TW201314742A - 半導體裝置及其製造方法 - Google Patents
半導體裝置及其製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201314742A TW201314742A TW101107902A TW101107902A TW201314742A TW 201314742 A TW201314742 A TW 201314742A TW 101107902 A TW101107902 A TW 101107902A TW 101107902 A TW101107902 A TW 101107902A TW 201314742 A TW201314742 A TW 201314742A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- substrate
- semiconductor device
- insulating film
- tantalum carbide
- electrode
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 139
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 76
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 claims description 76
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 48
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 15
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 14
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims description 2
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 abstract 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 21
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 18
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 10
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 3
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 3
- NZIHMSYSZRFUQJ-UHFFFAOYSA-N 6-chloro-1h-benzimidazole-2-carboxylic acid Chemical compound C1=C(Cl)C=C2NC(C(=O)O)=NC2=C1 NZIHMSYSZRFUQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 2
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N methylidyneniobium Chemical compound [Nb]#C UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- -1 hafnium nitride Chemical class 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/872—Schottky diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
- H01L21/76251—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques
- H01L21/76256—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques using silicon etch back techniques, e.g. BESOI, ELTRAN
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L29/1608—Silicon carbide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66053—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
- H01L29/6606—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
依據實施形態之半導體裝置，係具備：碳化矽基板；半導體層；絕緣膜；補強基板；第1電極；及第2電極。半導體層，係設於碳化矽基板之第2面上，具有元件區域及較元件區域更為端部側之周邊區域。絕緣膜，係設於半導體層之周邊區域之表面上。補強基板，係設於周邊區域中之絕緣膜上。第1電極，係和碳化矽基板之第1面呈相接而設置。第2電極，係和元件區域之表面呈相接而設置。
Description
本發明主張JP2011-206633號(申請日：2011年9月21日)之優先權，內容亦引用其全部內容。
本發明之實施形態係關於半導體裝置及其製造方法。
近年來，比起矽具有更加絕緣耐壓或高溫特性等的碳化矽，被提案作為流通大電流的縱型電力裝置之基板使用。另外，縱型裝置，藉由基板之薄化可以實現電阻之減低。針對碳化矽亦有沿襲矽製程之工程，但亦有要求碳化矽本身之製程。
本發明之實施形態，目的在於提供藉由薄型化之碳化矽基板而可實現低電阻化的半導體裝置及其製造方法。
依據實施形態，半導體裝置係具備：碳化矽基板；半導體層；絕緣膜；補強基板；第1電極；及第2電極。上述碳化矽基板係具有第1面及其相反側的第2面。半導體層，係設於碳化矽基板之第2面上，具有元件區域及較元
件區域更為端部側之周邊區域。絕緣膜，係設於半導體層之周邊區域之表面上。補強基板，係設於周邊區域中之絕緣膜上。第1電極，係和碳化矽基板之第1面呈相接而設置。第2電極，係和元件區域之表面呈相接而設置。
依據本發明之實施形態提供的半導體裝置及其製造方法，可以實現薄型化之碳化矽基板之低電阻化。
以下，參照圖面說明實施形態。又，各圖面中同一要素附加同一符號。
圖1(a)及(b)係表示實施形態之半導體裝置之模式平面圖。圖1(a)係表示圖1(b)所示第2電極41之形成前之狀態。
圖4(d)係表示實施形態之半導體裝置之模式斷面圖，對應於圖1(b)中之B-B’斷面。
實施形態之半導體裝置，係將碳化矽(SiC)基板11之第1面11a側所設置的第1電極21，與第1面11a之相反側之第2面11b側所設置的第2電極41之間予以連結的主電流流向縱向之縱型裝置。如此之縱型裝置之一例，於以下之實施形態中說明Schottky Barrier Diode(SBD)。
如圖4(d)所示，實施形態之半導體裝置，係具有
在碳化矽基板11之第2面11b上，設置作為半導體層之碳化矽層12的構造。碳化矽層12，係於碳化矽基板11之第2面11b上，例如藉由磊晶成長的層。
碳化矽層12及碳化矽基板11，係包含同一導電型之雜質，具有導電性。例如，碳化矽層12及碳化矽基板11均為n型。或者碳化矽層12及碳化矽基板11均為p型亦可。
於此，實施形態中，針對碳化矽基板11與碳化矽層12之積層體中之擴散至面方向的區域，予以區分為元件區域10與周邊區域20。
元件區域10，係至少包含主電流流向縱向之區域。周邊區域20為較元件區域10更端部側之區域。於此，端部係表示由晶圓實施個片化後的半導體裝置之面方向之最端部之部分。
如圖1(a)及(b)所示，實施形態之半導體裝置之平面形狀例如為四角形狀。於該四角形之端側形成周邊區域20，於該周邊區域20之內側形成元件區域10。周邊區域20，係於元件區域10之外側，呈連續而包圍元件區域10之周圍。
於碳化矽層12周邊區域20之表面上，設置絕緣膜(第1絕緣膜)14。
絕緣膜14，例如為包含矽氧化物，矽氧化膜或矽氧氮化膜等之無機絕緣膜。或者亦可設置矽氮化膜作為絕緣膜14。實施形態中係設置矽氧化膜作為絕緣膜14。
於絕緣膜14上設置作為補強基板的矽基板31。絕緣膜14及其上設置的矽基板31，於圖1(a)之俯視圖係呈連續而包圍元件區域10。
矽基板31之構造為，在元件區域10側之內側形成有貫穿孔32。貫穿孔32，如後述之圖4(b)所示，係到達元件區域10之碳化矽層12之表面。
周邊區域20，係藉由矽基板31加以補強。矽基板31，係和碳化矽基板11為同一厚度，或較碳化矽基板11厚。或者矽基板31較碳化矽基板11為薄之情況亦存在。
如圖4(d)所示，於碳化矽基板11之第1面11a，設置第1電極21。第1電極21，係和碳化矽基板11之第1面11a呈歐姆接觸。第1電極21，係設於第1面11a之全面。
第1電極21，係包含金屬膜22與金屬膜23。金屬膜22例如為鎳膜。金屬膜23例如為包含由金屬膜22側起依序設置的鈦膜、鎳膜及金膜。
金屬膜22中之和第1面11a之界面側，係被實施金屬矽化物化。例如，鎳膜之金屬膜22，係包含設於第1面11a之界面側的鎳矽化物膜22a。又，前述第1電極21之材料及構成僅為一例，亦可為其他材料或構成。
在形成於矽基板31的貫穿孔32內，設置第2電極41。例如，第2電極41，係包含在元件區域10之碳化矽層12之表面呈肖特基接合的金屬膜42，及設於該金屬膜42上的銅焊墊43。
金屬膜42，如後述之說明，係作為藉由鍍敷法形成銅焊墊43時之種層之機能。金屬膜42係包含例如由碳化矽層12之表面側依序設置的鈦膜與銅膜。又，彼等第2電極41之材料及構成僅為一例，亦可為其他材料或構成。
銅焊墊43，係較金屬膜42厚，被填埋於貫穿孔32內。矽基板31之上面及貫穿孔32側之側面，係被絕緣膜(第2絕緣膜)16覆蓋。絕緣膜16為例如矽氧化膜。
金屬膜42，係沿著矽基板31側面及上面亦被設置於絕緣膜16上。銅焊墊43，係設於矽基板31側面及上面上。銅焊墊43，有可能較矽基板31厚或較薄。
以上說明實施形態之半導體裝置中，相對性對第1電極21供給低之電位，對第2電極41供給高之電位而施加順向偏壓時，順向電流會經由元件區域10之碳化矽層12及碳化矽基板11流入第1電極21與第2電極41之間。
相對地對第1電極21供給高之電位，對第2電極41供給低之電位而施加逆向偏壓時，周邊區域20之碳化矽層12內之空乏層會擴散而獲得高耐壓。
在包含金屬膜42及銅焊墊43的第2電極41和矽基板31之間，設置用來將彼等第2電極41與矽基板31予以絕緣的絕緣膜16。因此，電流未流入第2電極41與矽基板31之間。
和矽比較，碳化矽之絕緣耐壓高，以碳化矽層12作為飄移層或基底層使用的實施形態之半導體裝置，適合作
為大電力高速開關之用途。另外，和矽比較，碳化矽之耐熱性高，實施形態之半導體裝置可於高溫動作。
另外，藉由碳化矽基板11之薄型化可減低電阻之同時，藉由設於周邊區域20的矽基板31，可以補足薄型化碳化矽基板11之強度不足。
元件區域10之碳化矽層12之表面，係經由貫穿孔32連接於第2電極41。矽基板31，係以包圍貫穿孔32的方式連續形成於周邊區域20上。因此，於圖1(a)及(b)之俯視圖，可達成沿著半導體裝置之端部之方向之應力之均衡，不會產生局部性強度不足。
另外，於矽基板31之貫穿孔32被填埋銅焊墊43。例如和鋁比較，銅之電阻率低、另外藉由銅焊墊43可提升電流之面方向之擴散性。藉由薄化碳化矽基板11，而且於表面電極側設置銅焊墊43，可以更進一步減低電阻。如後述說明，藉由鍍敷法可於短時間容易形成厚的銅焊墊43。
另外，例如和鋁比較，銅之耐熱性及放熱性高，無損對於具有良好高溫特性的碳化矽元件之高溫使用。
接著，參照圖2(a)~圖5(c)及圖6，說明實施形態之半導體裝置之製造方法。
圖5(a)~圖5(c)，係表示較圖2(a)~圖4(d)更廣範圍區域之晶圓之一部分斷面。圖3(c)係對應於圖5(a)之1點虛線包圍之部分100之擴大斷面圖。
又，於圖5(a)~圖5(c)未圖示圖2(a)~圖4
(d)所示要素之全部，僅圖示主要要素。
圖2(a)係表示在碳化矽基板11之第2面11b上被形成有碳化矽層12的第1晶圓51。例如藉由磊晶成長法，於碳化矽基板11之第2面11b上形成碳化矽層12。
接著，於碳化矽層12之表面上形成絕緣膜14。實施形態中作為絕緣膜14係形成例如矽氧化膜。絕緣膜14，係於元件區域10及周邊區域20之全面被形成。
絕緣膜14之上面藉由例如Chemical Mechanical Polishing(CMP)法實施平坦化。絕緣膜14之膜厚，例如約為1μm。
接著，如圖2(b)所示，於絕緣膜14之上面將作為補強基板的矽基板31予以接合。
首先，絕緣膜14之上面藉由電漿處理予以活化。之後，於大氣中室溫，矽基板31被貼合於絕緣膜14。之後，例如實施200~400℃退火，使矽基板31接合於絕緣膜14。如此則，含有碳化矽基板11及碳化矽層12的第1晶圓51，於由矽基板31構成之第2晶圓，會透過絕緣膜14被接合。
接著，在第1晶圓51被支撐於矽基板31狀態下，如圖2(c)所示，實施碳化矽基板11之第1面11a之研削。研削之後，藉由例如CMP法實施第1面11a之平坦化。如此則，碳化矽基板11薄化為例如100μm以下之厚度。
接著，如圖3(a)所示，於第1面11a形成第1電
極21。
第1電極21，係於第1面11a形成金屬膜22，再於金屬膜22形成金屬膜23。例如，金屬膜22為鎳膜，金屬膜23為包含由金屬膜22側依序形成的鈦膜、鎳膜及金膜。
另外，例如藉由1000℃前後之熱處理，使金屬膜(鎳膜)22之鎳(Ni)，和碳化矽基板11所包含的矽(Si)反應。如此則，於金屬膜(鎳膜)22與第1面11a之界面形成作為金屬矽化物膜22a的鎳矽化物膜。第1電極21，係經由金屬矽化物膜22a而和碳化矽基板11呈歐姆接觸。
針對有必要切斷矽(Si)與碳(C)之結合的碳化矽基板11的金屬矽化物膜22a之形成，係被要求較在矽基板形成金屬矽化物膜更高溫(1000℃前後之溫度)要求。但是，一般作為晶圓彼此之接合材料所使用的樹脂或金屬，並不具有1000℃前後溫度之耐熱性。
因此，實施形態中，作為矽基板31與碳化矽基板11之接合用的膜係使用絕緣膜14。矽氧化膜、矽氧氮化膜、矽氮化膜等之無機膜、亦即絕緣膜14，係具有1000℃前後之溫度之耐熱性。特別是，包含矽氧化物的矽氧化膜或矽氧氮化膜，可獲得和矽基板31間之高的接合強度。
以絕緣膜14作為接合層使用，則可獲得碳化矽基板11與第1電極21之歐姆接觸，可耐上述熱處理之溫度，而且，上述熱處理之後，薄化之碳化矽基板11，可藉由
更厚的矽基板31穩定地支持。
於碳化矽基板11之第1面11a側實施上述金屬矽化物反應之熱處理時，於碳化矽基板11之第2面11b上，係未設置不具有1000℃前後溫度之耐熱性的材料。
第1電極21之形成後，如圖3(b)所示，對矽基板31中之位於絕緣膜14之相反側之面實施研削，更進一步藉由CMP法實施平坦化。矽基板31，例如被薄化至100μm左右。
為將先前之工程實施薄型化後的碳化矽基板11予以穩定支持，矽基板31比起碳化矽基板11較好是不更薄。
接著，如圖3(c)所示，於矽基板31形成貫穿孔32。圖3(c)係對應於1個裝置之平面表示用的圖1(a)中之A-A’斷面。另外，圖3(c)係對應於，形成有複數個裝置的晶圓狀態之表示用的圖5(a)中之1點虛線100所包圍部分100之擴大斷面。
圖6係表示圖3(c)及圖5(a)之工程所對應的矽基板(第2晶圓)31之平面圖。
圖5(a)係表示圖6中之包含例如3個貫穿孔32的區域之斷面圖，係對應於圖6中之C-C’擴大斷面。
於圖3(b)之狀態下，於矽基板31之上面形成未圖示的阻劑膜。該阻劑膜藉由露光及現像實施圖案化。接著，以圖案化之阻劑膜作為遮罩，如圖3(c)所示，對矽基板31實施選擇性蝕刻，形成貫穿孔32。
該蝕刻時，對於矽基板31，異種材料之絕緣膜14係
作為阻蝕層之機能。亦即，在矽基板31被選擇性除去而形成的貫穿孔32之底部，使絕緣膜14露出。
如圖5(a)及圖6所示，複數個貫穿孔32被形成於矽基板31。例如，每1個晶片形成1個貫穿孔32。於周邊區域20之一部分使矽基板31殘留，元件區域10係位於貫穿孔32之下。
貫穿孔32之形成後，於貫穿孔32之底部，側壁及矽基板31之上面，如圖4(a)所示，形成作為絕緣膜(第2絕緣膜)16的例如矽氧化膜。之後，選擇性蝕刻除去貫穿孔32之底部之絕緣膜16及該絕緣膜16之下之絕緣膜14。
如此則，如圖4(b)所示，於貫穿孔32之底部，使元件區域10之碳化矽層12之表面呈露出。矽基板31之貫穿孔32側之側面所形成的絕緣膜16，及矽基板31之上面所形成的絕緣膜16，於上述蝕刻時，係藉由未圖示之遮罩覆蓋而予以殘留。
接著，如圖4(c)及圖5(b)所示，於露出貫穿孔32之底部之碳化矽層12之表面上，形成作為第2電極41之種層機能的金屬膜42。金屬膜42，係以覆蓋矽基板31側面及上面所殘留之絕緣膜16的方式被形成。
第2電極41之形成工程，係包含例如藉由濺鍍法形成金屬膜42的工程；及藉由鍍敷法形成銅焊墊43的工程。
首先，如圖4(c)及圖5(b)所示，於貫穿孔32之
底部，側壁及矽基板31之上面形成金屬膜42。金屬膜42係包含例如由下層側依序形成的鈦膜與銅膜。金屬膜42，係和半導體層之碳化矽層12之表面呈肖特基接合。
或者第2電極41和碳化矽層12一部分呈歐姆接觸亦可。該歐姆接觸係藉由金屬矽化物膜，例如Ni矽化物膜形成，此情況下，金屬膜42係形成於金屬矽化物膜上。
金屬膜42係作為鍍層之種層之機能，藉由以該金屬膜42作為電流路徑之鍍敷法來形成銅焊墊43。
如圖4(d)及圖5(c)所示，銅焊墊43，係以沿著貫穿孔32內壁的方式被密接式(Conformal)填埋於貫穿孔32內。另外，銅焊墊43，係沿著貫穿孔32側壁往上升至矽基板31之上面，而覆蓋貫穿孔32之底部與矽基板31之上面之段差部分。
又，第1電極21，可於第2電極41之形成後被形成。
以上說明之工程係於包含有複數個晶片的晶圓狀態下被進行。接著，於圖5(c)及圖6，於2點虛線所示位置進行切割，分割為複數個晶片。
於矽基板31殘留之部分進行切割。矽基板31之寬度係大於切割寬度，於個片化後之半導體裝置之終端側殘留著矽基板31之一部分。
第1電極21，例如係藉由焊錫等被安裝於配線基板。第2電極41，例如係藉由導線被連接於配線基板。或者第2電極41藉由焊錫等被接合於配線基板亦可。
依據實施形態，針對比起矽脆弱的碳化矽基板11，藉由矽基板31進行補強而實施薄型化，因此可於不產生龜裂或破裂之情況實施碳化矽基板11之薄型化。
另外，經由絕緣膜14將矽基板31接合於含有碳化矽基板11的第1晶圓51。因此，可藉由矽基板31支撐第1晶圓51之同時，於研削後之碳化矽基板11之第1面11a，可進行第1電極21之金屬矽化物膜之形成的高溫熱處理。
另外，於貫穿孔32之形成前，係於圖3(b)之工程中，實施矽基板31之薄型化，可使貫穿孔32深度變淺。
結果，可抑制設置於貫穿孔32內的銅焊墊43之厚度。藉由銅焊墊43之厚度之抑制，可抑制鍍層形成時之殘留應力引起之變形。
藉由使用矽基板31作為補強基板，如此則，可藉由一般矽晶圓適用的露光、現像及蝕刻製程，容易選擇性形成貫穿孔32。
或者，補強基板不限定於矽基板，亦可為玻璃基板等。玻璃基板具有絕緣性，因此於第2電極41之形成前，無須覆蓋玻璃基板之上面及貫穿孔32側之側面的絕緣膜。
以上說明之實施形態不限定於Schottky Barrier Diode(SBD)，亦適用於p-intrinsic-n(PIN)二極體，Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor(MOSFET)，Insulated Gate Bipolar Transistor(IGBT)等其他縱型
裝置。
以上說明本發明幾個實施形態，但是彼等實施形態僅為例示，並非用來限定本發明。彼等新穎實施形態可以其他各種形態來實施，在不脫離發明要旨之範圍內可做各種省略、取代或變更。彼等實施形態或其變形，亦包含於發明之範圍或要旨之同時，亦包含於申請專利範圍記載之發明以及其之均等範疇內。
11‧‧‧碳化矽基板
11b‧‧‧第2面
12‧‧‧碳化矽層
10‧‧‧元件區域
20‧‧‧周邊區域
14‧‧‧絕緣膜
31‧‧‧矽基板
32‧‧‧貫穿孔
11a‧‧‧第1面
21‧‧‧第1電極
22‧‧‧金屬膜
23‧‧‧金屬膜
22a‧‧‧鎳矽化物膜
41‧‧‧第2電極
42‧‧‧金屬膜
43‧‧‧銅焊墊
16‧‧‧絕緣膜
51‧‧‧第1晶圓
圖1(a)及(b)係表示實施形態之半導體裝置之模式平面圖。
圖2(a)~圖5(c)係表示實施形態之半導體裝置之製造方法之模式斷面圖。
圖6係表示實施形態之半導體裝置之製造方法之模式平面圖。
11‧‧‧碳化矽基板
11b‧‧‧第2面
12‧‧‧碳化矽層
10‧‧‧元件區域
20‧‧‧周邊區域
14‧‧‧絕緣膜
31‧‧‧矽基板
32‧‧‧貫穿孔
11a‧‧‧第1面
21‧‧‧第1電極
22‧‧‧金屬膜
23‧‧‧金屬膜
22a‧‧‧鎳矽化物膜
41‧‧‧第2電極
42‧‧‧金屬膜
43‧‧‧銅焊墊
16‧‧‧絕緣膜
51‧‧‧第1晶圓
Claims (20)
- 一種半導體裝置，係具備：碳化矽基板，其具有第1面及其相反側之第2面；半導體層，係設於上述碳化矽基板之上述第2面上的半導體層，具有元件區域及較上述元件區域更為端部側之周邊區域；絕緣膜，係設於上述半導體層之上述周邊區域之表面上；補強基板，係設於上述周邊區域中之上述絕緣膜上；第1電極，係和上述碳化矽基板之上述第1面呈相接而設置；及第2電極，係和上述元件區域之表面呈相接而設置。
- 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中，上述補強基板為矽基板。
- 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中，上述半導體層為碳化矽層。
- 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中，上述補強基板，俯視圖上係呈連續而包圍上述元件區域之周圍。
- 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中，上述第1電極，係包含設於和上述碳化矽基板之界面的金屬矽化物膜。
- 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中，上述第2電極係包含銅。
- 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中，上述第2電極，係具有：金屬膜，係和上述元件區域之表面呈相接而設置；及銅焊墊，設於上述金屬膜上，較上述金屬膜為厚。
- 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中，上述絕緣膜係包含矽氧化物。
- 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中，上述周邊區域係呈連續而包圍上述元件區域之周圍。
- 一種半導體裝置之製造方法，係具備；經由絕緣膜對半導體層進行補強基板之接合的工程，該半導體層，係設置於具有第1面及其相反側之第2面的碳化矽基板之上述第2面上；在藉由上述補強基板支撐之狀態下，對上述碳化矽基板之上述第1面進行研削的工程；在研削後的上述第1面形成第1電極的工程；於上述補強基板形成到達上述絕緣膜之貫穿孔的工程；將由上述貫穿孔之底部露出的上述絕緣膜予以除去，而使上述半導體層之表面由上述貫穿孔之底部露出的工程；及於露出的上述半導體層之表面上形成第2電極的工程。
- 如申請專利範圍第10項之半導體裝置之製造方法，其中， 於上述碳化矽基板之上述第2面上，進行碳化矽層之磊晶成長而作為上述半導體層。
- 如申請專利範圍第10項之半導體裝置之製造方法，其中，上述絕緣膜，係形成於上述半導體層後，被實施平坦化，而於上述絕緣膜之平坦面接合上述補強基板。
- 如申請專利範圍第12項之半導體裝置之製造方法，其中，於上述絕緣膜之平坦面接合上述補強基板的工程，係具有：對上述平坦面實施電漿處理使活化後，於上述平坦面進行上述補強基板之貼合的工程；及於上述平坦面貼合上述補強基板後，實施退火的工程。
- 如申請專利範圍第10項之半導體裝置之製造方法，其中，將包含矽氧化物的上述絕緣膜形成於上述半導體層之表面上後，將矽基板接合於上述絕緣膜作為上述補強基板。
- 如申請專利範圍第10項之半導體裝置之製造方法，其中，上述貫穿孔，係藉由對上述補強基板之選擇蝕刻而被形成。
- 如申請專利範圍第10項之半導體裝置之製造方法 ，其中，上述第1電極之形成工程，係具有：於上述碳化矽基板之上述第1面形成金屬膜的工程；及藉由熱處理使上述金屬膜和包含於上述碳化矽基板的矽反應而形成金屬矽化物膜的工程。
- 如申請專利範圍第10項之半導體裝置之製造方法，其中，另具有：於上述第1電極之形成後，上述貫穿孔之形成前，進行上述補強基板之研削的工程。
- 如申請專利範圍第10項之半導體裝置之製造方法，其中，上述第2電極之形成工程，係具有：於上述貫穿孔之底部及側壁形成種層的工程；及藉由以上述種層作為電流路徑的鍍敷法，而於上述貫穿孔將銅予以填埋的工程。
- 如申請專利範圍第10項之半導體裝置之製造方法，其中另具備：在上述貫穿孔之形成後，上述第2電極之形成前，藉由第2絕緣膜覆蓋上述補強基板之上面及上述貫穿孔側之側面的工程。
- 如申請專利範圍第19項之半導體裝置之製造方法，其中上述第2電極，亦形成於上述第2絕緣膜上。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011206633A JP2013069816A (ja) | 2011-09-21 | 2011-09-21 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201314742A true TW201314742A (zh) | 2013-04-01 |
Family
ID=47751495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW101107902A TW201314742A (zh) | 2011-09-21 | 2012-03-08 | 半導體裝置及其製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130069080A1 (zh) |
| JP (1) | JP2013069816A (zh) |
| DE (1) | DE102012206277A1 (zh) |
| TW (1) | TW201314742A (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9484316B2 (en) | 2013-11-01 | 2016-11-01 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor devices and methods of forming thereof |
| CN111244048A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-06-05 | 上海金克半导体设备有限公司 | 一种大功率贴片二极管 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5595771B2 (ja) | 2010-03-29 | 2014-09-24 | 西松建設株式会社 | 破砕補助装置 |
-
2011
- 2011-09-21 JP JP2011206633A patent/JP2013069816A/ja not_active Withdrawn
-
2012
- 2012-03-08 TW TW101107902A patent/TW201314742A/zh unknown
- 2012-03-19 US US13/423,506 patent/US20130069080A1/en not_active Abandoned
- 2012-04-17 DE DE102012206277A patent/DE102012206277A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2013069816A (ja) | 2013-04-18 |
| DE102012206277A1 (de) | 2013-03-21 |
| US20130069080A1 (en) | 2013-03-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5604855B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP5678119B2 (ja) | 横型ｈｅｍｔ | |
| US20190157449A1 (en) | Semiconductor Device Having Contact Trenches Extending from Opposite Sides of a Semiconductor Body | |
| US11145711B2 (en) | Capacitor and method for manufacturing capacitor | |
| JP5560538B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2017034255A (ja) | 半導体デバイスの形成方法および半導体デバイス | |
| WO2014185010A1 (ja) | 半導体素子およびその製造方法、半導体モジュールおよびその製造方法、並びに、半導体パッケージ | |
| JP2006191118A (ja) | 窒化ガリウム半導体素子 | |
| JP2009004398A (ja) | 半導体装置およびこれを用いた電力変換装置 | |
| JP2015050390A (ja) | 半導体装置 | |
| JP5687128B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| US10854734B1 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JP2011035322A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2019106507A (ja) | 炭化シリコン半導体装置及びその製造方法 | |
| CN110521004B (zh) | 半导体装置 | |
| JP2011151350A (ja) | 半導体装置の製造方法、及び半導体装置 | |
| KR20240150453A (ko) | 수직 질화 갈륨 쇼트키 다이오드 | |
| KR20170038645A (ko) | 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 | |
| JP4966348B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR101856687B1 (ko) | 고전자이동도 트랜지스터 및 그의 제조방법 | |
| US9257574B2 (en) | Diode and method of manufacturing diode | |
| JP5904276B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP2012204480A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| TW201314742A (zh) | 半導體裝置及其製造方法 | |
| TWI692039B (zh) | 半導體裝置的製作方法 |