(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＡｓ基板を貫通するビアホール内にＮｉを含む層を形成する工程と、
前記Ｎｉを前記ＧａＡｓ基板に拡散させ、前記ＧａＡｓ基板と前記Ｎｉを含む層との間にＮｉＧａＡｓ層を形成する工程と、
前記ＮｉＧａＡｓ層を形成した後に、前記Ｎｉを含む層を給電層として用いて、前記ビアホール内に前記Ｎｉを含む層を覆うように金属メッキ層を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記ＮｉＧａＡｓ層を形成する際に、１５０〜２５０℃の熱処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記Ｎｉを含む層に対する前記ＮｉＧａＡｓ層の膜厚比は、１．５未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記Ｎｉを含む層はＮｉＰ膜であり、この膜に含まれるリンの含有率は、６wt％以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れか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】
本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に、ＧａＡｓ基板に金属メッキ層を形成する半導体装置、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＡｓ基板を用いた半導体装置において、ビアホールを用いた配線構造、すなわち基板を貫通するビアホールを形成し、基板の表面側と裏面側とを導通させる配線構造が広く用いられている。ビアホールの内面にＡｕ層などの金属メッキ層を形成する工程では、ＮｉＰ膜をメッキ給電層として用いる方法が用いられている。この方法により形成した金属メッキ層は、Ｔｉ膜などをメッキ給電層として形成した場合と比較して、ビアホール内へのカバレッジが優れている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１９３２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の半導体装置の製造方法において、ＮｉＰ膜をメッキ給電層として用いた場合、ＮｉＰ膜のＧａＡｓ基板への付着力は十分ではなかった。このため、ＧａＡｓ基板上に、膜厚ばらつきの小さい金属メッキ層を形成することが困難であった。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、メッキ給電層のＧａＡｓ基板への付着力を高くすることにより、ＧａＡｓ基板上に、膜厚ばらつきの小さい金属メッキ層を形成できる半導体装置、およびその製造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】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、ＧａＡｓ基板を貫通するビアホール内にＮｉを含む層を形成する工程と、前記Ｎｉを前記ＧａＡｓ基板に拡散させ、前記ＧａＡｓ基板と前記メッキ給電層との間にＮｉＧａＡｓ層を形成する工程と、前記ＮｉＧａＡｓ層を形成した後に、前記Ｎｉを含む層を給電層として用いて、前記ビアホール内に前記Ｎｉを含む層を覆うように金属メッキ層を形成する工程と、を有することを特徴とする。その他の特徴については、以下において詳細に説明する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、メッキ給電層のＧａＡｓ基板への付着力を高くすることにより、ＧａＡｓ基板上に、膜厚ばらつきの小さい金属メッキ層を形成できる半導体装置、およびその製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において同一または相当する部分には同一符号を付して、その説明を簡略化ないし省略する。
【００１０】
実施の形態
本発明に係る半導体装置は、ＧａＡｓ基板を用いて形成される。以下、この半導体装置の製造方法について説明する。まず、図示しないが、ＧａＡｓ基板の主面（表面）に、トランジスタなどの素子を形成する。次に、図１に示すように、ＧａＡｓ基板１の表面側（以下の製造方法の説明図では、ＧａＡｓ基板１の表面側を下向きに示す）に、ビアホール受けメタル２を形成する。
【００１１】
次に、ＧａＡｓ基板１の裏面側を削り、基板の厚さを５０〜２００μｍ程度にする。次に、ビアホール受けメタル２をストッパーとして、ＧａＡｓ基板１の裏面側を選択的にエッチングする。この結果、図２に示すように、ＧａＡｓ基板１を貫通するビアホール３が形成される。ビアホールの３のホール径は３０〜１００μｍ程度である。上記エッチングは、例えば、ＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma-Reacitve Ion Etching）装置などを用いて行う。
【００１２】
次に、無電解メッキ法を用いて、ＧａＡｓ基板１の裏面側に、全面にＮｉＰ膜を３００ｎｍ程度の厚さで形成する。この結果、図３に示すように、ビアホール３の内面およびＧａＡｓ基板１の裏面側に、ＮｉＰ膜４が形成される。この膜は、後の工程で、ビアホール３の内部およびＧａＡｓ基板１の裏面に金属メッキ層を形成する際に、メッキ給電層として用いられる膜である。また、ＮｉＰ膜４に含まれるＰ（リン）の濃度は、６〜１５wt％（重量％）程度である。このＰの濃度が低いと、この後形成されるＮｉＧａＡｓ層が厚くなり、基板の反り量が大きくなる。Ｐの濃度が高いと、ＮｉＰ膜の付着力が悪くなる。
【００１３】
次に、ＮｉＰ膜４を窒素などの雰囲気中で、２００〜３００℃の温度で１０分間熱処理する。この結果、図４に示すように、ＮｉＰ膜４に含まれるＮｉがＧａＡｓ基板１側に拡散し、ＧａＡｓ基板１とＮｉＰ膜４との界面に、ＮｉＧａＡｓ層５が形成される。上記熱処理でＮｉＧａＡｓ層５が形成されたことにより、ＮｉＰ膜４のＧａＡｓ基板１への付着力を飛躍的に向上させることができる。また、上記熱処理を行う前は、ＮｉＰ膜４の全体または一部は非晶質である。上記熱処理後は、ＮｉＰ膜４の非晶質部分が結晶化され、安定した膜とすることができる。
【００１４】
次に、ＧａＡｓ基板１の裏面側に、置換金メッキ法により、全面にＡｕ膜を５０ｎｍ程度形成する。さらに、電解メッキ法により、Ａｕ膜を必要な膜厚だけ形成する。このとき、ＮｉＰ膜４は、Ａｕ膜を形成する際のメッキ給電層となっている。この結果、図５に示すように、ビアホール３の内面およびＧａＡｓ基板１の裏面側に、ＮｉＰ膜４を覆うように、Ａｕメッキ層６が形成される。
【００１５】
以上のようにして、図５に示すように、ＧａＡｓ基板１にビアホール３が形成され、その内面およびＧａＡｓ基板１の裏面にＮｉＧａＡｓ層５、ＮｉＰ層４、Ａｕメッキ層６を積層した構造を得ることができる。なお、上述した製造方法では、ＧａＡｓ基板１の裏面側にビアホール３を形成するようにしたが、ビアホール３を形成しない構造であっても良い。また、上記積層構造は、ＧａＡｓ基板１の表面側に形成されたものであっても良い。すなわち、ＧａＡｓ基板基板１の表面または裏面のいずれかの面にＮｉＧａＡｓ層５、ＮｉＰ層４、Ａｕメッキ層６を順次形成した構造であっても良い。
【００１６】
上記製造方法では、ＧａＡｓ基板１上にＮｉＰ膜４を形成し、熱処理を行うことにより、ＧａＡｓ基板１とＮｉＰ膜４との界面にＮｉＧａＡｓ層５が形成される（図４参照）。ここで、ＮｉＧａＡｓ層５の膜厚と、上記熱処理の熱処理温度との関係について説明する。図６は、ＧａＡｓ基板上に無電解メッキ法により２５０ｎｍ程度のＮｉＰ膜を形成し、熱処理を行った後の、ＮｉＰ膜とＮｉＧａＡｓ層の膜厚を示したものである。熱処理温度が１５０〜２５０℃のとき、ＮｉＰ膜の膜厚は１５０〜２００ｎｍ程度まで減少し、ＮｉＧａＡｓ層の厚さは、１５０〜２００ｎｍとなっている。従って、上記温度の熱処理を行うことにより、ＮｉＰ膜に含まれるＮｉがＧａＡｓ基板側に拡散し、ＧａＡｓ基板とＮｉＰ膜との界面に、１５０〜２００ｎｍ程度のＮｉＧａＡｓ層が形成されると考えられる。
【００１７】
上述したＮｉＧａＡｓ層がＧａＡｓ基板とＮｉＰ膜との間に形成されたことにより、ＮｉＧａＡｓ層を形成しない場合と比較して、ＮｉＰ膜のＧａＡｓ基板への付着力を飛躍的に向上させることができる。従って、ＮｉＰ膜をメッキ給電層としてＡｕメッキ層を形成する場合、ＧａＡｓ基板上に、膜厚ばらつきが小さく強度の安定した金属メッキ層を形成することができる。
【００１８】
次に、ＮｉＰ膜の膜厚に対するＮｉＧａＡｓ層の膜厚比と、ＧａＡｓ基板の反り量との関係を図７に示す。ＧａＡｓ基板の反り量は、上記膜厚比を大きくすると大きくなる。これは、上記膜厚比を大きくするとＧａＡｓ基板に与えられるストレスが大きくなるためと考えられる。ＧａＡｓ基板の反り量が大きくなると、電気測定やアセンブリ工程に支障をきたす。このため、ＧａＡｓ基板の反り量は、所定量以下とする必要がある。
【００１９】
電気測定やアセンブリ工程に影響しないＧａＡｓ基板の反り量が３．０以下のとき、上記膜厚比は１．５未満とすることが必要である。つまり、上述した製造方法において、ＮｉＰ膜に対するＮｉＧａＡｓ層の膜厚比を１．５未満とすることにより、ＮｉＰ膜のＧａＡｓ基板への付着力を向上させ、かつ、電気測定やアセンブリ工程に支障をきたさないメッキ給電層（ＮｉＰ膜）を形成することができる。
【００２０】
次に、ＧａＡｓ基板上に形成するＮｉＰ膜のリン濃度（重量％）をパラメータとして、ＮｉＰ膜を２５０℃で熱処理した後の、ＮｉＰ膜の膜厚に対するＮｉＧａＡｓ層の膜厚比を図８に示す。リン濃度の増加に伴い膜厚比は減少し、リン濃度が６％（重量％）以上のとき、膜厚比は１．５未満となる。従って、上述した製造方法において、ＮｉＰ膜に含まれるリン濃度（重量％）を６％以上とすることにより、ＮｉＰ膜のＧａＡｓ基板への付着力を向上させ、かつ、電気測定やアセンブリ工程に支障をきたさないメッキ給電層（ＮｉＰ膜）を形成することができる。
【００２１】
上述した半導体装置の構造および製造方法では、Ａｕメッキ層のメッキ給電層として、ＮｉＰ膜を形成する例を示した。しかし、ＮｉＰ膜に置き換えて、ＮｉＢ膜などのＮｉ系の無電解メッキ層を形成しても、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図２】半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図３】半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図４】半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図５】半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図６】ＮｉＰ膜の熱処理後のＮｉＰ膜、ＮｉＧａＡｓ層の膜厚を示す図。
【図７】ＧａＡｓ基板の反り量とＮｉＧａＡｓ層／ＮｉＰ膜の膜厚比との関係を示す図。
【図８】ＮｉＧａＡｓ層／ＮｉＰ膜の膜厚比とＮｉＰ膜のリン濃度との関係を示す図。
【符号の説明】
【００２３】
１  ＧａＡｓ基板、２  ビアホール受けメタル、３  ビアホール、４  ＮｉＰ膜、５  ＮｉＧａＡｓ層、６  Ａｕメッキ層。
【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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