(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の表面及び裏面の少なくともいずれか一方の面上に配設されたアルミニウム合金膜と、
前記アルミニウム合金膜上方に配設された、ニッケルを析出する自己触媒反応が可能な触媒活性を有する触媒金属膜と、
前記触媒金属膜上に配設された無電解ニッケルめっき膜と、
前記アルミニウム合金膜と前記触媒金属膜との間に配設された、前記触媒金属膜の金属を含む反応物層と
を備える、半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記無電解ニッケルめっき膜上に配設された無電解金めっき膜をさらに備える、半導体装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
前記触媒金属膜の前記金属は、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏの少なくともいずれか１つを含む、半導体装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記触媒金属膜の厚さが２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、半導体装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記半導体基板は、当該半導体基板の外周部に配設された補強部を有する、半導体装置。
【請求項６】
（ａ）半導体基板の表面及び裏面の少なくともいずれか一方の面上にアルミニウム合金膜を形成する工程と、
（ｂ）前記アルミニウム合金膜上に、ニッケルを析出する自己触媒反応が可能な触媒活性を有する触媒金属膜を形成する工程と、
（ｃ）前記アルミニウム合金膜のうち前記触媒金属膜と接する部分に、前記触媒金属膜の金属を拡散させることによって、前記アルミニウム合金膜と前記触媒金属膜との間に反応物層を形成する工程と、
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記触媒金属膜上に前記自己触媒反応によって無電解ニッケルめっき膜を形成する工程と
を備える、半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置の製造方法であって、
（ｅ）前記無電解ニッケルめっき膜上に無電解金めっき膜を形成する工程をさらに備える、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記触媒金属膜の前記金属は、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏの少なくともいずれか１つを含む、半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６から請求項８のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記触媒金属膜の厚さが２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項６から請求項９のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
（ｆ）前記工程（ｃ）と前記工程（ｄ）との間において、前記触媒金属膜をプラズマによって清浄化する工程をさらに備える、半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記プラズマは、酸素プラズマまたは水素プラズマを含む、半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項６から請求項１１のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
（ｇ）前記半導体基板の外周部に補強部を形成する工程をさらに備える、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル膜を備える半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）やダイオード等の縦型導通の半導体装置の製造工程では、通電時の抵抗を下げて電流電圧特性を向上させるために、半導体ウエハを薄く加工することが行われている。近年、半導体ウエハの厚みは５０μｍ程度まで薄くされることがある。【０００３】
一方、縦型導通の半導体装置を回路基板に実装する際には、半導体装置の裏面電極にはんだ接合を行い、表面電極にアルミワイヤーなどを接続するワイヤーボンドを行う技術が従来の主流であった。しかしながら、近年では、低コスト化や放熱性を向上させるために、半導体装置の表面電極及び裏面電極の両面にはんだ接合を行う技術が用いられつつある。このため、半導体装置の表面電極には、はんだ接合に優れたニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）の膜が必要とされている。しかしながら、はんだ接合時には、Ｎｉ膜がはんだに侵食されて減少していくため、例えば２μｍ以上の比較的厚いＮｉ膜が必要である。比較的厚いＮｉ膜の形成として、蒸着やスパッタによる成膜では製造コストが高く、かつパターニンングが困難であることから、低コストでパターニングが容易なめっきによる形成が注目されている。【０００４】
しかしながら、上述した半導体装置の薄化と、表面電極であるＮｉ膜の厚膜化とに伴い、半導体装置の反り、つまり半導体ウエハの反りが大きくなってきている。その結果、半導体装置のハンドリングが困難になったり、回路基板への実装時にはんだがボイドを内在しやすくなって接合不良が生じやすくなったりしたりすることにより、歩留まりが低下するようになってきている。【０００５】
ところで、一般的に、半導体装置のアルミニウム（Ａｌ）合金電極表面におけるＮｉめっきには、ジンケート法と呼ばれる無電解Ｎｉめっき手法が用いられている。ジンケート法では、まず、半導体ウエハ上に形成されたＡｌ合金電極に脱脂、酸洗いをして、その表面を活性な面にする。その後、亜鉛（Ｚｎ）の標準酸化還元電位がＡｌの当該電位よりも貴なことを利用してＡｌ合金電極表面にＺｎ膜を薄く析出させてから、そのＺｎ膜の上部とＮｉ膜とを置換形成させることにより無電解Ｎｉめっきが形成される。【０００６】
しかしながら、上述のジンケート法では、脱脂、酸洗い、ジンケート処理の薬液によりＡｌ合金電極が局所的に異常エッチングされて消失してしまう問題がある。この消失は、Ａｌ合金電極の膜質異常や膜中異物に起因して発生する。このようにＡｌ合金電極が消失した場合、下地の半導体基板が薬液にさらされることで半導体基板が汚染されて電気特性が悪化する問題がある。このような問題を防止するために様々な技術が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５７０７７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された技術では、Ｎｉめっき膜下地の金属電極表面を活性化する工程を行うことで、Ｎｉめっき工程における脱脂、酸洗い、ジンケート処理などの前処理をせずに、金属電極表面に無電解Ｎｉめっき膜を析出させる。しかしながら、この技術では、金属電極表面の活性化工程において安定した品質を維持することが難しく、金属電極膜とＮｉめっき膜との密着不良の発生や、Ｎｉめっき膜の析出異常が発生してしまう問題がある。【０００９】
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、上方にニッケル膜が配設された半導体基板の汚染を抑制可能な技術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】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の表面及び裏面の少なくともいずれか一方の面上に配設されたアルミニウム合金膜と、前記アルミニウム合金膜上方に配設された、ニッケルを析出する自己触媒反応が可能な触媒活性を有する触媒金属膜と、前記触媒金属膜上に配設された無電解ニッケルめっき膜と、前記アルミニウム合金膜と前記触媒金属膜との間に配設された、前記触媒金属膜の金属を含む反応物層とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アルミニウム合金膜と触媒金属膜との間に配設された、触媒金属膜の金属を含む反応物層を備える。これにより、例えばめっき処理時の脱脂液、無電解Ｎｉめっき液、及び、無電解Ａｕめっき液などによる半導体基板への汚染を反応物層によって抑制することができる。【００１２】
本発明の目的、特徴、態様及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図４】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図６】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図７】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図８】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図９】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程の条件の一例を示す図である。
【図１０】変形例に係る半導体装置における、表面Ａｕ膜の厚みと各種特性との関係を示す図である。
【図１１】実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１２】実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１４】実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１５】実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１６】実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１７】実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１８】実施の形態２に係る半導体装置の製造工程の条件の一例を示す図である。
【図１９】実施の形態３に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２０】実施の形態３に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。
【図２１】実施の形態３に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２２】実施の形態３に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２３】実施の形態３に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２４】実施の形態３に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２５】実施の形態３に係る半導体装置の製造工程の条件の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す断面図である。図１の半導体装置は、半導体ウエハ１と、表面半導体素子領域２と、表面Ａｌ合金膜３と、表面Ａｕ膜４と、表面反応物層５と、ポリイミド保護膜６と、裏面拡散領域７と、裏面電極８と、表面無電解Ｎｉめっき膜９と、無電解金めっき膜である表面無電解Ａｕめっき膜１０とを備える。なお、表面Ａｌ合金膜３、表面Ａｕ膜４、表面反応物層５、表面無電解Ｎｉめっき膜９及び表面無電解Ａｕめっき膜１０は、半導体ウエハ１の表側の電極として用いられる。
【００１５】
半導体基板である半導体ウエハ１には、例えば珪素（Ｓｉ）のほか、炭化珪素（ＳｉＣ）などのワイドバンドギャップ半導体からなるウエハが用いられる。表面半導体素子領域２は、半導体ウエハ１の表面に配設された領域であり、例えば不純物の濃度が適宜変更されている。アルミニウム合金膜である表面Ａｌ合金膜３は、半導体ウエハ１における表面半導体素子領域２などの表面上に配設されている。
【００１６】
触媒金属膜である表面Ａｕ膜４は、ニッケルを析出する自己触媒反応が可能な触媒活性を有する膜または層であり、表面Ａｌ合金膜３上方に配設されている。無電解ニッケルめっき膜である表面無電解Ｎｉめっき膜９は、表面Ａｕ膜４上に配設されている。そして、表面反応物層５は、表面Ａｕ膜４の金属であるＡｕを含む膜であり、表面Ａｌ合金膜３と表面Ａｕ膜４との間に配設されている。
【００１７】
このような構成によれば、めっき時の処理液によって表面Ａｌ合金膜３がエッチングされた結果として表面半導体素子領域２が汚染されないように、表面Ａｌ合金膜３と表面Ａｕ膜４との間に配設された表面反応物層５がバリア膜として機能する。そして、表面反応物層５の表面上に、ニッケルに対する自己析出触媒活性を有する表面Ａｕ膜４が配設され、表面Ａｕ膜４の表面上に、ニッケルの自己触媒反応によって析出された表面無電解Ｎｉめっき膜９が配設されている。
【００１８】
＜製造方法＞
図２は、本実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。
【００１９】
図３に示すように、ステップＳ１にて、半導体ウエハ１の表面に表面半導体素子領域２を形成する。ステップＳ２にて、スパッタ法により、半導体ウエハ１の表面における所望の領域に例えばＡｌＳｉ、ＡｌＣｕ（Ｃｕは銅）、ＡｕＳｉＣｕなどを含む表面Ａｌ合金膜３を形成する。
【００２０】
次に図４に示すように、ステップＳ３にて、表面Ａｌ合金膜３の表面上に表面Ａｕ膜４ａをスパッタ法により形成する。この際、成膜室のウエハステージを加熱して表面Ａｕ膜４ａを成膜する。このように熱を加えて表面Ａｕ膜４ａを成膜することで、表面Ａｌ合金膜３のうち表面Ａｕ膜４ａと接する部分に、表面Ａｕ膜４ａのＡｕが拡散する。この結果、表面Ａｌ合金膜３と表面Ａｕ膜４ａとの間に、Ａｕを含む表面反応物層５が形成される。
【００２１】
図５に示すように、ステップＳ４にて、成膜室のウエハステージ温度を常温以下の温度、例えば２５℃にして、表面Ａｕ膜の成膜を続けることにより、表面Ａｕ膜４が完成する。２５℃以下のウエハステージで表面Ａｕ膜の成膜を行うことで、当該成膜中における表面Ａｕ膜から表面反応物層５へのＡｕの拡散を抑制することができる。
【００２２】
次に図６に示すように、ステップＳ５にて、表面Ａｕ膜４の縁を覆うようにポリイミドからなるポリイミド保護膜６を形成する。
【００２３】
それから図７に示すように、ステップＳ６にて、半導体ウエハ１の裏面に機械研削を行うことにより半導体ウエハ１を薄くする。その後、機械研削にて半導体ウエハ１に生じた図示しない欠陥層をウェットエッチングによって例えば５〜２０μｍ除去して、半導体ウエハ１を所望の厚みに薄化する。次に、ステップＳ７にて、半導体ウエハ１の裏面に裏面拡散領域７を形成し、ステップＳ８にて、裏面拡散領域７上に裏面電極８を形成する。裏面電極８には、例えば、スパッタ法を用いて半導体ウエハ１の裏面に順に形成された、ＡｌＳｉ、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕなどのＡｌ合金膜、Ｔｉ膜、Ｎｉ膜、Ａｕ膜を含む複数の金属膜が用いられる。このように構成した場合、Ａｌ合金膜によって、半導体ウエハ１と裏面電極８との良好な接合を得ることができ、Ｔｉ膜によって、バリアメタルの機能が得ることができ、Ｎｉ膜及びＡｕ膜によって、良好なはんだ接合を得ることができる。
【００２４】
次に、ステップＳ９にて、表面Ａｕ膜４の表面に、プラズマによって清浄化する処理、つまりプラズマクリーニングを行う。本実施の形態１では、プラズマクリーニングとして、酸素プラズマによるクリーニングの後に、水素プラズマによるクリーニングを行う。
【００２５】
酸素プラズマクリーニング処理は、めっき前処理で除去できない表面Ａｕ膜４の表面に付着した強固な有機物残渣を、酸素プラズマで酸化分解させて除去する工程である。水素プラズマクリーニング処理は、アルゴンや窒素のプラズマ中に水素を混入させて、アルゴンイオンや窒素イオンで叩いて有機物残渣を除去すると同時に、表面Ａｕ膜４の表面に付着した酸化物を水素イオンによって還元除去する工程である。これら酸素プラズマクリーニング処理と水素プラズマクリーニング処理とを行うことで、表面Ａｕ膜４の表面を清浄化することができるので、表面Ａｕ膜４と、次の工程で形成される表面無電解Ｎｉめっき膜９との間の密着性を高めることができる。
【００２６】
次に図８に示すように、ステップＳ１０にて、表面Ａｕ膜４上に表面無電解Ｎｉめっき膜９を形成する。まず、脱脂液に半導体ウエハ１を浸漬させることによって、表面Ａｕ膜４の表面上の油脂や有機物を除去し、表面Ａｕ膜４の濡れ性を向上させる。次に、無電解Ｎｉめっき液に半導体ウエハ１を浸漬させて、ニッケルを析出する自己触媒反応を行うことにより、表面Ａｕ膜４上に所望の厚さの表面無電解Ｎｉめっき膜９を形成する。自己触媒反応によって無電解Ｎｉめっきが析出するのは、表面Ａｕ膜４のＡｕが無電解Ｎｉめっき析出の触媒点になるからである。
【００２７】
具体的には、まず、表面Ａｕ膜４のＡｕが触媒として機能することによって、無電解Ｎｉめっき液内の還元剤から電子が放出される。次に、無電解Ｎｉめっき液内のニッケルイオンが当該電子を受け取ることによって、表面Ａｕ膜４の表面に無電解Ｎｉめっきが析出する。その後、上述の反応において、表面Ａｕ膜４のＡｕの代わりに、無電解Ｎｉめっき膜のＮｉが触媒として用いられることによって、ニッケルの析出においてニッケルが触媒となるニッケルの自己触媒反応が行われる。このような自己触媒反応によれば、従来、Ａｌ合金表面への無電解Ｎｉめっき析出に利用されているジンケート法は不要となる。したがって本実施の形態１に係る半導体装置の製造方法によれば、ジンケート法によって生じていたＡｌ合金膜の目減りを抑制でき、その結果、半導体ウエハ１の汚染を抑制することができる。
【００２８】
なお、表面無電解Ｎｉめっき膜９の厚みは、半導体ウエハ１への膜応力なども考慮すると例えば２〜１０μｍであることが望ましく、さらに言えば例えば５μｍとするのが好適である。めっき法では、このような数μｍ級の厚膜形成が容易に形成することができると同時に、ポリイミドなどの電子の授受が生じない保護膜の上では、無電解Ｎｉめっきは析出しないため、所望のパターンを有する無電解Ｎｉめっき膜を形成することができる。
【００２９】
次に、ステップＳ１１にて、表面無電解Ｎｉめっき膜９の表面の酸化抑制のために、表面無電解Ｎｉめっき膜９を形成後に、無電解Ａｕめっき液に浸漬させる。これにより、表面無電解Ｎｉめっき膜９上に、厚さが例えば１０〜７０ｎｍの表面無電解Ａｕめっき膜１０が形成される。ここでは、表面無電解Ａｕめっき膜１０の形成として、ニッケルの自己触媒反応を用いたが、これに限ったものではなく、例えばジンケート法などを用いてもよい。
【００３０】
図９は、上述した各工程の条件の一例を示す図である。図９に示す条件で半導体装置を形成した結果、表面Ａｌ合金膜３と表面Ａｕ膜４との間に厚さが６７ｎｍの表面反応物層５が配設された構造を確認した。また、表面Ａｌ合金膜３の目減りもなく、表面Ａｌ合金膜３と表面無電解Ｎｉめっき膜９との間の密着力は十分に確保されていた。
【００３１】
＜実施の形態１のまとめ＞
以上のような本実施の形態１に係る半導体装置は、表面Ａｌ合金膜３と表面Ａｕ膜４との間に配設された表面反応物層５を備える。このような構成によれば、表面反応物層５がバリア膜として働くので、めっき処理時の脱脂液、無電解Ｎｉめっき液、及び、無電解Ａｕめっき液による半導体ウエハ１への汚染を抑制することができる。また、脱脂液による表面Ａｌ合金膜３の目減りも抑制することができ、均一な膜厚を有する表面無電解Ｎｉめっき膜９を形成することができる。
【００３２】
また本実施の形態１に係る半導体装置は、表面無電解Ｎｉめっき膜９上に表面無電解Ａｕめっき膜１０を備える。これにより、表面無電解Ｎｉめっき膜９の表面の酸化が抑制されるので、良好なはんだ接合を得ることができる。
【００３３】
また本実施の形態１によれば、無電解Ｎｉめっきの形成において触媒活性が高いＡｕからなる表面Ａｕ膜４を、触媒金属膜として用いるように構成されている。このような構成によれば、表面無電解Ｎｉめっき膜９を効率よく析出することができ、生産コストを低減することができる。なお、以上の説明では、触媒金属膜の触媒金属としてＡｕを用いた。しかし触媒金属は、これに限ったものではなく、例えば、無電解Ｎｉめっきの触媒作用を有するＰｄ（パラジウム）、Ｎｉ、Ｃｏ（コバルト）を用いても上述と同様の効果を奏することが期待できる。
【００３４】
また本実施の形態１では、表面Ａｕ膜４をプラズマによって清浄化する。これにより、表面Ａｕ膜４の表面が活性な表面になるため、表面Ａｕ膜４と表面無電解Ｎｉめっき膜９との間の密着性を高めることができる。
【００３５】
＜変形例＞
図１０は、実施の形態１で説明した表面Ａｕ膜４の厚みと、表面Ａｌ合金膜３の目減り量と、表面Ａｕ膜４と表面無電解Ｎｉめっき膜９との間の密着性との関係を調べた結果を示す図である。図１０の結果から分かるように、表面Ａｌ合金膜３の目減りに関しては、いずれの条件でも目減りは発生しておらず、表面反応物層５によるバリア膜の効果が確認できた。一方、密着性は、表面Ａｕ膜４の狙い厚みが増加するに伴い良くなっている。このため、表面Ａｕ膜４の厚さは、２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることがより好ましい。このように構成した場合には、表面Ａｕ膜４と表面無電解Ｎｉめっき膜９との間の密着性を高めることができる。なお、以上の変形例は、後述する実施の形態２以降の触媒金属膜においても同様に適用可能である。
【００３６】
＜実施の形態２＞
図１１は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す断面図である。以下、本実施の形態２で説明する構成要素のうち、実施の形態１と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
【００３７】
図１１の半導体装置は、半導体ウエハ１と、表面半導体素子領域２と、表面Ａｌ合金膜３と、ポリイミド保護膜６と、裏面拡散領域７と、裏面Ａｌ合金膜１１と、裏面Ａｕ膜１２と、裏面反応物層１３と、裏面無電解Ｎｉめっき膜１４と、裏面無電解Ａｕめっき膜１５とを備える。
【００３８】
本実施の形態２では、裏面Ａｌ合金膜１１、裏面Ａｕ膜１２、裏面反応物層１３、裏面無電解Ｎｉめっき膜１４及び裏面無電解Ａｕめっき膜１５が、図１の半導体ウエハ１の表面側に配設された表面Ａｌ合金膜３、表面Ａｕ膜４、表面反応物層５、表面無電解Ｎｉめっき膜９及び表面無電解Ａｕめっき膜１０と同様の構成要素として半導体ウエハ１の裏面側に配設されている。
【００３９】
＜製造方法＞
図１２は、本実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。
【００４０】
図１３に示すように、ステップＳ１１にて、半導体ウエハ１の表面に表面半導体素子領域２を形成する。ステップＳ１２にて、スパッタ法により、半導体ウエハ１の表面における所望の領域に例えばＡｌＳｉ、ＡｌＣｕ、ＡｕＳｉＣｕなどを含む表面Ａｌ合金膜３を形成する。それからステップＳ１３にて、表面Ａｌ合金膜３の縁を覆うようにポリイミドからなるポリイミド保護膜６を形成する。
【００４１】
次に図１４に示すように、ステップＳ１４にて、半導体ウエハ１の裏面に機械研削を行うことにより半導体ウエハ１を薄くする。その後、機械研削にて半導体ウエハ１に生じた図示しない欠陥層をウェットエッチングによって例えば５〜２０μｍ除去して、半導体ウエハ１を所望の厚みに薄化する。それから、ステップＳ１５にて、半導体ウエハ１の裏面に裏面拡散領域７を形成し、ステップＳ１６にて、スパッタ法により、半導体ウエハ１の裏面に例えばＡｌＳｉ、ＡｌＣｕ、ＡｕＳｉＣｕなどを含む裏面Ａｌ合金膜１１を形成する。
【００４２】
それから図１５に示すように、ステップＳ１７にて、裏面Ａｌ合金膜１１の表面上に裏面Ａｕ膜１２ａをスパッタ法により形成する。この際、成膜室のウエハステージを加熱して裏面Ａｕ膜１２ａを成膜する。このように熱を加えて裏面Ａｕ膜１２ａを成膜することで、裏面Ａｌ合金膜１１のうち裏面Ａｕ膜１２ａと接する部分に、裏面Ａｕ膜１２ａのＡｕが拡散する。この結果、裏面Ａｌ合金膜１１と裏面Ａｕ膜１２ａとの間に、Ａｕを含む裏面反応物層１３が形成される。
【００４３】
図１６に示すように、ステップＳ１８にて、成膜室のウエハステージ温度を常温以下の温度、例えば２５℃にして、裏面Ａｕ膜の成膜を続けることにより、裏面Ａｕ膜１２が完成する。２５℃以下のウエハステージで裏面Ａｕ膜の成膜を行うことで、当該成膜中における裏面Ａｕ膜から裏面反応物層１３へのＡｕの拡散を抑制することができる。
【００４４】
それから、ステップＳ１９にて、裏面Ａｕ膜１２の表面に、プラズマによって清浄化する処理、つまりプラズマクリーニングを行う。本実施の形態２では、プラズマクリーニングとして、酸素プラズマによるクリーニングの後に、水素プラズマによるクリーニングを行う。これにより、裏面Ａｕ膜１２と、次の工程で形成される裏面無電解Ｎｉめっき膜１４との間の密着性を高めることができる。
【００４５】
次に図１７に示すように、ステップＳ２０にて、裏面Ａｕ膜１２上に裏面無電解Ｎｉめっき膜１４を形成する。まず、脱脂液に半導体ウエハ１を浸漬させることによって、裏面Ａｕ膜１２の表面上の油脂や有機物を除去し、裏面Ａｕ膜１２の濡れ性を向上させる。次に、無電解Ｎｉめっき液に半導体ウエハ１を浸漬させて、ニッケルを析出する自己触媒反応を行うことにより、裏面Ａｕ膜１２上に所望の厚さの裏面無電解Ｎｉめっき膜１４を形成する。自己触媒反応によって無電解Ｎｉめっきが析出するのは、裏面Ａｕ膜１２のＡｕが無電解Ｎｉめっき析出の触媒点になるからである。ただし、半導体ウエハ１の表面側では、無電解Ｎｉめっきの触媒点とはなっていない表面Ａｌ合金膜３だけが露出しているので、無電解Ｎｉめっきは析出しない。裏面無電解Ｎｉめっき膜１４の厚みは、半導体ウエハ１への膜応力なども考慮すると例えば２〜１０μｍであることが望ましく、さらに言えば例えば５μｍとするのが好適である。
【００４６】
次に、ステップＳ２１にて、裏面無電解Ｎｉめっき膜１４の表面の酸化抑制のために、裏面無電解Ｎｉめっき膜１４を形成後に、無電解Ａｕめっき液に浸漬させる。これにより、裏面無電解Ｎｉめっき膜１４上に、厚さが例えば１０〜７０ｎｍの裏面無電解Ａｕめっき膜１５が形成される。ここでは、裏面無電解Ａｕめっき膜１５の形成として、ニッケルの自己触媒反応を用いたが、これに限ったものではなく、例えばジンケート法などを用いてもよい。
【００４７】
図１８は、上述した各工程の条件の一例を示す図である。図１８に示す条件で半導体装置を形成した結果、裏面Ａｌ合金膜１１と裏面Ａｕ膜１２との間に厚さが４８ｎｍの裏面反応物層１３が配設された構造を確認した。また、裏面Ａｌ合金膜１１の目減りもなく、裏面Ａｌ合金膜１１と裏面無電解Ｎｉめっき膜１４との間の密着力は十分に確保されていた。
【００４８】
＜実施の形態２のまとめ＞
以上のような本実施の形態２に係る半導体装置は、裏面Ａｌ合金膜１１と裏面Ａｕ膜１２との間に配設された裏面反応物層１３を備える。このような構成によれば、裏面反応物層１３がバリア膜として働くので、めっき処理時の脱脂液、無電解Ｎｉめっき液、及び、無電解Ａｕめっき液による半導体ウエハ１への汚染を抑制することができる。また、脱脂液による裏面Ａｌ合金膜１１の目減りも抑制することができ、均一な膜厚の裏面無電解Ｎｉめっき膜１４を形成することができる。なお、これ以外にも、実施の形態１で説明した効果と同様の効果が得られる。
【００４９】
＜実施の形態３＞
図１９は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の構成を示す断面図である。以下、本実施の形態３で説明する構成要素のうち、実施の形態１，２と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
【００５０】
図１９の半導体装置は、半導体ウエハ１と、表面半導体素子領域２と、表面Ａｌ合金膜３と、表面Ａｕ膜４と、表面反応物層５と、ポリイミド保護膜６と、裏面拡散領域７と、表面無電解Ｎｉめっき膜９と、表面無電解Ａｕめっき膜１０と、裏面Ａｌ合金膜１１と、裏面Ａｕ膜１２と、裏面反応物層１３と、裏面無電解Ｎｉめっき膜１４と、裏面無電解Ａｕめっき膜１５とを備える。
【００５１】
本実施の形態３では、半導体ウエハ１の表面側に、実施の形態１で説明した図１の半導体ウエハ１の表面側に配設された構成要素を備え、半導体ウエハ１の裏面側に、実施の形態２で説明した図１１の半導体ウエハ１の表面側に配設された構成要素を備える。加えて、本実施の形態３では、半導体ウエハ１は、当該半導体ウエハ１の外周部に配設された補強部１ａを有している。ここでは、補強部１ａは、半導体ウエハ１の比較的厚い部分であるものとして説明するが、これに限ったものではない。
【００５２】
＜製造方法＞
図２０は、本実施の形態３に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。
【００５３】
ステップＳ３１〜Ｓ３５にて、実施の形態１のステップＳ１〜Ｓ５と同様の工程が行われる。これにより、図６と同様の構造が得られる。
【００５４】
次に図２１に示すように、ステップＳ３６にて、半導体ウエハ１の裏面に機械研削を行うことにより半導体ウエハ１の外周部以外の部分を薄くする。その後、機械研削にて半導体ウエハ１に生じた図示しない欠陥層をウェットエッチングによって例えば５〜２０μｍ除去し、当該部分を所望の厚みに薄化する。これにより、半導体ウエハ１の外周部に比較的厚い補強部１ａが形成される。この補強部１ａによって、半導体ウエハ１の外周部以外の部分を薄くしても、半導体ウエハ１の強度を確保することができ、また半導体ウエハ１の反りも抑制することができる。
【００５５】
それから、ステップＳ３７にて、半導体ウエハ１の裏面に裏面拡散領域７を形成し、ステップＳ３８にて、スパッタ法により、半導体ウエハ１の裏面に例えばＡｌＳｉ、ＡｌＣｕ、ＡｕＳｉＣｕなどを含む裏面Ａｌ合金膜１１を形成する。
【００５６】
それから図２２に示すように、ステップＳ３９にて、裏面Ａｌ合金膜１１の表面上に裏面Ａｕ膜１２ａをスパッタ法により形成する。この際、成膜室のウエハステージを加熱して裏面Ａｕ膜１２ａを成膜する。このように熱を加えて裏面Ａｕ膜１２ａを成膜することで、裏面Ａｌ合金膜１１のうち裏面Ａｕ膜１２ａと接する部分に、裏面Ａｕ膜１２ａのＡｕが拡散する。この結果、裏面Ａｌ合金膜１１と裏面Ａｕ膜１２ａとの間に、Ａｕを含む裏面反応物層１３が形成される。
【００５７】
図２３に示すように、ステップＳ４０にて、成膜室のウエハステージ温度を常温以下の温度、例えば２５℃にして、裏面Ａｕ膜の成膜を続けることにより、裏面Ａｕ膜１２が完成する。２５℃以下のウエハステージで裏面Ａｕ膜の成膜を行うことで、当該成膜中における裏面Ａｕ膜から裏面反応物層１３へのＡｕの拡散を抑制することができる。
【００５８】
それから、ステップＳ４１にて、表面Ａｕ膜４及び裏面Ａｕ膜１２の表面に、プラズマによって清浄化する処理、つまりプラズマクリーニングを行う。本実施の形態３では、プラズマクリーニングとして、酸素プラズマによるクリーニングの後に、水素プラズマによるクリーニングを行う。これにより、表面Ａｕ膜４と次の工程で形成される表面無電解Ｎｉめっき膜９との間の密着性、及び、裏面Ａｕ膜１２と裏面無電解Ｎｉめっき膜１４との間の密着性を高めることができる。
【００５９】
次に図２４に示すように、ステップＳ４２にて、表面Ａｕ膜４上及び裏面Ａｕ膜１２上に、表面無電解Ｎｉめっき膜９及び裏面無電解Ｎｉめっき膜１４をそれぞれ並行して形成する。まず、脱脂液に半導体ウエハ１を浸漬させることによって、表面Ａｕ膜４及び裏面Ａｕ膜１２の表面上の油脂や有機物を除去し、表面Ａｕ膜４及び裏面Ａｕ膜１２の濡れ性を向上させる。次に、無電解Ｎｉめっき液に半導体ウエハ１を浸漬させて、ニッケルを析出する自己触媒反応を行うことにより、所望の厚さの表面無電解Ｎｉめっき膜９及び裏面無電解Ｎｉめっき膜１４を形成する。自己触媒反応によって無電解Ｎｉめっきが析出するのは、Ａｕが無電解Ｎｉめっき析出の触媒点になるからである。表面無電解Ｎｉめっき膜９及び裏面無電解Ｎｉめっき膜１４のそれぞれの厚みは、半導体ウエハ１への膜応力なども考慮すると例えば２〜１０μｍであることが望ましい。
【００６０】
次に、ステップＳ４３にて、表面無電解Ｎｉめっき膜９上及び裏面無電解Ｎｉめっき膜１４上に、表面無電解Ａｕめっき膜１０及び裏面無電解Ａｕめっき膜１５をそれぞれ並行して形成する。なお、無電解Ａｕめっき膜の形成には、ニッケルの自己触媒反応を用いてもよいし、ジンケート法を用いってもよい。
【００６１】
図２５は、上述した各工程の条件の一例を示す図である。図２５に示す条件で半導体装置を形成した結果、厚さが５９ｎｍの表面反応物層５及び厚さが４３ｎｍの裏面反応物層１３を確認した。また、表面Ａｌ合金膜３及び裏面Ａｌ合金膜１１の目減りもなく、表面Ａｌ合金膜３と表面無電解Ｎｉめっき膜９との間の密着力も、裏面Ａｌ合金膜１１と裏面無電解Ｎｉめっき膜１４との間の密着力も十分に確保されていた。また、半導体ウエハ１の反りが抑制されていることも確認できた。
【００６２】
＜実施の形態３のまとめ＞
以上のような本実施の形態３に係る半導体装置は、表面反応物層５及び裏面反応物層１３を備えるので、実施の形態１の効果及び実施の形態２の効果と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態３では、半導体ウエハ１は、当該半導体ウエハ１の外周部に配設された補強部１ａを有している。これにより、Ｎｉめっき膜の応力による半導体ウエハ１の反り及びチップ化した時のチップの反りを抑えることができる。
【００６４】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態及び各変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態及び各変形例を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【００６５】
本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００６６】
１  半導体ウエハ、３  表面Ａｌ合金膜、４  表面Ａｕ膜、５  表面反応物層、９  表面無電解Ｎｉめっき膜、１０  表面無電解Ａｕめっき膜、１１  裏面Ａｌ合金膜、１２  裏面Ａｕ膜、１３  裏面反応物層、１４  裏面無電解Ｎｉめっき膜、１５  裏面無電解Ａｕめっき膜。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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