(57)【要約】【課題】半導体装置の製造方法において、アルミニウムシリコン層に発生したＡｌＳｉ欠損の有無を画像検査によって正確に検出する技術が必要とされている。【解決手段】半導体装置の製造方法は、半導体基板上に、バリアメタル層と中間メタル層とアルミニウムシリコン層がこの順で積層した積層電極を形成する積層電極形成工程であって、前記中間メタル層に用いられる材料のイオン化傾向が、前記バリアメタル層及び前記アルミニウムシリコン層の各々に用いられる材料のイオン化傾向よりも大きい、積層電極形成工程と、電解めっきを利用して、前記積層電極上にニッケル層を被膜するニッケル層被膜工程と、前記ニッケル層の表面の画像に基づいてＡｌＳｉ欠損を検査する画像検査工程と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の製造方法であって、
半導体基板上に、バリアメタル層と中間メタル層とアルミニウムシリコン層がこの順で積層した積層電極を形成する積層電極形成工程であって、前記中間メタル層に用いられる材料のイオン化傾向が、前記バリアメタル層及び前記アルミニウムシリコン層の各々に用いられる材料のイオン化傾向よりも大きい、積層電極形成工程と、
電解めっきを利用して、前記積層電極上にニッケル層を被膜するニッケル層被膜工程と、
前記ニッケル層の表面の画像に基づいてＡｌＳｉ欠損を検査する画像検査工程と、を備える、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、半導体基板上に設けられた積層電極を備える半導体装置を開示する。積層電極は、バリアメタル層とアルミニウムシリコン層が積層して構成されている。バリアメタル層は、例えばチタン（Ｔｉ）又は窒化チタン（ＴｉＮ）で構成されており、アルミニウムシリコン層に含まれるアルミニウムが半導体基板に拡散するのを防止するために設けられている。このような積層電極の表面には、はんだに対する濡れ性を改善するために、電解めっきを利用してニッケル層が被膜される。
【０００３】
ところで、特許文献２は、このような積層電極において、アルミニウムシリコン層の一部が欠損したＡｌＳｉ欠損について指摘している。このようなＡｌＳｉ欠損は、アルミニウムシリコン層を成膜するときに、異物等の影響によって発生することが知られている。このようなＡｌＳｉ欠損が発生すると、そのＡｌＳｉ欠損にニッケル層が入り込み、積層電極が破損してしまうことが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１１７０１６号公報
【特許文献２】特開２０１８−０６０８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アルミニウムシリコン層に発生したＡｌＳｉ欠損の有無を画像検査によって検出し、ＡｌＳｉ欠損が発生した不良品を判定できる技術の開発が望まれている。画像検査では、ＡｌＳｉ欠損に入り込んだニッケル層の表面の窪みを検出することで、ＡｌＳｉ欠損の有無を検出する。ＡｌＳｉ欠損は数μｍ程度の大きさであることから、ニッケル層の表面の窪みも極めて微小である。このため、画像検査の検出感度を上げてＡｌＳｉ欠損の有無を検出しようとすると、ＡｌＳｉ欠損以外のノイズ（ゴミ等）まで検出する過検出が発生してしまう。このため、この種の半導体装置の製造方法では、アルミニウムシリコン層に発生したＡｌＳｉ欠損の有無を正確に検出する技術が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、積層電極形成工程と、ニッケル層被膜工程と、画像検査工程と、を備えることができる。前記積層電極形成工程では、半導体基板上に、バリアメタル層と中間メタル層とアルミニウムシリコン層がこの順で積層した積層電極を形成する。前記中間メタル層に用いられる材料のイオン化傾向が、前記バリアメタル層及び前記アルミニウムシリコン層の各々に用いられる材料のイオン化傾向よりも大きい。前記ニッケル層被膜工程では、電解めっきを利用して、前記積層電極上にニッケル層を被膜する。前記画像検査工程では、前記ニッケル層の表面の画像に基づいてＡｌＳｉ欠損を検査する。
【０００７】
上記製造方法で製造される半導体装置は、前記バリアメタル層と前記アルミニウムシリコン層の間に、イオン化傾向が大きい前記中間メタル層が設けられている。このため、前記アルミニウムシリコン層にＡｌＳｉ欠損が発生すると、前記中間メタル層がＡｌＳｉ欠損から露出することとなる。このような積層電極に対して電解めっきを利用して前記ニッケル層を被膜すると、ＡｌＳｉ欠損から露出する前記中間メタル層に対してめっきが進展する。あるいは、前記中間メタル層が前記アルミニウムシリコン層よりもイオン化傾向が大きいことから、ガルバニック腐食により前記中間メタル層の腐食が進展する。これにより、前記アルミニウムシリコン層と前記ニッケル層の接触面積が拡大することにより、ＡｌＳｉ欠損近傍の前記アルミニウムシリコン層に含まれるアルミニウムが電解液に漏出し、ＡｌＳｉ欠損が拡大する。この結果、拡大したＡｌＳｉ欠損に入り込んだ前記ニッケル層の表面の窪みも大きくなる。このため、前記画像検査工程では、ノイズ（ゴミ等）から区別してＡｌＳｉ欠損の有無を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【図２】本実施形態の半導体装置を製造するときの製造フローを示す。
【図３】アルミニウムシリコン層にＡｌＳｉ欠損が発生したときの本実施形態の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【図４】ＡｌＳｉ欠損が発生した状態のアルミニウムシリコン層の表面に電解めっきを利用してニッケル層を被膜したときの本実施形態の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【図５】ＡｌＳｉ欠損が発生した状態のアルミニウムシリコン層の表面に電解めっきを利用してニッケル層を被膜したときの比較例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に、半導体装置１の要部断面図を模式的に示す。半導体装置１は、半導体基板１０と積層電極２０とニッケル層３０を備えている。半導体基板１０の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば炭化珪素、シリコン等が用いられる。また、半導体基板１０には、図示省略した複数種類の半導体領域が形成されており、これら半導体領域によってＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ又はダイオードといった電気素子が構成されている。
【００１０】
積層電極２０は、半導体基板１０上に設けられており、バリアメタル層２２と中間メタル層２４とアルミニウムシリコン層２６がこの順で積層して構成されている。なお、半導体基板１０とバリアメタル層２２の間に、他の導体層（例えばシリサイド層）が設けられていてもよい。
【００１１】
バリアメタル層２２は、半導体基板１０の表面上に設けられており、例えばチタン（Ｔｉ）又は窒化チタン（ＴｉＮ）で構成されている。バリアメタル層２２は、アルミニウムシリコン層２６に含まれるアルミニウムが半導体基板１０に拡散するのを防止するために設けられている。
【００１２】
中間メタル層２４は、バリアメタル層２２とアルミニウムシリコン層２６の間に設けられており、例えばアルミニウム（Ａｌ）にシリコン（Ｓｉ）とマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたアルミニウム合金で構成されている。このように、中間メタル層２４は、イオン化傾向の大きい卑金属であるマグネシウムを含有していることから、バリアメタル層２２及びアルミニウムシリコン層２６の各々に用いられる材料よりもイオン化傾向が大きく調整されている。
【００１３】
アルミニウムシリコン層２６は、中間メタル層２４とニッケル層３０の間に設けられており、アルミニウム（Ａｌ）にシリコン（Ｓｉ）を含有させたアルミニウム合金で構成されている。
【００１４】
ニッケル層３０は、アルミニウムシリコン層２６の表面を被膜しており、電解めっきを利用してアルミニウムシリコン層２６の表面に被膜される。ニッケル層３０は、はんだに対する濡れ性を改善するために、アルミニウムシリコン層２６の表面に被膜される。
【００１５】
図２に、半導体装置１を製造する工程の一部の製造フローを示す。なお、図２に示す以外の半導体装置１の製造工程については、従来と同様の製造工程を採用することができる。
【００１６】
まず、蒸着技術等を利用して、半導体基板１０上に、バリアメタル層２２と中間メタル層２４とアルミニウムシリコン層２６がこの順で積層した積層電極２０を形成する（ステップＳ１）。後述するように、この積層電極２０を形成する工程において、アルミニウムシリコン層２６にＡｌＳｉ欠損が発生することがある。次に、電解めっきを利用して、積層電極２０上にニッケル層３０を被膜する（ステップＳ２）。次に、ニッケル層３０の表面の画像に基づいてＡｌＳｉ欠損を検査する（ステップＳ３）。ＡｌＳｉ欠損が検出された半導体装置１は、不良品と判定される。
【００１７】
図３に、アルミニウムシリコン層２６を成膜するときにアルミニウムシリコン層２６の一部が欠損するＡｌＳｉ欠損２０Ａが発生した様子を示す。このようなＡｌＳｉ欠損２０Ａは、異物等の影響によってアルミニウムシリコン層２６を成膜するときに発生することが知られている。ＡｌＳｉ欠損２０Ａは、数μｍ程度の大きさである。図３に示されるように、アルミニウムシリコン層２６にＡｌＳｉ欠損２０Ａが発生すると、中間メタル層２４がＡｌＳｉ欠損２０Ａから露出する。
【００１８】
図４に、ＡｌＳｉ欠損２０Ａが発生した状態のアルミニウムシリコン層２６の表面に電解めっきを利用してニッケル層３０を被膜したときの様子を示す。上記したように、中間メタル層２４の材料には、イオン化傾向の大きい材料が用いられている。このため、電解めっきを利用してニッケル層３０を被膜すると、ＡｌＳｉ欠損２０Ａから露出する中間メタル層２４に対してめっきが進展する。あるいは、中間メタル層２４がアルミニウムシリコン層２６よりもイオン化傾向が大きいことから、ガルバニック腐食により中間メタル層２４の腐食が進展する。これにより、アルミニウムシリコン層２６とニッケル層３０の接触面積が拡大することにより、ＡｌＳｉ欠損２０Ａの近傍のアルミニウムシリコン層２６に含まれるアルミニウムが電解液に漏出し、ＡｌＳｉ欠損２０Ａが拡大する。この結果、拡大したＡｌＳｉ欠損２０Ａに入り込んだニッケル層３０の表面の窪み３０Ａも大きくなる。
【００１９】
図５は、比較例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。比較例の半導体装置は、中間メタル層２４が設けられていない例である。この場合、電解めっきを利用してニッケル層３０を被膜しても、ＡｌＳｉ欠損２０Ａの拡大が抑えられていることから、ＡｌＳｉ欠損２０Ａに入り込んだニッケル層３０の表面の窪み３０Ａも微小なままである。
【００２０】
例えば、図５に示す比較例の半導体装置に発生したＡｌＳｉ欠損２０Ａの有無を画像検査で検出しようとすると、ニッケル層３０の表面の窪み３０Ａが微小なことから、検出感度を高める必要がある。しかしながら、画像検査の検出感度を上げてＡｌＳｉ欠損２０Ａの有無を検出しようとすると、ＡｌＳｉ欠損２０Ａ以外のノイズ（ゴミ等）まで検出する過検出が発生してしまう。
【００２１】
一方、図４に示す本実施形態の半導体装置では、ＡｌＳｉ欠損２０Ａが拡大したことにより、ニッケル層３０の表面の窪み３０Ａが大きく形成されている。このため、本実施形態の半導体装置は、画像検査において、ノイズ（ゴミ等）から区別してＡｌＳｉ欠損２０Ａの有無を正確に検出することができる構造を有している、と評価することができる。
【００２２】
なお、中間メタル層２４の成膜温度は、通常の成膜温度よりも低い範囲であってもよい。この場合、中間メタル層２４のグレインサイズが小さくなり、ニッケルによるめっき速度が速くなる。これにより、ＡｌＳｉ欠損２０Ａがより拡大し、ニッケル層３０の表面の窪み３０Ａもより大きく形成される。
【００２３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２４】
１      ：半導体装置
１０    ：半導体基板
２０    ：積層電極
２２    ：バリアメタル層
２４    ：中間メタル層
２６    ：アルミニウムシリコン層
３０    ：ニッケル層
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020167297.tif 000005
【図４】
2020167297.tif 000006
【図５】
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