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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Halbleiterelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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Hintergrund der Technik
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In den letzten Jahren wurde die Entwicklung von Displays vorangetrieben, die ein Halbleiterelement verwenden, das einen Nitrid-Halbleiter wie GaN als Lichtquelle beinhaltet. Das Halbleiterelement kann durch aufeinanderfolgendes Stapeln einer n-Typ-Schicht, einer aktiven Schicht und einer p-Typ-Schicht aus einem Nitrid-Halbleiter auf einem Substrat gebildet werden. Eine Elektrode (p-seitige Elektrode) des Halbleiterelements befindet sich beispielsweise auf der p-Typ-Schicht, die sich in der obersten Schicht befindet, und die andere Elektrode (n-seitige Elektrode) befindet sich auf der n-Typ-Schicht, die teilweise von der p-Typ-Schicht und der aktiven Schicht durch Ätzentfernung freigelegt ist.
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Als Ergebnis der Ätzentfernung ist ein stufenförmiger Teil zwischen dem Bereich, in dem die p-seitige Elektrode gebildet ist, und dem Bereich, in dem die n-seitige Elektrode gebildet ist, auf dem Substrat gebildet, und die Höhenposition des Bereichs, in dem die n-seitige Elektrode gebildet ist, ist niedriger als die Höhenposition des Bereichs, in dem die p-seitige Elektrode gebildet ist.
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Die nachstehende Patentliteratur 1 offenbart ein Verfahren zum Ändern der Dicke einer auf der p-seitigen Elektrode vorgesehenen Lötschicht und der Dicke einer auf der n-seitigen Elektrode vorgesehenen Lötschicht (d.h. ein Verfahren zum Verdicken der Dicke der auf der n-seitigen Elektrode vorgesehenen Lötschicht), um das Halbleiterelement mit dem stufenförmigen Teil auf einem flachen Montagesubstrat zu montieren.
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Zitierliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1: Veröffentlichung der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-168444
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Bei dem oben beschriebenen Halbleiterelement nach dem Stand der Technik ist es schwierig, die Lötschicht mit hoher Maßgenauigkeit zu bilden, und es ist nicht einfach, die Lötschichten mit unterschiedlichen Dicken zu bilden.
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Die Erfinder haben Untersuchungen zur Verdickung der p- und n-seitigen Elektrode durchgeführt, um die Höhe der Elektrode selbst zu verändern, anstatt die Dicke der Lötschichten zu verändern. Allerdings lassen sich auch Dickfilmelektroden nicht ohne weiteres herstellen, da derselbe Herstellungsprozess eine Mehrzahl von Malen wiederholt werden muss, wenn die Dickfilmelektroden separat gebildet werden.
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Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Halbleiterelement bereitzustellen, das in der Lage ist, auf einfache Weise Dickfilmelektroden mit unterschiedlichen Höhen zu bilden, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterelements.
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Lösung des Problems
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Ein Halbleiterelement gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Substrat mit einer laminierten Struktur umfassend eine Halbleiterschicht, wobei das Substrat aufweist einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich niedriger als der erste Bereich auf einer Hauptoberfläche, einen Isolierfilm, der den ersten Bereich und den zweiten Bereich bedeckt, wobei der Isolierfilm aufweist ein erstes, in dem ersten Bereich vorgesehenes, Durchgangsloch, und ein zweites, in dem zweiten Bereich vorgesehenes, Durchgangsloch, eine erste, in dem ersten Bereich vorgesehene und sich in einer Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche erstreckende, Dickfilmelektrode, wobei die erste Dickfilmelektrode einen ersten leitenden Teil beinhaltet, der sich durch das erste Durchgangsloch hindurch erstreckt und das Substrat erreicht, und eine zweite, in dem zweiten Bereich vorgesehene und sich in der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche erstreckende, Dickfilmelektrode, wobei die zweite Dickfilmelektrode einen zweiten, sich durch das zweite Durchgangsloch hindurch erstreckenden und das Substrat erreichenden, leitenden Teil beinhaltet, wobei eine Fläche des zweiten Durchgangslochs kleiner ist als eine Fläche des ersten Durchgangslochs, wenn sie aus einer Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche des Substrats betrachtet wird, und die zweite Dickfilmelektrode höher ist als die erste Dickfilmelektrode.
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Da in dem oben beschriebenen Halbleiterelement die zweite Dickfilmelektrode, die höher als die erste Dickfilmelektrode ist, gleichzeitig mit der ersten Dickfilmelektrode gebildet werden kann, können die erste Dickfilmelektrode und die zweite Dickfilmelektrode mit einer geringen Anzahl von Prozessen gebildet werden.
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In dem Halbleiterelement gemäß einem anderen Aspekt gilt 2d>w2, wenn d eine Abmessung des zweiten leitenden Teils in der Richtung senkrecht zu der Hauptoberfläche des Substrats ist und w2 eine Abmessung des zweiten leitenden Teils in einer Richtung parallel zu der Hauptoberfläche des Substrats ist.
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In dem Halbleiterelement gemäß einem anderen Aspekt gilt w1>2T1, wenn w1 eine Abmessung des ersten Durchgangslochs in einer Richtung parallel zur Hauptoberfläche des Substrats ist und T1 eine Abmessung der ersten Dickfilmelektrode in der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche des Substrats ist.
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In dem Halbleiterelement gemäß einem anderen Aspekt ist eine Mehrzahl der zweiten Durchgangslöcher in dem Isolierfilm in dem zweiten Bereich vorgesehen, und die zweite Dickfilmelektrode beinhaltet eine Mehrzahl der zweiten leitenden Teile, die sich jeweils durch das zweite Durchgangsloch erstrecken und das Substrat erreichen.
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In dem Halbleiterelement gemäß einem anderen Aspekt sind die Gesamtflächen der zweiten Durchgangslöcher kleiner als die Fläche des ersten Durchgangslochs, wenn man sie aus der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche des Substrats betrachtet.
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Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die Schritte des Bereitstellens eines Substrats mit einer laminierten Struktur einschließlich einer Halbleiterschicht, wobei das Substrat aufweist einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich, niedriger als der erste Bereich auf einer Hauptoberfläche, des Bildens eines den ersten Bereich und den zweiten Bereich bedeckenden Isolierfilms, wobei der Isolierfilm aufweist ein in dem ersten Bereich vorgesehenes erstes Durchgangsloch, und ein in dem zweiten Bereich vorgesehenes zweites Durchgangsloch, des gleichzeitigen Bildens einer ersten Dickfilmelektrode und einer zweiten Dickfilmelektrode, wobei die erste Dickfilmelektrode beinhaltet einen ersten sich in einer Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche in dem ersten Bereich erstreckenden leitenden Teil, der sich durch das erste Durchgangsloch erstreckt und das Substrat erreicht, und eine zweite Dickfilmelektrode beinhaltet einen sich in der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche in dem zweiten Bereich erstreckenden zweiten leitenden Teil, der sich durch das zweite Durchgangsloch erstreckt und das Substrat erreicht, wobei eine Fläche des zweiten Durchgangslochs kleiner ist als eine Fläche des ersten Durchgangslochs, wenn man sie aus einer Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche des Substrats betrachtet, und die zweite Dickfilmelektrode höher ist als die erste Dickfilmelektrode.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung werden ein Halbleiterelement, das auf einfache Weise Dickfilmelektroden mit unterschiedlichen Höhen bilden kann, und ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterelements bereitgestellt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Halbleiterelement gemäß einer Ausführungsform zeigt.
- 2 ist eine Draufsicht auf die in 1 dargestellte Elektrode.
- 3 Teile (a) bis (c) zeigen jeweilige Schritte zur Herstellung des Halbleiterelements von 1.
- 4 Teile (a) bis (c) zeigen jeweilige Schritte zur Herstellung des Halbleiterelements von 1.
- 5 Teile (a) bis (c) zeigen jeweilige Schritte zur Herstellung des Halbleiterelements von 1.
- 6 Teile (a) und (b) zeigen jeweilige Schritte zur Herstellung des in 1 dargestellten Halbleiterelements.
- 7 Teile (a) und (b) zeigen Schritte zur Herstellung eines Halbleiterelements nach einer herkömmlichen Technik.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnungen werden gleiche oder gleichwertige Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und redundante Beschreibungen werden weggelassen.
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Ein Halbleiterelement 1 gemäß der Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das Halbleiterelement 1 gemäß der Ausführungsform ein Substrat 10, ein Isolierfilm 20 und ein Paar Elektroden 30 und 40. Das Halbleiterelement 1 ist ein Element, das beispielsweise einen Halbleiter wie GaN, AlGaN, GaAs oder Si beinhaltet und beispielsweise ein LED-Element oder ein Halbleiterlaserelement ist.
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Das Substrat 10 weist eine laminierte (gestapelte) Struktur einschließlich einer Halbleiterschicht auf. Das Substrat 10 hat eine Hauptoberfläche 10a, und die Hauptoberfläche 10a hat einen ersten Bereich 11 und einen zweiten Bereich 12. Der erste Bereich 11 und der zweite Bereich 12 haben unterschiedliche Höhenpositionen in einer Richtung senkrecht zur Hauptfläche 10a. Insbesondere ist die Höhenposition H2 des zweiten Bereichs 12 niedriger als die Höhenposition H1 des ersten Bereichs 11. In der vorliegenden Ausführungsform sind sowohl der erste Bereich 11 als auch der zweite Bereich 12 flach, und zwischen dem ersten Bereich 11 und dem zweiten Bereich 12, die aneinandergrenzen, ist ein stufenförmiger Teil 14 gebildet. Der stufenförmige Teil 14 kann durch selektives Wegätzen des Substrats 10 im zweiten Bereich 12 gebildet werden. Im Substrat 10 ist die Hauptoberfläche 10a im ersten Bereich 11 aus einer p-Typ-Halbleiterschicht 15 gebildet, und die Hauptoberfläche 10a im ersten Bereich 11 ist aus einer n-Typ-Halbleiterschicht 16 gebildet.
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Der Isolierfilm 20 bedeckt die Hauptoberfläche 10a des Substrats 10 vollständig und bedeckt den ersten Bereich 11, den zweiten Bereich 12 und den stufenförmigen Teil 14 integral. Der Isolierfilm 20 ist eine Schicht, die die Hauptoberfläche 10a des Substrats 10 inaktiviert (sogenannte Passivierungsschicht). Der Isolierfilm 20 kann aus einem Oxid oder einem Nitrid, das mindestens ein Element aus der Gruppe Si, Al, Zr, Mg, Ta, Ti und Y enthält, oder aus einem Harz hergestellt sein. Der Isolierfilm 20 hat im ersten Bereich 11 und im zweiten Bereich 12 der Hauptfläche 10a eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke t.
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Ein Durchgangsloch 21 (erstes Durchgangsloch) ist in einem Teil des Isolierfilms 20 vorgesehen, die den ersten Bereich 11 der Hauptoberfläche 10a bedeckt. In der vorliegenden Ausführungsform hat das Durchgangsloch 21 eine kreisförmige Form mit einem Durchmesser D1, wenn es aus einer Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche 10a betrachtet wird. In der Hauptoberfläche 10a im ersten Bereich 11 ist eine Ausnehmung 17, die aus der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche 10a gesehen die gleiche Form und Größe wie das Durchgangsloch 21 hat, an einer Stelle vorgesehen, an der das Durchgangsloch 21 des Isolierfilms 20 vorgesehen ist. Die Ausnehmung 17 ist mit dem Durchgangsloch 21 des Isolierfilms 20 verbunden.
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Eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 22 (zweite Durchgangslöcher) ist in einem Teil des Isolierfilms 20 vorgesehen, der den zweiten Bereich 12 der Hauptfläche 10a bedeckt. In der vorliegenden Ausführungsform sind neun Durchgangslöcher 22 vorgesehen, die in drei Reihen und drei Spalten angeordnet sind. Die Anzahl der Durchgangslöcher 22 kann je nach Bedarf erhöht oder verringert werden und kann z. B. eins betragen. In der vorliegenden Ausführungsform hat jedes der Durchgangslöcher 22 eine kreisförmige Form mit einem Durchmesser D2, wenn man es aus einer Richtung senkrecht zur Hauptfläche 10a betrachtet. Der Durchmesser D2 ist so ausgelegt, dass er kürzer ist als der Durchmesser D1 des Durchgangslochs 21 (D2 <D1). In dem zweiten Bereich 12 der Hauptoberfläche 10a ist eine Mehrzahl von Ausnehmungen 18 an Positionen vorgesehen, an denen die Durchgangslöcher 22 des Isolierfilms 20 vorgesehen sind. Jede der Mehrzahl von Ausnehmungen 18 hat die gleiche Form und Abmessung wie das Durchgangsloch 22, wenn man sie aus der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche 10a betrachtet. Jede der Mehrzahl von Ausnehmungen 18 ist mit dem Durchgangsloch 22 des Isolierfilms 20 verbunden.
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Das Elektrodenpaar 30 und 40 beinhaltet eine erste Elektrode 30 (erste Dickfilmelektrode), die in dem ersten Bereich 11 vorgesehen ist, und eine zweite Elektrode 40 (zweite Dickfilmelektrode), die in dem zweiten Bereich 12 vorgesehen ist. Jede der beiden Elektroden 30 und 40 ist aus einem Metallmaterial gemacht, in der vorliegenden Ausführungsform aus Cu.
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Die erste Elektrode 30 ist eine Dickfilmelektrode, die sich in der normalen Richtung von der Hauptfläche (bzw. in der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche) 10a des Substrats 10 erstreckt. Die erste Elektrode 30 beinhaltet einen Körperteil 31 und einen leitenden Teil 32 (erster leitender Teil). Der Körperteil 31 ist ein Teil, der sich oberhalb des Isolierfilms 20 befindet. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in (a) Teil von 2 gezeigt, hat der Körperteil 31 eine quadratische Form, wenn man ihn aus der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche 10a betrachtet. Der leitende Teil 32 ist ein Teil, der sich von dem Körperteil 31 in Richtung des Substrats 10 erstreckt und sich durch das Durchgangsloch 21 des Isolierfilms 20 hindurch erstreckt, um das Substrat 10 zu erreichen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der leitende Teil 32 so vorgesehen, dass er das Durchgangsloch 21 des Isolierfilms 20 und die Ausnehmung 17 des Substrats 10 vollständig ausfüllt. Daher hat in der vorliegenden Ausführungsform der leitende Teil 32 eine zylindrische Form mit dem Durchmesser D1. In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Körperteil 31 der ersten Elektrode 30 ferner einen erhabenen Teil 33. Der erhabene Teil 33 ist ein von der Oberseitenfläche 30a des Körperteils 31 erhabener Teil, der in einem ringförmigen Bereich ausgebildet ist, der dem Rand des Durchgangslochs 21 des Isolierfilms 20 entspricht.
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Wie die erste Elektrode 30 ist die zweite Elektrode 40 eine Dickfilmelektrode, die sich in der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche 10a des Substrats 10 erstreckt. Die zweite Elektrode 40 beinhaltet einen Körperteil 41 und eine Mehrzahl von Leitungsteilen 42 (zweite Leitungsteile). Der Körperteil 41 ist ein Teil, der sich oberhalb des Isolierfilms 20 befindet. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in Teil (b) von 2 gezeigt, hat der Körperteil 41 eine quadratische Form, wenn er aus der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche 10a betrachtet wird. Die planare Abmessung des Körperteils 41 der zweiten Elektrode 40 ist so gestaltet, dass sie die gleiche ist wie die planare Abmessung des Körperteils 31 der ersten Elektrode 30. Die Mehrzahl der leitenden Teile 42 entspricht der Anzahl der Durchgangslöcher 22 des Isolierfilms 20 und beträgt in der vorliegenden Ausführungsform neun. Jeder der Leitungsabschnitte 42 ist ein Teil, der sich von dem Körperabschnitt 41 in Richtung des Substrats 10 erstreckt, und erstreckt sich in jedem der Durchgangslöcher 22 des Isolierfilms 20 und erreicht so das Substrat 10. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jeder der leitenden Teile 42 so vorgesehen, dass er jedes Durchgangsloch 22 des Isolierfilms 20 und jeden Ausnehmungsabschnitt 18 des Substrats 10 vollständig ausfüllt. Daher hat bei der vorliegenden Ausführungsform jeder der leitenden Teile 32 eine zylindrische Form mit dem Durchmesser D2. Die neun leitenden Teile 42 sind in drei Reihen und drei Spalten in der gleichen Weise wie die Durchgangslöcher 22 angeordnet.
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Die Höhen der ersten Elektrode 30 und der zweiten Elektrode 40 können jeweils als Längen von den Oberseitenflächen 30a und 40a der Körperteile 31 und 41 bis zu den unteren Teilen der Leitungsteile 32 und 42 definiert sein. In dem Halbleiterelement 1 ist die Höhe T2 der zweiten Elektrode 40 größer als die Höhe T1 der ersten Elektrode 30. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Höhendifferenz (T2 - T1) zwischen der Höhe T1 der ersten Elektrode 30 und der Höhe T2 der zweiten Elektrode 40 im Wesentlichen gleich der Stufendifferenz s des Stufenteils 14 des Substrats 10. Daher stimmen die Höhenposition h1 der Oberseitenfläche 30a der ersten Elektrode 30 und die Höhenposition h2 der Oberseitenfläche 40a der zweiten Elektrode 40 im Wesentlichen überein. Die Differenz zwischen der Höhenposition h1 der Oberseitenfläche 30a der ersten Elektrode 30 und der Höhenposition h2 der Oberseitenfläche 40a der zweiten Elektrode 40 kann 1 µm oder weniger betragen.
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Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen Halbleiterelements 1 unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 beschrieben.
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Bei der Herstellung des Halbleiterelements 1 wird zunächst das Substrat 10 hergestellt, wie in Teil (a) von 3 gezeigt. Der stufenförmige Teil 14 des Substrats 10 wird gebildet, indem nur der zweite Bereich 12 selektiv weggeätzt wird. Die Hauptoberfläche 10a des Substrats 10 wird einer Passivierungsbehandlung unterzogen, und Der Isolierfilm 20, die die gesamte Hauptoberfläche 10a bedeckt, wird bereitgestellt.
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Als nächstes wird, wie in Teil (b) von 3 gezeigt, ein Dickschichtresist 50 auf dem Isolierfilm 20 angebracht. Der Dickschichtresist 50 ist so strukturiert, dass Bereiche, in denen die Durchgangslöcher 21 und 22 gebildet sind, entfernt werden. Für den Dickschichtresist 50 kann Epoxidharz, Acrylharz, Alkydharz oder ähnliches verwendet werden.
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Anschließend wird, wie in Teil (c) von 3 gezeigt, ein Ätzprozess unter Verwendung des Dickschichtresists 50 durchgeführt. Durch den Ätzvorgang werden die Durchgangslöcher 21 und 22 in dem Isolierfilm 20 und die Ausnehmungen 17 und 18 in dem Substrat 10 gebildet. Anschließend wird der Dickschichtresist 50, wie in (a) von 4 gezeigt, abgeschält.
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Als nächstes wird, wie in Teil (b) von 4 gezeigt, eine Elektrodenschicht 51 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Elektrodenschicht 51 aus Cu hergestellt. Die Elektrodenschicht 51 bedeckt das Substrat 10 und den Isolierfilm 20 vollständig und bedeckt das Substrat 10 und den Isolierfilm 20 integral. Genauer gesagt, bedeckt die Elektrodenschicht 51 die Oberseitenfläche des Isolierfilms 20, die Seitenoberflächen der Durchgangslöcher 21 und 22 sowie die Boden- und Seitenoberflächen der Ausnehmungen 17 und 18 integral.
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Nachfolgend wird, wie in Teil (c) von 4 gezeigt, ein Dickschichtresist 52 auf der mit der Elektrodenschicht 51 bedeckten isolierenden Schicht 20 aufgebracht. Als Dickschichtresist 52 kann Epoxidharz, Acrylharz, Alkydharz oder ähnliches verwendet werden. Der Dickschicht-Resist 52 ist so strukturiert, dass Bereiche, in denen die Körperteile 31 und 41 der ersten Elektrode 30 und der zweiten Elektrode 40 ausgebildet sind, entfernt werden.
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Dann wird, wie in Teil (a) von 5 gezeigt, die Beschichtung unter Verwendung des Dickschichtresists 52 durchgeführt. Insbesondere wird die elektrolytische Abscheidung von Cu unter Verwendung der Elektrodenschicht 51 als Keimzelle durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Cu-Abscheidung im ersten Bereich 11 an der Innenseite des Durchgangslochs 21 und an der Innenseite der Ausnehmung 17. Im zweiten Bereich 12 hingegen beginnt die Cu-Abscheidung hauptsächlich am Rand des Durchgangslochs 22, der Oberseitenfläche des Isolierfilms 20. Im ersten Bereich 11 schreitet das Wachstum der Cu-Beschichtung von der Unterseite zur Oberseite fort, und der leitende Teil 32 und der Körperteil 31 werden in dieser Reihenfolge gebildet. Im zweiten Bereich 12 schreitet das Wachstum der Cu-Beschichtung vom Beginn der Abscheidung ausgehend von der Kante des Durchgangslochs 22 sowohl in Richtung der Unterseite als auch der Oberseite voran, und der Körperteil 41 wird in einem relativ frühen Stadium gebildet.
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Im Verlauf des Beschichtungsprozesses werden die erste Elektrode 30 und die zweite Elektrode 40, die im Wesentlichen die gleichen Höhenpositionen h1 und h2 der Oberseitenflächen 30a und 40a haben, gleichzeitig fertiggestellt. Da die Höhenpositionen der ersten Elektrode 30 und der zweiten Elektrode 40 am Ende des Beschichtungsprozesses ausgerichtet sind, ist es nicht notwendig, einen Polierprozess zum Ausrichten der Höhenpositionen durchzuführen.
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Danach wird, wie in Teil (c) von 5 gezeigt, der Dickschichtresist 52 abgeschält. Wie in Teil (a) von 6 gezeigt, werden ein Dickschichtresist 54 und ein Dickschichtresist 55 bereitgestellt. Der Dickschichtresist 54 bedeckt die erste Elektrode 30 im ersten Bereich 11 vollständig, und der Dickschichtresist 55 bedeckt die zweite Elektrode 40 im zweiten Bereich 12 vollständig. Als Dickschichtresists 54 und 55 können Epoxidharz, Acrylharz, Alkydharz oder Ähnliches verwendet werden. Zu diesem Zeitpunkt wird der stufenförmige Teil 14 des Substrats 10 von den Dickschichtresists 54 und 55 freigelegt. Dann wird, wie in Teil (b) von 6 gezeigt, ein Ätzverfahren unter Verwendung der Dickschichtresists 54 und 44 durchgeführt. Durch den Ätzvorgang wird die auf dem stufenförmigen Teil 14 des Substrats 10 aufgebrachte Schicht 51 entfernt, und die erste Elektrode 30 und die zweite Elektrode 40 werden elektrisch getrennt. Schließlich werden die Dickschichtresists 54 und 55 abgeschält, um das oben beschriebene Halbleiterelement 1 fertigzustellen.
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Wie oben beschrieben, ist in dem Halbleiterelement 1 die zweite Elektrode 40 höher als die erste Elektrode 30, und die erste Elektrode 30 und die zweite Elektrode 40 haben im Wesentlichen die gleichen Höhenpositionen h1 und h2 der Oberseitenflächen 30a und 40a.
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Wie in Teil (a) von 7 gezeigt, sind hier, wenn Durchgangslöcher mit den gleichen Abmessungen in des Isolierfilms 20 im ersten Bereich 11 und im zweiten Bereich 12 vorgesehen sind, da eine Höhendifferenz in den Oberseitenflächen 30a und 40a der ersten Elektrode 30 und der zweiten Elektrode 40 durch die Stufendifferenz s des Stufenabschnitts 14 erzeugt wird, die Höhenpositionen h1 und h2 der Oberseitenflächen 30a und 40a stark unterschiedlich, wie in Teil (b) von 7 gezeigt.
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Da in dem Halbleiterelement 1 die erste Elektrode 30 und die zweite Elektrode 40, die im Wesentlichen die gleichen Höhenpositionen h1 und h2 der Oberseitenflächen 30a und 40a haben, gleichzeitig gebildet werden können, kann das Halbleiterelement 1, das die erste Elektrode 30 und die zweite Elektrode 40 beinhaltet, in einer geringeren Anzahl von Prozessen ausgebildet werden.
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Da die Verbindungsflächen zwischen der zweiten Elektrode 40 und sowohl des Isolierfilms 20 als auch dem Substrat 10 durch die Mehrzahl von leitenden Teilen 42 der zweiten Elektrode 40 vergrößert werden, wird außerdem die Haftung der zweiten Elektrode 40 an dem Isolierfilm 20 und dem Substrat 10 verbessert. Somit ist es weniger wahrscheinlich, dass sich die zweite Elektrode 40 von dem Isolierfilm 20 und dem Substrat 10 ablöst, und die Zuverlässigkeit des Halbleiterelements 1 wird verbessert. Für den Fall, dass die Mehrzahl von Durchgangslöchern 22 in dem Isolierfilm 20 vorgesehen ist, können die Gesamtflächen der Durchgangslöcher 22 (π D22 /4 × 9 in dieser Ausführungsform) so gestaltet werden, dass sie kleiner sind als die Fläche der Durchgangslöcher 21 (π D12 /4 in dieser Ausführungsform). Die Gesamtflächen der Mehrzahl von Durchgangslöchern 22 können gleich groß sein wie die Fläche des Durchgangslochs 21 oder größer als die Fläche des Durchgangslochs 21.
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Ferner gilt in dem Halbleiterelement 1 2d>w2, wenn d eine Abmessung des leitenden Teils 42 in der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche 10a des Substrats 10 ist (d.h. die Summe einer Tiefe des Durchgangslochs 22 und einer Tiefe der Ausnehmung 18) und w2 eine Abmessung des leitenden Teils 42 in einer Richtung parallel zur Hauptoberfläche 10a des Substrats 10 ist (d.h. D2). In diesem Fall können die erste Elektrode 30 und die zweite Elektrode 40, die im Wesentlichen die gleichen Höhenpositionen h1 und h2 der Oberseitenflächen 30a und 40a haben, leicht gleichzeitig fertiggestellt werden, da die Cu-Beschichtung leicht auf den Seitenoberflächen der Durchgangslöcher 22 abgeschieden werden kann. Da der leitende Teil 42 langgestreckt ist und tief in der Isolierfilm 20 und das Substrat 10 eindringt, wird außerdem die Haftung der zweiten Elektrode 40 an dem Isolierfilm 20 und dem Substrat 10 weiter verbessert.
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Darüber hinaus gilt in dem Halbleiterelement 1 w1>2T1, wenn w1 eine Abmessung des Durchgangslochs 21 in der Richtung parallel zur Hauptoberfläche 10a des Substrats 10 ist und T1 eine Abmessung der ersten Elektrode 30 in der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche 10a des Substrats 10 (d.h. Höhe) ist. In diesem Fall wird die Beschichtungswachstumsrate in der Höhenrichtung der ersten Elektrode 30 relativ langsam, und die erste Elektrode 30 und die zweite Elektrode 40, die im Wesentlichen die gleichen Höhenpositionen h1 und h2 der Oberseitenflächen 30a und 40a haben, können leicht zur gleichen Zeit fertiggestellt werden.
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Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung oben beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht notwendigerweise auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Die Bildung der Elektrode ist beispielsweise nicht auf die galvanische Abscheidung beschränkt und kann stromlos erfolgen oder eine andere Methode der Schichtbildung sein (z. B. Sputtering). Ferner ist die Querschnittsform des in dem Isolierfilm vorgesehenen Durchgangslochs nicht auf eine kreisförmige Form beschränkt, sondern kann eine polygonale Form, wie z. B. eine viereckige Form oder eine elliptische Form, haben. Die Form des Körperteils der Elektrode ist nicht auf eine quadratische Form beschränkt und kann eine kreisförmige Form, eine polygonale Form oder eine elliptische Form haben, wenn man sie aus der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche des Substrats betrachtet. Ferner ist der leitende Teil nicht auf eine Form beschränkt, bei der das Durchgangsloch des Isolierfilms und die Ausnehmung des Substrats vollständig gefüllt sind, sondern kann eine Form sein, bei der das Durchgangsloch und der ausgesparte Teil teilweise gefüllt sind. In diesem Fall kann ein winziger Hohlraum in einem Raum gebildet werden, der durch das Durchgangsloch des Isolierfilms und die Ausnehmung des Substrats definiert ist.
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Referenz-Zeichenliste
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- 1
- Halbleiterelement
- 10
- Substrat
- 11
- erster Bereich
- 12
- zweiter Bereich
- 20
- Isolierfilm
- 21 und 22
- Durchgangsloch
- 30
- erste Elektrode
- 32
- leitender Teil
- 40
- zweite Elektrode
- 42
- leitender Teil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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