(57)【要約】【課題】Ｃｕ配線電極を有する半導体装置の、有機樹脂からなる表面保護膜の充填不良を簡単なプロセスで製造できる構成で抑制し、信頼性を向上した半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体素子上のＣｕ配線電極はＣｕを主成分とする第１の金属層１０と第２の金属層１１からなり、第１の金属層１０の側面が、第２の金属層１１の底部の側面１８より突出していることを特徴とする。Ｃｕ配線電極の裾部１７に第１の金属層１０の突出部１５を設けることで、簡単な製造プロセスで、Ｃｕ配線電極の裾部１７の有機樹脂からなる表面保護膜１２の充填不良を抑制する構造が得られ、信頼性の高い半導体装置が得られる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
前記半導体素子上の一部に設けられたＣｕを主成分とする第１の金属層と、
前記第１の金属層の上面に設けられたＣｕを主成分とする第２の金属層と、
前記第１の金属層の側面と前記第２の金属層の側面とを被覆する有機樹脂と、
を備え、
前記第１の金属層の側面が、前記第２の金属層の底部の側面より突出していること
を特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の金属層は、０．１％以上の不純物を含むこと
を特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記不純物は、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｆｅ、Ｍｇのいずれか１つ以上の不純物であること
を特徴とする請求項２項に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の金属層の密度が、前記第２の金属層の密度と異なること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体の素子であること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体素子は、炭化珪素素子であること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体素子は、炭化珪素ショットキーバリアダイオードであること
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体素子上にＣｕを主成分とする第１の金属層を形成する工程と、
前記半導体素子と前記第１の金属層との上面に、前記第１の金属層上の中央側が開口したレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンの開口した領域に、Ｃｕを主成分とする第２の金属層を形成する工程と、
前記レジストパターンを除去する工程と、
前記第１の金属層と前記第２の金属層とのそれぞれの露出領域をウェットエッチングする工程と、
前記第１の金属層の側面と、前記第２の金属層の側面とを有機樹脂で被覆する工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１の金属層と前記第２の金属層のエッチング速度が異なること
を特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ウェットエッチングはリン酸、硫酸、硝酸、酢酸のいずれか１種以上のエッチング液を用いること
を特徴とする請求項８又は９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の金属層は、ＰＶＤ法又はＣＶＤ法で形成されること
を特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第２の金属層はめっき法で形成されること
を特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はＣｕ配線電極を有する半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パワー用途等で用いられる半導体装置の配線材料にはＡｌ（アルミニウム）系材料が用いられている。従来の半導体装置は２００℃未満で動作されているが、半導体素子の高温での動作が要求されるに伴い、２００℃以上の高温動作においては相互反応や酸化などにより半導体装置の信頼性が低下するＡｌに代わる配線材料として、２００℃以上の高温で用いることができるＣｕ（銅）が注目されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
配線電極は放熱性と配線抵抗の観点から一定の厚みが要求されるが、特に、高温動作させる半導体装置では配線電極の厚みが大きいことが望ましい。高温用の配線電極としてＣｕもしくはＣｕを含む金属を使用した場合、Ｃｕ配線電極は厚く形成されるため、Ｃｕ配線電極が設けられた半導体素子の表面段差が大きくなり、有機樹脂が被覆する際に有機樹脂の充填不良が生じやすい。有機樹脂膜とＣｕ配線電極間に充填不良による空孔部が形成されると、空孔部に電荷が蓄積され、半導体素子の破壊につながる。そのため、半導体装置の信頼性が低下するという問題があった。
【０００４】
そこで、従来の半導体装置では、Ｃｕ配線電極の裾部にＰ−ＳｉＮ膜の凸部を設け、Ｃｕ配線電極の裾部に有機樹脂膜の充填不良を抑制した構造が用いられている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００７−１０８４３９号
【特許文献２】特開２００６−１０８２３３号公報、ｐ．３−４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のＣｕ配線電極を用いた半導体装置では、Ｃｕ配線電極の裾部に有機樹脂膜の充填不良を抑制するためには、Ｃｕ配線電極の裾部に凸部を設けるためにＰ−ＳｉＮ膜の形成プロセスが必要であったため、半導体装置の製造プロセスが複雑になるという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、単純な製造プロセスで、Ｃｕ配線電極を被覆する有機樹脂膜のＣｕ配線電極裾部の充填不良を抑制し、信頼性の高い半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る半導体装置は、半導体素子上のＣｕ配線電極は第１のＣｕ層と第１のＣｕ層の上面に設けられた第２のＣｕ層とからなり、第１のＣｕ層の側面が、第２のＣｕ層の底部の側面より突出し、有機樹脂膜が第１のＣｕ層の側面及び第２のＣｕ層の側面を被覆していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、Ｃｕ配線電極の裾部に第１のＣｕ層からなる突出部を設けることによって、Ｐ−ＳｉＮ膜の形成プロセスが不要となるため、単純な製造プロセスでＣｕ配線電極の裾部の有機樹脂膜の充填不良を抑制した信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１における半導体装置の構成を示す左側半分の断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に用いられた炭化珪素ショットキーバリアダイオードのＪＴＥ領域形成までの製造方法を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に用いられた炭化珪素ショットキーバリアダイオードの裏面バリアメタル層形成までの製造方法を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に用いられた炭化珪素ショットキーバリアダイオードの第２のＣｕ層形成までの製造方法を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１における半導体装置のレジストマスクの除去までの製造方法を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１における半導体装置の表面保護膜形成前までの製造方法を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法のうち、Ｃｕ配線電極のエッチングを説明するための断面図である。
【図８】この発明の実施の形態１における半導体装置の表面保護膜形成までの製造方法を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態１における半導体装置を用いて有機樹脂膜の充填不良改善を説明するための、Ｃｕ配線電極の裾部を拡大した断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１における半導体装置の裏面外部出力電極形成までの製造方法を示す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態１における半導体装置のＣｕ配線電極の裾部を拡大したＳＥＭ写真像である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１における半導体装置の構成を説明する。本実施の形態では、半導体装置の半導体素子としてｎ型の炭化珪素ショットキーバリアダイオードを用いた場合を一例として説明する。
【００１２】
図１は、実施の形態１における半導体装置の構成を説明するための断面図であり、半導体素子をｎ型の炭化珪素ショットキーバリアダイオードとした場合の断面の左半分を示す。つまり、本実施の形態における半導体装置の断面は、図１を右側に左右対象に折り返した構造となる。
【００１３】
図１が示す半導体装置を構成する半導体素子である炭化珪素ショットキーバリアダイオードは、ｎ型の炭化珪素からなる基板１の主面に、ｎ型の炭化珪素層であるドリフト層２がエピタキシャル成長法により形成されている。
【００１４】
ドリフト層２の表層側に、ショットキー電極６の端部の位置に跨って、リング状のガードリング領域３が、さらにショットキー電極６の端部から所定の距離に接合終端拡張領域であるＪＴＥ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）領域４が、それぞれ隣接して形成されている。
【００１５】
ショットキー電極６は、ガードリング領域３及びＪＴＥ領域４が形成されたドリフト層２の表面に、ガードリング領域３の一部を覆う位置から内周側に形成されている。ショットキー電極６の上面には、表面バリアメタル層７、第３の金属層９が形成されている。さらに、第３の金属層９の上面には、上から順に、表面外部出力電極である第２の金属層である第２のＣｕ層１１と、表面外部出力電極である第２のＣｕ層１１を形成するためのシード層であり、第１の金属層である第１のＣｕ層１０とが形成されている。つまり、本実施の形態ではＣｕ配線電極は第１の金属層と、この第１の金属層の上面に設けられた第２の金属層とからなり、いずれも第３の金属層９の上面に形成されている。ドリフト層２の表面上に積層された、ショットキー電極６と表面バリアメタル層７と第３の金属層９と第１のＣｕ層１０と第２のＣｕ層１１のそれぞれの外周部と、ドリフト層２の表面とは、有機樹脂からなる表面保護膜１２により被覆されている。
【００１６】
ここで、第１のＣｕ層１０はＣｕを主成分とする第１の金属層であり、第２のＣｕ層はＣｕを主成分とする第２の金属層である。第１の金属層及び第２の金属層はＣｕもしくはＣｕ合金であればよく、さらに、不純物を含んでいても良い。
【００１７】
基板１の裏面にはオーミック電極層５が形成され、さらに、このオーミック電極層５の裏面に裏面バリアメタル層８が形成されている。裏面バリアメタル層８の裏面には、裏面外部出力電極１３が形成されている。以上の構成で、図１に示す半導体装置となる。
【００１８】
図１で示す半導体装置の構成のうち、第３の金属層９と第１のＣｕ層１０と第２のＣｕ層１１と表面保護膜１２と裏面外部出力電極１３とを除く部分が半導体素子であり、本実施の形態ではｎ型の炭化珪素ショットキーバリアダイオードである。つまり、本実施の形態では、半導体素子であるｎ型の炭化珪素ショットキーバリアダイオードに第１のＣｕ層１０と第２のＣｕ層１１とからなるＣｕ配線電極が施され、第１のＣｕ層１０の側面と、第２のＣｕ層の側面と上面コーナー部と、半導体素子の表面であるドリフト層２の表面とショットキー電極６の側面と表面バリアメタル層７の側面及び上面コーナー部と第３の金属層９の側面とが、表面保護膜１２で被覆されている。さらに、半導体素子であるｎ型の炭化珪素ショットキーバリアダイオードの裏面には、裏面外部出力電極１３が形成されている。
【００１９】
ここで、図１に示される本実施の形態の炭化珪素ショットキーバリアダイオードを半導体素子とする半導体装置は、第１のＣｕ層１０と第２のＣｕ層１１とからなるＣｕ配線電極の裾部１７に、第１のＣｕ層１０の突出部１５が設けられている。図１において、裾部１７は第１のＣｕ層１０と第２のＣｕ層１１のうち破線で囲まれた領域であり、拡大図を図１中に示している。Ｃｕ配線電極の裾部１７に設けられた突出部１５により、第２のＣｕ層１１の底部において、第２のＣｕ層１１の底部の側面１８が、第１のＣｕ層１０の側面より凹んでいる。図１において、第２のＣｕ層１１の底部の側面１８は、Ｃｕ配線電極の裾部１７において第２のＣｕ層１１が第１のＣｕ層１０と接する点付近の側面である。つまり、本実施の形態では、第１のＣｕ層１０の側面が、第２のＣｕ層１１の底部の側面１８より突出している。
【００２０】
本実施の形態では、突出部１５により、Ｃｕ配線電極の裾部１７の充填不良を抑制することができる。つまり、Ｐ−ＳｉＮ膜等無機絶縁膜を用いることなく、Ｃｕ配線電極の裾部１７の表面保護膜１２の充填不良を改善できる。
【００２１】
次に、この発明の実施の形態１における炭化珪素ショットキーバリアダイオードを半導体素子とする半導体装置の製造方法について説明する。図２及び図３は、この発明の実施の形態１における炭化珪素ショットキーバリアダイオードの製造方法を示す断面図である。尚、図２及び図３においても、炭化珪素ショットキーバリアダイオードの断面のうち左側半分を示している。
【００２２】
図２は、本実施の形態における半導体装置を構成する炭化珪素ショットキーバリアダイオードのＪＴＥ領域４形成までの製造方法を示す断面図である。基板１は、高濃度のｎ型（ｎ＋型）不純物密度を有する炭化珪素基板である。本実施の形態では、基板１は炭化珪素からなるが、例えばシリコンショットキーバリアダイオードを半導体素子とする場合はシリコンからなる基板を用いることとなる。
【００２３】
まず、基板１の主面に、低濃度のｎ型（ｎ−型）不純物密度を有する炭化珪素層であるドリフト領域２が、エピタキシャル成長法により形成される。
【００２４】
次に、写真製版技術によりレジストパターンをパターニング形成し、このレジストパターンをマスクとして、ガードリング領域３にＡｌイオンを注入する。
【００２５】
さらに、ガードリング領域３の外周側に連続したＪＴＥ領域４の位置に、ガードリング層３より不純物濃度が薄いＡｌイオンを注入する。
【００２６】
次に、ガードリング領域３、ＪＴＥ領域４に注入されたＡｌイオンを活性化させるためにアニール（熱処理）を行う。１５００℃以上の、例えば１７００℃の高温でアニールすることにより、Ａｌイオンが活性化され、ｐ型のガードリング領域３とｐ型のＪＴＥ領域４が形成される。
【００２７】
次に、基板１の裏面に、例えばスパッタ法によりＮｉを成膜して、ランプアニール法により１０００℃程度でアニールして、裏面にＮｉＳｉのオーミック電極層５を形成する。
【００２８】
図３は、本実施の形態における半導体装置を構成する炭化珪素ショットキーバリアダイオードの裏面バリアメタル層８形成までの製造方法を示す断面図である。ドリフト層２の表面に、ショットキー電極６を、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｉ等のターゲットを用いて、例えばスパッタ法で成膜する。膜厚は５０ｎｍ〜５００ｎｍとする。ショットキー電極６は、ドリフト層２の表面全面に成膜される。
【００２９】
さらに、ショットキー電極６の表面全面に、ＴｉＮを表面バリアメタル層７として例えばスパッタ法で成膜する。膜厚は１０ｎｍ以上が望ましい。表面バリアメタル層７は、配線電極からショットキー電極６への配線電極材料の拡散防止の目的等で施される。
【００３０】
次に、オーミック電極層５の裏面に、耐薬品性、低抵抗の裏面バリアメタル層８を、例えばスパッタ法で成膜する。裏面バリアメタル層８は、例えば、ＴａＮ，ＴｉＮ，ＴｉＷＮ，ＷＮ，ＷＳｉＮ単体もしくはＴｉとの積層体で形成される。
【００３１】
次に、表面バリアメタル層７の表面に、写真製版によるレジストパターンからなるエッチングマスク１４を形成する。エッチングマスク１４は、図３の点線で囲んだ領域のように、残したい表面バリアメタル層７の上部を覆うように形成される。表面バリアメタル層７の金属が、例えばＴｉＮの場合は、過酸化水素水、または過酸化水素水とアンモニア水、または塩酸の混合溶液で、表面バリアメタル層７をウェットエッチングする。
【００３２】
さらに、ショットキー電極６の金属が、例えばＴｉの場合、フッ酸を希釈した溶液で、ショットキー電極６をウェットエッチングする。ウェットエッチング後に、エッチングマスク１４は有機溶剤を用いたウェット処理もしくは酸素プラズマを用いたアッシング処理で除去される。
【００３３】
次に、ショットキー接合の障壁高さ（φｂ）など、特性安定化のために、熱処理（シンター）を施す。
【００３４】
これにより、エッチングマスク１４である点線部分を除く図３の断面で示される構成が得られる。また、図３で示される構造が、本実施の形態の半導体素子である炭化珪素ショットキーバリアダイオードの構造である。つまり、ここまでで本実施の形態で用いられる半導体素子が得られる。
【００３５】
図４〜図１０は、図３で得られた半導体素子である炭化珪素ショットキーバリアダイオードに、Ｃｕ配線電極及び表面保護膜を形成して半導体装置を製造する方法を説明するための断面図である。尚、図４〜図１０においても、半導体装置の断面のうち左側半分を示している。
【００３６】
図４は、本実施の形態における半導体装置の第２のＣｕ層１１形成までの製造方法を示す断面図である。まず、図３で形成された表面バリアメタル層７の上面に、例えばＴｉなどの第３の金属層９を成膜する。
【００３７】
第３の金属層９は、図４において、表面バリアメタル層７とＣｕ配線電極との密着性を改善するために挿入される。
【００３８】
また、第３の金属層９は図４のようにドリフト層２の表面にも形成されるので、このドリフト層２の表面に形成された第３の金属層９がドリフト層２の表面に直接Ｃｕ配線電極が形成されることを防止する。ドリフト層２とＣｕ配線電極との間に、第３の金属層９が設けられることで、この第３の金属層９がＣｕに関するバリアメタルとしても機能し、Ｃｕ配線電極から炭化珪素であるドリフト層２へＣｕが拡散することを抑制できる。
【００３９】
つまり、第３の金属層９は密着性改善と、Ｃｕ拡散防止のために設けられている。しかしながら、例えば、表面バリアメタル層７の材料によっては第３の金属層９がなくても密着性が十分確保できる場合がある。また、本実施の形態と異なる製造法（例えば、第１のＣｕ膜１０を表面バリアメタル層７の上面のみに、リフトオフ形成）により、ドリフト層２へのＣｕ拡散が問題とならない場合がある。このような場合には、第３の金属層９はなくてもよい。
【００４０】
本実施の形態では、第３の金属層９をドリフト層２の表面と、表面バリアメタル層７の上面に設け、第３の金属層９の上面に、Ｃｕメッキ成膜（第２のＣｕ層１１）の下地となるＣｕもしくはＣｕ合金膜である第１のＣｕ層１０を熱蒸着、電子ビーム蒸着及びスパッタなどのＰＶＤ法、あるいは有機金属等のガスを用いたメタルＣＶＤ法などで堆積する。厚さは１００〜１０００ｎｍとする。
【００４１】
本実施の形態では、後述するようにＣｕ配線電極の裾部１７に第１のＣｕ層１０の突出部１５を形成するために、第１のＣｕ層１０は必須である。第１のＣｕ層１０の上面には、第２のＣｕ層１１をメッキ成膜により形成するが、Ｃｕ配線電極としてＣｕメッキ成膜を用いるためには、下地としてＣｕもしくはＣｕ合金膜を用いることが望ましい。
【００４２】
第１のＣｕ層１０を形成することなく、Ｃｕが主成分でない表面バリアメタル層７上に直接Ｃｕメッキ成膜を行うと、表面バリアメタル層７の成分を反映してＣｕメッキ成膜が形成されるので、Ｃｕメッキ成膜の膜質が悪くなる。具体的には、ボイドが形成されたり、Ｃｕメッキ成膜の抵抗が上昇したり、Ｃｕメッキ成膜の面内分布が劣化したりする。
【００４３】
本実施の形態では、ＣｕもしくはＣｕ合金膜を第１のＣｕ層１０として用いることにより、上記のような問題が生じない、膜質の優れたＣｕメッキ成膜が得られる。つまり、第１のＣｕ層１０により本実施の形態が実現できるが、第１のＣｕ層１０を用いることによりＣｕ配線電極として品質の良いＣｕメッキ成膜を形成できるという効果もある。
【００４４】
また、表面バリアメタル層７の表面に直接Ｃｕメッキ成膜を行うと、表面バリアメタル層７の材料によっては表面バリアメタル層とＣｕメッキ成膜との密着性が悪くなる場合があるが、本実施の形態では、密着性の高いＣｕ配線電極が得られる。
【００４５】
次に、レジストを塗布、露光、現像することで第１のＣｕ層１０の上面の、第２のＣｕ層１１の成膜させたくない部分に、レジストをパターニングしてレジストマスク２０を形成する。すなわち、第２のＣｕ層１１が第１のＣｕ層１０上の中央側に成膜され、周辺側に成膜されないように、第１のＣｕ層１０上中央側が開口するようにパターニングされたレジストマスク２０を形成する。
【００４６】
レジストマスク２０の高さは、次にめっき法にて堆積する第２のＣｕ層１１の高さよりも低くすることが望ましい。レジストマスク２０の高さが、第２のＣｕ層１１より低ければ、第２のＣｕ層１１の上面コーナー部は、レジストマスク２０の側壁の形状を反映して、図４中の一点鎖線で囲まれた上面コーナー部に丸み１６が付きにくくなるからである。
【００４７】
レジストマスク２０の高さが、第２のＣｕ層１１の厚さの差ｄは、たとえば、０．５ｕｍより大きいと、ある程度の丸み１６が形成される。
【００４８】
図４では、レジストマスク２０の側壁には、テーパがついている。レジストマスク２０の厚みが厚い場合には、レジストの露光、現像の際に、図４のような順方向のテーパが付きやすい。しかしながら、たとえばレジストマスク２０の厚みが薄い場合など、テーパが付いていなくても本実施の形態の効果は得られる。
【００４９】
つまり、Ｃｕ配線電極の厚みを厚くしようとすると、レジストマスク２０の厚みが厚くなり、レジストマスク２０の側壁にはプロセス上テーパが付きやすい。レジストマスク２０の側壁に順方向のテーパが付くと、Ｃｕ配線電極の側面にも逆方向のテーパが付き、裾部１７の有機樹脂膜の充填不良が起こりやすい。したがって、本実施の形態を用いる効果はＣｕ配線電極が厚いほど大きい。
【００５０】
次に、第２のＣｕ層１１をメッキ法により成膜する。Ｃｕメッキ膜は、第１のＣｕ層１０の上面のうち、レジストマスク２０の形成されてない領域に成膜され、レジストマスク２０の側壁に沿って形状が形どられる。
【００５１】
Ｃｕメッキ膜がレジストマスク２０の高さを越えた位置から、等方的にＣｕが成膜されるために、第２のＣｕ層１１の上面コーナー部の形状は丸くなり、表面保護膜１２が被覆される際に局所的な応力が発生しなくなる。
【００５２】
第２のＣｕ層１１であるＣｕメッキ膜の厚さは、例えば、５〜１００ｕｍ程度であれば裾部１７の充填不良が起こりやすくなる。
【００５３】
このような方法によれば、第２のＣｕ層１１の上面コーナー部に丸みの程度は十分とはいえないかもしれないが、ある程度の丸み１６が設けられ、上面コーナー部の樹脂充填不良を抑制できる。
【００５４】
第２のＣｕ層１１は、第１のＣｕ層１０と密度の異なるＣｕ若しくはＣｕ合金にしても良いし、密度の等しいＣｕ若しくはＣｕ合金にしても良い。
【００５５】
図５は、本実施の形態における半導体装置のレジストマスク２０の除去までの製造方法を示す断面図である。
【００５６】
図５では、図４におけるレジストマスク２０を有機溶剤または、酸素プラズマ処理などで除去する。
【００５７】
図６は、本実施の形態における半導体装置の表面保護膜１２形成前までの製造方法を示す断面図である。
【００５８】
まず、硫酸、塩酸、酢酸、燐酸、硝酸、フッ酸などの酸溶液やこれらの混合溶液、またこれらに過酸化水素を加えたものをエッチング液として用いて、第１のＣｕ層１０をウェットエッチングする。ここで、ドリフト層２上の第１のＣｕ層１０は全てエッチングすることが必要である。
【００５９】
ドリフト層２上の第１のＣｕ層１０をウェットエッチングする際、表面バリアメタル層７上の第１のＣｕ層１０及び第２のＣｕ層１１の露出領域もウェットエッチング液に曝される。従って、図５で示される構造で、第１のＣｕ層１０と、第２のＣｕ層１１がウェットエッチング液に曝される箇所は、ある程度エッチングされる。
【００６０】
ここで、第１のＣｕ層１０と、第２のＣｕ層１１のエッチング時の選択比が１である場合、つまり、第１のＣｕ層１０と第２のＣｕ層１１の密度が等しい場合、図５の第１のＣｕ層１０と、第２のＣｕ層１１の、エッチングされる領域のエッチング深さは、ウェットエッチング液に曝される面から等しい距離となる。
【００６１】
エッチング深さが、第１のＣｕ層１０の厚みと等しい場合に、エッチング前後を説明するための断面図を図７（ａ）に示す。第１のＣｕ層１０と第２のＣｕ層１１は、図７（ａ）の、エッチング液に曝される面から矢印の向きにエッチングされ、一点鎖線で示される断面となる。
【００６２】
この場合、Ｃｕ配線電極の裾部１７には、第１のＣｕ層１０の突出部１５が形成されていることが分かる。つまり、第１のＣｕ層１０の側面は、第２のＣｕ層１１の底部の側面１８より突出している。
【００６３】
次に、第１のＣｕ層１０に対し、第２のＣｕ層１１のエッチング時の選択比が１より大きい場合、つまり、第１のＣｕ層１０と第２のＣｕ層１１の密度が異なるとする。この場合、図５の第１のＣｕ層１０と、第２のＣｕ層１１の、エッチングされる領域のエッチング深さは、ウェットエッチング液に曝される面から異なる距離となる。この場合、例えば、図７（ａ）に対し、図７（ｂ）で示されるようなエッチングを行うことができる。
【００６４】
つまり、第１のＣｕ層１０と第２のＣｕ層１１の密度が異なると、エッチング速度が変わる。
【００６５】
なお、第１のＣｕ層１０と第２のＣｕ層１１の密度は、それぞれの形成プロセスのプロセス条件に依存するので、それぞれのプロセス条件を変えることでそれぞれの密度を変えることができる。
【００６６】
また、エッチング速度を変えるには、第１のＣｕ層１０にＣｕ以外の不純物を含ませる方法が挙げられる。具体的には、第１のＣｕ層１０に０．１％以上のＣｕ以外の不純物を含ませることにより、１．１以上の選択比を実現できる。
【００６７】
選択比を１より大きくすると、選択比と、エッチング条件によって、突出部１５の形状を所望の形状にすることができる。
【００６８】
例えば、選択比を大きくすることによって、突出部１５の形状を大きくすることができる。選択比が１．１以上であれば、突出部１５の形状を大きくしやすい。
【００６９】
また、例えばエッチング時間を長くすることによって、突出部１５の形状を大きくすることが可能である。
【００７０】
さらに、第１のＣｕ層１０の厚みを厚くすることによって、突出部１５の形状を大きくすることが可能である。
【００７１】
これらの条件を組み合わせることにより、所望の形状の突出部１５を形成することができる。
【００７２】
次に、第１のＣｕ層１０及び第２のＣｕ層１１をマスクにして、第３の金属層９をフッ酸により除去する。
【００７３】
さらに、第２のＣｕ層１１の表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理により、表面平坦化を目的として表面形状の改質を行う。
【００７４】
図８は、本実施の形態における半導体装置の表面保護膜１２形成までの製造方法を示す断面図である。
【００７５】
ショットキー電極６と、表面バリアメタル層７と、第３の金属層９と、第１のＣｕ層１０と、第２のＣｕ層１１が積層されたドリフト層２の表面を、たとえばポリイミド膜などの表面保護膜１２で覆われるように、スピンコート法等で表面保護膜１２を形成する。
【００７６】
このとき、Ｃｕ配線電極の裾部では充填不良が発生しやすい。Ｃｕ配線電極の裾部では、図７のように表面バリアメタル層７とＣｕ配線電極の側面で形成される角部の形状を表面保護膜１２が充填する必要があるが、スピンコート法等で表面保護膜１２を塗布形成する場合、角部となるＣｕ配線電極の裾部には十分に塗布しにくい。また、例えば、表面保護膜１２を蒸着法などで形成する場合、Ｃｕ配線電極の側面が逆テーパであると、Ｃｕ配線電極の裾部には表面保護膜１２が蒸着されない。このように、Ｃｕ配線電極を表面保護膜１２で被覆する際、Ｃｕ配線電極の裾部には充填不良が発生しやすい。
【００７７】
図９に、本実施の形態を用いれば充填不良が改善できることの説明をするためのＣｕ配線電極の裾部を拡大した断面図を示す。図９では、簡単のために、Ｃｕ配線電極のテーパと第３の金属層９とを省略している。
【００７８】
まず、Ｃｕ配線電極の裾部が突出していない場合、図９（ａ）のように、第１のＣｕ層１０と第２のＣｕ層１１からなるＣｕ配線電極と表面バリアメタル層７との角部Ｐ１に、図中点線で囲まれた領域の様な空孔部が発生する。この空孔部の体積が大きいほど空孔部に蓄積される電荷量が多くなり、半導体装置の信頼性が低下する。
【００７９】
本実施の形態を用いて図９（ｂ）のように、図９（ａ）の場合の空孔部（図９（ｂ）中点線で囲まれた領域）より小さい体積の突出部１５が形成できているとする。この場合、図９（ａ）の場合の空孔部の体積の一部を突出部１５が占めているので、図９（ｂ）の空孔部の体積は、図９（ａ）の空孔部の体積から突出部１５の体積を減じた体積となる。そのため、突出部１５によって空孔部の体積を本実施の形態を用いない図９（ａ）の場合より小さくすることができ、空孔部に蓄積される電荷量が低減できるので半導体装置の信頼性の低下を抑制することができる。
【００８０】
図９（ｂ）のような場合、突出部１５の形状がどのような形状であっても、空孔部の体積を小さくする効果が得られる。
【００８１】
次に、図９（ｃ）で示すように、突出部１５のない場合の空孔部より大きい体積の突出部１５を形成した場合について説明する。この場合、突出部１５は、点線で囲まれる空孔部を全て占めた構造となっているため、角部Ｐ１に発生する空孔部は完全に解消できる。しかし、突出部１５の形状によっては、第１のＣｕ層１０の表面と第２のＣｕ層１１の側面とからなる角部Ｐ２や、第１のＣｕ層１０の側面と表面バリアメタル層７の表面とからなる角部Ｐ３のように、新たな角部が発生する。そのため、角部Ｐ１の充填不良を防ぐことができても、これらの角部Ｐ２または角部Ｐ３に有機樹脂の充填不良が生じる可能性がある。
【００８２】
図９（ｄ）に有機樹脂を塗布した際の断面形状を示す。有機樹脂は粘性があるため、Ｃｕ配線電極の表面から表面バリアメタル層７の表面との間の段差部分では、図９（ｄ）の一点鎖線で示したような有機樹脂の液面高さになる。図９（ｄ）において、有機樹脂は一点鎖線の上側となる。図９（ｄ）のように塗布された状態の有機樹脂を、スピンコートすることによってＣｕ配線電極の裾部まで充填するのだが、ここで、角部Ｐ１、角部Ｐ２、角部Ｐ３における有機樹脂の充填のしやすさを考える。
【００８３】
有機樹脂の充填のしやすさのパラメータの１つに、塗布段階の有機樹脂からの距離が挙げられる。角部Ｐ１、角部Ｐ２、角部Ｐ３から有機樹脂までの距離は、図９（ｄ）中、それぞれｈ１、ｈ２、ｈ３で示される距離となる。図９（ｄ）から分かるように、ｈ１はｈ２及びｈ３より大きい。つまり、角部Ｐ２、角部Ｐ３は有機樹脂までの距離が角部Ｐ１より近い。そのため、角部Ｐ２、角部Ｐ３は角部Ｐ１よりも有機樹脂の充填がされやすいと言える。従って、本実施の形態を用いれば、図９（ａ）の場合の有機樹脂の充填不良が起こりにくくなり、従来（図９（ａ）の場合）の有機樹脂の充填不良を抑制し、半導体装置の信頼性低下を抑制する効果が得られる。
【００８４】
また、本実施の形態でたとえ角部Ｐ２に有機樹脂の充填不良が生じたとしても、半導体素子からの距離は角部Ｐ１より遠いため、蓄積される電荷の半導体素子への影響は従来に比べて低い。
【００８５】
さらに、有機樹脂の充填のしやすさのパラメータの１つに角部の角度が挙げられる。角部Ｐ２及び角部Ｐ３の角度が、角部Ｐ１の角度より大きければ、角部Ｐ１より有機樹脂を充填しやすくなる。
【００８６】
このように、本実施の形態を用いれば、Ｃｕ配線電極の裾部における有機樹脂の充填不良を抑制できる。本実施の形態を用いた場合で空孔部が発生したとしても、本実施の形態を用いない場合に比べて空孔部の体積を小さくでき、蓄積される電荷量を低減できるので、半導体装置の信頼性低下を抑制することができる。
【００８７】
本実施の形態では、充填不良が発生しやすく、空孔部となりやすいＣｕ配線電極の裾部には第１のＣｕ層１０の突出部１５を設けているので、表面保護膜１２の充填不良を抑制できる。つまり、充填不良となりやすいＣｕ配線電極の裾部を予め、第１のＣｕ層１０の突出部によって充填しているので、表面保護膜１２の十分なカバレッジが得られ、第１のＣｕ層１０と第２のＣｕ層１１からなるＣｕ配線電極の裾部１７の充填不良を抑制することができる。
【００８８】
図８において、第２のＣｕ層１１の表面の上面コーナー部を除いた一部を、写真製版によるレジストパターンをマスクとしてエッチングによって開口させる。その後、３００〜４００℃程度の温度でベークすることにより、有機樹脂膜による表面保護膜１２を形成する。
【００８９】
図１０は、本実施の形態における半導体装置の裏面外部出力電極１３形成までの製造方法を示す断面図である。
【００９０】
裏面外部出力電極１３は裏面バリアメタル層８の裏面に設けられ、ＴｉとＣｕ、ＴｉとＣｕを含むメタライズの積層膜などで形成される。尚、Ｔｉは積層膜の接着力の改善の為に設けている為、省略は可能である。さらに、裏面外部出力電極１３の表面をＣＭＰにより表面平坦化を目的として表面形状の改質を行う。
【００９１】
以上の工程により、本実施の形態における図１に示された半導体装置が得られる。
【００９２】
図１１に、本実施の形態を用いて作製した半導体装置のＣｕ配線電極の裾部１７付近の断面のＳＥＭ写真像を示す。尚、第１のＣｕ層１０は、Ａｌが含有されたＣｕとした。つまり、第１のＣｕ層１０と第２のＣｕ層１１とは、エッチング時に選択比を持たせ、エッチング速度が異なるようにした。
【００９３】
図１１から、第１のＣｕ層１０と第２のＣｕ層１１からなるＣｕ配線電極の裾部１７に第１のＣｕ層１０の突出部１５が設けられていることが分かる。つまり、第２のＣｕ層１１の底部の側面１８より、第１のＣｕ層１０の側面が突出している。
【００９４】
本実施の形態によれば、第１のＣｕ層１０と第２のＣｕ層１１からなるＣｕ配線電極の裾部１７に突出部１５を設けたので、裾部１７の有機樹脂膜の充填不良を抑制することができる。Ｃｕ配線電極の裾部１７に充填不良領域である空孔部ができると、その空孔部に電荷が溜まり、半導体素子の破壊につながるため半導体装置の信頼性が低下する。本実施の形態では、裾部１７に空孔部ができて電荷が溜まる現象が生じない、もしくは、生じても電荷量が少ないので、半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００９５】
本実施の形態によれば、Ｃｕ配線電極の裾部１７は第１のＣｕ層１０からなるので、Ｐ−ＳｉＮ膜の形成プロセスなどが不要となるため、単純な製造プロセスかつコストを抑制した方法でＣｕ配線電極の裾部１７の有機樹脂膜の充填不良を抑制した信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【００９６】
本実施の形態では、半導体装置の製造方法は、上記方法に限定されない。つまり、本実施の形態は図１に示される構造を作製する方法の一例にすぎず、最終的に、図１で示される構造が得られれば、本実施の形態の説明で述べた以外の方法を用いても良い。
【００９７】
本実施の形態では、第２のＣｕ層１１の上面コーナー部にも丸み１６を形成したが、上面コーナー部には丸み１６が形成されていなくても良い。つまり、上面コーナー部に充填不良が生じ、上面コーナー部の空孔部に電荷が発生しても、炭化珪素層であるドリフト層２との距離は裾部１７に比べて遠いため、電荷の影響による信頼性の低下は小さい。従って、裾部１７の充填不良が抑制されれば、本実施の形態により一定の効果は得られる。
【００９８】
そのため、第２のＣｕ層１１はメッキ法でなくても、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法などで形成されても良い。
【００９９】
本実施の形態では半導体素子をｎ型の炭化珪素ショットキーバリアダイオードとしたが、ｐ型であっても良いのは言うまでも無い。
【０１００】
また、本実施の形態では半導体材料に炭化珪素を用いたが、その他の半導体材料を用いても良い。
【０１０１】
特に、高温動作が要求されるワイドバンドギャップ半導体では、高温環境下での動作が可能なＣｕ配線電極を採用することが求められるので、本実施の形態を用いることによるＣｕ配線電極の裾部１７の充填不良を改善することがさらに求められる。
【０１０２】
また、炭化珪素は、次世代高耐圧パワーデバイスの材料として注目され、高耐圧下での動作が求められる。Ｃｕ配線電極の裾部１７の電荷は半導体装置の耐圧を低下、または不安定にさせるが、高耐圧下では、Ｃｕ配線電極の裾部１７に印加される電界も大きくなり、デバイス破壊や不安定な動作につながりやすくなる。そのため、炭化珪素を用いて安定な高耐圧動作を実現するために、本実施の形態を用いる効果は大きい。
【０１０３】
本実施の形態では半導体素子としてショットキーバリアダイオードを用いたが、ＪＢＳ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）やＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＪＦＥＴ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＰＮダイオードなど、その他のデバイスであっても良いのは言うまでも無い。配線電極材料としてＣｕを用い、有機樹脂膜で被覆する構造があれば、あらゆる半導体素子に本実施の形態を用いることができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１  基板、２  ドリフト層、３  ガードリング領域、４  ＪＴＥ領域、５  オーミック電極層、６  ショットキー電極、７  表面バリアメタル層、８  裏面バリアメタル層、９  第３の金属層、１０  第１のＣｕ層、１１  第２のＣｕ層、１２  表面保護膜、１３  裏面外部出力電極、１４  エッチングマスク、１５  突出部、１６  丸み、１７  裾部、１８  底部の側面、２０  レジストマスク。
【図１】
2014146762.tif 000003
【図２】
2014146762.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014146762.tif 000006
【図５】
2014146762.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014146762.tif 000009
【図８】
2014146762.tif 000010
【図９】
2014146762.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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