特開 2024-90942 半導体装置および半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024090942

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】半導体装置および半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 29/41 20060101AFI20240627BHJP

   H01L 21/288 20060101ALI20240627BHJP

   H01L 21/338 20060101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

H01L29/44 S

H01L21/288 E

H01L29/80 F

H01L29/80 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022207149

(22)【出願日】2022-12-23

(71)【出願人】

【識別番号】000154325

【氏名又は名称】住友電工デバイス・イノベーション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 健一

【テーマコード（参考）】

4M104

5F102

【Ｆターム（参考）】

4M104AA04

4M104AA07

4M104BB02

4M104BB05

4M104BB07

4M104BB09

4M104CC01

4M104DD08

4M104DD17

4M104DD34

4M104DD37

4M104DD52

4M104DD63

4M104DD65

4M104DD68

4M104EE17

4M104FF06

4M104FF07

4M104FF18

4M104GG12

4M104HH09

4M104HH16

5F102GB01

5F102GC01

5F102GD01

5F102GJ02

5F102GL04

5F102GM04

5F102GQ01

5F102GS02

5F102GS04

5F102GT01

5F102GV06

5F102GV08

5F102HC01

5F102HC11

5F102HC16

5F102HC19

5F102HC21

5F102HC30

(57)【要約】

【課題】絶縁層の剥離を抑制できる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置は、第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上に設けられた金属層と、前記金属層を覆う第２絶縁層と、を有し、前記金属層は、側面を備えた基部と、前記基部の上に設けられた傘部と、を有し、前記傘部は、前記側面に連なり、前記第１絶縁層に対向する第１面と、前記第１面とは反対の第２面と、を有し、前記第２絶縁層は、前記側面、前記第１面および前記第２面に直接接触する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１絶縁層と、
前記第１絶縁層の上に設けられた金属層と、
前記金属層を覆う第２絶縁層と、
を有し、
前記金属層は、
側面を備えた基部と、
前記基部の上に設けられた傘部と、
を有し、
前記傘部は、
前記側面に連なり、前記第１絶縁層に対向する第１面と、
前記第１面とは反対の第２面と、
を有し、
前記第２絶縁層は、前記側面、前記第１面および前記第２面に直接接触する、半導体装置。

【請求項2】

前記第２面の表面粗さＳａは、前記側面の表面粗さＳａよりも大きい、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記第２面の表面粗さＳａは、前記側面の表面粗さＳａの１０倍以上である、請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記第２面は、凸面である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記第２面は、前記第１面に連なる、請求項４に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記側面と前記第１面との境界と、前記第１面の端部との間の距離は、０．１μｍ以上２．０μｍ以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。

【請求項7】

前記金属層は、金層である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。

【請求項8】

前記第２絶縁層は、窒化シリコン層である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。

【請求項9】

第１絶縁層の上に、開口部を備えたマスクを形成する工程と、
前記開口部の内側および前記マスクの上にめっき層を形成する工程と、
前記めっき層を形成する工程の後に、前記マスクを除去する工程と、
前記マスクを除去する工程の後に、前記めっき層を覆う第２絶縁層を形成する工程と、
を有し、
前記めっき層は、
前記マスクの除去の前に前記開口部の内壁面に直接接触する側面を備えた基部と、
前記基部の上に設けられた傘部と、
を有し、
前記傘部は、
前記側面に連なり、前記マスクの除去の前に前記マスクの上面に直接接触する第１面と、
前記第１面とは反対の第２面と、
を有し、
前記第２絶縁層は、前記側面、前記第１面および前記第２面に直接接触する、半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、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】

従来、半導体層の上に絶縁層が形成され、絶縁層の上に密着層が形成され、密着層の上にシード層が形成され、シード層の上にめっき層が形成された半導体装置がある。密着層、シード層およびめっき層は表面保護用の絶縁層に覆われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１４１０５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の半導体装置では、表面保護用の絶縁層が、シード層およびめっき層から剥離することがある。表面保護用の絶縁層の剥離は、水分の侵入等による電気的特性の劣化を引き起こし得る。

【0005】

本開示は、絶縁層の剥離を抑制でき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】

【0006】

本開示の半導体装置は、第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上に設けられた金属層と、前記金属層を覆う第２絶縁層と、を有し、前記金属層は、側面を備えた基部と、前記基部の上に設けられた傘部と、を有し、前記傘部は、前記側面に連なり、前記第１絶縁層に対向する第１面と、前記第１面とは反対の第２面と、を有し、前記第２絶縁層は、前記側面、前記第１面および前記第２面に直接接触する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、絶縁層の剥離を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。

【図2】図２は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１）である。

【図3】図３は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その２）である。

【図4】図４は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その３）である。

【図5】図５は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その４）である。

【図6】図６は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その５）である。

【図7】図７は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その６）である。

【図8】図８は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その７）である。

【図9】図９は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その８）である。

【図10】図１０は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その９）である。

【図11】図１１は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１０）である。

【図12】図１２は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１１）である。

【図13】図１３は、側面および上面の表面粗さＳａの測定結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

【0010】

〔１〕 本開示の一態様に係る半導体装置は、第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上に設けられた金属層と、前記金属層を覆う第２絶縁層と、を有し、前記金属層は、側面を備えた基部と、前記基部の上に設けられた傘部と、を有し、前記傘部は、前記側面に連なり、前記第１絶縁層に対向する第１面と、前記第１面とは反対の第２面と、を有し、前記第２絶縁層は、前記側面、前記第１面および前記第２面に直接接触する。

【0011】

金属層が基部および傘部を有し、第１絶縁層に対向する第１面を傘部が有する。すなわち、平面視で、傘部は基部よりも広い。また、第２絶縁層が傘部の第２面および基部の側面に直接接触する。従って、傘部が設けられていない場合と比較して、第２絶縁層と金属層との接触面積が大きく、金属層と第２絶縁層との間に良好な密着性が得られる。このため、第２絶縁層の金属層からの剥離を抑制できる。

【0012】

〔２〕 〔１〕において、前記第２面の表面粗さＳａは、前記側面の表面粗さＳａよりも大きくてもよい。この場合、第２絶縁層と金属層との間により大きな接触面積が得られ、より優れた密着性が得られる。

【0013】

〔３〕 〔２〕において、前記第２面の表面粗さＳａは、前記側面の表面粗さＳａの１０倍以上であってもよい。第２面の表面粗さＳａの側面の表面粗さＳａに対する比が大きいほど、密着性の向上の効果が大きい。

【0014】

〔４〕 〔１〕から〔３〕のいずれかにおいて、前記第２面は、凸面であってもよい。この場合、第２面の面積を大きくしやすい。

【0015】

〔５〕 〔４〕において、前記第２面は、前記第１面に連なってもよい。この場合、第２面の面積を大きくしやすい。

【0016】

〔６〕 〔１〕から〔５〕のいずれかにおいて、前記側面と前記第１面との境界と、前記第１面の端部との間の距離は、０．１μｍ以上２．０μｍ以下であってもよい。この距離が大きいほど、平面視で、第２面を広くしやすく、第２面の面積を大きくしやすい。その一方で、この距離が過剰であると、金属層の近傍に配置されている配線等との間でショートが生じやすくなるおそれがある。

【0017】

〔７〕 〔１〕から〔６〕のいずれかにおいて、前記金属層は、金層であってもよい。この場合、金属層に低い電気抵抗を得やすい。

【0018】

〔８〕 〔１〕から〔７〕のいずれかにおいて、前記第２絶縁層は、窒化シリコン層であってもよい。この場合、金属層を水分の侵入等から保護しやすい。

【0019】

〔９〕 本開示の他の一態様に係る半導体装置の製造方法は、第１絶縁層の上に、開口部を備えたマスクを形成する工程と、前記開口部の内側および前記マスクの上にめっき層を形成する工程と、前記めっき層を形成する工程の後に、前記マスクを除去する工程と、前記マスクを除去する工程の後に、前記めっき層を覆う第２絶縁層を形成する工程と、を有し、前記めっき層は、前記マスクの除去の前に前記開口部の内壁面に直接接触する側面を備えた基部と、前記基部の上に設けられた傘部と、を有し、前記傘部は、前記側面に連なり、前記マスクの除去の前に前記マスクの上面に直接接触する第１面と、前記第１面とは反対の第２面と、を有し、前記第２絶縁層は、前記側面、前記第１面および前記第２面に直接接触する。

【0020】

めっき層が基部および傘部を有し、マスクの除去の前にマスクの上面に直接接触する第１面を傘部が有する。すなわち、平面視で、傘部は基部よりも広い。また、第２絶縁層が傘部の第２面および基部の側面に直接接触する。従って、第２絶縁層の金属層からの剥離を抑制できる。

【0021】

［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の実施形態について詳細に説明するが、本開示はこれらに限定されるものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。また、以下の説明では、ＸＹＺ直交座標系を用いるが、当該座標系は、説明のために定めるものであって、半導体装置の姿勢について限定するものではない。また、任意の点からみて、＋Ｚ側を上方、上側または上ということがあり、－Ｚ側を下方、下側または下ということがある。本開示において、「平面視」とは、対象物を上方か見ることをいい、「平面形状」とは、対象物を上方から見た形状のことをいう。

【0022】

実施形態はＧａＮ系高電子移動度トランジスタ（ｈｉｇｈ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＨＥＭＴ）を含む半導体装置に関する。図１は、実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。

【0023】

図１に示すように、実施形態に係る半導体装置１は、主として、基板１１と、半導体層１２と、ゲート電極２１Ｇと、ソース電極２１Ｓと、ドレイン電極２１Ｄとを有する。半導体装置１は、更に、バリアメタル層２２Ｓおよび２２Ｄと、密着層２３Ｓおよび２３Ｄと、シード層２４Ｓおよび２４Ｄと、めっき層２５Ｓおよび２５Ｄと、絶縁層３１、３２および３４とを有する。

【0024】

基板１１は、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）基板である。半導体層１２は基板１１の上に設けられている。半導体層１２は、例えばガリウム（Ｇａ）を含む窒化物半導体層である。窒化物半導体層は、電子走行層（チャネル層）および電子供給層（バリア層）等の高電子移動度トランジスタの一部を構成する。

【0025】

ソース電極２１Ｓおよびドレイン電極２１Ｄは半導体層１２の上に設けられている。ソース電極２１Ｓおよびドレイン電極２１ＤはＹ軸方向に平行に延びる。ソース電極２１Ｓおよびドレイン電極２１Ｄは半導体層１２にオーミック接触している。ソース電極２１Ｓおよびドレイン電極２１Ｄは、例えばアルミニウム（Ａｌ）電極である。

【0026】

絶縁層３１は半導体層１２の上に設けられている。絶縁層３１はソース電極２１Ｓおよびドレイン電極２１Ｄを覆う。絶縁層３１に、ソース電極２１Ｓの一部が露出する開口部３１Ｓと、ドレイン電極２１Ｄの一部が露出する開口部３１Ｄとが形成されている。開口部３１Ｓおよび３１ＤはＹ軸方向に平行に延びる。絶縁層３１は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）層である。

【0027】

バリアメタル層２２Ｓは、開口部３１Ｓの内側において、ソース電極２１Ｓの上に設けられている。バリアメタル層２２Ｄは、開口部３１Ｄの内側において、ドレイン電極２１Ｄの上に設けられている。バリアメタル層２２Ｓおよび２２ＤはＹ軸方向に平行に延びる。バリアメタル層２２Ｓおよび２２Ｄは、例えばチタンタングステン（ＴｉＷ）合金層である。

【0028】

絶縁層３２は絶縁層３１の上に設けられている。絶縁層３２はバリアメタル層２２Ｓおよび２２Ｄを覆う。絶縁層３２に、バリアメタル層２２Ｓの一部が露出する開口部３２Ｓと、バリアメタル層２２Ｄの一部が露出する開口部３２Ｄとが形成されている。開口部３２Ｓおよび３２ＤはＹ軸方向に平行に延びる。絶縁層３２は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）層である。絶縁層３１および３２は層間絶縁膜３３に含まれる。絶縁層３２は第１絶縁層の一例である。

【0029】

密着層２３Ｓは絶縁層３２の上に開口部３２Ｓを通じてバリアメタル層２２Ｓに接触するように形成されている。密着層２３Ｓは、開口部３２Ｓの内側においてバリアメタル層２２Ｓの上面に直接接触する。密着層２３Ｓは、更に、開口部３２Ｓの内壁面と、絶縁層３２の上面とに直接接触する。密着層２３Ｄは絶縁層３２の上に開口部３２Ｄを通じてバリアメタル層２２Ｄに接触するように形成されている。密着層２３Ｄは、開口部３２Ｄの内側においてバリアメタル層２２Ｄの上面に直接接触する。密着層２３Ｄは、更に、開口部３２Ｄの内壁面と、絶縁層３２の上面とに直接接触する。密着層２３Ｓおよび２３ＤはＹ軸方向に平行に延びる。密着層２３Ｓおよび２３Ｄは、例えばチタン（Ｔｉ）層である。密着層２３Ｓおよび２３Ｄが、チタンタングステン（ＴｉＷ）合金層、タンタル（Ｔａ）層、クロム（Ｃｒ）層、モリブデン（Ｍｏ）層またはニオブ（Ｎｂ）層であってもよい。

【0030】

シード層２４Ｓは密着層２３Ｓの上に設けられている。シード層２４Ｄは密着層２３Ｄの上に設けられている。シード層２４Ｓおよび２４Ｄは、例えば金（Ａｕ）層である。シード層２４Ｓおよび２４Ｄの厚さは、例えば１００ｎｍ程度である。

【0031】

めっき層２５Ｓはシード層２４Ｓの上に設けられている。めっき層２５Ｄはシード層２４Ｄの上に設けられている。めっき層２５Ｓおよび２５Ｄは、例えば金（Ａｕ）層である。めっき層２５Ｓおよび２５Ｄの厚さは、例えば４μｍ程度である。シード層２４Ｓおよびめっき層２５Ｓは金属積層体２６Ｓに含まれる。シード層２４Ｄおよびめっき層２５Ｄは金属積層体２６Ｄに含まれる。金属積層体２６Ｓおよび２６Ｄは金属層の一例である。

【0032】

金属積層体２６Ｓは、基部２７Ｓと、傘部２８Ｓとを有する。基部２７Ｓは、密着層２３Ｓの上に設けられており、側面７０Ｓを備える。基部２７Ｓの下面は密着層２３Ｓの上面に直接接触する。傘部２８Ｓは基部２７Ｓの上に設けられており、絶縁層３２に対向する下面６１Ｓと、下面６１Ｓとは反対の上面６２Ｓとを備える。下面６１Ｓは絶縁層３２の上面３２Ａに平行である。下面６１Ｓが上面３２Ａと完全に平行でなくてもよく、下面６１Ｓと上面３２Ａとのなす角が０°以上２０°以下であってもよい。すなわち、下面６１Ｓは、上面３２Ａとの間でなす角が０°以上２０°以下の面であってもよい。下面６１Ｓは基部２７Ｓの側面７０Ｓに連なる。上面６２Ｓの表面粗さＳａは、側面７０Ｓの表面粗さＳａよりも大きい。例えば、傘部２８Ｓはドーム状の形状を有する。例えば、上面６２Ｓは凸面であり、下面６１Ｓに連なる。平面視で、傘部２８Ｓは基部２７Ｓよりも広く、基部２７Ｓの輪郭は傘部２８Ｓの輪郭の内側にある。下面６１Ｓは第１面の一例であり、上面６２Ｓは第２面の一例である。

【0033】

金属積層体２６Ｄは、基部２７Ｄと、傘部２８Ｄとを有する。基部２７Ｄは、密着層２３Ｄの上に設けられており、側面７０Ｄを備える。基部２７Ｄの下面は密着層２３Ｄの上面に直接接触する。傘部２８Ｄは基部２７Ｄの上に設けられており、絶縁層３２に対向する下面６１Ｄと、下面６１Ｄとは反対の上面６２Ｄとを備える。下面６１Ｄは絶縁層３２の上面３２Ａに平行である。下面６１Ｄが上面３２Ａと完全に平行でなくてもよく、下面６１Ｄと上面３２Ａとのなす角が０°以上２０°以下であってもよい。すなわち、下面６１Ｄは、上面３２Ａとの間でなす角が０°以上２０°以下の面であってもよい。下面６１Ｄは基部２７Ｄの側面７０Ｄに連なる。上面６２Ｄの表面粗さＳａは、側面７０Ｄの表面粗さＳａよりも大きい。例えば、傘部２８Ｄはドーム状の形状を有する。例えば、上面６２Ｄは凸面であり、下面６１Ｄに連なる。平面視で、傘部２８Ｄは基部２７Ｄよりも広く、基部２７Ｄの輪郭は傘部２８Ｄの輪郭の内側にある。下面６１Ｄは第１面の一例であり、上面６２Ｄは第２面の一例である。

【0034】

層間絶縁膜３３に開口部３３Ｇが形成されている。開口部３３ＧはＹ軸方向に平行に延びる。開口部３３Ｇは、平面視でソース電極２１Ｓとドレイン電極２１Ｄとの間にある。ゲート電極２１Ｇは層間絶縁膜３３の上に設けられており、開口部３３Ｇを通じて半導体層１２にショットキー接触している。ゲート電極２１ＧはＹ軸方向に平行に延びる。ゲート電極２１Ｇは、例えば、上方に向かって順に積層されたニッケル（Ｎｉ）層、パラジウム（Ｐｄ）層および金（Ａｕ）層を有する。

【0035】

絶縁層３４は絶縁層３２の上に設けられている。絶縁層３４は、金属積層体２６Ｓと、密着層２３Ｓと、金属積層体２６Ｄと、密着層２３Ｄと、ゲート電極２１Ｇとを覆う。絶縁層３４は、密着層２３Ｓの側面と、基部２７Ｓの側面７０Ｓと、傘部２８Ｓの下面６１Ｓおよび上面６２Ｓとに直接接触する。絶縁層３４は、密着層２３Ｄの側面と、基部２７Ｄの側面７０Ｄと、傘部２８Ｄの下面６１Ｄおよび上面６２Ｄとに直接接触する。絶縁層３４は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）層である。

【0036】

例えば、絶縁層３４と密着層２３Ｓとの間の密着性は絶縁層３４と金属積層体２６Ｓとの密着性より高く、絶縁層３４と密着層２３Ｄとの間の密着性は絶縁層３４と金属積層体２６Ｄとの密着性より高い。絶縁層３４は第２絶縁層の一例である。

【0037】

次に、実施形態に係る半導体装置１の製造方法について説明する。図２から図１２は、実施形態に係る半導体装置１の製造方法を示す断面図である。

【0038】

まず、図２に示すように、例えば有機金属気相成長（ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法により、基板１１の上に半導体層１２を形成する。次に、半導体層１２の上にソース電極２１Ｓおよびドレイン電極２１Ｄを形成する。ソース電極２１Ｓおよびドレイン電極２１Ｄの形成では、成長マスクを用いた蒸着法による金属層、例えばＡｌ層の成長を行い、その後に成長マスクを除去する。つまり、ソース電極２１Ｓおよびドレイン電極２１Ｄは、例えば蒸着およびリフトオフにより形成できる。次に、ソース電極２１Ｓおよびドレイン電極２１Ｄを覆う絶縁層３１を半導体層１２の上に形成する。絶縁層３１は、例えばプラズマＣＶＤ法により形成できる。

【0039】

次に、図３に示すように、絶縁層３１に開口部３１Ｓおよび３１Ｄを形成する。開口部３１Ｓおよび３１Ｄの形成では、例えばレジストパターンをマスクとして用いた反応性イオンエッチング（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）を行う。絶縁層３１のエッチングには、例えばフッ素（Ｆ）を含む反応性ガスが用いられる。絶縁層３１のエッチング後にレジストパターンを除去する。

【0040】

次に、図４に示すように、開口部３１Ｓの内側においてソース電極２１Ｓの上にバリアメタル層２２Ｓを形成し、開口部３１Ｄの内側においてドレイン電極２１Ｄの上にバリアメタル層２２Ｄを形成する。バリアメタル層２２Ｓおよび２２Ｄの形成では、例えばスパッタ法による金属層、例えばＴｉＷ層の形成を行い、エッチングマスクを用いたエッチングによるパターニングを行う。バリアメタル層２２Ｓおよび２２Ｄのエッチング後にエッチングマスクを除去する。

【0041】

次に、図５に示すように、バリアメタル層２２Ｓおよび２２Ｄを覆う絶縁層３２を絶縁層３１の上に形成する。絶縁層３２は、例えばプラズマＣＶＤ法により形成できる。次に、絶縁層３２に開口部３２Ｓおよび３２Ｄを形成する。開口部３２Ｓおよび３２Ｄの形成では、例えばレジストパターンをマスクとして用いたＲＩＥを行う。絶縁層３２のエッチングには、例えばＦを含む反応性ガスが用いられる。絶縁層３２のエッチング後にレジストパターンを除去する。

【0042】

次に、図６に示すように、レジストパターン１０１を絶縁層３２の上に形成する。レジストパターン１０１は、平面視でめっき層２５Ｓを形成する領域よりも若干広い開口部１０１Ｓと、平面視でめっき層２５Ｄを形成する領域よりも若干広い開口部１０１Ｄとを有する。次に、上側の全面に、密着層２３Ｓおよび２３Ｄとなる金属層１２３、例えばＴｉ層と、シード層２４Ｓおよび２４Ｄとなる金属層１２４、例えばＡｕ層とをこの順で形成する。金属層１２３および１２４は、例えばスパッタ法により形成できる。

【0043】

次に、図７に示すように、レジストパターン１０２を金属層１２４の上に形成する。レジストパターン１０１は、めっき層２５Ｓが形成される開口部１０２Ｓと、めっき層２５Ｄが形成される開口部１０２Ｄとを有する。レジストパターン１０２の厚さは、開口部１０２Ｓに面する部分でめっき層２５Ｓよりも薄く、開口部１０２Ｄに面する部分でめっき層２５Ｄよりも薄くなるようにする。例えば、レジストパターン１０２の厚さは２μｍである。レジストパターン１０２はマスクの一例であり、開口部１０２Ｓおよび１０２Ｄは開口部の一例である。

【0044】

次に、図８に示すように、開口部１０２Ｓの内側において金属層１２４の上にめっき層２５Ｓを形成し、開口部１０２Ｄの内側において金属層１２４の上にめっき層２５Ｄを形成する。めっき層２５Ｓおよび２５Ｄの形成では、例えば金属層１２４を給電経路として用いた電解めっきを行う。

【0045】

めっき層２５Ｓは、開口部１０２Ｓの内側だけでなく、開口部１０２Ｓから溢れるようにして、レジストパターン１０２の上にも形成する。めっき層２５Ｓの上面が凸面となってもよい。めっき層２５Ｄは、開口部１０２Ｄの内側だけでなく、開口部１０２Ｄから溢れるようにして、レジストパターン１０２の上にも形成する。めっき層２５Ｄの上面が凸面となってもよい。めっき層２５Ｓの側面がレジストパターン１０２の開口部１０２Ｓの内壁面に直接接触するのに対し、めっき層２５Ｓの上面は固体に直接接触しない。このため、めっき層２５Ｓの上面の表面粗さＳａがめっき層２５Ｓの側面の表面粗さＳａよりも大きくなる。また、めっき層２５Ｄの側面がレジストパターン１０２の開口部１０２Ｄの内壁面に直接接触するのに対し、めっき層２５Ｄの上面は固体に直接接触しない。このため、めっき層２５Ｄの上面の表面粗さＳａがめっき層２５Ｄの側面の表面粗さＳａよりも大きくなる。

【0046】

次に、図９に示すように、レジストパターン１０２を除去する。次に、金属層１２４および１２３の、めっき層２５Ｓの基部２７Ｓに含まれる部分に覆われていない部分と、金属層１２４および１２３の、めっき層２５Ｄの基部２７Ｄに含まれる部分に覆われていない部分とをエッチングにより除去する。この結果、金属層１２３から密着層２３Ｓおよび２３Ｄが形成され、金属層１２４からシード層２４Ｓおよび２４Ｄが形成される。シード層２４Ｓおよびめっき層２５Ｓを含む金属積層体２６Ｓは、基部２７Ｓと、傘部２８Ｓとを有し、シード層２４Ｄおよびめっき層２５Ｄを含む金属積層体２６Ｄは、基部２７Ｄと、傘部２８Ｄとを有する。基部２７Ｓの側面７０Ｓは、レジストパターン１０２の除去前に開口部１０２Ｓの内壁面に直接接触していた面である。基部２７Ｄの側面７０Ｄは、レジストパターン１０２の除去前に開口部１０２Ｄの内壁面に直接接触していた面である。傘部２８Ｓの下面６１Ｓは、側面７０Ｓに連なり、レジストパターン１０２の除去前にレジストパターン１０２の上面に直接接触していた面である。傘部２８Ｄの下面６１Ｄは、側面７０Ｄに連なり、レジストパターン１０２の除去前にレジストパターン１０２の上面に直接接触していた面である。

【0047】

次に、図１０に示すように、レジストパターン１０１を除去する。次に、熱処理を行う。例えば、熱処理の温度は３５０℃程度とし、熱処理の時間は３０分間程度とする。熱処理の結果、めっき層２５Ｓ中の不純物、例えば炭素（Ｃ）がめっき層２５Ｓの表面の近傍に凝集し、めっき層２５Ｄ中の不純物、例えばＣがめっき層２５Ｄの表面の近傍に凝集する。次に、ドライエッチングにより、めっき層２５Ｓおよびシード層２４Ｓを含む金属積層体２６Ｓの表層部と、めっき層２５Ｄおよびシード層２４Ｄを含む金属積層体２６Ｄの表層部とを除去する。ドライエッチングの結果、不純物が凝集した部分がめっき層２５Ｓおよび２５Ｄから除去される。

【0048】

次に、図１１に示すように、絶縁層３１および３２を含む層間絶縁膜３３に開口部３３Ｇを形成する。開口部３３Ｇの形成では、例えばレジストパターンをマスクとして用いたＲＩＥを行う。層間絶縁膜３３のエッチングには、例えばＦを含む反応性ガスが用いられる。層間絶縁膜３３のエッチング後にレジストパターンを除去する。次に、絶縁層３２の上に、開口部３３Ｇを通じて半導体層１２にショットキー接触するゲート電極２１Ｇを形成する。ゲート電極２１Ｇの形成では、成長マスクを用いた蒸着法による金属層の成長を行い、その後に成長マスクを除去する。つまり、ゲート電極２１Ｇは、例えば蒸着およびリフトオフにより形成できる。

【0049】

次に、図１２に示すように、絶縁層３４を絶縁層３２の上に形成する。絶縁層３４は、例えばプラズマＣＶＤ法により形成できる。絶縁層３４は、金属積層体２６Ｓと、密着層２３Ｓと、金属積層体２６Ｄと、密着層２３Ｄと、ゲート電極２１Ｇとを覆う。絶縁層３４は、密着層２３Ｓの側面と、基部２７Ｓの側面７０Ｓと、傘部２８Ｓの下面６１Ｓおよび上面６２Ｓとに直接接触する。絶縁層３４は、密着層２３Ｄの側面と、基部２７Ｄの側面７０Ｄと、傘部２８Ｄの下面６１Ｄおよび上面６２Ｄとに直接接触する。

【0050】

このようにして、実施形態に係る半導体装置１を製造できる。

【0051】

実施形態に係る半導体装置１においては、金属積層体２６Ｓが基部２７Ｓおよび傘部２８Ｓを有し、絶縁層３２に対向する下面６１Ｓを傘部２８Ｓが有する。すなわち、平面視で、傘部２８Ｓは基部２７Ｓよりも広い。また、絶縁層３４が傘部２８Ｓの上面６２Ｓおよび基部２７Ｓの側面７０Ｓに直接接触する。従って、傘部２８Ｓが設けられていない場合と比較して、絶縁層３４と金属積層体２６Ｓとの接触面積が大きく、金属積層体２６Ｓと絶縁層３４との間に良好な密着性が得られる。このため、絶縁層３４の金属積層体２６Ｓからの剥離を抑制できる。

【0052】

同じく、金属積層体２６Ｄが基部２７Ｄおよび傘部２８Ｄを有し、絶縁層３２に対向する下面６１Ｄを傘部２８Ｄが有する。すなわち、平面視で、傘部２８Ｄは基部２７Ｄよりも広い。また、絶縁層３４が傘部２８Ｄの上面６２Ｄおよび基部２７Ｄの側面７０Ｄに直接接触する。従って、傘部２８Ｄが設けられていない場合と比較して、絶縁層３４と金属積層体２６Ｄとの接触面積が大きく、金属積層体２６Ｄと絶縁層３４との間に良好な密着性が得られる。このため、絶縁層３４の金属積層体２６Ｄからの剥離を抑制できる。

【0053】

上面６２Ｓの表面粗さＳａが側面７０Ｓの表面粗さＳａよりも大きい場合、絶縁層３４と金属積層体２６Ｓとの間により大きな接触面積が得られ、より優れた密着性が得られる。上面６２Ｄの表面粗さＳａが側面７０Ｄの表面粗さＳａよりも大きい場合、絶縁層３４と金属積層体２６Ｄとの間により大きな接触面積が得られ、より優れた密着性が得られる。上面６２Ｓ、６２Ｄの表面粗さＳａが側面７０Ｓ、７０Ｄの表面粗さＳａの１０倍以上であってもよく、２０倍以上であってもよく、３０倍以上であってもよく、４０倍以上であってもよい。上面６２Ｓ、６２Ｄの表面粗さＳａの側面７０Ｓ、７０Ｄの表面粗さＳａに対する比が大きいほど、密着性の向上の効果が大きい。

【0054】

上面６２Ｓが凸面であることで、上面６２Ｓの面積を大きくしやすく、上面６２Ｄが凸面であることで、上面６２Ｄの面積を大きくしやすい。また、上面６２Ｓが下面６１Ｓに連なることでも、上面６２Ｓの面積を大きくしやすく、上面６２Ｄが下面６１Ｄに連なることでも、上面６２Ｄの面積を大きくしやすい。

【0055】

側面７０Ｓ、７０Ｄと下面６１Ｓ、６１Ｄとの境界と、下面６１Ｓ、６１Ｄの端部との間の距離は、例えば０．１μｍ以上２．０μｍ以下であり、０．３μｍ以上１．８μｍ以下であってもよく、０．５μｍ以上１．５μｍ以下であってもよい。この距離が大きいほど、平面視で、上面６２Ｓ、６２Ｄを広くしやすく、上面６２Ｓ、６２Ｄの面積を大きくしやすい。その一方で、この距離が過剰であると、当該金属積層体２６Ｓ、２６Ｄの近傍に配置されている配線等との間でショートが生じやすくなるおそれがある。側面７０Ｓ、７０Ｄと下面６１Ｓ、６１Ｄとの境界と、下面６１Ｓ、６１Ｄの端部との間の距離は、例えば電子顕微鏡観察により測定できる。

【0056】

金属積層体２６ＳがＡｕ層であることで、金属積層体２６Ｓに低い電気抵抗を得やすく、金属積層体２６ＤがＡｕ層であることで、金属積層体２６Ｄに低い電気抵抗を得やすい。また、密着層２３ＳがＴｉ層、ＴｉＷ合金層、Ｔａ層、Ｃｒ層、Ｍｏ層またはＮｂ層であることで、絶縁層３２と金属積層体２６Ｓとの間に良好な密着性が得やすく、密着層２３ＤがＴｉ層、ＴｉＷ合金層、Ｔａ層、Ｃｒ層、Ｍｏ層またはＮｂ層であることで、絶縁層３２と金属積層体２６Ｄとの間に良好な密着性が得やすい。

【0057】

絶縁層３４がＳｉＮ層であることで、金属積層体２６Ｓ、金属積層体２６Ｄ、密着層２３Ｓおよび密着層２３Ｄを水分の侵入等から保護しやすい。

【0058】

本願発明者は、実際に上記の実施形態にならって金属積層体２６Ｓ、２６Ｄに相当する金属層を形成し、原子間力顕微鏡（ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＡＦＭ）を用いて金属層の観察を行った。この観察の際に、側面７０Ｓ、７０Ｄに相当する側面の表面粗さＳａと、上面６２Ｓ、６２Ｄに相当する上面の表面粗さＳａとを測定した。この結果を図１３に示す。図１３の縦軸は表面粗さＳａ（線形スケール）を示すが、上面の表面粗さＳａは側面の表面粗さＳａの５０倍程度であった。

【0059】

以上、実施形態について詳述したが、本開示は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形および変更が可能である。

【符号の説明】

【0060】

１：半導体装置
１１：基板
１２：半導体層
２１Ｄ：ドレイン電極
２１Ｇ：ゲート電極
２１Ｓ：ソース電極
２２Ｄ、２２Ｓ：バリアメタル層
２３Ｄ、２３Ｓ：密着層
２４Ｄ、２４Ｓ：シード層
２５Ｄ、２５Ｓ：めっき層
２６Ｄ、２６Ｓ：金属積層体
２７Ｄ、２７Ｓ：基部
２８Ｄ、２８Ｓ：傘部
３１、３２、３４：絶縁層
３１Ｄ、３１Ｓ、３２Ｄ、３２Ｓ、３３Ｇ：開口部
３２Ａ、６２Ｄ、６２Ｓ：上面
３３：層間絶縁膜
６１Ｄ、６１Ｓ：下面
７０Ｄ、７０Ｓ：側面
１０１、１０２：レジストパターン
１０１Ｄ、１０１Ｓ、１０２Ｄ、１０２Ｓ：開口部
１２３、１２４：金属層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】