JPH0423361A - 半導体装置のオーミック電極構造 - Google Patents
半導体装置のオーミック電極構造Info
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- Electrodes Of Semiconductors (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
この発明は、特にエピタキシャル半導体装置の裏面側に
形成される電極構造を改良した半導体装置のオーミック
電極構造に関する。
形成される電極構造を改良した半導体装置のオーミック
電極構造に関する。
［従来の技術］
Ｎ＋型エピタキシャル半導体装置において、その裏面側
に形成されるドレイン電極のオーミック接合化は、この
部分の電気抵抗、熱抵抗等の低減のために必須の要件で
ある。この様なオーミック接合を実現するためには、シ
リコンによって構成される基板中の、例えばＳｂによる
不純物濃度を高く設定することが考えられ、またバリア
ハイドの低い電極材料の選択が重要な要件となる。
に形成されるドレイン電極のオーミック接合化は、この
部分の電気抵抗、熱抵抗等の低減のために必須の要件で
ある。この様なオーミック接合を実現するためには、シ
リコンによって構成される基板中の、例えばＳｂによる
不純物濃度を高く設定することが考えられ、またバリア
ハイドの低い電極材料の選択が重要な要件となる。
しかし、シリコン基板中にＳｂをドープさせる場合、Ｓ
ｂのシリコン中への固溶限界のために、“５ Ｘ １０
１８ａｔｏｍｓ ／ ｃｍ”程度しかドープできず、基
板中の不純物濃度を充分に高いものとすることができな
い。また、基板の裏面に形成される電極の材料としては
、基板であるシリコンとの接合強度が高く、またバリア
ハイドの低い金属としてＴ１が選択されるが、不純物で
あるＳｂの濃度を上記固溶限界に設定した基板を用いて
も、現実にはショットキー接合となってしまう。
ｂのシリコン中への固溶限界のために、“５ Ｘ １０
１８ａｔｏｍｓ ／ ｃｍ”程度しかドープできず、基
板中の不純物濃度を充分に高いものとすることができな
い。また、基板の裏面に形成される電極の材料としては
、基板であるシリコンとの接合強度が高く、またバリア
ハイドの低い金属としてＴ１が選択されるが、不純物で
あるＳｂの濃度を上記固溶限界に設定した基板を用いて
も、現実にはショットキー接合となってしまう。
その他、基板の裏面にリンを拡散させてＰ＋とじ、ある
いはこの裏面にイオンを注入することによって、基板の
裏面部の不純物濃度を高くすることも行われているが、
いずれもコストアップを避けることができない。
いはこの裏面にイオンを注入することによって、基板の
裏面部の不純物濃度を高くすることも行われているが、
いずれもコストアップを避けることができない。
また、特開昭６２−５４９３０号公報によれば、半導体
基板面にチタニウム等の金属による第１のとが考えられ
ている。しかし、はんだの成分とし易い性質を有するも
のであるため、ここにＳｎとの金との反応生成物ができ
てしまい、この生成物によって接合強度が劣化するよう
になる。
基板面にチタニウム等の金属による第１のとが考えられ
ている。しかし、はんだの成分とし易い性質を有するも
のであるため、ここにＳｎとの金との反応生成物ができ
てしまい、この生成物によって接合強度が劣化するよう
になる。
［発明か解決しようとする課題］
この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、Ｎ゛
型基板の裏面側部分の不純物濃度が、前記固溶限界であ
る“５ Ｘ １０１８ａｔｏｍｓ ／ｃｍ３”以下の状
態であっても、オーミック接合が行われた電極が形成さ
れるようにする半導体装置のオーミック電極構造を提供
しようとするものである。
型基板の裏面側部分の不純物濃度が、前記固溶限界であ
る“５ Ｘ １０１８ａｔｏｍｓ ／ｃｍ３”以下の状
態であっても、オーミック接合が行われた電極が形成さ
れるようにする半導体装置のオーミック電極構造を提供
しようとするものである。
［課題を解決するための手段］
この発明に係る半導体装置のオーミック電極構造にあっ
ては、Ｎ＋型のシリコン基板の裏面部の表面に、Ｔｉに
よる第１の金属層を形成し、さらにその上にＳｂによる
第２の金属層、１１層による第３の金属層を順次積層形
成し、さらにこの第３の金属層の上にはんだ材の接合層
として第４の金属層を形成させるようにする。
ては、Ｎ＋型のシリコン基板の裏面部の表面に、Ｔｉに
よる第１の金属層を形成し、さらにその上にＳｂによる
第２の金属層、１１層による第３の金属層を順次積層形
成し、さらにこの第３の金属層の上にはんだ材の接合層
として第４の金属層を形成させるようにする。
［作用］
この様な半導体装置のオーミック電極構造において、Ｓ
ｂはＮ゛型半導体基板の不純物として用いられるが、前
述したように固溶限界が存在する。
ｂはＮ゛型半導体基板の不純物として用いられるが、前
述したように固溶限界が存在する。
しかし、基板を構成するシリコンとアモルファス層を形
成する例えばＴＩを利用して、第１および第３の金属層
を形成し、その間にＳｂ膜を介在させることにより、シ
リコン基板の界面近傍のＳｂの濃度が高められるように
なる。したがって、充分なオーミック接合が得られるよ
うになり、信頼性の高いエピタキシャル半導体装置が簡
易な工程で製造できるようになる。
成する例えばＴＩを利用して、第１および第３の金属層
を形成し、その間にＳｂ膜を介在させることにより、シ
リコン基板の界面近傍のＳｂの濃度が高められるように
なる。したがって、充分なオーミック接合が得られるよ
うになり、信頼性の高いエピタキシャル半導体装置が簡
易な工程で製造できるようになる。
［発明の実施例コ
以下、図面を参照しながらこの発明の一実施例を説明す
る。第１図はエピタキシャル半導体装置の断面構成を示
すもので、Ｓｂを拡散することによって形成したＮ＋型
の基板領域１１１、およびこの領域の一生面上にエピタ
キシャル成長により形成されたＮ−型の基板領域１１２
によって、シリコン（Ｓｔ ）基板１１か構成される。
る。第１図はエピタキシャル半導体装置の断面構成を示
すもので、Ｓｂを拡散することによって形成したＮ＋型
の基板領域１１１、およびこの領域の一生面上にエピタ
キシャル成長により形成されたＮ−型の基板領域１１２
によって、シリコン（Ｓｔ ）基板１１か構成される。
このシリコン基板１１の主面部には、不純物をドープす
ることによりＰ−型領域１１３が形成され、さらにこの
Ｐ−型領域１１３内にはＮ“型領域１１４か形成されて
おり、この領域１１４からソース電極が導出される。ま
たＮ−型領域１１２には、ゲート電極が接続される。
ることによりＰ−型領域１１３が形成され、さらにこの
Ｐ−型領域１１３内にはＮ“型領域１１４か形成されて
おり、この領域１１４からソース電極が導出される。ま
たＮ−型領域１１２には、ゲート電極が接続される。
そして、このシリコン基板１１の裏面部にドレイン電極
が導出されるようになるもので、このドレイン電極はオ
ーミック接合により導出されるようにする。
が導出されるようになるもので、このドレイン電極はオ
ーミック接合により導出されるようにする。
このオーミック電極の導出部であるシリコン基板１１の
裏面には、まずシリコン（Ｓｔ ）との接着層として第
１の金属層とされるＴｉ層１２を形成する。この１１層
１２は、シリコンとの良好な接着を得るため、その膜厚
は２５Å以上とすることが望ましいが、基板１１中への
Ｓｂの拡散を疎外しない２００Å以下とする必要がある
。
裏面には、まずシリコン（Ｓｔ ）との接着層として第
１の金属層とされるＴｉ層１２を形成する。この１１層
１２は、シリコンとの良好な接着を得るため、その膜厚
は２５Å以上とすることが望ましいが、基板１１中への
Ｓｂの拡散を疎外しない２００Å以下とする必要がある
。
二のＴｉ層１２の表面上には、オーミック層とされる第
２の金属層としてＳｂ層１３が形成される。
２の金属層としてＳｂ層１３が形成される。
このＳｂ層１３にあっては、良好なオーミック接合を得
るために、膜厚は５Å以上とする必要があり、さらに接
合強度の低下を防止するため５００Å以下に設定される
ようにする。そして、このＳｂ層１３上に、はんだ材の
バリアメタルとして作用する第３の金属層とされる１４
層１４を形成する。この１４層１４の膜厚は、１０００
〜４０００人とされるようにする。
るために、膜厚は５Å以上とする必要があり、さらに接
合強度の低下を防止するため５００Å以下に設定される
ようにする。そして、このＳｂ層１３上に、はんだ材の
バリアメタルとして作用する第３の金属層とされる１４
層１４を形成する。この１４層１４の膜厚は、１０００
〜４０００人とされるようにする。
次にこのバリアメタルとされる１４層１４の上に、はん
だ材の接合層としての第４の金属層を構成するＮ１層１
５を形成するもので、このＮ１層１５ははんだ接合のた
め２０００Å以上に設定されるようにし、またＮｉ層１
４を構成する膜応力による強度劣化防止のため、１００
００Å以下に設定することが望ましい。そして、さらに
はんだ濡れ性の向上のため、第５の金属層としてＡｕ層
■６を形成する。このＡｕＪｉｉｌＢの膜厚は、安定し
たはんだ接合を実施させるため、３００Å以上であり、
且つＡｕ−５ｎ合金形成による強度劣化の防止のため、
３０００Å以下に設定することが好ましい。
だ材の接合層としての第４の金属層を構成するＮ１層１
５を形成するもので、このＮ１層１５ははんだ接合のた
め２０００Å以上に設定されるようにし、またＮｉ層１
４を構成する膜応力による強度劣化防止のため、１００
００Å以下に設定することが望ましい。そして、さらに
はんだ濡れ性の向上のため、第５の金属層としてＡｕ層
■６を形成する。このＡｕＪｉｉｌＢの膜厚は、安定し
たはんだ接合を実施させるため、３００Å以上であり、
且つＡｕ−５ｎ合金形成による強度劣化の防止のため、
３０００Å以下に設定することが好ましい。
ここで、第５の金属層はＡＵ層１６に代わりＡｇを用い
た層であってもよく、このＡｇ層でもＡｕ層１６と同様
の機能を果たすことができる。
た層であってもよく、このＡｇ層でもＡｕ層１６と同様
の機能を果たすことができる。
Ｓｂ （アンチモン）は、シリコン基板１１のＮ＋型
基板領域１１１の不純物として用いられているが、シリ
コン基板１１の作成時においては、Ｓｂの固溶限界“５
Ｘ １０ ”ａｔｏｉ＋ｓ ／ ｃｌｌ”以上にする
ことはできない。このため、電極膜の形成時にシリコン
と１００〜２００人のアモルファス層を形成するチタン
（Ｔｉ ）を利用し、シリコンの界面近傍のＳｂの濃度
を高め、充分なオーミックコンタクトが得られるように
する。
基板領域１１１の不純物として用いられているが、シリ
コン基板１１の作成時においては、Ｓｂの固溶限界“５
Ｘ １０ ”ａｔｏｉ＋ｓ ／ ｃｌｌ”以上にする
ことはできない。このため、電極膜の形成時にシリコン
と１００〜２００人のアモルファス層を形成するチタン
（Ｔｉ ）を利用し、シリコンの界面近傍のＳｂの濃度
を高め、充分なオーミックコンタクトが得られるように
する。
第２図は第１の金属層であるＴｉ層１２の効果を説明す
るための図で、この図から明らかとされるように、シリ
コン（Ｓｔ ）上に直接アンチモン（Ｓｂ ）層を形成
すると、充分な接合強度が得られない。これに対して、
シリコン層とアンチモン層との間に２５人のチタン（Ｔ
１）層を介在させると、シリコン層とアンチモン層との
間に、Ｔｉ／Ｓｉ構造と同レベルの接合強度が得られる
。
るための図で、この図から明らかとされるように、シリ
コン（Ｓｔ ）上に直接アンチモン（Ｓｂ ）層を形成
すると、充分な接合強度が得られない。これに対して、
シリコン層とアンチモン層との間に２５人のチタン（Ｔ
１）層を介在させると、シリコン層とアンチモン層との
間に、Ｔｉ／Ｓｉ構造と同レベルの接合強度が得られる
。
第３図はＩ−Ｖ特性を示しているもので、（Ａ）図はＳ
ｂの層を介在させないＡｕ ／Ｎｉ ／Ｔｉ ／Ｓ１の
積層構造の場合を示し、（Ｂ）図はＡｕ／Ｎｉ ／Ｔｉ
／Ｓｂ ／Ｔｒ ／ＳｔのようなＳｂ層１３を挿入し
た場合の特性を示している。すなわち、Ｓｂ層１３を挿
入した場合に、Ｉ−Ｖ特性が直線の状態となり、良好な
オーミック接合が得られていることが確認できる。
ｂの層を介在させないＡｕ ／Ｎｉ ／Ｔｉ ／Ｓ１の
積層構造の場合を示し、（Ｂ）図はＡｕ／Ｎｉ ／Ｔｉ
／Ｓｂ ／Ｔｒ ／ＳｔのようなＳｂ層１３を挿入し
た場合の特性を示している。すなわち、Ｓｂ層１３を挿
入した場合に、Ｉ−Ｖ特性が直線の状態となり、良好な
オーミック接合が得られていることが確認できる。
第４図はこのようにＳｂ層１３を挿入した場合の界面の
拡散状態を示しているもので、これはオーシュ分析デプ
スプロファイルの結果を示しており、Ｓｂがシリコン基
板中に微量拡散していることがわかる。
拡散状態を示しているもので、これはオーシュ分析デプ
スプロファイルの結果を示しており、Ｓｂがシリコン基
板中に微量拡散していることがわかる。
このような電極構造は、例えばパワー用の半導体装置に
おいて、導電性接着剤用の裏面電極として採用すること
ができる。この場合、ＴＩ ／Ｓｂ／Ｔｉ／Ｓｔの積層
構造のみによってオーミック接合となる電極を構成する
ことができる。
おいて、導電性接着剤用の裏面電極として採用すること
ができる。この場合、ＴＩ ／Ｓｂ／Ｔｉ／Ｓｔの積層
構造のみによってオーミック接合となる電極を構成する
ことができる。
そして、例えば特開昭６２−５４９３０号公報に示され
たように、第２の金属層として金を含む合金とした場合
等に比較して、第２の金属層としてアンチモンのみを使
用しているので、接合強度を劣化させるような問題は生
じない。
たように、第２の金属層として金を含む合金とした場合
等に比較して、第２の金属層としてアンチモンのみを使
用しているので、接合強度を劣化させるような問題は生
じない。
その他、この様な効果はＴｉに代わってＣｒ。
Ｖ、Ｚｒ 、Ａ１等を用いても・達成できる。
〔発明の効果］
以上のようにこの発明に係る電極構造によれば、Ｎ”型
シリコン基板においてアンチモンの固溶限界か存在して
も、このシリコン基板の裏面に形成される電極を確実に
オーミック接合化することができ、Ｎ゛型エピタキシャ
ル半導体装置が効果的に製造できるようになる。
シリコン基板においてアンチモンの固溶限界か存在して
も、このシリコン基板の裏面に形成される電極を確実に
オーミック接合化することができ、Ｎ゛型エピタキシャ
ル半導体装置が効果的に製造できるようになる。
第１図はこの発明の一実施例に係る半導体装置の特に裏
面電極部の構造を説明する断面構成図、第２図は上記実
施例においてＳｂ層を形成するに際してＴｉ層を形成し
た効果を説明する図、第３図は（Ａ）および（Ｂ）はＴ
ｉ層を介してＳｂ層を形成しない場合と形成した場合と
を対比して示す■−■特性図、第４図はＳｂ層を形成し
た場合の界面の拡散状態を示す図である。 １１・・・シリコン基板、１１１・・・Ｎ゛型の基板領
域、Ｎ−型の基板領域、１２・・・Ｔｉ層（第１の金属
層）、１３・・・Ｓｂ層（第２の金属層）、１４・・・
Ｔｉ層（第３の金属層）、１５・・・Ｎｉ層（第４の金
属層）１６・・・Ａｕ層。
面電極部の構造を説明する断面構成図、第２図は上記実
施例においてＳｂ層を形成するに際してＴｉ層を形成し
た効果を説明する図、第３図は（Ａ）および（Ｂ）はＴ
ｉ層を介してＳｂ層を形成しない場合と形成した場合と
を対比して示す■−■特性図、第４図はＳｂ層を形成し
た場合の界面の拡散状態を示す図である。 １１・・・シリコン基板、１１１・・・Ｎ゛型の基板領
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層）、１３・・・Ｓｂ層（第２の金属層）、１４・・・
Ｔｉ層（第３の金属層）、１５・・・Ｎｉ層（第４の金
属層）１６・・・Ａｕ層。
Claims (3)
- （１）Ｎ型のシリコン基板面に接着層として形成された
第１の金属層と、 この第１の金属層上に形成され、オーミック層とされる
アンチモンによる第２の金属層と、この第２の金属層上
に形成され、はんだ材のバリアメタルとされる第３の金
属層と、 この第３の金属層上に形成され、はんだ材接合層とされ
る第４の金属層と、 を具備したことを特徴とする半導体装置のオーミック電
極構造。 - （２）前記第１および第３の金属層はＴｉによって構成
され、第２の金属層はＳｂによって構成されるようにし
た請求項１記載の半導体装置のオーミック電極構造。 - （３）前記第１および第３の金属層を形成する材料はＣ
ｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ａｌの１つによって構成された請求項１
記載の半導体装置のオーミック電極構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12319890A JPH0423361A (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | 半導体装置のオーミック電極構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12319890A JPH0423361A (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | 半導体装置のオーミック電極構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0423361A true JPH0423361A (ja) | 1992-01-27 |
Family
ID=14854625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12319890A Pending JPH0423361A (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | 半導体装置のオーミック電極構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0423361A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011187782A (ja) * | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体素子とこれを用いた半導体装置、および半導体装置の製造方法 |
-
1990
- 1990-05-15 JP JP12319890A patent/JPH0423361A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011187782A (ja) * | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体素子とこれを用いた半導体装置、および半導体装置の製造方法 |
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