(57)【要約】【課題】本発明は半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、半導体装置の洗浄工程において半導体装置の半導体層の腐食防止を可能とすることを目的とする。【解決手段】本発明に係る半導体装置は、半導体層と、前記半導体層に接続した電極部と、前記電極部に接続した、前記半導体層および前記電極部の構成材料よりイオン化傾向の大きい金属からなる犠牲金属層と、を備える。本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウェハに、半導体層と前記半導体層に接続した電極部を有する半導体装置と、前記半導体層と電気的に接続した電気接触領域と、を形成する形成工程と、洗浄液の電位に対して負の電位を導き得る導電体を、前記電気接触領域に接続する接続工程と、前記半導体ウェハを前記洗浄液に浸漬した状態で、前記電気接触領域に前記負の電位を印加しながら、洗浄する洗浄工程と、を備える。【選択図】図１
2009194033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層と、
前記半導体層に接続した電極部と、
前記電極部に接続した、前記半導体層および前記電極部の構成材料よりイオン化傾向の大きい金属からなる犠牲金属層と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記電極部がAlもしくはAuから構成される電極部であり、前記半導体層がAlGaAsから構成される半導体層であり、前記犠牲金属層がMoもしくはWから構成される金属層であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
半導体層と、
前記半導体層に接続した電極部と、
前記電極部に前記半導体層を介して電気的に接続した、前記半導体層および前記電極部の構成材料よりイオン化傾向の大きい半導体からなる犠牲半導体層と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記電極部がAlもしくはAuから構成される電極部であり、前記半導体層がAlGaAsから構成される半導体層であり、前記犠牲半導体層が前記半導体層よりもAl組成比が高いAlGaAsから構成される半導体層であることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
半導体ウェハに、半導体層と前記半導体層に接続した電極部を有する半導体装置と、前記半導体層と電気的に接続した電気接触領域と、を形成する形成工程と、
洗浄液の電位に対して負の電位を導き得る導電体を、前記電気接触領域に接続する接続工程と、
前記半導体ウェハを前記洗浄液に浸漬した状態で、前記電気接触領域に前記負の電位を印加しながら、洗浄する洗浄工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記半導体層と、前記半導体層を前記電気接触領域に電気的に接続する接続部とが、前記半導体ウェハの同一薄膜として形成されることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記電気接触領域が、前記半導体層とのオーミック接触を可能とする金属から形成されることを特徴とする請求項５乃至請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
半導体ウェハに、半導体層と前記半導体層に接続した電極部を有する半導体装置と、前記半導体層と電気的に接続した電気接触領域と、前記電極部と電気的に接続した電極接続部と、を形成する形成工程と、
前記電気接触領域と前記電極接続部との間に電位差を生じさせるための導電体を、前記電気接触領域と前記電極接続部のそれぞれに接続する接続工程と、
前記半導体ウェハを洗浄液に浸漬した状態で、前記電気接触領域に前記電極接続部に対する負の電位を印加しながら、洗浄する洗浄工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記半導体層と、前記半導体層を前記電気接触領域に電気的に接続する接続部とが、前記半導体ウェハの同一薄膜として形成されることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記電気接触領域が、前記半導体層とのオーミック接触を可能とする金属から形成されることを特徴とする請求項８乃至請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記電極部と前記電極接続部とが、前記半導体ウェハの同一薄膜として形成されることを特徴とする請求項８乃至請求項１０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半導体装置の製造方法に係り、半導体装置の洗浄工程において半導体装置の半導体層の腐食防止を可能とする、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造過程では半導体装置表面の残留不純物を除去するために洗浄処理を行う。従来、特開平７−６６１９８号公報に開示されるように、洗浄工程における半導体装置の配線層の腐食を防止する方法が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−６６１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置表面の残留不純物は半導体装置の信頼性低下要因となる。このため半導体装置の洗浄工程では十分な洗浄処理をおこないたい。その一方、洗浄処理をおこなうことにより半導体装置表面が腐食する可能性がある。上述した従来の方法は、洗浄工程において半導体装置表面の配線層が腐食する問題に対処するものである。しかし配線層以外の部分の腐食に対処できるものではない。
【０００５】
洗浄工程では半導体装置表面の配線層以外の部分が腐食することもある。本出願人は十分な洗浄処理を行うとき半導体装置表面の半導体層の腐食が顕著になることを実際に見出した。半導体層の腐食は半導体装置の出力電流が低下する原因になる。また半導体装置の高性能化のために半導体層の薄層化をおこないたい。ところが半導体層の腐食の影響は薄層化により大きくなることが知られている。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、洗浄工程での半導体層の腐食防止を可能とする、半導体装置および半導体装置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】
本発明に係る半導体装置は、半導体層と、前記半導体層に接続した電極部と、前記電極部に接続した、前記半導体層および前記電極部の構成材料よりイオン化傾向の大きい金属からなる犠牲金属層と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る他の半導体装置は、半導体層と、前記半導体層に接続した電極部と、前記電極部とは電気的に分離されるように配置した、前記半導体層の構成材料よりイオン化傾向の大きい半導体からなる犠牲半導体層と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウェハに半導体装置と、導電性を有する電気接触領域と、前記半導体装置の半導体層と前記電気接触領域の間を電気的に接続する接続部と、を形成する形成工程と、前記半導体ウェハを前記半導体装置用の洗浄液内に浸漬するように設置し、前記電気接触領域と電源装置の負極とを電気的に接続し、前記洗浄液内に電極用部材を設置するとともに前記電極用部材と前記電源装置の正極とを電気的に接続する、前記半導体装置の洗浄用設備の設置工程と、前記半導体ウェハを前記洗浄液内に浸漬するとともに、前記電気接触領域に前記電極用部材に対する負の電圧を前記電源装置により印加しながら、前記半導体装置を洗浄する洗浄工程と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、半導体ウェハに半導体装置と、導電性を有する電気接触領域と、前記半導体装置の半導体層と前記電気接触領域の間を電気的に接続する接続部と、前記半導体装置各々の電極部の間を電気的に接続する電極接続部と、を形成する形成工程と、前記半導体ウェハを前記半導体装置用の洗浄液内に浸漬するように設置し、前記電気接触領域と電源装置の負極とを電気的に接続し、前記電極接続部と前記電源装置の正極とを電気的に接続する、前記半導体装置の洗浄用設備の設置工程と、前記半導体ウェハを前記洗浄液内に浸漬するとともに、前記電気接触領域に前記電極接続部に対する負の電圧を前記電源装置により印加しながら、前記半導体装置を洗浄する洗浄工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、半導体装置の洗浄工程における半導体層の腐食防止が可能となる。これにより、半導体装置の洗浄処理を十分に実施できる。この結果、半導体装置の信頼性向上、高性能化が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
[実施の形態１の構成]
本実施形態は、洗浄工程において半導体層の腐食防止を可能とする半導体装置に関する。図１は本実施形態の半導体装置１０の縦断面図である。半導体装置１０は高電子移動度トランジスタである。半導体装置１０は半導体層１２を備える。図１に示すように、半導体層１２は、バッファー層１４、チャネル層１６、電子供給層１８、コンタクト層２０を順に積層することにより形成される。電子供給層１８はAlGaAsから構成される層である。コンタクト層２０は高濃度にドナーをドープしたGaAsから構成される層である。半導体装置１０は、中央にゲート電極２２、両端にオーミック電極２４を備える。ゲート電極２２は電子供給層１８と接続する。オーミック電極２４はコンタクト層２０と接続する。ゲート電極２２はリセス２６によりコンタクト層２０と分離されている。ゲート電極２２はAlから構成される。ゲート電極２２上にはMoからなる犠牲金属層２８が形成される。AlよりもMoの方がイオン化傾向は大きい。このため、ゲート電極２２よりも犠牲金属層２８の方がイオン化傾向は大きい。
【００１３】
[実施の形態１の動作]
図２は半導体装置３０を示す。半導体装置３０は半導体装置１０から犠牲金属層２８を除いたものである。図２（a）は洗浄工程後の半導体装置３０の断面図である。図２（a）に示すように、洗浄工程後、半導体装置３０に表面保護膜３２が形成される。一方、図２（b）は洗浄工程において半導体装置３０の表面がエッチングされる様子を示す図である。上述のようにゲート電極２２、電子供給層１８それぞれの構成材料はAl、 AlGaAsである。そしてAlよりもAlGaAsの方がイオン化傾向は大きい。このため、洗浄工程では、図２（b）に示すとおり電子供給層１８を正極、ゲート電極２２を負極とする電池が形成される。このため半導体装置３０表面では電子供給層１８の酸化反応が起こる。この結果、電子供給層１８はエッチングされる。このエッチングは半導体装置３０の信頼性低下、性能低下の要因となる。
【００１４】
本実施形態の半導体装置１０においては、上述のとおりゲート電極２２よりも犠牲金属層２８の方がイオン化傾向は大きい。このため、洗浄工程における半導体装置１０では、犠牲金属層２８を正極、ゲート電極２２を負極とする電池が構成される。このため犠牲金属層２８の酸化反応が起こる。この結果、図２（b）に示した電子供給層１８の酸化反応は抑制される。半導体装置１０では電子供給層１８のエッチングが抑制される。
【００１５】
本実施形態の構成によれば、半導体装置１０では、ゲート電極２２上に犠牲金属層２８を形成することで電子供給層１８のエッチングを抑制できる。これにより、半導体装置１０では、信頼性の向上、高性能化を実現することが可能となる。
【００１６】
[実施の形態１の変形例]
本実施形態の半導体装置１０においてゲート電極２２、犠牲金属層２８がそれぞれAl、Moから構成される。本実施形態はこれに限定されない。ゲート電極２２、犠牲金属層２８が、それぞれAu、Wから構成されてもよい。
【００１７】
実施の形態２．
[実施の形態２の構成]
本実施形態は、犠牲半導体層を設けることにより洗浄工程における半導体層の腐食防止を可能とする半導体装置に関する。図３は本実施形態の半導体装置３４の縦断面図である。半導体装置３４は半導体装置１０と類似する高電子移動度トランジスタである。半導体装置１０とは異なり半導体装置３４は犠牲金属層２８を備えていない。半導体装置３４は半導体層３６を備える。半導体層３６は、バッファー層１４、チャネル層１６、電子供給層３８、コンタクト層２０を順に積層することで形成される。コンタクト層２０の表面に犠牲半導体層４０を形成する。電子供給層３８はAlGaAs でAl組成比を0.2としたAl0.2Ga0.8Asから構成される層である。一方犠牲半導体層４０はAlGaAs でAl組成比を0.４としたAl0.4Ga0.6Asから構成される層である。AlGaAsは、Al組成比が高いほどイオン化傾向が大きい。このため電子供給層３８よりも犠牲半導体層４０の方が、イオン化傾向が大きい。また、犠牲半導体層４０は、コンタクト層２０および電子供給層３８を介して、ゲート電極２２と電気的に接続する。
【００１８】
[実施の形態２の動作]
本実施形態の半導体装置３４においては、上述のとおり電子供給層３８よりも犠牲半導体層４０の方がイオン化傾向は大きい。このため、洗浄工程における半導体装置３４では、犠牲半導体層４０を正極、ゲート電極２２を負極とする電池が構成される。これにより、図３に示すように犠牲半導体層４０の酸化反応が起こる。この結果、図２（b）に示した電子供給層１８の酸化反応は抑制される。半導体装置３４では電子供給層３８のエッチングが抑制される。
【００１９】
本実施形態の構成によれば、半導体装置３４では、コンタクト層２０上に犠牲半導体層４０を形成することで電子供給層３８のエッチングを抑制できる。これにより、半導体装置３４では、信頼性の向上、高性能化を実現することが可能となる。
【００２０】
[実施の形態２の変形例]
本実施形態の半導体装置は図３に示す１段リセス構造を有する構成である。本実施形態の半導体装置の構成はこれに限定されない。半導体装置の構成は図４に示す半導体装置４２のように２段リセス構造４４を備える構成でもよい。一般にリセスに近い位置に犠牲半導体層を配置した方が電子供給層３８のエッチングを抑制する効果は大きい。このため導体装置４２では１段目のリセス４８の表面に半犠牲半導体層４６を形成することとする。
【００２１】
本実施形態の半導体装置３４において犠牲半導体層４０はAl0.4Ga0.6Asから構成される層であるが、本発明はこれに限定されない。犠牲半導体層４０をAlGaAs でAl組成比を0.８としたAl0.8Ga0.2Asから構成される層にしてもよい。
【００２２】
実施の形態３．
[実施の形態３の構成]
本実施形態は半導体装置の製造方法に関する。本実施形態は半導体装置の半導体層の腐食防止を可能とする。本実施形態で形成する半導体ウェハ５０を図５に示す。図５（a）は半導体ウェハ５０の平面図である。半導体ウェハ５０は半導体装置５２を複数備える。半導体装置５２各々はゲート電極５４を備える。半導体装置５２間を電気的に分離するためにイオン注入により絶縁領域５６が形成される。隣接する半導体装置５２間にはイオン注入しないことによりチャネル接続部５８が形成される。チャネル接続部５８は隣接する半導体装置５２間を電気的に接続する。また半導体ウェハ５０は両端部にコンタクトパッド６０を備える。図５（a）においてA-A、B-Bで矢示された部分における、半導体ウェハ５０の縦断面図を、それぞれ図５（b）、（c）に示す。図５（b）に示すように、半導体装置５２とチャネル接続部５８は同一の半導体薄膜により形成される。コンタクトパッド６０は半導体層６２内のコンタクト層６４と接続する。これにより各半導体装置５２の半導体層６２とコンタクトパッド６０は電気的に接続する。一方、図５（c）に示すように、チャネル接続部５８以外の領域では、互いに隣接する半導体装置５２どうしは絶縁領域５６により電気的に分離される。
【００２３】
図６は本実施形態における半導体装置の洗浄工程を説明する図である。図６に示すように本実施形態の洗浄工程では、半導体ウェハ５０が洗浄曹６６内の低温に維持した純水６８に浸漬される。そして、半導体ウェハ５０のコンタクトパッド６０は電源装置７０の負極に導線７２を介して接続される。純水６８には電極棒７４もまた浸漬される。電極棒７４は電源装置７０の正極に導線７２を介して接続される。電極棒７４は半導体ウェハ５０の対向電極となる。
【００２４】
[実施の形態３の動作]
図６における半導体ウェハ５０では、図５に示すようにコンタクトパッド６０と半導体装置５２の半導体層６２が電気的に接続する。このため、半導体装置５２の半導体層６２には電極棒７４に対する負の電位が印加される。つまり、半導体装置５２の半導体層６２には表面の純水６８に対する負の電位が印加される。
【００２５】
上述した電位が印加されない状態ではゲート電極５４を負極、半導体層６２を正極とする電池が形成される。この場合、純水６８に露出した半導体装置５２の半導体層６２はエッチングされる。しかし上述のように負の電位が印加されることで上述の電池の形成が抑制される。これにより半導体層６２のエッチングは抑制される。
【００２６】
本実施形態の半導体装置の製造方法では、半導体装置５２の洗浄工程における半導体層６２のエッチングを抑制できる。これにより、半導体装置５２の、信頼性の向上、高性能化を実現することが可能となる。
【００２７】
[実施の形態３の変形例]
本実施形態おいては半導体装置の洗浄液として純水６８を用いた。しかし本実施形態はこれに限定されない。洗浄液としてレジスト剥離液のような溶剤や水溶液を使用してもよい。
【００２８】
実施の形態４．
[実施の形態４の構成]
本実施形態は半導体装置の製造方法に関する。本実施形態では半導体装置の半導体層の腐食防止を可能とする。本実施形態で形成する半導体ウェハ７６の平面図を図７に示す。半導体ウェハ７６は、図５に示す半導体ウェハ５０と同様に、半導体装置５２、チャネル接続部５８、絶縁領域５６、コンタクトパッド６０を備える。上下方向のゲート電極５４間にはゲート電極接続部７８が形成される。ゲート電極接続部７８は上下方向のゲート電極５４間を電気的に接続する。さらに半導体ウェハ７６は上端部にゲートコンタクトパッド８０を備える。ゲートコンタクトパッド８０に隣接するゲート電極５４とゲートコンタクトパッド８０の間にもゲート電極接続部７８が形成される。これにより各半導体装置５２のゲート電極５４とゲートコンタクトパッド８０は電気的に接続する。
【００２９】
図８は本実施形態における半導体装置の洗浄工程を説明する図である。図８に示すように本実施形態の洗浄工程では、半導体ウェハ７６が洗浄曹６６内の純水６８に浸漬される。そして、半導体ウェハ７６のゲートコンタクトパッド８０、コンタクトパッド６０は電源装置７０の正極、負極のそれぞれに導線７２を介して接続される。
【００３０】
[実施の形態４の動作]
図８における半導体ウェハ７６では、図５の半導体ウェハ５０と同様にコンタクトパッド６０と半導体装置５２の半導体層６２が電気的に接続する。またゲートコンタクトパッド８６と半導体装置５２のゲート電極５４が電気的に接続する。このため、半導体装置５２ではゲート電極５４に対する負の電位が半導体層６２に印加される。
【００３１】
上述した電位が印加されない状態ではゲート電極５４を負極、半導体層６２を正極とする電池が形成される。この場合、純水６８に露出した半導体装置５２の半導体層６２はエッチングされる。しかし上述のように負の電位が印加されることで上述の電池の形成が抑制される。これにより半導体層６２のエッチングは抑制される。
【００３２】
本実施形態の半導体装置の製造方法では、半導体装置５２の洗浄工程における半導体層６２のエッチングを抑制できる。これにより、半導体装置５２の、信頼性の向上、高性能化を実現することが可能となる。
【００３３】
[実施の形態４の変形例]
本実施形態における洗浄工程は図８に示す構成で実施される。しかし本実施形態はこの構成に限定されない。図９に示す構成で洗浄工程を実施してもよい。図９に示す構成では半導体ウェハ７６および電極棒７４が洗浄曹６６内の純水６８に浸漬される。そして半導体ウェハ７６のコンタクトパッド６０は電源装置７０の負極に導線７２を介して接続される。また半導体ウェハ７６のゲートコンタクトパッド８６および、電極棒７４が電源装置７０の正極に導線７２を介して接続される。これにより半導体装置５２の半導体層６２には、表面の純水６８に対する負の電位とともにゲート電極５４に対する負の電位もまた印加される。これにより半導体層６２のエッチングが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施の形態１の半導体装置の縦断面図である。
【図２】図１の半導体装置から犠牲金属層を除いた半導体装置の縦断面図である。
【図３】実施の形態２の半導体装置の縦断面図である。
【図４】実施の形態２の変形例の半導体装置の縦断面図である。
【図５】実施の形態３で形成する半導体ウェハを説明する図である。
【図６】実施の形態３における半導体装置の洗浄工程を説明する図である。
【図７】実施の形態４で形成する半導体ウェハの平面図である。
【図８】実施の形態４における半導体装置の洗浄工程を説明する図である。
【図９】実施の形態４の変形例における半導体装置の洗浄工程を説明する図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０；３０；３４；４２；５２  半導体装置
１２；３６；６２  半導体層
２２；５４  ゲート電極
２８  犠牲金属層
４０；４６  犠牲半導体層
５０；７６  半導体ウェハ
５８  チャネル接続部
６０  コンタクトパッド
６８  純水
７２  導線
７８  ゲート電極接続部
８０  ゲートコンタクトパッド
【図１】
2009194033.tif 000003
【図２】
2009194033.tif 000004
【図３】
2009194033.tif 000005
【図４】
2009194033.tif 000006
【図５】
2009194033.tif 000007
【図６】
2009194033.tif 000008
【図７】
2009194033.tif 000009
【図８】
2009194033.tif 000010
【図９】
2009194033.tif 000011