(57)【要約】【課題】  溶液の交換を頻繁に行うことなく、シリサイド化されずにシリサイド上面に残った金属を除去するエッチング用の溶液を用いた半導体素子の電極形成方法を提供する。【解決手段】  本発明の半導体素子の電極形成方法は、半導体基板のいずれか一方又は両方の面上に、所定の金属をメッキする第１のメッキ工程と、加熱処理を行い、半導体と前記金属とを合金化させてシリサイド層を形成するシリサイド形成工程と、該シリサイド層表面に生成された未反応の金属を含む析出層を、塩酸及び過酸化水素水のみからなる溶液にてエッチングするエッチング工程と、前記シリサイド層上面に所定の金属をメッキし、金属層を形成する第２のメッキ工程と  を含むことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板のいずれか一方又は両方の面上に、所定の金属をメッキする第１のメッキ工程と、
加熱処理を行い、半導体と前記金属とを合金化させてシリサイド層を形成するシリサイド形成工程と、
該シリサイド層表面に生成された未反応の金属を含む析出層を、塩酸及び過酸化水素水のみからなる溶液にてエッチングするエッチング工程と、
前記シリサイド層上面に所定の金属をメッキし、金属層を形成する第２のメッキ工程と
を含むことを特徴とする半導体素子の電極形成方法。
【請求項２】
前記金属層の上面に、はんだ層を形成するはんだ層形成過工程とを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の電極形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板表面素子の電極、特にはんだ接合用電極の形成を行う半導体素子の電極形成方法である。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置には、半導体（シリコン，ゲルマニウム，ＳiＣ，セレン等）基板表面に形成された素子を外部と接続するための電極、特に、はんだボール等を介して直接基板に半導体装置を接合させるはんだ接合用電極が設けられている。
半導体装置における素子（拡散層やゲートに対する電極）に対して、形成する電極を低抵抗のオーミック接続とするため、電極を形成する面のほぼ全域にＮi（ニッケル）等の金属を一面にメッキし、所定の温度に加熱し、合金化させてシリサイドを形成している。
そして、はんだ層を接合させるため、シリサイドのはんだの濡れ性を向上させるため、第２のメッキを行い、Ｎi（ニッケル）等の金属を一面にメッキする。
【０００３】
上記加熱処理により上記金属であるニッケルをシリサイド化した後、シリサイド上面にあるシリサイド化されないニッケル等を、硫酸及び過酸化水素水の溶液または塩酸，過酸化水素水及び水等の溶液にて、エッチングする処理が行われる（例えば、特許文献１，特許文献２及び特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−６８６７２号公報
【特許文献２】特開２００２−７５９０５号公報
【特許文献３】特開昭５７−７６７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１，特許文献２及び特許文献３のように、エッチングに用いている硫酸及び過酸化水素水の溶液、又は塩酸、過酸化水素水及び水を用いる従来の電極形成方法にあっては、以下のような問題がある。
例えば、硫酸及び過酸化水素水の溶液の場合、過酸化水素水を全体体積の３分の１以上混合しないと、上記シリサイド化されないニッケル等をエッチングする能力がない。
ところが、この混合比で使用すると溶液温度が９０℃以上に上昇して、過酸化水素水の分解が促進されることになる。
【０００５】
過酸化水素水の分解が進むことによって溶液中の水の混合比が急速に高まるため、３０分から１時間程度の短期間にてエッチング不能となる。
したがって、エッチングを長時間繰り返すためには、溶液を１００℃以上に加熱して水を蒸発させながら、過酸化水素水を追加するか、溶液そのものを交換するしかない。
また、塩酸、過酸化水素水及びの水の場合も、過酸化水素水の混合比を高くする必要があるので、上記と同様の問題が発生する。いずれの溶液においても、溶液の交換作業等を頻繁に行う必要があり、作業負担が非常に大きい。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、溶液の交換を頻繁に行う必要がなく、シリサイド化されずにシリサイド上面に残った金属を除去するエッチング溶液を用いた半導体素子の電極形成方法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】
【０００７】
本発明の半導体素子の電極形成方法は、半導体基板のいずれか一方又は両方の面上に、所定の金属をメッキする第１のメッキ工程と、加熱処理を行い、半導体と前記金属とを合金化させてシリサイド層を形成するシリサイド形成工程と、該シリサイド層表面に生成された未反応の金属を含む析出層を、塩酸及び過酸化水素水のみからなる溶液にてエッチングするエッチング工程と、前記シリサイド層上面に所定の金属をメッキし、金属層を形成する第２のメッキ工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の半導体素子の電極形成方法は、前記金属層の上面に、はんだ層を形成するはんだ層形成工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明によれば、シリサイド層形成後に、シリサイド上面にあるシリサイド化されない不要な金属を、除去するエッチング溶液におけるエッチング効力の持続時間を大幅に延ばすことができる（塩酸と過酸化水素水との混合比により変わるが、１２時間以上に延ばす）効果がある。
これにより、本発明によれば、エッチング溶液の交換を頻繁に行わなくても済み、エッチング工程の効率が向上されるため、製造コストを従来に比較して抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態による半導体装置における半導体素子の電極の製造方法を図面を参照して説明する。
図１は同実施形態による半導体素子の電極（たとえば、はんだボール等を介して直接基板に半導体装置を接合させるはんだ接合用電極）の製造方法の流れを説明する、各工程終了後における半導体装置の断面を示す概念図である。
この図において、図１（ａ）において、半導体基板１を例えばシリコン基板とすると、この半導体基板１の電極を形成する面の洗浄（例えば、ＲＣＡ洗浄など）を行い、第１のメッキ工程として、清浄化した半導体基板１の上面（いずれか一方の面）に金属をメッキ、例えば、ニッケル（Ｎi）を無電解メッキ法によりメッキする。
【００１１】
上記半導体としては、シリコン、ゲルマニウム、ＳiＣ（炭化珪素）、セレン等をもちいることができる。
また、上記金属としては、ＮiだけでなくＣｒ（クロム）等を用いることができる。
【００１２】
図１（ｂ）に示すように、所定の厚さ（例えば、５００ｎｍ程度）の金属層２が形成されるが、金属をＮiとした場合、この金属層２は、Ｎiと、メッキ処理に用いる還元剤に含まれるＰ（燐）との混晶となっている。
次に、オーミックな接続を形成するため、加熱することにより、Ｎiとシリコンとを合金化させ、Ｎiシリサイドであるシリサイド層３を形成する。
すなわち、所定の温度（４７０℃〜８４０℃）にて加熱して、焼鈍処理（アニーリング）を行い、金属とシリコンとを合金化して、図１（ｃ）に示すようにシリサイド層（Ｎiシリサイド層）３を、約５００〜６００ｎｍの厚さで形成する。
【００１３】
このシリサイド層３を形成する焼鈍処理のとき、副次的にシリサイド層３の上面に界面酸化膜層４とＮi・Ｐ高濃度層５とが形成される。
上述した温度においては、Ｐはシリコン内に拡散されることはなく、シリサイド層３の外部に析出されることになる。
この界面酸化膜層４とＮi・Ｐ高濃度層５とは、組成がいずれも酸素，シリコン，燐及びニッケルを含んでいる。
しかしながら、界面酸化膜層４が酸素，シリコンを他に比較して多く含み、一方、Ｎi・Ｐ高濃度層５が燐，ニッケル（未反応）を他に比して多く含んでいるため、このように名称を定義することとした。
【００１４】
次に、シリサイド表面の洗浄として、塩酸及び過酸化水素水のみからなる溶液をエッチング液として用い、Ｎi・Ｐ高濃度層５及び界面酸化膜層４の除去を行うことができる。
ここで、上記エッチング液においては、過酸化水素水の割合が非常に少なくとも（体積比として、塩酸：過酸化水素水＝２５〜５００：１）、エッチングの効果が大きい。
【００１５】
次に、第２のメッキ工程として、第２の洗浄により酸化膜が除去されたシリサイド層３上面に、金属をメッキ、例えば、ニッケル（Ｎi）を無電解メッキ法によりメッキする。
このメッキ処理により、図１（ｅ）に示すように、所定の厚さ（例えば、６００ｎｍ程度）の金属層６が形成されるが、金属をＮiとした場合、この金属層６は、金属層２と同様に、Ｎiと、メッキ処理に用いる還元剤に含まれるＰ（燐）との混晶となっている。
この第２のメッキ処理により、金属層６を形成する理由としては、シリサイド層３上面に、はんだ層を直接形成すると、シリサイドとはんだとの接合面における特性において、シリサイド面に対するはんだの密着性が悪いため、密着性を確保するための層として形成する。
【００１６】
そして、金属層６上面をはんだ槽に浸け、金属層６上面にはんだ層７を、はんだ槽のはんだの表面張力により、所定の厚さに形成する。
このとき、はんだの溶融している温度が３５０℃〜４００℃なので、図１（ｆ）に示すように、はんだ層７と金属層６との面が接触した際、はんだのスズ（Ｓn）と金属層６のニッケル（Ｎi）とが反応して、合金化された層、すなわち界面金属（Ｓn・Ｎi）層８が形成される。
なお、清浄化した半導体基板１の両面にＮiをメッキする場合には、第１の洗浄、第２の洗浄、第２のメッキ工程を両面に対して行う。
【００１７】
次に、塩酸と過酸化水素水とによるエッチング液のエッチング効力の劣化についての実験結果を示す。
結論としては、塩酸：過酸化水素水＝２５〜５００：１の比率においてエッチング溶液を作製すれば、塩酸と過酸化水素水との混合による熱の発生が少ないため、１２時間以上のエッチングの効力を持続することができる。
過酸化水素水の割合が塩酸に対して高いと、反応熱によりエッチング液として劣化、すなわちエッチング効力が急速になくなり、割合によっては沸騰する場合（比率が１：１で沸騰する）があるが、上述した割合であると発熱の問題はない。
【００１８】
また、塩酸：過酸化水素水＝２５：１の場合と、塩酸：過酸化水素水＝５０：１の場合とのエッチング溶液の劣化を比較してみると、作製した時点においては２５：１のほうがエッチングレートが速いが、１２時間以上放置すると、ほぼ同等となっているため、発熱の温度によって、劣化速度が変化することが判る。
塩酸のみで、エッチングを確認すると、シリサイド層３上面にある不必要なニッケル層、すなわちＮi・Ｐ高濃度層５及び界面酸化層４のエッチングは進まないことから、過酸化水素水は必ず必要である。
【００１９】
塩酸と過酸化水素水とを混ぜて、エッチング液を作製した際、エッチング液の色が黄色くなっている場合にはエッチング効力を有しており、Ｎi・Ｐ高濃度層５のエッチングを行うことができる。
実験的に確認した中で、もっとも過酸化水素水の割合が低いものは、塩酸：過酸化水素水＝５００：１であるが、この濃度においても溶液は黄色く呈色し、なおかつエッチング効力を有していた（この場合エッチングレートが低い可能性がある）。
上述の実験としては、エッチングレートについての検討をしておらず、エッチング効力が有るか否かの判定のみを行っている。
【００２０】
上述した製造方法において形成した電極に対し、密着性を評価するため、半導体装置（チップ）の両面にリード線をはんだ付けして、両側から、上記電極が破壊されるまで引っ張る引っ張り試験を行う。
この試験結果を観察すると、従来の製造方法におけるように、シリサイド層３と金属層６との界面で破壊されず、半導体基板１のシリコンの面が見える、すなわちシリサイド層３と半導体基板１との界面が破壊されているのが確認された。
したがって、上述した本発明の製造方法により、シリサイド層３と金属層６との間の密着性が十分であることが確認され、塩酸と過酸化水素水とのエッチング液にてのエッチングにより、シリサイド層３と金属層６との間の析出層が除去されていることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態による半導体素子の電極の製造方法を説明する、各工程後の半導体装置の断面を示す概念図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…半導体基板
２，６…金属層
３…シリサイド層
４…界面酸化膜層
５…Ｎi・Ｐ高濃度層（析出層）
７…はんだ層
８…界面金属層
【図１】
2006148008.tif 000003