(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素基板に形成された回路素子層の上面に、厚さが６μｍ以上の厚膜金属電極を形成する厚膜金属電極の形成方法であって、
前記回路素子層の上面をＨＭＤＳ処理する工程と、
前記ＨＭＤＳ処理された前記回路素子層の上面に、３０ｃｐ以下である第１の粘性値を有した第１のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程と、
前記第１のポジ−ネガ反転型レジスト上に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストの合計の厚さが７μｍ以上となるように、前記第１の粘性値よりも大きく、８０ｃｐ以上である第２の粘性値を有した第２のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程と、
前記回路素子層の上面のうち、前記厚膜金属電極が形成される電極形成面と対向する遮光部を有した露光用マスクを介して、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストを露光する工程と、
前記露光後に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストをベーク処理することで、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストの特性をポジからネガに反転させる工程と、
前記ベーク処理後に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストを全面露光する工程と、
前記全面露光後に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストを現像処理することにより、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストに、逆テーパー形状とされ、かつ前記電極形成面を露出する開口部を形成する工程と、
前記開口部を形成後に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストをポストベークする工程と、
前記ポストベーク後に、前記第２のポジ−ネガ反転型レジストの上面側から、蒸着法により、前記厚膜金属電極の母材となり、かつ厚さが６μｍ以上とされた金属膜を成膜する工程と、
前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストをリフトオフする工程と、
を含み、
前記第１のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程は、前記ＨＭＤＳ処理された前記回路素子層の上面に、液状とされた前記第１のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程と、プリベークにより、液状とされた前記第１のポジ−ネガ反転型レジストを硬化させる工程と、を含み、硬化した前記第１のポジ−ネガ反転型レジストの厚さを５μｍ以下に形成し、
前記第２のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程は、硬化した前記第１のポジ−ネガ反転型レジストの上面に、液状とされた前記第２のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程と、プリベークにより、液状とされた前記第２のポジ−ネガ反転型レジストを硬化させる工程と、を含み、硬化した前記第２のポジ−ネガ反転型レジストの厚さを３μｍ以上に形成することを特徴とする厚膜金属電極の形成方法。
【請求項２】
前記厚膜金属電極は、ワイヤボンディング法により、金属ワイヤが接続される外部接続用の電極であることを特徴とする請求項１記載の厚膜金属電極の形成方法。
【請求項３】
前記回路素子層には、パワーデバイス素子が形成されており、
前記パワーデバイス素子は、前記厚膜金属電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の厚膜金属電極の形成方法。
【請求項４】
炭化珪素基板に形成された回路素子層の上面に、厚さが７μｍ以上の厚膜レジストを形成する厚膜レジストの形成方法であって、
前記回路素子層の上面をＨＭＤＳ処理する工程と、
前記ＨＭＤＳ処理された前記回路素子層の上面に、３０ｃｐ以下である第１の粘性値を有した第１のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程と、
前記第１のポジ−ネガ反転型レジスト上に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストの合計の厚さが７μｍ以上となるように、前記第１の粘性値よりも大きく、８０ｃｐ以上である第２の粘性値を有した第２のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程と、
を含み、
前記第１のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程は、前記ＨＭＤＳ処理された前記回路素子層の上面に、液状とされた前記第１のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程と、プリベークにより、液状とされた前記第１のポジ−ネガ反転型レジストを硬化させる工程と、を含み、硬化した前記第１のポジ−ネガ反転型レジストの厚さを５μｍ以下に形成し、
前記第２のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程は、硬化した前記第１のポジ−ネガ反転型レジストの上面に、液状とされた前記第２のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程と、プリベークにより、液状とされた前記第２のポジ−ネガ反転型レジストを硬化させる工程と、を含み、硬化した前記第２のポジ−ネガ反転型レジストの厚さを３μｍ以上に形成することを特徴とする厚膜レジストの形成方法。
【請求項５】
遮光部を有した露光用マスクを介して、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストを露光する工程と、
前記露光後に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストをベーク処理することで、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストの特性をポジからネガに反転させる工程と、
前記ベーク処理後に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストを全面露光する工程と、
前記全面露光後に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストを現像処理する工程と、
を含むことを特徴とする請求項４記載の厚膜レジストの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚膜金属電極の形成方法、及び厚膜レジストの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）は、半導体材料のうちの１つであり、他の半導体材料である珪素（Ｓｉ）や砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等と比較して、バンドギャップが大きいことから、  炭化珪素基板を用いて、パワーデバイス、高周波デバイス、及び高温動作デバイス等の炭化珪素デバイスを形成する研究が行なわれている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
炭化珪素基板を備えたパワーデバイスは、炭化珪素基板と、該炭化珪素基板上に形成され、かつパワーデバイス素子を備えた回路素子層と、回路素子層上に形成され、かつパワーデバイス素子と電気的に接続されたパッド電極と、を有する。
上記電極パッドは、微細な形状とされている。そこで、従来、微細な金属パターンを形成することの可能なリフトオフ法により、電極パッドを形成することが行なわれている。
【０００４】
具体的には、回路素子層上の電極パッドが形成される面を露出する開口部が形成されたレジストの上面側から、電極パッドの母材となる金属膜を蒸着し、その後、金属膜が形成されたレジストをリフトオフすることで、回路素子層上に電極パッドを形成する。
このような方法により、電極パッドを形成する場合、開口部の断面形状を逆テーパーにする必要がある。そのため、リフトオフ法に用いるレジストとしては、ポジ−ネガ反転型レジストを使用することが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４３３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、パワーデバイスを構成するパッド電極には、配線基板とパワーデバイスとを電気的に接続する際、ワイヤボンディング法により金属ワイヤが接続される。このため、パッド電極は、十分な機械的強度を有する厚さに形成する必要がある。
また、パワーデバイスを構成するパッド電極には、大電流が流されるため、パワーデバイスが発熱しやすくい。このため、パワーデバイスの熱を、電極パッドを介して、放熱する必要がある（言い換えれば、電極パッドを放熱部材として機能させる必要がある。）。
上記２つの理由により、炭化珪素基板を備えた炭化珪素デバイスでは、電極パッドの厚さを６μｍ以上にする必要があった。
【０００７】
しかしながら、現状、市販のポジ−ネガ反転型レジストでは、一度に形成可能な厚さの限界が６μｍ程度であるため、この厚さとされた市販のポジ−ネガ反転型レジストを用いたリフトオフ法により形成可能な電極パッドの厚さは５μｍ程度であった。
そのため、従来の方法では、厚さが６μｍ以上の電極パッドを形成することができないという問題があった。
【０００８】
また、同じ特性を有したポジ−ネガ反転型レジストを２回積層形成して、積層されたポジ−ネガ反転型レジストの厚さを７μｍ以上にすることが考えられるが、この場合、積層されたポジ−ネガ反転型レジストの面内バラツキ（炭化珪素基板面内における不均一性）を、所望の範囲内（例えば、３インチの炭化珪素基板の場合、エッジカット５ｍｍで、５％以内）とすることができないという問題があった。
つまり、炭化珪素基板の面内において、厚さが６μｍ以上とされた電極パッドを良好な形状（エッジ部（外周縁）にバリが無い形状）に形成することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、炭化珪素基板に形成された回路素子層上に、厚さが７μｍ以上で、かつ面内均一性に優れたポジ−ネガ反転型レジストが形成可能な厚膜金属電極の形成方法、及び厚膜レジストの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】
【００１０】
すなわち、上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
（１）  炭化珪素基板に形成された回路素子層の上面に、厚さが６μｍ以上の厚膜金属電極を形成する厚膜金属電極の形成方法であって、前記回路素子層の上面をＨＭＤＳ処理する工程と、前記ＨＭＤＳ処理された前記回路素子層の上面に、第１の粘性値を有した第１のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程と、前記第１のポジ−ネガ反転型レジスト上に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストの合計の厚さが７μｍ以上となるように、前記第１の粘性値よりも大きい第２の粘性値を有した第２のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程と、前記回路素子層の上面のうち、前記厚膜金属電極が形成される電極形成面と対向する遮光部を有した露光用マスクを介して、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストを露光する工程と、前記露光後に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストをベーク処理することで、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストの特性をポジからネガに反転させる工程と、前記ベーク処理後に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストを全面露光する工程と、前記全面露光後に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストを現像処理することにより、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストに、逆テーパー形状とされ、かつ前記電極形成面を露出する開口部を形成する工程と、前記開口部を形成後に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストをポストベークする工程と、前記ポストベーク後に、前記第２のポジ−ネガ反転型レジストの上面側から、蒸着法により、前記厚膜金属電極の母材となり、かつ厚さが６μｍ以上とされた金属膜を成膜する工程と、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストをリフトオフする工程と、を含むことを特徴とする厚膜金属電極の形成方法。
（２）  前記第１の粘性値は、３０ｃｐ以下であり、前記第２の粘性値は、８０ｃｐ以上であることを特徴とする前項（１）記載の厚膜金属電極の形成方法。
（３）  前記厚膜金属電極は、ワイヤボンディング法により、金属ワイヤが接続される外部接続用の電極であることを特徴とする前項（１）または（２）記載の厚膜金属電極の形成方法。
（４）  前記回路素子層には、パワーデバイス素子が形成されており、前記パワーデバイス素子は、前記厚膜金属電極と電気的に接続されていることを特徴とする前項（１）ないし（３）のうち、いずれか１項記載の厚膜金属電極の形成方法。
（５）  前記第１のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程は、前記ＨＭＤＳ処理された前記回路素子層の上面に、液状とされた前記第１のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程と、プリベークにより、液状とされた前記第１のポジ−ネガ反転型レジストを硬化させる工程と、を含むことを特徴とする前項（１）ないし（４）のうち、いずれか１項記載の厚膜金属電極の形成方法。
（６）  前記第１のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程では、硬化した前記第１のポジ−ネガ反転型レジストの厚さを５μｍ以下に形成することを特徴とする前項（５）記載の厚膜金属電極の形成方法。
（７）  前記第２のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程は、硬化した前記第１のポジ−ネガ反転型レジストの上面に、液状とされた前記第２のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程と、プリベークにより、液状とされた前記第２のポジ−ネガ反転型レジストを硬化させる工程と、を含むことを特徴とする前項（１）ないし（６）のうち、いずれか１項記載の厚膜金属電極の形成方法。
（８）前記第２のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程では、硬化した前記第２のポジ−ネガ反転型レジストの厚さを３μｍ以上に形成することを特徴とする前項（７）記載の厚膜金属電極の形成方法。
（９）炭化珪素基板に形成された回路素子層の上面に、厚さが７μｍ以上の厚膜レジストを形成する厚膜レジストの形成方法であって、前記回路素子層の上面をＨＭＤＳ処理する工程と、前記ＨＭＤＳ処理された前記回路素子層の上面に、第１の粘性値を有した第１のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程と、前記第１のポジ−ネガ反転型レジスト上に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストの合計の厚さが７μｍ以上となるように、前記第１の粘性値よりも大きい第２の粘性値を有した第２のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程と、を含むことを特徴とする厚膜レジストの形成方法。
（１０）前記第１の粘性値は、３０ｃｐ以下であり、前記第２の粘性値は、８０ｃｐ以上であることを特徴とする前項（９）記載の厚膜レジストの形成方法。
（１１）遮光部を有した露光用マスクを介して、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストを露光する工程と、前記露光後に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストをベーク処理することで、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストの特性をポジからネガに反転させる工程と、前記ベーク処理後に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストを全面露光する工程と、前記全面露光後に、前記第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストを現像処理する工程と、を含むことを特徴とする前項（９）または（１０）記載の厚膜レジストの形成方法。
（１２）前記第１のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程は、前記ＨＭＤＳ処理された前記回路素子層の上面に、液状とされた前記第１のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程と、プリベークにより、液状とされた前記第１のポジ−ネガ反転型レジストを硬化させる工程と、を含むことを特徴とする前項（９）ないし（１１）のうち、いずれか１項記載の厚膜レジストの形成方法。
（１３）前記第１のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程では、硬化した前記第１のポジ−ネガ反転型レジストの厚さを５μｍ以下に形成することを特徴とする前項（１２）記載の厚膜レジストの形成方法。
（１４）前記第２のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程は、硬化した前記第１のポジ−ネガ反転型レジストの上面に、液状とされた前記第２のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程と、プリベークにより、液状とされた前記第２のポジ−ネガ反転型レジストを硬化させる工程と、を含むことを特徴とする前項（９）ないし（１３）のうち、いずれか１項記載の厚膜レジストの形成方法。
（１５）前記第２のポジ−ネガ反転型レジストを形成する工程では、硬化した前記第２のポジ−ネガ反転型レジストの厚さを３μｍ以上に形成することを特徴とする前項（１４）記載の厚膜レジストの形成方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一観点によれば、ＨＭＤＳ処理された回路素子層の上面に、第１の粘性値を有した第１のポジ−ネガ反転型レジストを形成することにより、均一な厚さとされ、かつある程度の厚さ（例えば、５μｍ以下）とされた第１のポジ−ネガ反転型レジストを形成することが可能となる。
【００１２】
また、第１のポジ−ネガ反転型レジスト上に、第１の粘性値よりも大きい第２の粘性値を有した第２のポジ−ネガ反転型レジストを形成することで、第１のポジ−ネガ反転型レジスト上に、均一な厚さとされ、かつある程度の厚さ（例えば、３μｍ以上）とされた第２のポジ−ネガ反転型レジストを形成することが可能となる。
これにより、第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストよりなり、かつ厚さが７μｍ以上とされたポジ−ネガ反転型レジスト（厚膜レジスト）の面内バラツキ（不均一性）を、所望の範囲内（炭化珪素基板の直径が３インチ、エッジカットが５ｍｍの場合、例えば、５％以内）にすることができる。
【００１３】
また、回路素子層の上面のうち、厚膜金属電極が形成される電極形成面と対向する遮光部を有した露光用マスクを介して、第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストを露光し、次いで、第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストをベーク処理することで、第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストの特性をポジからネガに反転させ、次いで、第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストを全面露光し、その後、第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストを現像処理することで、第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジスト（厚膜レジスト）に、電極形成面を露出し、かつ良好な逆テーパー形状とされた開口部を形成することが可能となる。
【００１４】
さらに、開口部を形成後に、第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストをポストベークし、次いで、第２のポジ−ネガ反転型レジストの上面側から、蒸着法により、厚膜金属電極の母材となり、かつ厚さが６μｍ以上とされた金属膜を成膜し、その後、第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジスト（厚膜レジスト）をリフトオフすることで、炭化珪素基板の面内に、厚さが６μｍ以上とされ、かつ良好な形状（エッジ部にバリがない形状）とされた厚膜金属電極を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る厚膜金属電極の形成工程を示す断面図（その１）である。
【図２】本発明の実施の形態に係る厚膜金属電極の形成工程を示す断面図（その２）である。
【図３】本発明の実施の形態に係る厚膜金属電極の形成工程を示す断面図（その３）である。
【図４】本発明の実施の形態に係る厚膜金属電極の形成工程を示す断面図（その４）である。
【図５】本発明の実施の形態に係る厚膜金属電極の形成工程を示す断面図（その５）である。
【図６】本発明の実施の形態に係る厚膜金属電極の形成工程を示す断面図（その６）である。
【図７】本発明の実施の形態に係る厚膜金属電極の形成工程を示す断面図（その７）である。
【図８】本発明の実施の形態に係る厚膜金属電極の形成工程を示す断面図（その８）である。
【図９】本発明の実施の形態に係る厚膜金属電極の形成工程を示す断面図（その９）である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る厚膜金属電極の形成工程を示す断面図（その１０）である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る厚膜金属電極の形成工程を示す断面図（その１１）である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る厚膜金属電極の形成工程を示す断面図（その１２）である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る厚膜金属電極の形成工程を示す断面図（その１３）である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る厚膜金属電極の形成工程を示す断面図（その１４）である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る厚膜金属電極の形成工程を示す断面図（その１５）である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る厚膜金属電極の形成工程を示す断面図（その１６）である。
【図１７】炭化珪素基板の中央部に形成された開口部の一部を走査型電子顕微鏡により撮影した断面写真である。
【図１８】炭化珪素基板の外周部に形成された開口部の一部を走査型電子顕微鏡により撮影した断面写真である。
【図１９】図１６に示す工程処理後の厚膜金属電極の表面を光学顕微鏡により撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の炭化珪素デバイスの寸法関係とは異なる場合がある。
【００１７】
（実施の形態）
図１〜図１６は、本発明の実施の形態に係る厚膜金属電極の形成工程を示す断面図である。また、図１〜図１４は、本実施の形態に係る厚さが７μｍ以上の厚膜レジスト２７（図６〜図１４参照）の形成方法を説明するための図である。
【００１８】
図１〜図１６を参照して、図１６に示す本実施の形態の厚さが６μｍ以上の厚膜金属電極１３（パッド電極）の形成方法について説明する。
始めに、図１に示す工程では、炭化珪素基板１１の表面１１ａに回路素子層１２が形成された構造体１４を準備する。炭化珪素基板１１としては、例えば、直径が３インチのものを用いることが可能である。本実施の形態では、一例として、直径が３インチの炭化珪素基板１１を用いた場合を例に挙げて以下の説明を行う。
【００１９】
回路素子層１２は、周知の手法により形成することができる。図１６に示す炭化珪素デバイス１０が、例えば、パワーデバイスの場合、回路素子層１２には、パワーデバイス素子（図示せず）が形成されている。
回路素子層１２の上面１２ａは、図１６に示す厚膜金属電極１３が形成される電極形成面１２ｂを有する。電極形成面１２ｂは、パワーデバイス素子（図示せず）と電気的に接続された図示していない導体（図１６に示す厚膜金属電極１３と接続される導体）の上面を露出している。
【００２０】
次いで、図２に示す工程では、構造体１４を構成する回路素子層１２の上面１２ａ（電極形成面１２ｂを含む）に、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）液１５を供給することで、ＨＭＤＳ処理（表面処理の１種）を行なう。
これにより、回路素子層１２の上面１２ａを疎水性にすることができる。なお、後述する図３に示す液状とされた第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１は、疎水性で、かつ第１の粘性値（小さい粘性値）を有したレジスト液である。第１の粘性値は、例えば、３０ｃｐ以下にすることが好ましい。
【００２１】
このように、ＨＭＤＳ処理により、回路素子層１２の上面１２ａを疎水性にすることで、回路素子層１２の上面１２ａに、液状とされた第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１（図３参照）を滴下させた後に行なう構造体１４の回転（液状とされた第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１を均一な厚さにするための回転）により、粘性値の低い第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１が構造体１４の外側に流れ出ることを抑制可能となる。
これにより、後述する図３に示す工程において、回路素子層１２の上面１２ａに、液状とされた第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１を均一な厚さで形成できる。
【００２２】
次いで、図３に示す工程では、回転軸１６の上端に接続されたステージ１７上に、図２に示す構造体１４を固定（例えば、吸着）し、次いで、ＨＭＤＳ処理された回路素子層１２の上面１２ａ側に配置されたディスペンサー１８から、第１の粘性値を有し、かつ液状とされた第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１を滴下供給する。
【００２３】
次いで、ステージ１７上に固定された構造体１４を、回転軸１６を介して、所定の回転数（例えば、１２００ｒｐｍ）で一定時間回転させることで、炭化珪素基板１１の面内において、液状とされた第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１の厚さＴ１を均一にする。
このとき、第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１の厚さＴ１は、後述する図４に示す工程で行なうプリベークにより、硬化した第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２の厚さＴ２が５μｍ以下となるように設定する。
【００２４】
また、１回の液状とされた第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１の滴下、及び回転により、液状とされた第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１の厚さを十分に確保できない場合には、図３で説明した処理を複数回行なってもよい。
【００２５】
なお、第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１の第１の粘性値は、小さい値であるため、第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１の滴下後に行なう構造体１４の回転により、構造体１４の外側に流れやすい。
そのため、第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１の滴下、及び回転を複数回繰り返したとしても、図４に示す第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２の厚さＴ２が５μｍを超えるように、第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２を形成することは非常に困難である。
【００２６】
次いで、図４に示す工程では、ヒーター２３上に、液状とされた第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１が形成された構造体１４を載置し、その後、ヒーター２３の熱により、液状とされた第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１をプリベークして硬化させる。
具体的には、例えば、加熱温度が１００℃、加熱時間が６０秒の条件で、液状とされた第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１をプリベーク処理する。
【００２７】
これにより、厚さＴ２が５μｍ以下とされ、かつ硬化した第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２（以下、単に「第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２」という）が形成される。なお、図３及び図４に示す工程が、第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２の形成工程に相当する。
【００２８】
次いで、図５に示す工程では、回転軸１６の上端に接続されたステージ１７上に、第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２が形成された構造体１４を固定（例えば、吸着）し、次いで、第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２の上面２１−２ａ側に配置されたディスペンサー２５から、第１の粘性値よりも大きい第２の粘性値を有し、かつ液状とされた第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−１を滴下供給する。
液状とされた第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−１は、第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−１を滴下後に構造体１４を回転させた際に、粘性値の小さい第１のポジ−ネガ反転型レジスト２６−１と比較して、構造体１４の外側に流れにくいレジストである。第１の粘性値が３０ｃｐ以下の場合、第２の粘性値は、例えば、８０ｃｐ以上にするとよい。
【００２９】
次いで、ステージ１７上に固定された構造体１４を、回転軸１６を介して、所定の回転数（例えば、２５００ｒｐｍ）で一定時間回転させることで、炭化珪素基板１１の面内において、液状とされた第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−１の厚さＴ３を均一にする。
このとき、第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−１の厚さＴ３は、後述する図６に示す工程で行なうプリベークにより、硬化した第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−２の厚さＴ４が３μｍ以上となるように設定する。
【００３０】
また、図５に示す工程では、後述する図６に示す第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２の厚さＴ２、及び硬化した第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−２の厚さＴ４の合計の厚さＴ５が７μｍ以上となるように、液状とされた第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−１を形成する。
【００３１】
次いで、図６に示す工程では、ヒーター２３上に、液状とされた第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−１が形成された構造体１４を載置し、その後、ヒーター２３の熱により、液状とされた第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−１をプリベークして硬化させる。
具体的には、例えば、加熱温度が１００℃、加熱時間が９０秒の条件で、液状とされた第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−１をプリベーク処理する。
【００３２】
これにより、厚さＴ４が３μｍ以上とされ、かつ硬化した第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−２（以下、単に「第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−２」という）が形成される。なお、図５及び図６に示す工程が、第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−２の形成工程に相当する。
また、以下の説明では、硬化した第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２，２６−２よりなるポジ−ネガ反転型レジストを厚膜レジスト２７という。
【００３３】
次いで、図７に示す工程では、露光装置（図示せず）内のステージ上に、厚膜レジスト２７（硬化した第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２，２６−２）が形成された構造体１４を載置する。
次いで、透明基板２８（例えば、ガラス基板）、及び透明基板２８に形成され、かつ電極形成面１２ｂと対向する遮光部２９（例えば、クロムマスク）を有した露光用マスク３１を介して、厚膜レジスト２７を露光する。
厚膜レジスト２７の厚さＴ５（第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２，２６−２の合計の厚さ）が７．５μｍの場合、図７に示す工程での露光量は、例えば、５５ｍＪ／ｃｍ２とすることができる。
【００３４】
この段階では、厚膜レジスト２７は、ポジ型感光性レジストの特性を有している。そのため、この段階では、光が照射された領域Ａに対応する厚膜レジスト２７が現像液に溶けやすくなり、光が照射されていない領域Ｂ（遮光部２９と対向する領域）に対応する厚膜レジスト２７が現像液に溶解されない。
【００３５】
なお、図７では、遮光部３１の外形と領域Ｂの外形とが略等しくなるように図示したが、実際には、露光装置として縮小投影型露光装置（具体的には、ステッパー）を用いて露光を行なうので、領域Ｂの外形は、遮光部２９の外形よりも小さくなる。
【００３６】
次いで、図８に示す工程では、ヒーター２３上に、厚膜レジスト２７が形成された構造体１４を載置し、その後、ヒーター２３の熱により、厚膜レジスト２７をベーク処理（反転ベーク処理）することで、厚膜レジスト２７の特性をポジからネガに反転させる。
具体的には、例えば、加熱温度が１１５℃、加熱時間が１２０秒の条件で、厚膜レジスト２７をベーク処理する。
【００３７】
これにより、ネガ型とされた厚膜レジスト２７のうち、電極形成面１２ｂの上方に位置する部分に、断面が逆テーパー形状とされ、かつ現像液に溶解しやすい領域Ｃが形成され、領域Ｃ以外の部分に現像液に溶解されない領域Ｄが形成される。
【００３８】
次いで、図９に示す工程では、露光装置（図示せず）内のステージ上に、ネガ型とされた厚膜レジスト２７が形成された構造体１４を載置する。
次いで、遮光部が形成されていない露光用マスク３３を介して、第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２，２６−２を全面露光する。このときの露光量は、図７に示す工程での露光量の１０倍程度とするとよい。
厚膜レジスト２７の厚さＴ５が７．５μｍの場合、図９に示す工程での露光量は、例えば、４０００ｍＪ／ｃｍ２とすることができる。
【００３９】
次いで、図１０に示す工程では、回転軸３５の上端に接続されたステージ３６上に、全面露光された厚膜レジスト２７が形成された構造体１４を固定（例えば、吸着）し、次いで、第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−２の上面２６−２ａ側に配置されたディスペンサー３８から、現像液４１を滴下供給する。これにより、第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−２の上面２６−２ａに、表面張力により、現像液４１が配置される。この段階では、構造体１４を回転させない。
【００４０】
次いで、図１１に示す工程では、現像液４１により、図１０に示す領域Ｃに形成された厚膜レジスト２７を溶解させることで、断面が逆テーパー形状とされ、かつ電極形成面１２ｂを露出する開口部４２を形成する。この段階では、構造体１４を回転させない。
【００４１】
次いで、図１２に示す工程では、開口部４２が形成された厚膜レジスト２７を有した構造体１４の上面側に、ディスペンサー４３を介して、純水４４を供給した状態で、所定の回転数で構造体１４を回転させて、洗浄を行なう。
【００４２】
次いで、図１３に示す工程では、図１２に示す純水４４を停止させ、その後、構造体１４を高速回転させることで、開口部４２が形成された厚膜レジスト２７を有した構造体１４を乾燥させる。
【００４３】
次いで、図１４に示す工程では、ヒーター２３上に、開口部４２が形成された厚膜レジスト２７を有した構造体１４を載置し、その後、ヒーター２３の熱により、厚膜レジスト２７をポストベーク処理する。
具体的には、例えば、加熱温度が１０５℃、加熱時間が６０秒の条件で、厚膜レジスト２７をポストベーク処理する。
【００４４】
次いで、図１５に示す工程では、開口部４２が形成された厚膜レジスト２７を有した構造体１４の上面側から、蒸着法により、厚膜金属電極１３の母材となり、かつ厚さが６μｍ以上とされた金属膜４５を成膜する。金属膜４５としては、例えば、アルミニウム膜を用いることができる。
これにより、第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−２の上面２６−２ａ、及び電極形成面１２ｂに金属膜４５が成膜される。このとき、開口部４２の断面形状が逆テーパー形状になっているため、第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−２の上面２６−２ａに形成された金属膜４５と電極形成面１２ｂに形成された金属膜４５とは、完全に分離されており、接触していない。
【００４５】
次いで、図１６に示す工程では、金属膜４５が形成された厚膜レジスト２７をリフトオフさせる。具体的には、例えば、図１５に示す構造体を、有機溶剤（例えば、アセトンやイソプロピルアルコール（ＩＰＡ））に浸漬させた状態で、超音波処理することで、金属膜４５が形成された厚膜レジスト２７をリフトオフさせる。
【００４６】
これにより、炭化珪素基板１１と、炭化珪素基板１１上に形成された回路素子層１２と、回路素子層１２の電極形成面１２ｂに形成され、金属膜４５よりなり、かつ厚さＴ６が６μｍ以上とされた厚膜金属電極１３（パッド電極）と、を備えた炭化珪素デバイス１０が製造される。
厚膜金属電極１０は、ワイヤボンディング法により、金属ワイヤ（図示せず）が接続される外部接続用のパッド電極である。また、回路素子層１２には、パワーデバイス素子（図示せず）が形成されている。該パワーデバイス素子は、厚膜金属電極１３と電気的に接続されている。
【００４７】
なお、図１６では、１つの厚膜金属電極１３のみを図示したが、実際には、炭化珪素基板１１の外周部から中央部に亘って複数の厚膜金属電極１３が形成されている。また、図１６では、炭化珪素基板１１に対してかなり大きく厚膜金属電極１３を図示したが、厚膜金属電極１３は、実際には、かなり小さい。
【００４８】
本実施の形態の厚膜金属電極の形成方法によれば、ＨＭＤＳ処理された回路素子層１２の上面１２ａに、第１の粘性値を有した第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２を形成することにより、均一な厚さとされ、かつある程度の厚さ（例えば、５μｍ以下）とされた第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２を形成することが可能となる。
【００４９】
また、第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２上に、第１の粘性値よりも大きい第２の粘性値（例えば、８０ｃｐ以上）を有した第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−２を形成することで、均一な厚さとされ、かつある程度の厚さ（例えば、３μｍ以上）とされた第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−２を形成することが可能となる。
これにより、第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジストよりなり、かつ厚さが７μｍ以上とされた厚膜レジスト２７の面内バラツキ（不均一性）を、所望の範囲内（炭化珪素基板１１の直径が３インチ、エッジカットが５ｍｍの場合、例えば、５％以内）にすることができる。
【００５０】
また、回路素子層１２の上面１２ａのうち、厚膜金属電極１３が形成される電極形成面１２ｂと対向する遮光部２９を有した露光用マスク３１を介して、厚膜レジスト２７を露光し、次いで、厚膜レジスト２７をベーク処理することで、厚膜レジスト２７の特性をポジからネガに反転させ、次いで、厚膜レジスト２７を全面露光し、その後、厚膜レジスト２７を現像処理することで、厚膜レジスト２７に、電極形成面１２ｂを露出し、かつ良好な逆テーパー形状とされた開口部４２を形成することが可能となる。
【００５１】
さらに、開口部４２を形成後に、厚膜レジスト２７をポストベークし、次いで、第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−２の上面側２６−２ａから、蒸着法により、厚膜金属電極１３の母材となり、かつ厚さＴ６が６μｍ以上とされた金属膜４５を成膜し、その後、厚膜レジスト２７をリフトオフすることで、炭化珪素基板１１の面内に、厚さＴ６が６μｍ以上とされ、かつ良好な形状（エッジ部にバリがない形状）とされた厚膜金属電極１３を形成できる。
【００５２】
また、本実施の形態の厚膜レジストの形成方法によれば、厚さが７μｍ以上とされ、かつ面内バラツキ（不均一性）が所望の範囲内（炭化珪素基板１１の直径が３インチ、エッジカットが５ｍｍの場合、例えば、５％以内）とされた厚膜レジスト２７を形成することができる。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００５４】
例えば、本実施の形態では、第１の粘性値が３０ｃｐ以下の第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２を形成する場合を例に挙げて説明したが、第１の粘性値が３０ｃｐ以下の第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２に替えて、第１の粘性値が５０ｃｐ前後の値とされた第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１を用いて、第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２を形成してもよい。
この場合、本実施の形態の厚膜金属電極の形成方法及び厚膜レジストの形成方法と同様な効果を得ることができる。
【００５５】
また、本実施の形態では、一回の第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−１の滴下、及び回転により、均一な厚さとされた第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−１を形成する場合を例に挙げて説明したが、厚膜レジスト２７の厚さＴ５をさらに厚くしたい場合には、図５で説明した処理を複数回行なってもよい。
【００５６】
さらに、本実施の形態では、一例として、直径が３インチの炭化珪素基板１１を用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明は、直径が３インチ以上の大口径化された炭化珪素基板１１にも適用可能であり、本実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００５７】
また、本実施の形態では、炭化珪素デバイス１０の一例として、パワーデバイスを例に挙げて説明したが、本発明は、高周波デバイス、及び高温動作デバイス等にも適用可能である。
【００５８】
以下、本発明の効果を、実施例を用いて具体的に説明する。なお、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
【００５９】
（実施例）
始めに、図１に示す構造体１４として、パワーデバイスを備えた回路素子層１２が形成された直径が３インチの炭化珪素基板１１を準備した。
次いで、図２に示す工程では、回路素子層１２の上面１２ａをＨＭＤＳ処理した。次いで、図３に示す工程では、ＨＭＤＳ処理された回路素子層１２の上面１２ａに、第１の粘性値が２９ｃｐとされた液状の第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１を滴下させ、構造体１４を１２００ｒｐｍの速度で回転させることで、均一な厚さとされた第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１を形成した。
【００６０】
次いで、図４に示す工程では、ヒーター２３を用いた加熱（加熱温度１００℃、加熱時間６０秒）により、液状とされた第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−１を硬化させることで、第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２を形成した。
第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２の厚さＴ２は、５μｍであった。
【００６１】
次いで、図５に示す工程では、ＨＭＤＳ処理を行なうことなく、第１のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２の上面２１−２ａに、第２の粘性値が８５ｃｐとされた液状の第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−１を滴下させ、構造体１４を２５００ｒｐｍの速度で回転させることで、均一な厚さとされた第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−１を形成した。
【００６２】
次いで、図６に示す工程では、ヒーター２３による加熱（加熱温度１００℃、加熱時間９０秒）により、液状とされた第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−１を硬化させることで、第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−２を形成した。このとき、第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−２の厚さＴ４は、３μｍであった。また、第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２，２６−２よりなる厚膜レジスト２７の厚さＴ５は、８μｍ（７μｍ以上）であった。
また、エッジカットが５ｍｍの条件で厚膜レジスト２７の面内の膜厚を測定し、厚膜レジスト２７の面内バラツキ（不均一性）を測定した結果、目標値である５％よりも小さい４．８％であった。
【００６３】
次いで、図７に示す工程では、縮小投影型露光装置（具体的には、ステッパー）により、露光用マスク３１を介して、第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２，２６−２を露光した。このときの露光量は、５５ｍＪ／ｃｍ２を用いた。
次いで、図８に示す工程では、ヒーター２３により、厚膜レジスト２７をベーク処理（加熱温度１１５℃、加熱時間１２０秒）することで、厚膜レジスト２７を構成する第１及び第２のポジ−ネガ反転型レジスト２１−２，２６−２の特性をポジからネガに反転させることで、図１０に示す現像液４１により溶解され、かつ逆テーパー形状とされた領域Ｃを形成した。
【００６４】
次いで、図９に示す工程では、厚膜レジスト２７を全面露光した。このときの露光量は、４０００ｍＪ／ｃｍ２とした。次いで、図１０及び図１１に示す工程では、現像液４１により、領域Ｃに対応する部分の厚膜レジスト２７を溶解して、逆テーパー形状とされた開口部４２を形成した。
次いで、図１２に示す工程では、純水４４により、開口部４２が形成された厚膜レジスト２７を備えた構造体１４に付着した現像液４１を洗い流した。
【００６５】
次いで、図１３に示す工程では、図１２に示す純水４４を停止し、構造体１４を高速で回転させることで、開口部４２が形成された厚膜レジスト２７を備えた構造体１４を乾燥させる。
次いで、図１４に示す工程では、ヒーター２３により、開口部４２が形成された厚膜レジスト２７のポストベーク処理（加熱温度１０５℃、加熱時間６０秒）を行なう。このとき、開口部４２の上端の幅は、縦１４５０μｍ×横１４５０μｍであった。
【００６６】
次いで、図１５に示す工程では、第２のポジ−ネガ反転型レジスト２６−２の上面２６−２ａ側から、蒸着法により、金属膜４５として厚さＴ６が６μｍのアルミニウム膜を成膜した。
次いで、図１６に示す工程では、有機溶剤（例えば、アセトンやイソプロピルアルコール（ＩＰＡ））に図１５に示す構造体を浸漬させた状態で、超音波処理することで、金属膜４５が形成された厚膜レジスト２７をリフトオフさせることで、電極形成面１２ｂに、厚さＴ６が６μｍとされた厚膜金属電極１３（パッド電極）を形成した。
【００６７】
図１７は、炭化珪素基板の中央部に形成された開口部の一部を走査型電子顕微鏡により撮影した断面写真であり、図１８は、炭化珪素基板の外周部に形成された開口部の一部を走査型電子顕微鏡により撮影した断面写真である。図１７及び図１８は、図１４に示す工程の処理が完了した厚膜レジスト２７を撮影した写真である。
【００６８】
図１７及び図１８を参照するに、炭化珪素基板１１の中央部に形成された厚膜レジスト２７の厚さと、炭化珪素基板１１の外周部に形成された厚膜レジスト２７の厚さとの間に差がほとんどないことが確認できた。
また、炭化珪素基板１１の中央部に形成された開口部４２の逆テーパー形状と、炭化珪素基板１１の外周部に形成された開口部４２の逆テーパー形状との間に、形状の差はほとんどみられなかった。つまり、炭化珪素基板１１の面内における開口部４２の形状ばらつきが小さいことが確認できた。
【００６９】
図１９は、図１６に示す工程処理後の厚膜金属電極の表面を光学顕微鏡により撮影した写真である。
図１９を参照するに、厚膜金属電極１３のエッジ部（外周縁）にバリは確認できなかった。つまり、厚膜金属電極１３が良好な形状に形成されたことが確認できた。
【００７０】
上記結果から、本実施例によれば、８μｍの厚さとされた厚膜レジスト２７の面内バラツキ（不均一性）を４．８％（所望の範囲（５％以下）内の値）にすることができると共に、厚さが６μｍ以上とされ、かつ良好な形状（エッジ部にバリがない形状）とされた厚膜金属電極１３を形成できることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の厚膜金属電極の形成方法、及び厚膜レジストの形成方法は、炭化珪素基板に形成された炭化珪素デバイスを構成する厚膜金属電極の形成、及びリフトオフ法によりに厚膜金属電極を形成する際に使用する厚膜レジストの形成に利用可能である。
【００７２】
１０…炭化珪素デバイス、１１…炭化珪素基板、１１ａ…表面、１２…回路素子層、
１２ａ…上面、１２ｂ…電極形成面、１３…厚膜金属電極、１４…構造体、１５…ＨＭＤＳ液、１６，３５…回転軸、１７，３６…ステージ、１８，２５，３８，４３…ディスペンサー、２１−１…液状とされた第１のポジ−ネガ反転型レジスト、２１−２…第１のポジ−ネガ反転型レジスト、２１−２ａ，２６−２ａ…上面、２３…ヒーター、２６−１…液状とされた第２のポジ−ネガ反転型レジスト、２６−２…第２のポジ−ネガ反転型レジスト、２７…厚膜レジスト、２８…透明基板、２９…遮光部、３１…露光用マスク、４１…現像液、４２…開口部、４４…純水、４５…金属膜、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…領域、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５…厚さ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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