JPH03110868A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH03110868A
JPH03110868A JP1248172A JP24817289A JPH03110868A JP H03110868 A JPH03110868 A JP H03110868A JP 1248172 A JP1248172 A JP 1248172A JP 24817289 A JP24817289 A JP 24817289A JP H03110868 A JPH03110868 A JP H03110868A
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JP
Japan
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substrate
metal
semiconductor substrate
hole
resistance
Prior art date
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Pending
Application number
JP1248172A
Other languages
English (en)
Inventor
Toronnamuchiyai Kuraison
トロンナムチャイ クライソン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Publication of JPH03110868A publication Critical patent/JPH03110868A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • HELECTRICITY
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    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41725Source or drain electrodes for field effect devices
    • H01L29/41741Source or drain electrodes for field effect devices for vertical or pseudo-vertical devices
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    • H01L2924/1015Shape
    • H01L2924/10155Shape being other than a cuboid
    • H01L2924/10158Shape being other than a cuboid at the passive surface

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、半導体装置に関し、特にその基板措造の改
良に関するものである。
(従来の技術) 従来の半導体装置としては、例えば第6図に示すような
ものがある。この従来例は、二重拡散法を用いて作られ
た縦形パワーMO5FETを示している。同図中、1は
SiO高濃度のN+基板であり、N+基板1上には実質
的にドレインとして作用する低濃度のN−エピタキシャ
ル層2が積層されてエピタキシャル半導体基板(以下、
1−1iに゛ト導体基板という)3が形成されている。
゛ト導体基板3の主面にはP形ベース領域4が形成され
ている。5はP1ベースコンタクト領域である。P形ベ
ース領域4の表面側には、その端部にチャネル領域4a
が残るようにN+ソース領域6が形成されている。また
、チャネル領域4a上には、ゲート酸化膜7を介してゲ
ート電極8が形成されている。
9はPSGからなる層間絶縁膜、10はソース電極であ
り、ソース電極10はN+ソース領域6及びP+ベース
コンタクト領域5を介してP形ベス領域4に接続されて
いる。また、半導体基板3の裏面にはドレイン電極11
が形成されている。
そして、ドレイン電極11に所要値の正電圧が加えられ
、ゲート電極8に閾値電圧以−上のゲート電圧が加えら
れるとターンオンし、ドレイン電極11からソース電極
10に電流が流れる。このとき、縦形パワーMO3FE
T内には、次のような各成分からなるオン抵抗Ronが
生じる。
即ち、チャネル領域4aに形成されるチャネルの抵抗R
ch、ゲート電極8直下のN−エピタキシャル層2の表
面に形成される蓄積層の抵抗Ra、P形ベース領域4に
よって囲まれたN−エピタキシャル層2内のJFET領
域の抵抗Rj、JFET領域以外のN−エピタキシャル
層2の抵抗Repi及びN+基板1の抵抗Rsubの各
抵抗成分により、オン抵抗Ranが生じる。
これらの抵抗成分のうち、RchSRa、Rjは、微細
化によって減らずことができる。また、Repiは、要
求される耐圧が決まるとN−エピタキシャル層2の厚み
及び比抵抗が決まるので、耐圧によって決定される。一
方、Rsubを減らすには、N+基板1を薄くする必要
がある。
しかし、N+基板1は、ウェーハプロセス等における取
扱いにおいて十分な機械的強度を確保するため、必要最
小限の厚みが存在する。そして特に、近時のウェーハの
大口径化に伴って、機械的強度を確保するための必要最
小限の基板の厚みは増大する傾向にある。このため、基
板抵抗Rsubが増大して、十分に低オン抵抗とするこ
とが困難である。
次に、第7図には、他の従来例としてのCMO8を示し
ている。同図中、13は半導体基板としてのSiのP形
基板であり、その主面にNウェル14が形成されている
。Nウェル]4内には、P+ソース領域15、P+ ド
レイン領域16及び図示省略のゲート絶縁膜上にゲート
電極17が形成されてPチャネルMO5FET(以下、
PMO8のようにいう)18が形成されている。
一方、P形基板13の基板領域内には、N+ソス領域1
9、N+ ドレイン領域20及び図示省略のゲート絶縁
膜上にゲート電極21が形成されてNMO322が形成
されている。また、P形基板13の裏面には、基板領域
を低電位におとすだめの基板電極23が形成されている
上述のように、CMO3は、P形基板13の内部に、N
MOS 22のN+ソース領域19、P形基板13自身
のP影領域、Nウェル14及びPMO818のP+ソー
ス領域15が存在している。
このため、これらの領域により寄生NPN トランジス
タ24及び寄生PNPトランジスタ25が形成され、こ
の両トランジスタ24.25の結合によりNPNP寄生
サイリスタが構成されている。
Rsubは、P形基板13で形成される基板抵抗であり
、寄生NPN トランジスタ24のベース抵抗として機
能する。
そしていま、P形基板]3を流れる電流と基板抵抗Rs
ubとの積か寄生NPN l−ランジスタ24のターン
オン電圧より大きくなると、当該寄生NPN トランジ
スタ24がターンオンする。この結果、寄生PNP ト
ランジスタ25もターンオンし、さらに、両トランジス
タ24.25がタンオンする結果、NPNP寄生サイリ
スタがターンオンしてCMO5はラッチアップ状態に落
人る。
このようなCMO8のラッチアップ耐量を上げるために
は、基板抵抗Rsubを小さくする必要があり、前述と
同様に、高濃度の基板上に低濃度のエピタキシャル層を
積層したエピタキシャル基板を用いるとともに基板を薄
くする必要がある。
しかし、前記従来例の場合と同様の理由で基板を薄くす
ることは難しく、このため、基板抵抗Rsubを十分に
低くすることが困難である。
(発明が解決しようとする課題) 従来の半導体装置は、何れの例も、半導体基板は、ウェ
ーハプロセス等における取扱いにおいて十分な機械的強
度を確保するため、必要最小限の厚みが存在し、特に近
時のウェーハの大口径化に伴って、その必要最小限の基
板の厚みは増大する傾向にある。このため、基板抵抗を
十分に減らすことが難しいという問題があった。
そこで、この発明は、半導体基板の機械的強度を確保し
つつ基板抵抗を十分に減らすことのできる°+’導体装
置を提(jtすることを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明は上記課題を解決するために、゛ト導体基板の
主面に能動領域を何し裏面には電極を有する半導体装置
であって、前記半導体基板の裏面に前記能動領域に達し
ない深さの円錐形状の穴を穿設し、該穴に前記電極とな
る金属を埋込んでなることを要旨とする。
(作用) ゛11導体基板の裏面に能動領域に達しない深さの円錐
形状の穴が穿設され、この穴に電極となる金属が埋込ま
れる。金属の抵抗率は゛ヒ導体の抵抗率よりも低く、ま
た、その金属と゛ト導体基板とのコンタクト面積が増大
するので、゛I6導体基板を所要の機械的強度を確保す
るのに必要な厚さに形成しても、基板抵抗を十分に減ら
すことか可能となる。
また、金属の埋込み深さは能動領域に達していないので
、デバイス特性を劣化させることはない。
(実施例) 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
なお、各実施例を示す図において、前記第6図及び第7
図における部材及び部位と同一ないし均等のものは、前
記と同一符号を以って示し、重複した説明を省略する。
第1図ないし第4図は、この発明の一実施例を示す図で
ある。この実施例は、縦形パワーMO3FETに適用さ
れている。
第1図を用いて、まず、半導体装置としての縦形パワー
MO8FETの構成を説明すると、半導体基板3は、所
要の機械的強度を確保するのに必要な厚さのものが用い
られ、その裏面に、深さ、即ち底部30aの部分がデバ
イスの作り込まれているN−エピタキシャル層2に達し
ないような円錐形状の穴30が穿設されている。そして
、21′、導体基板3の裏面には、その穴30に埋込ま
れるとともに裏面全体に及ぶような金属によりドレイン
電極40が形成されている。なお、穴30の底部30a
は、後述するように等方性エツチングによりなだらかに
することもできる。
第1図では、半導体基板3の裏面に穿設された六30は
、1個のみが示されているが、第2図に示すように、半
導体基板3の裏面には、複数個の穴30を穿設してもよ
い。第2図(b)は同図(a)のXX線拡大断面図であ
り、この図の例では、5個の穴30が、そのうちの1個
を中心として十字を形成するように配置されている。こ
のような配置例とすることにより、!16導体基板3の
裏面における六30の面積密度を大きくすることができ
る。
この実施例の縦形パワーMO3FETは上述のように構
成されており、ドレイン電極40を構成している金属の
抵抗率は、半導体の抵抗率よりも低く、また、穴30は
円錐形状に形成されていてドレイン電極40と半導体基
板3とのコンタクト面積が増大するので、゛14導体基
板3が、所要の機械的強度を確保するのに必要な厚さに
形成されていても、基板抵抗が減少して、十分に低オン
抵抗となる。
また、第2図に示したように、複数個の穴30を、例え
ば十字状に面積密度が人になるように配置して穿設した
ときは、−層基板抵抗を減少させることができるととも
に、機械的強度が半導体基板3の基板面内で一様になり
、特定方向の機械的強度が弱くなることを防止すること
ができる。
さらに、穴30は、開口部が大きい円錐形状に形成され
ているので、垂直穴等と比べると、金属の容易埋込み性
が得られる。
そして、穴30を゛1t、導体基板3の裏面に穿設し、
これに金属を埋込んでも、金属の埋込み深さは、デバイ
スが作り込まれているN−エピタキシャル層2、即ち能
動領域からは十分離れるようにしであるので、デバイス
特性を劣化させることはなく、また機械的にも穴30の
先端部に集中する応力等がデバイスに悪影響を及はすこ
とはない。
次に、第3図を用いて製造方法の一例を説明する。なお
、以下の説明において、(a)〜(e)の各項11記号
は、第3図の(a)〜(e)のそれぞれに対応する。
(a)  面方位が例えば(100)のSt半導体基板
3の主面に、通常の半導体プロセスによって縦形パワー
MO3FETのデバイスを形成する。この主面側のデバ
イスを保護膜でカバーしておき、裏面にはエツチングマ
スク26を形成し、フォトリソグラフィ法等を用いてそ
のエッチングマスク26の所定個所を円形に開口する。
(b)  例えばKOH等のアルカリ系異方性エツチン
グ液を用いて半導体基板3の裏面を異方性エツチングす
る。Siを異方性エツチングすると、(1,11)面は
(1,00)面と比べてエッチレートが非常に遅くなる
ため、(111)面でエツチングが止り、半導体基板3
の裏面と、エツチングストップ面((111)面)との
間の角度が54゜3°の円錐形状の穴30が形成される
。このように、エツチングによって角度が決るので、穴
30の深さは、エツチングマスク26の円形パターンの
大きさによって精度よく制御することができ、その底部
主面側に形成された能動領域から十分に離れるようにす
ることができる。
(C)  例えばHF+HNO3のような酸系のStエ
ツチング液を用いて等方性エツチングを所定時間だけ行
う。その等方性エツチングによって、穴の底部に前記の
異方性エツチングでできた鋭いエツジをなだらかにする
ことができる。このような穴31とすればそのエツジ部
に集中する応力を緩和することができる。
(d)  エツチングマスク26を除去した後、半導体
基板3の裏面に、無電界メツキ法を用いてCu或いはA
u等の金属をメツキし、穴30を埋める。
メツキした金属の厚みを十分に厚くすれば、六30を完
全に埋めることができる。
(e)  裏面を研磨し、不必要な金属を除去して平坦
化することによりドレイン電極40とする。
また、半導体基板3裏面の埋込み電極は、第4図に示す
ように形成することもてきる。
同図の(a)、(b)、(C)までは、前記第3図の場
合と同じように上程を進め、エツチングマスク26を除
去した後、まず、半導体基板3の裏面に、蒸着法等を用
いてT i / N i / A gの多層金属膜41
を形成し、半[[1がなじむようにする(第4図(d)
)。
次いで、l III付けを行い、六31を半ITI 4
2で埋めてドレイン電極とする(同図(e))。
ドレイン電極を?1′田42て形成すると、’l’−I
IIはCuに比べて柔いため、!14、導体基板3に集
中する応力を少なくすることができる。
次いで、第5図には、この発明の他の実施例を示す。こ
の実施例はCMO5に適用されている。
この実施例においても、半導体基板13は、所要の機械
的強度を確保するのに必要な厚さのものが用いられ、そ
の裏面に、深さ、即ち底部30aの部分がNウェル]4
等が形成された能動領域に達しないような円錐形状の六
30が穿設されている。そして半導体基板13の裏面に
は、その穴30に埋込まれるとももに裏面全体に及ぶよ
うな金属により基板電極43が形成されている。
この実施例のCMO3は上述のように構成されているの
で、前記と同様に、半導体基板13が所要の機械的強度
を確保するのに必要な厚さに形成されていても、基板抵
抗が減少してラッチアップ耐量を上げることができる。
その他の金属の埋込まれた六30がデバイス特性に影響
を与えない等の作用は、前記一実施例の場合とほぼ同様
である。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、半導体基板の
裏面に能動領域に達しない深さの円錐形状の穴を穿設し
、この穴に裏面の電極となる金属を埋込んだため、金属
の低抵抗率とその金属と半導体基板とのコンタクト面積
の増大により、半導体基板を所要の機械的強度を確保す
るのに必要な厚さに形成しても、基板抵抗を十分に減ら
すことができるという利点がある。従って、縦形パワー
MO8FETに適用したときは低オン抵抗とすることが
でき、またCMO3に適用したときはラッチアップ耐量
を上げることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図ないし第4図はこの発明に係る半導体装置の一実
施例を示すもので、第一1図は縦断面図、第2図は半導
体基板の構造を示す図、第3図は製造方法の一例を示す
工程図、第4図は製造方法の他の例を示す工程図、第5
図はこの発明の他の実施例を示す縦断面図、第6図は従
来の半導体装置を示す縦断面図、第7図は他の従来例を
示す縦断面図である。 3.13;半導体基板、 30.31:穴、40ニドレ
イン電極、  41:多層金属膜、42:多層金属膜と
ともに裏面の電極となる半田、 43二基板電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 半導体基板の主面に能動領域を有し裏面には電極を有す
    る半導体装置であって、 前記半導体基板の裏面に前記能動領域に達しない深さの
    円錐形状の穴を穿設し、該穴に前記電極となる金属を埋
    込んでなることを特徴とする半導体装置。
JP1248172A 1989-09-26 1989-09-26 半導体装置 Pending JPH03110868A (ja)

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JP1248172A JPH03110868A (ja) 1989-09-26 1989-09-26 半導体装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000040825A (ja) * 1998-06-30 2000-02-08 Harris Corp 減少した有効基板固有抵抗を有する半導体デバイス及びその製造方法
FR2844919A1 (fr) * 2002-09-19 2004-03-26 Denso Corp Equipement a semi-conducteur

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