半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

将具有GaN表面(2)的基板(1)一边照射紫外光一边浸渍于包含氢氧化钾和镀敷催化剂金属盐的催化剂金属溶液(4)中，而在GaN表面(2)析出催化剂金属(5)。通过无电镀而在析出了催化剂金属(5)的基板(1)的GaN表面(2)形成金属膜(7)。(7)。(7)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置及其制造方法


[0001]本公开涉及在基板的GaN表面形成金属膜的半导体装置及其制造方法。

技术介绍

[0002]GaN基板或外延生长了GaN层的半导体基板，使用在包含半导体晶体管构造的集成电路(IC)中。由于GaN具有高电子迁移率以及宽带隙的特性，所以被广泛用作高频器件或激光发光器件。其中，公开了一种使用光电化学反应对GaN进行蚀刻的方法(例如，参照非专利文献1)。
[0003]非专利文献1：信学技报IEICE Technical Report ED2019
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98，MW2019
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132(2020
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01)，使用了无接触光电化学(PEC)蚀刻的凹槽栅HEMT的制作，堀切文正
[0004]在作为高频器件的MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit：单片微波集成电路)的制造方法中，包括通过在半导体基板之上利用图案化形成金属膜来构成电路的工序。但是，由于GaN与金属的反应性低而存在金属膜的密接性差这样的问题。另外，在MMIC中，存在被称为通孔构造的将半导体基板的表面与背面相连的电极以及布线的构造。若通过溅射法或蒸镀法形成金属膜，则形成于通孔侧壁的膜的厚度变得比形成于其他表面的膜的厚度极薄。因此，难以得到导电所需的膜厚。在镀敷法中，即使对这样的构造也能够比较良好地成膜，但没有在GaN表面直接进行镀敷的技术。

技术实现思路

[0005]本公开是为了解决上述那样的课题所做出的，其目的在于得到一种能够在基板的GaN表面形成密接性良好的金属膜的半导体装置及其制造方法。
[0006]本公开所涉及的半导体装置的制造方法具备如下工序：将具有GaN表面的基板一边照射紫外光一边浸渍于包含氢氧化钾和镀敷催化剂金属盐的溶液中，而在上述GaN表面析出催化剂金属；和通过无电镀而在析出了上述催化剂金属的上述基板的上述GaN表面形成金属膜。
[0007]在本公开中，将具有GaN表面的基板一边照射紫外光一边浸渍于包含氢氧化钾和镀敷催化剂金属盐的溶液中，而在GaN表面析出催化剂金属。通过这样对析出了催化剂金属的GaN表面进行无电镀，能够形成金属膜。由于与GaN结晶的Ga置换来析出催化剂金属，所以催化剂金属与基板的结合牢固，能够得到高密接性。因此，能够在基板的GaN表面形成密接性良好的金属膜。
附图说明
[0008]图1是表示实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0009]图2是表示实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0010]图3是表示实施方式1所涉及的半导体装置的剖视图。
[0011]图4是表示实施方式1所涉及的半导体装置的变形例1的剖视图。
[0012]图5是表示实施方式1所涉及的半导体装置的变形例2的剖视图。
[0013]图6是表示实施方式1所涉及的半导体装置的变形例2的制造方法的剖视图。
[0014]图7是表示实施方式1所涉及的半导体装置的变形例2的制造方法的剖视图。
[0015]图8是表示实施方式1所涉及的半导体装置的变形例2的制造方法的剖视图。
[0016]图9是表示实施方式2所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0017]图10是表示实施方式2所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0018]图11是表示实施方式3所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0019]图12是表示实施方式3所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0020]图13是表示实施方式3所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0021]图14是表示实施方式3所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0022]图15是表示实施方式3所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0023]图16是表示实施方式3所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0024]图17是表示比较例所涉及的半导体装置的动作的剖视图。
[0025]图18是表示实施方式3所涉及的半导体装置的动作的剖视图。
具体实施方式
[0026]参照附图对实施方式所涉及的半导体装置及其制造方法进行说明。对相同或对应的构成要素标注相同的附图标记，有时省略重复说明。
[0027]实施方式1
[0028]图1以及图2是表示实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。基板1为GaN基板、或在SiC基板之上使GaN层外延生长而成的基板，具有露出了GaN的表面亦即GaN表面2。
[0029]首先，如图1所示，将基板1一边照射具有GaN的带隙以上的能量的紫外光3一边浸渍于包含氢氧化钾和镀敷催化剂金属盐的催化剂金属溶液4中。
[0030]通过照射紫外光3而利用光电化学(PEC:Photoelectrochemical)反应对GaN表面2进行蚀刻。当在包含氢氧化钾的溶液中浸渍基板1，并照射具有GaN的带隙以上的能量的紫外光3时，如下式所示，产生空穴的同时发生Ga的离子化。Ga离子与氢氧化物离子反应而成为Ga2O3，溶解于溶液中。在式中，(s)为固体，(g)为气体，(l)为液体。通过在氢氧化钾溶液中溶解添加作为无电镀催化剂的金属盐，能够使用在Ga溶解反应中产生的空穴而在GaN表面2析出催化剂金属5。
[0031][0032]氢氧化钾的浓度0.005～0.05mol/L适合基板1的溶解。催化剂金属溶液4只要包含氢氧化钾和镀敷催化剂金属盐即可，也可以包含其他成分。这在以后说明的所有的溶液中通用。
[0033]紫外光3具有GaN的带隙以上的能量。GaN半导体的带隙为3.4eV，按波长为365nm，因此紫外光3的波长为365nm以下。
[0034]作为催化剂金属，使用钯(Pd)、金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、铜(Cu)、镍(Ni)、锡(Sn)、
钌(Ru)等对无电镀析出具有催化剂活性的金属。
[0035]若在溶液中作用于GaN表面2的催化剂金属离子多，则无助于与基板1的Ga置换的反应，所析出的催化剂金属的氧化物增加。由于氧化物的混合存在，而在下一工序形成的无电镀膜与基板1的密接性降低。另一方面，在催化剂金属少的情况下，由于催化剂金属无法充分地覆盖于GaN表面2所以密接性下降。这样，无论催化剂金属浓度过高还是过低，镀敷膜的密接性都会降低。因此，催化剂金属溶液4中的催化剂金属的离子浓度优选为0.1mmol/L至2.0mmol/L。
[0036]催化剂金属溶液4的温度优选为10℃至50℃。当催化剂金属溶液4的温度比50℃高时，由于与基板1之间的基板界面反应以外的氧化等所引起的析出增加，所以密接性降低。当催化剂金属溶液4的温度比10℃低时，催化剂金属溶液4与基板1的反应不进展，析出不进展。
[0037]利用催化剂金属溶液4进行的处理的时间优选为1分钟至5分钟。若处理时间比1分钟短，则催化剂金属5的形成不充分。若处理时间比5分钟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具备如下工序：将具有GaN表面的基板一边照射紫外光一边浸渍于包含氢氧化钾和镀敷催化剂金属盐的催化剂金属溶液中，而在所述GaN表面析出催化剂金属；和通过无电镀而在析出了所述催化剂金属的所述基板的所述GaN表面形成金属膜。2.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具备如下工序：将具有GaN表面的基板一边照射紫外光一边浸渍于添加了过二硫酸钾的氢氧化钾溶液中，而对所述GaN表面进行蚀刻；将蚀刻了所述GaN表面的所述基板浸渍于包含镀敷催化剂金属盐的催化剂金属溶液中，而在所述GaN表面析出催化剂金属；以及通过无电镀而在析出了所述催化剂金属的所述基板的所述GaN表面形成金属膜。3.根据权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，还具备如下工序：在将所述基板浸渍于所述氢氧化钾溶液之前，在所述基板的所述GaN表面形成掩模图案。4.根据权利要求2或3所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述氢氧化钾溶液中的所述过二硫酸钾的浓度为0.01～0.1mol/L。5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述紫外光的波长为365nm以下。6.根据权利要求1～5中任一项所述的半导体装...

【专利技术属性】
技术研发人员：西泽弘一郎，津波大介，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：