JPS6120315A - 半導体装置基板 - Google Patents

半導体装置基板

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JPS6120315A
JPS6120315A JP60142664A JP14266485A JPS6120315A JP S6120315 A JPS6120315 A JP S6120315A JP 60142664 A JP60142664 A JP 60142664A JP 14266485 A JP14266485 A JP 14266485A JP S6120315 A JPS6120315 A JP S6120315A
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metal
substrate
semiconductor device
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ギルバート　アラン　ホーキンズ
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Eastman Kodak Co
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置基板に関する。本発明は、さらに詳
しく述べると、基板とその基板上の半導体材料の層の結
合体、そしてそのような結合体を製造する方法に関する
。
〔従来の技術〕
高性能の半導体装置が高価な耐熱性基板上に形成されて
いることは周知のところである。しかしながら、特定の
使途についてみた場合、最高の性能をもった半導体装置
を提供する製造方法に対する要求よりも半導体装置及び
半導体装置を使用したシステムを安価に製造することに
対する要求のほうが大である。例えば、ある特定のスイ
ッチを、最良の少数キャリヤー型半導体装置において許
容し得るものよｐも多量の不純物及び欠陥を有する材料
上に多数キャリヤー型半導体装置から形成することがで
きる。すなわち、少数キャリヤー型装置の場合には、周
知の通ｐ、キャリヤーが通常不存在である場合の平衡量
を上廻るキャリヤー、例えばｐ−形材料での電子、を注
入することが必要である。これらの注入石れた少数キャ
リヤーは、もしも欠陥が十分な量で存在するならば、そ
のまま残存することがない。しかしながら、多数キャリ
ヤー型装置の場合には、平衡量を上廻るキャリヤーの注
入は不必要であシ、また、したがって、欠陥が存在する
か否かということはさほど重要ではない。多数キャリヤ
ー型装置は唯一、それらの装置を低コストで製造し得る
場合に注目に値する。
半導体装置製造の１つのアプローチとしてポリシリコン
（多結晶シリコン）の真空蒸着がある。
この方法は、ポリシリコンを基板上に真空蒸着し、次い
でこのポリシリコンを再結晶シリコンに変換することか
らなる。このような方法は、しかしながら、約１４００
℃の蒸着温度を必要とする。プロセスを経費がかからな
いようにし、また、したがって、安価な多数キャリヤー
型装置の製造に有効ならしめるため、使用する基板はが
がる高温度に耐え得るものでなければならず、また、同
時に、基板自体も安価な材料から選択可能でなければな
らない。ところで、基材が高温耐性をもつためには一般
にその基板があまシ用いられていない高価な材料からな
ることが必要であ）、したがって、この事実と上述のよ
うな安価な基板を使用する試み゛との間にジレンマが存
在している。例えば、高温耐性には通常例えば水晶、セ
ラミックス又は特殊ガラスのような耐熱性材料の使用が
必要であり、また、このような材料は自体安価な製造に
寄与するものではない。
以下余白 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記したような従来の技術の欠点が今本発明が解決しよ
うとする問題点である。換言すると、本発明の目的は、
上記したような温度もしくはそれを上廻る温度での処理
を必要とする半導体装置に使用するための安価な基板を
提供することにある。
安価な有機重合体を使用した基板がこのような温度で使
用可能であるとは今まで考えられていない。
なぜなら、有機重合体は通常このような熱を許容し得な
いからである。金属電極は、いろいろな基板と半導体層
の中間にそれらの電極をサンドイッチすることが従来か
ら提案されているというものの、基板そのものの一部と
して使用されていない。
〔問題点を解決するための手段〕
上記した問題点は、本発明によれば、安価な半導体装置
用に構成された毛のであって、基板の損傷を回避するた
めに１０００℃もしくはそれ以上の温度で装置を処理す
るために必要な熱を放散せしめることが可能である安価
表基板によって解決することができる。
さらに詳しく述べると、本発明によれば、有機重合体の
層、金属又は金属合金の層、そして前記金属又は金属合
金の層を半導体装置から絶縁する誘電材料の層を主たる
構成要素として有してなる半導体装置基板が提供される
。
本発明の基板は、多数キャリヤー型半導体装置であって
、半導体材料を処理するために用いられる高温ポリシリ
コンから単結晶シリコンへかもしくけ非常に大きな粒径
、例えば１〜１００μｍ、をもった多結晶シリコンへの
再結晶に原因して限られ要時間について局部的にひきお
こされるような半導体装置を製造するのにとシわけ有利
である。
さらに加えて、本発明の基板は、非シリコン材料ｉ′使
用した任意のタイプの半導体装置を製造するためのもの
であって、再結晶のため以外の何らかの理由で半導体材
料を最低１０００℃の温度まで加熱することを包含する
製造方法において特に有用である。なお、１半導体材料
の処理”とは、それを本願明細書において記載した場合
、例えばアニーリング、ドーピング、？ンディング等の
ようなデバイス製造時の任意の工程（加熱を必要とする
）を指している。すなわち、基板では好ましくはポリシ
リコンを１４００℃の温度で全体的に再結晶化すること
を可能にすることが意図されているというものの、例え
ばポリシリコン粒子を増大させるかもしくは熱的に雪化
物を成長させるために基板を１０００℃もしくはそれ以
上の温度で処理することもまた可能になる。よく知られ
ているように、よシ小さな粒子から形成されたよシ大き
な粒子において利点を見い出すことができる。それとい
うのも、僅かな境界ドラッグにもとづいて生じるところ
の移動性の増加は半導体装置の性能をより良好なものに
するからである。１大粒子ポリシリコン”とは、それを
本願明細書において用いた場合、２〜１００μｍの寸法
をもった粒子を意味する。
本発明の基板には有機重合体の層が含まれ、筐た、この
層は好ましくは最下層として配置される。
次いで、この基板には、順番に、以下に記載のようにし
て選らばれる金属又は金属合金の層、そして誘電材料の
層がさらに含まれる。次いで、誘電材料の露出面（金属
層との接触面ではなく、その面から離れている）を使用
して半導体材料を受理する。誘電材料は、半導体材料を
金属層から電気的及び化学的に絶縁するために存在せし
められている。この材料は、また、基板上に形成された
半導体材料が金属層によって汚染せしめられるのを防止
する働きも有している。誘電材料が不存在である場合、
１０００℃もしくはそれ以上まで加熱することの結果と
して１景の金属原子の半導体材料中への望ましくない拡
散が発生するであろう。
）プリシリコンを単結晶シリコンに変換するかもしくは
大粒子のポリシリコンに変換することによって半導体装
置を構成するような場合、はんの短時間のすなわち、１
秒間未満の局部的な高温度加熱がその構成に包含される
ことは理解されるところである。有用な例として、１〜
１０μｍの面積に対して適用される１０〜１０　　ｓｅ
ｃ、の限られた時間をあげることができる。
本発明の基板を形成する場合には多くの有機重合体が有
用である。この重合体は自立のものであることができ、
そしてもしもそうでないならば、金属層上に流延するこ
とができる。以下に記載するように最大の耐熱性を臭え
九重合体が有用である。このような重合体の外、耐熱性
の低い重合体もまた有用である。かかる重合体は、特定
のぼりエステル、例えば４す（エチレンテレフタレート
）を包含する。後者の場合に、重合体のＴｇ　　（プラ
ス転移温度）がもし本２００℃未満であるならば、基板
上の半導体装置を１０００〜１４０００℃のような高温
度で処理する場合にその重合体が分解もしくは顕著に熱
膨張しないよう【するため、誘電材料の層の膜厚と金属
層のそれとを以下に詳細に記載するようにして調節する
。なお、本願明細書において使用した場合、″顕著な熱
膨張”とは、その膨張の度合が約１％よシも大きくない
ことを意味している。
非常に低い耐熱性をもった重合体を基板の形成に使用す
る場合には、その重合体において熱分解がひきおこされ
る以前にその重合体から熱を導出除去するのを補助する
ため、銅、銀又はアルミニウムを金属として選択するの
が最も有利である。
このような熱除去を行なうことを逸すると、重合体の溶
融又は崩壊を生じる傾向があシ、また、基板によって装
置に付与されるべき支持作用が損なわれる。
先に述べたように、最も好ましい重合体は、最大の耐熱
性を有しているもの、すなわち、最低２００℃のＴ、を
有しているものである。したがって、デ、／ン社から商
標名”　ＫＡＰＴＡＮ　’として入手可能であるものの
ようなポリイミドが有用である。ジカルゲン酸、有機ジ
オール及びそれらの誘導体から誘導された繰り返し単位
５〜６５モルチを有しておりかつそのためにＴｇが最低
２００℃であるような重合体がとりわけ有用である。こ
のような誘導体の有用な例は、対応する酸、酸塩化物。
エステル及び無水物を包含する。特に有用な例は、Ｄｉ
ｓｃｌｏｓｕｒｅ　）　Ｖｏｌ、　　１８Ｌ　Ｐｕｂ、
　４１８１３６　ｒ１９７９年５月刊の２９０頁、アイ
テムＡ〜アイテムＭにおいて記載されている。なお、リ
サーチ・ディスクロージャーの出版社を記すと、次の通
シである二ＫｅｎｎａＬｈ　Ｍａｍｏａ　Ｐｕｂｌｉｃ
ａｔｉｏｎａ＋Ｌｔｄ、　。
Ｔｈｅ　Ｏｌｄ　Ｈａｒｂｏｕｒｍａｓｔ＊ｒｂ＋　８
Ｎｏｒｔｈ　Ｓｔ、　ｒＫｍｓｖｏｒｔｈ＋　Ｈａｍｐ
ｓｈｉｒｅ　Ｐｏ１ｏ　７ＤＤＪｎｇｌａｎｄ。
包含される重合体の一例を示すと、４．４’−（ヘキサ
ヒドロ−４，７−メタノインメン−５−イリデン）ジフ
ェニレンテレフタレートを繰シ返し単位として有してい
るような重合体である。
有機重合体の層と接触させる金属の層についてみると、
任意の元素状金属又はその合金がかかる金属層の形成に
有用である。ここで、１金属“とは、６サーマル・コン
ダクティビティ・オプ・メタリック・エレメンツ・アン
ド・アロイズ（Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉ
ｔｙ　ｏｆ　Ｍｅｔａｌｌｉｃ（１９７０年）のなかで
金属として列挙されている元素を意味するということを
理解されたい。最高の熱伝導性を吃った金属が最も有用
であることは容易に理解することができるであろう。有
用な金属管熱伝導性の大き々ものから小さなものまでの
順で列挙していくと、銀、銅、金、アルミニウム、多結
晶ベリリウム、タングステン、マグネシウム、イリジウ
ム、モリブデンなどがある。どの金属を選択するかとい
うことは、一部についてみた場合、金属層の厚さならび
に誘電材料の層の厚さ及び重合体層のＴｇに依存するで
あろう。すなわち、金属層や誘電材料の層によって与え
られる効果に比較した場合、重合体層の膜厚は適当な熱
放散を達成するうえでさほど重要ではない。したがって
、熱の放散の場合、誘電層の膜厚及び金属層め膜厚が臨
界的である。誘電層の膜厚が増加すればするほど金属層
及びしたがって重合体層を加熱するのに要する時間が長
くなる。あるいは、誘導層に関して特定の膜厚が与えら
れている場合、比較的に乏しい熱伝導性を有するかもし
くは１０００℃よりも低い融点を有する金属であっても
°その金属の層が十分に厚膜である限シにおいて有用で
ある。すなわち、誘電層の膜厚がある好ましい範囲内に
ある場合、金属の加熱を膜厚方向において等温的に行な
うことができ、したがって、金属の膜厚全体が溶融温度
まで加熱されることがない限りその金属の表面が溶融せ
しめられることがない。
しかしガから、極端に厚膜の金属層、例えば約１０００
μｍ以上の膜厚を使用することを避けるため、３００°
Ｋにおける熱伝導性が少なくとも多結晶錫のそれと同じ
レベルであるような金属もしくけその合金が有用である
。多結晶錫の熱伝導性は、先に引用した文献のＶｏｌ、
１のなかで、Ｑ、６７Ｗ、ｃｒｎ−’　。
０に−１であると記載（“考察″）されている。なお、
このような錫の熱伝導性を本願明細書において参照した
場合、それは上記した特定の数値を意味することを理解
されたい。
金属層は本発明の実施に必須の構成要素であると考える
ことができる。なぜなら、もしもこの金属層がない場合
、上記した重合体は記載の加熱条件の下で劣化せしめら
れるかもしくは蒸発せしめられる傾向にあるからである
。
金属層の形成後に誘電材料の層を形成させる。
任意の誘電材料が有用であり、また、゛誘電材料″とは
、それを本願明細書において用いた場合、電気的及び熱
的伝導性が低いような材料を指している。最も好ましい
ものは二酸化珪素（５ｉｎ２’）であるというものの、
その他のもの、例えば窒化珪素、サファイヤ及びＡｔ、
２０．もまた有用である。
重合体層、金属層、そして誘電層のそれぞれの有用な膜
厚を考察した場合、それらの膜厚は１μｍから１ｏｏｏ
μｍまでの間である。重合体層の膜厚を選択する場合、
半導体装置の適当な支持体とする方向でその膜厚を選択
する。重合体層の場合、１１！ｍのような大きな膜厚も
また有用である。もしも゛重合体のＴｇが２００℃を下
廻るのであるならば、前記のように重合体層に熱的破壊
が発生するのを防止するため、誘電層の膜厚及び金属層
の膜厚を記載の範囲の上限とする。
半導体装置１０は、添付の図面に示されるように、基板
３０上に形成された単結晶シリコン又は大粒子ポリシリ
コン２０を有している。基板３０はまた、下のほうから
順に、有機重合体の層３２、金属又は金属合金の層３４
、そして誘電材料の層３６を有している。装置１０の実
際の電気的成分は説明の簡略化のために省略されている
。
上記した有機重合体は、好ましくけ、溶液の形から層と
して付着させるかもしくは押出成形又は圧縮成形し、そ
の後で溶剤を蒸発させる。その後、有機重合体の層上に
金属層を真空蒸着、ス・千ツタリング又は低温度で他の
手法で形成させる。別のやり方によれば、重合体を金属
層上に塗布することができる。
コレラノ工程ノ後、例１ｆ　ｔｏ−’　）　Ａ＝　（１
０−２Ｎ／ｍ”　）の酸素圧力下に反応性蒸着を行なう
ことによって二澄化珪素の層を金属層上に形成させて装
置の加工が可能な基板状態とする。
装置の加工は種々の常用の工程により行なうことができ
る。最も好ましい工程は、例えばクラウン蒸着によシ二
酸化珪素の層上にｆリシリコンを付着させ、その後で例
えばレーザー照射によりポリシリコンを単結晶シリコン
に再結晶することからなる工程である。溶融再結晶は、
１４００℃もしくはそれ以上の温度で実施することがで
きる。
別法によれば、前記したように、比較的に低い温度（例
えば１０００℃）において材料の粒径を若干改良するこ
とができる。
装置製造におけるその他の工程、例えばドーピング、イ
オンブレーティング、拡散、エツチング。
電極形成等はいずれも常用のものであり、したがって、
本願明細書ではこれらの工程についての説明を省略する
。
〔実施例〕
下記の例によって本発明をさらに説明する。
１０μｍ厚の４．４’−（ヘキサヒドロ−４，７−メタ
ノインダン−５−イリデン）ジフェニレンテレフタレー
トの単独重合体の層に２μｍ厚の錫の層を真空蒸着によ
って被覆した。次いで、この多結晶錦上に２μｍ厚の８
１０２の層を１Ｏ−２Ｎ／ｍ”酸素の真空を使用した５
ｔＯ２の反応性蒸着によって付着させた。このようにし
て形成された基板上に一すシリコンの最終被ｊｌｌ（４
０００Ｘ）を付着させた。
ドエル時間１〜１０００　ｃｍ／　ｓｅｃ及ヒヒーム径
１０〜１０００μｍのｙレーザーを用いてポリシリコン
を加熱したところ、そのポリシリコンの粒径が顕著に約
５〜２０μｍまで増加し、また、基板は未破壊のまま残
存した。
〔発明の効果〕
本発明によれば、半導体装置の輿造に用いられる高温度
に耐えることができる、特に半導体装置のための安価な
基板が提供される。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明による半導体装置基板の好ましい一例を
示した略示断面図である。図中、２０け半導体層、３０
は基板、３２は有機重合体層、３４は金属層、そして３
６Ｆｉ誘電材料層である。 以下余白

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、有機重合体の層、金属又は金属合金の層、そして前
    記金属又は金属合金の層を半導体装置から絶縁する誘電
    材料の層を主たる構成要素として有してなる半導体装置
    基板。
JP60142664A 1984-07-02 1985-07-01 半導体装置基板 Pending JPS6120315A (ja)

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