DE112018007009T5 - Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren für diese - Google Patents

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Abstract

Aufgrund der Einbeziehung: einer Source-Elektrode 13, welche auf einer Vorderseite eines Halbleitersubstrats 11 ausgebildet ist und welche mit dem Halbleitersubstrat 11 sowohl an einer Source-Elektrode 13a als eine erste Kontaktregion, welche eine ohmsche Kontaktregion ist, als auch an einer Source-Elektrode 13b als eine zweite Kontaktregion verbunden ist, welche eine Kontaktregion mit einem nicht-ohmschen Kontakt oder dergleichen ist; einer Rückseitenelektrode 16, welche auf einer Rückseite des Halbleitersubstrats 11 ausgebildet ist; und eines Durchgangslochs 17, in welchem eine Verbindung bereitgestellt ist, welche die Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion in der Source-Elektrode 13 mit der Rückseitenelektrode 16 verbindet; ist es möglich, nicht nur die Korrosionsbeständigkeit, sondern auch den Leckstrom zu reduzieren, so dass eine hochzuverlässige Halbleitervorrichtung bereitgestellt wird, welche für einen Hochfrequenzbetrieb geeignet ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, welche ein VIA-Loch („vertical interconnect access“, zu Deutsch „Durchkontaktierung“) oder eine ähnliche Struktur in ihrem Halbleitersubstrat aufweist, und ein Herstellungsverfahren für diese.
  • Stand der Technik
  • In Bezug auf Leistungsverstärker, welche jeweils einen Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT: High Electron Mobility Transistor) basierend auf einem Verbindungshalbleiter wie einem Nitrid-Halbleiter oder dergleichen einsetzen, wurden, da der Transistor bei hohen Frequenzen, welche 1 GHz überschreiten, betrieben werden muss, viele Transistorstrukturen vorgeschlagen, um solch einen Hochfrequenzbetrieb zu erreichen. Zum Beispiel ist im Patentdokument 1 ein Transistor offenbart, dessen Hochfrequenzcharakteristiken dadurch verbessert werden, dass ein VIA unterhalb einer Source-Elektrode ausgebildet wird und ein mit der Rückseite übereinstimmendes Potential am VIA bereitgestellt wird, um dadurch die Source-Induktivität zu reduzieren.
  • Bezüglich Nitrid-basierten Leistungsverstärkern sind ihre Transistoren, aufgrund des Wechsels von einem GaS-Halbleiter zum Nitrid-Halbleiter, bei hoher Spannung betreibbar, um dadurch die erhöhte Ausgangsleistung der Leistungsverstärker zu erreichen. Durch die Transistoren erzeugte Wärme ist jedoch nicht zu vernachlässigen, wenn die Ausgangsleistung zunimmt, und dies wird ein Problem bei der weiteren Erhöhung der Ausgangsleistung der Leistungsverstärker. Aus diesem Grund wird im Patentdokument 2 eine Struktur vorgeschlagen, in welcher Diamant auf der Rückseite eines Halbleitersubstrats ausgebildet wird, um dadurch die Wärmeableitungsfähigkeit des Transistors zu verbessern.
  • Zitierliste
  • Patentdokument
    • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungsoffenlegungs-Nr. H03-181138 (Zeilen 2 bis 20 in der oberen linken Spalte auf Seite 2; 5)
    • Patentdokument 2: Nationale Japanische Veröffentlichung der Internationalen Patentanmeldungs-Nr. 2016-528744 (Absätze 0016 bis 0022, 1)
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Wie in der Source-Elektroden-Struktur, die im Patentdokument 1 beschrieben ist, ist es üblich, die Source-Elektrode ohmsch auszulegen; eine solche ohmsche Source-Elektrode weist jedoch eine unzureichende Korrosionsbeständigkeit auf, so dass ein Problem besteht, dass die Source-Elektrode teilweise während der Herstellung oder nach der Herstellung aufgelöst wird, wodurch Probleme wie ein fehlerhafter ohmscher Kontakt, eine schwebende (engl. „floating“) Elektrode oder dergleichen verursacht werden.
  • Währenddessen ist die Transistorstruktur aus Patentdokument 2 hinsichtlich der Wärmeableitungsfähigkeit überlegen, aufgrund des Ausbildens von Diamant auf der Rückseite des Substrats; ihre Source-Elektrode auf der Seite der Vorderseite des Halbleitersubstrats und ihre Rückseitenelektrode sind jedoch nicht über ein VIA-Loch miteinander verbunden und folglich ist die Induktivität der Source-Elektrode hoch, so dass es schwierig ist, den Transistor bei einer hohen Frequenz zu betreiben.
  • Diese Erfindung wurde umgesetzt, um die wie oben beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe dieser ist es, eine hochzuverlässige Halbleitervorrichtung bereitzustellen, welche eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist und geeignet ist für einen Hochfrequenzbetrieb, und ein Herstellungsverfahren für diese bereitzustellen.
  • Mittel zur Lösung der Probleme
  • Eine Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch: eine Source-Elektrode oder eine Drain-Elektrode, welche auf einer Vorderseite eines Halbleitersubstrats ausgebildet ist, und welche mit dem Halbleitersubstrat sowohl an der ersten Kontaktregion dieser Elektrode, als auch an einer zweiten Kontaktregion dieser verbunden ist; eine Rückseitenelektrode, welche auf einer Rückseite des Halbleitersubstrats ausgebildet ist; und ein Durchgangsloch, in dem eine Verbindung bereitgestellt ist, welche die zweite Kontaktregion der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode mit der Rückseitenelektrode verbindet.
  • Ein Halbleitervorrichtungsherstellungsverfahren gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch:
    • einen Schritt zum Ausbilden, auf einer Vorderseite eines Halbleitersubstrats, eines Musters für eine Source-Elektrode oder eine Drain-Elektrode als eine erste Kontaktregion, und zum nachfolgenden Verbinden des Halbleitersubstrats mit dem Muster für die Source-Elektrode oder die Drain-Elektrode als die erste Kontaktregion durch Erwärmung oder durch Ionenimplantation, um dadurch die Source-Elektrode oder die Drain-Elektrode als die erste Kontaktregion auszubilden; einen Schritt zum Ausbilden eines Musters für eine Source-Elektrode oder eine Drain-Elektrode als eine zweite Kontaktregion, welches an die Source-Elektrode oder die Drain-Elektrode als die erste Kontaktregion angrenzt, um dadurch die Source-Elektrode oder die Drain-Elektrode als die zweite Kontaktregion auszubilden; einen Schritt zum Erzeugen, im Halbleitersubstrat und unterhalb der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode als die zweite Kontaktregion, eines Durchgangslochs, welches das Halbleitersubstrat durchdringt; und einen Schritt zum Verbinden, nach dem Ausbilden einer Rückseitenelektrode auf einer Rückseite des Halbleitersubstrats, der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode als die zweite Kontaktregion, mit der Rückseitenelektrode durch das Durchgangsloch.
  • Effekte der Erfindung
  • Gemäß der Erfindung ist die Source-Elektrode oder die Drain-Elektrode mit dem Halbleitersubstrat sowohl an der ersten Kontaktregion mittels eines ohmschen Kontaktes, als auch an der zweiten Kontaktregion mittels eines nicht-ohmschen Kontaktes oder dergleichen verbunden, so dass es möglich ist, eine Korrosionsbeständigkeit zu verbessern und folglich eine hochzuverlässige Halbleitervorrichtung bereitzustellen, welche für einen Hochfrequenzbetrieb geeignet ist.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Konfiguration einer Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.
    • 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche eine Konfiguration einer Source-Elektrode in der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.
    • 3 ist eine Draufsicht, welche eine Konfiguration der Source-Elektrode in der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.
    • 4 ist eine Schnittansicht, welche eine weitere Konfiguration der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.
    • 5 sind Schnittansichten, welche Herstellungsschritte der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigen.
    • 6 ist eine Schnittansicht, welche eine weitere Konfiguration der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.
    • 7 ist eine Draufsicht, welche eine weitere Konfiguration der Source-Elektrode in der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.
    • 8 ist eine Draufsicht, welche eine weitere Konfiguration eines Transistors in der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.
    • 9 ist eine Draufsicht, welche eine Konfiguration einer Source-Elektrode in einer Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt.
    • 10 ist eine Draufsicht, welche eine weitere Konfiguration der Source-Elektrode in der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt.
    • 11 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Konfiguration einer Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 11 der Erfindung zeigt.
    • 12 sind Schnittansichten, welche Herstellungsschritte der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung zeigen.
    • 13 ist eine Schnittansicht, welche eine weitere Konfiguration der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung zeigt.
    • 14 ist eine Schnittansicht, welche eine weitere Konfiguration der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung zeigt.
  • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Ausführungsform 1
  • 1 ist eine Schnittansicht, welche eine Konfiguration einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt. Wie in 1 gezeigt, verfügt die Halbleitervorrichtung 100 über eine Source-Elektrode 13 (Source-Elektroden 13a jeweils als eine erste Kontaktregion, eine Source-Elektrode 13b als eine zweite Kontaktregion), eine Drain-Elektrode 14, und eine Gate-Elektrode 15, auf einer Seite der Vorderseite eines Halbleitersubstrats 11, und verfügt über eine Rückseitenelektrode 16 auf einer Seite einer Rückseite des Halbleitersubstrats 11, wobei die Source-Elektrode 13 (die Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion) und die Rückseitenelektrode 16 durch ein Durchgangsloch 17 elektrisch miteinander verbunden sind. Es sei darauf hingewiesen, dass die Begriffe „Vorderseite“ und „Rückseite“ nur der Einfachheit halber verwendet werden und keine besonderen Einschränkungen auferlegen.
  • Als das Halbleitersubstrat 11 wird ein aus einem Material wie SiC, GaN, Al2O3, Si, GaAs, InP, Diamant oder dergleichen hergestelltes Substrat verwendet. Obwohl es wünschenswert ist, dass sich die Dicke des Halbleitersubstrats 11 in einem Bereich von nicht weniger als 10 µm, aber nicht mehr als 200 µm befindet, kann sie im Fall eines Hochfrequenzbetriebs außerhalb dieses Bereichs liegen. Wenn die Dicke jedoch 200 µm überschreitet, wird es aufgrund einer erhöhten parasitären Induktivität schwierig, die Hochfrequenzcharakteristiken sicherzustellen. Wenn sie 200 µm überschreitet, ist es somit wünschenswert, eine konkave Region im Halbleitersubstrat zu erzeugen, so dass die Dicke innerhalb der konkaven Region nicht mehr als 200 µm entspricht. Wenn die Dicke weniger als 10 µm beträgt, kann ein solcher Fall entstehen, in dem ein Brechen des Halbleitersubstrats 11, welches aus einer Verbindung hergestellt ist, auftritt, oder es tritt eine Verschlechterung der Isolationseigenschaft auf. Um die Isolationseigenschaft sicherzustellen, ist es wünschenswert, dass das Halbleitersubstrat 11 einen spezifischen Widerstand von 1 × 105 [Ωcm] oder mehr aufweist.
  • Die Source-Elektrode 13, die Drain-Elektrode 14, die Gate-Elektrode 15 und die Rückseitenelektrode 16 sind jeweils aus einem Metall wie Cu, Ti, AI, Au, Ni, Nb, Pd, Pt, Cr, W, Ta, Mo oder dergleichen ausgebildet. Es sei darauf hingewiesen, dass die jeweiligen Elektroden, welche die Rückseitenelektrode einschließen, jeweils aus einer Mehrschichtstruktur ausgebildet sein können.
  • Es ist üblich zu bewirken, dass die Source-Elektrode 13 (die Source-Elektroden 13a als die ersten Kontaktregionen) und die Drain-Elektrode 14 ohmsche Übergänge mit dem Halbleitersubstrat 11 ausbilden, und zu bewirken, dass die Gate-Elektrode 15 mit diesem Substrat einen Schottky-Übergang ausbildet. Ein ohmscher Kontakt (Übergang) an einer Metall-Halbleiterschnittstelle kann mittels einer Wärmebehandlung durch Annealing („Ausheilen“) oder dergleichen nach dem Aufbringen mehrerer Elemente (umfassend ein von einem Metall abweichendes Element) auf ein Halbleitersubstrat durch Aufdampfen oder dergleichen ausgebildet werden.
  • Nach der Annealing-Behandlung wird eine modifizierte Schicht umfassend eine Mehrzahl von Elementen an der Metall-Halbleiterschnittstelle ausgebildet. Als weiteres Verfahren zum Ausbilden eines ohmschen Kontaktes werden ferner ein Verfahren, in welchem dem Halbleitersubstrat 11 Störstellen hinzugefügt werden, gefolgt von epitaktischem Wachstum, ein Verfahren, in welchem Störstellen unter Verwendung von Ionenimplantation oder thermischer Diffusion in das Substrat diffundiert werden, oder ein Verfahren, welches eine Mehrzahl von Verfahren kombiniert, die unter den oben beschriebenen Verfahren ausgewählt werden, verwendet.
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung bezüglich einer Konfiguration der Source-Elektrode 13 in der Halbleitervorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung bereitgestellt. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Region A, welche mit dem Abschnitt der Source-Elektrode 13 in 1 korrespondiert. 3 ist eine Draufsicht auf die Source-Elektrode 13. Wie in 2 und 3 gezeigt, ist die Source-Elektrode 13 auf dem Halbleitersubstrat 11 ausgebildet, in welchem die Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion zwischen den Source-Elektroden 13a als die ersten Kontaktregionen, welche in zwei Reihen angeordnet sind, vorgesehen ist. Die Rückseite der Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion ist durch das Durchgangsloch 17 elektrisch mit der Rückseitenelektrode 16 verbunden. In 3 korrespondiert ein durch eine gepunktete Linie dargestellter Abschnitt mit dem Durchgangsloch 17, welches von der Rückseite des Halbleitersubstrats 11 erzeugt wurde. Bezüglich der Fläche im Durchgangsloch 17 und der Rückseitenelektrode 16 ist es wünschenswert, dass sie in einem nicht-ohmschen Kontakt miteinander stehen. Es wird darauf hingewiesen, dass obwohl das Durchgangsloch 17 ein sich, wie in 1 gezeigt, rechtwinklig erstreckendes Durchgangsloch sein kann, es auch ein sich verjüngendes Durchgangsloch sein kann, wie in 4 gezeigt.
  • Aufgrund der Wärmebehandlung wird, mit der Source-Elektrode 13a als erste Kontaktregion, eine modifizierte Schicht 18 an der Elektroden-Halbleiterschnittstelle ausgebildet. Dementsprechend wird eine ohmsche Kontaktregion als die erste Kontaktregion ausgebildet. Ein ohmscher Kontakt ist ein Widerstandskontakt, und in dieser Erfindung ist es wünschenswert, dass sein spezifischer Kontaktwiderstand nicht weniger als 1.0E-8 Ωcm2, aber nicht mehr als 1,0E-3 Ωcm2 beträgt. Wenn der spezifische Kontaktwiderstand weniger als 1.0E-8 Ωcm2 beträgt, wird die Korrosionsbeständigkeit der Halbleiterschicht aufgrund einer zu starken Umwandlung einer Halbleiterschicht in einen metallischen Zustand herabgesetzt. Wenn er 1.0E-3 Ωcm2 überschreitet, werden die Hochfrequenzcharakteristiken (Grenzfrequenz der Leistungsverstärkung fmax, etc.) herabgesetzt.
  • Die Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion wird nach dem Ausbilden der Source-Elektroden 13a als die ersten Kontaktregionen bereitgestellt, und bildet eine zweite Kontaktregion ohne modifizierte Schicht an der Elektroden-Halbleiterschnittstelle. Beispiele für die zweite Kontaktregion umfassen hier: eine nicht-ohmsche Kontaktregion mit einem Schottky-Kontakt an einer Metall-Halbleiterschnittstelle, einen MIS-Typ Schottky-Kontakt an einer Metall-Isolator-Halbleiterschnittstelle oder dergleichen; und eine Kontaktregion mit einem hohen spezifischen Kontaktwiderstand, welcher 1.0E-3 Ωcm2 überschreitet, aber nicht mehr als 1,0E+3 Ωcm2 entspricht. Wenn der spezifische Kontaktwiderstand nicht mehr als 1.0E-3 Ωcm2 entspricht, wird die Korrosionsbeständigkeit des Metalls oder der Metall-Halbleiterschnittstelle herabgesetzt. Wenn er 1.0E+3 Ωcm2 überschreitet, besteht die Möglichkeit, dass die Hochfrequenzcharakteristiken und die Ausgangscharakteristiken aufgrund des erhöhten Source-Widerstandes herabgesetzt werden.
  • Falls als das Metall der zweiten Kontaktregion (falls es mehrschichtig ist, das Metall der untersten Schicht) ein Metall verwendet wird, welches eine geringere lonisationstendenz aufweist, als das Metall der ersten Kontaktregion (falls mehrschichtig, das Metall, welches die geringste lonisationstendenz aufweist), ist es möglich, die Korrosivität der Source-Elektrode zu verbessern. Zum Beispiel wird ein solcher Fall angenommen, in dem die Metallstruktur aus Ti/AI/Au auf die erste Kontaktregion angewendet wird und die Metallstruktur aus Ti/Au auf die zweite Kontaktregion angewendet wird, und in diesem Fall wird, während das Metall, welches die geringste lonisationstendenz in den Metallen der zweiten Kontaktregion aufweist AI ist, Ti, welches eine geringere lonisationstendenz aufweist als AI, für die unterste Metallschicht in der zweiten Kontaktregion verwendet. In diesem Fall, wie in 2 gezeigt, überdeckt ein Metall mit einer geringeren lonisationstendenz der zweiten Kontaktregion die laterale Seite des Metalls mit der höheren lonisationstendenz der ersten Kontaktregion, so dass es möglich ist, die Korrosivität zu verbessern.
  • Basierend auf 5 wird als Nächstes eine Beschreibung bezüglich eines Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung bereitgestellt. 5 sind Schnittansichten, welche Herstellungsschritte der Halbleitervorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigen.
  • Zunächst werden, wie in 5(a) gezeigt, die Source-Elektroden 13a als die ersten Kontaktregionen und die Drain-Elektrode 14 auf dem Halbleitersubstrat 11 ausgebildet, und anschließend wird eine Wärmebehandlung auf diese angewendet, so dass jede modifizierte Schicht 18 mit einem ohmschen Kontakt ausgebildet wird. Es ist zweckmäßig, dass die Wärmebehandlungstemperatur für solche ohmschen Elektroden nicht weniger als 500 °C, aber nicht mehr als 1200 °C beträgt. Wenn sie weniger als 500°C entspricht, treten solche Probleme auf, dass es nicht möglich ist, einen ohmschen Kontakt herzustellen und dass die Hochfrequenzcharakteristiken und die Ausgangscharakteristiken herabgesetzt werden, da der ohmsche Widerstand zu hoch ist. Wenn sie andererseits 1200 °C überschreitet, tritt ein Bruch in der Elektrodenstruktur aufgrund eines Stoßes der Elektrode auf, welcher unter einer solch hohen Temperatur untragbar auftritt.
  • Durch die Verwendung von Resist-Mustern können Muster dieser Elektroden durch eine Lift-Off-Prozessierung oder Trocken- / Nassätzen ausgebildet werden. Die Source-Elektroden 13a als die ersten Kontaktregionen und die Drain-Elektrode 14 können separat oder gemeinsam ausgebildet werden.
  • Wie in 5(b) gezeigt, wird nachfolgend die Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion ausgebildet. Es ist zweckmäßig, dass die zulässige Wärmebehandlungstemperatur für eine solche ohmsche Elektrode nicht weniger als die Umgebungstemperatur, aber nicht mehr als 500 °C beträgt. Wenn jedoch eine Schutzschicht zu Diffusionsverhinderung (eine isolierende Schicht aus SiN, SiO oder dergleichen, oder ein Metall mit einem hohen Schmelzpunkt wie W oder dergleichen) an der Metall-Halbleiterschnittstelle inbegriffen ist, kann die Wärmebehandlungstemperatur die obige Temperatur überschreiten.
  • Ein Herstellungsverfahren zum unterschiedlichen Herstellen eines niedrigen ohmschen Kontaktes der ersten Kontaktregion und eines hohen ohmschen Kontaktes der zweiten Kontaktregion, kann unter Verwendung unterschiedlicher Metalle (durch Verwendung unterschiedlicher Metallstrukturen, falls mehrere Metallschichten angewendet werden) in den jeweiligen Regionen realisiert werden. Dies wird zum Beispiel in einem GaN-basierten oder SiC-basierten Fall veranschaulicht, indem ein Al-basiertes Metall (oder als Schichtstruktur, Ti/AI/Au oder dergleichen) auf die erste Kontaktregion angewendet wird, und ein Nb-basiertes Metall (oder als Schichtstruktur, Ti/Nb/Au oder dergleichen) auf die zweite Kontaktregion angewendet wird. Da AI reaktiver ist, als Nb bezüglich eines solchen Halbleiters, ist es möglich, unterschiedliche spezifische Kontaktwiderstände für die jeweiligen Regionen herzustellen. Im Fall einer Verwendung eines GaAs-basierten oder InP-basierten Halbleiters ist es ferner zweckmäßig, dass AuGe, AuGa, Cr oder dergleichen, welches eine gute Reaktivität bezüglich dieses Halbleiters aufweist, für die erste Kontaktregion verwendet wird, während Ti, Pt, Au oder dergleichen, welches diesbezüglich weniger reaktiv ist, für die zweite Kontaktregion verwendet wird.
  • Ein weiteres Herstellungsverfahren wird veranschaulicht, indem Störstellenelemente unter Verwendung einer Ionenimplantation in eine Halbleiterschicht diffundiert werden, welche mit der ersten Kontaktregion korrespondiert, indem die Ionenimplantation aber nicht auf eine Halbleiterschicht angewendet wird, welche mit der zweiten Kontaktregion korrespondiert, um dadurch einen Unterschied zwischen den dotierten Mengen der Störstellenelemente in diesen Schichten zu ergeben. Es ist zweckmäßig, dass ihre Störstellenkonzentrationen nicht weniger als 5.0E+20 cm-3 und 2.0E+17 cm-3 betragen. Im Falle einer Verwendung eines SiC-basierten Halbleiters ist es zweckmäßig, dass die Störstellenelemente, die ionenimplantiert werden sollen, einen oder mehrere Typen von Elementen umfassen, welche unter N, P, As, B, AI, Ga, Be, S, V, O, C und Si ausgewählt werden. Im Falle einer Verwendung eines GaN-basierten Halbleiters ist es zweckmäßig, dass die Störstellenelemente, welche ionenimplantiert werden sollen, einen oder mehrere Typen von Elementen umfassen, welche unter O, S, Se, Te, Be, Mg, Ca, C, Si, Ge und Sn ausgewählt werden. Im Falle einer Verwendung von Diamant als der Halbleiter ist es zweckmäßig, dass die Störstellenelemente, welche ionenimplantiert werden sollen, einen oder mehrere Typen von Elementen umfassen, welche unter N, P, As, Sb, B, AI, Ga, In, Be, S und O ausgewählt werden.
  • Gemäß noch einem weiteren Herstellungsverfahren wird eine Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur auf das Metall der ersten Kontaktregion angewendet, und eine Wärmebehandlung bei einer niedrigeren Temperatur als die obige, oder keine Wärmebehandlung wird auf das Metall der zweiten Kontaktregion angewendet, und dies ermöglicht es, unterschiedliche Kontaktwiderstände für die jeweiligen Regionen herzustellen.
  • Durch ein geeignetes Kombinieren der vorstehenden Methoden ist es möglich, unterschiedliche Kontaktwiderstände für die jeweiligen Regionen herzustellen. Darüber hinaus ist es auch möglich, einen ohmschen Kontakt und einen nicht-ohmschen Kontakt (einen Schottky-Kontakt) unterschiedlich herzustellen. Es sei darauf hingewiesen, dass es, obwohl die Elektrode in vielen Fällen eine Mehrschichtstruktur verwendet, wichtig ist, dass das Metall oder die oben genannten Störstellenatome, unter Verwendung einer Wärmebehandlung, einer Ionenimplantation, eines Kristallwachstums oder dergleichen an der Metall-Halbleiterschnittstelle angeordnet werden. Zum Beispiel wird im Fall einer Elektrodenstruktur aus Ti/AI/Au, AI durch die Wärmebehandlung bis hoch zur Halbleiterschicht diffundiert, so dass die Metall-Halbleiterschnittstelle eine ohmsche Eigenschaft aufweist.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines nicht-ohmschen Kontaktes der zweiten Kontaktregion einfach realisiert werden kann, indem das Ausmaß der Ionenimplantation oder der Wärmebehandlung reduziert wird, um dadurch die Konzentration des Metalls oder der Störstellenatome in der Nähe der Oberfläche der Halbleiterschicht zu verringern. Wenn als das zu verwendende Metall ein weniger chemisch reaktives Metall mit einem hohen Schmelzpunkt (W, WN, Ta, TaN) oder ein Metall mit einer hohen Austrittsarbeit, welches für die Gate-Elektrode verwendet wurde (Ni, Pt, Au, Cu, Rh, Ru oder dergleichen), verwendet wird, kann der nicht-ohmsche Kontakt leicht erreicht werden. Dies kann darüber hinaus auch erreicht werden, indem eine MIS-Struktur, in welcher ein Material wie eine Metalloxidschicht, eine isolierende Schicht oder dergleichen mit einer breiteren Bandlücke als die des Halbleiters an der Metall-Halbleiterschnittstelle eingefügt wird.
  • Wie in 5(c) gezeigt, wird anschließend die Gate-Elektrode 15 auf der Seite der Vorderseite des Halbleitersubstrats 11 ausgebildet. Eine isolierende Schicht oder eine beschichtete Verdrahtung kann anschließend, wo nötig, ausgebildet werden. Darüber hinaus wird eine Metallmaske 25 auf der Seite der Rückseite des Halbleitersubstrats 11 ausgebildet. Die Metallmaske 25 kann nach dem Schleifen des Halbleitersubstrats 11 ausgebildet werden, um die Plattendicke des Halbleitersubstrats zu reduzieren.
  • Nachfolgend wird, wie in 5(d) gezeigt, ein Abschnitt, auf welchem die Maske 25 nicht platziert ist, mittels Trockenätzen prozessiert, um dadurch das Durchgangsloch 17 zu erzeugen. Obwohl Nassätzen verwendet werden kann, ist es für ein weniger chemisch reaktives Substrat wie ein SiC-Substrat besser, Trockenätzen zu verwenden. Es ist zweckmäßig, dass die Metallmaske 25 aus einem Material mit einer geringen Sputter-Ausbeute (engl. „sputter yield“) hergestellt ist und dass deren Reaktionsprodukt mit einem Ätzgas eine geringe Flüchtigkeit aufweist, wie Cr, AI, Ni, Cu oder dergleichen.
  • Anschließend wird, wie in 5(e) gezeigt, die Metallmaske 25 entfernt. Obwohl das Entfernungsverfahren Trockenätzen sein kann, kann im Falle einer Verwendung eines weniger leicht trockenätzbaren Materials auch Nassätzen eingesetzt werden. In diesem Fall kann ein kann eine Säure oder eine Lauge verwendet werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass wenn ein Durchgangsloch unterhalb einer ohmschen Elektrode erzeugt wird, die ohmsche Elektrode zum Zeitpunkt des Ätzens teilweise durch ein ätzendes Gas oder eine ätzende Flüssigkeit aufgelöst werden kann, und dies kann zu Problemen wie einem fehlerhaften Kontakt, einer Schichtablösung oder dergleichen führen. Wie in dieser Erfindung jedoch beschrieben ist, ist es, wenn das Durchgangsloch 17 unterhalb der Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion erzeugt wird, möglich, das oben beschriebene Problem zu vermeiden.
  • Wie in 5(f) gezeigt, wird die Rückseitenelektrode 16 schließlich durch Sputtern, Aufdampfen oder ähnliche Verfahren ausgebildet. Eine beschichtete Schicht kann zusätzlich auf der Rückseitenelektrode 16 ausgebildet werden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass in Ausführungsform 1 ein Fall beschrieben wurde, in dem die Source-Elektrode 13 aus den Source-Elektroden 13a als die ersten Kontaktregionen und die Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion gebildet wurde; dies ist jedoch nicht einschränkend. Es ist zulässig, dass die Drain-Elektrode 14 durch (eine) Drain-Elektrode(n) als die erste(n) Kontaktregion(en) und eine Drain-Elektrode als die zweite Kontaktregion gebildet wird, und die Drain-Elektrode als die zweite Kontaktregion und die Rückseitenelektrode sind mittels des Durchgangslochs miteinander verbunden. Ferner ist es natürlich zulässig, dass ein Durchgangsloch die Gate-Elektrode 15 mit einem zweiten Kontaktbereich davon mit der Rückseitenelektrode verbindet.
  • Des Weiteren wird in Ausführungsform 1 das Halbleitersubstrat 11 verwendet; dies ist jedoch nicht einschränkend.
  • Wie zum Beispiel in 6 gezeigt, welche eine Schnittansicht ist, die eine weitere Konfiguration der Halbleitervorrichtung 100 zeigt, kann ein solches Produkt, in welchem die Halbleiterschicht 12 auf einem isolierenden Substrat 19 ausgebildet ist, als das Halbleitersubstrat verwendet werden. Die Halbleitervorrichtung 12 wird veranschaulicht durch ein einschichtiges Material aus GaN, AlGaN, InAIN, AIN, Diamant oder dergleichen, oder andernfalls aus GaAs, InP oder dergleichen, oder einem mehrschichtigen Material aus diesen.
  • In Ausführungsform 1 ist die Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion darüber hinaus zwischen den in zwei Reihen angeordneten Source-Elektroden 13a als die ersten Kontaktregionen vorgesehen; dies ist jedoch nicht einschränkend.
  • Wie zum Beispiel in 7 gezeigt, welche eine Draufsicht ist, die eine weitere Konfiguration der Source-Elektrode 13 zeigt, kann eine Source-Elektrode 13a als die erste Kontaktregion entlang des äußeren Umfangs der Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion ausgebildet sein, und kann auch in einer kurvenumfassenden Form wie einer Doughnut-Form ausgebildet sein. Es ist zweckmäßig, wenn die Source-Elektrode 13 derart ausgelegt ist, dass sie mit dem Halbleitersubstrat 11 sowohl an der Source-Elektrode 13a als die erste Kontaktregion, die eine ohmsche Kontaktregion ist, als auch an der Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion, die ein nicht-ohmscher Kontakt oder eine Kontaktregion mit hohem spezifischen Widerstand ist, verbunden ist.
  • Darüber hinaus wurde in Ausführungsform 1, wie in 1 gezeigt, die Beschreibung bezüglich einer Konfiguration eines Transistors bereitgestellt, welcher über zwei Source-Elektroden 13, eine Drain-Elektrode 14 und zwei Gate-Elektroden 15 verfügt; dies ist jedoch nicht einschränkend.
  • Wie zum Beispiel in 8 gezeigt, welche eine Draufsicht ist, die eine weitere Konfiguration von drei Anschlüssen des Transistors zeigt, ist eine Gate-Elektrode 15 an jeweiligen Abschnitten zwischen drei Source-Elektroden 13 und einer Drain-Elektrode 14 eingefasst. Infolgedessen werden in diesem Fall vier Finger angeordnet. Es werden üblicherweise Transistoren mit einer solchen Mehrfingerstruktur verwendet, und ein Fall mit vier Gate-Fingern ist in dieser Figur als Beispiel gezeigt; die Anzahl der Gate-Finger oder ihre Längen können jedoch in Abhängigkeit des Designs festgelegt werden.
  • Wie oben beschrieben weist die Halbleitervorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 auf: die Source-Elektrode 13, welche auf einer Vorderseite des Halbleitersubstrats 11 ausgebildet ist und welche mit dem Halbleitersubstrat 11 sowohl an der Source-Elektrode 13a als die erste Kontaktregion, welche eine ohmsche Kontaktregion ist, als auch an der Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion, welche ein nicht-ohmscher Kontakt oder eine Kontaktregion mit hohem spezifischen Widerstand ist, verbunden ist; die Rückseitenelektrode 16, welche auf einer Rückseite des Halbleitersubstrats 11 ausgebildet ist; und das Durchgangsloch 17, in welchem eine Verbindung bereitgestellt ist, welche die Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion in der Source-Elektrode 13 mit der Rückseitenelektrode 16 verbindet. Bezüglich der Source-Elektrode, welche das Durchgangsloch aufweist, ist es somit möglich, nicht nur die Korrosionsbeständigkeit derart zu verbessern, dass die Source-Elektrode als die erste Kontaktregion, welche reaktiv ist, durch die Source-Elektrode als die zweite Kontaktregion geschützt wird, aber auch, um den Leckstrom aufgrund der Bereitstellung eines Abschnittes als die zweite Kontaktregion zu reduzieren, so dass eine hochzuverlässige Halbleitervorrichtung bereitgestellt werden kann, welche für den Hochfrequenzbetrieb geeignet ist. Da die Seite der Vorderseite und die Seite der Rückseite des Halbleitersubstrats ferner miteinander verbunden sein können, ist es möglich, die Hochfrequenzcharakteristiken zu verbessern.
  • Da das Durchgangsloch 17 ferner so ist, als ob es durch die Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion geschützt ist, ist es möglich, eine atomare Diffusion von der ohmschen Elektrode zu verhindern, welche hochreaktiv ist. Darüber hinaus ist es möglich, einen Leckstrom zu dem Zeitpunkt zu reduzieren, zu dem der Transistor AUS ist. Dies ist insbesondere effektiv, wenn ein hexagonales Material (GaN, SiC oder dergleichen) als das Halbleitersubstrat eingesetzt wird.
  • Ausführungsform 2
  • In Ausführungsform 1 wurde ein Fall beschrieben, in welchem die Source-Elektrode 13 mit dem Halbleitersubstrat 11 sowohl an der Source-Elektrode 13a als die erste Kontaktregion, als auch an der Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion verbunden ist, während in Ausführungsform 2 ein solcher Fall beschrieben wird, in dem zusätzlich eine Schutzschicht zwischen der Source-Elektrode 13a als die erste Kontaktregion und der Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion ausgebildet ist.
  • 9 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche eine Konfiguration der Source-Elektrode 13 in einer Halbleitervorrichtung 101 gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt. Wie in 9 gezeigt, wird in der Source-Elektrode 13 eine Schutzschicht 20 zwischen der Source-Elektrode 13a als die erste Kontaktregion und der Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion ausgebildet, um den Endabschnitt der Source-Elektrode 13a als die erste Kontaktregion zu schützen. Die Schutzschicht 20 ist eine Schicht aus Metall, welche eine geringere lonisationstendenz aufweist, als das Metall, welches die erste Kontaktregion bildet. Die Konfiguration der Halbleitervorrichtung 101 gemäß Ausführungsform 2 ist, mit Ausnahme der Schutzschicht 20, ähnlich der Konfiguration der Halbleitervorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1, so dass die in Ausführungsform 1 verwendeten Figuren hier durch Bezugnahme enthalten sind, und die Beschreibung bezüglich der ähnlichen Teile wird ausgelassen. Im Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung 101 gemäß Ausführungsform 2 ist darüber hinaus aus Schritt zum Ausbilden der Schutzschicht 20 nach dem Ausbilden der Source-Elektrode 13a als die erste Kontaktregion hinzugefügt. Davon abgesehen ist das Verfahren ähnlich dem Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1, so dass die in Ausführungsform 1 verwendeten Figuren hier durch Bezugnahme enthalten sind, und die Beschreibung bezüglich der ähnlichen Teile wird ausgelassen.
  • In der Halbleitervorrichtung 101 ist die Schutzschicht 20 zwischen der Source-Elektrode 13a als die erste Kontaktregion und der Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion ausgebildet, so dass die Korrosionsbeständigkeit der Source-Elektrode 13a als die erste Kontaktregion weiter verbessert wird. Wenn ein Isolator aus SiN, SiO oder dergleichen als die Schutzschicht 20 verwendet wird, ist es ferner möglich, die effektive Fläche der Source-Elektrode 13 zu verringern, um dadurch eine Drain-Source-Kapazität Cds des Transistors zu reduzieren, und folglich ist es möglich, die Bandbreite des Transistors zu erhöhen. Wenn ein Metall für die Schutzschicht 20 verwendet wird, wird ein solches Metall verwendet, dessen Korrosionsbeständigkeit der Source-Elektrode überlegen ist. Zum Beispiel wird ein Metall mit einer geringen lonisationstendenz wie Pt, Au, Pd oder dergleichen oder ein Metall mit einem hohen Schmelzpunkt wie W, Ta oder dergleichen verwendet, welches hinsichtlich einer Verhinderung der Wärmediffusion überlegen ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Schutzschicht 20, wie in 10 gezeigt, nicht nur auf der inneren Seite der Source-Elektrode 13a als die erste Kontaktregion, sondern auch auf deren äußeren Seite ausgebildet sein kann.
  • Da wie oben beschrieben die Schutzschicht 20 gemäß der Halbleitervorrichtung 101 der Ausführungsform 2 zwischen der Source-Elektrode 13a als die erste Source-Elektrode und der Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion ausgebildet ist, ist es möglich, die Korrosionsbeständigkeit weiter zu verbessern. Das Ausbilden der Schutzschicht in der Nähe des Durchgangslochs ermöglicht darüber hinaus die parasitäre Kapazitätskomponente des Transistors zu reduzieren.
  • Ausführungsform 3
  • In Ausführungsform 1 wurde ein Fall beschrieben, in dem die Rückseitenelektrode 16 auf der Rückseite des Halbleitersubstrats 11 ausgebildet ist, während in Ausführungsform 3 ein solcher Fall beschrieben wird, in dem eine Diamantschicht zwischen der Rückseite des Halbleitersubstrats und der Rückseitenelektrode ausgebildet ist.
  • 11 ist eine Schnittansicht, welche eine Konfiguration einer Halbleitervorrichtung 102 gemäß Ausführungsform 11 der Erfindung zeigt. Wie in 11 gezeigt, ist eine konkave Region 24 im Halbleitersubstrat 11 auf dessen Rückseite erzeugt. Die konkave Region 24 wurde durch das Prozessieren eines Abschnittes des Halbleitersubstrats 11 unterhalb der Source-Elektroden 13, der Drain-Elektrode 14 und der Gate-Elektrode 15 erzeugt. Eine isolierende Diamantschicht 22 ist auf einer unteren Fläche des konkaven Abschnitts 24 und auf Seitenflächen des konkaven Abschnitts 24 ausgebildet. Ein Durchgangsloch 23 wurde durch Prozessieren eines Abschnittes des Halbleitersubstrats 11 und eines Abschnittes der isolierenden Diamantschicht 22 erhalten, die auf der Rückseite der Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion angeordnet sind, und dient dem elektrischen Verbinden der Source-Elektrode 13 und der Rückseitenelektrode 16 miteinander. Die Konfiguration der Halbleitervorrichtung 102 gemäß Ausführungsform 3 abweichend von oben ist ähnlich der Konfiguration der Halbleitervorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1, so dass die Beschreibung bezüglich ähnlicher Teile ausgelassen wird.
  • Basierend auf 12 wird als Nächstes eine Beschreibung bezüglich eines Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung 102 gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung bereitgestellt. 12 sind Schnittansichten, welche Herstellungsschritte der Halbleitervorrichtung 102 gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung zeigen.
  • Wie in 12(a) gezeigt, wird zunächst das Halbleitersubstrat 11 vorbereitet, und anschließend, wie in 12(b) gezeigt, wird die konkave Region 24 im Halbleitersubstrat 11 auf dessen Rückseite erzeugt. Die konkave Region 24 wird durch Ätzen des Halbleitersubstrats 11 erzeugt.
  • Wie in 12(c) gezeigt, wird nachfolgend die isolierende Diamantschicht 22 auf der Rückseite des Halbleitersubstrats 11 ausgebildet. Die Diamantschicht kann mittels thermischer Filament-CVD, Plasma-CVD oder dergleichen ausgebildet werden. Bei diesem Ausbilden kann durch das Hinzufügen eines Störstellengases wie Bor oder dergleichen, die Störstellenkonzentrationen in der Schicht angepasst werden. Ferner ist es selbst nach dem Ausbilden der Diamantschicht möglich, die Störstellenkonzentration durch Störstellenimplantation in die Schicht unter Verwendung einer Ionenimplantation oder dergleichen anzupassen. Wenn die Ablagerungstemperatur der isolierenden Diamantschicht 22 eine hohe Temperatur ist (zum Beispiel 1000 °C) kann eine atomare Diffusion von einem Elektrodenmaterial der Source-Elektrode oder dergleichen zum Halbleitersubstrat 11 auftreten, so dass es wünschenswert ist, die isolierende Diamantschicht 22 vor dem Ausbilden eines strukturellen Objektes wie die Source-Elektrode 13 und dergleichen, auf die Seite der Vorderseite des Halbleitersubstrats 11 aufzubringen.
  • Wie in 12(d) gezeigt, wird anschließend eine eingebettete Maske 26 auf der Rückseite des Halbleitersubstrats 11 ausgebildet. Die eingebettete Maske 26 kann eine organische Schicht aus einem Resist-Material, einem Polyimid oder dergleichen oder eine Metallschicht aus Cu oder dergleichen sein. Wenn eine organische Schicht verwendet werden soll, kann sie auf solche Weise ausgebildet werden, dass ein gelöstes Material auf der Seite der Rückseite des Halbleitersubstrats 11 unter Verwendung eines Schleuderbeschichters oder dergleichen angewendet wird. Wenn eine Metallschicht als die eingebettete Maske 26 verwendet werden soll, kann ein Metall selektiv in der konkaven Region 24 unter Verwendung einer Methode zur Via-Füll- (engl. „via-filling“) Beschichtung aufgebracht werden.
  • Wie in 12(e) gezeigt, wird nachfolgend die eingebettete Maske 26 zurückgeätzt. Das Ätzverfahren kann Nassätzen oder Trockenätzen sein. Nachdem die eingebettete Maske 26 um ein vordefiniertes Ausmaß zurückgeätzt wurde, wird, wie in 12(f) gezeigt, ein Abschnitt der isolierenden Diamantschicht 22, welcher nicht durch die eingebettete Maske 26 auf der Seite der Rückseite des Halbleitersubstrats 11 geschützt ist, unter Verwendung von Trockenätzen oder dergleichen abgeätzt. Durch Anpassen der Dicke der eingebetteten Maske 26 in der konkaven Region 24 im Vorfeld ist es möglich, die verbleibende Tiefe der isolierenden Diamantschicht 22 entlang der Seitenfläche der konkaven Region 24 anzupassen. Wenn die verbleibende Tiefe dünner festgelegt wird, als eine Dicke des Halbleitersubstrats 11 nachdem dessen Rückseite geschliffen wurde, ist es möglich, Probleme zum Zeitpunkt des Schleifens der Rückseite zu unterbinden (Diamanthaftung in der konkaven Region, Brechen einer Komponente des Schleifaufsatzes, Deformation in einer geschliffenen Fläche des Substrats oder dergleichen). Wie in 12(g) gezeigt, wird die eingebettete Maske 26 anschließend entfernt.
  • Wie in 12(h) gezeigt, wird danach eine Ätzstoppschicht 27 auf der Seite der Rückseite des Halbleitersubstrats 11 ausgebildet. Beispiele für das Ätzstoppmaterial umfassen eine isolierende Schicht aus SiO, SiN oder dergleichen, eine organische Schicht eines Resists vom Novolak-Typ, Polyimid oder dergleichen, und ein Metall wie Cr, AI, Ni, Cu oder dergleichen.
  • Wie in 12(i) gezeigt, werden nachfolgend Durchgangslöcher 23 von der Seite der Vorderseite des Halbleitersubstrats 11 erzeugt. Die Durchgangslöcher 23 können durch Ätzen des Halbleitersubstrats 11 und der isolierenden Diamantschicht 22 erzeugt werden. Das Ätzen kann Trockenätzen oder Nassätzen sein. Durch die Verwendung der Ätzstoppschicht 27 ist es möglich, diese Schichten selektiv zu ätzen. Nach dem Erzeugen der Durchgangslöcher 23 werden, wie in 12(j) gezeigt, die Source-Elektroden 13 und dergleichen auf dem Halbleitersubstrat 11 ausgebildet. Die Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion wird derart ausgebildet, dass sie das Durchgangsloch 23 füllt. Wie in 12(k) gezeigt, wird die Ätzstoppschicht 27 anschließend entfernt.
  • Wie in 12(1) gezeigt, wird das Halbleitersubstrat 11 schließlich von der Seite der Rückseite geschliffen, und anschließend, wie in 12(m) gezeigt, wird die Rückseitenelektrode 16 auf der Seite der Rückseite des Halbleitersubstrats 11 ausgebildet. Es ist zweckdienlich, dass die Dicke des Halbleitersubstrats 11 nach dem Schleifen der Rückseite ungefähr im Bereich von 10 bis 200 µm liegt. Obwohl die Rückseitenelektrode 16 eine konforme Schicht sein kann, kann sie auch auf solche Art ausgebildet werden, dass das Innere der konkaven Region 24 mit dem Metall gefüllt ist. Darüber hinaus kann sie eine Mehrschichtstruktur aufweisen, welche aus mehreren Metallen besteht.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass das Durchgangsloch 23 hier mit der Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion gefüllt wird; jedoch ist dies nicht einschränkend. Zum Beispiel kann, wie in 13 gezeigt, welche eine Schnittansicht ist, die eine weitere Konfiguration der Halbleitervorrichtung 102 zeigt, eine solche Struktur eingesetzt werden, in welcher die Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion flach ausgebildet ist und die Rückseitenelektrode 16 damit verbunden ist, indem sie durch das Durchgangsloch 23 geführt ist.
  • Des Weiteren ist das Durchgangsloch 23 in Ausführungsform 3 vollständig mit der Source-Elektrode 13b als die zweite Kontaktregion gefüllt; dies ist jedoch nicht einschränkend. Zum Beispiel, wie in 14 gezeigt, welche eine Schnittansicht ist, die eine weitere Konfiguration der Halbleitervorrichtung 102 zeigt, kann in einer Region des Durchgangslochs 23, welche mit der isolierenden Diamantschicht korrespondiert, eine elektrisch leitende Diamantschicht 28 angeordnet sein. Dies ermöglicht die Wärmeableitungsfähigkeit des Transistors weiter zu verbessern.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die elektrische Leitfähigkeit von Diamant von der Konzentration hinzugefügter Störstellen abhängt und dass allgemein, wenn eine große Menge an Störstellen wie Bor oder dergleichen hinzugefügt wird, elektrisch leitfähiger Diamant bereitgestellt wird, und wenn die Menge der Störstellen gering ist, isolierender Diamant bereitgestellt wird. Je geringere die Konzentration an Störstellen im Diamant, desto höher wird die Wärmeableitungsfähigkeit. Folglich ist es wünschenswert, dass die elektrisch leitende Diamantschicht 28 nur an einer elektrischen Verbindungsposition auf der Seite der Vorderseite oder auf der Seite der Rückseite des Halbleitersubstrats 11 ausgebildet wird.
  • Die Diamantschicht kann durch thermische Filament-CVD, Plasma-CND oder dergleichen ausgebildet werden. Bei diesem Ausbilden kann durch das Hinzufügen eines Störstellengases wie Bor oder dergleichen, die Störstellenkonzentrationen in der Schicht angepasst werden.
  • Des Weiteren ist es selbst nach dem Ausbilden der Diamantschicht möglich, die Störstellenkonzentration durch Implantation von Störstellen in die Schicht unter Verwendung einer Ionenimplantation oder dergleichen anzupassen.
  • Wie oben beschrieben, wird die konkave Region 24 gemäß der Halbleitervorrichtung 102 der Ausführungsform 3 im Halbleitersubstrat 11 an einer Position auf der Seite der Rückseite erzeugt, welche mit der Position der Source-Elektrode 13 korrespondiert; und zwischen dem Halbleitersubstrat 11 und der Rückseitenelektrode 16 wird die isolierende Diamantschicht 22 ausgebildet, um auf dem unteren Abschnitt und dem Seitenabschnitt der konkaven Region 24 angeordnet zu sein. Da die konkave Region unterhalb des aktivierten Teils des Transistors (um die Source, das Drain und das Gate herum) erzeugt wird und darauf Diamant ausgebildet wird, ist es folglich möglich, die Wärmeableitungsfähigkeit zu verbessern.
  • Da das Durchgangsloch 23 darüber hinaus mit der Source-Elektrode 13b als zweite Kontaktregion gefüllt ist, ist es möglich, die atomare Diffusion von der ohmschen Elektrode zu verhindern, welche hochreaktiv ist. Darüber hinaus ist es möglich, einen Leckstrom zu dem Zeitpunkt zu reduzieren, zu dem der Transistor AUS ist. Dies ist insbesondere effektiv, wenn ein hexagonales Material (GaN, SiC oder dergleichen) als das Halbleitersubstrat eingesetzt wird.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Erfindung eine unbegrenzte Kombination jeweiliger Ausführungsformen und eine geeignete Modifikation/Auslassung erfolgen kann, ohne den Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 11
    Halbleitersubstrat,
    12
    Halbleiterschicht,
    13
    Source-Elektrode,
    13a
    Source-Elektrode als eine erste Kontaktregion,
    13b
    Source-Elektrode als eine zweite Kontaktregion,
    16
    Rückseitenelektrode,
    17
    Durchgangsloch,
    18
    modifizierte Schicht,
    19
    isolierendes Substrat,
    20
    Schutzschicht,
    22
    isolierende Diamantschicht,
    23
    Durchgangsloch,
    24
    konkave Region,
    28
    elektrisch leitfähige Diamantschicht,
    100, 101, 102
    Halbleitervorrichtung.

Claims (14)

  1. Halbleitervorrichtung aufweisend: • eine Source-Elektrode oder eine Drain-Elektrode, welche auf einer Vorderseite eines Halbleitersubstrats ausgebildet ist, und welche mit dem Halbleitersubstrat sowohl in einer ersten Kontaktregion der Elektrode als eine ohmsche Kontaktregion, als auch in einer zweiten Kontaktregion dieser als eine nicht-ohmsche Kontaktregion oder als eine Kontaktregion mit einem Widerstandswert größer als jener der ohmschen Kontaktregion verbunden ist; • eine Rückseitenelektrode, welche auf einer Rückseite des Halbleitersubstrats ausgebildet ist; und • ein Durchgangsloch, in welchem eine Verbindung vorgesehen ist, welche die zweite Kontaktregion der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode mit der Rückseitenelektrode verbindet.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Kontaktregion einen Kontaktwiderstandswert von nicht weniger als 1.0E-8 Ωcm2, aber nicht mehr als 1.0E-3 Ωcm2 aufweist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Halbleitersubstrat ein isolierendes Substrat und eine auf einer Fläche des isolierenden Substrates vorgesehene Halbleiterschicht aufweist.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode eine Schutzschicht zwischen einem Abschnitt mit der ersten Kontaktregion und einem Abschnitt mit der zweiten Kontaktregion ausgebildet ist.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Schutzschicht eine Schicht ist, welche eine geringere lonisationstendenz als ein Metall aufweist, welches die erste Kontaktregion bildet.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Schutzschicht eine isolierende Schicht aus Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder Aluminiumoxid aufweist.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Schutzschicht eine Metallschicht aus Wolfram, Platin, Gold oder Palladium aufweist.
  8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei im Halbleitersubstrat eine konkave Region an einer Position auf der Seite der Rückseite erzeugt ist, welche mit einer Position der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode korrespondiert; und wobei zwischen dem Halbleitersubstrat und der Rückseitenelektrode eine isolierende Diamantschicht ausgebildet ist, um in einem unteren Abschnitt und einem Seitenabschnitt der konkaven Region angeordnet zu sein.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Durchgangsloch mit einem Abschnitt der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode gefüllt ist, welche mit der zweiten Kontaktregion korrespondiert.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei in einer Region des Durchgangslochs, welche mit der isolierenden Diamantschicht korrespondiert, eine elektrisch leitende Diamantschicht ausgebildet ist.
  11. Halbleitervorrichtungsproduktionsverfahren aufweisend: • einen Schritt zum Ausbilden eines Musters für eine Source-Elektrode oder eine Drain-Elektrode als eine erste Kontaktregion auf einer Vorderseite eines Halbleitersubstrats, und zum nachfolgenden Verbinden des Halbleitersubstrats mit dem Muster für die Source-Elektrode oder die Drain-Elektrode als die erste Kontaktregion durch Erwärmen oder durch Ionenimplantation, um dadurch die Source-Elektrode oder die Drain-Elektrode als die erste Kontaktregion auszubilden; • einen Schritt zum Ausbilden eines Musters für eine Source-Elektrode oder eine Drain-Elektrode als eine zweite Kontaktregion, welches an die Source-Elektrode oder die Drain-Elektrode als die erste Kontaktregion angrenzt, um dadurch die Source-Elektrode oder die Drain-Elektrode als die zweite Kontaktregion auszubilden; • einen Schritt zum Erzeugen eines Durchgangslochs im Halbleitersubstrat und unterhalb der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode als die zweite Kontaktregion, welches das Halbleitersubstrat durchdringt; und • einen Schritt zum Verbinden, nach dem Ausbilden einer Rückseitenelektrode auf einer Rückseite des Halbleitersubstrats, der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode als die zweite Kontaktregion mit der Rückseitenelektrode durch das Durchgangsloch.
  12. Halbleitervorrichtungsproduktionsverfahren nach Anspruch 11 weiter aufweisend, nach dem Ausbilden der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode als die erste Kontaktregion und vor dem Ausbilden des Musters für die Source-Elektrode oder die Drain-Elektrode als die zweite Kontaktregion, welches an die Source-Elektrode oder die Drain-Elektrode als die erste Kontaktregion angrenzt, einen Schritt zum Ausbilden einer Schutzschicht, welche zwischen der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode als die erste Kontaktregion und der Source-Elektrode oder die Drain-Elektrode als die zweite Kontaktregion angeordnet wird.
  13. Halbleitervorrichtungsproduktionsverfahren nach Anspruch 12 weiter aufweisend: • einen Schritt zum Erzeugen einer konkaven Region im Halbleitersubstrat an einer Position auf der Seite der Rückseite, welche mit einer Position der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode als die zweite Kontaktregion korrespondiert; und • einen Schritt zum Ausbilden einer isolierenden Diamantschicht auf einem unteren Abschnitt und einem Seitenabschnitt der konkaven Region, welche zwischen dem Halbleitersubstrat und der Rückseitenelektrode anzuordnen ist.
  14. Halbleitervorrichtungsproduktionsverfahren nach Anspruch 13 weiter aufweisend einen Schritt zum Ausbilden einer elektrisch leitenden Diamantschicht in einer Region des Durchgangslochs, welche mit der isolierenden Diamantschicht korrespondiert.
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