(57)【要約】【課題】温度変化による半導体基板および金属層の熱膨張係数の差に起因して半導体基板にクラックが生じることを防止する。【解決手段】半導体基板１１上に、Ｐ型拡散層１２の外周縁とＮ型半導体との境界を覆うように絶縁体被膜２０をリング状に形成し、絶縁体被膜２０の内側の半導体基板１１表面に接触金属層１５を積層し、接触金属層１５および絶縁体被膜２０の表面を覆うように応力緩和中間層３０、クッション用電極層１６および引き出し電極層１７を形成する。絶縁体被膜２０は二酸化珪素被膜１３と二酸化珪素被膜１３よりもエッチングレートの小さい窒化被膜１４とからなる。応力緩和中間層３０は、線膨張係数が応力緩和金属層１６よりも半導体基板１１に近い。引き出し電極層１７（例えばＮｉ）はクッション用電極層１６（例えばＡｌ）よりも表面処理液に対するエッチングレートが小さい。【選択図】図５
2010278345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、該半導体基板の表面上に形成された第１の材料層と、該第１の材料層の表面上に形成され、前記第１の材料層よりもエッチングレートの小さい第２の材料層と、前記半導体基板の表面上および前記第２の材料層の表面上に形成された応力緩和中間層と、前記応力緩和中間層の表面上に形成された第１の金属層と、
該第１の金属層の表面上に形成され、前記第１の金属層よりもエッチングレートの小さい第２の金属層と、を有し、
前記応力緩和中間層は線膨張係数が前記第１の金属層よりも前記半導体基板に近いことを特徴とする半導体素子。
【請求項２】
前記応力緩和中間層は前記第１の金属層よりもエッチングレートが小さいことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
ショットキーバリアダイオードとして使用される半導体素子であって、
第１の導電型の半導体の表層に第２の導電型拡散層がリング状に形成されてなる半導体基板と、該半導体基板の前記第２の導電型拡散層の外周縁と前記半導体基板との境界を覆うリング状に形成された絶縁体被膜と、該絶縁体被膜の内側の前記半導体基板表面に積層された接触金属層と、該接触金属層および前記絶縁体被膜の表面を覆うように形成された応力緩和用電極層と、この応力緩和用電極層に積層され、前記応力緩和用電極層よりもエッチングレートの小さい引き出し電極層とを具備し、
前記絶縁体被膜は積層膜であり、前記絶縁体被膜を形成する複数の膜は、互いに隣り合う膜のうち半導体基板よりも遠い側に位置する膜のエッチングレートが半導体基板側に位置する膜のエッチングレートよりも小さく形成され、
さらに、前記接触金属層と前記応力緩和用電極層との間に、線膨張係数が前記応力緩和金属層よりも前記半導体基板に近い材料からなる応力緩和中間層を有することを特徴とする半導体素子。
【請求項４】
前記応力緩和用電極層と前記引き出し電極層とのエッチングレートの差は、表面処理液に対するエッチングレートの差であり、前記絶縁体被膜を形成する複数の膜のエッチングレートの差は、リング状の形態を形成する際のエッチング液に対するエッチングレートの差であり、さらに前記応力緩和中間層は前記応力緩和用電極層よりも表面処理液に対するエッチングレートが小さいことを特徴とする請求項３に記載の半導体素子。
【請求項５】
半導体基板上に第１の材料層を形成し、該第１の材料層上よりもエッチングレートの小さい第２の材料層を前記第１の材料層上に形成する材料層形成工程と、
マスクを使用して前記第１および２の材料層をエッチングするエッチング工程と、
前記半導体基板上および前記第２の材料層上に応力緩和中間層を形成する応力緩和中間層形成工程と、
前記応力緩和中間層に第１の金属層を形成する金属層形成工程と、
前記第１の金属層の表面上に、該第１の金属層よりもエッチングレートの小さい第２の金属層を形成する第１の金属形成工程と、を有し、
前記応力緩和中間層は線膨張係数が前記第１の金属層よりも前記半導体基板に近いことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記応力緩和中間層は前記第１の金属層よりもエッチングレートが小さいことを特徴とする請求項５に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項７】
ショットキーバリアダイオードとして使用される半導体素子の製造方法であって、
第１の導電型の半導体の表層に第２の導電型拡散層がリング状に形成されてなる半導体基板の表面に絶縁体被膜を積層して形成する絶縁体被膜形成工程と、該絶縁体被膜形成工程にて形成した前記絶縁体被膜にエッチングによって窓穴を形成する窓穴形成工程と、前記窓穴に露出させた半導体基板の表面に接触金属層を形成する接触金属層形成工程と、前記接触金属層および前記絶縁体被膜の表面に応力緩和用電極層を形成した後、該応力緩和用電極層の表面に、前記応力緩和用電極層よりもエッチングレートの小さい引き出し電極層を形成する電極層形成工程とを具備し、
前記絶縁体被膜形成工程では、互いに隣り合う膜のうち半導体基板よりも遠い側に位置する膜を半導体基板側に位置する膜よりもエッチングレートの小さい材料で形成し、
さらに、前記接触金属層形成工程の後で前記応力緩和用電極層形成工程の前に、線膨張係数が前記応力緩和金属層よりも前記半導体基板に近い材料からなる応力緩和中間層を前記接触金属層および前記絶縁被膜の表面に形成する応力緩和中間層形成工程を具備し、
前記応力緩和用電極層形成工程では、前記応力緩和用電極層を前記応力緩和中間層の表面に形成することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項８】
前記応力緩和用電極層と前記引き出し電極層とのエッチングレートの差は、表面処理液に対するエッチングレートの差であり、前記絶縁体被膜を形成する複数の膜のエッチングレートの差は、リング状の形態を形成する際のエッチング液に対するエッチングレートの差であり、さらに前記応力緩和中間層は前記応力緩和用電極層よりも表面処理液に対するエッチングレートが小さいことを特徴とする請求項７に記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子の分野に関し、特に半導体基板と金属層が接触する構造を有する半導体素子の構造とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体を用いた素子として、金属層と他の材料層とを、それぞれ半導体基板（例えばＳｉ）の上面に接触させて形成した構造を有しているものがある。そして、上記他の材料層が、例えば積層構造であって、半導体基板上に形成された第１の材料層の上に第２の材料層が形成され、上記金属層が第１の金属層と、その上に形成された第２の金属層とからなるような場合がある。
【０００３】
また、このような構造を有する半導体素子の一例として、ショットキーバリアダイオードが挙げられる。ショットキーバリアダイオードとは、ショットキーバリア形構造を形成したダイオードを指す。この構造は、一般的に、半導体基板と金属層が接触する構造を有している。例えば、特許文献１、２には、ショットキーバリアダイオードの構造およびその製造方法が記載されている。このようなショットキーバリアダイオードの一般的な製造方法を、断面図である図６を用いて説明すると以下のようになる。
【０００４】
まず、第１の導電型（例えばＮ型）の半導体の表層に、いわゆるガードリングと称されるショットキーバリアダイオードの順逆方向電圧−電流特性等の電気的特性改善のための第２の導電型（例えばＰ型）拡散層１０２をリング状に設け、半導体基板１０１を形成する（図６（ａ））。なお、ここでは、簡単のため、第１の導電型がＮ型、第２の導電型がＰ型であるとして説明する。また、図６では、上記Ｐ型拡散層１０２のリングの片方の断面のみを示しており、実際には、断面で見た場合に紙面左方に同様のＰ型拡散層の断面が存在し、そして、図で示すＰ型拡散層１０２と紙面左方に存在するＰ型拡散層との中間にリングの中心が存在することになる。次に、図６（ａ）に示すように、半導体基板１０１全体に絶縁体被膜１２０（パシベーション膜）として、二酸化珪素被膜１０３（酸化膜）および窒化被膜１０４を形成する。絶縁体被膜１２０としては半導体基板１０１表面に形成された二酸化珪素被膜１０３（ＳｉＯ２）と、この二酸化珪素被膜１０３に積層された窒化被膜１０４（具体的にはＳｉ３Ｎ４）とからなる積層膜を採用する。
【０００５】
次に、二酸化珪素被膜１０３および窒化被膜１０４をパターニングする。図６（ｂ）に示すように、レジスト膜１０４Ａをリング状のＰ型拡散層１０２の外縁を覆うように外側に形成し、まず窒化被膜１０４、続いて二酸化珪素被膜１０３をエッチング（ウェットエッチングまたはドライエッチング等）によりパターニングする。そして、レジスト膜１０４Ａを除去し、リング中央部分に絶縁体被膜の窓穴１５０を形成する。
【０００６】
次に、図６（ｃ）に示すように、電位障壁（ショットキーバリア）を形成するために接触金属層１０５、例えばモリブデン／パラジウム等を蒸着等の手段により絶縁体被膜の窓穴１５０に露出させた半導体基板１０１の表面に形成する。そして、この接触金属層１０５および絶縁体被膜１２０（二酸化珪素被膜１０３および窒化被膜１０４）の表面を覆うようにクッション用（応力緩和用）電極層１０６（例えばＡｌ）および半田等とのぬれの良い引出し電極層１０７（例えばＮｉ）を形成する。その後、ショットキーバリア電極側と反対側の半導体基板表面に引出し電極層を形成し、チップ化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１５７７１号公報
【特許文献２】特開２００１−３６０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような第１および第２の材料層と、第１および第２の金属層とを、それぞれ半導体基板の上面に接触させて形成した構造を有する半導体素子において、第２の材料層が第１の材料層よりもエッチングレートが小さく、第２の金属層が第１の金属層よりもエッチングレートが小さい場合、まず第１および第２の材料層をエッチングするとエッチングレートの大きい第１の材料層の方が多くエッチングされてしまい、第２の材料層がひさしのようになってその下に空間ができる。さらにこの場合、半導体装置の表面処理液やエッチング液等によって第１の金属層がより多くエッチングされ、第１の金属層の上で第２の金属層がひさしのようになり、第１の金属層の下側には、半導体基板との接触端面（エッジ）ができる。この状態で、製造工程中の蒸着やエッチング処理や熱処理時における熱膨張係数の差に起因して、第２の金属層に応力がかかると、第２の金属層のひさしの張り出し部分が力点に、そして第１の金属層の半導体との接触端面が作用点となって、てこの原理によって半導体基板の第１の金属層との接触端面付近に過大な力がかかってクラックが入る恐れがある。
【０００９】
また、半導体素子の一例として挙げた従来のショットキーバリアダイオードにあっては、窒化被膜１０４のエッチングレートが二酸化珪素被膜１０３のエッチングレートに比べて小さいことに起因して、二酸化珪素被膜１０３が窒化被膜１０４より多くエッチングされ、これによって窒化被膜１０４に二酸化珪素被膜１０３よりも窓穴１５０の中央部側に張り出された部分（以下、窒化被膜ひさし１０４ａという）が形成される。これが原因となって窒化被膜ひさし１０４ａの下の半導体基板１０１側に空間が空く。この状態でクッション用電極層１０６および引出し電極層１０７をこの上に積層すると、窒化被膜ひさし１０４ａおよびその下に開いた空間の影響によって引き出し電極層１０７やクッション用電極層１０６に段切れ１６０が生じることがある（図６（ｃ）参照）。
【００１０】
ショットキーバリアダイオードなどの半導体素子の製造過程では、裏面の付着物などの除去、洗浄のために例えばフッ酸等の表面処理液を使うことがあるが、段切れ１６０が生じた状態でこの表面処理液にさらすと、段切れ１６０にも表面処理液が浸入する。ここで、引出し電極層１０７の表面処理液に対するエッチングレートはクッション用電極層１０６の表面処理液に対するエッチングレートよりも小さいため、両者のエッチングレートの違いに起因してクッション用電極層１０６の方がより多くエッチングされ、段切れ１６０の空洞が広がる（図６（ｄ）参照）。このため，引出し電極層１０７にクッション用電極層１０６よりも張り出された部分（以下、金属層ひさし１０７ａという）が形成される。また、クッション用電極層１０６がエッチングされることにより、クッション用電極層１０６の下側には、半導体基板１０１との接触端面（エッジ）ができる。
【００１１】
この状態で、製造時や検査時において温度が変化すると、引出し電極層１０７（例えばＮｉ）の熱膨張係数よりもクッション用電極層１０６（例えばＡｌ）の熱膨張係数が大きいために、引出し電極層１０７に応力がかかることになる。また、半導体基板１０１の熱膨張係数はクッション用電極層１０６の熱膨張係数よりも小さい。従って、引出し電極層１０７の金属層ひさし１０７ａの張り出し部分が力点に、そしてクッション用電極層１０６の半導体との接触端面が作用点となって、てこの原理によって半導体基板１０１のクッション用電極層１０６との接触端面付近に過大な力がかかってクラック１７０が入る恐れがある（図６（ｄ）参照）。なお、この時の支点は、例えば引出し電極層１０７と半導体基板１０１との間に存在すると考えられる。
【００１２】
従って、本発明の目的は、温度変化による半導体基板および金属層の熱膨張係数の差に起因して半導体基板にクラックが生じることを防止することができる半導体素子およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するために、本発明の半導体素子は、半導体基板と、該半導体基板の表面上に形成された第１の材料層と、該第１の材料層の表面上に形成され、前記第１の材料層よりもエッチングレートの小さい第２の材料層と、前記半導体基板の表面上および前記第２の材料層の表面上に形成された応力緩和中間層と、前記応力緩和中間層の表面上に形成された第１の金属層と、該第１の金属層の表面上に形成され、前記第１の金属層よりもエッチングレートの小さい第２の金属層と、を有し、前記応力緩和中間層は線膨張係数が前記第１の金属層よりも前記半導体基板に近いことを特徴とする。
【００１４】
上記のような構成を有する本発明の半導体素子においては、半導体基板の表面と第１の金属層との間には応力緩和中間層が位置するため、第１の金属層のエッジが半導体基板に直接接することがない。これにより、製造時や検査時の熱による熱膨張係数の差に起因して、第２の金属層に応力がかかっても、てこの原理によって過大な力がかかるのは応力緩和中間層のみに限られ、半導体基板には何らの影響を及ぼすことがない。しかも応力緩和中間層の線膨張係数が第１の金属層よりも半導体基板に近いため、半導体基板が応力緩和中間層のエッジから受ける変形の影響が小さくなる。従って、半導体基板にクラックが入ることを防止することができる。
【００１５】
上記半導体素子において、望ましくは、前記応力緩和中間層は前記第１の金属層よりもエッチングレートが小さいことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のショットキーバリアダイオードとして使用される半導体素子は、第１の導電型の半導体の表層に第２の導電型拡散層がリング状に形成されてなる半導体基板と、該半導体基板の前記第２の導電型拡散層の外周縁と前記半導体基板との境界を覆うリング状に形成された絶縁体被膜と、該絶縁体被膜の内側の前記半導体基板表面に積層された接触金属層と、該接触金属層および前記絶縁体被膜の表面を覆うように形成された応力緩和用電極層と、この応力緩和用電極層に積層され、前記応力緩和用電極層よりもエッチングレートの小さい引き出し電極層とを具備し、前記絶縁体被膜は積層膜であり、前記絶縁体被膜を形成する複数の膜は、互いに隣り合う膜のうち半導体基板よりも遠い側に位置する膜のエッチングレートが半導体基板側に位置する膜のエッチングレートよりも小さく形成され、さらに、前記接触金属層と前記応力緩和用電極層との間に、線膨張係数が前記応力緩和金属層よりも前記半導体基板に近い材料からなる応力緩和中間層を有することを特徴とする。
【００１７】
上記のような構成を有する本発明のショットキーバリアダイオードとして使用される半導体素子においては、接触金属層と応力緩和用電極層との間に、線膨張係数が接触金属応力緩和用電極層よりも半導体基板に近い材料からなる応力緩和中間層が配置されるため、応力緩和用電極層のエッジが半導体基板に直接接することがない。そして、応力緩和用電極層および引き出し電極層に段切れが生じ、この段切れに表面処理液が浸入して段切れの空洞が広がり、引出し電極層に金属層ひさしが形成されたとしても、応力緩和用電極層のエッジは半導体基板ではなく応力緩和中間層の上面に形成されることになる。これにより、製造時や検査時の熱による熱膨張係数の差に起因して、引出し電極層に応力がかかっても、この原理によって過大な力がかかるのは上記応力緩和中間層のみに限られ、半導体基板には何らの影響を及ぼすことがない。しかも応力緩和中間層の線膨張係数が応力緩和用電極層よりも半導体基板に近いため、半導体基板が応力緩和中間層のエッジから受ける変形の影響が小さくなる。従って、半導体基板にクラックが入ることを防止することができる。また、半導体基板に歪みが与えられることが防止されるため、逆方向電流の増加が防止される。
【００１８】
上記のような構成において、望ましくは、前記応力緩和用電極層と前記引き出し電極層とのエッチングレートの差は、表面処理液に対するエッチングレートの差であり、前記絶縁体被膜を形成する複数の膜のエッチングレートの差は、リング状の形態を形成する際のエッチング液に対するエッチングレートの差であり、さらに前記応力緩和中間層は前記応力緩和用電極層よりも表面処理液に対するエッチングレートが小さい。
【００１９】
また、本発明の半導体素子の製造方法は、半導体基板上に第１の材料層を形成し、該第１の材料層上よりもエッチングレートの小さい第２の材料層を前記第１の材料層上に形成する材料層形成工程と、マスクを使用して前記第１および２の材料層をエッチングするエッチング工程と、前記半導体基板上および前記第２の材料層上に応力緩和中間層を形成する応力緩和中間層形成工程と、前記応力緩和中間層に第１の金属層を形成する金属層形成工程と、前記第１の金属層の表面上に、該第１の金属層よりもエッチングレートの小さい第２の金属層を形成する第１の金属形成工程と、を有し、前記応力緩和中間層は線膨張係数が前記第１の金属層よりも前記半導体基板に近いことを特徴とする。
【００２０】
上記のような構成を有する本発明の半導体素子の製造方法においては、応力緩和中間層形成工程において形成される応力緩和中間層が半導体基板の表面と金属層との間に位置するため、金属層のエッジが半導体基板に直接接することがない。これにより、製造時や検査時の熱による熱膨張係数の差に起因して、第２の金属層に応力がかかっても、てこの原理によって過大な力がかかるのは応力緩和中間層のみに限られ、半導体基板には何らの影響を及ぼすことがない。しかも応力緩和中間層の線膨張係数が第１の金属層よりも半導体基板に近いため、半導体基板が応力緩和中間層のエッジから受ける変形の影響が小さくなる。従って、半導体基板にクラックが入ることを防止することができる。
【００２１】
上記半導体素子の製造方法において、望ましくは、前記応力緩和中間層は前記第１の金属層よりもエッチングレートが小さい。
【００２２】
また、本発明のショットキーバリアダイオードとして使用される半導体素子の製造方法は、第１の導電型の半導体の表層に第２の導電型拡散層がリング状に形成されてなる半導体基板の表面に絶縁体被膜を積層して形成する絶縁体被膜形成工程と、該絶縁体被膜形成工程にて形成した前記絶縁体被膜にエッチングによって窓穴を形成する窓穴形成工程と、前記窓穴に露出させた半導体基板の表面に接触金属層を形成する接触金属層形成工程と、前記接触金属層および前記絶縁体被膜の表面に応力緩和用電極層を形成した後、該応力緩和用電極層の表面に、前記応力緩和用電極層よりもエッチングレートの小さい引き出し電極層を形成する電極層形成工程とを具備し、前記絶縁体被膜形成工程では、互いに隣り合う膜のうち半導体基板よりも遠い側に位置する膜を半導体基板側に位置する膜よりもエッチングレートの小さい材料で形成し、さらに、前記接触金属層形成工程の後で前記応力緩和用電極層形成工程の前に、線膨張係数が前記応力緩和金属層よりも前記半導体基板に近い材料からなる応力緩和中間層を前記接触金属層および前記絶縁被膜の表面に形成する応力緩和中間層形成工程を具備し、前記応力緩和用電極層形成工程では、前記応力緩和用電極層を前記応力緩和中間層の表面に形成することを特徴とする。
【００２３】
上記のような構成を有する本発明のショットキーバリアダイオードとして使用される半導体素子の製造方法においては、応力緩和中間層形成工程において形成される応力緩和中間層が接触金属層と応力緩和用電極層との間に配置されるため、応力緩和用電極層のエッジが半導体基板に直接接することがない。そして、応力緩和用電極層および引き出し電極層に段切れが生じ、この段切れに表面処理液が浸入して段切れの空洞が広がり、引出し電極層に金属層ひさしが形成されたとしても、応力緩和用電極層のエッジは半導体基板ではなく応力緩和中間層の上面に形成されることになる。これにより、製造時や検査時の熱による熱膨張係数の差に起因して、引出し電極層に応力がかかっても、てこの原理によって過大な力がかかるのは上記応力緩和中間層のみに限られ、半導体基板には何らの影響を及ぼすことがない。しかも応力緩和中間層の線膨張係数が応力緩和用電極層よりも半導体基板に近いため、半導体基板が応力緩和中間層のエッジから受ける変形の影響が小さくなる。従って、半導体基板にクラックが入ることを防止することができる。また、半導体基板に歪みが与えられることが防止されるため、逆方向電流の増加が防止される。
【００２４】
上記のような構成において、望ましくは、前記応力緩和用電極層と前記引き出し電極層とのエッチングレートの差は、表面処理液に対するエッチングレートの差であり、前記絶縁体被膜を形成する複数の膜のエッチングレートの差は、リング状の形態を形成する際のエッチング液に対するエッチングレートの差であり、さらに前記応力緩和中間層は前記応力緩和用電極層よりも表面処理液に対するエッチングレートが小さい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、半導体基板と金属層が接触する構造を有する半導体素子において、温度変化による半導体基板および金属層の熱膨張係数の差に起因して半導体基板にクラックが生じることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態による半導体素子の基本的な構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示した半導体素子の製造方法を示す概略断面図であって、（ａ）は半導体基板上に第１の材料層および第２の材料層を形成する工程を説明する図、（ｂ）はレジスト膜を形成して第１の材料層および第２の材料層をエッチングによりパターニングする工程を説明する図、（ｃ）は応力緩和中間層および第１及び第２の金属層を形成する工程を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による半導体素子の製造方法を示す概略断面図であって、（ａ）は第１の導電型（Ｎ型）の半導体に第２の導電型（Ｐ型）拡散層をリング状に設け、二酸化珪素被膜（酸化膜）および窒化被膜を形成する工程を説明する図、（ｂ）はレジスト膜を形成する工程を説明する図、（ｃ）は窒化被膜をエッチングによりパターニングする工程を説明する図、（ｄ）は二酸化珪素被膜をエッチングによりパターニングする工程を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による半導体素子の製造方法を示す概略断面図であって、（ａ）はレジスト膜を除去する工程を説明する図、（ｂ）は電位障壁（ショットキーバリア）を形成するための接触金属層を形成する工程を説明する図、（ｃ）は応力緩和中間層、クッション用電極層および引出し電極層を形成する工程を説明する図、（ｄ）はレジスト膜を形成する工程を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による半導体素子の製造方法を示す概略断面図であって、（ａ）は応力緩和中間層、クッション用電極層および引き出し電極層をエッチングによりパターニングする工程を説明する図、（ｂ）はレジスト膜を除去する工程を説明する図、（ｃ）は本発明の第２の実施形態による半導体素子に発生した段切れの空洞が広がる状況を示す概略断面図である。
【図６】ショットキーバリアダイオードとして使用される従来の半導体素子の製造方法を示す概略断面図であって、（ａ）は第１の導電型（Ｎ型）の半導体に第２の導電型（Ｐ型）拡散層をリング状に設け、二酸化珪素被膜（酸化膜）および窒化被膜を形成する工程を説明する図、（ｂ）は窒化被膜および二酸化珪素被膜をエッチングによりパターニングする工程を説明する図、（ｃ）は電位障壁（ショットキーバリア）を形成するための接触金属層、クッション用電極層、および引出し電極層を形成する工程を説明する図、（ｄ）は半導体素子に発生した段切れ部分から空洞が広がり、半導体基板にクラックが入る状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、以下の説明で使用する図面においては、説明をわかり易くするために、各層の厚みを実際の縮尺通りには示していない。
【００２８】
図１は本発明の第１の実施形態による半導体素子の基本的な構成を示す概略断面図である。図１に示すように、本発明の半導体素子は、半導体基板１と、半導体基板１の表面上に形成された第１の材料層２ａと、第１の材料層２ａの表面上に形成され、第１の材料層２ａよりもエッチングレートの小さい第２の材料層２ｂと、半導体基板１の表面上および第２の材料層２ｂの表面上に形成された応力緩和中間層５と、応力緩和中間層５の表面上に形成された第１の金属層３ａと、第１の金属層３ａの表面上に形成され、第１の金属層３ａよりもエッチングレートの小さい第２の金属層３ｂとを有する。ここで、応力緩和中間層５は、線膨張係数が金属層３よりも半導体基板１に近い材料で形成されている。また、応力緩和中間層５は金属層３よりもエッチングレートが小さいことが望ましい。
【００２９】
次に、図１のような基本的な構成を有する半導体素子の製造方法について、以下で説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、半導体基板１の上に第１の材料層２ａを形成し、第１の材料層２ａよりもエッチングレートの小さい第２の材料層２ｂを第１の材料層２ａ上に形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、レジスト膜４を形成し、第２の材料層２ｂおよび第１の材料層２ａをエッチングする。この時、第２の材料層２ｂのエッチングレートが第１の材料層２ａのエッチングレートに比べて小さいことに起因して、第１の材料層２ａが第２の材料層２ｂより多くエッチングされる。次に、図２（ｃ）に示すように、半導体基板１および第２の材料層２ｂの上に応力緩和中間層５を形成し、さらに応力緩和中間層５の上に第１の金属層３ａおよび第２の金属層３ｂを形成する。なお、図１および図２（ｃ）においては、第１の材料層２ａが第２の材料層２ｂより多くエッチングされることの影響を受けて、応力緩和中間層５、第１の金属層３ａ、および第２の金属層３ｂが段切れしている例を示す。
【００３０】
ここで、例えば、製造工程中のエッチング処理や洗浄処理等のための薬液に半導体素子がさらされた場合、第２の金属層３ｂのエッチングレートが第１の金属層３ａのエッチングレートよりも小さいため、図１に示すように、第１の金属層３ａが多くエッチングされエッチバックされるが、第１の金属層３ａのエッジは半導体基板１ではなく応力緩和中間層５の上面で接している。さらに、第１の金属層３ａの上で第２の金属層３ｂがひさしのようになる。
【００３１】
本実施形態によれば、製造時や検査時の熱による熱膨張係数の差に起因して、第２の金属層３ｂに応力がかかっても、てこの原理によって第１の金属層３ａを介して過大な力がかかるのは応力緩和中間層５のみに限られ、半導体基板１には何らの影響を及ぼすことがない。従って、半導体基板１にクラックが入ることを防止することができる。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態を、さらに具体的な例によって説明する。図３〜５は本発明の第２の実施形態による半導体素子の基本的な構成、およびその製造方法を示す概略断面図である。
【００３３】
まず、本発明の第２の実施形態による半導体素子の基本的な構成について、図５（ｃ）により説明する。
本実施形態の半導体素子は、ショットキーバリアダイオードとして使用されるものである。図５（ｃ）に示すように、第１の導電型（例えばＮ型）の半導体の表層に、いわゆるガードリングと称されるショットキーバリアダイオードの順逆方向電圧−電流特性等の電気的特性改善のための第２の導電型（例えばＰ型）拡散層１２がリング状に形成され、半導体基板１１が形成されている。なお、以下では、簡単のため、第１の導電型がＮ型、第２の導電型がＰ型であるとして説明するが、第１の導電型がＰ型、第２の導電型がＮ型であってもよい。
【００３４】
半導体基板１１上には、Ｐ型拡散層１２の外周縁とＮ型半導体との境界を覆うように絶縁体被膜２０がリング状に形成され、絶縁体被膜２０の内側の半導体基板１１表面には接触金属層１５が積層されている。絶縁体被膜２０は積層膜であって、二酸化珪素被膜１３（酸化膜）と窒化被膜１４とからなり、窒化被膜１４のパターニング時のエッチングレートは二酸化珪素被膜１３のパターニング時のエッチングレートよりも小さい。接触金属層１５および絶縁体被膜２０の表面を覆うように、応力緩和中間層３０が形成され、応力緩和中間層３０の表面を覆うようにクッション用（応力緩和用）電極層１６が形成され、さらにクッション用電極層１６には引き出し電極層１７が積層されている。また、引出し電極層１７（例えばＮｉ）の表面処理液（半導体素子の裏面の付着物などの除去、洗浄のための表面処理液）に対するエッチングレートはクッション用電極層１６（例えばＡｌ）の表面処理液に対するエッチングレートよりも小さい。さらに、応力緩和中間層３０、クッション用電極層１６および引き出し電極層１７の外周部は除去されている。
【００３５】
応力緩和中間層３０は、線膨張係数がクッション用電極層１６よりも半導体基板１１に近い材料からなる。応力緩和中間層３０はクッション用電極層１６よりもエッチングレートが小さいことが望ましい。また、応力緩和中間層３０の材料としては、例えばＭｏが望ましい。さらに、少なくとも接触金属層１５の表面と応力緩和中間層３０との間にＴｉ層を介在させてもよく、これにより接触金属層１５と応力緩和中間層３０との間の密着性が向上する。また、窒化被膜１４と応力緩和中間層３０の間に、Ｔｉ層を介在させてもよく、これにより窒化被膜１４と応力緩和中間層３０との間の密着性を向上させることができる。
【００３６】
次に、上記のような構成を有する本実施形態の半導体素子の製造方法について、図３〜５を用いて以下で説明する。
【００３７】
まず、Ｎ型の半導体の表層にＰ型拡散層１２をリング状に設け、半導体基板１１を形成する（図３（ａ））。なお、図３では、上記Ｐ型拡散層１２のリングの片方の断面のみを示しており、実際には、断面で見た場合に紙面左方に同様のＰ型拡散層の断面が存在し、そして、図で示すＰ型拡散層１２と紙面左方に存在するＰ型拡散層との中間にリングの中心が存在することになる（以下、図４および５においても同様である）。次に、図３（ａ）に示すように、半導体基板１１全体に絶縁体被膜２０（パシベーション膜）として、二酸化珪素被膜１３および窒化被膜１４を形成する。絶縁体被膜２０としては半導体基板１１表面に形成された二酸化珪素被膜１３（ＳｉＯ２）と、この二酸化珪素被膜１３に積層された窒化被膜１４（具体的にはＳｉ３Ｎ４）とからなる積層膜を採用する。
【００３８】
次に、二酸化珪素被膜１３および窒化被膜１４をパターニングする。図３（ｂ）に示すように、レジスト膜１４Ａを、リング状のＰ型拡散層１２の外縁を覆うように外側に形成し、まず窒化被膜１４をエッチング（ウェットエッチングまたはドライエッチング等）によりパターニングし（図３（ｃ））、続いて二酸化珪素被膜１３をエッチングによりパターニングする（図３（ｄ））、そして、レジスト膜１４Ａを除去する（図４（ａ））。これにより、Ｐ型拡散層１２の外縁とＮ型半導体との境界を覆うようにその表面に二酸化珪素被膜１３および窒化被膜１４からなる絶縁体被膜（パシベーション膜）が形成され、リング中央部分に絶縁体被膜の窓穴５０が形成される。この時、窒化被膜１４のエッチングレートが二酸化珪素被膜１３のエッチングレートに比べて小さいことに起因して、二酸化珪素被膜１３が窒化被膜１４より多くエッチングされ、これによって窒化被膜１４に二酸化珪素被膜１３よりも窓穴５０の中央部側に張り出された部分（以下、窒化被膜ひさし１４ａという）が形成される（図４（ａ）参照）。
【００３９】
次に、電位障壁（ショットキーバリア）を形成するために接触金属層１５、例えばモリブデン／パラジウム等を蒸着等の手段により絶縁体被膜の窓穴５０に露出させた半導体基板１１の表面に形成する（図４（ｂ））。そして、この接触金属層１５および絶縁体被膜２０（二酸化珪素被膜１３および窒化被膜１４）の表面を覆うように、クッション用電極層１６と引き出し電極層１７とからなる電極層よりもエッチングレートが小さく、かつ線膨張係数がクッション用電極層１６よりも半導体基板１１に近い、例えばＭｏ等の材料により応力緩和中間層３０を形成する。
【００４０】
さらに、応力緩和中間層３０の表面を覆うようにクッション用（応力緩和用）電極層１６および半田等とのぬれの良い引出し電極層１７を形成する（図４（ｃ）参照）。この時、窒化被膜ひさし１４ａは不安定であり、その下には空間が空いているため、それが原因となって応力緩和中間層３０や引き出し電極層１７やクッション用電極層１６に段切れ６０が生じることがある（図４（ｃ））。但し、段切れ６０は、必ずしもリング状の形状の全周にわたって形成されるとは限らず、リング状の形状の少なくとも一部では段切れができずに電極層（クッション用電極層１６および引出し電極層１７）はつながっているものと考えられる。電極層（クッション用電極層１６および引出し電極層１７）を絶縁体被膜２０（二酸化珪素被膜１３および窒化被膜１４）の上に形成するのは、絶縁体被膜によって電極層のコーナ領域でのブレークダウン耐圧の低下を防止することができるからである（フィールドプレート効果）。
【００４１】
次に、応力緩和中間層３０、クッション用電極層１６および引き出し電極層１７の外周部を除去する。図４（ｄ）に示すように、レジスト膜１８をリング状のＰ型拡散層１２の外縁よりも大きな範囲に形成し、引き出し電極層１７、クッション用電極層１６および応力緩和中間層３０をエッチング（ウェットエッチングまたはドライエッチング等）によりパターニングし（図５（ａ））、続いてレジスト膜１８を除去する（図５（ｂ））。これにより、応力緩和中間層３０、クッション用電極層１６および引き出し電極層１７の外周部が除去される。その後、ショットキーバリア電極側と反対側の半導体基板表面に引出し電極層を形成し、チップ化する。
【００４２】
本実施形態によれば、接触金属層１５および絶縁体被膜２０とクッション用電極層１６との間に応力緩和中間層３０が配置されることにより、半導体基板１１がクッション用電極層１６のエッジに起因する変形の影響を直接受けることがない。従って、製造時や検査時の熱による熱膨張係数の差に起因して、引出し電極層１７に応力がかかっても、てこの原理によって過大な力がかかるのは上記応力緩和中間層３０のみに限られ、半導体基板１１には何らの影響を及ぼすことがない。しかも応力緩和中間層３０の線膨張係数がクッション用電極層１６よりも半導体基板１１に近いため、半導体基板１１が応力緩和中間層３０のエッジから受ける変形の影響が小さくなる。従って、半導体基板１１にクラックが入ることを防止することができる。また、半導体基板に歪みが与えられることが防止されるため、逆方向電流の増加が防止される。
【符号の説明】
【００４３】
１  半導体基板
２ａ  第１の材料層
２ｂ  第２の材料層
３ａ  第１の金属層
３ｂ  第２の金属層
４  レジスト膜
５  応力緩和中間層
１１  半導体基板
１２  Ｐ型拡散層
１３  二酸化珪素被膜
１４  窒化被膜
１４ａ  窒化被膜ひさし
１４Ａ  レジスト膜
１５  接触金属層
１６  クッション用（応力緩和用）電極層
１７  電極層
１８  レジスト膜
２０  絶縁体被膜
３０  応力緩和中間層
５０  窓穴
６０  段切れ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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