JP2006165179A - 半導体基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板裏面の略全面を覆うコンタクト電極膜の成膜後に高温処理を必要とする場合であれ、基板の膜厚によることなく同処理の加熱に起因する基板の反りを抑制することのできる半導体基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】この半導体基板は、基板１の表面に所望の半導体素子を形成するための領域を有し、基板裏面側には略全面にわたって同面を被覆するコンタクト電極膜２が設けられる。そして、コンタクト電極膜２は、そのコンタクト領域が基板裏面の略全面にわたって細分化される態様でパターニングされ、詳しくは基板裏面の略全面にわたる多数の正方形からなる集合パターンをもって形成される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、基板表面には所望の半導体素子を形成するための領域を有し、基板裏面側にはコンタクト電極膜を備える半導体基板およびその製造方法に関し、特に炭化珪素デバイスに用いて好適な半導体基板およびその製造方法に関する。

従来、この種の半導体基板およびそれを製造する方法としては、例えば図８（ａ）および（ｂ）に示すものがある（例えば特許文献１参照）。以下、これら図８（ａ）および（ｂ）を参照して、この半導体基板およびその製造方法について説明する。

同図８（ａ）に示すように、この製造に際しては、まず、例えば炭化珪素からなる基板１１を用意する。次いで、図８（ｂ）に示すように、表面に所望の半導体素子を形成するための領域を有する同基板１１の裏面側にその一面を完全に覆う態様でコンタクト電極膜１２を成膜する。その後、このコンタクト電極膜１２のオーミックコンタクト（オーミック特性）を得るべく同基板に対し例えば１０００℃〜１６００℃の熱処理を施す。これにより、上記コンタクト電極膜１２が基板１１との界面でシリサイド化して両者の間にオーミックコンタクトが形成される。こうして、基板表面には所望の半導体素子を形成するための領域を有し、基板裏面側には略全面にわたって同面を被覆するコンタクト電極膜１２を備える半導体基板が製造される。
特開平１０−２８４４３６号公報

ところで、こうした半導体基板においてコンタクト電極膜１２のオーミックコンタクト（オーミック特性）を得るためには同電極膜の成膜後の熱処理が極めて重要となる。しかしながら、例えば次世代材料として注目される炭化珪素からなる基板にあっては、エネルギーギャップが大きく、また融点が高いことから、シリコンからなる基板等と比較してより高温での熱処理が必要となる。このため、その熱処理工程に際して、基板１１とコンタクト電極膜１２との熱膨張係数や熱伝導率の差異に起因して同基板に応力（内部応力）が印加され、図９に示すように、半導体基板に反りが生じてしまうという問題がある。こうした半導体基板の反りは、円滑な基板搬送、ひいては製造システムの自動化の妨げになるとともに、同基板を用いて作製した半導体装置そのものの信頼性を低下させるおそれがあるため、これを最小限に抑えることが求められている。そこで従来は、基板１１を厚膜化することで半導体基板の反りを抑制するといった方法等も採用されている。しかしこれによると、今度は大幅なコストアップ等の新たな問題が生じるようになり、抜本的な問題の解決に至っていないのが実情である。

なお、ここでは炭化珪素からなる基板についてのみ言及したが、コンタクト電極膜の成膜後に高温処理を必要とする基板にあっては、こうした実情も概ね共通したものとなっている。

この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、基板裏面の略全面を覆うコンタクト電極膜の成膜後に高温処理を必要とする場合であれ、基板の膜厚によることなく同処理の加熱に起因する基板の反りを抑制することのできる半導体基板およびその製造方法を提供することを目的とする。

こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、基板表面には所望の半導体素子を形成するための領域を有し、基板裏面側には略全面にわたって同面を被覆するコンタクト電極膜が設けられる半導体基板として、前記基板裏面の略全面を覆うコンタクト電極膜についてはこれを、基板に対する応力を緩和するかたちでパターニングされたものとする。

半導体基板としての上記構造によれば、基板裏面の略全面を覆うコンタクト電極膜の成膜後に、例えば同コンタクト電極膜のオーミックコンタクト（オーミック特性）を得るべく高温処理を必要とする場合であれ、上記コンタクト電極膜のパターンを通じて基板に対する応力が緩和されるようになり、ひいてはその高温処理の加熱に起因する基板の反りが抑制されるようになる。

具体的には、例えば前記コンタクト電極膜を、請求項２に記載の発明のように、そのコンタクト領域が少なくとも２つの部分に完全に分離される態様でパターニングされたものとすれば、上記高温処理による応力の印加が分離、分散されるようになり、基板反りの軽減が好適に図られるようになる。

またこの場合、前記コンタクト電極膜を、請求項３に記載の発明のように、前記コンタクト領域が前記基板裏面の略全面にわたって細分化される態様でパターニングされたものとすることで、当該基板の略全面にわたって上記高温処理による応力の印加が分離、分散されるようになり、基板反りのさらなる軽減が図られるようになる。

そして、前記コンタクト電極膜の前記コンタクト領域のパターンとしては、例えば請求項４に記載の発明によるように、
・前記基板裏面の略全面にわたる多数の多角形状からなる集合パターン。
あるいは、請求項６に記載の発明によるように、
・前記基板裏面の略全面にわたる多数の小円からなる集合パターン。
といったパターンが有効である。これらパターンによれば、基板裏面の略全面にわたってコンタクト領域が細分化される前記コンタクト電極膜も容易に実現されるようになる。しかも、請求項６に記載の構造にあっては、角のない円形状からなる集合パターンであるため、そのパターニングに際してのレジスト残り等に起因するプロセス異常が好適に抑制されるようになる。また、上記請求項４に記載の構造にあっても、請求項５に記載の発明によるように、前記集合パターンを構成する多角形状をそれぞれ丸角にされたものとすることで、同様の効果が得られるようになる。

また、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体基板において、前記コンタクト電極膜は、請求項７に記載の発明によるように、下地に設けられた段差を利用してパターニングされたものとすることもできる。こうした構造によれば、同一平面上でのパターニングだけでなく、下地の段差を利用した基板深さ方向に関するパターニングも可能となり、ひいてはより柔軟性の高いパターン設計が実現可能となる。

そしてこの場合、例えば請求項８に記載の発明によるように、
・前記コンタクト電極膜の下地となる基板の裏面に、前記コンタクト電極膜のパターンに対応したパターンを有するトレンチが形成された構造。
あるいは、請求項９に記載の発明によるように、
・前記基板の裏面に、前記コンタクト電極膜の非コンタクト領域に対応したパターンをもって、そのパターンに応じて前記コンタクト電極膜をパターニングするマスク材が設けられた構造。
といった構造を採用することが特に有効であり、それらトレンチやマスク材による段差を通じて自由度の高いパターン設計が可能となる。

なお、請求項９に記載の半導体基板において、前記コンタクト電極膜をパターニングするマスク材は、請求項１０に記載の発明によるように、ダイシング時にスクライブライン上に載って切削除去されるようなパターンをもって形成されるものとすることが望ましい。このように、前記マスク材の形成領域をデバイスとして不要なスペースに設けることで、基板面積の有効利用が図られ、ひいては低コスト化等につながることになる。

また、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の半導体基板においては、請求項１１に記載の発明によるように、前記コンタクト電極膜が基板との界面でシリサイド化した構造とすることで、前記コンタクト電極膜と当該基板との間に良好なオーミックコンタクト（オーミック特性）が得られるようになる。またこの場合、上記請求項８に記載の構造と併用すれば、前記トレンチにより、前記コンタクト電極膜のコンタクト領域としてシリサイド化した部分も含めて容易に分離することが可能になり、上記高温処理による応力のさらなる軽減が図られるようになる。すなわち、上記請求項８に記載の構造は、この請求項１１に記載の構造と併用して特に有効である。

そして請求項９または１０に記載の半導体基板に関しては、請求項１２に記載の発明によるように、当該基板との反応前後のギブス自由エネルギー変化をΔＧとするとき、前記コンタクト電極膜についてはこれを、「ΔＧ＜０」なる条件を満たす材料からなるものとし、前記コンタクト電極膜をパターニングするマスク材についてはこれを、「ΔＧ＞０」なる条件を満たす材料からなるものとすることで、前記コンタクト電極膜および前記マスク材のうち選択的にコンタクト電極膜だけ、当該基板との界面にシリサイドが形成されて良好なオーミックコンタクト（オーミック特性）が得られるようになる。そしてこれにより、前記コンタクト電極膜のコンタクト領域がシリサイド化した部分も含めて好適に分離され、上記高温処理による応力のさらなる軽減が図られるようになる。

また、これら請求項１〜１２のいずれか一項に記載の半導体基板に関しては、請求項１３に記載の発明によるように、当該半導体基板を、炭化珪素からなる半導体基板として特に有効である。

炭化珪素基板を用いて製造される炭化珪素デバイス（半導体素子）は、耐圧・耐熱性等に優れることから次世代のデバイスとして注目されている。しかしながら、前述したように炭化珪素基板は、エネルギーギャップが大きく、また融点が高いことから、コンタクト電極膜のオーミックコンタクト（オーミック特性）を得るためにシリコン等よりも高温の熱処理が必要となる。そして、この高温での熱処理に起因する基板の反りが次世代デバイスとして期待される炭化珪素デバイスの生産システムの確立に対し大きな妨げとなっていることも前述したとおりである。このように、上記コンタクト電極膜の成膜後の高温処理に対する耐性の強化は、炭化珪素基板において待望されている。こうした実情から、上記請求項１〜１２のいずれか一項に記載の構造は、炭化珪素基板に適用して特に有効である。

また、当該半導体基板が炭化珪素からなる半導体基板である場合は、請求項１４に記載の発明によるように、上記請求項１２に記載の半導体基板において、前記コンタクト電極膜についてはこれを、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｍｏのいずれか１つからなるものとし、前記コンタクト電極膜をパターニングするマスク材についてはこれを、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｒのいずれか１つからなるものとすることが有効である。これにより、上記ギブス自由エネルギー変化に関する条件が適正に満たされるようになる。

一方、請求項１５に記載の発明では、こうした半導体基板を製造する方法として、表面に所望の半導体素子を形成するための領域を有する半導体基板の裏面側にその一面を完全に覆う態様でコンタクト電極膜を成膜し、その成膜したコンタクト電極膜をパターニングした後、適宜の熱処理を施して同コンタクト電極膜を前記半導体基板との界面でシリサイド化させることを特徴とする。

こうした製造方法によれば、上記請求項１に記載の構造もより容易に且つ好適に実現されるようになり、同構造をもって、前述した基板の反りを抑制しつつ、基板裏面のコンタクト電極膜にオーミックコンタクト（オーミック特性）が得られるようになる。

また一方、請求項１６に記載の発明のように、表面に所望の半導体素子を形成するための領域を有する半導体基板の裏面側に対し略全面にわたって同面を被覆するコンタクト電極膜を形成するに先立ち、前記コンタクト電極膜の下地となる基板の裏面に、所定のパターンを有するトレンチを形成し、その後、このトレンチの形成された前記基板の裏面に対して前記コンタクト電極膜を成膜することとすれば、上記請求項８に記載の構造もより容易に且つ好適に実現されるようになる。

また、請求項１７に記載の発明によるように、上記請求項１６に記載の製造方法においては、前記トレンチの深さを前記コンタクト電極膜の膜厚よりも大きく設定することで、上記請求項８に記載の半導体基板をより容易に製造することができるようになる。

そして、これら請求項１６または１７に記載の製造方法においても、請求項１８に記載の発明によるように、前記コンタクト電極膜を成膜した後、適宜の熱処理を施して同コンタクト電極膜を前記半導体基板との界面でシリサイド化させるようにすれば、前述した基板の反りを抑制しつつ、前記コンタクト電極膜にオーミックコンタクト（オーミック特性）が得られるようになる。

また、請求項１９に記載の発明のように、表面に所望の半導体素子を形成するための領域を有する半導体基板の裏面側に略全面にわたって同面を被覆するコンタクト電極膜を形成するに先立ち、同半導体基板の裏面に、前記コンタクト電極膜の非コンタクト領域に対応したパターンを有するマスク材を形成し、その後、このマスク材の形成された前記基板の裏面に対して前記コンタクト電極膜を成膜することとすれば、上記請求項９に記載の構造もより容易に且つ好適に実現されるようになる。

また、請求項２０に記載の発明によるように、上記請求項１９に記載の製造方法においては、前記マスク材の膜厚を前記コンタクト電極膜の膜厚よりも小さく設定することで、上記請求項９に記載の半導体基板をより容易に製造することができるようになる。

そして、これら請求項１９または２０に記載の製造方法においても、請求項２１に記載の発明によるように、前記コンタクト電極膜を成膜した後、適宜の熱処理を施して同コンタクト電極膜を前記半導体基板との界面でシリサイド化させるようにすれば、前述した基板の反りを抑制しつつ、前記コンタクト電極膜にオーミックコンタクト（オーミック特性）が得られるようになる。

さらに、これら請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の製造方法においては、請求項２２に記載の発明によるように、ダイシング時に、前記コンタクト電極膜の非コンタクト領域に対応したパターンを有するマスク材を切削除去するようにすることで、デバイスとして不要なスペースが削除され、半導体デバイス（半導体素子）としての小型化等が図られるようになる。

なお、上記請求項１５〜２２のいずれか一項に記載の製造方法についても、請求項２３に記載の発明によるように、前記半導体基板としては、炭化珪素からなる半導体基板を採用することが有効である。これら製造方法を炭化珪素基板に適用することで、次世代のデバイスとして注目される炭化珪素デバイスの生産システムの確立、ひいては新たな産業の創出に大きく貢献することができるようになる。

（第１の実施の形態）
以下、この発明に係る半導体基板およびその製造方法についてその第１の実施の形態を示す。

まず、図１を参照して、この実施の形態に係る半導体基板の構造の概略について説明する。なお、図１は、この半導体基板の裏面側から見た平面構造を模式的に示す平面図である。

同図１に示されるように、この半導体基板は、表面に所望の半導体素子を形成するための領域を有する例えば炭化珪素（ＳｉＣ）からなる基板１の裏面側に、略全面にわたって同面を被覆するコンタクト電極膜２を有して構成されている。ここで、コンタクト電極膜２は、基板１に対する応力を緩和するかたちにパターニングされ、詳しくは基板裏面の略全面にわたる多数の正方形からなる集合パターンをもって形成されている。そして、このコンタクト電極膜２によるパターンは、各辺を寸法ａとする正方形からなる電極膜がこの寸法ａよりも小さい寸法ｂの間隔を隔てて縦・横にそれぞれ並設されて形成されている。このように、電極間の寸法ｂが電極幅の寸法ａよりも小さく設定されていることで、コンタクト抵抗の低減が図られるようになる。また、同パターンを有するコンタクト電極膜２は、基板１との界面でシリサイド化してオーミックコンタクトを形成している。なお、このコンタクト電極膜２の材料としては、例えばＴｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｍｏ等を採用することができる。

次に、図２（ａ）および（ｂ）を参照して、上記半導体基板の製造方法について説明する。なお、図２（ａ）および（ｂ）は、同半導体基板の断面構造の一部を拡大して示す断面図である。

同図２（ａ）に示すように、この製造に際しては、まず、例えば炭化珪素からなる基板１を用意する。次いで、図２（ｂ）に示すように、同基板１の裏面側にその一面を完全に覆う態様でコンタクト電極膜２を成膜するとともに、そのコンタクト電極膜２を先の図１に示した上記態様にパターニングする。その後、このコンタクト電極膜２のオーミック特性を得るべく同基板に対し例えば５００℃〜１３００℃の熱処理を施す。そしてこれにより、上記コンタクト電極膜２が基板１との界面でシリサイド化して両者の間にオーミックコンタクトが形成される。こうして、基板表面には所望の半導体素子を形成するための領域を有し、基板裏面側には略全面にわたって同面を被覆するコンタクト電極膜２を備える半導体基板が製造される。

このように、この半導体基板においては、上記コンタクト電極膜２が、そのコンタクト領域が基板裏面の略全面にわたって細分化される態様でパターニングされている。このため、コンタクト電極膜２のオーミックコンタクト（オーミック特性）を得るための上記高温処理に際しても、その高温処理による応力の印加が上記パターンを通じて分離、分散されるようになり、ひいては前述した高温処理の加熱に起因する基板の反りが抑制されるようになる。

以上説明したように、この実施の形態に係る半導体基板およびその製造方法によれば、以下に記載するような多くの優れた効果が得られるようになる。
（１）基板表面には所望の半導体素子を形成するための領域を有し、基板裏面側には、略全面にわたって同面を被覆するコンタクト電極膜２が設けられる半導体基板として、上記コンタクト電極膜２を、そのコンタクト領域が基板裏面の略全面にわたって細分化される態様でパターニングされたものとした。これにより、基板裏面の略全面を覆うコンタクト電極膜２の成膜後に同コンタクト電極膜２のオーミックコンタクト（オーミック特性）を得るべく高温処理を行った場合であれ、当該基板の略全面にわたって上記高温処理による応力の印加が分離、分散されるようになり、ひいては前述した高温処理の加熱に起因する基板反りの軽減が図られるようになる。

（２）また、半導体基板の反りが軽減されることは、この基板を用いて作製される半導体素子の歩留り向上にもつながり、ひいては低コスト化、省エネルギー化が図られるようにもなる。

（３）上記コンタクト電極膜２のパターンとして、基板裏面の略全面にわたる多数の正方形からなる集合パターンを採用することにした。これにより、基板裏面の略全面にわたってコンタクト領域が細分化される上記コンタクト電極膜２も容易に実現されるようになる。

（４）電極間の寸法ｂを電極幅の寸法ａよりも小さく設定するようにした。これにより、コンタクト抵抗の低減が図られるようになる。
（５）上記コンタクト電極膜２を、基板１との界面でシリサイド化されるものとした。これにより、コンタクト電極膜２と基板１との間に良好なオーミックコンタクト（オーミック特性）が得られるようになる。

（６）また、上記半導体基板を製造するに際して、表面に所望の半導体素子を形成するための領域を有する基板１の裏面側にその一面を完全に覆う態様でコンタクト電極膜２を成膜し、その成膜したコンタクト電極膜２をパターニングした後、適宜の熱処理を施して同コンタクト電極膜２を基板１との界面でシリサイド化させるようにした。こうした製造方法を採用することで、上記構造もより容易に且つ好適に実現されるようになり、同構造をもって、前述した基板の反りを抑制しつつ、コンタクト電極膜２にオーミックコンタクト（オーミック特性）が得られるようになる。

（７）上記基板１として、炭化珪素からなる半導体基板を採用することにした。このように、上記構造や製造方法を炭化珪素基板に適用することで、次世代のデバイスとして注目される炭化珪素デバイスの生産システムの確立、ひいては新たな産業の創出に大きく貢献することができることになる。

（第２の実施の形態）
以下、この発明に係る半導体基板およびその製造方法についてその第２の実施の形態を示す。

まず、図３を参照して、この実施の形態に係る半導体基板の構造の概略について説明する。なお、図３は、この半導体基板の裏面側から見た平面構造を模式的に示す平面図である。また、この図３において、図１に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示している。

同図３に示されるように、この半導体基板も、表面に所望の半導体素子を形成するための領域を有する例えば炭化珪素からなる基板１の裏面側に、略全面にわたって同面を被覆するコンタクト電極膜２を有して構成されている。そして、コンタクト電極膜２が基板１に対する応力を緩和するかたちでパターニングされていることも第１の実施の形態と同様である。ただしここでは、コンタクト電極膜２が、下地に設けられた段差を利用するかたちでパターニングされている。具体的には、基板１の裏面に、コンタクト電極膜２の非コンタクト領域に対応したパターンを有するマスク材３が設けられ、このマスク材３のパターンに応じて上記コンタクト電極膜２がパターニングされている。こうして、コンタクト電極膜２は、コンタクト領域として基板裏面の略全面にわたる多数の正方形からなる集合パターンをもって形成されることになる。そして、このコンタクト電極膜２によるパターン、すなわち同電極膜のコンタクト領域のパターンは、各辺を寸法ｃとする正方形がこの寸法ｃよりも小さいマスク材３の幅に相当する寸法ｄの間隔を隔てて縦・横にそれぞれ並設されて形成されている。このように、電極間の寸法ｄが電極幅の寸法ｃよりも小さく設定されていることで、コンタクト抵抗の低減が図られるようになる。また、マスク材３は、ダイシング時にスクライブライン上に載って切削除去されるようなパターンをもって形成されている。

またここでも、コンタクト電極膜２は、基板１との界面でシリサイド化してオーミックコンタクトを形成している。ただし、この実施の形態においては、コンタクト電極膜２の材料として、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｍｏのいずれか１つを採用するとともに、マスク材３の材料として、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｒのいずれか１つを採用することとする。ここで、基板１との反応（シリサイド化）前後のギブス自由エネルギー変化をΔＧとすると、先に列記した各材料において、コンタクト電極膜２の材料についてはこれが「ΔＧ＜０」なる条件を満たし、マスク材３の材料についてはこれが「ΔＧ＞０」なる条件を満たすことになる。これにより、上記コンタクト電極膜２およびマスク材３のうち選択的にコンタクト電極膜２だけ、基板１との界面にシリサイドが形成されて良好なオーミックコンタクト（オーミック特性）が得られるようになる。また、コンタクト電極膜２のコンタクト領域がシリサイド化した部分も含めて分離されるようになり、前述した高温処理による応力のさらなる軽減が図られるようにもなる。なお、上記基板１との反応前後のギブス自由エネルギー変化をΔＧは、該反応に関する反応物の標準生成ギブスエネルギーをΔＧ１、該反応による生成物の標準生成ギブスエネルギーをΔＧ２としたとき、「ΔＧ＝ΔＧ２−ΔＧ１」のように表すことができる。

次に、図４（ａ）および（ｂ）を参照して、上記半導体基板の製造方法について説明する。なお、図４（ａ）および（ｂ）は、同半導体基板の断面構造の一部を拡大して示す断面図である。

同図４（ａ）に示すように、この製造に際しては、まず、例えば炭化珪素からなる基板１を用意する。次いで、図４（ｂ）に示すように、同基板１の裏面側にその一面を完全に覆う態様でマスク材３を成膜するとともに、そのマスク材３を先の図３に示した上記態様にパターニングする。これに続けて、図４（ｃ）に示すように、このマスク材３の形成された基板１の裏面に対してコンタクト電極膜２を成膜する。このとき、上記マスク材３の膜厚寸法ｅを、コンタクト電極膜２の膜厚寸法ｆよりも小さく設定することで、上記構造がより容易に実現されるようになる。その後、このコンタクト電極膜２のオーミック特性を得るべく同基板に対し例えば５００℃〜１３００℃の熱処理を施す。そしてこれにより、上記コンタクト電極膜２が基板１との界面でシリサイド化して両者の間にオーミックコンタクトが形成される。こうして、基板表面には所望の半導体素子を形成するための領域を有し、基板裏面側には略全面にわたって同面を被覆するコンタクト電極膜２を備える半導体基板が製造される。さらに、ダイシング時に上記マスク材３を切削除去するようにすることで、デバイスとして不要なスペースが削除され、半導体デバイス（半導体素子）としての小型化等が図られるようになる。

このように、この実施の形態においても、上記コンタクト電極膜２は、そのコンタクト領域が基板裏面の略全面にわたって細分化される態様でパターニングされている。このため、コンタクト電極膜２のオーミックコンタクト（オーミック特性）を得るための上記高温処理に際しても、その高温処理による応力の印加が上記パターンを通じて分離、分散されるようになり、ひいては前述した高温処理の加熱に起因する基板の反りが抑制されるようになる。

以上説明したように、この実施の形態に係る半導体基板およびその製造方法によれば、先の第１の実施の形態による前記（１）〜（７）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果が得られるようになる。

（８）コンタクト電極膜２を、その下地に設けられた段差（マスク材３）を利用してパターニングされたものとした。これにより、同一平面上でのパターニングだけでなく、下地の段差、すなわちマスク材３を利用した基板深さ方向に関するパターニングも可能となり、ひいてはより柔軟性の高いパターン設計が実現可能となる。

（９）コンタクト電極膜２の材料として、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｍｏのいずれか１つを採用するとともに、マスク材３の材料として、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｒのいずれか１つを採用することとした。これにより、上記コンタクト電極膜２およびマスク材３のうち選択的にコンタクト電極膜２だけ、基板１との界面にシリサイドが形成されて良好なオーミックコンタクト（オーミック特性）が得られるようになる。また、コンタクト電極膜２のコンタクト領域がシリサイド化した部分も含めて分離されるようになり、前述した高温処理による応力のさらなる軽減が図られるようになる。

（１０）また、コンタクト電極膜２をパターニングする上記マスク材３を、ダイシング時にスクライブライン上に載って切削除去されるようなパターンを有するものとした。このように、同マスク材３の形成領域をデバイスとして不要なスペースに設けることで、基板面積の有効利用が図られ、ひいては低コスト化等につながることになる。

（１１）一方、当該半導体基板の製造に際しては、上記マスク材３の膜厚寸法ｅを、コンタクト電極膜２の膜厚寸法ｆよりも小さく設定することとした。これによって、当該半導体基板をより容易に製造することができるようになる。

（１２）また、ダイシング時に上記マスク材３を切削除去するようにした。これにより、デバイスとして不要なスペースが削除され、半導体デバイス（半導体素子）としての小型化等が図られるようになる。

（第３の実施の形態）
以下、この発明に係る半導体基板およびその製造方法についてその第３の実施の形態を示す。

まず、図５を参照して、この実施の形態に係る半導体基板の構造の概略について説明する。なお、図５は、この半導体基板の裏面側から見た平面構造を模式的に示す平面図である。また、この図５において、図１に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示している。

同図５に示されるように、この半導体基板も、表面に所望の半導体素子を形成するための領域を有する例えば炭化珪素からなる基板１の裏面側に、略全面にわたって同面を被覆するコンタクト電極膜２を有して構成されている。そして、コンタクト電極膜２が基板１に対する応力を緩和するかたちでパターニングされていることも第１および第２の実施の形態と同様である。また第２の実施の形態と同様、ここでも、コンタクト電極膜２が下地に設けられた段差を利用するかたちでパターニングされている。ただしここでは、コンタクト電極膜２の下地となる基板１の裏面にトレンチＴが形成されることで、このトレンチＴ内に形成されるコンタクト電極膜２ａと、トレンチＴの外に形成されるコンタクト電極膜２とが基板深さ方向に分離され、同トレンチＴのパターンに対応して上記コンタクト電極膜２がパターニングされている。こうして、コンタクト電極膜２は、コンタクト領域として基板裏面の略全面にわたる多数の正方形からなる集合パターンをもって形成されることになる。そして、このコンタクト電極膜２によるパターンは、各辺を寸法ｇとする正方形がこの寸法ｇよりも小さいトレンチＴの幅に相当する寸法ｈの間隔を隔てて縦・横にそれぞれ並設されて形成されている。このように、電極間の寸法ｈが電極幅の寸法ｇよりも小さく設定されていることで、コンタクト抵抗の低減が図られるようになる。また、同パターンを有するコンタクト電極膜２は、基板１との界面でシリサイド化してオーミックコンタクトを形成している。なお、このコンタクト電極膜２の材料としても、例えばＴｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｍｏ等を採用することができる。

次に、図６（ａ）および（ｂ）を参照して、上記半導体基板の製造方法について説明する。なお、図６（ａ）および（ｂ）は、同半導体基板の断面構造の一部を拡大して示す断面図である。

同図６（ａ）に示すように、この製造に際しては、まず、例えば炭化珪素からなる基板１を用意し、同基板１の裏面に先の図５に示したパターンを有するトレンチＴを形成する。これに続けて、図６（ｂ）に示すように、このトレンチＴの形成された基板１の裏面に対して上記コンタクト電極膜２および２ａを成膜する。このとき、上記トレンチＴの深さ寸法ｉを、コンタクト電極膜２および２ａの膜厚寸法ｊよりも大きく設定することで、上記構造がより容易に実現されるようになる。その後、このコンタクト電極膜２のオーミック特性を得るべく同基板に対し例えば５００℃〜１３００℃の熱処理を施す。そしてこれにより、上記コンタクト電極膜２が基板１との界面でシリサイド化して両者の間にオーミックコンタクトが形成されることになる。こうして、基板表面には所望の半導体素子を形成するための領域を有し、基板裏面側には略全面にわたって同面を被覆するコンタクト電極膜２を備える半導体基板が製造される。

このように、この実施の形態においても、上記コンタクト電極膜２は、そのコンタクト領域が基板裏面の略全面にわたって細分化される態様でパターニングされている。このため、コンタクト電極膜２のオーミックコンタクト（オーミック特性）を得るための上記高温処理に際しても、その高温処理による応力の印加が上記パターンを通じて分離、分散されるようになり、ひいては前述した高温処理の加熱に起因する基板の反りが抑制されるようになる。

以上説明したように、この実施の形態に係る半導体基板およびその製造方法によれば、先の第１の実施の形態による前記（１）〜（７）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果が得られるようになる。

（１３）コンタクト電極膜２を、その下地に設けられた段差（トレンチＴ）を利用してパターニングされたものとした。これにより、同一平面上でのパターニングだけでなく、下地の段差、すなわちトレンチＴを利用した基板深さ方向に関するパターニングも可能となり、ひいてはより柔軟性の高いパターン設計が実現可能となる。

（１４）また、上記トレンチＴにより、コンタクト電極膜２のコンタクト領域としてシリサイド化した部分も含めて容易に分離することが可能となり、前述した高温処理による応力のさらなる軽減が図られるようになる。

（１５）上記トレンチＴの深さ寸法ｉを、コンタクト電極膜２および２ａの膜厚寸法ｊよりも大きく設定することとした。これによって、当該半導体基板をより容易に製造することができるようになる。

（他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記第２の実施の形態においては、コンタクト電極膜２の材料として、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｍｏのいずれか１つを採用するとともに、マスク材３の材料として、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｒのいずれか１つを採用することとした。しかしこれに限られることなく、コンタクト電極膜２の材料として「ΔＧ＜０」なる条件を満たす材料を採用するとともに、マスク材３の材料として「ΔＧ＞０」なる条件を満たす材料を採用することで、前記（９）の効果に準じた効果は得られるようになる。

・同第２の実施の形態においては、コンタクト電極膜２をパターニングする上記マスク材３を、ダイシング時にスクライブライン上に載って切削除去されるようなパターンを有するものとしたが、これは必須の構成ではない。同マスク材３のパターンは、コンタクト電極膜２の非コンタクト領域に対応したものであればよく、その範囲では基本的に任意である。

・また、同第２の実施の形態においては、当該半導体装置を製造するに際して、上記マスク材３の膜厚寸法ｅを、コンタクト電極膜２の膜厚寸法ｆよりも小さく設定することとしたが、これも必須の構成ではない。これら寸法の関係も上記マスク材３のパターンと同様に任意である。

・また、同第２の実施の形態においては、ダイシング時に上記マスク材３を切削除去するようにした。しかし、これも必須の工程ではない。
・また、上記第３の実施の形態においては、当該半導体装置を製造するに際して、上記トレンチＴの深さ寸法ｉを、コンタクト電極膜２および２ａの膜厚寸法ｊよりも大きく設定することとしたが、これも必須の構成ではない。上記トレンチＴによってコンタクト電極膜２が所望のパターンにパターニングされることで足り、これら寸法ｉおよびｊの関係は基本的に任意に設定することができる。

・上記第２もしくは第３の実施の形態においては、コンタクト電極膜２を、その下地に設けられたマスク材３もしくはトレンチＴによる段差を利用してパターニングされたものとした。しかしこれに限られることなく、コンタクト電極膜２が、その下地に設けられた段差を利用してパターニングされてさえいれば、前記（８）もしくは（１３）の効果に準じた効果は得られるようになる。例えば、選択エピタキシャル成長等にて形成された段差を利用するようにしてもよい。

・上記各実施の形態においては、上記基板１として、炭化珪素からなる半導体基板を採用することにした。しかしこれに限られることなく、上記構造や製造方法は、コンタクト電極膜の成膜後に高温処理を必要とする半導体基板であれば、同様に適用することができる。

・上記各実施の形態においては、コンタクト電極膜２を、基板１との界面でシリサイド化されるものとした。しかし、これも必須の構成ではなく、オーミックコンタクト（オーミック特性）が得られれば足りる。

・上記各実施の形態においては、電極間の寸法を電極幅の寸法よりも小さく設定するようにした。しかし、これも必須の構成ではない。
・上記各実施の形態においては、コンタクト電極膜２を、コンタクト領域として基板裏面の略全面にわたる多数の正方形からなる集合パターンをもって形成されるものとした。しかし、これに限られることなく、例えばコンタクト領域として正方形以外の多角形状（長方形、三角形、五角形、六角形、八角形、等々）からなる集合パターンをもって形成されるものも、上記コンタクト電極膜２として適宜採用することができる。

さらには、図７（ａ）および（ｂ）に示すようなレイアウトパターンも、上記コンタクト電極膜２のレイアウトパターンとして適宜採用することができる。なお、図７（ａ）は、先の図１に対応する平面図であり、半導体基板の裏面側から見た平面構造を模式的に示している。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）の一部を拡大して示す平面図である。

同図７（ａ）に示されるように、ここでは、コンタクト電極膜２が、そのコンタクト領域として、基板裏面の略全面にわたる多数の小円からなる集合パターンをもって形成されている。より詳しくは、例えば図７（ｂ）に示されるように、各小円の半径をｒ、各小円の中心間の距離をｋとするとき、これら寸法を「２ｒ＜ｋ」なる関係を満たすようにする。これにより、これら小円は互いに確実に分離されるようになる。さらに、これら小円は、熱処理後もシリサイド化した部分が接触しない程度、互いの距離を離して配設することが望ましい。

こうした構造にあっては、コンタクト電極膜２が角のない円形状からなる集合パターンを有するため、そのパターニングに際してのレジスト残り等に起因するプロセス異常が好適に抑制されるようになる。一方、上記多角形状からなる集合パターンにあっても、それら多角形状をそれぞれ丸角にされたものとすることで、同様の効果が得られるようになる。

・上記各実施の形態においては、上記コンタクト電極膜２を、そのコンタクト領域が基板裏面の略全面にわたって細分化される態様でパターニングされたものとした。しかし、これに限られることなく、上記コンタクト電極膜２は、コンタクト領域が少なくとも２つの部分に完全に分離されるかたちでパターニングされたものであればよく、こうした構造によっても、前記（１）の効果に準じた効果は得られるようになる。

・さらに、コンタクト電極膜の成膜後に高温処理を必要とする場合であれ、基板の膜厚によることなく同処理の加熱に起因する基板の反りを抑制するという所期の目的については、基板裏面のコンタクト電極膜２を、基板１に対する応力を緩和するかたちでパターニングされたものとしさえすれば得ることができる。すなわち、例えば有限要素法等による構造解析に基づいて得られるパターンをもって上記コンタクト電極膜２をパターニングするようにしてもよい。

この発明に係る半導体基板およびその製造方法の第１の実施の形態についてその半導体基板の概略構造を模式的に示す平面図。 （ａ）および（ｂ）は、同第１の実施の形態に係る半導体基板の製造方法についてその製造プロセスを示す断面図。 この発明に係る半導体基板およびその製造方法の第２の実施の形態についてその半導体基板の概略構造を模式的に示す平面図。 （ａ）〜（ｃ）は、同第２の実施の形態に係る半導体基板の製造方法についてその製造プロセスを示す断面図。 この発明に係る半導体基板およびその製造方法の第３の実施の形態についてその半導体基板の概略構造を模式的に示す平面図。 （ａ）および（ｂ）は、同第３の実施の形態に係る半導体基板の製造方法についてその製造プロセスを示す断面図。 （ａ）はコンタクト電極膜のレイアウトパターンの別例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す平面図。 （ａ）および（ｂ）は、従来の半導体基板およびその製造方法の一例を示す断面図。 基板反りの一態様を示す断面図。

符号の説明

１…基板、２、２ａ…コンタクト電極膜、３…マスク材、Ｔ…トレンチ。

Claims (23)

1. 基板表面には所望の半導体素子を形成するための領域を有し、基板裏面側には略全面にわたって同面を被覆するコンタクト電極膜が設けられてなる半導体基板であって、
   前記基板裏面の略全面を覆うコンタクト電極膜は、基板に対する応力を緩和するかたちでパターニングされてなる
   ことを特徴とする半導体基板。
2. 前記コンタクト電極膜は、そのコンタクト領域が少なくとも２つの部分に完全に分離されるかたちでパターニングされてなる
   請求項１に記載の半導体基板。
3. 前記コンタクト電極膜は、前記コンタクト領域が前記基板裏面の略全面にわたって細分化されるかたちでパターニングされてなる
   請求項２に記載の半導体基板。
4. 前記コンタクト電極膜は、前記コンタクト領域として、前記基板裏面の略全面にわたる多数の多角形状からなる集合パターンをもって形成されてなる
   請求項３に記載の半導体基板。
5. 前記集合パターンを構成する多角形状は、それぞれ丸角にされてなる
   請求項４に記載の半導体基板。
6. 前記コンタクト電極膜は、前記コンタクト領域として、前記基板裏面の略全面にわたる多数の小円からなる集合パターンをもって形成されてなる
   請求項３に記載の半導体基板。
7. 前記コンタクト電極膜は、下地に設けられた段差を利用してパターニングされてなる
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体基板。
8. 前記コンタクト電極膜の下地となる基板の裏面には、前記コンタクト電極膜のパターンに対応したパターンを有するトレンチが形成されてなる
   請求項７に記載の半導体基板。
9. 前記基板の裏面には、前記コンタクト電極膜の非コンタクト領域に対応したパターンをもって、そのパターンに応じて前記コンタクト電極膜をパターニングするマスク材が設けられてなる
   請求項７に記載の半導体基板。
10. 前記コンタクト電極膜をパターニングするマスク材は、ダイシング時にスクライブライン上に載って切削除去されるようなパターンをもって形成されてなる
    請求項９に記載の半導体基板。
11. 前記コンタクト電極膜が基板との界面でシリサイド化してなる
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の半導体基板。
12. 当該基板との反応前後のギブス自由エネルギー変化をΔＧとするとき、前記コンタクト電極膜は「ΔＧ＜０」なる条件を満たす材料からなり、前記コンタクト電極膜をパターニングするマスク材は「ΔＧ＞０」なる条件を満たす材料からなる
    請求項９または１０に記載の半導体基板。
13. 当該半導体基板は、炭化珪素からなる半導体基板である
    請求項１〜１２のいずれか一項に記載の半導体基板。
14. 当該半導体基板が炭化珪素からなる半導体基板であり、前記コンタクト電極膜はＴｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｍｏのいずれか１つからなり、前記コンタクト電極膜をパターニングするマスク材はＷ、Ｐｔ、Ｃｒのいずれか１つからなる
    請求項１２に記載の半導体基板。
15. 表面に所望の半導体素子を形成するための領域を有する半導体基板の裏面側にその一面を完全に覆う態様でコンタクト電極膜を成膜し、その成膜したコンタクト電極膜をパターニングした後、適宜の熱処理を施して同コンタクト電極膜を前記半導体基板との界面でシリサイド化させる
    ことを特徴とする半導体基板の製造方法。
16. 表面に所望の半導体素子を形成するための領域を有する半導体基板の裏面側に対し略全面にわたって同面を被覆するコンタクト電極膜を形成するに先立ち、前記コンタクト電極膜の下地となる基板の裏面に、所定のパターンを有するトレンチを形成し、その後、このトレンチの形成された前記基板の裏面に対して前記コンタクト電極膜を成膜する
    ことを特徴とする半導体基板の製造方法。
17. 前記トレンチの深さは、前記コンタクト電極膜の膜厚よりも大きく設定される
    請求項１６に記載の半導体基板の製造方法。
18. 前記コンタクト電極膜を成膜した後、適宜の熱処理を施して同コンタクト電極膜を前記半導体基板との界面でシリサイド化させる
    請求項１６または１７に記載の半導体基板の製造方法。
19. 表面に所望の半導体素子を形成するための領域を有する半導体基板の裏面側に略全面にわたって同面を被覆するコンタクト電極膜を形成するに先立ち、同半導体基板の裏面に、前記コンタクト電極膜の非コンタクト領域に対応したパターンを有するマスク材を形成し、その後、このマスク材の形成された前記基板の裏面に対して前記コンタクト電極膜を成膜する
    ことを特徴とする半導体基板の製造方法。
20. 前記マスク材の膜厚は、前記コンタクト電極膜の膜厚よりも小さく設定される
    請求項１９に記載の半導体基板の製造方法。
21. 前記コンタクト電極膜を成膜した後、適宜の熱処理を施して同コンタクト電極膜を前記半導体基板との界面でシリサイド化させる
    請求項１９または２０に記載の半導体基板の製造方法。
22. ダイシング時において、前記コンタクト電極膜の非コンタクト領域に対応したパターンを有するマスク材を切削除去する
    請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の半導体基板の製造方法。
23. 前記半導体基板は、炭化珪素からなる半導体基板である
    請求項１５〜２２のいずれか一項に記載の半導体基板の製造方法。

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