(57)【要約】【課題】  メタライゼーション構造を備える半導体デバイスおよびその製造方法を提供する。【解決手段】  半導体デバイス（１００）は、第１の面（１０１）および第２の面（１０２）を有する半導体基板（１１０）と、半導体基板（１１０）の第１の面（１０１）に形成された少なくとも１つのドーピング領域（１１１、１１２）とを含む。半導体デバイス（１００）は、半導体基板（１１０）の第１の面（１０１）にある、少なくとも１つのドーピング領域（１１１、１１２）の上に接触した第１のメタライゼーション構造（１２０）と、半導体基板（１１０）の第２の面（１０２）にある第２のメタライゼーション構造（１３０）とをさらに含む。第２のメタライゼーション構造（１３０）は、半導体基板（１１０）と共にシリサイド界面領域（１３５）を形成し、半導体基板（１１０）と共に非シリサイド界面領域（１３６）を形成する。【選択図】      図１Ｅ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面（１０１）および第２の面（１０２）を含む半導体基板（１１０）と、
前記半導体基板（１１０）の前記第１の面（１０１）に形成された少なくとも１つのドーピング領域（１１１、１１２）と、
前記半導体基板（１１０）の前記第１の面（１０１）にある、前記少なくとも１つのドーピング領域（１１１、１１２）の上に接触した第１のメタライゼーション構造（１２０）と、
前記半導体基板（１１０）の前記第２の面（１０２）にある第２のメタライゼーション構造（１３０）であって、前記半導体基板（１１０）と共に少なくとも１つのシリサイド界面領域（１３５）を形成し、前記半導体基板（１１０）と共に少なくとも１つの非シリサイド界面領域（１３６）を形成する第２のメタライゼーション構造（１３０）と
を備える半導体デバイス。
【請求項２】
前記半導体基板（１１０）がＳｉＣを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項３】
前記半導体基板（１１０）が、
前記半導体基板（１１０）の前記第１の面（１０１）にある第１の導電型の第１のドーピング領域（１１１）と、
前記半導体基板（１１０）の前記第１の面（１０１）にある第２の導電型の第２のドーピング領域（１１２）と
を備え、
前記第１のメタライゼーション構造（１２０）が、前記第１の導電型の前記第１のドーピング領域（１１１）および前記第２の導電型の前記第２のドーピング領域（１１２）上に接触している
請求項１または２に記載の半導体デバイス。
【請求項４】
前記第２のメタライゼーション構造（１３０）の前記少なくとも１つのシリサイド界面領域（１３５）および前記少なくとも１つの非シリサイド界面領域（１３６）が、前記半導体基板（１１０）の前記第２の面（１０２）に形成された第３のドーピング領域（１１３）と接触している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
前記第２のメタライゼーション領域（１３０）が、第１のメタライゼーション領域（１３１）および第２のメタライゼーション領域（１３２）を備え、前記第１のメタライゼーション領域（１３１）が、前記半導体基板（１１０）と共にそれぞれシリサイド界面領域（１３５）を形成し、前記第２のメタライゼーション領域（１３２）が、前記半導体基板（１１０）と共にそれぞれ非シリサイド界面領域（１３６）を形成する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項６】
前記第２のメタライゼーション領域（１３２）が、前記第１のメタライゼーション領域（１３１）を取り囲み、および／または前記第２のメタライゼーション領域（１３２）が、前記半導体基板（１１０）に直接接触している、請求項５に記載の半導体デバイス。
【請求項７】
前記第１のメタライゼーション領域（１３１）と前記第２のメタライゼーション領域（１３２）とが異なる金属を含む、請求項５または６に記載の半導体デバイス。
【請求項８】
前記第１のメタライゼーション領域（１３１）が、ニッケル、ニッケルを主成分として含有するニッケル合金、チタン、チタンを主成分として含有するチタン合金、金属窒化物、金属シリサイド、白金、およびアルミニウム、またはそれらの組合せの少なくとも１つを含み、
前記シリサイド界面領域（１３５）が金属シリサイドを含む
請求項５または７に記載の半導体デバイス。
【請求項９】
前記第２のメタライゼーション領域（１３０）が、前記第２のメタライゼーション領域（１３２）を含む第２の金属層（１３３）を備え、前記第２の金属層（１３３）が、前記第１のメタライゼーション領域（１３１）を完全に覆う、請求項５〜８のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項１０】
前記第２のメタライゼーション層（１３３）および前記第２のメタライゼーション領域（１３２）が、チタン、チタンを主成分として含有するチタン合金、窒化チタンなどの金属窒化物、白金、およびアルミニウム、またはそれらの組合せの少なくとも１つを含む、請求項５〜９のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項１１】
前記半導体基板（１１０）の前記第１の面（１０１）にあるパッシベーション構造（２５０）をさらに備え、前記パッシベーション構造（２５０）が、前記第１のメタライゼーション構造（１２０）の側縁部を覆い、少なくとも１つの開口部（２５４）を備えて、前記第１のメタライゼーション構造（１２０）の中央部分を露出させる
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項１２】
双極パワーデバイスおよび単極パワーデバイスの一方である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項１３】
少なくとも１つのリード構造（２６１）を備えるキャリア基板（２６０）をさらに備え、前記半導体デバイス（２００）が、前記第２のメタライゼーション構造（２３０）において前記キャリア基板（２６０）の前記リード構造（２６１）にはんだ付けされる
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項１４】
前記半導体基板（２１０）の前記第２の面（２０２）において、前記第１のメタライゼーション領域（２３１）間に、窒素、リン、ヒ素、またはそれらの組合せでドープされた領域などのｎ型ドープ領域（２３９）をさらに備える
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項１５】
半導体デバイスを製造するための方法であって、
第１の面（１０１）および第２の面（１０２）を備える半導体基板（１１０）を提供することと、
前記半導体基板（１１０）の前記第１の面（１０１）に少なくとも１つのドーピング領域（１１１、１１２）を形成することと、
第１のメタライゼーション構造（１２０）を、前記半導体基板（１１０）の前記第１の面（１０１）において、前記少なくとも１つのドーピング領域（１１１、１１２）の上に接触して形成することと、
その後、第２のメタライゼーション構造（１３０）を前記半導体基板（１１０）の前記第２の面（１０２）に形成することであって、前記第２のメタライゼーション構造（１３０）が、前記半導体基板（１１０）と共に少なくとも１つのシリサイド界面領域（１３５）を形成し、前記半導体基板（１１０）と共に少なくとも１つの非シリサイド界面領域（１３６）を形成する、第２のメタライゼーション構造（１３０）を形成することと
を含む方法。
【請求項１６】
前記第２のメタライゼーション構造（１３０）を形成することが、
第１のメタライゼーション領域（１３１）を、前記半導体基板（１１０）の前記第２の面（１０２）の上に接触して形成することと、
前記第１のメタライゼーション領域（１３１）を熱アニールして、前記第１のメタライゼーション領域（１３１）と前記半導体基板（１１０）との間に前記少なくとも１つまたはそれぞれのシリサイド界面領域（１３５）を形成することと、
第２のメタライゼーション領域（１３２）を、前記半導体基板（１１０）の前記第２の面（１０２）の上に接触して形成することであって、前記第２のメタライゼーション領域（１３２）が、前記半導体基板（１１０）と共に、前記少なくとも１つのまたはそれぞれの非シリサイド界面領域（１３６）を形成する、第２のメタライゼーション領域（１３２）を形成することと
を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のメタライゼーション領域（２３１）を形成することが、第１の金属層（２３８）を、前記半導体基板（２１０）の前記第２の面（２０２）の上に接触して形成するステップと、エッチングマスク（２４０）を使用して前記第１の金属層（２３８）をエッチングして、前記第１のメタライゼーション領域（２３１）を形成することとを含み、
第２のメタライゼーション領域（２３２）を形成することが、第２の金属層（２３３）を形成することを含み、前記第２の金属層（２３３）が、前記第１のメタライゼーション領域（２３１）を完全に覆い、前記第１のメタライゼーション領域（２３１）間に前記第２のメタライゼーション領域（２３２）を形成する
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２のメタライゼーション構造（２３０）を形成することの前に、前記半導体基板（２１０）の前記第１の面（２０１）にパッシベーション構造（２５０）を形成することであって、前記パッシベーション構造（２５０）が、前記第１のメタライゼーション構造（２２０）の側縁部を覆い、少なくとも１つの開口部を備えて、前記第１のメタライゼーション構造（２２０）の中央部分を露出すること
をさらに含む請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
半導体デバイスを製造するための方法であって、
第１の面（２０１）および第２の面（２０２）を備える半導体基板（２１０）を供給することと、
第１の金属層（２３８）を、前記半導体基板（２１０）の前記第２の面（２０２）の上に接触して形成することと、
前記第１の金属層（２３８）上にマスク（２４０）を形成することであって、前記マスク（２４０）が、前記第１の金属層（２３８）の一部を露出させる開口部を備える、マスク（２４０）を形成することと、
エッチングマスクとして前記マスク（２４０）を用いて前記第１の金属層（２３８）をエッチングして、前記半導体基板（２１０）の前記第２の面（２０２）から前記第１の金属層（２３８）の前記露出部分を除去し、第１のメタライゼーション領域（２３１）を形成し、前記第１のメタライゼーション領域（２３１）が前記半導体基板（２１０）の前記第２の面（２０２）上に残る、前記第１の金属層（２３８）をエッチングすることと、
前記第１のメタライゼーション領域（２３１）と前記半導体基板（２１０）の前記第２の面（２０２）とを加熱して、前記第１のメタライゼーション領域（２３１）と前記半導体基板（２１０）との間にシリサイド界面領域（２３５）を形成するステップであって、前記半導体基板（２１０）の前記第２の面（２０２）が、前記半導体基板（２１０）の前記第１の面（２０１）よりも高い温度に加熱される、前記第１のメタライゼーション領域（２３１）と前記半導体基板（２１０）の前記第２の面（２０２）とを加熱することと、
第２の金属層（２３３）を、前記半導体基板（２１０）の前記第２の面（２０２）の上に接触して形成することであって、前記第２の金属層（２３３）が、前記第１のメタライゼーション領域（２３１）を完全に覆い、前記半導体基板（２１０）と共に１つまたは複数の非シリサイド界面領域（２３６）を形成する、第２の金属層（２３３）を形成することと
を含む方法。
【請求項２０】
前記第１の金属層を形成する前に、
前記半導体基板（２１０）の前記第１の面（２０１）に少なくとも１つのドーピング領域（１２１、２１２）を形成することと、
第１のメタライゼーション構造（２２０）を、前記半導体基板（２１０）の前記第１の面（２０１）において、前記少なくとも１つのドーピング領域（２１１、２１２）の上に接触して形成することと、
任意選択で、前記半導体基板（２１０）の前記第１の面（２０１）にパッシベーション構造（２５０）を形成することであって、前記パッシベーション構造（２５０）が、前記第１のメタライゼーション構造（２２０）の側端部を覆い、少なくとも１つの開口部（２５４）を備えて、前記第１のメタライゼーション構造（２２０）の中央部分を露出させる、パッシベーション構造（２５０）を形成することと
をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１のメタライゼーション領域（２３１）および前記半導体基板（２１０）の前記第２の面（２０２）を加熱することが、
前記第１のメタライゼーション領域（２３１）および前記半導体基板（２１０）の前記第２の面（２０２）に少なくとも１つのレーザビームを向けること
を含む、請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１のメタライゼーション領域（２３１）の形成後に、前記半導体基板（２１０）の前記第２の面（２０２）に、窒素、ヒ素、リン、またはそれらの組合せなどのｎ型ドーパントを注入すること
をさらに含む請求項１５〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で述べる実施形態は、シリサイド領域および非シリサイド領域を有するメタライゼーション構造を備える半導体デバイスに関する。さらなる実施形態は、シリサイド領域および非シリサイド領域を有するメタライゼーション構造を備える半導体デバイスを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスは、半導体基板の活性領域に接触するように金属構造を含む。例えば、通常、Ａｌベースの金属構造または層が、半導体基板の表側にある活性領域と接触して形成される。Ａｌベースの金属構造に取り付けられたボンドワイヤは、半導体デバイスが組み込まれたまたは埋め込まれたパッケージのリードアウトに接続できるようにする。パッケージの例は、単一の半導体デバイスを収容するため、または２つ以上の個別の半導体デバイスを含むパワーモジュールを収容するための個別のＴＯパッケージである。
【０００３】
縦型半導体デバイスは、いわゆる裏面メタライゼーションによって提供される半導体基板の裏面に、追加の電気接点を必要とする。半導体基板に低オーミック接触抵抗を提供することに加えて、裏面メタライゼーションは、半導体基板とハウジングまたはキャリア基板との機械的接続も提供する。通常、裏面メタライゼーションは、リードフレームにはんだ付けされる。はんだ接続は、半導体デバイスの寿命を通じて高い信頼性である必要があり、半導体デバイスの動作中に発生する熱サイクルに起因する機械的応力に耐えられるべきである。
【０００４】
良好で信頼性の高いオーミック接続を提供するために、半導体基板と共にシリサイド界面を形成することが可能な金属層は、通常は半導体基板と直接接触して形成される。その後、シリサイド界面層は、熱アニールと、それに続く良好なはんだ付け性を有する金属層の堆積とによって形成される。半導体基板用の材料としてＳｉＣが用いられる場合、金属とＳｉＣとの反応により、炭素クラスタまたはＣクラスタが形成されることがある。これらのＣクラスタは、金属層の穿孔のように作用し、したがって金属層の機械的安定性を低下させる可能性がある。
【０００５】
金属層の材料組成および熱アニールのプロセス条件を適宜選択することによって、Ｃクラスタの形成を減少させる試みがなされている。しかし、さらなる改善が必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態によれば、半導体デバイスは、第１の面および第２の面を有する半導体基板と、半導体基板の第１の面に形成された少なくとも１つのドーピング領域とを含む。半導体基板の第１の面にある第１のメタライゼーション構造は、少なくとも１つのドーピング領域の上に接触している。半導体基板の第２の面にある第２のメタライゼーション構造は、半導体基板と共に少なくとも１つのシリサイド界面領域を形成し、半導体基板と共に少なくとも１つの非シリサイド界面領域を形成する。
【０００７】
一実施形態によれば、半導体デバイスは、第１の面および第２の面を有する半導体基板と、半導体基板の第１の面に形成された少なくとも１つのドーピング領域とを含む。半導体基板の第１の面にある第１のメタライゼーション構造は、少なくとも１つのドーピング領域の上に接触している。半導体基板の第２の面にある第２のメタライゼーション構造は、半導体基板と共に異なる接着性の領域を形成する。
【０００８】
一実施形態によれば、半導体デバイスを製造するための方法は、第１の面および第２の面を有する半導体基板を提供するステップを含む。少なくとも１つのドーピング領域が、半導体基板の第１の面に形成される。第１のメタライゼーション構造は、半導体基板の第１の面において、少なくとも１つのドーピング領域の上に接触して形成される。第２のメタライゼーション構造は、半導体基板の第２の面に形成され、第２のメタライゼーション構造は、半導体基板と共に少なくとも１つのシリサイド界面領域を形成し、半導体基板と共に少なくとも１つ、または複数の非シリサイド界面領域を形成する。
【０００９】
一実施形態によれば、半導体デバイスを製造するための方法は、第１の面および第２の面を有する半導体基板を提供するステップを含む。第１の金属層は、半導体基板の第２の面の上に接触して形成される。第１の金属層上にマスクが形成され、マスクは、第１の金属層の一部を露出させる開口部を備える。エッチングマスクとして上記マスクを用いて第１の金属層がエッチングされて、半導体基板の第２の面から第１の金属層の露出部分を除去し、第１のメタライゼーション領域を形成し、第１のメタライゼーション領域が半導体基板の第２の面上に残る。第１のメタライゼーション領域と半導体基板の第２の面とが加熱されて、第１のメタライゼーション領域と半導体基板との間にシリサイド界面領域を形成し、半導体基板の第２の面が、半導体基板の第１の面よりも高い温度に加熱される。第２の金属層が、半導体基板の第２の面の上に接触して形成され、この第２の金属層は、第１のメタライゼーション領域を完全に覆い、半導体基板と共に１つまたは複数の非シリサイド界面領域を形成する。
【００１０】
以下の詳細な説明を読み、添付図面を参照すれば、当業者は追加の特徴および利点を理解されよう。
【００１１】
図面中の構成要素は必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を説明することに重点が置かれている。さらに、図面中、同様の参照符号は対応する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】一実施形態による方法のプロセスを示す図である。
【図１Ｂ】一実施形態による方法のプロセスを示す図である。
【図１Ｃ】一実施形態による方法のプロセスを示す図である。
【図１Ｄ】一実施形態による方法のプロセスを示す図である。
【図１Ｅ】一実施形態による方法のプロセスを示す図である。
【図２Ａ】一実施形態による方法のプロセスを示す図である。
【図２Ｂ】一実施形態による方法のプロセスを示す図である。
【図２Ｃ】一実施形態による方法のプロセスを示す図である。
【図２Ｄ】一実施形態による方法のプロセスを示す図である。
【図２Ｅ】一実施形態による方法のプロセスを示す図である。
【図３Ａ】一実施形態による方法のプロセスの変形形態を示す図である。
【図３Ｂ】一実施形態による方法のプロセスの変形形態を示す図である。
【図４Ａ】様々な実施形態による第１のメタライゼーション領域および第２のメタライゼーション領域のパターンを示す図である。
【図４Ｂ】様々な実施形態による第１のメタライゼーション領域および第２のメタライゼーション領域のパターンを示す図である。
【図４Ｃ】様々な実施形態による第１のメタライゼーション領域および第２のメタライゼーション領域のパターンを示す図である。
【図５】ＲＴＡプロセス後の連続金属層を含む裏面メタライゼーションのＴＥＭ分析を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な説明では添付図面を参照する。添付図面は本発明の一部を構成し、添付図面には、本発明を実施することができる特定の実施形態を例示として示す。これに関して、「上部」、「底部」、「前」、「後」、「先行する」、「後に続く」、「側方」、「垂直」、「下」、「下側」、「上」、「上側」など向きを表す用語は、言及している図面の向きを基準として使用する。実施形態の構成要素を多くの異なる向きで位置決めすることができるので、向きを表す用語は例示目的で使用され、なんら限定するものではない。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、構造的または論理的な変更を行うことができることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではなく、本発明の範囲は、添付の請求項によって定義される。記載する実施形態は、特定の文言を使用するが、これは、添付の請求項の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【００１４】
本明細書で使用するとき、用語「有する」、「含有する」、「含む」、「備える」などは、記載する要素または特徴の存在を示すが、追加の要素または特徴を排除しない非限定的な用語である。文脈上特に明記しない限り、冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、単数と共に複数も含むことを意図している。
【００１５】
本明細書では、半導体基板の第２の表面は、半導体基板の下側の表面または裏側の表面によって形成されるとみなされ、第１の表面は、半導体基板の上側の表面、表側の表面、または主表面によって形成されるとみなされる。したがって、本明細書で使用する用語「上」および「下」は、この向きを考慮して、ある構造的特徴と別の構造的特徴との相対的位置を表す。
【００１６】
用語「電気的接続」および「電気的に接続され」は、２つの素子間のオーミック接続を表す。
【００１７】
図面中の構成要素は必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を説明することに重点が置かれている。さらに、図面中、同様の参照符号は対応する部分を表す。
【００１８】
図１Ａ〜１Ｅに、一実施形態による方法のプロセスを示す。
【００１９】
第１の面１０１と、第１の面１０１の逆側の第２の面１０２とを有する半導体基板１１０が提供される。半導体基板１１０は、第１の導電型の第１のドーピング領域１１１を含むことができる。この実施形態では、第１の導電型は、ｎドープ型であるが、ｐドープ型でもよい。第１のドーピング領域１１１は、半導体基板１１０に形成される半導体デバイスのドリフト領域を形成することができる。
【００２０】
第２の導電型の第２のドーピング領域１１２を半導体基板１１０に形成することができ、特に第１のドーピング領域１１１に組み込むことができる。第１のドーピング領域１１１および第２のドーピング領域１１２はｐｎ接合を形成し、このｐｎ接合は、半導体基板１１０の第１の面１０１から第２の面１０２への電流を制御するための主または負荷ｐｎ接合である。第２のドーピング領域１１２は、半導体基板１１０の第１の面１０１に形成される。
【００２１】
半導体基板１１０は、半導体構成要素を製造するのに適した任意の半導体材料から形成することができる。そのような材料の例としては、限定はしないがいくつか挙げると、シリコン（Ｓｉ）などの元素半導体材料；炭化ケイ素（ＳｉＣ）またはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）などのＩＶ族化合物半導体材料；ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、リン化インジウムガリウム（ＩｎＧａＰ）、またはリン化インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓＰ）などの２元、３元、または４元ＩＩＩ−Ｖ半導体材料；ならびにテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）およびテルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ）などの２元または３元ＩＩ−ＶＩ族半導体材料がある。上述した半導体材料は、ホモ接合半導体材料とも呼ばれる。２つの異なる半導体材料を組み合わせると、ヘテロ接合半導体材料が形成される。ヘテロ接合半導体材料の例としては、限定はしないが、シリコン（ＳｉｘＣ１−ｘ）およびＳｉＧｅヘテロ接合半導体材料が挙げられる。パワー半導体用途では、現在、主にＳｉ、ＳｉＣ、およびＧａＮ材料が使用されている。この実施形態では、半導体材料はＳｉＣである。
【００２２】
図１Ａには複数の第２のドーピング領域１１２が示されており、これら第２のドーピング領域１１２は、図１Ａ〜１Ｅの半導体基板１１０の垂直断面において側方で互いに離間されている。側方で離間されている第２のドーピング領域１１２間の第１のドーピング領域１１１の部分は、半導体基板１１０の第１の面１０１まで延びている。半導体基板１１０の第１の面１０１において、第１のドーピング領域１１１と第２のドーピング領域１１２とは、交互に、または所与のパターンで配置される。各第２のドーピング領域１１２が、第１のドーピング領域１１１とそれぞれｐｎ接合を形成する。第１のドーピング領域１１１は、第２のドーピング領域１１２よりも半導体基板１１０の深くまで延びている。
【００２３】
半導体基板１１０は、半導体基板１１０の第２の面１０２まで延びる第３のドーピング領域１１３をさらに含む。第３のドーピング領域１１３は、第１の導電型の高濃度ドープ領域でよく、ダイオードのカソード領域または電界効果トランジスタのドレイン領域を形成することができる。さらなる実施形態では、第３のドーピング領域１１３は、ＩＧＢＴの裏面エミッタを形成することができる。第３のドーピング領域１１３は、第１のドーピング領域１１１とｎｎ界面またはｐｐ界面を形成してよい。あるいは、第３のドーピング領域１１３は、第１のドーピング領域１１１とｐｎ接合を形成してもよい。
【００２４】
第３のドーピング領域１１３は、エピタキシャル層が形成されているウェハの高濃度ドープ部分によって形成することができる。第１のドーピング領域１１１および第２のドーピング領域１１２は、エピタキシャル層内に組み込まれる。例えば、第３のドーピング領域１１３は、高濃度ｎドープすることができる４Ｈ−ＳｉＣ基板によって形成することができる。第３のドーピング領域１１３は、厚さ約１１０μｍにすることができる。第１のドーピング領域１１１および第２のドーピング領域１１２は、共通のエピタキシャル層内に一体的に形成され、このエピタキシャル層は、ベースドーピング濃度が２×１０−１６ｃｍ−３であり、厚さが約４．５μｍであるｎドープ層でよい。厚さは、最終的な半導体デバイスの所望の定格阻止電圧に依存し、数マイクロメートル〜数百マイクロメートルの範囲内でよい。
【００２５】
あるいは、第１のドーピング領域１１１と、第２のドーピング領域１１２と、第３のドーピング領域１１３とが共通のエピタキシャル層に形成される。共通のエピタキシャル層が形成されたウェハは除去されており、したがって図１Ａには示されていない。
【００２６】
図１Ｂに示すように、第１のメタライゼーション構造１２０が、半導体基板１１０の第１の面１０１の上に、ならびに第１のドーピング領域１１１、第２のドーピング領域１１２、または両方のドーピング領域１１１、１１２の上に接触して形成される。図１Ｂは、第１のドーピング領域１１１と第２のドーピング領域１１２の両方との第１のメタライゼーション構造１２０の接触を示している。
【００２７】
第１のメタライゼーション構造１２０は、第１の金属層１２１と、第１の金属層１２１上の第２の金属層１２２とを含むことができる。第１の金属層１２１は、半導体基板１１０の第１の面１０１と第２の金属層１２２との間に配置することができる。さらに、第１の金属層１２１は、半導体基板１１０の第１の面１０１と、第１のドーピング領域１１１および／または第２のドーピング領域１１２とに直接接触している。
【００２８】
第１のメタライゼーション構造１２０の第１の金属層１２１は、例えば、第１の面１０１に露出した第１のドーピング領域１１１の部分とそれぞれショットキー接触を形成し、第２のドーピング領域１１２とそれぞれオーミック接触を形成することができる。第１の金属層１２１は、例えば窒化モリブデン層でよく、第１のドーピング領域１１１との良好なショットキー接触の形成を可能にする。
【００２９】
一実施形態によれば、第１のメタライゼーション構造１２０は、半導体基板１１０とシリサイド界面領域を形成しない。代替実施形態では、第１のメタライゼーション構造１２０は、所与の区域にシリサイド界面領域を形成することがある。
【００３０】
第１の金属層１２１上の第２の金属層１２２は、例えば銅層、または銅を主成分として含有する銅合金の層でよく、低オーミック抵抗層を提供し、この層はまた、半導体デバイスの動作中に発生する熱を分散および放散する。
【００３１】
第２の金属層１２２は、通常は第１の金属層１２１よりも厚く、放熱性を改良する。第１の金属層１２１は、主に所望のショットキーおよびオーミック接触を提供する働きをするので、非常に厚くする必要はない。半導体基板１１０への銅の移動は望ましくないので、第１の金属層１２１は、銅または他の金属イオンに対する拡散障壁としても機能して、銅または他の金属イオンが半導体基板１１０に拡散しないようにすることもできる。
【００３２】
図１Ａおよび１Ｂは、基本的に、半導体基板１１０の第１の面１０１でのいわゆるフロントエンドプロセスを表す。これらのフロントエンドプロセスは通常、全てのドーピング領域の形成と、第１の面１０１でのドーピング領域の表側コンタクトメタライゼーションの形成とを含む。
【００３３】
図１Ｃ〜１Ｅは、半導体基板１１０の第２の面１０２での第２のメタライゼーション構造１３０の形成に関するプロセスを示す。これらのプロセスは通常、フロントエンドプロセスの後、すなわち、第１の面１０１にドーピング領域および表側コンタクトメタライゼーションが形成された後に行われる。それに加えて、第２のメタライゼーション構造を形成する前に、第１の面１０１にパッシベーション構造（不図示）が形成されてもよい。
【００３４】
第１のメタライゼーション構造１２０は、互いに積層された１つまたは複数の連続する層を含む。これとは異なり、第２のメタライゼーション構造１３０は、パターン形成された金属部分と、任意選択の追加の連続する金属層とを含む。半導体基板１１０は、第２の面１０２では、少なくとも２つの異なる金属または異なる金属合金部分と接触しており、第１の面１０１では、通常は１つの金属または金属合金と接触している。
【００３５】
さらなる実施形態では、半導体基板１１０の第１の面１０１は、第１のメタライゼーション構造１２０を共に形成する異なる金属からなる金属部分と接触していてもよい。
【００３６】
図１Ｃに示すように、第１のメタライゼーション領域１３１のパターンが、半導体基板１１０の第２の面１０２上に直接接触して形成される。第１のメタライゼーション領域１３１のパターンは、例えば、まず連続金属層を形成し、次いで連続金属層の一部を選択的に除去して、半導体基板１１０の第２の面１０２上に第１のメタライゼーション領域１３１のみを残すことによって形成することができる。代替手法では、第１のメタライゼーション領域１３１が形成されない領域において、半導体基板１１０の第２の面１０２上に補助マスクが形成され、次いで、第１のメタライゼーション領域１３１用の金属のブランク堆積が行われ、補助マスクまで及ぶ研磨バックまたはエッチバックステップが行われ、それにより第１のメタライゼーション領域１３１のみが残る。その後、補助マスクが除去される。
【００３７】
第１のメタライゼーション領域１３１の所望のパターンを形成する任意のプロセスを使用することができ、金属パターン形成プロセスと呼ばれる。
【００３８】
さらなるプロセスにおいて、図１Ｄに示すように、第２の面１０２と、第１のメタライゼーション領域１３１のパターンとが選択的に熱アニールを施される。この熱アニールは、熱シリサイド化アニールとも呼ばれる。熱アニールは、半導体基板１１０の第１の面１０１を比較的低い温度に保ちつつ半導体基板１１０の第２の面１０２が高温に加熱されるように行われる。熱アニール中、半導体基板１１０の第１の面１０１での温度も上昇することがあるが、限界温度には達しない。
【００３９】
一実施形態によれば、熱アニールは、半導体基板１１０の第２の面１０２にレーザビームを向けて、半導体基板１１０の第２の面１０２のシリサイド化を開始するのに十分に高い温度まで第１のメタライゼーション領域１３１のパターンを加熱することを含み、ここで、第１のメタライゼーション領域１３１のパターンは半導体基板１１０と接触する。そのようなプロセスは、レーザ熱アニール（ＬＴＡ）と呼ばれる。第１のメタライゼーション領域１３１のパターンに使用される金属に応じて、第２の面１０２が加熱される最低温度は変化し得るが、通常は１０００℃を超える温度が望ましい。
【００４０】
半導体基板１１０の第１の面１０１は、通常は４００℃未満に保たれて、第１の面１０１での半導体基板１１０のシリサイド化を避け、第１のドーピング領域１１１および第２のドーピング領域１１２のドーパントの拡散を制限する。第１の面１０１に形成される構造、すなわち第１のメタライゼーション構造１２０の第１の金属層１２１と半導体基板１１０との間の界面と、第１のドーピング領域１１１および第２のドーピング領域１１２ならびに任意のさらなるドーピング領域の位置およびドーパント分布とは、第２の面１０２での熱アニールによって影響されないか、またはわずかしか影響を受けない。
【００４１】
第１のメタライゼーション構造１２０の厚い第２の金属層１２２は、ヒートシンクとして機能するので、第１の面１０１を臨界温度未満に保つのを助けることができる。さらに、第２の金属層１２２を大きな金属ヒートシンクと接触させて配置することもでき、第２の面１０２のアニール時に半導体基板１１０の第１の面１０１が低温で保たれることをさらに良く保証する。
【００４２】
第２の面１０２の加熱は通常、短時間で、かつ第１のメタライゼーション領域１３１のパターンの融点未満に制限される。レーザビームは、ビーム幅が限られているので、所望の温度が実現されるように所与の走査速度で第２の面１０２にわたって走査される。レーザビームは、図１Ｄに矢印１８０によって示してある。
【００４３】
第２の面１０２にわたってレーザビームを走査することによって半導体基板１１０にエネルギーが局所的にのみ導入されるので、加熱は、主として、レーザビームと半導体基板１１０とが直接相互作用している領域に限定される。これにより、第２の面１０２の特定の部分を選択的にアニールすることも可能になる。
【００４４】
代替実施形態では、熱アニールに１つまたは複数のフラッシュランプが使用されることがある。そのようなアニールは、急速熱アニール（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ：ＲＴＡ）と呼ぶことができる。
【００４５】
熱アニールにより、第１のメタライゼーション領域１３１の金属は、半導体基板１１０と反応し、図１Ｄに示すようにシリサイド界面領域１３５を形成する。シリサイド界面領域１３５の厚さは、図１Ｄでは単に例示の目的で誇張されている。第１のメタライゼーション領域１３１は、シリサイドに完全に変換する必要はない。第１のメタライゼーション領域１３１の金属と半導体基板１１０との界面領域のみが反応すればよい。
【００４６】
第１のメタライゼーション領域１３１は、ニッケル（Ｎｉ）などの遷移金属、もしくはニッケルを主成分として含有するニッケル合金；またはチタン（Ｔｉ）、もしくはチタンを主成分として含有するチタン合金；窒化チタン（ＴｉＮ）などの遷移金属の窒化物；チタンシリサイド（ＴｉＳｉ）などの遷移金属のシリサイド；白金（Ｐｔ）またはアルミニウム（Ａｌ）；またはこれらの金属、遷移金属、窒化物、およびシリサイドの組合せを含むことができ、またはそれらからなることがある。例えば、ニッケルは、低い電気接触抵抗を有するシリサイド界面領域を形成する。したがって、ニッケルシリサイド界面領域１３５は、半導体基板１１０と第２のメタライゼーション領域１３０との低いオーミック電気接続を提供する。通常は、Ｎｉ２Ｓｉを含むシリサイド界面領域１３５は、優れた低いオーミック接触抵抗を提供する。代替物は、タングステンシリサイド界面領域１３５を形成するタングステンである。
【００４７】
さらなるプロセスでは、図１Ｅに示すように、離間されている第１のメタライゼーション領域１３１間に１つまたは複数の第２のメタライゼーション領域１３２が形成される。第２のメタライゼーション領域１３２は、第２の面１０２上に堆積されて第１のメタライゼーション領域１３１を完全に覆って埋める第２の金属層１３３の一部でよい。
【００４８】
第２のメタライゼーション領域１３２の主な目的は、半導体基板１１０に対する機械的接着性を向上させることである。第２のメタライゼーション領域１３２は、第１のメタライゼーション領域１３１よりも、半導体基板１１０に対する接着性が強い。したがって、第２のメタライゼーション構造１３０は、異なる接着性および異なるオーミック接触抵抗の領域を含む。より高い接着性の領域（すなわち第２のメタライゼーション領域１３２）を、より低い接着性であるがより低い接触抵抗である領域（すなわち第１のメタライゼーション領域１３１）と交互にすることができる。
【００４９】
第２のメタライゼーション領域１３２は、半導体基板１１０と非シリサイド界面領域１３６を形成し、第１のメタライゼーション領域１３１は、半導体基板１１０とシリサイド界面領域１３５を形成する。第１のメタライゼーション領域１３１と第２のメタライゼーション領域１３２は、通常は互いに一体であり、第２のメタライゼーション構造１３０の一部を共に形成する。特に、第１のメタライゼーション領域１３１と第２のメタライゼーション領域１３２は、互いに直接電気接触していてよく、すなわち互いに直に隣接していてよい。一実施形態によれば、半導体デバイスは、少なくとも１つのシリサイド界面領域１３５を含む。さらなる実施形態では、半導体デバイスは、複数のシリサイド界面領域１３５を含み、これらを任意選択で互いに離間させることができる。
【００５０】
構造的安定性を向上させるために、第２の金属層１３３は第２のメタライゼーション領域１３２と一体であり、第２のメタライゼーション領域１３２は、半導体基板１１０の第２の面１０２に向かう延長部として形成される。第２の金属層１３３は、第２のメタライゼーション領域１３２と共に、第１のメタライゼーション領域１３１を完全に取り囲み、第１のメタライゼーション領域１３１と冶金的結合を形成する。特に、第２の金属層１３３は、第２のメタライゼーション領域１３２と共に、半導体基板１１０とは逆の第１のメタライゼーション領域１３１の側で第１のメタライゼーション領域１３１を完全に取り囲むことができる。例えば、第２のメタライゼーション領域１３２は、第２の金属層１３３から延びていてよく、および／または第２のメタライゼーション領域１３２と一部片で形成されてもよい。第２の金属層１３３は、第１のメタライゼーション領域１３１のための機械的安定化機能を有することがある。例えば図１Ｅに示すような断面図では、第２の金属層１３３および第２のメタライゼーション領域１３１は櫛形構造を形成し、櫛の間の空間が、第１のメタライゼーション領域１３１で埋められる。第１のメタライゼーション領域１３１および第２のメタライゼーション領域１３２は、半導体基板１１０の第２の面１０２に面する側では、半導体基板１１０の第２の面１０２と接触する第２のメタライゼーション構造１３０の実質的に平坦な表面を共に提供する。
【００５１】
一実施形態によれば、第２の金属層１３３および第２のメタライゼーション領域１３２は、第１のメタライゼーション領域１３１とは異なる金属または金属合金から形成することができる。これにより、それぞれの金属領域の特性を特定のニーズに適合させることができるようになる。一実施形態によれば、第２のメタライゼーション領域１３２を含む第２の金属層１３３は、チタン、チタンを主成分として含有する合金、窒化チタンもしくは他の窒化物、白金、アルミニウム、またはこれらの金属および金属窒化物の組合せもしくは合金を含む、またはそれらからなる。チタンは、半導体基板１１０の半導体材料に対する非常に良好な接着性を示し、したがって、第２のメタライゼーション構造１２０の全体的な機械的安定性および接着性を改良する。強い接着性の第２の金属層１３３が第１のメタライゼーション領域１３１を完全に覆うので、信頼性の高い構造が得られ、これはまた、第１のメタライゼーション領域１３１が確実に接着性を保てるようにする。
【００５２】
一実施形態によれば、第２の金属層１３３と、第２のメタライゼーション領域１３２と、第１のメタライゼーション領域１３１とが同じ金属または同じ金属合金から形成される。例えば、第２の金属層１３３および第２のメタライゼーション領域１３２はタングステンから形成され、熱シリサイド化アニールを受けないので、非シリサイド界面領域１３６を形成する。第１のメタライゼーション領域１３１もタングステンから形成することができ、熱シリサイド化アニールを受けたので、シリサイド界面領域１３５を形成することができる。第１のメタライゼーション領域１３１と第２のメタライゼーション領域１３２とに同じ材料を用いることによって、第１のメタライゼーション領域１３１と第２のメタライゼーション領域１３２との接触性および接着性も改良される。
【００５３】
また、第１のメタライゼーション領域１３１と第２のメタライゼーション層１３３とは、低オーミック界面を形成し合っている。これは、第１のメタライゼーション領域１３１と、第２のメタライゼーション領域１３２を含む第２の金属層１３３とによって形成されるパターン形成メタライゼーション構造全体の全体的な低オーミック抵抗に寄与する。
【００５４】
第２の金属層１３３は、金属のコンフォーマルな堆積によって形成することができ、隣接する第１のメタライゼーション領域１３１間の空間を埋め、第１のメタライゼーション領域１３１によって覆われていない半導体基板１１０の第２の面１０２の部分と密着して接触する。金属堆積は、第１のメタライゼーション領域１３１間の空間が完全に埋められ、所望の層厚さが得られるまで続く。通常は、第２の金属層１３３および第２のメタライゼーション領域１３２の堆積のために、電子ビーム蒸着またはスパッタリングプロセスが使用される。一例は、Ｔｉ堆積である。
【００５５】
一実施形態によれば、第２の金属層１３３と第１のメタライゼーション領域１３１との密着接触および冶金的結合の形成を保証するために、第１のメタライゼーション領域１３１は、第２の金属層１３３の堆積前に洗浄プロセスを施される。これはまた、第１のメタライゼーション領域１３１と、第２のメタライゼーション領域１３２と、第２のメタライゼーション層１３３とによって形成されるパターン形成メタライゼーション構造の機械的安定性を改良する。
【００５６】
さらなるプロセスでは、第３の金属層１３４が、第２の金属層１３３の上に接触して形成される。第３の金属層１３４は、例えば純ニッケルまたはニッケルバナジウム層でよい。この層は、ダイ取付けプロセス中に良好なはんだ付け性を提供するのに有益である。
【００５７】
第２のメタライゼーション構造１３０を完成させるために、任意選択で、第４の金属層１３７を第３の金属層１３４の上に接触して形成することができる。第４の金属層１３７は、例えば、ニッケルバナジウムなどの第３の金属層１３４を酸化から保護する銀層でよい。それに加えて、第４の金属層１３７は、はんだ付け性および放熱性を改良することもできる。
【００５８】
第１のメタライゼーション領域１３１、および第２のメタライゼーション領域１３２を含む第２の金属層１３３とは異なり、第３の金属層１３４および第４の金属層１３７は、連続する金属層として形成することができ、各層が、その側方への広がりにわたって実質的に一定の厚さを有する。
【００５９】
リフローはんだ付けまたはウェーブはんだ付けなどのはんだ付けの場合、第２のメタライゼーション構造１３０の露出したまたは「最後の」金属層は、通常は、良好なはんだ付け性を提供する窒化物層である。拡散はんだ付けの場合には、第２のメタライゼーション構造１３０の露出したまたは最後の金属層は、銀スズ（ＡｇＳｎ）または金スズ（ＡｕＳｎ）層でよい。最後の金属層は、例えば、それぞれ第３の金属層１３４または第４の金属層１３７のいずれかでよい。
【００６０】
第１のメタライゼーション領域１３１と、第２のメタライゼーション領域１３２を含む第２の金属層１３３と、第３の金属層１３４と、第４の金属層１３７とは、半導体基板１１０の第２の面１０２上に第２のメタライゼーション構造１３０を共に形成する。
【００６１】
連続するニッケル層と、連続するニッケル層の上の連続するチタン層とを有するメタライゼーション構造に勝る、第２のメタライゼーション構造１３０の一部である本明細書で述べたパターン形成メタライゼーション構造の改良を、図５に関連して述べる。
【００６２】
図５は、ＲＴＡプロセス後の連続金属層を含む裏面メタライゼーションのＴＥＭ分析を示す。裏面メタライゼーションは、ＲＴＡプロセスによってニッケルシリサイド層５３１に変換されているニッケル層と、ニッケルシリサイド層５３１の上のチタン層５３２とを含む。ニッケルシリサイド層５３１は、ＳｉＣ半導体材料５１０と接触している。ＲＴＡプロセス中、ニッケルは、シリコンと反応するだけでなく、ＳｉＣに含有されている炭素とも反応する。したがって、ニッケルのシリサイド化に加えて、ニッケルシリサイド層５３１内に炭素クラスタが形成される。これらの炭素クラスタは、ＴＥＭ分析においてニッケルシリサイドよりも明るく見える。炭素クラスタは、参照符号５３１ａで示してある。
【００６３】
炭素クラスタ５３１ａは、ニッケルシリサイド層５３１内に蓄積し、穿孔層を形成することがあり、この穿孔層はニッケルシリサイド層５３１を弱める。半導体デバイスの動作中、半導体デバイスのオン／オフサイクルによって引き起こされる温度変動が生じることがある。温度変化は、金属層内、およびまた金属層と半導体基板との間に機械的な張力を生成し、それにより、炭素クラスタによって生成された穿孔層に沿ってニッケルシリサイド層５３１が半導体基板５１０から一部または完全に剥離することがある。
【００６４】
本明細書で述べるようにパターン形成メタライゼーション構造を提供することによって、炭素クラスタは、分離されて離間されている第１のメタライゼーション領域１３１内にのみ形成され、第２のメタライゼーション領域１３２内には形成されない。したがって、「穿孔層」は連続層ではなく、第２のメタライゼーション領域１３２によって中断され、第２のメタライゼーション領域１３２は、炭素クラスタを含まず、半導体基板１１０に対する強い接着力を有する。したがって、熱サイクル中に各第１のメタライゼーション領域１３１に作用する機械的応力は低減される。単一の連続層と比べて各第１のメタライゼーション領域１３１のサイズが小さいことも、この改良性を高める。したがって、単一の第１のメタライゼーション領域１３１内での剥離が生じ得る可能性を低減することができる。したがって、パターン形成メタライゼーション構造全体が、第１のメタライゼーション領域によって良好なオーミック接続を維持しながら、機械的安定性および接着性の改良も示す。
【００６５】
パターン形成メタライゼーション構造は、高い接着性の領域と低いオーミック接触抵抗の領域とを別々に提供することによって、連続的な炭素クラスタ層または穿孔層の形成を防止する。パターン形成メタライゼーション構造と半導体基板１１０との全体的なオーミック接触抵抗を低く保つために、第１のメタライゼーション領域１３１および第２のメタライゼーション領域１３２は、通常は半導体基板１１０の第２の面１０２にわたって均一に分布される。さらに、第１のメタライゼーション領域１３１と第２のメタライゼーション領域１３２との総面積比を、特定のニーズに応じて調節することができる。通常は、第１のメタライゼーション領域１３１と第２のメタライゼーション領域１３２との総面積比は、４：１である。
【００６６】
シリサイド界面領域１３５は、第１のメタライゼーション領域１３１の金属が半導体基板１１０の半導体材料と合金化された合金化領域とみなすこともできる。非シリサイド界面領域１３６は、第２のメタライゼーション領域１３２の金属が半導体基板１１０の半導体材料と合金化されていない非合金化領域とみなすこともできる。合金化領域は通常、非合金化領域よりも低い電気接触抵抗を示す。
【００６７】
図４Ａ〜４Ｃは、第１のメタライゼーション領域１３１および第２のメタライゼーション領域１３２の様々なパターンを示す。図４Ａは、第１のメタライゼーション領域４３１ａと第２のメタライゼーション領域４３２ａとを交互に有するストライプ設計を示す。図４Ｂは、六角形の第１のメタライゼーション領域４３１ｂが、単純に結合された第２のメタライゼーション領域４３２ｂによって取り囲まれている設計を示す。半導体基板に垂直な断面図において、第２のメタライゼーション領域４３２ｂは、複数の個別の第２のメタライゼーション領域４３２ｂとして見える。図４Ｃは、さらなるストライプ設計を示すが、より短いストライプが第１のメタライゼーション領域４３１ｃを形成し、第１のメタライゼーション領域４３１ｃは単一の第２のメタライゼーション領域４３２ｃによって取り囲まれ、この第２のメタライゼーション領域４３２ｃも断面図で見て不連続層として見える。
【００６８】
図４Ａ〜４Ｃは、第１のメタライゼーション領域１３１が個別の離間された領域として形成される実施形態を示す。第２のメタライゼーション領域１３２は、図４Ｂおよび４Ｃでは単一の単純に結合された領域であり、図４Ａでは複数の個別の領域から形成されている。さらなる実施形態によれば、第２のメタライゼーション領域１３２は、個別の離間された領域として形成することができ、第１のメタライゼーション領域１３１は、単一の、単純に結合された領域として形成される。
【００６９】
図１Ａ〜１Ｅのこの実施形態では、半導体デバイスは、複数のアノード領域を有するパワーダイオードである。さらなる実施形態によれば、半導体デバイスは、電界効果トランジスタまたはＩＧＢＴでよい。原理的には、パターン形成メタライゼーション構造は、裏面メタライゼーションを必要とする全ての縦型半導体パワーデバイスに適している。
【００７０】
図２Ａ〜２Ｅは、さらなる実施形態による半導体デバイスを製造するための方法のプロセスを示す。図１Ａ〜１Ｅの要素と同様の構造要素は、図２Ａ〜２Ｅでは参照符号２ＸＸで表し、図１Ａ〜１Ｅでは参照符号１ＸＸで表す。ここで、ＸＸは、同じ数字である。
【００７１】
図２Ａに示すように、半導体基板２１０が提供される。半導体基板２１０は、低濃度ｎドープされた第１のドーピング領域２１１を含み、この領域２１１は、図１Ａに関連して述べたエピタキシャル層によって形成することができる。第２のドーピング領域２１２は、半導体基板２１０の第２の面２０１に形成される。この実施形態では、第２のドーピング領域２１２は、高濃度ｐドープされ、ダイオードのアノード領域を形成する。低濃度ｐドープされたアノード領域２１４は、半導体デバイス２００の周辺領域に形成され、周縁領域内の電界を分散させるために提供される。エピタキシャル層は、ＳｉＣから形成することができる。
【００７２】
第１のドーピング領域２１１は、第３のドーピング領域２１３を形成する半導体ベース基板上に形成される。第３のドーピング領域２１３は、高濃度ｎドープされたＳｉＣ材料でよい。第３のドーピング領域２１３は、半導体基板２１０の第２の面２０２を形成する。
【００７３】
第１のメタライゼーション構造２２０は、半導体基板２１０の第１の面２０１の上に接触して、具体的には第１のドーピング領域２１１および第２のドーピング領域２１２の一部の上に接触して形成される。第１のメタライゼーション構造２２０は、第１のメタライゼーション構造２２０の第１の金属層を形成するモリブデンニッケル層２２１と、第２の金属層を形成する銅層２２２とを備える。
【００７４】
第１のメタライゼーション構造２２０は、半導体基板２１２の縁部から側方に凹んでおり、半導体基板２２０の周縁部分には延びていない。図１Ａ〜１Ｅの実施形態では、第１のメタライゼーション構造１２０は、側縁部まで延びているように示してある。しかし、図１Ａ〜１Ｅは、半導体デバイスの活性領域の一部しか示していない。実際の実施形態では、第１のメタライゼーション構造１２０は、半導体基板１１０の側縁部から凹んでいてもよい。
【００７５】
パッシベーション構造２５０は、半導体デバイス２００の周縁部分に形成され、第１のメタライゼーション構造２２０の側縁部を一部覆う。パッシベーション構造２５０は、第１のメタライゼーション構造２２０の上面を露出させるために開口部２５４を含む。ダイオードの場合、パッシベーション構造２５０は、ただ１つの大きな開口部２５４を含む。電界効果トランジスタまたはＩＧＢＴの場合、パッシベーション構造２５０は、第１のメタライゼーション構造を露出するための１つの大きな開口部と、ゲートメタライゼーション構造を露出するためのさらなる開口部とを含むことがある。
【００７６】
パッシベーション構造２５０は、イミド層２５２によって覆われたハードパッシベーション２５１を含むことができる。ハードパッシベーション２５１と第１のメタライゼーション構造２２０との間に薄い窒化ケイ素層２５３を形成して、第１のメタライゼーション構造２２０へのパッシベーション構造２５０の接着性を向上させることができる。
【００７７】
図１Ａ〜１Ｅの実施形態と同様に、半導体基板２１０の第１の面に構造を形成するためのフロントエンドプロセスが完了される。フロントエンドプロセスは、図２Ａに例示的に示すようなパッシベーション構造２５０の形成をさらに含む。
【００７８】
プロセスは、図２Ｂに示すように、半導体基板２１０の第２の面２０２に第２のメタライゼーション構造の第１の金属層２３８を形成することに進む。第１の金属層２３８は、最初は、半導体基板２１０の第２の面２０２を完全に覆う連続層でよい。図１Ａ〜１Ｅの実施形態と同様に、第１の金属層２３８は、ニッケル層またはタングステン層でよい。
【００７９】
また、図２Ｂは、複数の開口部２４１を有するマスク層２４０を第１の金属層２３８に形成することも示す。マスク層２４０は、樹脂マスクまたはハードマスクでよい。開口部２４１は、第１の金属層２３８の材料が後で除去されることになる領域を画定する。
【００８０】
マスク層２４０のレイアウトは、第１のメタライゼーション領域２３１に関する所望のレイアウトを生成するように適合される。所望のレイアウトの例は、図４Ａ〜４Ｃに示す。
【００８１】
乾式または湿式化学エッチングを使用して、マスクされていない第１の金属層２３８の部分は、半導体基板２１０の第２の面２０２から完全に除去される。
【００８２】
図２Ｃは、上述したような半導体基板２１０の第２の面２０２の選択的な熱的シリサイド化アニールを示す。参照符号２８０は、半導体基板２１０の第２の面２０２に選択的に供給されるエネルギーを示す。エネルギーを供給することにより、第１のメタライゼーション構造２３１のシリサイド化が開始されて、さらに上で述べたようにシリサイド界面領域２３５が形成される。この実施形態では、ＬＴＡプロセスの代わりにＲＴＡプロセスが使用される。
【００８３】
プロセスは、図１Ａ〜１Ｅの実施形態に関連して述べたのと同様に続き、半導体基板２１０の第２の面２０２に第２の金属層２３３を形成して、第１のメタライゼーション領域２３１を完全に覆う。離間された第１のメタライゼーション領域２３１間の、第２の金属層２３３が半導体基板２１０の第２の面２０２と直接接触している領域は、半導体基板２１０との界面領域２３６を有する第２のメタライゼーション領域２３２をそれぞれ形成する。
【００８４】
第２のメタライゼーション領域２３２のレイアウトは、先に形成されている第１のメタライゼーション領域２３１のレイアウトに連携され、第１のメタライゼーション部分２３１間の空間が第１の金属層２３８で埋められるときに自動的に形成される。
【００８５】
第１のメタライゼーション構造２３１と半導体基板２１０との界面領域は、第２のメタライゼーション構造２３０のシリサイド界面領域２３５を形成し、第２のメタライゼーション領域２３２と半導体基板２１０との界面領域は、第２のメタライゼーション構造２３０の非シリサイド界面領域２３６を形成する。
【００８６】
さらなるプロセスにおいて、第３の金属層２３４および第４の金属層２３７がこの順序で形成され、第２のメタライゼーション構造２３０が完成する。
【００８７】
このようにして形成された半導体デバイス２００は、その第２のメタライゼーション構造２３０においてリード構造２６１を有するキャリア基板２６０にはんだ付けされる。はんだ付けの前に、リード構造２６１上に、または第２のメタライゼーション構造２３０の第４の金属層２３７上にはんだ層２６２が形成されることがある。はんだ層２６２は、鉛ベースのはんだまたはＡｇＳｎベースのはんだでよい。
【００８８】
また、キャリア基板２６０は、第１のメタライゼーション構造２２０への電気的接続を提供するために表側コンタクト２６３を含むこともある。表側コンタクト２６３は、第１のメタライゼーション構造２２０にはんだ付けされてよく、または１本または複数本のボンドワイヤとして提供されてもよい。通常は、表側コンタクト２６３のために１つまたは複数の銅ベースの層が設けられる。表側コンタクト２６３をはんだ付けするために、表側コンタクト２６３にＳｎ−Ａｇ合金を塗布することができる。
【００８９】
図３Ａおよび３Ｂに、図２Ａ〜２Ｅに示した実施形態の変形形態を示す。半導体基板２１０の第２の面２０２の熱シリサイド化アニールの前に、任意選択の注入ステップを行って、半導体基板２１０の第２の面２０２にドーピング領域２３９を形成することができる。注入は、マスク層２４０の除去前に、またはマスク層２４０の除去後、しかし通常は第１の金属層２３８のエッチング後に行うことができる。
【００９０】
マスク層２４０を注入マスクとして使用して、またはマスク層２４０の除去後には、パターン形成された第１の金属層２３８、すなわち第１のメタライゼーション領域２３１を注入マスクとして使用して、窒素を注入することができる。注入された窒素を後続の熱シリサイド化アニール２８０によって活性化して、第２のメタライゼーション領域２３２と半導体基板２１０との間のオーム接触抵抗を低減することができる。活性化のために追加の熱アニールは必要ではないが、望みであれば行うこともできる。
【００９１】
注入は、第１のメタライゼーション領域２３１によって覆われていない半導体基板２２０の領域内にのみ窒素が注入されるように、第１のメタライゼーション領域２３１に対して自動調整される。したがって、ドーピング領域２３９は、第２のメタライゼーション領域２３２の真下にあり、非シリサイド界面領域２３６の電気的接触を改良する。
【００９２】
図３Ｂに、図２Ｄに示したさらなるプロセスを示す。半導体基板２００は、任意選択で、図２Ｅに示した実施形態と同様のキャリア基板２６０にはんだ付けすることもできる。
【００９３】
以下、本明細書で述べる半導体デバイスおよび／または方法のさらなる実施形態を詳細に説明する。上述した特徴および以下でさらに説明する特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、示したそれぞれの組合せだけでなく、他の組合せで、または単独で使用されてもよいことを理解されたい。一般に、本明細書で述べる方法は、本明細書で述べる半導体デバイスを製造するために使用することができる。すなわち、この方法に関連して開示する全ての特徴は、半導体デバイスについての開示でもあり、その逆も成り立つ。
【００９４】
半導体デバイスの少なくとも１つの実施形態によれば、半導体デバイスは、第１の面および第２の面を含む半導体基板と、半導体基板の第１の面に形成された少なくとも１つのドーピング領域と、半導体基板の第１の面にある、少なくとも１つのドーピング領域の上に接触した第１のメタライゼーション構造と、半導体基板の第２の面にある第２のメタライゼーション構造であって、半導体基板と共に少なくとも１つのシリサイド界面領域を形成し、半導体基板と共に少なくとも１つの非シリサイド界面領域を形成する第２のメタライゼーション構造とを備える。
【００９５】
半導体デバイスの少なくとも１つの実施形態によれば、半導体基板は、ＳｉＣを含む。半導体基板は、不純物および／またはドーパントを除き、ＳｉＣからなっていてよい。本明細書全体を通して、構成要素がある材料「からなる」場合、製造プロセスによって引き起こされる不純物、および／またはドーパントを除き、構成要素が完全にその材料から構成されていてよい。
【００９６】
半導体デバイスの少なくとも１つの実施形態によれば、半導体基板が、半導体基板の第１の面にある第１の導電型の第１のドーピング領域と、半導体基板の第１の面にある第２の導電型の第２のドーピング領域とを備える。第１のメタライゼーション構造は、第１の導電型の第１のドーピング領域および第２の導電型の第２のドーピング領域上に接触している。
【００９７】
半導体デバイスの少なくとも１つの実施形態によれば、第２のメタライゼーション構造の少なくとも１つのシリサイド界面領域および少なくとも１つの非シリサイド界面領域が、半導体基板の第２の面に形成された第３のドーピング領域と接触している。
【００９８】
半導体デバイスの少なくとも１つの実施形態によれば、第２のメタライゼーション領域が、第１のメタライゼーション領域および第２のメタライゼーション領域を備え、第１のメタライゼーション領域が、半導体基板と共にそれぞれシリサイド界面領域を形成し、第２のメタライゼーション領域が、半導体基板と共にそれぞれ非シリサイド界面領域を形成する。
【００９９】
半導体デバイスの少なくとも１つの実施形態によれば、第１のメタライゼーション領域と第２のメタライゼーション領域とが異なる金属を含む。特に、第１のメタライゼーション領域は、金属または金属合金からなることがあり、第２のメタライゼーション領域は、金属シリサイドからなることがある。
【０１００】
半導体デバイスの少なくとも１つの実施形態によれば、第２のメタライゼーション領域は、第１のメタライゼーション領域を取り囲む。追加または代替として、第２のメタライゼーション領域は、半導体基板と直接接触している。
【０１０１】
半導体デバイスの少なくとも１つの実施形態によれば、第１のメタライゼーション領域が、ニッケル、ニッケルを主成分として含有するニッケル合金、チタン、チタンを主成分として含有するチタン合金、金属窒化物、金属シリサイド、白金、およびアルミニウム、またはそれらの組合せの少なくとも１つを含む。さらに、シリサイド界面領域は、ニッケルシリサイドまたはチタンシリサイドなどの金属シリサイドを含む。
【０１０２】
半導体デバイスの少なくとも１つの実施形態によれば、第２のメタライゼーション領域が、第２のメタライゼーション領域を含む第２の金属層を備え、第２の金属層が、第１のメタライゼーション領域を完全に覆う。
【０１０３】
半導体デバイスの少なくとも１つの実施形態によれば、第２のメタライゼーション層および第２のメタライゼーション領域が、チタン、チタンを主成分として含有するチタン合金、窒化チタンなどの金属窒化物、白金、およびアルミニウム、またはそれらの組合せの少なくとも１つを含む。
【０１０４】
半導体デバイスの少なくとも１つの実施形態によれば、半導体デバイスは、半導体基板の第１の面にあるパッシベーション構造をさらに備え、パッシベーション構造が、第１のメタライゼーション構造の側縁部を覆い、少なくとも１つの開口部を備えて、第１のメタライゼーション構造の中央部分を露出させる。
【０１０５】
半導体デバイスの少なくとも１つの実施形態によれば、半導体デバイスは、双極パワーデバイスおよび単極パワーデバイスの一方である。
【０１０６】
半導体デバイスの少なくとも１つの実施形態によれば、半導体デバイスは、少なくとも１つのリード構造を備えるキャリア基板を備え、半導体デバイスが、第２のメタライゼーション構造においてキャリア基板のリード構造にはんだ付けされる。
【０１０７】
半導体デバイスの少なくとも１つの実施形態によれば、半導体デバイスは、半導体基板の第２の面において、第１のメタライゼーション領域間に、窒素、リン、ヒ素、またはそれらの組合せでドープされた領域などのｎ型ドープ領域を備える。
【０１０８】
半導体デバイスを製造するための方法の少なくとも１つの実施形態によれば、方法は、第１の面および第２の面を備える半導体基板を提供するステップと、半導体基板の第１の面に少なくとも１つのドーピング領域を形成するステップと、第１のメタライゼーション構造を、半導体基板の第１の面において、少なくとも１つのドーピング領域の上に接触して形成するステップと、その後、第２のメタライゼーション構造を半導体基板の第２の面に形成するステップであって、第２のメタライゼーション構造が、半導体基板と共に少なくとも１つのシリサイド界面領域を形成し、半導体基板と共に少なくとも１つの非シリサイド界面領域を形成する、ステップとを含む。
【０１０９】
この方法の少なくとも１つの実施形態によれば、第２のメタライゼーション構造を形成するステップが、第１のメタライゼーション領域を、半導体基板の第２の面の上に接触して形成するステップと、第１のメタライゼーション領域を熱アニールして、第１のメタライゼーション領域と半導体基板との間に少なくとも１つまたはそれぞれのシリサイド界面領域を形成するステップと、第２のメタライゼーション領域を、半導体基板の第２の面の上に接触して形成するステップであって、第２のメタライゼーション領域が、半導体基板と共に、少なくとも１つのまたはそれぞれの非シリサイド界面領域を形成するステップとを含む。
【０１１０】
この方法の少なくとも１つの実施形態によれば、第１のメタライゼーション領域を形成するステップが、第１の金属層を、半導体基板の第２の面の上に接触して形成するステップと、エッチングマスクを使用して第１の金属層をエッチングして、第１のメタライゼーション領域を形成するステップとを含む。ここで、第２のメタライゼーション領域を形成するステップは、第２の金属層を形成するステップを含み、第２の金属層が、第１のメタライゼーション領域を完全に覆い、第１のメタライゼーション領域間に第２のメタライゼーション領域を形成する。
【０１１１】
この方法の少なくとも１つの実施形態によれば、この方法は、第２のメタライゼーション構造を形成するステップの前に、半導体基板の第１の面にパッシベーション構造を形成するステップであって、パッシベーション構造が、第１のメタライゼーション構造の側縁部を覆い、少なくとも１つの開口部を備えて、第１のメタライゼーション構造の中央部分を露出するステップを含む。
【０１１２】
この方法の少なくとも１つの実施形態によれば、この方法は、第１の面および第２の面を備える半導体基板を提供するステップと、第１の金属層を、半導体基板の第２の面の上に接触して形成するステップと、第１の金属層上にマスクを形成するステップであって、マスクが、第１の金属層の一部を露出させる開口部を備えるステップと、エッチングマスクとしてマスクを用いて第１の金属層をエッチングして、半導体基板の第２の面から第１の金属層の露出部分を除去し、第１のメタライゼーション領域を形成し、第１のメタライゼーション領域が半導体基板の第２の面上に残る、ステップと、第１のメタライゼーション領域と半導体基板の第２の面とを加熱して、第１のメタライゼーション領域と半導体基板との間にシリサイド界面領域を形成するステップであって、半導体基板の第２の面が、半導体基板の第１の面よりも高い温度に加熱される、ステップと、第２の金属層を、半導体基板の第２の面の上に接触して形成するステップであって、第２の金属層が、第１のメタライゼーション領域を完全に覆い、半導体基板と共に１つまたは複数の非シリサイド界面領域を形成する、ステップとを含む。
【０１１３】
この方法の少なくとも１つの実施形態によれば、この方法は、第１の金属層を形成する前に、半導体基板の第１の面に少なくとも１つのドーピング領域を形成するステップと、第１のメタライゼーション構造を、半導体基板の第１の面において、少なくとも１つのドーピング領域の上に接触して形成するステップと、任意選択で、半導体基板の第１の面にパッシベーション構造を形成するステップであって、パッシベーション構造が、第１のメタライゼーション構造の側端部を覆い、少なくとも１つの開口部を備えて、第１のメタライゼーション構造の中央部分を露出させる、ステップとを含む。
【０１１４】
この方法の少なくとも１つの実施形態によれば、第１のメタライゼーション領域および半導体基板の第２の面を加熱するステップが、第１のメタライゼーション領域および半導体基板の第２の面に少なくとも１つのレーザビームを向けるステップを含む。
【０１１５】
この方法の少なくとも１つの実施形態によれば、この方法は、第１のメタライゼーション領域の形成後に、半導体基板の第２の面に、窒素、ヒ素、リン、またはそれらの組合せなどのｎ型ドーパントを注入するステップを含む。
【０１１６】
本明細書で述べた手法を用いることにより、特にＳｉＣベースの半導体デバイスの場合、裏面メタライゼーションまたは第２のメタライゼーション構造を提供することができる。第２のメタライゼーション構造は、離間されているシリサイド界面領域と、少なくとも１つの非シリサイド界面領域、通常は複数の非シリサイド界面領域とを含むことができ、それらは全て、半導体基板の第２の面と直接接触する。シリサイド界面領域は、ニッケル／ニッケルシリサイドまたはタングステン／タングステンシリサイドによって形成されることがある。非シリサイド界面領域は、タングステン層によって形成されることがある。非シリサイド界面領域は、半導体基板への所望の機械的接着性を提供し、シリサイド界面領域は、半導体基板への所望の低オーミック接続を提供する。シリサイド界面領域と非シリサイド界面領域とのこのパターン形成された配置は、炭素クラスタの連続層の形成を回避する。そのような連続層は、単一の連続シリサイド層または大面積シリサイド層の機械的安定性を低下させることがある。
【０１１７】
第２のメタライゼーション領域の材料は、堆積時に半導体基板と接触する。すなわち、この材料は、熱シリサイド化アニールを受けない。他の目的のためにさらなる熱アニールが行われてもよいことに留意されたい。しかし、これらの追加の熱アニールは、第２のメタライゼーション領域のシリサイド化が起こらないように適合される。
【０１１８】
炭素クラスタが形成され得る総面積、およびまたシリサイド界面領域それぞれのサイズが減少される。したがって、熱サイクル中に半導体基板から第２のメタライゼーション構造の層間剥離が起こる可能性が大幅に低減される。
【符号の説明】
【０１１９】
１００、２００  半導体デバイス
１０１、２０１  半導体基板の第１の面
１０２、２０２  半導体基板の第２の面
１１０、２１０  半導体基板
１１１、２１１  第１のドーピング領域
１１２、２１２  第２のドーピング領域
１１３、２１３  第３のドーピング領域
２１４  低濃度ドープ領域
１２０、２２０  第１のメタライゼーション構造
１２１、２２１  第１のメタライゼーション構造の第１の金属層
１２２、２２２  第１のメタライゼーション構造の第２の金属層
１３０、２３０  第２のメタライゼーション構造
１３１、２３１  第１のメタライゼーション領域
１３２、２３２  第２のメタライゼーション領域
１３３、２３３  第２の金属層
１３４  第３の金属層
１３５、２３５  シリサイド界面領域
１３６、２３６  非シリサイド界面領域
１３７、２３７  第４の金属層
２３８  第１の金属層
２３９  Ｎインプラント
２４０  マスク層
２４１  マスク層の開口部
２５０  パッシベーション構造
２５１  ハードパッシベーション
２５２  イミド
２５３  窒化物層
２５４  開口部
２６０  キャリア基板
２６１  リード構造
２６２  はんだ層
２６３  表側コンタクト
１８０  レーザビーム
２８０  熱アニール
【図１Ａ】
2018182323.tif 000003
【図１Ｂ】
2018182323.tif 000004
【図１Ｃ】
2018182323.tif 000005
【図１Ｄ】
2018182323.tif 000006
【図１Ｅ】
2018182323.tif 000007
【図２Ａ】
2018182323.tif 000008
【図２Ｂ】
2018182323.tif 000009
【図２Ｃ】
2018182323.tif 000010
【図２Ｄ】
2018182323.tif 000011
【図２Ｅ】
2018182323.tif 000012
【図３Ａ】
2018182323.tif 000013
【図３Ｂ】
2018182323.tif 000014
【図４Ａ】
2018182323.tif 000015
【図４Ｂ】
2018182323.tif 000016
【図４Ｃ】
2018182323.tif 000017
【図５】
2018182323.tif 000018
【外国語明細書】
2018182323000001.pdf
2018182323000002.pdf
2018182323000003.pdf
2018182323000004.pdf