形成と共に、その側壁に堆積する。この化合物膜19は、SF6ガス及びO2ガスの混合ガスによってはほとんどエッチングされない。このため、ビアホール1sの側壁におけるイオン衝突が強くなっても、絶縁性基板1のサイドエッチングが抑制される。従って、ビアホール1sの径は、Ni層13の開口部の径以下となる。
【0066】
ビアホール1sの形成後には、図1Rに示すように、絶縁性基板1の裏面側の全面にシード層14として、Ti層、Pt層及びAu層の積層体をスパッタリング法により形成する。Ti層の厚さは10nm程度であり、Pt層の厚さは50nm程度であり、Au層の厚さは200nm程度である。
【0067】
次いで、図1Sに示すように、電気めっき法により、シード層14上に厚さが10μm程度のAu層15を形成する。Au層15及びシード層14からビア配線16が構成される。なお、電気めっき法によりAu層15を、直径が100μm程度、深さが150μm程度のビアホール1s内に形成する場合、Au層15はビアホール1sの底部及び側部のみに形成され、ビアホール1sは完全には埋め込まれない。
【0068】
その後、図1Tに示すように、絶縁性基板1の表裏を反転させ、表面保護層11を除去する。そして、必要に応じて配線(図示せず)等を形成してGaN系HEMTを完成させる。
【0069】
このような製造方法では、ビアホール1sの形成の際に、エッチングストッパとして機能するシード層7及びNi層8の底部が絶縁性基板1のビアホール1sが形成される領域と接しており、これらの間にGaN層2及びn型AlGaN層3が介在しない。このため、オーバーエッチングを行っても、GaN層2及びn型AlGaN層3が過剰にエッチングされることがない。そして、Ni層8が厚いため、オーバーエッチングによってNi層8が消失することがなく、Ni層8はエッチングストッパとして確実に機能する。また、Ni層8が従来のNi層108よりも厚いものの、Ni層8の表面とn型AlGaN層3の表面との間隔は1μm程度と狭いので、レジストパターン54の厚さを1μm程度と薄いものにしても、その厚さは均一になりやすい。従って、パターンに歪は発生しにくく、また、パターン開口精度を高く維持することも可能である。更に、GaN層2及びn型AlGaN層3のエッチングの前にSF6を用いた絶縁性基板1のドライエッチングを行わないので、GaN層2及びn型AlGaN層3のドライエッチングの際に残留SF6の影響を受けることもない。
【0070】
従って、本実施形態によれば、オーバーエッチングにより得られる高い歩留まりを確保しながら、Ni層8をエッチングストッパとして確実に機能させることができる。従って、工程数の増加を抑制しながら、高い歩留まりを得ることが可能となり、製造コストが低減される。
【0071】
また、高速で絶縁性基板1をエッチングしてもビアホール1sの形状が適切なものとなるため、Ni層13及びシード層21を残存させたままで適切なビア配線16を形成することができる。従って、ビアホール1s内へのレジスト膜の形成が不要となるため、工程数の低減及び所要時間の短縮が可能となる。
【0072】
なお、表面保護層11の除去後では、絶縁性基板1の表面側から見たレイアウトは図2Aのようになり、裏面側から見たレイアウトは図2Bのようになる。つまり、図1Tには図示されていないが、図2Aに示すように、ゲート電極4gに接続されるAu層10も存在する。なお、図2Aに示すレイアウトは単純なものであるが、マルチフィンガーゲート構造を採用すれば、出力を向上させることができる。また、抵抗体及びキャパシタ等も実装してモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)としてもよい。
【0073】
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図3A乃至図3Tは、本発明の第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を工程順に示す断面図である。
【0074】
第2の実施形態でも、先ず、図3Aに示すように、シリコンカーバイド(SiC)からなる絶縁性基板1の表面上にGaN層2及びn型AlGaN層3をこの順で形成する。更に、n型AlGaN層3上にSiN層31を、例えばプラズマCVD法により形成する。次いで、SiN層31上にシード層32として、Ti層及びNi層の積層体、又はTi層及びCu層の積層体を形成する。なお、SiN層31の代わりにSOG(spin on glass)層又は有機ポリマー層を形成してもよい。
【0075】
シード層32の形成後には、図3Bに示すように、エッチングストッパを形成する予定の領域を覆うレジストパターン61をシード層32上に形成する。レジストパターン61の直径は150μm程度である。
【0076】
次いで、図3Cに示すように、電気めっき法により、レジストパターン61を除く領域において、シード層32上にNi層33を形成する。
【0077】
その後、図3Dに示すように、レジストパターン61を除去する。続いて、イオンミリングを行うことにより、Ni層33から露出しているシード層32を除去する。この時、Ni層33も若干削られる。
【0078】
続いて、Ni層33をメタルマスクとしてSiN層31をパターニングすることにより、図3Eに示すように、開口部6を不活性領域92内に形成する。
【0079】
続いて、Ni層33をメタルマスクとしてn型AlGaN層3及びGaN層2のドライエッチングを行うことにより、図3Fに示すように、開口部6を絶縁性基板1まで到達させる。このドライエッチングでは、ICPドライエッチング装置を用い、アンテナパワーを200Wとし、バイアスパワーを50Wとする。また、塩素系ガス、例えばCl2ガスを30sccmの流量でチャンバ内に供給し、チャンバ内の圧力を1Pa程度とする。この場合のn型AlGaN層3及びGaN層2のエッチングレートは0.29μm/分程度となる。
【0080】
なお、第1の実施形態と同様に、開口部6を絶縁性基板1の内部まで到達させてもよい。
【0081】
次いで、Ni層33をメタルマスクとして絶縁性基板1のドライエッチングを行うことにより、図3Gに示すように、絶縁性基板1の表面に、例えば深さが20μm程度のテーパ形状の凹部1aを形成する。このドライエッチングでは、例えば、SF6ガス及びO2ガスの混合ガスを用い、O2ガスの流量に対するSF6ガスの流量を2.5程度とし、チャンバ内の圧力を0.5Pa程度とする。また、アンテナパワーを1kWとし、バイアスパワーを100Wとする。この場合の絶縁性基板1のエッチングレートは0.57μm/分程度となる。
【0082】
その後、図3Hに示すように、硫酸過水を用いたウェットエッチング等により、Ni層33及びシード層32を除去する。
【0083】
続いて、図3Iに示すように、絶縁性基板1の表面側の全面にシード層7として、Ta層及びCu層の積層体をスパッタリング法により形成する。
【0084】
次いで、図3Jに示すように、開口部6の全体を露出する開口部53sを備えたレジストパターン53をシード層7上に形成する。
【0085】
その後、図3Kに示すように、電気めっき法により、開口部53s内において、シード層7上にNi層8を導電性エッチングストッパとして形成する。
【0086】
続いて、図3Lに示すように、レジストパターン53を除去する。その後、イオンミリングを行うことにより、Ni層8から露出しているシード層7を除去する。
【0087】
次いで、図3Mに示すように、SiN層31に選択的に開口部を形成し、その内部において、n型AlGaN層3上にソース電極4s、ゲート電極4g及びドレイン電極4dを形成する。その後、ソース電極4s、ゲート電極4g及びドレイン電極4dを覆うSiN層5をn型AlGaN層3上に形成する。ソース電極4s、ゲート電極4g及びドレイン電極4dの形成に当たっては、例えば、Ti層を形成し、その後にTi層上にAl層を形成する。
【0088】
SiN層5の形成の後、図3Nに示すように、ソース電極4sに対応する開口部51s、ドレイン電極4dに対応する開口部51d及びNi層8に対応する開口部51vを備えたレジストパターン51をSiN層5上に形成する。次いで、レジストパターン51をマスクとしてSiN層5をパターニングすることにより、開口部51sに整合するコンタクトホール5sをソース電極4s上に形成し、開口部51dに整合するコンタクトホール5dをドレイン電極4d上に形成し、開口部51vに整合するコンタクトホール5vをNi層8上に形成する。
【0089】
その後、レジストパターン51を除去し、図3Oに示すように、絶縁性基板1の表面側の全面にシード層9として、Ti層、Pt層及びAu層の積層体をスパッタリング法により形成する。
【0090】
続いて、図3Pに示すように、ソース電極4s及びNi層8の全体を包囲する開口部並びにドレイン電極4dの外縁に対応する開口部を備えたレジストパターン54をシード層9上に形成する。次いで、電気めっき法により、レジストパターン54の各開口部内において、シード層9上に厚さが1μm程度のAu層10を形成する。
【0091】
その後、図3Qに示すように、レジストパターン54を除去する。続いて、イオンミリングを行うことにより、Au層10から露出しているシード層9を除去する。
【0092】
続いて、図3Rに示すように、絶縁性基板1の表面側の全面に表面保護層11を形成し、絶縁性基板1の表裏を反転させる。次いで、絶縁性基板1の裏面を研磨することにより、絶縁性基板1の厚さを150μm程度とする。その後、第1の実施形態と同様にして、シード層21及びNi層13を形成する。
【0093】
次いで、Ni層13をマスクとして絶縁性基板1のドライエッチングを行うことにより、図3Sに示すように、ビアホール1sを形成する。このドライエッチングでは、フッ化物系ガス、例えば六弗化硫黄(SF6)ガス及び酸素(O2)ガスの混合ガスを用いる。また、ICPドライエッチング装置を用い、アンテナパワーを2kWとし、バイアスパワーを200Wとする。また、O2ガスの流量に対するSF6ガスの流量を20程度とし、チャンバ内の圧力を0.5Pa程度の低圧にする。更に、絶縁性基板1を載置するステージを冷却し、例えば、絶縁性基板1の温度を最高でも200℃程度に抑える。ステージの冷却では、例えば0℃程度のヘリウムガスをステージ内に通流させる。この場合のSiCからなる絶縁性基板1のエッチングレートは1.47μm/分以上となる。
【0094】
このような条件下でドライエッチングを行うと、図3Sに示すように、チャンバ内の圧力が低いため、サイドエッチングは生じず、また、化合物膜19は形成されないが、ビアホール1sは、その先端にノッチが形成されながら伸びる。また、ノッチの深さは、エッチング深さの約12%になる。従って、ビアホール1sの深さが150μm程度の場合、ノッチの深さは18μmとなる。また、ノッチの幅は21μm程度となる。なお、図4に示すように、Ni層8の底面の幅(b)は、ビアホール1sのノッチに囲まれた部分の幅(d)以下であることが好ましく、また、ビアホール1sの幅(c)は、Ni層8のGaN層2に埋め込まれている部分の幅(つまり、開口部6の幅)(a)以下であることが好ましい。また、凹部1aの深さはノッチの深さ(例えば18μm)以上であることが好ましい。ビアホール1sのノッチに囲まれた部分よりも先に、ノッチの先端がNi層8に到達することを回避するためである。
【0095】
ビアホール1sの形成後には、図3Tに示すように、第1の実施形態と同様にして、ビア配線16の形成及び表面保護層11の除去等を行う。そして、必要に応じて配線(図示せず)等を形成してGaN系HEMTを完成させる。
【0096】
このような製造方法によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。これは、ビアホール1sの先端にノッチが形成されても、これを補償する凹部1aを予め絶縁性基板1に形成しているからである。つまり、凹部1aにより、ノッチのNi層8への到達が抑制され、この到達に伴うNi層8の侵食及びフッ化等が抑制される。
【0097】
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。図5A乃至図5Eは、本発明の第3の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を工程順に示す断面図である。
【0098】
第3の実施形態では、先ず、図5Aに示すように、第1の実施形態と同様にして、SiN層5への開口部6の形成までの処理を行う。次いで、図5Bに示すように、次いで、第1の実施形態とは異なり、レジストパターン52をマスクとしてn型AlGaN層3及びGaN層2の等方性エッチングを行うことにより、絶縁性基板1まで到達するテーパ状の開口部26をn型AlGaN層3及びGaN層2に形成する。この等方性エッチングでは、塩素系ガス、例えばCl2ガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE)を行う。
【0099】
その後、図5Cに示すように、第1の実施形態と同様に、レジストパターン52の除去からシード層9の選択的な除去までの処理を行う。続いて、第1の実施形態と同様にして、図5Dに示すように、表面保護層11の形成からビアホール1sの形成までの処理を行う。但し、ビアホール1sの形成時の条件は第2の実施形態と同様にする。従って、図5Dに示すように、ビアホール1sは、その先端にノッチが形成されながら伸びる。本実施形態では、テーパ状の開口部26内にNi層8が形成されているため、第2の実施形態と同様に、ノッチのNi層8への到達が抑制される。
【0100】
ビアホール1sの形成後には、図5Eに示すように、第1の実施形態と同様にして、ビア配線16の形成及び表面保護層11の除去等を行う。そして、必要に応じて配線(図示せず)等を形成してGaN系HEMTを完成させる。
【0101】
このような製造方法によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。これは、ビアホール1sの先端にノッチが形成されても、これを補償するテーパ状の開口部26内にNi層8を形成しているからである。つまり、開口部26により、ノッチのNi層8への到達が抑制され、この到達に伴うNi層8の侵食及びフッ化等が抑制される。
【0102】
なお、本願発明者が第1の実施形態、第2の実施形態に沿ってビアホール1sを形成し、その走査型電子顕微鏡写真を撮影したところ、図6、図7に示す像が得られた。第2の実施形態に沿ったビアホール1sの形成では、SF6ガス及びO2ガスの混合ガスを用い、圧力を0.5Paとしてエッチングを行った。この結果、エッチングレートは1.5μm/分であり、Ni層13に対するSiCからなる絶縁性基板1の選択比は約50であり、ノッチの深さがビアホール1s深さの約12%となった。
【0103】
また、本願発明者が第1の実施形態に沿ってビアホール1sを形成し、化合物膜19の組成をエネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)により調査したところ、図8に示す結果が得られた。この結果から、化合物膜19の主成分は、SiCからなる絶縁性基板1中のシリコン、Ni層13中のニッケル、及びエッチング時に使用されるSF6ガス中のフッ素であることが明らかである。
【0104】
なお、第2の実施形態と同様に、Ni層8の底面の幅(b)は、ビアホール1sのノッチに囲まれた部分の幅(d)以下であることが好ましい。ビアホール1sのノッチに囲まれた部分よりも先に、ノッチの先端がNi層8に到達することを回避するためである。
【0105】
なお、基板として、いずれの実施形態においても、SiC基板の代わりに、サファイア基板、シリコン基板、酸化亜鉛基板等を用いてもよい。つまり、本発明は、ビアホールの形成の際にフッ素系ガスを用いたドライエッチングを行う場合に特に有用である。但し、第1の実施形態は、化合物膜19の特性上、SiC基板が最も好ましい。
【0106】
また、いずれの実施形態においてもNi層13を残存させているが、予めNi層13の厚さを調整しておくことにより、ビアホール1sの形成時にNi層13を消失させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0107】
【図1A】第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1B】図1Aに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1C】図1Bに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1D】図1Cに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1E】図1Dに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1F】図1Eに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1G】図1Fに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1H】図1Gに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1I】図1Hに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1J】図1Iに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1K】図1Jに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1L】図1Kに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1M】図1Lに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1N】図1Mに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1O】図1Nに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1P】図1Oに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1Q】図1Pに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1R】図1Qに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1S】図1Rに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図1T】図1Sに引き続き、第1の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図2A】第1の実施形態における表面側のレイアウトを示す図である。
【図2B】第1の実施形態における裏面側のレイアウトを示す図である。
【図3A】第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3B】図3Aに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3C】図3Bに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3D】図3Cに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3E】図3Dに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3F】図3Eに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3G】図3Fに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3H】図3Gに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3I】図3Hに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3J】図3Iに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3K】図3Jに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3L】図3Kに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3M】図3Lに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3N】図3Mに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3O】図3Nに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3P】図3Oに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3Q】図3Pに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3R】図3Qに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3S】図3Rに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図3T】図3Sに引き続き、第2の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図4】第2の実施形態におけるNi層8(エッチングストッパ)とビアホール1sとの関係を示す図である。
【図5A】第3の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図5B】図5Aに引き続き、第3の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図5C】図5Bに引き続き、第3の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図5D】図5Cに引き続き、第3の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図5E】図5Dに引き続き、第3の実施形態に係るGaN系HEMTを製造する方法を示す断面図である。
【図6】第1の実施形態に沿って形成したビアホールのSEM写真を示す図である。
【図7】第2の実施形態に沿って形成したビアホールのSEM写真を示す図である。
【図8】化合物膜の分析結果を示す図である。
【図9A】従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9B】図9Aに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9C】図9Bに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9D】図9Cに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9E】図9Dに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9F】図9Eに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9G】図9Fに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9H】図9Gに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9I】図9Hに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9J】図9Iに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9K】図9Jに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9L】図9Kに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9M】図9Lに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9N】図9Mに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9O】図9Nに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9P】図9Oに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9Q】図9Pに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9R】図9Qに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9S】図9Rに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9T】図9Sに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9U】図9Tに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9V】図9Uに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9W】図9Vに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図9X】図9Wに引き続き、従来のGaN系HEMTの製造方法を示す断面図である。
【図10】ICPドライエッチングの実験の結果を示すグラフである。
【図11】高速エッチング時の問題を示す図である。
【図12】低圧エッチング時の問題を示す図である。
【符号の説明】
【0108】
1:絶縁性基板
1a:凹部
1s:ビアホール
2:GaN層
3:n型AlGaN層
4d:ドレイン電極
4g:ゲート電極
4s:ソース電極
6:開口部
7:シード層
8:Ni層
10:Au層
13:Ni層
14:シード層
15:Au層
16:ビア配線
19:化合物膜
21:シード層
26:開口部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に化合物半導体層を形成する工程と、
前記化合物半導体層上に電極を形成する工程と、
前記化合物半導体層に、少なくとも前記基板の表面まで到達する開口部を形成する工程と、
前記開口部内に前記電極に接続される導電層を形成する工程と、
前記導電層をエッチングストッパとするドライエッチングを行うことにより、前記基板に、その裏面側から前記導電層まで到達するビアホールを形成する工程と、
前記ビアホール内から前記基板の裏面にわたってビア配線を形成する工程と、
を有し、
前記ドライエッチングを、前記ビアホールの側壁に化合物膜を形成しながら行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項2】
前記基板はシリコンを含有し、
前記導電層はニッケルを含有し、
前記ドライエッチングを、フッ素を含有する雰囲気中で行い、
前記化合物膜として、ニッケル、シリコン及びフッ素を含有する膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項3】
前記化合物半導体層を形成する工程は、
前記基板上にGaN層を形成する工程と、
前記GaN層上にn型AlGaN層を形成する工程と、
を有し、
前記ドライエッチングを、六弗化硫黄ガス及び酸素ガスの混合ガスを用いて行うことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
基板上に化合物半導体層を形成する工程と、
前記化合物半導体層上に電極を形成する工程と、
前記化合物半導体層に、少なくとも前記基板の表面まで到達する開口部を形成する工程と、
前記開口部内に前記電極に接続される導電層を形成する工程と、
前記導電層をエッチングストッパとするドライエッチングを行うことにより、前記基板に、その裏面側から前記導電層まで到達するビアホールを形成する工程と、
前記ビアホール内から前記基板の裏面にわたってビア配線を形成する工程と、
を有し、
前記開口部の最も深い部分の幅を、前記開口部の前記化合物半導体層の表面における幅よりも小さくすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記開口部を前記基板の内部まで形成することを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記開口部を前記基板の表面まで形成することを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項1】
基板上に化合物半導体層を形成する工程と、
前記化合物半導体層上に電極を形成する工程と、
前記化合物半導体層に、少なくとも前記基板の表面まで到達する開口部を形成する工程と、
前記開口部内に前記電極に接続される導電層を形成する工程と、
前記導電層をエッチングストッパとするドライエッチングを行うことにより、前記基板に、その裏面側から前記導電層まで到達するビアホールを形成する工程と、
前記ビアホール内から前記基板の裏面にわたってビア配線を形成する工程と、
を有し、
前記ドライエッチングを、前記ビアホールの側壁に化合物膜を形成しながら行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項2】
前記基板はシリコンを含有し、
前記導電層はニッケルを含有し、
前記ドライエッチングを、フッ素を含有する雰囲気中で行い、
前記化合物膜として、ニッケル、シリコン及びフッ素を含有する膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項3】
前記化合物半導体層を形成する工程は、
前記基板上にGaN層を形成する工程と、
前記GaN層上にn型AlGaN層を形成する工程と、
を有し、
前記ドライエッチングを、六弗化硫黄ガス及び酸素ガスの混合ガスを用いて行うことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
基板上に化合物半導体層を形成する工程と、
前記化合物半導体層上に電極を形成する工程と、
前記化合物半導体層に、少なくとも前記基板の表面まで到達する開口部を形成する工程と、
前記開口部内に前記電極に接続される導電層を形成する工程と、
前記導電層をエッチングストッパとするドライエッチングを行うことにより、前記基板に、その裏面側から前記導電層まで到達するビアホールを形成する工程と、
前記ビアホール内から前記基板の裏面にわたってビア配線を形成する工程と、
を有し、
前記開口部の最も深い部分の幅を、前記開口部の前記化合物半導体層の表面における幅よりも小さくすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記開口部を前記基板の内部まで形成することを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記開口部を前記基板の表面まで形成することを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図1G】
【図1H】
【図1I】
【図1J】
【図1K】
【図1L】
【図1M】
【図1N】
【図1O】
【図1P】
【図1Q】
【図1R】
【図1S】
【図1T】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【図3H】
【図3I】
【図3J】
【図3K】
【図3L】
【図3M】
【図3N】
【図3O】
【図3P】
【図3Q】
【図3R】
【図3S】
【図3T】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図9E】
【図9F】
【図9G】
【図9H】
【図9I】
【図9J】
【図9K】
【図9L】
【図9M】
【図9N】
【図9O】
【図9P】
【図9Q】
【図9R】
【図9S】
【図9T】
【図9U】
【図9V】
【図9W】
【図9X】
【図10】
【図11】
【図12】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図1G】
【図1H】
【図1I】
【図1J】
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【図1M】
【図1N】
【図1O】
【図1P】
【図1Q】
【図1R】
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【図1T】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【図3H】
【図3I】
【図3J】
【図3K】
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【図3M】
【図3N】
【図3O】
【図3P】
【図3Q】
【図3R】
【図3S】
【図3T】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図9E】
【図9F】
【図9G】
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【図9I】
【図9J】
【図9K】
【図9L】
【図9M】
【図9N】
【図9O】
【図9P】
【図9Q】
【図9R】
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【図9T】
【図9U】
【図9V】
【図9W】
【図9X】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2009−302151(P2009−302151A)
【公開日】平成21年12月24日(2009.12.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−152202(P2008−152202)
【出願日】平成20年6月10日(2008.6.10)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成19年度、総務省、「無線アクセス用ミリ波帯無線伝送システムの実現のための基盤技術の研究開発」のうち、「高出力GaN系HEMTの超高周波化技術」委託研究、産業技術力強化法第19条の適用を受ける特許出願
【出願人】(000005223)富士通株式会社 (25,993)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年12月24日(2009.12.24)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年6月10日(2008.6.10)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成19年度、総務省、「無線アクセス用ミリ波帯無線伝送システムの実現のための基盤技術の研究開発」のうち、「高出力GaN系HEMTの超高周波化技術」委託研究、産業技術力強化法第19条の適用を受ける特許出願
【出願人】(000005223)富士通株式会社 (25,993)
【Fターム(参考)】
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