JPH0774375A - 個別半導体素子 - Google Patents

個別半導体素子

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JPH0774375A
JPH0774375A JP21940093A JP21940093A JPH0774375A JP H0774375 A JPH0774375 A JP H0774375A JP 21940093 A JP21940093 A JP 21940093A JP 21940093 A JP21940093 A JP 21940093A JP H0774375 A JPH0774375 A JP H0774375A
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JP
Japan
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individual semiconductor
semiconductor substrate
individual
semiconductor element
silicon
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JP21940093A
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English (en)
Inventor
Naomasa Sugita
尚正 杉田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 個別半導体素子の順方向電圧降下特性を大幅
に改善する点。 【構成】 本発明に係わる個別半導体素子ではV/Au
Sb/Ni/Auで構成する裏面電極を形成することに
よりオ−ミック特性を改善すると共に、その設置前に行
うラッピング工程によりシリコン半導体基板の厚さを1
90μm以下にできるし、オ−ミック特性の改良により
順方向電圧降下特性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源用個別
半導体素子の改良に好適する。
【0002】
【従来の技術】従来の個別半導体素子としてショットキ
バリアダイオ−ド及びPINダイオ−ドのオ−ミック性
の改善なしプロセス(共用)を図5により説明すると、
ド−パント(Dopant)としてSbを適用し、抵抗率が通常
0.015〜0.020Ω・cmのN型即ち第1導電型
のシリコン半導体基板50表面にN- エピタキシャル層
(以下半導体層と記載する)51を堆積後、表面を酸化
膜52で覆ってから、部分的に除去して露出したN- エ
ピタキシャル層51にP+ 型即ち第2導電型の拡散領域
53を設けてから、これのコンタクトホ−ル54を設置
する。これにはバリアメタル(Mo、Ti、Cr、V、
Nb、Zr、Wなど)+電極(AlまたはV/Ni/A
uの3層構造)電極55を設け、更にシリコン半導体基
板50の裏面側にV/Ni/Auから成る裏面電極を形
成する。
【0003】次に従来のPINダイオ−ドを図6により
説明する。ド−パント(Dopant)としてSbを適用する第1
導電型のシリコン半導体基板50表面にN- エピタキシ
ャル層51を堆積後酸化膜52を被覆後、部分的に溶除
して露出するN- エピタキシャル層51にP+ 型即ち第
2導電型の拡散領域53を設けてから、コンタクトホ−
ル54を設置する。これにAlまたはV/Ni/Auの
3層構造)電極55を設ける。これにはショットキ電極
でも良いがショットキバリアは不要なため通常は除く。
更にシリコン半導体基板50裏面に裏面電極56を設置
する。
【0004】このようにオ−ミック性の改善なしプロセ
スチャ−トaは以下の 酸化−P+パタ−ン−P+ デポ
−P+ 拡散−表面コンタクト−表面電極−裏面電極V/
Ni/Au−ダイシング−ペレット である。
【0005】次にSb含有半導体基板におけるショット
キバリアダイオ−ド及びPINダイオ−ドのオ−ミック
性の改善プロセス(共用)bは以下の酸化−P+ パタ−
ン−P+ デポ−P+ 拡散−ウエ−ハラッピング(250
μm厚さ)−クリ−ニング−裏面N+ デポ(裏面オ−ミ
ック性改善材料P)−表面コンタクトパタ−ニング−バ
リアメタル(Mo、Ti、Cr、V、Nb、Zr、Wな
ど)+電極または電極形成−裏面電極形成−ダイシング
−ペレット である。
【0006】aプロセスはVF 特性が悪く、bプロセス
にあってはN+ を追加するために工程が難しい。
【0007】更にbプロセスではウエ−ハラッピング工
程で生じる研磨材の切削粉などから表面を守るために保
護処理を行ってから、裏面側から通常250μm厚(こ
れ以下の厚さになると後工程で割れが多発する)にラッ
ピングする。次いで切削粉の除去と保護処理部材をはず
してから、裏面オ−ミック改善のために拡散によりN
+ + デポを行ってからのPEPによるパタ−ニング工程
により裏面電極56を形成する。aとbにおける拡散工
程前の酸化工程は、拡散工程で不純物が外方拡散(Out D
iffusion) することを防止するために採る手段である。
【0008】図7及び図8には図5ならびに図6に示す
個別半導体素子の対策品として裏面電極56付近にN
+ + 層57を設置してオ−ミック性を改善する例を明ら
かにする。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ショットキバリアダイ
オ−ドには不純物としてアンチモンを利用するN+ 半導
体基板50が適用されており、その原料にシリコンを採
用すると、それに対するアンチモン固溶度の関係から抵
抗率が通常0.008〜0.020Ω・cmとなる。そ
の際アンチモン濃度は1.5〜2.5×101 8 /10
3 であり、裏面電極56として一般的なV−Ni−Au
を使用するとオ−ミック接点が得らず、順方向電圧降下
特性が大幅に低下する。
【0010】またPINダイオ−ドとショットキバリア
ダイオ−ドにおけるオ−ミック特性の劣化対策として、
不純物としてアンチモンを利用するN+ シリコン半導体
基板50裏面にN+ + デポ後のPEPによるパタ−ニン
グ工程が採用される。
【0011】しかしN+ + デポ工程前にシリコン半導体
ウエ−ハのラッピング工程を行うのは、作業工数の増
加、拡散炉の汚染ならびにN+ シリコン半導体基板50
表面への異常拡散などの難点が生じるのである程度の厚
さを持たせることが必要であり。ラッピング工程による
シリコン半導体ウエ−ハの厚さは250μm以下になる
と割れが多発する難点がある。
【0012】本発明はこのような事情により成されたも
ので、特に順方向電圧降下特性を大幅に改善する。
【0013】
【課題を解決するための手段】不純物としてアンチモン
を含むシリコン半導体基板と,前記シリコン半導体基板
の一表面を覆う第1導電型の半導体層と,前記半導体層
表面を覆う酸化膜と,前記半導体層表面部分から内部に
かけて位置する第2導電型の拡散領域と,前記第2導電
型の拡散領域部分及び前記半導体層表面部分を覆う電極
と,前記シリコン半導体基板の他表面に設置するAuS
b合金を含む電極とに本発明に係わる個別半導体素子の
特徴がある。
【0014】更に、前記シリコン半導体基板の他表面側
から,V、Tiより選定する第1の金属層と,AuSb
合金を含む第2の金属層と,NiまたはCoを含む第3
の金属層と,AuまたはAgを含む第3の金属層により
構成する電極とにも特徴があり、更にまた前記AuSb
合金を含む第2の金属層におけるAuとSbの比率が重
量比でSbが55%以下である点、前記半導体基板の他
の表面の粗さが段差として1μm以上である点、前記個
別半導体素子の仕上り厚が190μm以下である点、前
記個別半導体素子におけるシリコン半導体基板の抵抗率
が0.020Ω・cm以下である点にも特徴がある。
【0015】これに加えて、前記個別半導体素子を固着
する導電性金属板と,前記導電性金属板と個別半導体素
子を電気的に接続しVF 損失が10mv以下の金属細線
に、また前記個別半導体素子がショットキバリアダイオ
−ドとPINダイオ−ドである点にも特徴がある。
【0016】
【作用】本発明に係わる個別半導体素子ではV/AuS
b/Ni/Auで構成する裏面電極を形成することによ
りオ−ミック特性を改善すると共に、その設置前に行う
ラッピング工程によりシリコン半導体基板の厚さを19
0μm以下にでき、このオ−ミック特性の改良により順
方向電圧降下特性が向上する。
【0017】
【実施例】本発明に係わる個別半導体素子にあっては、
その製造プロセスはショットキバリアダイオ−ド及びP
INダイオ−ドも同じなので、図1乃至図3及び図5を
参照してショットキバリアダイオ−ドについて説明す
る。図1及び図2はショットキバリアダイオ−ドならび
にPINダイオ−ドの構造を示しており、図3は両ダイ
オ−ドに適用する簡略化したプロセスチャ−トを示す。
【0018】不純物としてアンチモンを含み抵抗率が
0.020Ω・cm以下、厚さ400μm結晶方位
(1.1.1)のN+ シリコン半導体基板1にはN- 半
導体層2をエピタキシャル成長法により堆積するし、そ
の厚さなどは機種により相違するが、以下に代表例を記
載する。
【0019】即ち40V系で抵抗率が0.5〜0.8Ω
・cm厚さ5.0〜6.0μm、60V系で抵抗率が
0.9〜1.2Ω・cm厚さ6.5〜7.5μm、90
V系で抵抗率が2.0〜2.3Ω・cm厚さ8.5〜1
0.0μmとする。
【0020】図1ならびに図2に明らかにするようにN
+ シリコン半導体基板1に堆積するN- 半導体層2には
図3に示すプロセスチャ−トに従ってショットキバリア
ダイオ−ドを完成する。
【0021】即ち、N- 半導体層2を堆積したVG ウエ
−ハには第1熱酸化を行って表面を酸化膜3により覆
う。次ぎにP+ 領域4形成用の窓(図示せず)を公知の
リソグラフィ工程により設けてからボロンをデポし、更
に不純物が外方拡散するのを防止するためにドライまた
はウエット酸化やCVD法による低温酸化により酸化膜
(図示せず)で覆ってからデポしたボロンをN- 半導体
層2内に拡散して指定の不純物濃度を備えXj 2.3μ
m〜2.6μmのP+ 拡散領域4を形成する。更にリン
ゲッタ−処理工程を経てデポ層及び図示しない酸化膜と
酸化膜3を公知のリソグラフィ工程によりパタ−ニング
してコンタクト用の窓5を形成する。この窓5を含むN
- 半導体層2にはMo、Cr、Nb、Ti、Vなどから
成る群から選定する一種類のバリアメタルと、電極(A
lまたはV/Ni/Au)6を蒸着やスパッタリング工
程により形成後パタ−ニング処理により図1に示す構造
とする。
【0022】ここでN+ シリコン半導体基板1の裏面を
ラッピングして厚さを160μmとしから裏面電極7と
してV700オングストロ−ム/AuSb500オング
ストロ−ム/Ni8000オングストロ−ム/Au10
00オングストロ−ムをこの順に被覆すると共に、Sb
拡散層8をN+ シリコン半導体基板1間に形成する。こ
のSb拡散層8は半導体基板1をリ−ドフレ−ムに半田
付けする時の温度により形成するもので、特に25%が
最適である。
【0023】前記AuSbにおける両元素の比率はSb
が重量比で55%以下であると有効なことが確認されて
いる。
【0024】ラッピング工程は電極のパタ−ニング工程
後のアニ−ル工程を終えてからシリコン半導体基板の裏
面を#1000のオイルラッビングにより行う。
【0025】このような個別半導体素子を製品に組込む
には、通常のリ−ドフレ−ムのベッドに常法によりマウ
ント後リ−ドフレ−ムに形成するインナ−リ−ド間を例
えばワイヤ−ボンディング法によりAlなどから成る金
属細線を架橋して電気的な接続を得るが、この金属細線
に通電する条件を明らかにする。
【0026】a.通電電流2.5A−Φ300μm−ワ
イヤ長7mm−ワイヤVF ドロップ8mv b.通電電
流5A−Φ400μm−ワイヤ長7mm−ワイヤVF ド
ロップ8mv c.通電電流15A−Φ500μm×2
本−ワイヤ長8mm.9mm−ワイヤVF ドロップ9m
vである。
【0027】最終的にはこのようなショットキバリアダ
イオ−ドを多数設置したVG ウエ−ハを例えばブレ−ド
ダイサ−により切断して個別半導体素子を完成する。こ
れと全く同様なプロセスによりPINダイオ−ドが得ら
れ、これを図2の断面図により示す。
【0028】
【発明の効果】40V系のショットキバリアダイオ−ド
をモデルに説明すると、従来技術欄に示す図5、6の構
造では定格電流時の順方向電圧降下は610vであり、
また図7、8では530vである。これに対して本発明
に係わる個別半導体素子の定格電流時の順方向電圧降下
はラップ厚が190μmで510mv、160μmで5
00mv、130μmで490mvである。これは横軸
に測定した素子の種類を採り縦軸に定格電流時の順方向
電圧降下を採った図4に明らかにした。
【0029】要するに本発明に係わる個別半導体素子は
裏面電極をV/AuSb/Ni/Auで構成することに
よりオ−ミック特性を改善すると共に、その設置前に行
うラッピング工程によりシリコン半導体基板の厚さを1
90μm以下にすることが可能になると共に工数の削減
により製品単価を引下げた。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のショットキバリアダイオ−ドの要部を示
す断面図である。
【図2】従来のPINダイオ−ドの要部を示す断面図で
ある。
【図3】図1に示す従来のショットキバリアダイオ−ド
改良品の要部を示す断面図である。
【図4】図2に示すPINダイオ−ド改良品の要部を示
す断面図である。
【図5】本発明に係わるショットキバリアダイオ−ドの
要部を示す断面図である。
【図6】本発明に係わるPINダイオ−ドの要部を示す
断面図である。
【図7】本発明に係わる個別半導体素子の簡略化したプ
ロセスチャ−トである。
【図8】本発明に係わる個別半導体素子の特性を明らか
にする図である。
【符号の説明】
1、50:半導体基板、 2、51:半導体層、 3、52:酸化膜、 4、53:第2導電型の拡散領域、 5、54:窓、 6、55:電極、 7、56:裏面電極、 8:アンチモン拡散層。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不純物としてアンチモンを含む第1導電
    型のシリコン半導体基板と,前記シリコン半導体基板の
    一表面を覆い前記シリコン半導体基板より低濃度の第1
    導電型の半導体層と,前記半導体層表面を覆う酸化膜
    と,前記半導体層表面部分から内部にかけて位置する第
    2導電型の拡散領域と,前記第2導電型の拡散領域部分
    及び前記半導体層表面部分を覆う電極と,前記シリコン
    半導体基板の他表面に設置するAuSb系合金を含む裏
    面電極とを具備することを特徴とする個別半導体素子。
  2. 【請求項2】 前記シリコン半導体基板の他表面側か
    ら,V、Tiより選定する第1の金属層と,AuSb合
    金を含む第2の金属層と,NiまたはCoを含む第3の
    金属層と,AuまたはAgを含む第4の金属層を重ねて
    構成する電極を具備することを特徴とする請求項1記載
    の個別半導体素子。
  3. 【請求項3】 前記AuSb合金を含む第2の金属層に
    おけるAuとSbの比率が重量比でSbが55%以下で
    あることを特徴とする前記請求項2記載の個別半導体素
    子。
  4. 【請求項4】 前記シリコン半導体基板の他の表面の粗
    さが段差として1μm以上であることを特徴とする請求
    項3記載の個別半導体素子。
  5. 【請求項5】 前記個別半導体素子の仕上り厚が190
    μm以下であることを特徴とする前記請求項4記載の個
    別半導体素子。
  6. 【請求項6】 前記個別半導体素子におけるシリコン半
    導体基板の抵抗率が0.020Ω・cm以下であること
    を特徴とする前記請求項5記載の個別半導体素子。
  7. 【請求項7】 前記個別半導体素子を固着する導電性金
    属板と,前記導電性金属板と個別半導体素子を電気的に
    接続しVF 損失が15mv以下の金属細線を具備するこ
    とを特徴とする前記請求項5記載の個別半導体素子。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101880821A (zh) * 2010-06-11 2010-11-10 武汉钢铁(集团)公司 抗拉强度为280MPa级的钢铝复合热轧钢及生产方法
CN111354784A (zh) * 2018-12-21 2020-06-30 瑞萨电子株式会社 半导体器件及其制造方法

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