特開 2024-91550 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】P2024091550

(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 21/28 20060101ALI20240627BHJP

   H01L 21/283 20060101ALI20240627BHJP

   H01L 29/417 20060101ALI20240627BHJP

   H01L 21/338 20060101ALN20240627BHJP

【ＦＩ】

H01L29/44 S

H01L21/28 301R

H01L21/283 C

H01L29/50 J

H01L29/80 H

H01L29/80 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023214006

(22)【出願日】2023-12-19

(31)【優先権主張番号】P 2022207148

(32)【優先日】2022-12-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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）】

4M104AA03

4M104BB02

4M104BB05

4M104BB13

4M104CC03

4M104DD34

4M104DD37

4M104DD51

4M104DD63

4M104DD68

4M104DD77

4M104DD79

4M104EE06

4M104EE17

4M104FF06

4M104FF18

4M104GG20

4M104HH09

5F102GB01

5F102GC01

5F102GD01

5F102GJ02

5F102GL04

5F102GM04

5F102GQ01

5F102GV06

5F102GV08

5F102HC01

5F102HC11

5F102HC15

5F102HC19

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、基板と、前記基板の上に設けられた第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上に設けられた第１金属層と、前記第１金属層の上に設けられた第２金属層と、前記第１金属層および前記第２金属層を覆う第２絶縁層と、を有し、前記第１金属層の上面は、前記第２金属層が接触する第１領域と、前記第２金属層から離れた第２領域と、を有し、前記第２絶縁層は、前記第１金属層の側面および前記第２領域と、前記第２金属層の上面および側面とに直接接触し、前記第１金属層の幅は、前記基板に平行な方向において、前記第２金属層の幅以上である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板の上に設けられた第１絶縁層と、
前記第１絶縁層の上に設けられた第１金属層と、
前記第１金属層の上に設けられた第２金属層と、
前記第１金属層および前記第２金属層を覆う第２絶縁層と、
を有し、
前記第１金属層の上面は、
前記第２金属層が接触する第１領域と、
前記第２金属層から離れた第２領域と、
を有し、
前記第２絶縁層は、前記第１金属層の側面および前記第２領域と、前記第２金属層の上面および側面とに直接接触し、
前記第１金属層の幅は、前記基板に平行な方向において、前記第２金属層の幅以上である、半導体装置。

【請求項2】

前記第２絶縁層と前記第１金属層との間の密着性は、前記第２絶縁層と前記第２金属層との密着性よりも高い、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記第２金属層は、金層である、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記第１金属層は、チタン層、チタンタングステン合金層、タンタル層、クロム層、モリブデン層またはニオブ層である、請求項３に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記第２絶縁層は、窒化シリコン層である、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記第１金属層の上面に垂直な方向からの平面視で、前記第２領域は、幅の平均値が０．１０μｍ以上の環状の形状を有する、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。

【請求項7】

前記第２金属層の側面は曲面を有し、
前記曲面は、前記第２金属層からみて当該曲面の内側に接触円の中心が位置する方向に湾曲している、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。

【請求項8】

基板の上に第１絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層の上に第１金属層を形成する工程と、
前記第１金属層の上にシード層を形成する工程と、
前記シード層の上にめっき層を形成して、前記シード層および前記めっき層を含む第２金属層を得る工程と、
前記第１金属層の上面が、前記第２金属層が接触する第１領域と、前記第２金属層から離れた第２領域と、を有するように、前記第２金属層をエッチングする工程と、
前記第１金属層の側面および前記第２領域と、前記第２金属層の上面および側面とに直接接触する第２絶縁層を形成する工程と、
を有する、半導体装置の製造方法。

【請求項9】

基板の上に第１絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層の上に第３金属層を形成する工程と、
前記第３金属層の上に第２金属層を形成する工程と、
前記第２金属層を覆うエッチングマスクを形成する工程と、
前記エッチングマスクから露出する前記第３金属層をエッチングして、前記第２金属層が接触する第１領域と、前記第２金属層から離れた第２領域と、を有する上面を有する第１金属層を前記第３金属層から形成する工程と、
前記エッチングマスクを除去する工程と、
前記第１金属層の側面および前記第２領域と、前記第２金属層の上面および側面とに直接接触する第２絶縁層を形成する工程と、
を有する、半導体装置の製造方法。

【請求項10】

前記第２金属層をエッチングする工程のエッチングは、ヨウ素系のエッチャントを用いたウェットエッチングである、請求項８に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項11】

前記シード層を形成する工程において、形成された前記シード層の幅は、前記基板に平行な方向において、前記第１金属層の幅以下である、請求項８に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項12】

前記第１金属層を前記第３金属層から形成する工程において、形成された前記第１金属層の幅は、前記基板に平行な方向において、前記第２金属層の幅以上である、請求項９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の積層構造体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、積層構造体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、基板と、前記基板の上に設けられた第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上に設けられた第１金属層と、前記第１金属層の上に設けられた第２金属層と、前記第１金属層および前記第２金属層を覆う第２絶縁層と、を有し、前記第１金属層の上面は、前記第２金属層が接触する第１領域と、前記第２金属層から離れた第２領域と、を有し、前記第２絶縁層は、前記第１金属層の側面および前記第２領域と、前記第２金属層の上面および側面とに直接接触し、前記第１金属層の幅は、前記基板に平行な方向において、前記第２金属層の幅以上である。

【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、第１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、第１実施形態における密着層の上面の構成を示す上面図である。

【図3】図３は、第１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4】図４は、第１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5】図５は、第１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6】図６は、第１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7】図７は、第１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8】図８は、第１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9】図９は、第１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10】図１０は、第１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11】図１１は、第１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12】図１２は、第１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13】図１３は、第１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14】図１４は、第１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１２）である。

【図15】図１５は、第２実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。

【図16】図１６は、第２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17】図１７は、第２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18】図１８は、第２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19】図１９は、第２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20】図２０は、第２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21】図２１は、第２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22】図２２は、第２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。

【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、基板と、前記基板の上に設けられた第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上に設けられた第１金属層と、前記第１金属層の上に設けられた第２金属層と、前記第１金属層および前記第２金属層を覆う第２絶縁層と、を有し、前記第１金属層の上面は、前記第２金属層が接触する第１領域と、前記第２金属層から離れた第２領域と、を有し、前記第２絶縁層は、前記第１金属層の側面および前記第２領域と、前記第２金属層の上面および側面とに直接接触し、前記第１金属層の幅は、前記基板に平行な方向において、前記第２金属層の幅以上である。

【0011】

第１金属層の上面が第２金属層から離れた第２領域を有し、第２絶縁層が第２領域にも直接接触する。従って、第２絶縁層が第１金属層の上面に直接接触しない場合と比較して、第２絶縁層と第１金属層との間の接触面積が大きく、第１金属層および第２金属層の積層構造体と第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絶縁層の第１金属層および第２金属層の積層構造体からの剥離を抑制できる。

【0012】

〔２〕 〔１〕において、前記第２絶縁層と前記第１金属層との間の密着性は、前記第２絶縁層と前記第２金属層との密着性よりも高くてもよい。この場合、第２絶縁層と第２金属層との間の密着性が低い場合であっても、第１金属層および第２金属層の積層構造体と第２絶縁層との間に良好な密着性が得られる。

【0013】

〔３〕 〔１〕または〔２〕において、前記第２金属層は、金層であってもよい。この場合、第２金属層に低い電気抵抗を得やすい。

【0014】

〔４〕 〔３〕において、前記第１金属層は、チタン層、チタンタングステン合金層、タンタル層、クロム層、モリブデン層またはニオブ層であってもよい。この場合、第１金属層によって第１絶縁層と第２金属層との間に良好な密着性を得やすい。

【0015】

〔５〕 〔１〕から〔４〕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、第１金属層および第２金属層を水分の侵入等から保護しやすい。

【0016】

〔６〕 〔１〕から〔５〕のいずれかにおいて、前記第１金属層の上面に垂直な方向からの平面視で、前記第２領域は、幅の平均値が０．１０μｍ以上の環状の形状を有してもよい。この場合、第１金属層と第２絶縁層との間に十分な接触面積が得られやすい。

【0017】

〔７〕 〔１〕から〔６〕のいずれかにおいて、前記第２金属層の側面は曲面を有し、前記曲面は、前記第２金属層からみて当該曲面の内側に接触円の中心が位置する方向に湾曲していてもよい。この場合、第２金属層を第２領域から離しやすい。

【0018】

〔８〕 本開示の他の一態様に係る半導体装置の製造方法は、基板の上に第１絶縁層を形成する工程と、前記第１絶縁層の上に第１金属層を形成する工程と、前記第１金属層の上にシード層を形成する工程と、前記シード層の上にめっき層を形成して、前記シード層および前記めっき層を含む第２金属層を得る工程と、前記第１金属層の上面が、前記第２金属層が接触する第１領域と、前記第２金属層から離れた第２領域と、を有するように、前記第２金属層をエッチングする工程と、前記第１金属層の側面および前記第２領域と、前記第２金属層の上面および側面とに直接接触する第２絶縁層を形成する工程と、を有する。

【0019】

第２絶縁層が第２領域にも直接接触するため、第２絶縁層の第１金属層および第２金属層の積層構造体からの剥離を抑制できる。

【0020】

〔９〕 本開示の更に他の一態様に係る半導体装置の製造方法は、基板の上に第１絶縁層を形成する工程と、前記第１絶縁層の上に第３金属層を形成する工程と、前記第３金属層の上に第２金属層を形成する工程と、前記第２金属層を覆うエッチングマスクを形成する工程と、前記エッチングマスクから露出する前記第３金属層をエッチングして、前記第２金属層が接触する第１領域と、前記第２金属層から離れた第２領域と、を有する上面を有する第１金属層を前記第３金属層から形成する工程と、前記エッチングマスクを除去する工程と、前記第１金属層の側面および前記第２領域と、前記第２金属層の上面および側面とに直接接触する第２絶縁層を形成する工程と、を有する。

【0021】

この場合も、第２絶縁層が第２領域にも直接接触するため、第２絶縁層の第１金属層および第２金属層の積層構造体からの剥離を抑制できる。

【0022】

〔１０〕 〔８〕において、前記第２金属層をエッチングする工程のエッチングは、ヨウ素系のエッチャントを用いたウェットエッチングであってもよい。この場合、ウェットエッチングにより不純物が凝集した部分がめっき層から除去されるため、めっき層と第２絶縁層との間の密着性を向上できる。

【0023】

〔１１〕 〔８〕において、前記シード層を形成する工程において、形成された前記シード層の幅は、前記基板に平行な方向において、前記第１金属層の幅以下であってもよい。この場合も、第２絶縁層の第１金属層および第２金属層の積層構造体からの剥離を抑制できる。

【0024】

〔１２〕 〔９〕において、前記第１金属層を前記第３金属層から形成する工程において、形成された前記第１金属層の幅は、前記基板に平行な方向において、前記第２金属層の幅以上であってもよい。この場合も、第２絶縁層の第１金属層および第２金属層の積層構造体からの剥離を抑制できる。

【0025】

［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。

【0026】

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。第１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、第１実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。図２は、第１実施形態における密着層の上面の構成を示す上面図である。図１は、図２中のＩ－Ｉ線に沿った断面図に相当する。

【0027】

図１および図２に示すように、第１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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。密着層２３Ｓおよび２３Ｄは第１金属層の一例である。

【0034】

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。

【0035】

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。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。基板１１に平行な方向において、密着層２３Ｓの幅ＷＳ１は、金属積層体２６Ｓの幅ＷＳ２と等しく、密着層２３Ｄの幅ＷＤ１は、金属積層体２６Ｄの幅ＷＤ２と等しい。金属積層体２６Ｓおよび２６Ｄは第２金属層の一例である。

【0036】

図２に示すように、密着層２３Ｓの上面４０Ｓは、第１領域４１Ｓと、第２領域４２Ｓとを有し、密着層２３Ｄの上面４０Ｄは、第１領域４１Ｄと、第２領域４２Ｄとを有する。平面視で、第２領域４２Ｓは環状の形状を有し、第２領域４２Ｓは第１領域４１Ｓを包囲する。第２領域４２Ｓの幅ＷＳの平均値は、例えば０．１０μｍ以上である。平面視で、第２領域４２Ｄは環状の形状を有し、第２領域４２Ｄは第１領域４１Ｄを包囲する。第２領域４２Ｄの幅ＷＤの平均値は、例えば０．１０μｍ以上である。

【0037】

金属積層体２６Ｓは、密着層２３Ｓの上面４０Ｓの第１領域４１Ｓに接触し、第２領域４２Ｓからは離れている。別の見方をすると、第１領域４１Ｓは金属積層体２６Ｓに接触し、第２領域４２Ｓは金属積層体２６Ｓから離れている。金属積層体２６Ｄは、密着層２３Ｄの上面４０Ｄの第１領域４１Ｄに接触し、第２領域４２Ｄからは離れている。別の見方をすると、第１領域４１Ｄは金属積層体２６Ｄに接触し、第２領域４２Ｄは金属積層体２６Ｄから離れている。

【0038】

金属積層体２６Ｓの側面７０Ｓは、例えば曲面７１Ｓを有する。曲面７１Ｓは、金属積層体２６Ｓからみて当該曲面７１Ｓの内側に接触円の中心が位置する方向に湾曲している。曲面７１Ｓの下端は密着層２３Ｓの上面４０Ｓに接触している。曲面７１Ｓの下端が接触する部分が、第１領域４１Ｓと第２領域４２Ｓとの境界に一致する。金属積層体２６Ｄの側面７０Ｄは、例えば曲面７１Ｄを有する。曲面７１Ｄは、金属積層体２６Ｄからみて当該曲面７１Ｄの内側に接触円の中心が位置する方向に湾曲している。曲面７１Ｄの下端は密着層２３Ｄの上面４０Ｄに接触している。曲面７１Ｄの下端が接触する部分が、第１領域４１Ｄと第２領域４２Ｄとの境界に一致する。

【0039】

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。

【0040】

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５０Ｓおよび第２領域４２Ｓと、金属積層体２６Ｓの上面６０Ｓおよび側面７０Ｓとに直接接触する。絶縁層３４は、密着層２３Ｄの側面５０Ｄおよび第２領域４２Ｄと、金属積層体２６Ｄの上面６０Ｄおよび側面７０Ｄ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。絶縁層３４は第２絶縁層の一例である。

【0041】

次に、第１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３から図１４は、第１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。

【0042】

まず、図３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。

【0043】

次に、図４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。

【0044】

次に、図５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。

【0045】

次に、図６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。

【0046】

次に、図７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。

【0047】

次に、図８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。

【0048】

次に、図９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。

【0049】

次に、図１０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または２５Ｄのいずれにも覆われていない部分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。基板１１に平行な方向において、密着層２３Ｓの幅はシード層２４Ｓの幅と等しく、密着層２３Ｄの幅はシード層２４Ｄの幅と等しい。

【0050】

次に、図１１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。

【0051】

次に、ウェットエッチングにより、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。金属積層体２６Ｓおよび２６ＤがＡｕから構成されている場合、例えばヨウ素系のエッチャントが用いられる。ウェットエッチングの結果、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。この時、エッチャントは、密着層２３Ｓと金属積層体２６Ｓとの界面と、密着層２３Ｄと金属積層体２６Ｄとの界面とに浸透しやすい。このため、図１２に示すように、金属積層体２６Ｓの下部および金属積層体２６Ｄの下部が優先的にエッチングされ、金属積層体２６Ｓの側面７０Ｓに曲面７１Ｓが形成され、金属積層体２６Ｄの側面７０Ｄに曲面７１Ｄが形成される。この結果、密着層２３Ｓの上面４０Ｓは、金属積層体２６Ｓが接触する第１領域４１Ｓと、金属積層体２６Ｓから離れた第２領域４２Ｓとを有するようになる。同じく、密着層２３Ｄの上面４０Ｄは、金属積層体２６Ｄが接触する第１領域４１Ｄと、金属積層体２６Ｄから離れた第２領域４２Ｄとを有するようになる。

【0052】

次に、図１３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。

【0053】

次に、図１４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５０Ｓおよび第２領域４２Ｓと、金属積層体２６Ｓの上面６０Ｓおよび側面７０Ｓとに直接接触する。絶縁層３４は、密着層２３Ｄの側面５０Ｄおよび第２領域４２Ｄと、金属積層体２６Ｄの上面６０Ｄおよび側面７０Ｄとに直接接触する。

【0054】

このようにして、第１実施形態に係る半導体装置１を製造できる。

【0055】

第１実施形態に係る半導体装置１においては、密着層２３Ｓの上面４０Ｓが金属積層体２６Ｓから離れた第２領域４２Ｓを有し、絶縁層３４が第２領域４２Ｓにも直接接触する。従って、絶縁層３４が密着層２３Ｓの上面４０Ｓに直接接触しない場合と比較して、絶縁層３４と密着層２３Ｓとの間の接触面積が大きく、密着層２３Ｓおよび金属積層体２６Ｓの積層構造体と絶縁層３４との間に良好な密着性が得られる。このため、絶縁層３４の密着層２３Ｓおよび金属積層体２６Ｓの積層構造体からの剥離を抑制できる。

【0056】

同じく、密着層２３Ｄの上面４０Ｄが金属積層体２６Ｄから離れた第２領域４２Ｄを有し、絶縁層３４が第２領域４２Ｄにも直接接触する。従って、絶縁層３４が密着層２３Ｄの上面４０Ｄに直接接触しない場合と比較して、絶縁層３４と密着層２３Ｄとの間の接触面積が大きく、密着層２３Ｄおよび金属積層体２６Ｄの積層構造体と絶縁層３４との間に良好な密着性が得られる。このため、絶縁層３４の密着層２３Ｄおよび金属積層体２６Ｄの積層構造体からの剥離を抑制できる。

【0057】

また、密着層２３Ｓにより絶縁層３２と金属積層体２６Ｓとの間に良好な密着性が得られ、密着層２３Ｄにより絶縁層３２と金属積層体２６Ｄとの間に良好な密着性が得られる。

【0058】

絶縁層３４と密着層２３Ｓとの間の密着性が絶縁層３４と金属積層体２６Ｓとの密着性より高いことで、絶縁層３４と金属積層体２６Ｓとの間の密着性が低い場合であっても、密着層２３Ｓおよび金属積層体２６Ｓの積層構造体と絶縁層３４との間に良好な密着性が得られる。同じく、絶縁層３４と密着層２３Ｄとの間の密着性が絶縁層３４と金属積層体２６Ｄとの密着性より高いことで、絶縁層３４と金属積層体２６Ｄとの間の密着性が低い場合であっても、密着層２３Ｄおよび金属積層体２６Ｄの積層構造体と絶縁層３４との間に良好な密着性が得られる。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

平面視で、第２領域４２Ｓが幅ＷＳの平均値が０．１０μｍ以上の環状の形状をすることで、密着層２３Ｓと絶縁層３４との間に十分な接触面積が得られやすく、平面視で、第２領域４２Ｄが幅ＷＤの平均値が０．１０μｍ以上の環状の形状をすることで、密着層２３Ｄと絶縁層３４との間に十分な接触面積が得られやすい。第２領域４２Ｓの幅ＷＳの平均値および第２領域４２Ｄの幅ＷＤの平均値が０．１５μｍ以上であってもよく、０．２０μｍ以上であってもよく、０．３０μｍ以上であってもよく、０．５０μｍ以上であってもよい。第２領域４２Ｓの幅ＷＳの平均値および第２領域４２Ｄの幅ＷＤの平均値が大きいほど、密着層２３Ｓおよび２３Ｄと絶縁層３４との間に大きな接触面積が得られやすい。

【0062】

金属積層体２６Ｓの側面７０Ｓの曲面７１Ｓが金属積層体２６Ｓからみて当該曲面７１Ｓの内側に接触円の中心が位置する方向に湾曲していることで、金属積層体２６Ｓを第２領域４２Ｓから離しやすい。同じく、金属積層体２６Ｄの側面７０Ｄの曲面７１Ｄが金属積層体２６Ｄからみて当該曲面７１Ｄの内側に接触円の中心が位置する方向に湾曲していることで、金属積層体２６Ｄを第２領域４２Ｄから離しやすい。

【0063】

また、ウェットエッチングにより不純物が凝集した部分がめっき層２５Ｓおよび２５Ｄから除去されるため、めっき層２５Ｓおよび２５Ｄと絶縁層３４との間の密着性を向上できる。

【0064】

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、主として密着層および金属積層体の構成の点で第１実施形態と相違する。図１５は、第２実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。

【0065】

図１５に示すように、第２実施形態に係る半導体装置２では、平面視で、密着層２３Ｓの側面５０Ｓが金属積層体２６Ｓの側面の外側にあり、密着層２３Ｄの側面５０Ｄが金属積層体２６Ｄの側面の外側にある。つまり、基板１１に平行な方向において、密着層２３Ｓの幅ＷＳ１は金属積層体２６Ｓの幅ＷＳ２よりも大きく、密着層２３Ｄの幅ＷＤ１は金属積層体２６Ｄの幅ＷＤ２よりも大きい。金属積層体２６Ｓの側面７０Ｓは曲面７１Ｓを有しておらず、金属積層体２６Ｄの側面７０Ｄは曲面７１Ｄを有していない。

【0066】

他の構成は第１実施形態と同じである。

【0067】

例えば、密着層２３Ｓの上面４０Ｓは、第１領域４１Ｓと、第２領域４２Ｓとを有し、密着層２３Ｄの上面４０Ｄは、第１領域４１Ｄと、第２領域４２Ｄとを有する。金属積層体２６Ｓは、密着層２３Ｓの上面４０Ｓの第１領域４１Ｓに接触し、第２領域４２Ｓからは離れている。別の見方をすると、第１領域４１Ｓは金属積層体２６Ｓに接触し、第２領域４２Ｓは金属積層体２６Ｓから離れている。金属積層体２６Ｄは、密着層２３Ｄの上面４０Ｄの第１領域４１Ｄに接触し、第２領域４２Ｄからは離れている。別の見方をすると、第１領域４１Ｄは金属積層体２６Ｄに接触し、第２領域４２Ｄは金属積層体２６Ｄから離れている。

【0068】

また、絶縁層３４は、密着層２３Ｓの側面５０Ｓおよび第２領域４２Ｓと、金属積層体２６Ｓの上面６０Ｓおよび側面７０Ｓとに直接接触する。絶縁層３４は、密着層２３Ｄの側面５０Ｄおよび第２領域４２Ｄと、金属積層体２６Ｄの上面６０Ｄおよび側面７０Ｄとに直接接触する。

【0069】

次に、第２実施形態に係る半導体装置２の製造方法について説明する。図１６から図２２は、第２実施形態に係る半導体装置２の製造方法を示す断面図である。

【0070】

まず、第１実施形態と同じく、開口部３２Ｓおよび３２Ｄの形成までの処理を行う（図６参照）。次に、図１６に示すように、レジストパターン１０１に代えてレジストパターン２０１を絶縁層３２の上に形成する。レジストパターン２０１は、レジストパターン１０１の開口部１０１Ｓよりも若干広い開口部２０１Ｓと、レジストパターン１０１の開口部１０１Ｄよりも若干広い開口部２０１Ｄとを有する。次に、第１実施形態と同じく、金属層１２３および金属層１２４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。

【0071】

次に、図１７に示すように、第１実施形態と同じく、レジストパターン１０２を金属層１２４の上に形成し、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。

【0072】

次に、図１８に示すように、第１実施形態と同じく、レジストパターン１０２を除去し、金属層１２４のめっき層２５Ｓおよび２５Ｄに覆われていない部分をエッチングにより除去する。この結果、金属層１２４からシード層２４Ｓおよび２４Ｄが形成される。ただし、第１実施形態とは異なり、金属層１２３は残しておく。第２実施形態における金属層１２３は第３金属層の一例である。

【0073】

次に、図１９に示すように、めっき層２５Ｓおよびシード層２４Ｓを含む金属積層体２６Ｓの表面を覆うエッチングマスク２０３Ｓと、めっき層２５Ｄおよびシード層２４Ｄを含む金属積層体２６Ｄの表面を覆うエッチングマスク２０３Ｄとを金属層１２３の上に形成する。エッチングマスク２０３Ｓは、密着層２３Ｓの上面４０Ｓの第２領域４２Ｓとなる部分をも覆い、エッチングマスク２０３Ｄは、密着層２３Ｄの上面４０Ｄの第２領域４２Ｄとなる部分をも覆う。エッチングマスク２０３Ｓおよび２０３Ｄは、例えばレジストマスクである。

【0074】

次に、図２０に示すように、金属層１２３のエッチングマスク２０３Ｓまたは２０３Ｄのいずれにも覆われていない部分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が形成される。基板１１に平行な方向において、密着層２３Ｓの幅はシード層２４Ｓの幅よりも大きく、密着層２３Ｄの幅はシード層２４Ｄの幅はよりも大きい。また、基板１１に平行な方向において、密着層２３Ｓの幅は金属積層体２６Ｓの幅よりも大きく、密着層２３Ｄの幅は金属積層体２６Ｄの幅はよりも大きい。

【0075】

次に、図２１に示すように、レジストパターン２０１と、エッチングマスク２０３Ｓと、エッチングマスク２０３Ｄとを除去する。次に、第１実施形態と同じく、熱処理を行う。熱処理の結果、めっき層２５Ｓ中の不純物、例えば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。

【0076】

次に、図２２に示すように、第１実施形態と同じく、開口部３３Ｇの形成以降の処理を行う。

【0077】

このようにして、第２実施形態に係る半導体装置２を製造できる。

【0078】

第２実施形態に係る半導体装置２によっても第１実施形態と同じ効果が得られる。

【0079】

また、ドライエッチングにより不純物が凝集した部分がめっき層２５Ｓおよび２５Ｄから除去されるため、めっき層２５Ｓおよび２５Ｄと絶縁層３４との間の密着性を向上できる。

【0080】

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】

【0081】

１、２：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
３１、３２、３４：絶縁層
３１Ｄ、３１Ｓ、３２Ｄ、３２Ｓ、３３Ｇ：開口部
３３：層間絶縁膜
４０Ｄ、４０Ｓ：上面
４１Ｄ、４１Ｓ：第１領域
４２Ｄ、４２Ｓ：第２領域
５０Ｄ、５０Ｓ：側面
６０Ｄ、６０Ｓ：上面
７０Ｄ、７０Ｓ：側面
７１Ｄ、７１Ｓ：曲面
１０１、１０２、２０１：レジストパターン
１０１Ｄ、１０１Ｓ、１０２Ｄ、１０２Ｓ、２０１Ｄ、２０１Ｓ：開口部
１２３、１２４：金属層
２０３Ｄ、２０３Ｓ：エッチングマスク

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】