JP2004253416A - Method of manufacturing schottky barrier diode, method of manufacturing insulated gate bipolar transistor, and semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing schottky barrier diode, method of manufacturing insulated gate bipolar transistor, and semiconductor device Download PDF

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    • H01L2924/13055Insulated gate bipolar transistor [IGBT]

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a Schottky barrier diode whose barrier height can be easily regulated and hardly changes even in an after soldering process. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the Schottky barrier diode comprises processes, such as a silicon base preparing process of preparing an n<SP>+</SP>-silicon base equipped with an n<SP>-</SP>-layer on its one surface, an insulating film forming process of forming an insulating film with an opening on the one surface of the silicon base, a platinum film forming process of forming a platinum film on the opening of the insulating film, a silicide layer forming process of forming a platinum silicide layer by thermally treating the silicon base, a molybdenum film forming process of forming a molybdenum film above the silicide layer without carrying out a platinum removing process, and a silicide layer modifying process of making the silicide layer contain molybdenum by subjecting the silicon base to a thermal treatment in this sequence. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ショットキーバリアのバリアハイト(Barrier height)を容易に調整可能で、後工程のはんだ工程を経ることによってもバリアハイトが変化せず安定であるショットキーバリアバリアダイオードの製造方法及び絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ショットキーバリアダイオードは、金属と半導体との接触部に形成されるショットキーバリアを利用して整流性を持たせたダイオードである。このショットキーバリアダイオードは、キャリヤの蓄積電荷量が非常に小さいため、ターンオン時間やターンオフ時間が極めて短いという特徴を有し、そのため検波やミクサ用、高速スイッチング用、電源二次側の整流用など多用途に使用されている。
【0003】
このショットキーバリアダイオードにおいては、通常はショットキーバリアを形成するバリアメタルを種々選択することによりバリアハイトの調整を行い、順電圧降下の値や逆方向漏れ電流の値を調整しているが、バリアメタルの種類は有限であるため所望のバリアハイトに調整するのは容易ではない。
【0004】
特許文献1には、上述の問題を解決するため、二種類のバリアメタルを積層して熱処理を行ってバリアハイトの調整を可能にしたショットキーバリアダイオードの製造方法が開示されている。図11はこの公報に開示されたショットキーバリアダイオードの製造工程を示す図である。
【0005】
図11に示されるように、この従来のショットキーバリアダイオード900の製造方法は、半導体基板901の一方の主面に設けた絶縁膜910の開口部908に拡散係数Aを有する第1のバリアメタルの膜912を形成する第1の工程と、次いで、第1のバリアメタル912の上面に、拡散係数Bが拡散係数Aとの関係でA<Bとなる第2のバリアメタルの膜914を形成する第2の工程と、次いで、第1及び第2の工程を経た半導体基板901に熱処理を施す第3の工程と、第1及び第2のバリアメタルをパターンニングする第4の工程と、第2のバリアメタルの膜914上及び半導体基板901の他方の主面にそれぞれ電極924、926を形成する工程と、を有するものである。
【0006】
このため、この製造方法によれば、二種類のバリアメタルに熱処理を施すことにより、ショットキーバリアダイオードのバリアハイトを、二種類のバリアメタルのバリアハイトの中間の値に調整することが可能となる。その結果、順電圧降下の値及び逆方向漏れ電流の値を所望の値に調整することが可能になる。
【0007】
一方、伝導度変調を起こさせるためのホールの注入をショットキー接合から行うタイプのいわゆるショットキー接合型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(以下、IGBTということもある。)においても、ショットキー接合におけるバリアハイトを調整して、ホールの注入量を制御したいという要求が存在する。この場合においても、上記した製造方法を適用すれば、ショットキーバリアダイオードのバリアハイトを、二種類のバリアメタルのバリアハイトの中間の値に調整することが可能となる。その結果、ホールの注入量を所望の値に調整することが可能になる。
【0008】
ところで、これらの半導体装置を製造するにあたっては、後工程で、これらの半導体装置に外部電極端子を接続したり、これらの半導体装置を基板に実装したりするなどのため、はんだ工程(ソルダー熱処理工程)を経ることがある。本発明者は、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが、はんだ工程を経ることにより変化して特性が劣化してしまうことがあるという問題を新たに見出した。
後工程のはんだ工程でバリアハイトが変化すると、ショットキーバリアダイオードでは所望の順電圧降下の値や逆方向漏れ電流の値を得ることが困難になる。また、IGBTでは所望のホール注入量が得ることが困難になる。
【0009】
【特許文献1】
特開2000−196108号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、バリアハイトの調整が容易で、かつ、後工程のはんだ工程においてもバリアハイトが変化しにくいショットキーバリアダイオードの製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、バリアハイトの調整が容易で、かつ、後工程のはんだ工程においてもバリアハイトが変化しにくい絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法を提供することを目的とする。
さらにまた、本発明は、バリアハイトの調整が容易で、かつ、後工程のはんだ工程においてもバリアハイトが変化しにくい構造を有する半導体装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明の半導体装置の製造方法は、
一方の表面にN層を有するN型のシリコン基体を準備するシリコン基体準備工程と、このシリコン基体の一方の表面に、開口部を有する絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記絶縁膜の開口部に、白金膜を形成する白金膜形成工程と、前記シリコン基体に熱処理を施すことにより白金のシリサイド層を形成するシリサイド層形成工程と、前記シリサイド層の上方に、白金の除去工程を経ることなく、モリブデン膜を形成するモリブデン膜形成工程と、前記シリコン基体に熱処理を施すことによりモリブデンを前記シリサイド層に含有させるシリサイド層変性工程と、をこの順序で含むことを特徴とする。
【0012】
このため、本発明のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、白金のシリサイド層の上方にモリブデン膜を形成した後に熱処理を施しているため、モリブデンが白金のシリサイド層に入り込み、バリアハイトの調整を容易に行うことができる。
【0013】
また、本発明のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、メカニズムはまだ不明であるが、後工程のはんだ工程を経ても、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが変化しにくくなる。このため、本発明のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、順電圧降下の値や逆方向漏れ電流の値を正確に制御することができるようになる。
【0014】
このため、本発明のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、逆方向漏れ電流の値を許容値以下に維持しながら、順電圧降下の値をできるだけ小さくすることができるようバリアハイトを調整することができ、さらにこのバリアハイトの値を正確に制御することができるので、例えば、電源二次側の整流用のダイオードとして最適なショットキーバリアダイオードを製造することができる。
【0015】
ここで、前記第1の電極膜形成工程において、「前記シリサイド層の上方に」とは、白金膜形成工程で白金をある程度厚く形成した場合には、シリサイド化されずに未反応のまま残っている白金層の表面にモリブデン膜を形成することになる。一方、白金膜形成工程で白金をある程度薄く形成した場合には、白金はほとんどシリサイド化されるため、このシリサイド層の表面にモリブデン膜を形成することになる。
【0016】
また、前記第1の電極膜形成工程において、「白金の除去工程を経ることなく」とは、白金膜形成工程で白金をある程度厚く形成した場合には、シリサイド化されなかった白金を除去せずにという意味である。一方、白金膜形成工程で白金をある程度薄く形成した場合には、白金はほとんどシリサイド化されるため、白金は金属としてはほとんど存在しないと考えられる。しかしながら、この場合であっても、白金を除去するための白金除去工程を経ることなくという意味である。いずれの場合であっても、本発明によれば、白金除去工程を経ることなくモリブデン膜を形成することにより、後工程のはんだ工程においてバリアハイトの変化を抑制することができる。
【0017】
本発明のショットキーバリアダイオードの製造方法においては、白金はモリブデンよりもシリサイドを形成し易い金属であるため、一旦白金のシリサイド層を形成しておいてその後モリブデン膜を形成した後熱処理をして、モリブデンをシリサイド層に移動させてシリサイド層を変性させる本発明の製造方法によれば、シリサイド層を安定して形成することができ、特性の安定したショットキーバリアダイオードを製造することができる。
【0018】
(2)上記(1)に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法においては、前記白金膜形成工程で形成される前記白金膜は外周所定部分が除去されたパターンを有するものであることが好ましい。
白金はモリブデンと比較して極めてエッチングされにくい金属である。このため、このような方法とすることにより、後の工程でモリブデン膜等の外周所定部分をウェットエッチングにより除去する際に、白金膜をウェットエッチングしなくてすむようにでき、モリブデン等を正確にパターンニングすることができるようになる。
この場合、前記白金膜を前記絶縁膜上に形成しないようにすることも好ましい。このような方法とすることにより、白金膜と絶縁膜との密着性不良による膜剥がれを防止することができるため、得られるショットキーバリアダイオードの信頼性を高めることもできる。
【0019】
(3)上記(1)又は(2)に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法においては、前記白金膜形成工程において形成する白金の膜厚を7.5nm〜30nmの範囲内の値とすることが好ましい。
白金の膜厚を7.5nm以上とすることにより後工程のはんだ工程におけるバリアハイトの変動を極めて小さいものとすることができる。また、白金の膜厚を30nm以下とすることにより、バリアハイトの調整を容易なものとすることができる。
また、白金の膜厚を12.5nm以下の値とすることがより好ましい。このような方法とすることにより、ウェットエッチングによる白金のパターンニングが可能になるため、製造工程を簡略化できる。
【0020】
(4)上記(1)〜(3)のいずれかに記載のショットキーバリアダイオードの製造方法においては、前記モリブデン膜形成工程において形成するモリブデン層の膜厚を100nm〜400nmの範囲内の値とすることが好ましい。
モリブデン層の膜厚を100nm以上とすることにより、バリアハイトの調整を十分に行うことができるととも、第1の電極膜の他の金属膜(例えば、ニッケル膜)との密着性を良くすることができる。さらに、他の金属膜からのバリアハイトへの影響を防止することができる。また、モリブデン膜の膜厚は400nmもあれば十分である。
【0021】
(5)上記(1)〜(4)のいずれかに記載のショットキーバリアダイオードの製造方法は、前記シリサイド層変性工程を400℃以下の温度条件で行った場合に特に顕著な効果が得られる。
所望のバリアハイトを得るために400度より低い温度条件でシリサイド層変性工程を行うことがあるが、このような場合には後工程のはんだ工程においてバリアハイトの変化が顕著になるため、本発明はこのような場合に特に効果がある。
【0022】
(6)上記(1)〜(5)のいずれかに記載のショットキーバリアダイオードの製造方法においては、前記モリブデン膜形成工程の後に、前記モリブデン膜の上方にニッケル膜を形成し、その後、フォトエッチングによりこれら金属の膜の外周所定部分を除去して、モリブデン(下層)及びニッケル(上層)の積層膜からなる第1の電極膜を形成する第1の電極膜形成工程を含むことが好ましい。
このような方法とすることにより、外部との接続の際に用いられるはんだとの密着性を高めることができる。
【0023】
(7)上記(6)に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法においては、前記ニッケル膜形成工程の後に、前記シリコン基体の他方の表面に第2の電極膜を形成する第2の電極膜形成工程を含むことが好ましい。
このような方法とすることにより、外部接続の信頼性を高めることができる。
【0024】
(8)上記(7)に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法は、前記第2の電極膜形成工程の後に、ショットキーバリアダイオードの電極にはんだ付けするはんだ工程(ソルダー熱処理工程)を経る場合に、顕著な効果が得られる。
ショットキーバリアダイオードを市場に出す前には、後工程で、ショットキーバリアダイオードに外部電極端子を接続したり、ショットキーバリアダイオードを基板に実装する等のためショットキーバリアダイオードの電極にはんだ付けするはんだ工程(ソルダー熱処理工程)を行う必要があるが、本発明のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、この工程におけるバリアハイトの変動を極めて小さなものにすることができる。
【0025】
(9)本発明の他のショットキーバリアダイオードの製造方法は、一方の表面にN層を有するN型のシリコン基体を準備するシリコン基体準備工程と、このシリコン基体の一方の表面に、開口部を有する絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記絶縁膜の開口部に、白金膜を形成する白金膜形成工程と、前記白金膜の上方にモリブデン膜を形成するモリブデン膜形成工程と、前記シリコン基体に熱処理を施すことによりモリブデンを含有する白金のシリサイド層を形成するシリサイド層形成工程と、をこの順序で含むことを特徴とする。
【0026】
このため、本発明の他のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、白金膜の上方にモリブデン膜を形成した後に熱処理を施しているため、モリブデンが白金のシリサイド層に入り込み、バリアハイトの調整を容易に行うことができる。
【0027】
また、本発明の他のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、メカニズムはまだ不明であるが、後工程のはんだ工程を経ても、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが変化しにくくなる。このため、本発明のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、順電圧降下の値や逆方向漏れ電流の値を正確に制御することができるようになる。
【0028】
このため、本発明の他のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、逆方向漏れ電流の値を許容値以下に維持しながら、順電圧降下の値をできるだけ小さくすることができるようバリアハイトを調整することができ、さらにこのバリアハイトの値を正確に制御することができるので、例えば、電源二次側の整流用のダイオードとして最適なショットキーバリアダイオードを製造することができる。
【0029】
本発明の他のショットキーバリアダイオードの製造方法においては、本発明のショットキーバリアダイオードの製造方法について上記(2)、(3)、(4)、(6)、(7)及び(8)に記載した内容は、同様にあてはまる。
【0030】
(10)本発明の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)の製造方法は、N型のシリコン基体の一方の表面に、このシリコン基体の厚さ方向に流れる電流のスイッチングを行う絶縁ゲートトランジスタを有し、前記シリコン基体の他方の表面に、前記絶縁ゲートトランジスタのオン時に前記シリコン基体中にホールを注入して伝導度変調を起こさせるためのショットキー接合を有する絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法であって、
型のシリコン基板を準備するシリコン基板準備工程と、このシリコン基板の一方の表面に絶縁ゲート型トランジスタを形成する絶縁ゲート型トランジスタ形成工程と、前記シリコン基板の他方の表面側を表面加工することによって前記シリコン基板を薄くして、N型のシリコン基体を形成するシリコン基板形成工程と、前記シリコン基体の他方の表面に、白金の膜を形成する白金膜形成工程と、前記シリコン基体に熱処理を施すことにより白金のシリサイド層を形成するシリサイド層形成工程と、前記シリサイド層の上方に、白金の除去工程を経ることなくモリブデン膜を形成するモリブデン膜形成工程と、前記シリコン基体に熱処理を施すことにより前記モリブデンを前記シリサイド層に含有させるシリサイド層変性工程と、をこの順序で含むことを特徴とする。
【0031】
このため、本発明のIGBTの製造方法によれば、白金のシリサイド層の上方にモリブデン膜を形成した後に熱処理を施しているため、モリブデンが白金のシリサイド層に入り込み、バリアハイトの調整を容易に行うことができる。このため、所定のホール注入量を有する様々な特性のIGBTを製造することができる。
【0032】
また、本発明のIGBTの製造方法によれば、メカニズムはまだ不明であるが、後工程のはんだ工程を経ても、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが変化して特性が劣化しにくくなる。このため、本発明のIGBTの製造方法によれば、IGBTの諸特性を正確に制御することができるようになる。
【0033】
ここで、前記第1の電極膜形成工程において、「前記シリサイド層の上方に」及び「白金の除去工程を経ることなく」の意味は、上記(1)で説明したとおりである。
また、一旦白金のシリサイド層を形成しておいてその後モリブデン膜を形成することとした利益も、上記(1)で説明したとおりである。
【0034】
(11)本発明の他の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)の製造方法は、N型のシリコン基体の一方の表面に、このシリコン基体の厚さ方向に流れる電流のスイッチングを行う絶縁ゲートトランジスタを有し、前記シリコン基体の他方の表面に、前記絶縁ゲートトランジスタのオン時に前記シリコン基体中にホールを注入して伝導度変調を起こさせるためのショットキー接合を有する絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法であって、
型のシリコン基板を準備するシリコン基板準備工程と、このシリコン基板の一方の表面に絶縁ゲート型トランジスタを形成する絶縁ゲート型トランジスタ形成工程と、前記シリコン基板の他方の表面側を表面加工することによって前記シリコン基板を薄くして、N型のシリコン基体を形成するシリコン基板形成工程と、前記シリコン基体の他方の表面に、白金の膜を形成する白金膜形成工程と、前記白金膜の上方に、モリブデン膜を形成するモリブデン膜形成工程と、前記シリコン基体に熱処理を施すことによりモリブデンを含む白金のシリサイド層を形成するシリサイド層変性工程と、をこの順序で含むことを特徴とする。
【0035】
このため、本発明の他のIGBTの製造方法によれば、白金膜の上方にモリブデン膜を形成した後に熱処理を施しているため、モリブデンが白金のシリサイド層に入り込み、バリアハイトの調整を容易に行うことができる。このため、所定のホール注入量を有する様々な特性のIGBTを製造することができる。
【0036】
また、本発明の他のIGBTの製造方法によれば、メカニズムはまだ不明であるが、後工程のはんだ工程を経ても、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが変化して特性が劣化しにくくなる。このため、本発明の他のIGBTの製造方法によれば、IGBTの諸特性を正確に制御することができるようになる。
【0037】
(12)本発明の半導体装置は、シリコン基体と、このシリコン基体の表面に形成された白金シリサイド層との界面においてショットキー接合が形成されてなる半導体装置であって、前記白金シリサイド層の上方には、白金層を介して少なくともモリブデン層を最下層に含む電極膜が形成されてなることを特徴とする。
【0038】
このため、本発明の半導体装置によれば、白金シリサイド層の上方には、白金層を介して少なくともモリブデンの膜を最下層に含む電極膜が形成されてなるので、メカニズムはまだ不明であるが、後工程のはんだ工程を経ても、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが変化しにくくなっており、特性が劣化してしまうことがなくなる。このため、本発明の半導体装置は、特性の安定した優れた半導体となる。本発明の半導体装置としては、ショットキーバリアダイオードやIGBTが例示される。
ここで、「白金層を介して」とは、白金をシリサイド化する際に残存する未反応の白金層を介してモリブデンを形成する場合と、白金をシリサイド化する際にシリサイド層表面に生成される白金由来の変質層を介してモリブデンを形成する場合の両方の場合を含む。これらのいずれの場合であっても、後工程のはんだ工程においてバリアハイトの変化をしにくくすることができる。
【0039】
(13)本発明の他の半導体装置は、シリコン基体と、このシリコン基体の表面に形成された白金シリサイド層との界面においてショットキー接合が形成されてなる半導体装置であって、前記白金シリサイド層の上方には少なくともモリブデン層を最下層に含む電極膜が形成されてなり、かつ、前記白金シリサイド層の厚さは15nm以上であることを特徴とする。
【0040】
このため、本発明の他の半導体装置によれば、前記白金シリサイド層の厚さが15nm以上であるため、白金シリサイド層の表面には少なくとも、白金シリサイド層とは組成の異なる白金由来の変質層が形成される。このため、この変質層を介してモリブデンが白金シリサイド層に入りこむこととなるため、メカニズムはまだ不明であるが、後工程のはんだ工程を経ても、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが変化して特性が劣化してしまうことがなくなる。このため、本発明の他の半導体装置は、特性の安定した優れた半導体となる。本発明の他の半導体装置としては、ショットキーバリアダイオードやIGBTが例示される。
【0041】
(14)本発明のさらに他の半導体装置は、シリコン基体と、このシリコン基体の表面に形成された白金シリサイド層との界面においてショットキー接合が形成されてなる半導体装置であって、前記白金シリサイド層の上方には少なくともモリブデン層を最下層に含む電極膜が形成されてなり、かつ、前記電極膜の面積は前記白金シリサイド層の面積より大きく、かつ、前記電極膜は前記白金シリサイド膜を覆うように形成されてなることを特徴とする。
【0042】
このため、本発明のさらに他の半導体装置によれば、半導体装置を製造する工程においてモリブデン膜等の外周所定部分をウェットエッチングにより除去する際に、その下層にある白金膜をウェットエッチングしなくてすむため、モリブデン等を正確にパターンニングすることができるようになる。その結果、特性の安定した信頼性の高い半導体装置となる。
【0043】
上記(14)に記載の半導体装置においては、前記白金膜が前記絶縁膜上に配置されないパターンを有することも好ましい。このように構成することにより、白金膜と絶縁膜との密着性不良による膜剥がれを防止することができるため、得られる半導体装置の信頼性を高めることもできる。本発明のさらに他の半導体装置としては、ショットキーバリアダイオードやIGBTが例示される。
【0044】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【0045】
(実施形態1)
図1〜図3は、実施形態1に係るショットキーバリアダイオード100の製造工程を示す図である。このショットキーバリアダイオード100は、電源二次側の整流用のダイオードである。ショットキーバリアダイオード100は、以下の工程(a)〜(j)によって製造される。以下、工程順に説明する。
【0046】
(a)シリコン基体準備工程
一方の表面にN層104を有するN型のシリコン基体101を準備する。
(b)ガードリング形成工程
シリコン基体101の一方の表面に所定のガードリング106を形成する。
(c)絶縁膜形成工程
シリコン基体101の一方の表面に、シリコン酸化膜等からなる絶縁膜110を形成し、その後所定の開口部108を形成する。
(d)白金膜形成工程
絶縁膜110の開口部108に、15nmの膜厚を有する白金膜112を形成する。
(e)シリサイド層形成工程
シリコン基体101に200℃・30分の熱処理を施すことにより、白金のシリサイド層114を形成する。このとき、シリサンド化されなかった白金112も存在している。
【0047】
(f)モリブデン膜形成工程
シリサイド層114の上方に、シリサイド化されなかった白金112を除去することなく、200nmの膜厚を有するモリブデン膜116を蒸着法により形成する。
(g)シリサイド層変性工程
シリコン基体101に380℃・30分の熱処理を施すことによりモリブデンの成分を白金のシリサイド層114に含有させて変性されたシリサイド層115とする。
(h)ニッケル膜形成工程
モリブデン膜116の上方に、はんだとの親和性を高めるためニッケル膜117を蒸着法により形成する。
(i)第1の電極層形成工程
フォトエッチングによりチップ周辺の所定部分を除去して、モリブデン(下層)及びニッケル(上層)の積層膜からなる第1の電極膜118を形成する。
(j)第2の電極膜形成工程
シリコン基体101の他方の表面にニッケル膜又は銀膜からなる第2の電極膜120を形成する。
以上の工程によりショットキーバリアダイオード100が製造される。
【0048】
(k)はんだ付け工程(ソルダー熱処理工程)
その後、図3に示すように、銅板140側にショットキーバリアダイオード100の第2の電極膜120を配置し、300℃以上の融点を有する高融点のはんだSにて340〜360℃で接続する。また、ショットキーバリアダイオード100の第1の電極膜118に銅製接続子160を高融点のはんだSにて接続する。
以上の工程により、ショットキーバリアダイオード100に外部電極端子が接続される。
【0049】
実施形態1に係るショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、白金のシリサイド層の上方にモリブデン膜を形成した後に熱処理を施しているため、モリブデンが白金のシリサイド層に入り込み、バリアハイトの調整を容易に行うことができる。
【0050】
また、実施形態1に係るショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、メカニズムはまだ不明であるが、後工程のはんだ工程を経ても、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが変化しにくくなる。このため、本発明のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、順電圧降下の値や逆方向漏れ電流の値を正確に制御することができるようになる。
【0051】
このため、実施形態1に係るショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、逆方向漏れ電流の値を許容値以下に維持しながら、順電圧降下の値をできるだけ小さくすることができるようバリアハイトを調整することができ、さらにこのバリアハイトの値を正確に制御することができるので、例えば、電源二次側の整流用のダイオードとして最適なショットキーバリアダイオードを製造することができる。
【0052】
なお、実施形態1における製造工程を採用するにあたっては、以下の実験例1及び実験例2の結果を参考にした。
【0053】
(実験例1)
図4は、実施形態1の実験例1における「白金除去工程を経ない効果」を示す図である。すなわち、第1の電極膜形成工程において「白金除去工程を経ずにモリブデン膜を形成する場合」と、「白金除去工程を経てモリブデン膜を形成する場合」とで、はんだ工程を経ることによるバリアハイトの変動がどう異なるかを示す図である。図4においては、横軸は、はんだ工程(ソルダー熱処理工程)前におけるバリアハイトの値(φBn)を示し、縦軸は、はんだ工程(ソルダー熱処理工程)後におけるバリアハイトの値(φBn)を示す。
【0054】
ショットキーバリアダイオードにおいては、はんだ工程の前後においてバリアハイトが変動しないことが好ましいため、これらの図面においては、原点を通り傾きが+1の右上がりの直線上にプロットされるデータが好ましいデータであることを意味する。
図4中、黒丸のデータは条件A(シリサイド層114の上方に、白金除去工程を経ずにモリブデン膜を形成した条件(白金の膜厚15nm))の場合のデータであり、黒四角のデータは条件B(シリサイド層114の上方に、白金除去工程を経ずにモリブデン膜を形成した条件(白金の膜厚50nm))の場合のデータであり、白丸のデータは条件C(シリサイド層114の上方に、白金除去工程を経てモリブデン膜を形成した条件(白金の膜厚15nm))の場合のデータであり、白四角のデータは、条件D(シリサイド層114の上方に、白金除去工程を経てモリブデン膜を形成した条件(白金の膜厚50nm))の場合のデータである。
【0055】
図4に示されるように、「シリサイド層の上方に、白金除去工程を経ずにモリブデン膜を形成した条件(条件A、条件B)」のものが、はんだ工程の前後におけるバリアハイトの変動が小さく優れた条件であることがわかる。これらの条件の場合、はんだ工程の前後におけるバリアハイト変動(減少)量は、僅か0.003eV程度である。これに対して、「シリサイド層の上方に、白金除去工程を経てモリブデン膜を形成した条件(条件C、条件D)」のものは、はんだ工程の前後におけるバリアハイトの変動(増加)量は0.015eV程度と大きなものとなっている。
この結果、シリサイド層の上方に、白金を除去することなくモリブデン膜を形成した場合には、はんだ工程によるバリアハイトの変動が十分小さなものとなることが明らかとなった。
【0056】
(実験例2)
図5は、実施形態1の実験例2における「白金の膜厚の効果」を示す図である。すなわち、第1の電極膜形成工程において「白金除去工程を経ずにモリブデン膜を形成する場合」において、最初に形成する白金膜の膜厚によって、はんだ工程を経ることによるバリアハイトの変動がどう変化するを示す図である。図5においても、横軸は、はんだ工程(ソルダー熱処理工程)前におけるバリアハイトの値(φBn)を示し、縦軸は、はんだ工程(ソルダー熱処理工程)後におけるバリアハイトの値(φBn)を示す。従って、上述したように、図5においても、原点を通り傾きが+1の右上がりの直線上にプロットされるデータが好ましいデータであることを意味する。
【0057】
図5中、黒丸のデータは条件E(白金の膜厚5nm)の場合のデータであり、黒四角のデータは条件F(白金の膜厚7.5nm)の場合のデータであり、黒菱形のデータは条件G(白金の膜厚15nm)の場合のデータであり、黒三角のデータは、条件H(白金の膜厚50nm)の場合のデータである。
【0058】
図5に示されるように、「白金の膜厚が7.5nm以上の場合の条件(条件F、条件G、条件H)」のものが、はんだ工程の前後におけるバリアハイトの変動が小さく優れた条件であることがわかる。これらの条件の場合、はんだ工程の前後におけるバリアハイト変動(減少)量は、僅か0.005eV程度である。これに対して、「白金の膜厚が5nmの場合の条件(条件E)」のものは、はんだ工程の前後におけるバリアハイトの変動(増加)量は0.025eV程度と大きなものとなっている。
この結果、白金膜形成工程において形成する白金の膜厚を7.5nm以上にした場合には、はんだ工程によるバリアハイトの変動が十分小さなものとなることが明らかとなった。
なお、白金膜形成工程において形成する白金の膜厚を7.5nm以上にした場合には、シリサイド層形成工程における熱処理で形成される白金シリサイド層の厚さは15nm以上となる。
【0059】
(実施形態2)
図6及び図7は、実施形態2に係るショットキーバリアダイオード200の製造工程を示す図である。このショットキーバリアダイオード200は、電源二次側の整流用のダイオードである。このショットキーバリアダイオード200は、基本的には実施形態1に係るショットキーバリアダイオード100の製造工程とほぼ同じ製造工程を有している。
実施形態2に係るショットキーバリアダイオード200の製造方法が、実施形態1に係るショットキーバリアダイオードの製造方法と異なるのは、以下の(d)の白金膜形成工程だけであるので、それ以外の工程の説明は省略する。
【0060】
(d)白金膜形成工程
絶縁膜210の開口部208に、15nmの膜厚を有する白金膜212を形成する。そして、その後、シリサイド化させない部分の白金を予めエッチング等で除去しておく。または、マスク蒸着により、シリサイド化させる部分のみに白金膜212を形成するようにしてもよい。
【0061】
このように、シリサイド化させない部分の白金を予めエッチング等で除去しておくのは以下の理由による。
すなわち、白金はモリブデンやニッケルと比較して極めてエッチングされにくい金属である。このため、後の(i)工程において、チップ周辺の所定部分をウェットエッチングにより除去する際に、白金が残っているとこの白金をエッチングするためにモリブデンやニッケルが余分にエッチングされてしまい正確なパターンニングができない。これに対して白金が残っていない場合には、白金をエッチングしなくてすむので、モリブデンやニッケルを正確にパターンニングすることができるからである。
また、シリサイド化させない部分の白金を予め除去しておくことにより、シリコン酸化膜等の絶縁膜210の密着性不良による膜剥がれを防止することができるため、得られるショットキーバリアダイオードの信頼性を高めることもできる。
なお、図6(d)に示されるように、白金のエッチングは、白金膜212の端部がガードリング206上に位置するように行うのが好ましい。
【0062】
実施形態2に係るショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、実施形態1の場合と同様に、白金のシリサイド層の上方にモリブデン膜を形成した後に熱処理を施しているため、モリブデンが白金のシリサイド層に入り込み、バリアハイトの調整を容易に行うことができる。
【0063】
また、実施形態2に係るショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、実施形態1の場合と同様に、後工程のはんだ工程を経ても、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが変化しにくくなる。このため、本発明のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、順電圧降下の値や逆方向漏れ電流の値を正確に制御することができる。
【0064】
このため、実施形態2に係るショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、実施形態1の場合と同様に、逆方向漏れ電流の値を許容値以下に維持しながら、順電圧降下の値をできるだけ小さくすることができるようバリアハイトを調整することができ、さらにこのバリアハイトの値を正確に制御することができるので、例えば、電源二次側の整流用のダイオードとして最適なショットキーバリアダイオードを製造することができる。
【0065】
(実施形態3)
実施形態3はショットキーバリアダイオードの製造方法である。この実施形態3に係るショットキーバリアダイオードは、実施形態1に係るショットキーバリアダイオード100の製造工程とほぼ同じ製造工程を有しているが、実施形態1に係るショットキーバリアダイオードとは、実施形態1の(e)シリサイド層形成工程を有しない点を特徴としている。
従って、実施形態1の(f)に対応するモリブデン膜形成工程においては、白金膜の上方にモリブデン膜を形成することなる。
また、実施形態1の(g)に対応する工程は、シリサイド層変性工程ではなくて、シリサイド層形成工程となる。そして、このシリサイド層形成工程においては、シリコン基体に例えば380℃・30分の熱処理を施すことにより、モリブデンの成分を含有する白金のシリサイド層が形成される。
【0066】
実施形態3に係るショットキーバリアダイオードの製造方法は、このような製造工程を有しているが、このような製造方法であっても、実施形態1と同様の効果が得られる。すなわち、白金膜の上方にモリブデン膜を形成した後に熱処理を施しているため、モリブデンが白金のシリサイド層に入り込み、バリアハイトの調整を容易に行うことができる。
【0067】
また、後工程のはんだ工程を経ても、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが変化しにくくなる。このため、本発明のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、順電圧降下の値や逆方向漏れ電流の値を正確に制御することができる。
【0068】
このため、実施形態3に係るショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、実施形態1及び2の場合と同様に、逆方向漏れ電流の値を許容値以下に維持しながら、順電圧降下の値をできるだけ小さくすることができるようバリアハイトを調整することができ、さらにこのバリアハイトの値を正確に制御することができるので、例えば、電源二次側の整流用のダイオードとして最適なショットキーバリアダイオードを製造することができる。
【0069】
(実施形態4)
図8乃至図10は、本発明の実施形態4に係る絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)の製造工程を示す図である。このIGBT300は、N型のシリコン基体の一方の表面に、このシリコン基体の厚さ方向に流れる電流のスイッチングを行う絶縁ゲートトランジスタを有し、前記シリコン基体の他方の表面に、前記絶縁ゲートトランジスタのオン時に前記シリコン基体中にホールを注入して伝導度変調を起こさせるためのショットキー接合を有する、いわゆるショットキー接合型のIGBTである。図8乃至10に示されるように、IGBT300は、以下の工程(a)〜(j)によって製造される。以下、工程順に説明する。
【0070】
(a)N型のシリコン基板準備工程
型のシリコン基板301を準備する。
(b)絶縁ゲートトランジスタ形成工程
シリコン基板301の一方の表面に絶縁ゲートトランジスタ350を形成する。
(c)シリコン基体形成工程
シリコン基板301の他方の表面側を研削・研磨等により、表面加工することによってシリコン基板301を薄くして、N型のシリコン基体302を形成する。
(d)白金膜形成工程
シリコン基体302の他方の表面に、15nmの膜厚を有する白金の膜312を形成する。
【0071】
(e)シリサイド層形成工程
シリコン基体302に熱処理を施すことにより白金のシリサイド層314を形成する。
(f)ドレイン電極膜形成工程
シリコン基体302の他方の表面に、モリブデン、アルミニウム、ニッケルの積層膜316からなるドレイン電極膜を形成する。
(g)シリサイド層変性工程
その後、シリコン基体302に熱処理を施すことにより、モリブデンの成分を、白金のシリサイド層に含有させて、変性シリサイド層315とする。
【0072】
(h)ソース電極膜形成工程
シリコン基体302の一方の表面に、アルミニウムからなるソース電極膜352を形成し、必要なパターニングを行う。
(i)保護膜形成工程
シリコン基体302の一方の表面に保護膜354を形成する。
以上の工程によりIGBT300が製造される。
【0073】
(j)はんだ工程(ソルダー工程)
IGBT300にはんだ工程により外部電極端子(図示せず)を接続する。
【0074】
実施形態4に係るIGBTの製造方法によれば、白金のシリサイド層の上方にモリブデン膜を形成した後に熱処理を施しているため、モリブデンの成分が白金のシリサイド層に入り込み、バリアハイトの調整を容易に行うことができる。
【0075】
また、実施形態4に係るIGBTの製造方法においては、実施形態1〜3の場合と同様に、後工程のはんだ工程を経ても、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが変化しにくくなる。
【0076】
このため、実施形態4に係るIGBTの製造方法によれば、伝導度変調を起こさせるためのホールの注入量を安定に制御することができるので、所望のオン抵抗や高速スイッチング特性をもった絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを安定的に製造することができる。
【0077】
(実施形態5)
実施形態5はIGBTの製造方法である。この実施形態5に係るIGBTの製造方法は、実施形態4に係るIGBTの製造工程とほぼ同じ製造工程を有しているが、実施形態4に係るIGBTとは、実施形態4の(e)シリサイド層形成工程を有しない点を特徴としている。
従って、実施形態1の(f)に対応するドレイン膜形成工程においては、白金膜の上方にモリブデン、アルミニウム、ニッケルの積層膜を形成することなる。
また、実施形態4の(g)に対応する工程は、シリサイド層変性工程ではなくて、シリサイド層形成工程となる。そして、このシリサイド層形成工程においては、シリコン基体に熱処理を施すことにより、モリブデンの成分を含有する白金のシリサイド層が形成される。
【0078】
実施形態5に係るIGBTの製造方法は、このような製造工程を有しているが、このような製造方法であっても、実施形態4の場合と同様の効果が得られる。すなわち、白金膜の上方にモリブデン膜を形成した後に熱処理を施しているため、モリブデンが白金のシリサイド層に入り込み、バリアハイトの調整を容易に行うことができる。
【0079】
また、実施形態4の場合と同様に、後工程のはんだ工程を経ても、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが変化しにくくなる。
【0080】
このため、実施形態5に係るIGBTの製造方法によれば、伝導度変調を起こさせるためのホールの注入量を安定に制御することができるので、所望のオン抵抗や高速スイッチング特性をもった絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを安定的に製造することができる。
【0081】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、白金のシリサイド層の上方にモリブデン膜を形成した後に熱処理を施しているため、モリブデンが白金のシリサイド層に入り込み、バリアハイトの調整を容易に行うことができる。
また、本発明のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、後工程のはんだ工程を経ても、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが変化しにくくなる。このため、本発明のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、順電圧降下の値や逆方向漏れ電流の値を正確に制御することができるようになる。
このため、本発明のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、逆方向漏れ電流の値を許容値以下に維持しながら、順電圧降下の値をできるだけ小さくすることができるようバリアハイトを調整することができ、さらにこのバリアハイトの値を正確に制御することができるので、例えば、電源二次側の整流用のダイオードとして最適なショットキーバリアダイオードを製造することができる。
【0082】
また、本発明の他のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、白金膜の上方にモリブデン膜を形成した後に熱処理を施しているため、モリブデンが白金のシリサイド層に入り込み、バリアハイトの調整を容易に行うことができる。
また、本発明の他のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、後工程のはんだ工程を経ても、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが変化しにくくなる。このため、本発明の他のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、順電圧降下の値や逆方向漏れ電流の値を正確に制御することができるようになる。
このため、本発明の他のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、逆方向漏れ電流の値を許容値以下に維持しながら、順電圧降下の値をできるだけ小さくすることができるようバリアハイトを調整することができ、さらにこのバリアハイトの値を正確に制御することができるので、例えば、電源二次側の整流用のダイオードとして最適なショットキーバリアダイオードを製造することができる
【0083】
また、本発明のIGBTの製造方法によれば、白金のシリサイド層の上方にモリブデン膜を形成した後に熱処理を施しているため、モリブデンが白金のシリサイド層に入り込み、バリアハイトの調整を容易に行うことができる。このため、所定のホール注入量を有する様々な特性のIGBTを製造することができる。
また、本発明のIGBTの製造方法によれば、後工程のはんだ工程を経ても、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが変化しにくくなる。このため、本発明のIGBTの製造方法によれば、IGBTの諸特性を正確に制御することができるようになる。
【0084】
また、本発明の他のIGBTの製造方法によれば、白金膜の上方にモリブデン膜を形成した後に熱処理を施しているため、モリブデンが白金のシリサイド層に入り込み、バリアハイトの調整を容易に行うことができる。このため、所定のホール注入量を有する様々な特性のIGBTを製造することができる。
また、本発明の他のIGBTの製造方法によれば、後工程のはんだ工程を経ても、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが変化しにくくなる。このため、本発明のIGBTの製造方法によれば、IGBTの諸特性を正確に制御することができるようになる。
【0085】
また、本発明の半導体装置によれば、白金シリサイド層の上方には、白金層を介して少なくともモリブデンの膜を最下層に含む電極膜が形成されてなるので、後工程のはんだ工程を経ても、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが変化しにくくなり特性が安定する。
【0086】
また、本発明の他の半導体装置によれば、白金シリサイド層の厚さが15nm以上であるため、白金シリサイド層の表面には少なくとも、白金シリサイド層とは組成の異なる層が形成される。このため、この層を介してモリブデンが白金シリサイド層に入りこむため、後工程のはんだ工程を経ても、一旦所定の値に設定されたバリアハイトが変化しにくくなり特性が安定する。
【0087】
また、本発明のさらに他の半導体装置によれば、半導体装置を製造する工程においてモリブデン膜等の外周所定部分をウェットエッチングにより除去する際に、その下層にある白金膜をウェットエッチングしなくてすむため、モリブデン等を正確にパターンニングすることができるようになる。その結果、特性の安定した信頼性の高い半導体装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1に係るショットキーバリアダイオードの製造工程を示す図である。
【図2】実施形態1に係るショットキーバリアダイオードの製造工程を示す図である。
【図3】実施形態1に係るショットキーバリアダイオードの製造工程を示す図である。
【図4】実験例1における「白金除去工程を経ない効果」を示す図である。
【図5】実験例2における「白金の膜厚の効果」を示す図である。
【図6】実施形態2に係るショットキーバリアダイオードの製造工程を示す図である。
【図7】実施形態2に係るショットキーバリアダイオードの製造工程を示す図である。
【図8】実施形態4に係るIGBTの製造工程を示す図である。
【図9】実施形態4に係るIGBTの製造工程を示す図である。
【図10】実施形態4に係るIGBTの製造工程を示す図である。
【図11】従来のショットキーバリアダイオードの製造工程を示す図である。
【符号の説明】
100、200 ショットキーバリアダイオード
101、201、301 シリコン基体
102、202 N基体
104、204 N
106、206 ガードリング
108、208 開口部
110、210 絶縁膜
112、212、312 白金膜
114、214、414 白金シリサイド層
115、215、415 変性白金シリサイド層
116、216 モリブデン膜
117、217 ニッケル膜
118、218 第1の電極層
120、220 第2の電極層
140 銅板
160 銅製接続子
300 IGBT
320 ドレイン電極膜
350 絶縁ゲートトランジスタ
352 ソース電極膜
354 保護膜
900 従来のショットキーバリアダイオード
901 シリコン担体
908 開口部
910 絶縁膜
912 第1のバリアメタル
914 第2のバリアメタル
924、926 電極
S はんだ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a Schottky barrier barrier diode in which the barrier height of a Schottky barrier can be easily adjusted, and the barrier height does not change even after a subsequent soldering process, and is stable. The present invention relates to a method for manufacturing a bipolar transistor.
[0002]
[Prior art]
A Schottky barrier diode is a diode having a rectifying property using a Schottky barrier formed at a contact portion between a metal and a semiconductor. This Schottky barrier diode has the feature that the turn-on time and turn-off time are extremely short because the amount of charge stored in the carrier is very small. Therefore, it is used for detection and mixing, for high-speed switching, and for rectification on the secondary side of the power supply. Used for many purposes.
[0003]
In this Schottky barrier diode, usually, the barrier height is adjusted by variously selecting a barrier metal forming the Schottky barrier, and the value of the forward voltage drop and the value of the reverse leakage current are adjusted. Since the types of metal are limited, it is not easy to adjust to a desired barrier height.
[0004]
Patent Literature 1 discloses a method of manufacturing a Schottky barrier diode in which two types of barrier metals are stacked and heat treatment is performed to adjust a barrier height in order to solve the above-described problem. FIG. 11 is a diagram showing a manufacturing process of the Schottky barrier diode disclosed in this publication.
[0005]
As shown in FIG. 11, the conventional method of manufacturing Schottky barrier diode 900 uses a first barrier metal having a diffusion coefficient A in opening 908 of insulating film 910 provided on one main surface of semiconductor substrate 901. A first step of forming the film 912 of the second barrier metal, and then forming a film 914 of the second barrier metal in which the diffusion coefficient B satisfies A <B in relation to the diffusion coefficient A on the upper surface of the first barrier metal 912. A second step of performing a heat treatment on the semiconductor substrate 901 after the first and second steps, a fourth step of patterning the first and second barrier metals, Forming electrodes 924 and 926 on the second barrier metal film 914 and on the other main surface of the semiconductor substrate 901, respectively.
[0006]
For this reason, according to this manufacturing method, it is possible to adjust the barrier height of the Schottky barrier diode to an intermediate value between the barrier heights of the two types of barrier metals by subjecting the two types of barrier metals to heat treatment. As a result, the value of the forward voltage drop and the value of the reverse leakage current can be adjusted to desired values.
[0007]
On the other hand, in a so-called Schottky junction type insulated gate bipolar transistor (hereinafter also referred to as IGBT) in which holes are injected from a Schottky junction to cause conductivity modulation, the barrier height at the Schottky junction is also high. There is a demand to control the injection amount of holes by adjusting the distance. Also in this case, if the above-described manufacturing method is applied, the barrier height of the Schottky barrier diode can be adjusted to an intermediate value between the barrier heights of the two types of barrier metal. As a result, the amount of injected holes can be adjusted to a desired value.
[0008]
By the way, in manufacturing these semiconductor devices, a soldering process (solder heat treatment process) is performed in a later step to connect external electrode terminals to these semiconductor devices or mount these semiconductor devices on a substrate. ). The present inventor has newly found a problem that the barrier height once set to a predetermined value is changed by passing through a soldering process and the characteristics may be deteriorated.
If the barrier height changes in a subsequent soldering step, it becomes difficult to obtain desired values of forward voltage drop and reverse leakage current in the Schottky barrier diode. Further, it becomes difficult to obtain a desired hole injection amount in the IGBT.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2000-196108 A
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and provides a method of manufacturing a Schottky barrier diode in which the barrier height can be easily adjusted and the barrier height does not easily change even in a subsequent soldering process. The purpose is to do.
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an insulated gate bipolar transistor in which the barrier height can be easily adjusted and the barrier height is less likely to change in a subsequent soldering step.
Still another object of the present invention is to provide a semiconductor device having a structure in which the barrier height can be easily adjusted and the barrier height does not easily change in a subsequent soldering step.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
(1) The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises:
N on one surface N with layer + A silicon substrate preparing step of preparing a mold silicon substrate, an insulating film forming step of forming an insulating film having an opening on one surface of the silicon substrate, and forming a platinum film in the opening of the insulating film. A platinum film forming step, a silicide layer forming step of forming a silicide layer of platinum by subjecting the silicon substrate to a heat treatment, and a molybdenum film forming a molybdenum film above the silicide layer without a platinum removing step. A film forming step and a silicide layer modifying step of causing the silicide layer to contain molybdenum by subjecting the silicon substrate to a heat treatment are included in this order.
[0012]
For this reason, according to the Schottky barrier diode manufacturing method of the present invention, since the heat treatment is performed after the molybdenum film is formed above the platinum silicide layer, molybdenum enters the platinum silicide layer and adjusts the barrier height. It can be done easily.
[0013]
Further, according to the method of manufacturing a Schottky barrier diode of the present invention, although the mechanism is still unknown, the barrier height once set to a predetermined value is unlikely to change even after a subsequent soldering step. For this reason, according to the method for manufacturing a Schottky barrier diode of the present invention, the value of the forward voltage drop and the value of the reverse leakage current can be accurately controlled.
[0014]
Therefore, according to the Schottky barrier diode manufacturing method of the present invention, the barrier height is adjusted so that the value of the forward voltage drop can be reduced as much as possible while maintaining the value of the reverse leakage current at or below the allowable value. In addition, since the value of the barrier height can be accurately controlled, for example, an optimal Schottky barrier diode can be manufactured as a diode for rectification on the secondary side of the power supply.
[0015]
Here, in the first electrode film forming step, “above the silicide layer” means that when platinum is formed to a certain thickness in the platinum film forming step, it remains unreacted without being silicided. A molybdenum film is formed on the surface of the platinum layer. On the other hand, when platinum is formed to a certain degree thin in the platinum film forming step, the platinum is almost silicided, so that a molybdenum film is formed on the surface of the silicide layer.
[0016]
In the first electrode film forming step, “without passing through the step of removing platinum” means that when platinum is formed to a certain thickness in the platinum film forming step, platinum that has not been silicided is not removed. It means. On the other hand, when platinum is formed to some extent thin in the platinum film forming step, platinum is almost completely silicided, so it is considered that platinum hardly exists as a metal. However, even in this case, it means that a platinum removal step for removing platinum is not performed. In any case, according to the present invention, by forming the molybdenum film without passing through the platinum removing step, it is possible to suppress a change in the barrier height in the subsequent soldering step.
[0017]
In the method of manufacturing a Schottky barrier diode of the present invention, since platinum is a metal that forms silicide more easily than molybdenum, heat treatment is performed after forming a silicide layer of platinum and then forming a molybdenum film. According to the manufacturing method of the present invention in which molybdenum is moved to the silicide layer to modify the silicide layer, the silicide layer can be formed stably, and a Schottky barrier diode having stable characteristics can be manufactured.
[0018]
(2) In the method of manufacturing a Schottky barrier diode according to the above (1), it is preferable that the platinum film formed in the platinum film forming step has a pattern in which a predetermined portion of an outer periphery is removed.
Platinum is a metal that is extremely difficult to be etched compared to molybdenum. For this reason, by adopting such a method, when removing a predetermined portion of the outer periphery of the molybdenum film or the like by wet etching in a later step, it is not necessary to wet-etch the platinum film, and the molybdenum or the like can be accurately patterned. Will be able to
In this case, it is preferable that the platinum film is not formed on the insulating film. By adopting such a method, film peeling due to poor adhesion between the platinum film and the insulating film can be prevented, so that the reliability of the obtained Schottky barrier diode can be improved.
[0019]
(3) In the method of manufacturing a Schottky barrier diode according to (1) or (2), the thickness of platinum formed in the step of forming a platinum film is set to a value within a range of 7.5 nm to 30 nm. Is preferred.
By setting the platinum film thickness to 7.5 nm or more, the fluctuation of the barrier height in the subsequent soldering step can be made extremely small. When the thickness of the platinum is 30 nm or less, the adjustment of the barrier height can be easily performed.
Further, it is more preferable that the film thickness of platinum is set to a value of 12.5 nm or less. By adopting such a method, the platinum can be patterned by wet etching, so that the manufacturing process can be simplified.
[0020]
(4) In the method of manufacturing a Schottky barrier diode according to any one of (1) to (3), the thickness of the molybdenum layer formed in the molybdenum film forming step is set to a value within a range of 100 nm to 400 nm. Is preferred.
When the thickness of the molybdenum layer is 100 nm or more, the barrier height can be sufficiently adjusted, and the adhesion of the first electrode film to another metal film (for example, a nickel film) is improved. Can be. Further, the influence on the barrier height from other metal films can be prevented. It is sufficient that the thickness of the molybdenum film is 400 nm.
[0021]
(5) In the method of manufacturing a Schottky barrier diode according to any one of the above (1) to (4), a particularly remarkable effect is obtained when the silicide layer modification step is performed at a temperature of 400 ° C. or lower. .
In order to obtain a desired barrier height, the silicide layer modification step may be performed under a temperature condition lower than 400 degrees. In such a case, a change in the barrier height becomes remarkable in a subsequent soldering step. This is particularly effective in such cases.
[0022]
(6) In the method for manufacturing a Schottky barrier diode according to any one of the above (1) to (5), after the molybdenum film forming step, a nickel film is formed above the molybdenum film, and then the photo film is formed. It is preferable to include a first electrode film forming step of forming a first electrode film composed of a laminated film of molybdenum (lower layer) and nickel (upper layer) by removing a predetermined portion of the outer periphery of these metal films by etching.
By adopting such a method, it is possible to enhance the adhesiveness with the solder used for connection with the outside.
[0023]
(7) In the method for manufacturing a Schottky barrier diode according to (6), after the nickel film forming step, a second electrode film is formed on the other surface of the silicon substrate. Preferably, a step is included.
With such a method, the reliability of the external connection can be improved.
[0024]
(8) The method of manufacturing a Schottky barrier diode according to (7), wherein after the second electrode film forming step, a soldering step (solder heat treatment step) of soldering to an electrode of the Schottky barrier diode is performed. In addition, a remarkable effect can be obtained.
Before putting the Schottky barrier diode to market, solder the Schottky barrier diode electrodes to connect the external electrode terminals to the Schottky barrier diode or mount the Schottky barrier diode on the board in a later process. It is necessary to perform a soldering step (solder heat treatment step), but according to the method of manufacturing a Schottky barrier diode of the present invention, the fluctuation of the barrier height in this step can be made extremely small.
[0025]
(9) According to another method of manufacturing a Schottky barrier diode of the present invention, the N N with layer + A silicon substrate preparing step of preparing a mold silicon substrate, an insulating film forming step of forming an insulating film having an opening on one surface of the silicon substrate, and forming a platinum film in the opening of the insulating film. A platinum film forming step, a molybdenum film forming step of forming a molybdenum film above the platinum film, and a silicide layer forming step of forming a molybdenum-containing platinum silicide layer by performing a heat treatment on the silicon substrate. It is characterized in that it is included in this order.
[0026]
For this reason, according to another Schottky barrier diode manufacturing method of the present invention, since the heat treatment is performed after the molybdenum film is formed above the platinum film, the molybdenum enters the platinum silicide layer and adjusts the barrier height. It can be done easily.
[0027]
Further, according to another method of manufacturing a Schottky barrier diode of the present invention, although the mechanism is still unknown, the barrier height once set to a predetermined value is unlikely to change even after a subsequent soldering step. For this reason, according to the method for manufacturing a Schottky barrier diode of the present invention, the value of the forward voltage drop and the value of the reverse leakage current can be accurately controlled.
[0028]
Therefore, according to another Schottky barrier diode manufacturing method of the present invention, the barrier height is adjusted so that the value of the forward voltage drop can be reduced as much as possible while maintaining the value of the reverse leakage current at or below the allowable value. In addition, since the value of the barrier height can be accurately controlled, for example, a Schottky barrier diode optimal as a diode for rectification on the secondary side of the power supply can be manufactured.
[0029]
In another method of manufacturing a Schottky barrier diode of the present invention, the method of manufacturing a Schottky barrier diode of the present invention described in (2), (3), (4), (6), (7) and (8) above. The same applies to the contents described in.
[0030]
(10) The method of manufacturing the insulated gate bipolar transistor (IGBT) of the present invention An insulated gate transistor for switching a current flowing in the thickness direction of the silicon substrate on one surface of the silicon substrate of the mold, and the silicon substrate on the other surface of the silicon substrate when the insulated gate transistor is turned on. A method of manufacturing an insulated gate bipolar transistor having a Schottky junction for injecting holes therein and causing conductivity modulation,
N A silicon substrate preparing step of preparing a silicon substrate of a mold, an insulated gate transistor forming step of forming an insulated gate transistor on one surface of the silicon substrate, and surface processing of the other surface side of the silicon substrate. The silicon substrate is thinned and N Forming a silicon substrate of a mold, forming a platinum film on the other surface of the silicon substrate, and forming a platinum silicide layer by subjecting the silicon substrate to a heat treatment. A silicide layer forming step, a molybdenum film forming step of forming a molybdenum film above the silicide layer without going through a platinum removing step, and subjecting the silicon substrate to a heat treatment so that the molybdenum is contained in the silicide layer. And a silicide layer modification step in this order.
[0031]
Therefore, according to the IGBT manufacturing method of the present invention, since the heat treatment is performed after the molybdenum film is formed above the platinum silicide layer, the molybdenum enters the platinum silicide layer and the barrier height can be easily adjusted. be able to. Therefore, IGBTs having various characteristics having a predetermined hole injection amount can be manufactured.
[0032]
Further, according to the IGBT manufacturing method of the present invention, although the mechanism is still unknown, the barrier height once set to a predetermined value changes even after the subsequent soldering step, so that the characteristics are hardly deteriorated. For this reason, according to the IGBT manufacturing method of the present invention, various characteristics of the IGBT can be accurately controlled.
[0033]
Here, in the first electrode film forming step, the meaning of “above the silicide layer” and “without the platinum removing step” is as described in the above (1).
The advantage of forming the silicide layer of platinum once and then forming the molybdenum film is also as described in the above (1).
[0034]
(11) Another method of manufacturing an insulated gate bipolar transistor (IGBT) of the present invention An insulated gate transistor for switching a current flowing in the thickness direction of the silicon substrate on one surface of the silicon substrate of the mold, and the silicon substrate on the other surface of the silicon substrate when the insulated gate transistor is turned on. A method of manufacturing an insulated gate bipolar transistor having a Schottky junction for injecting holes therein and causing conductivity modulation,
N A silicon substrate preparing step of preparing a silicon substrate of a mold, an insulated gate transistor forming step of forming an insulated gate transistor on one surface of the silicon substrate, and surface processing of the other surface side of the silicon substrate. The silicon substrate is thinned and N Forming a silicon substrate of a mold, forming a platinum film on the other surface of the silicon substrate, forming a platinum film, and forming a molybdenum film above the platinum film And a silicide layer modification step of forming a silicide layer of molybdenum-containing platinum by subjecting the silicon substrate to a heat treatment in this order.
[0035]
For this reason, according to another IGBT manufacturing method of the present invention, since the heat treatment is performed after forming the molybdenum film above the platinum film, the molybdenum enters the silicide layer of platinum, and the barrier height is easily adjusted. be able to. Therefore, IGBTs having various characteristics having a predetermined hole injection amount can be manufactured.
[0036]
According to another IGBT manufacturing method of the present invention, the mechanism is still unknown, but even after a subsequent soldering step, the barrier height once set to a predetermined value changes, so that the characteristics are hardly deteriorated. Become. For this reason, according to another IGBT manufacturing method of the present invention, various characteristics of the IGBT can be accurately controlled.
[0037]
(12) A semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device in which a Schottky junction is formed at an interface between a silicon substrate and a platinum silicide layer formed on the surface of the silicon substrate, wherein a Schottky junction is formed above the platinum silicide layer. Is characterized in that an electrode film including at least a molybdenum layer as a lowermost layer is formed via a platinum layer.
[0038]
For this reason, according to the semiconductor device of the present invention, since an electrode film including at least a molybdenum film as a lowermost layer is formed above the platinum silicide layer via the platinum layer, the mechanism is still unknown. In addition, even after the subsequent soldering process, the barrier height once set to a predetermined value is hard to change, and the characteristics do not deteriorate. Therefore, the semiconductor device of the present invention is an excellent semiconductor having stable characteristics. Examples of the semiconductor device of the present invention include a Schottky barrier diode and an IGBT.
Here, "through the platinum layer" means that when molybdenum is formed through an unreacted platinum layer remaining when siliciding platinum, and when formed on the surface of the silicide layer when siliciding platinum. And the case where molybdenum is formed via a deteriorated layer derived from platinum. In any of these cases, it is possible to make it difficult to change the barrier height in the subsequent soldering step.
[0039]
(13) Another semiconductor device of the present invention is a semiconductor device in which a Schottky junction is formed at an interface between a silicon substrate and a platinum silicide layer formed on the surface of the silicon substrate, wherein the platinum silicide layer An electrode film including at least a molybdenum layer as a lowermost layer is formed above the metal film, and the thickness of the platinum silicide layer is 15 nm or more.
[0040]
For this reason, according to another semiconductor device of the present invention, since the thickness of the platinum silicide layer is 15 nm or more, an altered layer derived from platinum having a composition different from that of the platinum silicide layer at least on the surface of the platinum silicide layer. Is formed. For this reason, molybdenum enters the platinum silicide layer via the altered layer, and the mechanism is not yet known. As a result, the characteristics do not deteriorate. Therefore, another semiconductor device of the present invention is an excellent semiconductor having stable characteristics. Examples of other semiconductor devices of the present invention include a Schottky barrier diode and an IGBT.
[0041]
(14) Still another semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device in which a Schottky junction is formed at an interface between a silicon substrate and a platinum silicide layer formed on the surface of the silicon substrate. An electrode film including at least a molybdenum layer as a lowermost layer is formed above the layer, and the area of the electrode film is larger than the area of the platinum silicide layer, and the electrode film covers the platinum silicide film It is characterized by being formed as follows.
[0042]
For this reason, according to still another semiconductor device of the present invention, when removing a predetermined portion of the outer periphery such as a molybdenum film by wet etching in a process of manufacturing a semiconductor device, the underlying platinum film is not wet etched. Therefore, molybdenum or the like can be accurately patterned. As a result, a highly reliable semiconductor device having stable characteristics is obtained.
[0043]
In the semiconductor device according to the above (14), it is preferable that the platinum film has a pattern not arranged on the insulating film. With this configuration, film peeling due to poor adhesion between the platinum film and the insulating film can be prevented, and thus the reliability of the obtained semiconductor device can be improved. As still another semiconductor device of the present invention, a Schottky barrier diode and an IGBT are exemplified.
[0044]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0045]
(Embodiment 1)
FIGS. 1 to 3 are views showing a manufacturing process of the Schottky barrier diode 100 according to the first embodiment. The Schottky barrier diode 100 is a rectifying diode on the secondary side of the power supply. The Schottky barrier diode 100 is manufactured by the following steps (a) to (j). Hereinafter, description will be made in the order of steps.
[0046]
(A) Silicon substrate preparation step
N on one surface N with layer 104 + A mold silicon substrate 101 is prepared.
(B) Guard ring forming step
A predetermined guard ring 106 is formed on one surface of the silicon substrate 101.
(C) Insulating film forming step
An insulating film 110 made of a silicon oxide film or the like is formed on one surface of the silicon substrate 101, and then a predetermined opening 108 is formed.
(D) Platinum film forming step
A platinum film 112 having a thickness of 15 nm is formed in the opening 108 of the insulating film 110.
(E) Silicide layer forming step
By subjecting the silicon substrate 101 to a heat treatment at 200 ° C. for 30 minutes, a platinum silicide layer 114 is formed. At this time, the platinum 112 which has not been converted into a silicide is also present.
[0047]
(F) Molybdenum film forming step
Above the silicide layer 114, a molybdenum film 116 having a thickness of 200 nm is formed by an evaporation method without removing the platinum 112 that has not been silicided.
(G) Silicide layer modification step
By subjecting the silicon substrate 101 to a heat treatment at 380 ° C. for 30 minutes, a molybdenum component is contained in the platinum silicide layer 114 to form a modified silicide layer 115.
(H) Nickel film forming step
Above the molybdenum film 116, a nickel film 117 is formed by vapor deposition in order to increase affinity with solder.
(I) First electrode layer forming step
A predetermined portion around the chip is removed by photoetching to form a first electrode film 118 made of a laminated film of molybdenum (lower layer) and nickel (upper layer).
(J) Second electrode film forming step
On the other surface of the silicon substrate 101, a second electrode film 120 made of a nickel film or a silver film is formed.
The Schottky barrier diode 100 is manufactured through the above steps.
[0048]
(K) Soldering process (solder heat treatment process)
Thereafter, as shown in FIG. 3, the second electrode film 120 of the Schottky barrier diode 100 is arranged on the copper plate 140 side, and connected at 340 to 360 ° C. with a high melting point solder S having a melting point of 300 ° C. or more. . Further, a copper connector 160 is connected to the first electrode film 118 of the Schottky barrier diode 100 by using a high melting point solder S.
Through the above steps, the external electrode terminals are connected to the Schottky barrier diode 100.
[0049]
According to the method of manufacturing the Schottky barrier diode according to the first embodiment, since the heat treatment is performed after the molybdenum film is formed above the platinum silicide layer, the molybdenum enters the platinum silicide layer and the barrier height can be easily adjusted. Can be done.
[0050]
Further, according to the method of manufacturing the Schottky barrier diode according to the first embodiment, although the mechanism is still unknown, the barrier height once set to a predetermined value is unlikely to change even after the subsequent soldering process. For this reason, according to the method for manufacturing a Schottky barrier diode of the present invention, the value of the forward voltage drop and the value of the reverse leakage current can be accurately controlled.
[0051]
Therefore, according to the method of manufacturing the Schottky barrier diode according to the first embodiment, the barrier height is adjusted so that the value of the forward voltage drop can be reduced as much as possible while maintaining the value of the reverse leakage current at or below the allowable value. In addition, since the value of the barrier height can be accurately controlled, for example, a Schottky barrier diode optimal as a diode for rectification on the secondary side of the power supply can be manufactured.
[0052]
In adopting the manufacturing process in the first embodiment, the results of the following Experimental Examples 1 and 2 were referred to.
[0053]
(Experimental example 1)
FIG. 4 is a view showing the “effect without passing through the platinum removing step” in Experimental Example 1 of Embodiment 1. That is, in the first electrode film forming step, the “barrier height due to passing through the soldering step” is “when the molybdenum film is formed without passing through the platinum removing step” and “when the molybdenum film is formed after passing through the platinum removing step”. FIG. 6 is a diagram showing how the variation of the data is different. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the barrier height value (φBn) before the soldering step (solder heat treatment step), and the vertical axis indicates the barrier height value (φBn) after the soldering step (solder heat treatment step).
[0054]
In a Schottky barrier diode, it is preferable that the barrier height does not fluctuate before and after the soldering process. Therefore, in these drawings, data plotted on a straight line that passes through the origin and has a slope of +1 to the right is preferable data. Means
In FIG. 4, data indicated by solid circles is data under condition A (a condition in which a molybdenum film is formed above the silicide layer 114 without passing through a platinum removing step (a platinum film thickness of 15 nm)), and data indicated by solid squares Is the data under condition B (the condition in which a molybdenum film is formed above the silicide layer 114 without going through the platinum removal step (the thickness of platinum is 50 nm)). The data above is the data under the condition that the molybdenum film is formed through the platinum removal process (platinum thickness: 15 nm). The data in the white square is the condition D (above the silicide layer 114 through the platinum removal process). This is data under the condition that a molybdenum film is formed (a platinum film thickness of 50 nm).
[0055]
As shown in FIG. 4, the "conditions in which a molybdenum film was formed above the silicide layer without passing through the platinum removal step (conditions A and B)" showed a small variation in barrier height before and after the soldering step. It turns out that it is an excellent condition. Under these conditions, the variation (decrease) in barrier height before and after the soldering step is only about 0.003 eV. On the other hand, in the case of “the condition in which the molybdenum film is formed above the silicide layer through the platinum removing step (condition C, condition D)”, the variation (increase) in the barrier height before and after the soldering step is 0. It is as large as about 015 eV.
As a result, when the molybdenum film was formed without removing the platinum above the silicide layer, it became clear that the variation in the barrier height due to the soldering process was sufficiently small.
[0056]
(Experimental example 2)
FIG. 5 is a diagram illustrating “effect of platinum film thickness” in Experimental Example 2 of the first embodiment. That is, in the case where the molybdenum film is formed without passing through the platinum removing step in the first electrode film forming step, how the barrier height changes due to passing through the soldering step changes depending on the thickness of the platinum film to be formed first. FIG. Also in FIG. 5, the horizontal axis shows the barrier height value (φBn) before the soldering step (solder heat treatment step), and the vertical axis shows the barrier height value (φBn) after the soldering step (solder heat treatment step). Therefore, as described above, also in FIG. 5, data plotted on a straight line that passes through the origin and rises to the right with a slope of +1 means that it is preferable data.
[0057]
In FIG. 5, the data of black circles are data under the condition E (platinum thickness 5 nm), the data of black squares are data under the condition F (platinum thickness 7.5 nm), The data is data under the condition G (a platinum film thickness of 15 nm), and the black triangle data is data under a condition H (a platinum film thickness of 50 nm).
[0058]
As shown in FIG. 5, the “condition when the film thickness of platinum is 7.5 nm or more (condition F, condition G, condition H)” is an excellent condition in which the fluctuation of the barrier height before and after the soldering process is small. It can be seen that it is. Under these conditions, the variation (decrease) in barrier height before and after the soldering step is only about 0.005 eV. On the other hand, in the case of the “condition when the film thickness of platinum is 5 nm (condition E)”, the variation (increase) in the barrier height before and after the soldering step is as large as about 0.025 eV.
As a result, when the thickness of the platinum formed in the platinum film forming step was set to 7.5 nm or more, it became clear that the fluctuation of the barrier height due to the soldering step was sufficiently small.
When the thickness of platinum formed in the platinum film forming step is 7.5 nm or more, the thickness of the platinum silicide layer formed by the heat treatment in the silicide layer forming step is 15 nm or more.
[0059]
(Embodiment 2)
FIGS. 6 and 7 are views showing a manufacturing process of the Schottky barrier diode 200 according to the second embodiment. The Schottky barrier diode 200 is a rectifying diode on the secondary side of the power supply. The Schottky barrier diode 200 has substantially the same manufacturing steps as those of the Schottky barrier diode 100 according to the first embodiment.
The method of manufacturing the Schottky barrier diode 200 according to the second embodiment differs from the method of manufacturing the Schottky barrier diode according to the first embodiment only in the following (d) platinum film forming step. The description of the process is omitted.
[0060]
(D) Platinum film forming step
A platinum film 212 having a thickness of 15 nm is formed in the opening 208 of the insulating film 210. Then, the platinum which is not to be silicided is removed in advance by etching or the like. Alternatively, the platinum film 212 may be formed only in the portion to be silicided by mask evaporation.
[0061]
The reason why the platinum not to be silicided is removed in advance by etching or the like is as follows.
That is, platinum is a metal that is extremely difficult to be etched as compared with molybdenum and nickel. For this reason, in the later step (i), when a predetermined portion around the chip is removed by wet etching, if platinum remains, molybdenum and nickel are excessively etched to etch the platinum, and accurate. I cannot pattern. On the other hand, when platinum does not remain, molybdenum and nickel can be accurately patterned because the platinum does not need to be etched.
In addition, by removing platinum in a portion not to be silicided in advance, it is possible to prevent film peeling due to poor adhesion of the insulating film 210 such as a silicon oxide film, so that the reliability of the obtained Schottky barrier diode is reduced. Can be increased.
As shown in FIG. 6D, it is preferable that the platinum is etched so that the end of the platinum film 212 is located on the guard ring 206.
[0062]
According to the method of manufacturing the Schottky barrier diode according to the second embodiment, the heat treatment is performed after forming the molybdenum film above the silicide layer of platinum, as in the case of the first embodiment. The barrier height can be easily adjusted by entering the layer.
[0063]
Further, according to the method of manufacturing the Schottky barrier diode according to the second embodiment, similarly to the first embodiment, the barrier height once set to a predetermined value is unlikely to change even after the subsequent soldering process. . Therefore, according to the method of manufacturing a Schottky barrier diode of the present invention, the value of the forward voltage drop and the value of the reverse leakage current can be accurately controlled.
[0064]
Therefore, according to the method of manufacturing the Schottky barrier diode according to the second embodiment, as in the first embodiment, the value of the forward voltage drop can be reduced as much as possible while maintaining the value of the reverse leakage current at or below the allowable value. The barrier height can be adjusted so that it can be reduced, and the value of this barrier height can be accurately controlled. For example, a Schottky barrier diode that is optimal as a diode for rectification on the secondary side of a power supply is manufactured. be able to.
[0065]
(Embodiment 3)
Embodiment 3 is a method for manufacturing a Schottky barrier diode. The Schottky barrier diode according to the third embodiment has substantially the same manufacturing steps as those of the Schottky barrier diode 100 according to the first embodiment. It is characterized in that the method does not include the step (e) of forming the silicide layer of the first embodiment.
Therefore, in the molybdenum film forming step corresponding to (f) of the first embodiment, the molybdenum film is formed above the platinum film.
The step corresponding to (g) in the first embodiment is not a silicide layer modification step but a silicide layer formation step. In the silicide layer forming step, a silicon silicide layer containing molybdenum is formed by performing a heat treatment on the silicon substrate at, for example, 380 ° C. for 30 minutes.
[0066]
The method of manufacturing the Schottky barrier diode according to the third embodiment includes such manufacturing steps. However, even with such a manufacturing method, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. That is, since the heat treatment is performed after the molybdenum film is formed above the platinum film, the molybdenum enters the silicide layer of platinum and the barrier height can be easily adjusted.
[0067]
Further, even after the subsequent soldering process, the barrier height once set to a predetermined value does not easily change. Therefore, according to the method of manufacturing a Schottky barrier diode of the present invention, the value of the forward voltage drop and the value of the reverse leakage current can be accurately controlled.
[0068]
Therefore, according to the method of manufacturing the Schottky barrier diode according to the third embodiment, as in the first and second embodiments, the value of the forward voltage drop is maintained while the value of the reverse leakage current is maintained at or below the allowable value. The height of the barrier can be adjusted so as to minimize as much as possible, and the value of the barrier height can be controlled accurately.For example, the most suitable Schottky barrier diode as a diode for rectification on the secondary side of the power supply Can be manufactured.
[0069]
(Embodiment 4)
8 to 10 are views showing a process of manufacturing an insulated gate bipolar transistor (IGBT) according to Embodiment 4 of the present invention. This IGBT 300 has N An insulated gate transistor for switching a current flowing in the thickness direction of the silicon substrate on one surface of the silicon substrate, and the silicon substrate when the insulated gate transistor is turned on, on the other surface of the silicon substrate. This is a so-called Schottky junction type IGBT having a Schottky junction for injecting holes therein to cause conductivity modulation. As shown in FIGS. 8 to 10, the IGBT 300 is manufactured by the following steps (a) to (j). Hereinafter, description will be made in the order of steps.
[0070]
(A) N Mold silicon substrate preparation process
N A mold silicon substrate 301 is prepared.
(B) Step of forming insulated gate transistor
An insulated gate transistor 350 is formed on one surface of a silicon substrate 301.
(C) Silicon substrate forming step
The other surface side of the silicon substrate 301 is subjected to surface processing by grinding, polishing, or the like, so that the silicon substrate 301 is thinned. A mold silicon substrate 302 is formed.
(D) Platinum film forming step
On the other surface of the silicon substrate 302, a platinum film 312 having a thickness of 15 nm is formed.
[0071]
(E) Silicide layer forming step
By subjecting the silicon substrate 302 to a heat treatment, a platinum silicide layer 314 is formed.
(F) Drain electrode film forming step
On the other surface of the silicon substrate 302, a drain electrode film made of a laminated film 316 of molybdenum, aluminum, and nickel is formed.
(G) Silicide layer modification step
After that, the silicon substrate 302 is subjected to a heat treatment, so that a molybdenum component is contained in the silicide layer of platinum to form a modified silicide layer 315.
[0072]
(H) Step of forming source electrode film
A source electrode film 352 made of aluminum is formed on one surface of the silicon substrate 302, and necessary patterning is performed.
(I) Protective film forming step
A protective film 354 is formed on one surface of the silicon base 302.
The IGBT 300 is manufactured through the above steps.
[0073]
(J) Soldering process (solder process)
External electrode terminals (not shown) are connected to the IGBT 300 by a soldering process.
[0074]
According to the IGBT manufacturing method according to the fourth embodiment, since the heat treatment is performed after the molybdenum film is formed above the platinum silicide layer, the molybdenum component enters the platinum silicide layer, and the adjustment of the barrier height is easily performed. It can be carried out.
[0075]
Further, in the IGBT manufacturing method according to the fourth embodiment, similarly to the first to third embodiments, the barrier height once set to a predetermined value is less likely to change even after the subsequent soldering process.
[0076]
Therefore, according to the method of manufacturing the IGBT according to the fourth embodiment, the injection amount of holes for causing the conductivity modulation can be controlled stably, and the insulation having the desired on-resistance and high-speed switching characteristics can be obtained. A gate type bipolar transistor can be manufactured stably.
[0077]
(Embodiment 5)
Embodiment 5 is a method for manufacturing an IGBT. The method of manufacturing the IGBT according to the fifth embodiment has substantially the same manufacturing steps as the manufacturing steps of the IGBT according to the fourth embodiment. However, the IGBT according to the fourth embodiment is different from the IGBT according to the fourth embodiment in (e) silicide of the fourth embodiment. It is characterized by not having a layer forming step.
Therefore, in the drain film forming step corresponding to (f) of the first embodiment, a laminated film of molybdenum, aluminum, and nickel is formed above the platinum film.
The step corresponding to (g) in the fourth embodiment is not a silicide layer modification step but a silicide layer formation step. In the silicide layer forming step, a silicon silicide layer containing molybdenum is formed by performing a heat treatment on the silicon substrate.
[0078]
The IGBT manufacturing method according to the fifth embodiment includes such manufacturing steps. Even with such a manufacturing method, the same effect as that of the fourth embodiment can be obtained. That is, since the heat treatment is performed after the molybdenum film is formed above the platinum film, the molybdenum enters the silicide layer of platinum and the barrier height can be easily adjusted.
[0079]
Further, similarly to the case of the fourth embodiment, the barrier height once set to a predetermined value does not easily change even after the subsequent soldering process.
[0080]
Therefore, according to the method of manufacturing the IGBT according to the fifth embodiment, the injection amount of holes for causing the conductivity modulation can be controlled stably, and the insulation having the desired on-resistance and high-speed switching characteristics can be obtained. A gate type bipolar transistor can be manufactured stably.
[0081]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for manufacturing a Schottky barrier diode of the present invention, since the heat treatment is performed after forming the molybdenum film above the platinum silicide layer, the molybdenum enters the platinum silicide layer, and the barrier height increases. Can be easily adjusted.
Further, according to the Schottky barrier diode manufacturing method of the present invention, the barrier height once set to a predetermined value is less likely to change even after the subsequent soldering step. For this reason, according to the method for manufacturing a Schottky barrier diode of the present invention, the value of the forward voltage drop and the value of the reverse leakage current can be accurately controlled.
Therefore, according to the Schottky barrier diode manufacturing method of the present invention, the barrier height is adjusted so that the value of the forward voltage drop can be reduced as much as possible while maintaining the value of the reverse leakage current at or below the allowable value. In addition, since the value of the barrier height can be accurately controlled, for example, an optimal Schottky barrier diode can be manufactured as a diode for rectification on the secondary side of the power supply.
[0082]
According to another Schottky barrier diode manufacturing method of the present invention, since the heat treatment is performed after the molybdenum film is formed above the platinum film, the molybdenum enters the platinum silicide layer and the barrier height can be easily adjusted. Can be done.
Further, according to another Schottky barrier diode manufacturing method of the present invention, the barrier height once set to a predetermined value is less likely to change even after a subsequent soldering step. For this reason, according to the other method for manufacturing a Schottky barrier diode of the present invention, the value of the forward voltage drop and the value of the reverse leakage current can be accurately controlled.
Therefore, according to another Schottky barrier diode manufacturing method of the present invention, the barrier height is adjusted so that the value of the forward voltage drop can be reduced as much as possible while maintaining the value of the reverse leakage current at or below the allowable value. In addition, since the value of the barrier height can be accurately controlled, for example, a Schottky barrier diode optimal as a diode for rectification on the power supply secondary side can be manufactured.
[0083]
According to the method of manufacturing an IGBT of the present invention, since the heat treatment is performed after forming the molybdenum film above the silicide layer of platinum, molybdenum enters the silicide layer of platinum, and the barrier height can be easily adjusted. Can be. Therefore, IGBTs having various characteristics having a predetermined hole injection amount can be manufactured.
Further, according to the method of manufacturing an IGBT of the present invention, the barrier height once set to a predetermined value is less likely to change even after a subsequent soldering step. For this reason, according to the IGBT manufacturing method of the present invention, various characteristics of the IGBT can be accurately controlled.
[0084]
According to another IGBT manufacturing method of the present invention, since the heat treatment is performed after the molybdenum film is formed above the platinum film, the molybdenum enters the silicide layer of platinum and the barrier height can be easily adjusted. Can be. Therefore, IGBTs having various characteristics having a predetermined hole injection amount can be manufactured.
Further, according to another method for manufacturing an IGBT of the present invention, the barrier height once set to a predetermined value is unlikely to change even after the subsequent soldering step. For this reason, according to the IGBT manufacturing method of the present invention, various characteristics of the IGBT can be accurately controlled.
[0085]
Further, according to the semiconductor device of the present invention, since an electrode film including at least a molybdenum film in the lowermost layer is formed above the platinum silicide layer via the platinum layer, the electrode film can be formed through a subsequent soldering process. However, the barrier height once set to a predetermined value does not easily change, and the characteristics are stabilized.
[0086]
According to another semiconductor device of the present invention, since the thickness of the platinum silicide layer is 15 nm or more, at least a layer having a composition different from that of the platinum silicide layer is formed on the surface of the platinum silicide layer. For this reason, molybdenum enters the platinum silicide layer via this layer, so that the barrier height once set to a predetermined value is hardly changed even after the subsequent soldering step, and the characteristics are stabilized.
[0087]
Further, according to still another semiconductor device of the present invention, when a predetermined portion of an outer periphery such as a molybdenum film is removed by wet etching in a process of manufacturing a semiconductor device, it is not necessary to wet-etch a platinum film thereunder. Therefore, molybdenum or the like can be accurately patterned. As a result, a highly reliable semiconductor device having stable characteristics is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a manufacturing process of a Schottky barrier diode according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing process of the Schottky barrier diode according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a manufacturing process of the Schottky barrier diode according to the first embodiment.
FIG. 4 is a view showing the “effect without passing through a platinum removing step” in Experimental Example 1.
FIG. 5 is a diagram illustrating “effect of platinum film thickness” in Experimental Example 2.
FIG. 6 is a diagram illustrating a manufacturing process of the Schottky barrier diode according to the second embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a manufacturing process of the Schottky barrier diode according to the second embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating a manufacturing process of the IGBT according to the fourth embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a manufacturing process of the IGBT according to the fourth embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing a manufacturing process of the IGBT according to the fourth embodiment.
FIG. 11 is a view showing a manufacturing process of a conventional Schottky barrier diode.
[Explanation of symbols]
100, 200 Schottky barrier diode
101, 201, 301 Silicon substrate
102, 202 N + Base
104, 204 N layer
106, 206 Guard ring
108, 208 opening
110, 210 Insulating film
112, 212, 312 Platinum film
114, 214, 414 platinum silicide layer
115, 215, 415 Modified platinum silicide layer
116,216 Molybdenum film
117,217 Nickel film
118, 218 First electrode layer
120, 220 Second electrode layer
140 copper plate
160 copper connector
300 IGBT
320 Drain electrode film
350 insulated gate transistor
352 source electrode film
354 protective film
900 Conventional Schottky barrier diode
901 silicon carrier
908 opening
910 insulating film
912 First barrier metal
914 second barrier metal
924, 926 electrodes
S solder

Claims (14)

一方の表面にN層を有するN型のシリコン基体を準備するシリコン基体準備工程と、
このシリコン基体の一方の表面に、開口部を有する絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜の開口部に、白金膜を形成する白金膜形成工程と、
前記シリコン基体に熱処理を施すことにより白金のシリサイド層を形成するシリサイド層形成工程と、
前記シリサイド層の上方に、白金の除去工程を経ることなく、モリブデン膜を形成するモリブデン膜形成工程と、
前記シリコン基体に熱処理を施すことによりモリブデンを前記シリサイド層に含有させるシリサイド層変性工程と、をこの順序で含むことを特徴とするショットキーバリアダイオードの製造方法。
A silicon substrate preparing step of preparing an N + type silicon substrate having an N layer on one surface;
Forming an insulating film having an opening on one surface of the silicon substrate;
A platinum film forming step of forming a platinum film in the opening of the insulating film;
A silicide layer forming step of forming a silicide layer of platinum by performing a heat treatment on the silicon substrate;
A molybdenum film forming step of forming a molybdenum film above the silicide layer without going through a platinum removing step;
A step of modifying the silicide layer to include molybdenum in the silicide layer by subjecting the silicon substrate to a heat treatment in this order.
請求項1に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法において、前記白金膜形成工程で形成される前記白金膜は外周所定部分が除去されたパターンを有することを特徴とするショットキーバリアダイオードの製造方法。2. The method for manufacturing a Schottky barrier diode according to claim 1, wherein the platinum film formed in the platinum film forming step has a pattern in which a predetermined portion of an outer periphery is removed. . 請求項1又は2に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法において、前記白金膜形成工程において形成する白金の膜厚を7.5nm〜30nmの範囲内の値とすることを特徴とするショットキーバリアダイオードの製造方法。3. The method of manufacturing a Schottky barrier diode according to claim 1, wherein the platinum film formed in the platinum film forming step has a thickness in a range of 7.5 nm to 30 nm. Diode manufacturing method. 請求項1〜3のいずれかに記載のショットキーバリアダイオードの製造方法において、前記モリブデン膜形成工程において形成するモリブデン層の膜厚を100nm〜400nmの範囲内の値とすることを特徴とするショットキーバリアダイオードの製造方法。4. The method of manufacturing a Schottky barrier diode according to claim 1, wherein a thickness of the molybdenum layer formed in the molybdenum film forming step is set to a value within a range of 100 nm to 400 nm. 5. Manufacturing method of key barrier diode. 請求項1〜4のいずれかに記載のショットキーバリアダイオードの製造方法において、前記シリサイド層変性工程を400℃以下の温度条件で行うことを特徴とするショットキーバリアダイオードの製造方法。The method for manufacturing a Schottky barrier diode according to any one of claims 1 to 4, wherein the silicide layer modification step is performed at a temperature of 400 ° C or lower. 請求項1〜5のいずれかに記載のショットキーバリアダイオードの製造方法において、前記モリブデン膜形成工程の後に、前記モリブデン膜の上方にニッケル膜を形成し、その後、フォトエッチングによりこれら金属の膜の外周所定部分を除去して、モリブデン(下層)及びニッケル(上層)の積層膜からなる第1の電極膜を形成する第1の電極膜形成工程を含むことを特徴とするショットキーバリアダイオードの製造方法。6. The method for manufacturing a Schottky barrier diode according to claim 1, wherein after the molybdenum film forming step, a nickel film is formed above the molybdenum film, and thereafter, a film of these metals is formed by photoetching. A method of manufacturing a Schottky barrier diode, comprising: a first electrode film forming step of forming a first electrode film composed of a laminated film of molybdenum (lower layer) and nickel (upper layer) by removing a predetermined portion of an outer periphery. Method. 請求項6に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法において、前記ニッケル膜形成工程の後に、前記シリコン基体の他方の表面に第2の電極膜を形成する第2の電極膜形成工程を含むことを特徴とするショットキーバリアダイオードの製造方法。7. The method for manufacturing a Schottky barrier diode according to claim 6, further comprising, after the nickel film forming step, a second electrode film forming step of forming a second electrode film on the other surface of the silicon substrate. A method for manufacturing a Schottky barrier diode. 請求項7に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法において、前記第2の電極膜形成工程の後に、ショットキーバリアダイオードの電極にはんだ付けするはんだ工程を含むことを特徴とするショットキーバリアダイオードの製造方法。The method of manufacturing a Schottky barrier diode according to claim 7, further comprising, after the second electrode film forming step, a soldering step of soldering to an electrode of the Schottky barrier diode. Production method. 一方の表面にN層を有するN型のシリコン基体を準備するシリコン基体準備工程と、
このシリコン基体の一方の表面に、開口部を有する絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜の開口部に、白金膜を形成する白金膜形成工程と、
前記白金膜の上方にモリブデン膜を形成するモリブデン膜形成工程と、
前記シリコン基体に熱処理を施すことによりモリブデンを含有する白金のシリサイド層を形成するシリサイド層形成工程と、をこの順序で含むことを特徴とするショットキーバリアダイオードの製造方法。
A silicon substrate preparing step of preparing an N + type silicon substrate having an N layer on one surface;
Forming an insulating film having an opening on one surface of the silicon substrate;
A platinum film forming step of forming a platinum film in the opening of the insulating film;
A molybdenum film forming step of forming a molybdenum film above the platinum film;
A step of forming a silicide layer of molybdenum-containing platinum by subjecting the silicon substrate to heat treatment in this order.
型のシリコン基体の一方の表面に、このシリコン基体の厚さ方向に流れる電流のスイッチングを行う絶縁ゲートトランジスタを有し、前記シリコン基体の他方の表面に、前記絶縁ゲートトランジスタのオン時に前記シリコン基体中にホールを注入して伝導度変調を起こさせるためのショットキー接合を有する絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法であって、
型のシリコン基板を準備するシリコン基板準備工程と、
このシリコン基板の一方の表面に絶縁ゲート型トランジスタを形成する絶縁ゲート型トランジスタ形成工程と
前記シリコン基板の他方の表面側を表面加工することによって前記シリコン基板を薄くして、N型のシリコン基体を形成するシリコン基板形成工程と、
前記シリコン基体の他方の表面に、白金の膜を形成する白金膜形成工程と、
前記シリコン基体に熱処理を施すことにより白金のシリサイド層を形成するシリサイド層形成工程と、
前記シリサイド層の上方に、白金の除去工程を経ることなく、モリブデン膜を形成するモリブデン膜形成工程と、
前記シリコン基体に熱処理を施すことによりモリブデンを前記シリサイド層に含有させるシリサイド層変性工程と、をこの順序で含むことを特徴とする絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法。
On one surface of the N - type silicon substrate, there is provided an insulated gate transistor for switching current flowing in the thickness direction of the silicon substrate, and on the other surface of the silicon substrate, A method of manufacturing an insulated gate bipolar transistor having a Schottky junction for injecting holes into a silicon substrate to cause conductivity modulation,
A silicon substrate preparing step of preparing an N - type silicon substrate;
And thinning the silicon substrate and the other surface side of the silicon substrate and the insulating gate type transistor forming step of forming an insulated gate transistor on one surface of the silicon substrate by surface processing, N - -type silicon substrate Forming a silicon substrate,
A platinum film forming step of forming a platinum film on the other surface of the silicon substrate;
A silicide layer forming step of forming a silicide layer of platinum by performing a heat treatment on the silicon substrate;
A molybdenum film forming step of forming a molybdenum film above the silicide layer without going through a platinum removing step;
A method of modifying the silicide layer in which molybdenum is contained in the silicide layer by subjecting the silicon substrate to a heat treatment in this order.
型のシリコン基体の一方の表面に、このシリコン基体の厚さ方向に流れる電流のスイッチングを行う絶縁ゲートトランジスタを有し、前記シリコン基体の他方の表面に、前記絶縁ゲートトランジスタのオン時に前記シリコン基体中にホールを注入して伝導度変調を起こさせるためのショットキー接合を有する絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法であって、
型のシリコン基板を準備するシリコン基板準備工程と、
このシリコン基板の一方の表面に絶縁ゲート型トランジスタを形成する絶縁ゲート型トランジスタ形成工程と
前記シリコン基板の他方の表面側を表面加工することによって前記シリコン基板を薄くして、N型のシリコン基体を形成するシリコン基板形成工程と、
前記シリコン基体の他方の表面に、白金の膜を形成する白金膜形成工程と、
前記白金膜の上方に、モリブデン膜を形成するモリブデン膜形成工程と、
前記シリコン基体に熱処理を施すことによりモリブデンを含む白金のシリサイド層を形成するシリサイド層形成工程と、をこの順序で含むことを特徴とする絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法。
On one surface of the N - type silicon substrate, there is provided an insulated gate transistor for switching current flowing in the thickness direction of the silicon substrate, and on the other surface of the silicon substrate, A method of manufacturing an insulated gate bipolar transistor having a Schottky junction for injecting holes into a silicon substrate to cause conductivity modulation,
A silicon substrate preparing step of preparing an N - type silicon substrate;
And thinning the silicon substrate and the other surface side of the silicon substrate and the insulating gate type transistor forming step of forming an insulated gate transistor on one surface of the silicon substrate by surface processing, N - -type silicon substrate Forming a silicon substrate,
A platinum film forming step of forming a platinum film on the other surface of the silicon substrate;
A molybdenum film forming step of forming a molybdenum film above the platinum film;
A step of forming a silicide layer of platinum containing molybdenum by subjecting the silicon substrate to a heat treatment in this order.
シリコン基体と、このシリコン基体の表面に形成された白金シリサイド層との界面においてショットキー接合が形成されてなる半導体装置であって、前記白金シリサイド層の上方には、白金層を介して少なくともモリブデン層を最下層に含む電極膜が形成されてなることを特徴とする半導体装置。A semiconductor device in which a Schottky junction is formed at an interface between a silicon substrate and a platinum silicide layer formed on the surface of the silicon substrate, wherein at least a molybdenum layer is provided above the platinum silicide layer via a platinum layer. A semiconductor device comprising an electrode film including a layer as a lowermost layer. シリコン基体と、このシリコン基体の表面に形成された白金シリサイド層との界面においてショットキー接合が形成されてなる半導体装置であって、前記白金シリサイド層の上方には少なくともモリブデン層を最下層に含む電極膜が形成されてなり、かつ、前記白金シリサイド層の厚さは15nm〜60nmであることを特徴とする半導体装置。A semiconductor device in which a Schottky junction is formed at an interface between a silicon substrate and a platinum silicide layer formed on a surface of the silicon substrate, wherein at least a molybdenum layer is a lowermost layer above the platinum silicide layer. A semiconductor device comprising an electrode film formed thereon and a thickness of the platinum silicide layer being 15 nm to 60 nm. シリコン基体と、このシリコン基体の表面に形成された白金シリサイド層との界面においてショットキー接合が形成されてなる半導体装置であって、前記白金シリサイド層の上方には少なくともモリブデン層を最下層に含む電極膜が形成されてなり、かつ、前記電極膜の面積は前記白金シリサイド層の面積より大きく、かつ、前記電極膜は前記白金シリサイド膜を覆うように形成されてなることを特徴とする半導体装置。A semiconductor device in which a Schottky junction is formed at an interface between a silicon substrate and a platinum silicide layer formed on the surface of the silicon substrate, wherein at least a molybdenum layer is a lowermost layer above the platinum silicide layer. A semiconductor device, wherein an electrode film is formed, an area of the electrode film is larger than an area of the platinum silicide layer, and the electrode film is formed so as to cover the platinum silicide film. .
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