JP2006269728A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チップ下面と電気的に接合されたフレームを介して実装される半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device mounted via a frame electrically joined to a lower surface of a chip and a manufacturing method thereof.
従来の半導体装置としては、半導体素子の半導体基板の電極や拡散層を有する第一主面の反対側である第二主面にAu等のメタル層を形成し、フレームとの接合に用いるものがあった(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional semiconductor device, a metal layer such as Au is formed on a second main surface opposite to the first main surface having an electrode and a diffusion layer of a semiconductor substrate of a semiconductor element, and used for bonding to a frame. (For example, see Patent Document 1).
図4は、前記特許文献1に記載された従来の半導体装置を示すものである。
FIG. 4 shows a conventional semiconductor device described in
図4において、100は半導体素子、101は半導体基板、101aは半導体基板とメタル層との共晶層、102は拡散層、103は絶縁皮膜、104は電極、105はAu等から成るメタル層、106はフレーム、106aはフレームとメタル層との共晶域を各々示しており、半導体素子100の半導体基板101の電極104や拡散層102を有する第一主面の反対側である第二主面にAu等から成るメタル層105をあらかじめ蒸着しておき、フレーム106をその下部のヒーター等(図示せず)で加熱しておき、半導体素子100のメタル層105をフレーム106表面に当接させることで昇温させてAu等から成るメタル層105を熔融させて該メタル層105と半導体基板101との共晶層101aと、該メタル層105とフレーム106との共晶域106aとを得て半導体素子100とフレーム106とを機械的及び電気的に接合させるものであった。
しかしながら、前記従来の構成では、加熱されたフレーム106表面に半導体素子100のメタル層105を当接させて昇温して該メタル層105が熔融する際、半導体素子100が有する熱容量が作用して、メタル層105の半導体基板101の第二主面周縁部に位置するメタル層105より熔融が始まって次第に該メタル層105の中央部へと熔融が進んで行くのでメタル層105とフレーム106との間の空気あるいは加熱昇温で発生したフレーム106表面からのガス等が半導体基板101とフレーム106との間から逃げ出す事ができず、最終的に該半導体基板101と該フレーム106との間に空孔を生じさせる事となる。
However, in the conventional configuration, when the
また、フレーム106表面に半導体素子100のメタル層105を当接させて熔融したメタル層105が半導体基板101とフレーム106との間隙より半導体基板101周辺のフレーム106表面へ拡がるが、この際メタル層105の半導体基板101周辺のフレーム106表面への拡がりは、図4に示す半導体基板101の第二主面の中心Oから該半導体基板101のコーナーまでの距離aに比して半導体基板101の第二主面の中心Oから該半導体基板101の辺を垂直に結ぶ垂線bの距離の方が短い為に、該中心Oを中心として半導体基板101の外縁方向へ拡がるので該垂線bの延長部分に分布の最大部を有し両側のコーナーにかけて減少した分布と成る。この為、メタル層105に充分なボリューム(厚み)を持たせておかなければ半導体基板101のコーナー近傍の第二主面下に形成されるメタル層105が、半導体基板101周辺の表面へ拡がった部分のメタル層105側へ取られてボリューム不足となって半導体基板101のコーナー近傍の第二主面下に空孔や未着部を生じる事となる。
Further, the
これら上述の事は半導体基板101が有するボロン等のP型ドーパントや燐等のN型ドーパントが低濃度である程半導体基板とメタル層との共晶層101aが形成され難いので更にその発生傾向が大きくなり、半導体装置として、半導体基板101とフレーム106との電気的接続抵抗の増大や動作時の放熱を阻害する熱抵抗の増大と、機械強度不足と熱応力等の繰り返しによるフレーム106と半導体基板101との間の破断に至る等の問題を引き起こすという課題を有していた。
The above-described facts are more likely to occur because the eutectic layer 101a of the semiconductor substrate and the metal layer is less likely to be formed as the concentration of the P-type dopant such as boron or the N-type dopant such as phosphorus in the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、空孔や未着部を生ずる事なくフレームと半導体素子との接合を実現する半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device that realizes bonding between a frame and a semiconductor element without generating holes or unattached portions, and a method for manufacturing the same.
前記従来の課題を解決するために、本発明の半導体装置は、第一導電型半導体基板の第二主面表層に、該半導体基板と同一導電型で且つ、半導体基板の第二主面中央が高濃度で周辺にかけて濃度が下がるドーパントの分布を有し、半導体基板の第二主面とフレームとをメタル層を介して共晶接合させる際の、加熱によるメタル層の熔融と、該メタル層と第一導電型半導体基板及びフレームとの共晶接合が、第一導電型半導体基板の第二主面中央部相当位置より始まって順次周辺へ拡がっていく事を特徴とする。 In order to solve the above-described conventional problems, the semiconductor device of the present invention has a surface of the second main surface of the first conductivity type semiconductor substrate having the same conductivity type as the semiconductor substrate and a center of the second main surface of the semiconductor substrate. It has a high concentration of dopant distribution that decreases in concentration toward the periphery, melting the metal layer by heating when the second main surface of the semiconductor substrate and the frame are eutectic bonded via the metal layer, and the metal layer The eutectic bonding between the first conductive type semiconductor substrate and the frame starts from a position corresponding to the center portion of the second main surface of the first conductive type semiconductor substrate and gradually spreads to the periphery.
前記従来の課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、第一導電型半導体基板の第二主面を研削研磨して厚み調整の後に熱酸化法によって該半導体基板の第二主面上に酸化皮膜を形成させる酸化工程と、酸化工程終了後の酸化皮膜にフォトリソグラフィーを用いた選択的エッチング除去にて該酸化皮膜にパターニングを施すパターニング工程と、パターニング工程終了後の第一導電型半導体基板の第二主面側に、パターニングされた酸化皮膜をマスクとして第一導電型半導体基板と同一導電型のドーパントを該半導体基板の第二主面に蒸着させる蒸着工程と、蒸着工程終了後の第一導電型半導体基板の第二主面に形成された酸化皮膜をエッチングで全面除去するエッチング工程と、エッチング工程終了後の第一導電型半導体基板の第二主面にメタル層を形成するメタライズ工程と、を含む事を特徴とする。 In order to solve the above-described conventional problems, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes grinding and polishing the second main surface of a first conductivity type semiconductor substrate, adjusting the thickness, and then thermally oxidizing the second main surface of the semiconductor substrate. An oxidation process for forming an oxide film on the main surface, a patterning process for patterning the oxide film by selective etching removal using photolithography on the oxide film after completion of the oxidation process, and a first after completion of the patterning process A vapor deposition step of depositing a dopant having the same conductivity type as the first conductive type semiconductor substrate on the second main surface side of the semiconductor substrate on the second main surface side of the conductive type semiconductor substrate using the patterned oxide film as a mask; An etching process for removing the entire oxide film formed on the second main surface of the first conductive type semiconductor substrate after the etching by etching, and a first conductive type semiconductor substrate after the etching process is completed A metallization forming a metal layer on the second major surface of, characterized in that it comprises a.
更に、本発明の半導体装置の製造方法は、パターニング工程で、酸化皮膜の第一導電型半導体基板の第二主面中央に位置する部分を円面に選択的エッチング除去して第一のパターンを得る事を特徴とする。 Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the patterning step, a portion of the oxide film located at the center of the second main surface of the first conductive type semiconductor substrate is selectively etched and removed on the circular surface to form the first pattern. It is characterized by getting.
更に、本発明の半導体装置の製造方法は、パターニング工程で、酸化皮膜に点在するホールを選択的エッチング除去にて形成し、ホールの数密度は第一導電型半導体基板の第二主面中央に位置する部分が高くて、周辺になるほど低い第二のパターンを得る事を特徴とする。 Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the patterning step, holes scattered in the oxide film are formed by selective etching removal, and the number density of holes is the center of the second main surface of the first conductivity type semiconductor substrate. The second pattern is characterized in that the portion located at is higher and lower toward the periphery.
更に、本発明の半導体装置の製造方法は、パターニング工程で、酸化皮膜の第一導電型半導体基板の第二主面の対角線に位置する部分を選択的エッチング除去して十字型の第三のパターンを得る事を特徴とする。 Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the patterning step, a portion of the oxide film located on the diagonal line of the second main surface of the first conductive type semiconductor substrate is selectively removed by etching to form a cross-shaped third pattern. It is characterized by obtaining.
更に、本発明の半導体装置の製造方法は、第三のパターンの線幅は、中央が最も広くて先端になる程先細りする形状である事を特徴とする。 Furthermore, the semiconductor device manufacturing method according to the present invention is characterized in that the line width of the third pattern is a shape in which the center is widest and tapers toward the tip.
本構成によって、半導体基板とフレームとの間に空孔や未着部が生じる事なく接合することができる。 With this configuration, bonding can be performed between the semiconductor substrate and the frame without generating voids or unattached portions.
以上のように、本発明の半導体装置およびその製造方法によれば、半導体基板とフレームとの間に空孔や未着部が生じないので半導体装置として、半導体基板とフレームとの電気的接続抵抗の増大や動作時の放熱を阻害する熱抵抗の増大や、機械強度不足と熱応力等の繰り返しによるフレームと半導体基板との間の破断に至る等の問題を引き起こす事なく電気特性と信頼性に優れたものとすることができる。 As described above, according to the semiconductor device and the manufacturing method thereof of the present invention, since no voids or unattached portions are generated between the semiconductor substrate and the frame, the electrical connection resistance between the semiconductor substrate and the frame as the semiconductor device Increased thermal resistance, which hinders heat dissipation during operation, and increases in electrical characteristics and reliability without causing problems such as mechanical strength deficiency and breakage between the frame and the semiconductor substrate due to repeated thermal stress, etc. It can be excellent.
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明における半導体装置の上面図と該上面図のA−A線に沿った側方断面図である。 FIG. 1 is a top view of a semiconductor device according to the present invention and a side sectional view taken along line AA of the top view.
図1において、1はP型Si基板、2は拡散層、3は絶縁皮膜、4は電極、5はメタル層、6はフレーム、10は半導体素子を各々示しており、P型Si基板1の第一主面に拡散層2や絶縁皮膜3や電極4を有した半導体素子10の第二主面にメタル層5を有し、該メタル層5を介してP型Si基板1とフレーム6が接合されており、P型Si基板1の第二主面のドーパント濃度は中央をピークとして周辺へかけて減少していく様に分布していて、該P型Si基板1と同一導電型のP型である。
In FIG. 1, 1 is a P-type Si substrate, 2 is a diffusion layer, 3 is an insulating film, 4 is an electrode, 5 is a metal layer, 6 is a frame, and 10 is a semiconductor element. The
係る構成によれば、フレーム6をその下部のヒーター等(図示せず)で加熱しておき、半導体素子10のメタル層5をフレーム6表面に当接させることで昇温させてAu等から成るメタル層5を熔融させて該メタル層5と半導体基板であるP型Si基板1との共晶層(図示せず)と、該メタル層5とフレーム6との共晶域(図示せず)とを得て半導体素子10とフレーム6とを機械的及び電気的に接合させる際に、半導体素子10が有する熱容量の作用でメタル層5のP型Si基板1の第二主面周縁部に位置するメタル層5より熔融が始まって次第に該メタル層5の中央部へと熔融が進んで行く事を防いで、P型Si基板1の第二主面のドーパントの濃度分布が作用してドーパント濃度が高いP型Si基板1の第二主面の中央部よりメタル層5の熔融とそれに伴う該メタル層5とP型Si基板1及びメタル層5とフレーム6との共晶域(図示せず)が形成されて周辺へ拡がって行くのでメタル層5とフレーム6との間の空気あるいは加熱昇温で発生したフレーム6表面からのガス等がP型Si基板1とフレーム6との間から追い出されて行き、最終的に該P型Si基板1と該フレーム6との間に空孔を生じさせる事が無く、高比抵抗のSi基板であっても、低温で且つ安定に半導体素子とフレームの接合が可能と出来る。
According to such a configuration, the frame 6 is heated by a heater or the like (not shown) below the frame 6, and the metal layer 5 of the
ここで、メタル層5は例えばAuやAuを含んだ単層または多層のメタル層であり、フレーム6はCu、Fe、Ni等の金属あるいは、それらを含んだ合金であり又、該フレーム6の表面にはメッキ(図示せず)が施される場合もある。また、P型Si基板1は50mΩcmの比抵抗をもつボロンがドープされたもので、その第二主面に形成されたドーパントの分布は同一導電型のボロンの濃度分布である。
Here, the metal layer 5 is a single layer or a multilayer metal layer containing Au or Au, for example, and the frame 6 is a metal such as Cu, Fe, or Ni, or an alloy containing them. The surface may be plated (not shown). The P-
なお、本実施の形態において、P型Si基板1としたがこれをN型Si基板としても良い。この場合、N型Si基板の第二主面に形成されるドーパントの分布もN型とする。
In the present embodiment, the P-
このような半導体装置の製造方法は、図2と図3とを参考にできる。 Such a semiconductor device manufacturing method can be referred to FIG. 2 and FIG.
図2において、1はP型Si基板、5はメタル層、7はSiO2皮膜を各々示しており、P型Si基板1の第一主面に形成されている構成を省略し、P型Si基板1の第二主面を上にして該P型Si基板1の第二主面の製造フローに沿った断面図である。
In FIG. 2,
図2(a)は、P型Si基板1の第二主面を研削研磨して厚み調整の後に熱酸化法によってP型Si基板1の第二主面にSiO2皮膜7を形成させる酸化工程終了時点を示す断面である。
FIG. 2A shows an oxidation process in which the second main surface of the P-
ここで、例えば半導体素子が1.0mm×1.0mmの方形型の場合、P型Si基板1の厚みは120μm、SiO2皮膜7の膜厚は2000Å程度とすることが好ましい。
Here, for example, when the semiconductor element is a square type of 1.0 mm × 1.0 mm, the thickness of the P-
図2(b)は、酸化工程終了後のSiO2皮膜7にフォトリソグラフィーを用いた選択的エッチング除去にて、後に述べるパターニングを施すパターニング工程を示している。 FIG. 2B shows a patterning process in which the SiO 2 film 7 after the oxidation process is subjected to patterning described later by selective etching removal using photolithography.
ここで、SiO2皮膜7のパターニングを施された部分はP型Si基板1の第二主面を露出させる窓と成る。
Here, the patterned portion of the SiO 2 film 7 serves as a window for exposing the second main surface of the P-
図2(c)は、パターニング工程終了後のP型Si基板1の第二主面側に、パターニングされたSiO2皮膜7をマスクとしてP型ドーパントであるボロンを該P型Si基板1の第二主面露出部に蒸着させる蒸着工程を示している。
FIG. 2 (c) shows the second main surface side of the P-
ここで、上述の蒸着時にP型Si基板1は1000℃に加熱させて、P型Si基板1の第二主面露出部の表面にボロンが蒸着すると同時に該P型Si基板1表層に拡散される。
Here, during the above-described deposition, the P-
図2(d)は、蒸着工程終了後のP型Si基板1の第二主面に形成されたSiO2皮膜7をエッチングで全面除去するエッチング工程終了時点を示す図である。
FIG. 2D is a diagram showing the end of the etching process in which the SiO 2 film 7 formed on the second main surface of the P-
ここで、蒸着工程にてP型Si基板1の第二主面露出部からその表層に拡散したボロンがパターニング工程で施されたパターン形状を保って該P型Si基板1の第二主面表層に残される事と成る。
Here, the second main surface surface layer of the P-
図2(e)は、エッチング工程終了後のP型Si基板1の第二主面にAuやAuを含む層を単層または多層に蒸着してメタル層5を形成するメタライズ工程の終了時点の断面を示す図である。
FIG. 2E shows the end of the metallization process in which a metal layer 5 is formed by vapor-depositing a single layer or multiple layers of Au or Au on the second main surface of the P-
ここで、例えばメタル層5はAu単層で厚み4μm程度であることが好ましい。 Here, for example, the metal layer 5 is preferably a single Au layer and has a thickness of about 4 μm.
尚、本実施の形態ではP型Si基板1の第一主面側を省略して説明したが、一般に半導体基板の第一主面側に半導体拡散層とSiO2膜等から成る酸化皮膜を形成しておき、半導体基板の第一主面側の最後の酸化皮膜の形成と上述の酸化工程を同時に行う事が可能で、上述のパターニング工程は半導体基板の第一主面と相対位置を合わせる為に両面アライナーを用いるとよい。
Although the first main surface side of the P-
図3は、図2(b)のパターニング工程でSiO2皮膜7に窓形成するパターンについて示す図である。 FIG. 3 is a view showing a pattern for forming a window in the SiO 2 film 7 in the patterning step of FIG.
図3(A)は、SiO2皮膜7の中央に円面に窓形成を施した第一のパターンを示すものである。 FIG. 3A shows a first pattern in which a window is formed on the circular surface in the center of the SiO 2 film 7.
ここで、例えば半導体素子が1.0mm×1.0mmの方形型の場合、中央の円面はφ300μm程度であることが好ましい。 Here, for example, when the semiconductor element is a square type of 1.0 mm × 1.0 mm, the center circular surface is preferably about φ300 μm.
図3(A)のパターン形状にP型Si基板1の第二主面にボロンの高濃度部を有する事によって図1のフレーム6をその下部のヒーター等(図示せず)で加熱しておき、半導体素子10のメタル層5をフレーム6表面に当接させることで昇温させてAu等から成るメタル層5を熔融させて該メタル層5と半導体基板であるP型Si基板1との共晶層(図示せず)と、該メタル層5とフレーム6との共晶域(図示せず)とを得て半導体素子10とフレーム6とを機械的及び電気的に接合させる際に、P型Si基板1の第二主面のボロンの高濃度部が作用してボロン濃度が高い該P型Si基板1の第二主面の中央部よりメタル層5の熔融とそれに伴う該メタル層5とP型Si基板1及びメタル層5とフレーム6との共晶層(図示せず)が形成されて、周辺部が先に熔融して共晶する事が無い。
The frame 6 of FIG. 1 is heated by a heater or the like (not shown) below it by having a high concentration portion of boron on the second main surface of the P-
図3(B)は、SiO2皮膜7に点在するホールを示すが、その分布は中央に集中して周辺になるに従って点在分布を低くさせた第二のパターンを示すものである。 FIG. 3 (B) shows holes scattered in the SiO 2 film 7, and the distribution thereof is a second pattern in which the distribution is concentrated in the center and becomes lower toward the periphery.
ここで、例えば半導体素子が1.0mm×1.0mmの方形型の場合、ホール径はφ10μm、ホールの数密度は中央付近で0.3個/100μm2で、最疎部で0.03個/100μm2程度であることが好ましい。 Here, for example, when the semiconductor element is a square type of 1.0 mm × 1.0 mm, the hole diameter is φ10 μm, the hole number density is 0.3 / 100 μm 2 near the center, and 0.03 at the most distant portion. It is preferably about / 100 μm 2 .
図3(B)のパターン形状にP型Si基板1の第二主面にボロンの高濃度部を有する事によって図1のフレーム6をその下部のヒーター等(図示せず)で加熱しておき、半導体素子10のメタル層5をフレーム6表面に当接させることで昇温させてAu等から成るメタル層5を熔融させて該メタル層5と半導体基板であるP型Si基板1との共晶層(図示せず)と、該メタル層5とフレーム6との共晶域(図示せず)とを得て半導体素子10とフレーム6とを機械的及び電気的に接合させる際に、P型Si基板1の第二主面のボロンの高濃度部が作用してボロン高濃度部の点在率が高いP型Si基板1の第二主面の中央近傍よりメタル層5の熔融とそれに伴う該メタル層5とP型Si基板1及びメタル層5とフレーム6との共晶層(図示せず)が形成されて、徐々に周辺部へ熔融して共晶が拡がって行く。
The frame 6 of FIG. 1 is heated by a heater or the like (not shown) in the lower part thereof by having a high concentration portion of boron on the second main surface of the P-
図3(C)は、SiO2皮膜7の対角線で十字である第三のパターンで且つ中央から先端にかけて先細りさせたパターンを示すものである。 FIG. 3C shows a third pattern that is a cross on the diagonal line of the SiO 2 film 7 and is tapered from the center to the tip.
ここで、例えば半導体素子が1.0mm×1.0mmの方形型の場合、対角線の各先端幅は30μmで、中央部の最大幅は200μm程度であることが好ましい。 Here, for example, when the semiconductor element is a square type of 1.0 mm × 1.0 mm, it is preferable that the width of each end of the diagonal line is 30 μm and the maximum width of the central part is about 200 μm.
図3(C)のパターン形状にP型Si基板1の第二主面にボロンの高濃度部を有する事によって図4に示す様に、フレーム106表面に半導体素子100のメタル層105を当接させて熔融したメタル層105が半導体基板101とフレーム106との間隙より半導体基板101周辺のフレーム106表面へ拡がるが、この際メタル層105の半導体基板101周辺のフレーム106表面への拡がりは、半導体基板101の第二主面の中心Oから該半導体基板101のコーナーまでの距離aに比して半導体基板101の第二主面の中心Oから該半導体基板101の辺を垂直に結ぶ垂線bの距離の方が短い為に、該中心Oを中心として半導体基板101の外縁方向へ拡がるので該垂線bの延長部分に分布の最大部を有し両側のコーナーにかけて減少した分布と成り、この為にメタル層105に充分なボリューム(厚み)を持たせておかなければ半導体基板101のコーナー近傍の第二主面下に形成されるメタル層105が、半導体基板101周辺の表面へ拡がった部分のメタル層105側へ取られてボリューム不足となって半導体基板101のコーナー近傍の第二主面下に空孔や未着部を生じる事を、阻止して十字状のパターンの先端よりも中央近傍のメタル層5が先に熔融共晶し始めて、P型Si基板1の第二主面コーナー部に達するので、垂線bに相当する延長線上のフレーム6表面にメタル層5が拡がらず、P型Si基板1の第二主面コーナー部にメタル層5のボリュームを確保することが出来る。
As shown in FIG. 4, the
図3(D)は、図3(A)〜(C)のパターンを合成して形成したパターンで、各々の作用が全て得られるので図1のフレーム6をその下部のヒーター等(図示せず)で加熱しておき、半導体素子10のメタル層5をフレーム6表面に当接させることで昇温させてAu等から成るメタル層5を熔融させて該メタル層5と半導体基板であるP型Si基板1との共晶層(図示せず)と、該メタル層5とフレーム6との共晶域(図示せず)とを得て半導体素子10とフレーム6とを機械的及び電気的に接合させる際に、P型Si基板1の第二主面のボロンの高濃度部が作用して該P型Si基板1の第二主面中央部より熔融共晶が始まって、中央部から順次周辺へ熔融共晶が拡がって行き、P型Si基板1の第二主面コーナー部のメタル層5がボリューム不足と成る事も無いので、P型Si基板1とフレーム6との間に空孔や未着部の無い接合と出来る。
FIG. 3D is a pattern formed by synthesizing the patterns of FIGS. 3A to 3C, and all the functions are obtained. Therefore, the frame 6 of FIG. ), The metal layer 5 of the
ここで、SiO2皮膜7のパターンと、P型Si基板1とフレーム6とをメタル層5を介して接合させた際のP型Si基板1の第二主面側のボロンの濃度分布を考えると、一般に半導体層に濃度分布を持たせて拡散を行う場合は、拡散のマスク範囲やドーピング濃度や時間を変えて二度またはそれ以上の回数に渡って繰り返し拡散工程を経る必要が有るが、本発明のドーパントの濃度分布は、P型Si基板1とフレーム6との接合時に熔融するメタル層5の特性を活かしてP型Si基板1の第二主面に加えるドーパントの濃度は一定であって一度の蒸着で濃度分布をコントロール出来る事と成り、図1に示す様な濃度分布を得ることができる。
Here, the pattern of the SiO 2 film 7 and the boron concentration distribution on the second main surface side of the P-
尚、本製造方法の実施の形態では、半導体基板としてP型Si基板を用いて説明したが、N型の半導体基板としても良い。その場合、半導体基板の第二主面側から加えるドーパントも同一導電型のN型とする。 In the embodiment of the present manufacturing method, a P-type Si substrate is used as the semiconductor substrate. However, an N-type semiconductor substrate may be used. In that case, the dopant added from the second main surface side of the semiconductor substrate is also the N type of the same conductivity type.
高出力の半導体装置として有用であり、特に半導体素子が小型で且つ高出力を求められる半導体装置に適している。 It is useful as a high output semiconductor device, and is particularly suitable for a semiconductor device in which a semiconductor element is small and high output is required.
1 P型Si基板
2、102 拡散層
3、103 絶縁皮膜
4、104 電極
5、105 メタル層
6、106 フレーム
7 SiO2皮膜
10、100 半導体素子
101 半導体基板
101a 半導体基板とメタル層との共晶層
106a フレームとメタル層との共晶域
1 eutectic between the P-type Si substrate 2,102 diffusion layers 3,103 insulating coating 4,104
Claims (9)
前記半導体基板の第二主面とフレームとをメタル層を介して共晶接合させる際の、加熱による前記メタル層の熔融と、該メタル層と前記第一導電型半導体基板及び前記フレームとの共晶接合が、前記第一導電型半導体基板の第二主面中央部相当位置より始まって順次周辺へ拡がっていく事を特徴とする半導体装置。 The second conductive surface layer of the first conductivity type semiconductor substrate has a dopant distribution that is of the same conductivity type as the semiconductor substrate and has a high concentration at the center of the second main surface of the semiconductor substrate and a decrease in concentration toward the periphery.
When the second main surface of the semiconductor substrate and the frame are eutectic-bonded via a metal layer, the metal layer is melted by heating, and the metal layer, the first conductive semiconductor substrate and the frame are coupled together. A semiconductor device characterized in that crystal bonding starts from a position corresponding to the center portion of the second main surface of the first conductivity type semiconductor substrate and gradually extends to the periphery.
前記酸化工程終了後の前記酸化皮膜にフォトリソグラフィーを用いた選択的エッチング除去にて該酸化皮膜にパターニングを施すパターニング工程と、
前記パターニング工程終了後の前記第一導電型半導体基板の第二主面側に、パターニングされた前記酸化皮膜をマスクとして前記第一導電型半導体基板と同一導電型のドーパントを該半導体基板の第二主面に蒸着させる蒸着工程と、
前記蒸着工程終了後の前記第一導電型半導体基板の第二主面に形成された前記酸化皮膜をエッチングで全面除去するエッチング工程と、
前記エッチング工程終了後の前記第一導電型半導体基板の第二主面にメタル層を形成するメタライズ工程と、を含む事を特徴とする半導体装置の製造方法。 An oxidation step of grinding and polishing the second main surface of the first conductivity type semiconductor substrate to form an oxide film on the second main surface of the semiconductor substrate by thermal oxidation after thickness adjustment;
A patterning step of patterning the oxide film by selective etching removal using photolithography on the oxide film after completion of the oxidation step;
A dopant having the same conductivity type as that of the first conductivity type semiconductor substrate is applied to the second main surface side of the first conductivity type semiconductor substrate after the patterning step by using the patterned oxide film as a mask. A vapor deposition process for vapor deposition on the main surface;
An etching step of removing the entire surface of the oxide film formed on the second main surface of the first conductive type semiconductor substrate after the vapor deposition step by etching;
And a metallization step of forming a metal layer on the second main surface of the first conductivity type semiconductor substrate after completion of the etching step.
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