半导体装置以及半导体装置的制造方法与流程

电气元件制品的制造及其应用技术1.本公开涉及半导体装置以及半导体装置的制造方法。背景技术：2.公开有一种在半导体基板与金属层之间夹着密接层的半导体装置(例如，参照专利文献1)。通过夹着密接层，可提高半导体基板与金属层的密接性。3.专利文献1：日本特开2014-112634号公报4.但是，在上述半导体装置中，有时半导体基板与金属层的密接性不充分。例如，在半导体基板由sic构成的情况下，若密接层使用常用的ti或ni，则半导体基板与密接层的密接性不充分。这是因为sic与ti或ni的密接性不充分。5.为了解决密接性不充分的问题，可以考虑将密接层设为两层结构。在这两层中，由与半导体基板之间的密接性高的材料形成与半导体基板接触的层(第一层)，由与金属层之间的密接性高的材料形成与金属层接触的层(第二层)。然而，在该情况下，由于在密接层中仅形成一个界面，所以当如半导体装置发生了翘曲等情况那样密接层被施加应力时，应力集中在该一个界面。应力集中导致该界面处的膜剥离、膜浮起等。即，半导体基板与金属层的密接性降低。6.为了解决密接性降低的问题，可以考虑通过将密接层设为第一层和第二层重复的结构，而在密接层内形成多个界面，来防止应力集中。然而，在该情况下，由于膜的数量增加，因此密接层的膜厚变厚，密接层的膜厚方向的电阻增大。若为了将密接层的膜厚抑制得薄而使第一层以及第二层的膜厚变薄，则这次会因扩散等而导致第二层的成分移动至半导体基板与第一层的界面附近，因此引起该界面处的密接性降低。该问题在金属层与第二层的界面也同样发生。技术实现要素：7.本公开是为了解决上述的问题而做出的，其目的在于，得到一种防止半导体基板与金属层的密接性的降低，并且将密接层抑制得薄的半导体装置以及半导体装置的制造方法。8.该公开所涉及的半导体装置具备：半导体基板，具有相互对置的第一面和第二面；密接层，在第一面之上依次交替地层叠相同数量的均具有导电性的第一层和第二层而成；以及金属层，形成于密接层上，第一层由包含构成半导体基板的元素的材料构成，第二层与金属层之间的密接性比第一层高，密接层具有合计4层以上的第一层以及第二层，在构成密接层的第一层以及第二层中，若除去与金属层接触的第二层，则与半导体基板接触的第一层的膜厚最厚，若除去与半导体基板接触的第一层，则与金属层接触的第二层的膜厚最厚。9.另外，该公开所涉及的半导体装置的制造方法具备如下工序：第一工序，在半导体基板之上使相同数量的均具有导电性的第一层和第二层依次交替地成膜；和第二工序，在第一工序中最后成膜的第二层之上形成金属层，第一层由包含构成半导体基板的元素的材料构成，第二层与金属层之间的密接性比第一层高，在第一工序中，使用ald法，在同一腔室内使合计4层以上的第一层以及第二层连续地成膜，在第一工序中成膜而得的第一层以及第二层中，若除去与金属层接触的第二层，则与半导体基板接触的第一层的膜厚最厚，若除去与半导体基板接触的第一层，则与金属层接触的第二层的膜厚最厚。10.根据本公开的半导体装置以及半导体装置的制造方法，第一层由包含构成半导体基板的元素的材料构成。另外，在第一层和第二层中，若除去与金属层接触的第二层，则与半导体基板接触的第一层的膜厚最厚，若除去与半导体基板接触的第一层，则与金属层接触的第二层的膜厚最厚。因此，能够得到防止半导体基板与金属层的密接性的降低，并且将密接层抑制得薄的半导体装置。附图说明11.图1是表示实施方式1所涉及的半导体装置的剖视图。12.图2是用于说明实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。13.图3是表示实施方式2所涉及的半导体装置的剖视图。14.图4是放大图3的一部分而得的图。15.图5是用于说明实施方式2所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。具体实施方式16.实施方式117.对实施方式1所涉及的半导体装置的结构进行说明。实施方式1所涉及的半导体装置是图1所示的半导体装置10。图1是半导体装置10的剖视图。18.半导体装置10具备半导体基板12。半导体基板12具有相互对置的第一表面14和第二表面16。半导体基板12例如由sic构成。19.在半导体基板12的第一表面14之上形成有密接层18。密接层18从第一表面14侧起依次交替地层叠有相同数量的第一层20和第二层22。第一层20和第二层22均具有导电性。第一层20由包含构成半导体基板12的元素的材料例如si构成。第二层22例如由ti构成。密接层18只要具有合计4层以上的第一层20以及第二层22即可，优选为6层以上。20.在密接层18之上形成有金属层24。金属层24例如由au构成。在第二层22使用与金属层24之间的密接性比第一层20高的材料。21.在构成密接层18的第一层20以及第二层22中，若除去与金属层24接触的第二层22，则与半导体基板12接触的第一层20的膜厚最厚。另外，若除去与半导体基板12接触的第一层20，则与金属层24接触的第二层22的膜厚最厚。与半导体基板12接触的第一层20的膜厚例如为15nm。与金属层12接触的第一层20的膜厚例如为15nm。为了防止位于该第一层20之上的第二层22的成分移动至半导体基板12与第一层20的界面附近，与半导体基板12接触的第一层20的膜厚优选为10nm以上。同样，为了防止位于该第二层22之下的第一层20的成分移动至金属层24与第二层22的界面附近，与金属层24接触的第二层22的膜厚优选为10nm以上。既不与半导体基板12接触，也不与金属层24接触的第一层20以及第二层22的膜厚例如为5nm。22.使用图2对半导体装置10的制造方法进行说明。23.首先，如图2的(a)所示，在半导体基板12之上使第一层20成膜。半导体基板12被放入腔室内，使用ald(atomic layer deposition：原子层沉积)法使第一层20成膜。24.接下来，如图2的(b)所示，在第一层20之上使第二层22成膜。在与第一层20的成膜时相同的腔室内，替换成膜材料(前体)，使用ald法连续地实施成膜。25.接下来，如图2的(c)所示，使第一层20和第二层22交替地成膜。在与第一层20的成膜时以及第二层22的成膜时相同的腔室内，替换成膜材料(前体)，使用ald法连续地实施成膜。26.经由以上工序，形成密接层18。将形成密接层18的这些工序合称为第一工序。27.接下来，如图2的(d)所示，在第一工序中最后成膜的第二层22之上形成金属层24。将该工序称为第二工序。金属层24的形成例如使用溅射法、蒸镀法、镀敷法等。28.如上所述，根据实施方式1，第一层20由包含构成半导体基板12的元素的材料构成。因此，第一层20与半导体基板12的密接性高。由于在密接层18中与半导体基板12接触的是第一层20，因此密接层18与半导体基板12的密接性高。29.另外，第二层22使用与金属层24之间的密接性比第一层20高的材料，因此与将密接层18设为仅有第一层20的单层结构的情况相比，密接层18与金属层24的密接性高。30.另外，由于密接层18具有合计4层以上的第一层20和第二层22，因此密接层18内的界面为3个以上。因此，即使如半导体装置发生了翘曲的情况那样密接层被施加应力，应力也不会集中在一个界面。31.另外，在构成密接层18的第一层20以及第二层22中，若除去与金属层24接触的第二层22，则与半导体基板12接触的第一层20的膜厚最厚。因此，妨碍位于比与半导体基板12接触的第一层20靠上层的位置的第二层22的成分由于扩散等而通过该第一层20移动至与半导体基板12之间的界面附近。因此，防止半导体基板12与密接层18的密接性降低。另外，若除去与半导体基板12接触的第一层20，则与金属层24接触的第二层22的膜厚最厚，因此妨碍位于比与金属层24接触的第二层22靠下层的位置的第一层20的成分由于扩散等而通过该第二层22移动至与金属层24之间的界面附近。因此，防止金属层24与密接层18的密接性降低。32.由此可知，防止半导体基板12与金属层24的密接性降低。33.另外，由于除了与半导体基板12接触的第一层20和与金属层24接触的第二层22这两层以外的层，能够使膜厚变薄，所以还能够将密接层整体的膜厚抑制得薄。因此，密接层的膜厚方向的电阻也不会增大。34.另外，由于使用ald法在同一腔室内连续地进行构成密接层18的第一层20以及第二层22的成膜，所以第一层20以及第二层22的膜厚均匀，这些层间的界面的清洁性良好，密接层18内的密接性高。之所以膜厚变得均匀，是因为使用了膜厚控制性好的ald法。之所以第一层20与第二层22的界面的清洁性良好，是因为在同一腔室内连续地进行成膜，在成膜中不会将半导体装置取出到杂质多的腔室外。这样，第一层20与第二层22的界面的清洁性良好，因此密接层18内的密接性高。35.其中，也可以在第一工序与第二工序之间具备以比在第一工序使第一层和第二层成膜时的成膜上限温度高的温度进行热处理的工序。在ald法中，比前体在气相中分解的温度(成膜上限温度)高的温度下不能成膜。若在第一工序之后，第二工序之前，以比成膜上限温度高的温度进行热处理，则通过密接层18内的各层间的反应、相互扩散等，而密接层18内的密接性提高。若在第一工序中使用的ald装置内连续地实施热处理，则密接层18的最上面的清洁性提高。在前体为tma(三甲基铝)的情况下，成膜上限温度约为450℃。36.另外，虽然第一层20和第二层22分别在密接层18内均为相同的材料，但也可以不是相同的材料。例如，也可以如从下层起si/ti/si/ti/wsi/ni/wsi/ni那样，第一层20由si或wsi构成，第二层22由ti或ni构成的层叠结构。37.另外，虽然第一层20和第二层22的成膜使用了ald法，但也可以使用溅射法、蒸镀法、cvd(chemical vapor deposition：化学气相沉积)法等来成膜。在该情况下，也能够得到防止半导体基板12与金属层24的密接性降低的效果。38.另外，金属层24不仅可以使用金属，也可以使用合金、多晶硅等具有导电性的材料。39.实施方式240.对实施方式2所涉及的半导体装置进行说明。实施方式2所涉及的半导体装置与实施方式1的半导体装置10的不同点在于，具有形成有通孔的半导体基板。这里，包含这一点，主要记载与实施方式1的不同。41.对实施方式2所涉及的半导体装置的结构进行说明。实施方式2所涉及的半导体装置是图3所示的半导体装置50。图3是半导体装置50的剖视图。42.半导体装置50具备半导体基板52。半导体基板52具有相互对置的第一表面54和第二表面56。半导体基板52例如由sic构成。43.在半导体基板52设置有从第一表面54贯通至第二表面56的通孔68。44.在半导体基板52的第二表面56设置有覆盖通孔68的电极66。电极66例如由ti/au构成。45.在电极66的面向通孔68的面70、通孔68的侧面72以及第一表面54之上形成有密接层58。密接层58内的层叠结构与实施方式1的密接层18相同。在图3中，省略了密接层58内的层叠结构的图示。46.在密接层58之上形成有金属层64。金属层64例如由au构成。47.图4是放大图3的由虚线包围的区域的图。在图4中，描绘了密接层58内的层叠结构。密接层58从基板52侧朝向金属层64，交替地层叠有相同数量的第一层60和第一层62。第一层60和第二层62均具有导电性。第一层60由包含构成半导体基板52的元素的材料例如si构成。在第二层62使用与金属层64之间的密接性比第一层60高的材料。密接层58具有合计4层以上的第一层60以及第二层62即可，优选为6层以上。若除去与金属层64接触的第二层62，则与半导体基板12接触的第一层60的膜厚最厚，若除去与半导体基板52接触的第一层60，则与金属层64接触的第二层62的膜厚最厚。48.使用图5对半导体装置50的制造方法进行说明。49.在半导体装置50的制造方法中，首先，如图5的(a)所示，在半导体基板52的第二表面56形成电极66。电极66的形成例如使用溅射法、蒸镀法、镀敷法等。50.接下来，如图的5的(b)所示，将半导体基板52从第一表面54侧蚀刻至电极66，而形成通孔68。51.接下来，如图5的(c)所示，在电极66的面向通孔68的面70、通孔68的侧面72以及第一表面54之上形成密接层58。虽然在图5的(c)中，省略了密接层58内的层叠结构的图示，但密接层58与实施方式1的密接层18同样地，从半导体基板52侧起，交替地层叠第一层60和第二层62而成。使用ald法，在相同的腔室内连续地实施层叠。将形成密接层58的工序称为第一工序。52.接下来，如图5的(d)所示，在密接层58之上，即在第一工序中最后成膜的第二层62之上形成金属层64。将该工序称为第二工序。金属层64的形成例如使用溅射法、蒸镀法、镀敷法等。53.如上所述，根据实施方式2，得到与实施方式1同样的效果。特别是，在作为半导体基板52使用sic基板，并且将使用了氮化镓(gan)的高频器件形成于半导体基板52的第二表面56侧的情况下，半导体基板52与金属层64的密接性有可能变低，因此该实施方式的应用对防止密接性降低是有效的。54.附图标记说明55.10、50...半导体装置；12、52...半导体基板；14、54...第一表面；16、56...第二表面；18、58...密接层；20、60...第一层；22、62...第二层；24、64...金属层；66...电极；68...通孔；70...面；72...侧面。









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