JPH04214671A - 半導体サブストレート裏面金属化方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体サブストレート
の裏面を金属化するため、堆積させる第１金属層とのイ
ンターフェースとして作用するサブストレート表面にド
ーパントをイオン注入した後、一連の金属層を堆積させ
る方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】多くの半導体電子装置は、半導体を構成
するサブストレートの裏面を電気端子として使用する。 従って、この領域は、電気接続を可能にするため金属化
しなければならず、Ｍ−Ｓ（金属−半導体）接触が十分
低い固有接触抵抗を有し、電流が流れるとき大きな電圧
低下を生ずることがないようにしなければならない（オ
ーミック接触）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】多くの場合、裏面の金
属は、仕上げ装置のパッケージの一部をなしてヒートシ
ンクとして作用する金属支持体に金属層を溶接すること
ができるようにしなければならない。

【０００４】これらの特性を同時に保証するためには、
第１の金属層の下層の半導体に対するバリア高さを低く
して数個の金属層を裏面に堆積させることがよく行われ
る。更に、Ｍ−Ｓ　結合の固有接触抵抗が依存する主要
な要因の一つがＭ−Ｓ　インターフェースに存在する電
気的活性ドーパントの濃度であるため、半導体の表面の
ドーパントの量を増やしてから金属層を堆積させること
がよく行われる。

【０００５】増量に最も広く使用される方法は、ドーパ
ントの予備堆積及びイオン注入により構成される。第１
の方法としては、超高温（９００　℃）加熱方法がある
。

【０００６】イオン照射により非晶質材料の表面層を形
成する場合、第２の方法としては、シリコンでは後で５
００−５５０　℃より高い温度の下に焼きなましを行っ
て、損傷した固体相（”ＳＰＥ”）のエピタキシャル再
成長及びイオン注入した核種の活性化を行うことが必要
になる。一方、イオン照射が非晶質化を生じない場合、
より高温の焼きなまし温度を使用して注入した核種の活
性化を行う必要がある。

【０００７】第１及び第２の双方の方法では、加熱処理
を施す温度がウェハの前面の装置に有害であることがわ
かっている。

【０００８】他方、ウェハの前面の完成の際に、適切な
仕上げ処理によりサブストレートの厚さを減少すること
が必要であるため、裏面は前面に設ける装置を完成させ
た後にのみ増量を行わなければならない。従って、ドー
パント半導体表面増量のための既知の技術ではこの問題
を解決することはできない。

【０００９】従って、本発明の目的は、良好なＭ−Ｓ　
オーミック接触をもたらす半導体サブストレートの裏面
の多層金属化方法を得るにあり、特に、半導体の表面に
存在するドーパントの濃度を増加させ、同時に焼きなま
し処理の温度及び持続時間を、半導体装置の他の構造的
機能及び機能的特性を変更する必要のない値に維持する
ことができる方法を得るにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明による方法は、半導体サブストレートの裏面
を金属化するため、堆積させる第１金属層とのインター
フェースとして作用するサブストレート表面にドーパン
トをイオン注入した後、一連の金属層を堆積させる方法
において、ドーパントのイオン注入ステップは、半導体
サブストレートの表面を非晶質化するようにして行い、
このイオン注入ステップの後に前記一連の金属層のうち
の一層又はそれ以上の層の金属層堆積を行い、次に真空
又は不活性雰囲気の下に５００　℃より相当低い温度で
６０分より相当短い期間にわたり加熱焼きなましを行う
ことを特徴とする。

【００１１】

【実施例】次に、図面につき本発明の好適な実施例を説
明し、図１、図２及び図３はそれぞれ本発明方法の第１
、第２及び第３の実施例を示す。

【００１２】本発明方法の全工程を要約すると、以下の
とおりである。 （１）　半導体の表面を非晶質化するため、ウェハの裏
面にイオン注入を行う。このプロセスは、順次の金属層
堆積の前に行う。注入した核種が活性化されるとき、予
め存在するドーパントと同一の電気的挙動を示さなけれ
ばならない。このイオン注入は、金属化プロセスの終了
時に良好なＭ−Ｓ　オーミック接触が確実に得られるも
のでなければならない。Ｎ型シリコンの場合、１０Ｋｅ
Ｖ　以下のエネルギＥで砒素をイオン注入することによ
って良好な結果が得られ、イオン注入された核種はでき
る限りＭ−Ｓ　インターフェースに近接する（Ｅ＝５Ｋ
ｅＶ　、及びドーズ量が２×１０１４原子／ｃｍ２　に
等しいとき、イオン注入核種の最大濃度は、表面から約
０．５×１０−２μｍ　の距離の部分で得られる）。こ
れにより、非晶質化された層の厚さ及び焼きなまし（ア
ニーリング）時間を減少することができる。

【００１３】（２）　数個の金属層を順次堆積するのに
好適でありかつ真空又は不活性雰囲気中でサブストレー
トを加熱することができる装置において、サブストレー
トの裏面に１個又はそれ以上の金属層を堆積させる。金
属化プロセス全体の終了時には、半導体の表面はドーパ
ントの適切な核種が豊富に添加されているため、最初の
金属層は必ずしも電気的である必要はない基準に基づい
て選択することができる。これら基準としては、第１層
と半導体との間の良好な結合性又は良好な熱膨張係数又
は誘導応力が少ないこと、又は生産性がよいことがある
。

【００１４】（３）　同一の堆積装置において、５００
　℃より相当低い温度で、６０分より相当短い期間（例
えば、≦４００　℃及び３０分）真空又は不活性雰囲気
の下で焼きなましを行う。特に、シリコンの場合、上述
の装置のエネルギが約５ＫｅＶ　のとき、非晶質層の再
成長及びイオン注入核種の活性化に関して、約３７５　
℃の温度で約３０分間の焼きなましで十分である。加熱
は、例えば、サーモスタットで制御される装置により動
作する特別なランプにより行うことができる。

【００１５】（４）　残りの金属フィルムの順次の堆積
。最後の層は、金属支持体に適当な低温溶融金属合金に
より仕上げた装置を溶接することが確実にできるように
するため必要とされることがよくある。この支持体は、
装置の最終パッケージの一部をなすものとするか、又は
ハイブリッド回路の電極とすることができる。残りの金
属フィルムは第１金属層上に順次堆積することができ、
従って、焼きなましの前に行うことができ、従って、焼
きなましをプロセスの最終ステップとすることができる
。金属のいくつかのシーケンスに対して、数個の金属層
をシリーズに堆積させ、又はシリーズ全体であっても、
焼きなまし前に行うことによって種々のフィルム間の結
合性を改善する。

【００１６】これに限定はしないが、一つの実施例とし
て、以下に、約２×１０１８原子／ｃｍ３　のドーズ量
でイオン注入した＜１００＞　Ｎ型シリコンサブストレ
ート４（図１参照）を金属化するプロセスについて説明
する。

【００１７】先ず、約１０１４原子／ｃｍ３　のドーズ
量及び約５ＫｅＶ　のエネルギを使用して砒素イオン注
入を行い（図１の（ａ）　参照）、表面に非晶質化した
層（図面にハッチングで示した層）を形成する。次に、
サブストレートを電子銃（ｅ−ｇｕｎ）タイプの蒸発器
（エバポレータ）に配置し、この蒸発器には、少なくと
も３個の相互交換可能なるつぼを装備し、温度調整した
ランプ加熱装置を設ける。ポンピングにより真空（≦１
０−６Ｔｏｒｒの圧力）を生ぜしめた後、約１００ｎｍ
　のチタニウムの第１層１を堆積する（図１の（ｂ）　
参照）。この後、３７５　℃で約３０分間（依然として
高真空状態で）加熱サイクルを行う（図１の（ｃ）　参
照）。温度が僅かに低下したとき、ニッケルの約３５０
ｎｍ　の他の層２と、金の約３０ｎｍのフィルム３を堆
積する（図１の（ｄ）　参照）。このプロセス全体によ
り良好な金属学的特性及び約１０−４オーム・ｃｍ２　
以下の固有接触抵抗値が確実に得られる（本発明方法を
使用しないとすると、約２×１０−２オーム・ｃｍ２　
以下に低下する固有接触抵抗はほとんどうることができ
ない）。図１の実施例のプロセスでは、焼きなましステ
ップは、第１金属層の堆積後に行ったが、図２の実施例
のように、第２層を堆積した後に行うこともでき、また
図３に示すように、すべての層を堆積した後でさえも行
うことができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明方法の主な利点は、Ｍ−Ｓ　接触
の金属電極を形成することができることの他に、イオン
注入後かつ焼きなまし前に行う第１金属フィルムの堆積
が、焼きなまし中に装置を加熱するとき、予め非晶質化
した結晶の再成長促進及び大幅な容易化の重要な役割を
果たす点であり、従って、焼きなましは、相当低い温度
でまた制限された限定時間で行うことができる。

【００１９】更に、本発明方法による他の利点として、
以下のものがある。即ち、−　金属層を堆積するのと同
一の装置内で焼きなましを行うことができ、時間を短縮
し、必要設備のコストを低減し、サブストレートの裏面
の金属の物理的特性及び信頼性を向上する点、−　高真
空又は不活性雰囲気中で焼きなましを行うことによって
、既に堆積している上層金属層の酸化又は汚染を防止し
、従って、焼きなまし後に堆積した金属層とのインター
フェースが良好になる点、−　固有Ｍ−Ｓ　接触抵抗を
大幅に減少することができることにより、半導体装置の
電気的特性を向上させるのみならず、再現性も向上させ
ることができる。更に、第１の金属層の選択は、固有接
触抵抗の問題によってそれほど制限されず、他の必要条
件（例えば、第１層とサブストレートとの間の良好な結
合性、誘導応力の減少、プロセスの経済性等）を満足さ
せることができるようになる点である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の第１の実施例の各段階を示す線図
的説明図である。

【図２】本発明方法の第２の実施例の各段階を示す線図
的説明図である。

【図３】本発明方法の第３の実施例の各段階を示す線図
的説明図である。

【符号の説明】

１　　第１層 ２　　第２層 ３　　第３層 ４　　サブストレート

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体サブストレートの裏面を金属化する
   ため、堆積させる第１金属層とのインターフェースとし
   て作用するサブストレート表面にドーパントをイオン注
   入した後、一連の金属層を堆積させる方法において、前
   記ドーパントのイオン注入ステップは、半導体サブスト
   レートの表面を非晶質化するようにして行い、このイオ
   ン注入ステップの後に前記一連の金属層のうちの一層又
   はそれ以上の層の金属層堆積を行い、次に真空又は不活
   性雰囲気の下に５００　℃より相当低い温度で６０分よ
   り相当短い期間にわたり加熱焼きなましを行うことを特
   徴とする半導体サブストレート裏面金属化方法。
2. 【請求項２】金属層の堆積及び加熱焼きなましは、半導
   体サブストレート上に数個の金属層を順次に堆積させま
   た真空又は不活性雰囲気の下に同一のサブストレートを
   加熱するに適当な同一の装置により行う請求項１記載の
   半導体サブストレート裏面金属化方法。
3. 【請求項３】前記加熱焼きなましは、≦１０−６トルの
   圧力の高真空雰囲気の下に、≦４００　℃の温度で、≦
   ３０分の期間にわたって行う請求項１記載の半導体サブ
   ストレート裏面金属化方法。
4. 【請求項４】前記加熱焼きなましは、≦３０×１０−３
   トルの圧力の不活性ガスで構成した雰囲気の下に、≦４
   ００　℃の温度で、≦３０分の期間にわたって行う請求
   項１記載の半導体サブストレート裏面金属化方法。
5. 【請求項５】前記サブストレートをＮ型シリコンにより
   構成し、前記イオン注入ドーパントを砒素とし、イオン
   注入エネルギを１０ＫｅＶ　とした請求項１記載の半導
   体サブストレート裏面金属化方法。
6. 【請求項６】イオン注入する砒素のドーズ量を約２×１
   ０１４原子／ｃｍ２　とし、イオン注入エネルギを５Ｋ
   ｅＶ　とし、また加熱焼きなましを約３７５　℃の温度
   で約３０分の期間にわたって行う請求項５記載の半導体
   サブストレート裏面金属化方法。