半導体装置及びその製造方法
【課題】薄型化された炭化シリコン基板による低抵抗化が可能な半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、半導体装置は、炭化シリコン基板と、半導体層と、絶縁膜と、補強基板と、第１の電極と、第２の電極とを備えている。半導体層は、炭化シリコン基板の第２の面上に設けられ、素子領域と素子領域よりも端部側の周辺領域とを有する。絶縁膜は、半導体層の周辺領域の表面上に設けられている。補強基板は、周辺領域における絶縁膜上に設けられている。第１の電極は、炭化シリコン基板の第１の面に接して設けられている。第２の電極は、素子領域の表面に接して設けられている。
【解決手段】実施形態によれば、半導体装置は、炭化シリコン基板と、半導体層と、絶縁膜と、補強基板と、第１の電極と、第２の電極とを備えている。半導体層は、炭化シリコン基板の第２の面上に設けられ、素子領域と素子領域よりも端部側の周辺領域とを有する。絶縁膜は、半導体層の周辺領域の表面上に設けられている。補強基板は、周辺領域における絶縁膜上に設けられている。第１の電極は、炭化シリコン基板の第１の面に接して設けられている。第２の電極は、素子領域の表面に接して設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンに比べて絶縁耐圧や高温特性などに優れた炭化シリコンを、大電流を流す縦型パワーデバイスの基板として用いることが提案されている。また、縦型デバイスでは、基板を薄くすると抵抗の低減を図れる。炭化シリコンに対してはシリコンのプロセスを踏襲できる工程もあるが、炭化シリコン独自のプロセスが要求される場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２２３８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
薄型化された炭化シリコン基板による低抵抗化が可能な半導体装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、半導体装置は、炭化シリコン基板と、半導体層と、絶縁膜と、補強基板と、第１の電極と、第２の電極と、を備えている。前記炭化シリコン基板は、第１の面とその反対側の第２の面とを有する。前記半導体層は、前記炭化シリコン基板の前記第２の面上に設けられ、素子領域と前記素子領域よりも端部側の周辺領域とを有する。前記絶縁膜は、前記半導体層の前記周辺領域の表面上に設けられている。前記補強基板は、前記周辺領域における前記絶縁膜上に設けられている。前記第１の電極は、前記炭化シリコン基板の前記第１の面に接して設けられている。前記第２の電極は、前記素子領域の表面に接して設けられている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の半導体装置の模式平面図。
【図２】実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
【図３】実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
【図４】実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
【図５】実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
【図６】実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
【０００８】
図１（ａ）及び（ｂ）は、実施形態の半導体装置の模式平面図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）に示す第２の電極４１を形成する前の状態を表す。
図４（ｄ）は、実施形態の半導体装置の模式断面図であり、図１（ｂ）におけるＢ−Ｂ’断面に対応する。
【０００９】
実施形態の半導体装置は、炭化シリコン（ＳｉＣ）基板１１の第１の面１１ａ側に設けられた第１の電極２１と、第１の面１１ａの反対側の第２の面１１ｂ側に設けられた第２の電極４１との間を結ぶ縦方向に主電流が流れる縦型デバイスである。そのような縦型デバイスとして、以下の実施形態では、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）を一例に挙げて説明する。
【００１０】
図４（ｄ）に示すように、実施形態の半導体装置は、炭化シリコン基板１１の第２の面１１ｂ上に、半導体層として炭化シリコン層１２が設けられた構造を有する。炭化シリコン層１２は、炭化シリコン基板１１の第２の面１１ｂ上に、例えばエピタキシャル成長された層である。
【００１１】
炭化シリコン層１２及び炭化シリコン基板１１は、同一導電形の不純物を含み、導電性を有する。例えば、炭化シリコン層１２及び炭化シリコン基板１１は、ともにｎ形である。あるいは、炭化シリコン層１２及び炭化シリコン基板１１は、ｐ形であってもよい。
【００１２】
ここで、実施形態では、炭化シリコン基板１１と炭化シリコン層１２との積層体における面方向に広がる領域を、素子領域１０と周辺領域２０とに区分している。
【００１３】
素子領域１０は、少なくとも、縦方向に主電流が流れる領域を含む。周辺領域２０は、素子領域１０よりも端部側の領域である。ここで、端部は、ウェーハから個片化された半導体装置における面方向の最も端の部分を表す。
【００１４】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、実施形態の半導体装置の平面形状は例えば四角形状である。その四角形の端側に周辺領域２０が形成され、その周辺領域２０の内側に素子領域１０が形成されている。周辺領域２０は、素子領域１０の外側で、素子領域１０の周囲を連続して囲んでいる。
【００１５】
炭化シリコン層１２の周辺領域２０の表面上には、絶縁膜（第１の絶縁膜）１４が設けられている。
【００１６】
絶縁膜１４は、例えば、シリコン酸化物を含み、シリコン酸化膜あるいはシリコン酸窒化膜などの無機絶縁膜である。あるいは、絶縁膜１４として、シリコン窒化膜を設けてもよい。実施形態では、絶縁膜１４としてシリコン酸化膜を設けている。
【００１７】
絶縁膜１４上には、補強基板としてシリコン基板３１が設けられている。絶縁膜１４及びその上に設けられたシリコン基板３１は、図１（ａ）に示す平面視にて、素子領域１０を連続して囲んでいる。
【００１８】
シリコン基板３１は、素子領域１０側の内側に貫通孔３２が形成された構造を有する。貫通孔３２は、後述する図４（ｂ）に示すように、素子領域１０の炭化シリコン層１２の表面に達する。
【００１９】
周辺領域２０は、シリコン基板３１で補強されている。シリコン基板３１は、炭化シリコン基板１１と同じ厚さ、あるいは炭化シリコン基板１１よりも厚い。あるいは、シリコン基板３１は、炭化シリコン基板１１よりも薄い場合もある。
【００２０】
図４（ｄ）に示すように、炭化シリコン基板１１の第１の面１１ａには、第１の電極２１が設けられている。第１の電極２１は、炭化シリコン基板１１の第１の面１１ａにオーミック接触している。第１の電極２１は、第１の面１１ａの全面に設けられている。
【００２１】
第１の電極２１は、金属膜２２と金属膜２３とを含む。金属膜２２は、例えばニッケル膜である。金属膜２３は、例えば、金属膜２２側から順に設けられたチタン膜と、ニッケル膜と、金膜とを含む。
【００２２】
金属膜２２における第１の面１１ａとの界面側は、金属シリサイド化されている。例えば、ニッケル膜である金属膜２２は、第１の面１１ａとの界面側に設けられたニッケルシリサイド膜２２ａを含む。なお、前述した第１の電極２１の材料及び構成は一例であって、他の材料や構成であってもよい。
【００２３】
シリコン基板３１に形成された貫通孔３２内には、第２の電極４１が設けられている。例えば、第２の電極４１は、素子領域１０の炭化シリコン層１２の表面にショットキー接合した金属膜４２と、その金属膜４２上に設けられた銅パッド４３とを含む。
【００２４】
金属膜４２は、後述するように、銅パッド４３をメッキ法で形成する際のシード層として機能する。金属膜４２は、例えば、炭化シリコン層１２の表面側から順に設けられたチタン膜と銅膜とを含む。なお、これら第２の電極４１の材料及び構成は一例であって、他の材料や構成であってもよい。
【００２５】
銅パッド４３は、金属膜４２よりも厚く、貫通孔３２内に埋め込まれている。シリコン基板３１における上面および貫通孔３２側の側面は、絶縁膜（第２の絶縁膜）１６で覆われている。絶縁膜１６は、例えばシリコン酸化膜である。
【００２６】
金属膜４２は、シリコン基板３１の側面及び上面に沿って、絶縁膜１６上にも設けられている。銅パッド４３も、シリコン基板３１の側面及び上面上に設けられている。銅パッド４３は、シリコン基板３１よりも厚い場合もあるし、薄い場合もある。
【００２７】
以上説明した実施形態の半導体装置において、相対的に第１の電極２１に低電位を、第２の電極４１に高電位を与えた順方向バイアス時、素子領域１０の炭化シリコン層１２及び炭化シリコン基板１１を通じて第１の電極２１と第２の電極４１との間に順方向電流が流れる。
【００２８】
相対的に第１の電極２１に高電位を、第２の電極４１に低電位を与えた逆方向バイアス時、周辺領域２０の炭化シリコン層１２内を空乏層が広がり、高耐圧が得られる。
【００２９】
金属膜４２及び銅パッド４３を含む第２の電極４１と、シリコン基板３１との間には、それら第２の電極４１とシリコン基板３１とを絶縁する絶縁膜１６が設けられている。したがって、第２の電極４１とシリコン基板３１との間には電流が流れない。
【００３０】
炭化シリコンはシリコンに比べて絶縁耐圧が高く、炭化シリコン層１２をドリフト層またはベース層として使った実施形態の半導体装置は、大電力の高速スイッチング用途に適している。さらに、炭化シリコンはシリコンに比べて耐熱性も高く、実施形態の半導体装置は高温での動作が可能になる。
【００３１】
また、炭化シリコン基板１１を薄型化することにより抵抗を低減しつつ、周辺領域２０に設けられたシリコン基板３１によって、薄型化された炭化シリコン基板１１による強度不足を補っている。
【００３２】
素子領域１０の炭化シリコン層１２の表面は、貫通孔３２を通じて、第２の電極４１と接続することができる。シリコン基板３１は、貫通孔３２を囲むように、周辺領域２０上で連続して形成されている。このため、図１（ａ）及び（ｂ）の平面視で、半導体装置の端部に沿った方向の応力の均衡を図れ、局部的な強度不足を生じさせない。
【００３３】
また、シリコン基板３１の貫通孔３２に銅パッド４３が埋め込まれている。銅は、例えばアルミニウムに比べて電気抵抗率が低く、さらに、銅パッド４３によって電流の面方向への拡散性が向上する。炭化シリコン基板１１を薄くし、なおかつ表面電極側に銅パッド４３を設けることで、よりいっそうの抵抗低減を図れる。後述するように、メッキ法により、厚い銅パッド４３を短時間で容易に形成することができる。
【００３４】
また、銅は、例えばアルミニウムに比べて耐熱性及び放熱性が高く、高温特性に優れた炭化シリコンデバイスの高温での使用を損なわない。
【００３５】
次に、図２（ａ）〜図５（ｃ）および図６を参照して、実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。
【００３６】
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、図２（ａ）〜図４（ｄ）よりも広い領域のウェーハの一部断面を表す。図３（ｃ）は、図５（ａ）における１点鎖線で囲む部分１００の拡大断面図に対応する。
なお、図５（ａ）〜図５（ｃ）には、図２（ａ）〜図４（ｄ）に示す要素のすべては図示せず、主要な要素のみを図示する。
【００３７】
図２（ａ）は、炭化シリコン基板１１の第２の面１１ｂ上に炭化シリコン層１２が形成された第１のウェーハ５１を示す。例えばエピタキシャル成長法で、炭化シリコン基板１１の第２の面１１ｂ上に、炭化シリコン層１２が形成される。
【００３８】
次に、炭化シリコン層１２の表面上に、絶縁膜１４を形成する。実施形態では、絶縁膜１４として例えばシリコン酸化膜を形成する。絶縁膜１４は、素子領域１０及び周辺領域２０の全面にわたって形成される。
【００３９】
絶縁膜１４の上面は、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法で平坦化される。絶縁膜１４の膜厚は、例えば１μｍほどである。
【００４０】
次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁膜１４の上面に、補強基板としてシリコン基板３１を接合する。
【００４１】
まず、絶縁膜１４の上面がプラズマ処理で活性化される。その後、大気中で室温で、シリコン基板３１が絶縁膜１４に貼り合わせられる。その後、例えば２００〜４００℃でアニールし、シリコン基板３１が絶縁膜１４に接合される。これにより、炭化シリコン基板１１及び炭化シリコン層１２を含む第１のウェーハ５１と、シリコン基板３１からなる第２のウェーハとが、絶縁膜１４を介して接合される。
【００４２】
次に、第１のウェーハ５１がシリコン基板３１に支持された状態で、図２（ｃ）に示すように、炭化シリコン基板１１の第１の面１１ａを研削する。研削の後、例えばＣＭＰ法で第１の面１１ａを平坦化する。これにより、炭化シリコン基板１１は、例えば１００μｍ以下の厚さに薄型化される。
【００４３】
次に、図３（ａ）に示すように、第１の面１１ａに第１の電極２１を形成する。
【００４４】
第１の電極２１として、第１の面１１ａに金属膜２２が形成され、さらに金属膜２２に金属膜２３が形成される。例えば、金属膜２２はニッケル膜であり、金属膜２３は、金属膜２２側から順に形成されたチタン膜、ニッケル膜、金膜を含む。
【００４５】
また、例えば１０００℃前後の熱処理により、金属膜（ニッケル膜）２２のニッケル（Ｎｉ）と、炭化シリコン基板１１に含まれるシリコン（Ｓｉ）とを反応させる。これにより、金属膜（ニッケル膜）２２と、第１の面１１ａとの界面に金属シリサイド膜２２ａとしてニッケルシリサイド膜が形成される。第１の電極２１は、金属シリサイド膜２２ａを介して、炭化シリコン基板１１にオーミック接触する。
【００４６】
シリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）との結合を切る必要がある炭化シリコン基板１１に対する金属シリサイド膜２２ａの形成は、シリコン基板に金属シリサイド膜を形成するよりも高温（１０００℃前後の温度）が要求される。しかしながら、一般にウェーハどうしの接合を担う材料として用いられる樹脂や金属は、１０００℃前後の温度に対する耐熱性を有さない。
【００４７】
そこで、実施形態では、シリコン基板３１と炭化シリコン基板１１との接合を担う膜として絶縁膜１４を用いている。シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜、シリコン窒化膜などの無機膜である絶縁膜１４は、１０００℃前後の温度に対する耐熱性を有する。特に、シリコン酸化物を含むシリコン酸化膜やシリコン酸窒化膜は、シリコン基板３１との高い接合強度が得られる。
【００４８】
絶縁膜１４を接合層として使うことで、炭化シリコン基板１１と第１の電極２１とのオーミック接触を得るにあたっての上記熱処理の温度に耐えることができ、なおかつ、上記熱処理の後も、薄くされた炭化シリコン基板１１を、これよりも厚いシリコン基板３１で安定して支持することができる。
【００４９】
炭化シリコン基板１１の第１の面１１ａ側で上記金属シリサイド反応をさせる熱処理時、炭化シリコン基板１１の第２の面１１ｂ上には、１０００℃前後の温度に対する耐熱性を有さない材料は設けられていない。
【００５０】
第１の電極２１を形成した後、図３（ｂ）に示すように、シリコン基板３１における絶縁膜１４とは反対側の面を研削し、さらにＣＭＰ法で平坦化する。シリコン基板３１は、例えば１００μｍ程度に薄くされる。
【００５１】
先の工程で薄型化された炭化シリコン基板１１を安定して支持するために、シリコン基板３１は炭化シリコン基板１１よりも薄くしないことが望ましい。
【００５２】
次に、図３（ｃ）に示すように、シリコン基板３１に貫通孔３２を形成する。図３（ｃ）は、１つのデバイスの平面を表す図１（ａ）におけるＡ−Ａ’断面に対応する。また、図３（ｃ）は、複数のデバイスが形成されたウェーハ状態を表す図５（ａ）における１点鎖線１００で囲む部分１００の拡大断面に対応する。
【００５３】
図６は、図３（ｃ）及び図５（ａ）の工程に対応するシリコン基板（第２のウェーハ）３１の平面図を表す。
図５（ａ）は、図６における例えば３つの貫通孔３２を含む領域の断面図を表し、図６におけるＣ−Ｃ’拡大断面に対応する。
【００５４】
図３（ｂ）の状態で、シリコン基板３１の上面に図示しないレジスト膜が形成される。そのレジスト膜は、露光及び現像によりパターニングされる。そして、パターニングされたレジスト膜をマスクにして、図３（ｃ）に示すように、シリコン基板３１が選択的にエッチングされ、貫通孔３２が形成される。
【００５５】
このエッチングのとき、シリコン基板３１に対して異種材料である絶縁膜１４はエッチングストッパーとして機能する。すなわち、シリコン基板３１が選択的に除去されて形成された貫通孔３２の底部に、絶縁膜１４が露出する。
【００５６】
図５（ａ）及び図６に示すように、複数の貫通孔３２がシリコン基板３１に形成される。例えば、１つのチップあたり１つの貫通孔３２が形成される。周辺領域２０の一部にシリコン基板３１が残され、素子領域１０は貫通孔３２の下に位置する。
【００５７】
貫通孔３２を形成した後、貫通孔３２の底部、側壁及びシリコン基板３１の上面に、図４（ａ）に示すように、絶縁膜（第２の絶縁膜）１６として例えばシリコン酸化膜を形成する。その後、貫通孔３２の底部の絶縁膜１６およびその絶縁膜１６の下の絶縁膜１４を選択的にエッチングして除去する。
【００５８】
これにより、図４（ｂ）に示すように、貫通孔３２の底部に、素子領域１０の炭化シリコン層１２の表面が露出する。シリコン基板３１における貫通孔３２側の側面に形成された絶縁膜１６、およびシリコン基板３１の上面に形成された絶縁膜１６は、上記エッチング時、図示しないマスクで覆われ、残される。
【００５９】
次に、図４（ｃ）及び図５（ｂ）に示すように、貫通孔３２の底部に露出された炭化シリコン層１２の表面上に、第２の電極４１のシード層として機能する金属膜４２を形成する。金属膜４２は、シリコン基板３１の側面及び上面に残された絶縁膜１６を覆うようにも形成される。
【００６０】
第２の電極４１を形成する工程は、例えばスパッタ法により金属膜４２を形成する工程と、メッキ法により銅パッド４３を形成する工程とを含む。
【００６１】
まず、図４（ｃ）及び図５（ｂ）に示すように、貫通孔３２の底部、側壁およびシリコン基板３１の上面に金属膜４２を形成する。金属膜４２は、例えば、下層側から順に形成されたチタン膜と銅膜とを含む。金属膜４２は、半導体層である炭化シリコン層１２の表面にショットキー接合する。
【００６２】
あるいは、第２の電極４１は炭化シリコン層１２の一部にオーミック接触させてもよい。そのオーミック接触は、金属シリサイド膜、例えばＮｉシリサイド膜で形成され、この場合、金属膜４２は金属シリサイド膜上に形成される。
【００６３】
金属膜４２はメッキのシード層として機能し、その金属膜４２を電流経路としたメッキ法により、銅パッド４３が形成される。
【００６４】
図４（ｄ）及び図５（ｃ）に示すように、銅パッド４３は、貫通孔３２の内壁に沿うようにコンフォーマルに、貫通孔３２内に埋め込まれる。また、銅パッド４３は、貫通孔３２の側壁に沿ってシリコン基板３１の上面に乗り上がり、貫通孔３２の底部とシリコン基板３１の上面との段差部分を被覆する。
【００６５】
なお、第１の電極２１を、第２の電極４１を形成した後に形成してもよい。
【００６６】
以上説明した工程は、複数のチップを含むウェーハ状態で行われる。そして、図５（ｃ）及び図６において２点鎖線で示す位置でダイシングされ、複数のチップに分割される。
【００６７】
シリコン基板３１が残っている部分でダイシングされる。シリコン基板３１の幅は、ダイシング幅よりも大きく、個片化された半導体装置の終端側にはシリコン基板３１の一部が残る。
【００６８】
第１の電極２１は、例えばはんだなどを介して配線基板に実装される。第２の電極４１は、例えばワイヤを介して配線基板に接続される。あるいは、第２の電極４１を、はんだなどを介して、配線基板に接合させてもよい。
【００６９】
実施形態によれば、シリコンに比べて脆い炭化シリコン基板１１を、シリコン基板３１で補強した上で薄型化するので、クラックや割れを生じさせることなく、炭化シリコン基板１１を薄型化できる。
【００７０】
また、絶縁膜１４を介して、シリコン基板３１を、炭化シリコン基板１１を含む第１のウェーハ５１に接合する。そのため、シリコン基板３１による第１のウェーハ５１の支持を維持しつつ、研削後の炭化シリコン基板１１の第１の面１１ａに、第１の電極２１の金属シリサイド膜を形成する高温熱処理が可能となる。
【００７１】
また、貫通孔３２を形成する前に、図３（ｂ）の工程で、シリコン基板３１を薄型化することで、貫通孔３２の深さを浅くすることができる。結果として、貫通孔３２内に設けられる銅パッド４３の厚さを抑えることが可能となる。銅パッド４３の厚さを抑えることで、メッキによる形成時の残留応力による反りを抑制できる。
【００７２】
補強基板としてシリコン基板３１を用いることで、一般的なシリコンウェーハに適用される露光、現像およびエッチングプロセスで、容易に貫通孔３２を選択的に形成することが可能となる。
【００７３】
あるいは、補強基板は、シリコン基板に限らず、ガラス基板などを用いてもよい。ガラス基板は絶縁性のため、第２の電極４１を形成する前に、ガラス基板の上面及び貫通孔３２側の側面を覆う絶縁膜は不要にできる。
【００７４】
以上説明した実施形態は、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）に限らず、ＰＩＮ（p-intrinsic-n）ダイオード、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの他の縦型デバイスにも適用可能である。
【００７５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７６】
１０…素子領域、１１…炭化シリコン基板、１２…炭化シリコン層、１４…絶縁膜、１６…絶縁膜、２０…周辺領域、２１…第１の電極、２２，２３…金属膜、２２ａ…金属シリサイド膜、３１…シリコン基板、３２…貫通孔、４１…第２の電極、４２…金属膜、４３…銅パッド
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンに比べて絶縁耐圧や高温特性などに優れた炭化シリコンを、大電流を流す縦型パワーデバイスの基板として用いることが提案されている。また、縦型デバイスでは、基板を薄くすると抵抗の低減を図れる。炭化シリコンに対してはシリコンのプロセスを踏襲できる工程もあるが、炭化シリコン独自のプロセスが要求される場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２２３８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
薄型化された炭化シリコン基板による低抵抗化が可能な半導体装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、半導体装置は、炭化シリコン基板と、半導体層と、絶縁膜と、補強基板と、第１の電極と、第２の電極と、を備えている。前記炭化シリコン基板は、第１の面とその反対側の第２の面とを有する。前記半導体層は、前記炭化シリコン基板の前記第２の面上に設けられ、素子領域と前記素子領域よりも端部側の周辺領域とを有する。前記絶縁膜は、前記半導体層の前記周辺領域の表面上に設けられている。前記補強基板は、前記周辺領域における前記絶縁膜上に設けられている。前記第１の電極は、前記炭化シリコン基板の前記第１の面に接して設けられている。前記第２の電極は、前記素子領域の表面に接して設けられている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の半導体装置の模式平面図。
【図２】実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
【図３】実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
【図４】実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
【図５】実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
【図６】実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
【０００８】
図１（ａ）及び（ｂ）は、実施形態の半導体装置の模式平面図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）に示す第２の電極４１を形成する前の状態を表す。
図４（ｄ）は、実施形態の半導体装置の模式断面図であり、図１（ｂ）におけるＢ−Ｂ’断面に対応する。
【０００９】
実施形態の半導体装置は、炭化シリコン（ＳｉＣ）基板１１の第１の面１１ａ側に設けられた第１の電極２１と、第１の面１１ａの反対側の第２の面１１ｂ側に設けられた第２の電極４１との間を結ぶ縦方向に主電流が流れる縦型デバイスである。そのような縦型デバイスとして、以下の実施形態では、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）を一例に挙げて説明する。
【００１０】
図４（ｄ）に示すように、実施形態の半導体装置は、炭化シリコン基板１１の第２の面１１ｂ上に、半導体層として炭化シリコン層１２が設けられた構造を有する。炭化シリコン層１２は、炭化シリコン基板１１の第２の面１１ｂ上に、例えばエピタキシャル成長された層である。
【００１１】
炭化シリコン層１２及び炭化シリコン基板１１は、同一導電形の不純物を含み、導電性を有する。例えば、炭化シリコン層１２及び炭化シリコン基板１１は、ともにｎ形である。あるいは、炭化シリコン層１２及び炭化シリコン基板１１は、ｐ形であってもよい。
【００１２】
ここで、実施形態では、炭化シリコン基板１１と炭化シリコン層１２との積層体における面方向に広がる領域を、素子領域１０と周辺領域２０とに区分している。
【００１３】
素子領域１０は、少なくとも、縦方向に主電流が流れる領域を含む。周辺領域２０は、素子領域１０よりも端部側の領域である。ここで、端部は、ウェーハから個片化された半導体装置における面方向の最も端の部分を表す。
【００１４】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、実施形態の半導体装置の平面形状は例えば四角形状である。その四角形の端側に周辺領域２０が形成され、その周辺領域２０の内側に素子領域１０が形成されている。周辺領域２０は、素子領域１０の外側で、素子領域１０の周囲を連続して囲んでいる。
【００１５】
炭化シリコン層１２の周辺領域２０の表面上には、絶縁膜（第１の絶縁膜）１４が設けられている。
【００１６】
絶縁膜１４は、例えば、シリコン酸化物を含み、シリコン酸化膜あるいはシリコン酸窒化膜などの無機絶縁膜である。あるいは、絶縁膜１４として、シリコン窒化膜を設けてもよい。実施形態では、絶縁膜１４としてシリコン酸化膜を設けている。
【００１７】
絶縁膜１４上には、補強基板としてシリコン基板３１が設けられている。絶縁膜１４及びその上に設けられたシリコン基板３１は、図１（ａ）に示す平面視にて、素子領域１０を連続して囲んでいる。
【００１８】
シリコン基板３１は、素子領域１０側の内側に貫通孔３２が形成された構造を有する。貫通孔３２は、後述する図４（ｂ）に示すように、素子領域１０の炭化シリコン層１２の表面に達する。
【００１９】
周辺領域２０は、シリコン基板３１で補強されている。シリコン基板３１は、炭化シリコン基板１１と同じ厚さ、あるいは炭化シリコン基板１１よりも厚い。あるいは、シリコン基板３１は、炭化シリコン基板１１よりも薄い場合もある。
【００２０】
図４（ｄ）に示すように、炭化シリコン基板１１の第１の面１１ａには、第１の電極２１が設けられている。第１の電極２１は、炭化シリコン基板１１の第１の面１１ａにオーミック接触している。第１の電極２１は、第１の面１１ａの全面に設けられている。
【００２１】
第１の電極２１は、金属膜２２と金属膜２３とを含む。金属膜２２は、例えばニッケル膜である。金属膜２３は、例えば、金属膜２２側から順に設けられたチタン膜と、ニッケル膜と、金膜とを含む。
【００２２】
金属膜２２における第１の面１１ａとの界面側は、金属シリサイド化されている。例えば、ニッケル膜である金属膜２２は、第１の面１１ａとの界面側に設けられたニッケルシリサイド膜２２ａを含む。なお、前述した第１の電極２１の材料及び構成は一例であって、他の材料や構成であってもよい。
【００２３】
シリコン基板３１に形成された貫通孔３２内には、第２の電極４１が設けられている。例えば、第２の電極４１は、素子領域１０の炭化シリコン層１２の表面にショットキー接合した金属膜４２と、その金属膜４２上に設けられた銅パッド４３とを含む。
【００２４】
金属膜４２は、後述するように、銅パッド４３をメッキ法で形成する際のシード層として機能する。金属膜４２は、例えば、炭化シリコン層１２の表面側から順に設けられたチタン膜と銅膜とを含む。なお、これら第２の電極４１の材料及び構成は一例であって、他の材料や構成であってもよい。
【００２５】
銅パッド４３は、金属膜４２よりも厚く、貫通孔３２内に埋め込まれている。シリコン基板３１における上面および貫通孔３２側の側面は、絶縁膜（第２の絶縁膜）１６で覆われている。絶縁膜１６は、例えばシリコン酸化膜である。
【００２６】
金属膜４２は、シリコン基板３１の側面及び上面に沿って、絶縁膜１６上にも設けられている。銅パッド４３も、シリコン基板３１の側面及び上面上に設けられている。銅パッド４３は、シリコン基板３１よりも厚い場合もあるし、薄い場合もある。
【００２７】
以上説明した実施形態の半導体装置において、相対的に第１の電極２１に低電位を、第２の電極４１に高電位を与えた順方向バイアス時、素子領域１０の炭化シリコン層１２及び炭化シリコン基板１１を通じて第１の電極２１と第２の電極４１との間に順方向電流が流れる。
【００２８】
相対的に第１の電極２１に高電位を、第２の電極４１に低電位を与えた逆方向バイアス時、周辺領域２０の炭化シリコン層１２内を空乏層が広がり、高耐圧が得られる。
【００２９】
金属膜４２及び銅パッド４３を含む第２の電極４１と、シリコン基板３１との間には、それら第２の電極４１とシリコン基板３１とを絶縁する絶縁膜１６が設けられている。したがって、第２の電極４１とシリコン基板３１との間には電流が流れない。
【００３０】
炭化シリコンはシリコンに比べて絶縁耐圧が高く、炭化シリコン層１２をドリフト層またはベース層として使った実施形態の半導体装置は、大電力の高速スイッチング用途に適している。さらに、炭化シリコンはシリコンに比べて耐熱性も高く、実施形態の半導体装置は高温での動作が可能になる。
【００３１】
また、炭化シリコン基板１１を薄型化することにより抵抗を低減しつつ、周辺領域２０に設けられたシリコン基板３１によって、薄型化された炭化シリコン基板１１による強度不足を補っている。
【００３２】
素子領域１０の炭化シリコン層１２の表面は、貫通孔３２を通じて、第２の電極４１と接続することができる。シリコン基板３１は、貫通孔３２を囲むように、周辺領域２０上で連続して形成されている。このため、図１（ａ）及び（ｂ）の平面視で、半導体装置の端部に沿った方向の応力の均衡を図れ、局部的な強度不足を生じさせない。
【００３３】
また、シリコン基板３１の貫通孔３２に銅パッド４３が埋め込まれている。銅は、例えばアルミニウムに比べて電気抵抗率が低く、さらに、銅パッド４３によって電流の面方向への拡散性が向上する。炭化シリコン基板１１を薄くし、なおかつ表面電極側に銅パッド４３を設けることで、よりいっそうの抵抗低減を図れる。後述するように、メッキ法により、厚い銅パッド４３を短時間で容易に形成することができる。
【００３４】
また、銅は、例えばアルミニウムに比べて耐熱性及び放熱性が高く、高温特性に優れた炭化シリコンデバイスの高温での使用を損なわない。
【００３５】
次に、図２（ａ）〜図５（ｃ）および図６を参照して、実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。
【００３６】
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、図２（ａ）〜図４（ｄ）よりも広い領域のウェーハの一部断面を表す。図３（ｃ）は、図５（ａ）における１点鎖線で囲む部分１００の拡大断面図に対応する。
なお、図５（ａ）〜図５（ｃ）には、図２（ａ）〜図４（ｄ）に示す要素のすべては図示せず、主要な要素のみを図示する。
【００３７】
図２（ａ）は、炭化シリコン基板１１の第２の面１１ｂ上に炭化シリコン層１２が形成された第１のウェーハ５１を示す。例えばエピタキシャル成長法で、炭化シリコン基板１１の第２の面１１ｂ上に、炭化シリコン層１２が形成される。
【００３８】
次に、炭化シリコン層１２の表面上に、絶縁膜１４を形成する。実施形態では、絶縁膜１４として例えばシリコン酸化膜を形成する。絶縁膜１４は、素子領域１０及び周辺領域２０の全面にわたって形成される。
【００３９】
絶縁膜１４の上面は、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法で平坦化される。絶縁膜１４の膜厚は、例えば１μｍほどである。
【００４０】
次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁膜１４の上面に、補強基板としてシリコン基板３１を接合する。
【００４１】
まず、絶縁膜１４の上面がプラズマ処理で活性化される。その後、大気中で室温で、シリコン基板３１が絶縁膜１４に貼り合わせられる。その後、例えば２００〜４００℃でアニールし、シリコン基板３１が絶縁膜１４に接合される。これにより、炭化シリコン基板１１及び炭化シリコン層１２を含む第１のウェーハ５１と、シリコン基板３１からなる第２のウェーハとが、絶縁膜１４を介して接合される。
【００４２】
次に、第１のウェーハ５１がシリコン基板３１に支持された状態で、図２（ｃ）に示すように、炭化シリコン基板１１の第１の面１１ａを研削する。研削の後、例えばＣＭＰ法で第１の面１１ａを平坦化する。これにより、炭化シリコン基板１１は、例えば１００μｍ以下の厚さに薄型化される。
【００４３】
次に、図３（ａ）に示すように、第１の面１１ａに第１の電極２１を形成する。
【００４４】
第１の電極２１として、第１の面１１ａに金属膜２２が形成され、さらに金属膜２２に金属膜２３が形成される。例えば、金属膜２２はニッケル膜であり、金属膜２３は、金属膜２２側から順に形成されたチタン膜、ニッケル膜、金膜を含む。
【００４５】
また、例えば１０００℃前後の熱処理により、金属膜（ニッケル膜）２２のニッケル（Ｎｉ）と、炭化シリコン基板１１に含まれるシリコン（Ｓｉ）とを反応させる。これにより、金属膜（ニッケル膜）２２と、第１の面１１ａとの界面に金属シリサイド膜２２ａとしてニッケルシリサイド膜が形成される。第１の電極２１は、金属シリサイド膜２２ａを介して、炭化シリコン基板１１にオーミック接触する。
【００４６】
シリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）との結合を切る必要がある炭化シリコン基板１１に対する金属シリサイド膜２２ａの形成は、シリコン基板に金属シリサイド膜を形成するよりも高温（１０００℃前後の温度）が要求される。しかしながら、一般にウェーハどうしの接合を担う材料として用いられる樹脂や金属は、１０００℃前後の温度に対する耐熱性を有さない。
【００４７】
そこで、実施形態では、シリコン基板３１と炭化シリコン基板１１との接合を担う膜として絶縁膜１４を用いている。シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜、シリコン窒化膜などの無機膜である絶縁膜１４は、１０００℃前後の温度に対する耐熱性を有する。特に、シリコン酸化物を含むシリコン酸化膜やシリコン酸窒化膜は、シリコン基板３１との高い接合強度が得られる。
【００４８】
絶縁膜１４を接合層として使うことで、炭化シリコン基板１１と第１の電極２１とのオーミック接触を得るにあたっての上記熱処理の温度に耐えることができ、なおかつ、上記熱処理の後も、薄くされた炭化シリコン基板１１を、これよりも厚いシリコン基板３１で安定して支持することができる。
【００４９】
炭化シリコン基板１１の第１の面１１ａ側で上記金属シリサイド反応をさせる熱処理時、炭化シリコン基板１１の第２の面１１ｂ上には、１０００℃前後の温度に対する耐熱性を有さない材料は設けられていない。
【００５０】
第１の電極２１を形成した後、図３（ｂ）に示すように、シリコン基板３１における絶縁膜１４とは反対側の面を研削し、さらにＣＭＰ法で平坦化する。シリコン基板３１は、例えば１００μｍ程度に薄くされる。
【００５１】
先の工程で薄型化された炭化シリコン基板１１を安定して支持するために、シリコン基板３１は炭化シリコン基板１１よりも薄くしないことが望ましい。
【００５２】
次に、図３（ｃ）に示すように、シリコン基板３１に貫通孔３２を形成する。図３（ｃ）は、１つのデバイスの平面を表す図１（ａ）におけるＡ−Ａ’断面に対応する。また、図３（ｃ）は、複数のデバイスが形成されたウェーハ状態を表す図５（ａ）における１点鎖線１００で囲む部分１００の拡大断面に対応する。
【００５３】
図６は、図３（ｃ）及び図５（ａ）の工程に対応するシリコン基板（第２のウェーハ）３１の平面図を表す。
図５（ａ）は、図６における例えば３つの貫通孔３２を含む領域の断面図を表し、図６におけるＣ−Ｃ’拡大断面に対応する。
【００５４】
図３（ｂ）の状態で、シリコン基板３１の上面に図示しないレジスト膜が形成される。そのレジスト膜は、露光及び現像によりパターニングされる。そして、パターニングされたレジスト膜をマスクにして、図３（ｃ）に示すように、シリコン基板３１が選択的にエッチングされ、貫通孔３２が形成される。
【００５５】
このエッチングのとき、シリコン基板３１に対して異種材料である絶縁膜１４はエッチングストッパーとして機能する。すなわち、シリコン基板３１が選択的に除去されて形成された貫通孔３２の底部に、絶縁膜１４が露出する。
【００５６】
図５（ａ）及び図６に示すように、複数の貫通孔３２がシリコン基板３１に形成される。例えば、１つのチップあたり１つの貫通孔３２が形成される。周辺領域２０の一部にシリコン基板３１が残され、素子領域１０は貫通孔３２の下に位置する。
【００５７】
貫通孔３２を形成した後、貫通孔３２の底部、側壁及びシリコン基板３１の上面に、図４（ａ）に示すように、絶縁膜（第２の絶縁膜）１６として例えばシリコン酸化膜を形成する。その後、貫通孔３２の底部の絶縁膜１６およびその絶縁膜１６の下の絶縁膜１４を選択的にエッチングして除去する。
【００５８】
これにより、図４（ｂ）に示すように、貫通孔３２の底部に、素子領域１０の炭化シリコン層１２の表面が露出する。シリコン基板３１における貫通孔３２側の側面に形成された絶縁膜１６、およびシリコン基板３１の上面に形成された絶縁膜１６は、上記エッチング時、図示しないマスクで覆われ、残される。
【００５９】
次に、図４（ｃ）及び図５（ｂ）に示すように、貫通孔３２の底部に露出された炭化シリコン層１２の表面上に、第２の電極４１のシード層として機能する金属膜４２を形成する。金属膜４２は、シリコン基板３１の側面及び上面に残された絶縁膜１６を覆うようにも形成される。
【００６０】
第２の電極４１を形成する工程は、例えばスパッタ法により金属膜４２を形成する工程と、メッキ法により銅パッド４３を形成する工程とを含む。
【００６１】
まず、図４（ｃ）及び図５（ｂ）に示すように、貫通孔３２の底部、側壁およびシリコン基板３１の上面に金属膜４２を形成する。金属膜４２は、例えば、下層側から順に形成されたチタン膜と銅膜とを含む。金属膜４２は、半導体層である炭化シリコン層１２の表面にショットキー接合する。
【００６２】
あるいは、第２の電極４１は炭化シリコン層１２の一部にオーミック接触させてもよい。そのオーミック接触は、金属シリサイド膜、例えばＮｉシリサイド膜で形成され、この場合、金属膜４２は金属シリサイド膜上に形成される。
【００６３】
金属膜４２はメッキのシード層として機能し、その金属膜４２を電流経路としたメッキ法により、銅パッド４３が形成される。
【００６４】
図４（ｄ）及び図５（ｃ）に示すように、銅パッド４３は、貫通孔３２の内壁に沿うようにコンフォーマルに、貫通孔３２内に埋め込まれる。また、銅パッド４３は、貫通孔３２の側壁に沿ってシリコン基板３１の上面に乗り上がり、貫通孔３２の底部とシリコン基板３１の上面との段差部分を被覆する。
【００６５】
なお、第１の電極２１を、第２の電極４１を形成した後に形成してもよい。
【００６６】
以上説明した工程は、複数のチップを含むウェーハ状態で行われる。そして、図５（ｃ）及び図６において２点鎖線で示す位置でダイシングされ、複数のチップに分割される。
【００６７】
シリコン基板３１が残っている部分でダイシングされる。シリコン基板３１の幅は、ダイシング幅よりも大きく、個片化された半導体装置の終端側にはシリコン基板３１の一部が残る。
【００６８】
第１の電極２１は、例えばはんだなどを介して配線基板に実装される。第２の電極４１は、例えばワイヤを介して配線基板に接続される。あるいは、第２の電極４１を、はんだなどを介して、配線基板に接合させてもよい。
【００６９】
実施形態によれば、シリコンに比べて脆い炭化シリコン基板１１を、シリコン基板３１で補強した上で薄型化するので、クラックや割れを生じさせることなく、炭化シリコン基板１１を薄型化できる。
【００７０】
また、絶縁膜１４を介して、シリコン基板３１を、炭化シリコン基板１１を含む第１のウェーハ５１に接合する。そのため、シリコン基板３１による第１のウェーハ５１の支持を維持しつつ、研削後の炭化シリコン基板１１の第１の面１１ａに、第１の電極２１の金属シリサイド膜を形成する高温熱処理が可能となる。
【００７１】
また、貫通孔３２を形成する前に、図３（ｂ）の工程で、シリコン基板３１を薄型化することで、貫通孔３２の深さを浅くすることができる。結果として、貫通孔３２内に設けられる銅パッド４３の厚さを抑えることが可能となる。銅パッド４３の厚さを抑えることで、メッキによる形成時の残留応力による反りを抑制できる。
【００７２】
補強基板としてシリコン基板３１を用いることで、一般的なシリコンウェーハに適用される露光、現像およびエッチングプロセスで、容易に貫通孔３２を選択的に形成することが可能となる。
【００７３】
あるいは、補強基板は、シリコン基板に限らず、ガラス基板などを用いてもよい。ガラス基板は絶縁性のため、第２の電極４１を形成する前に、ガラス基板の上面及び貫通孔３２側の側面を覆う絶縁膜は不要にできる。
【００７４】
以上説明した実施形態は、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）に限らず、ＰＩＮ（p-intrinsic-n）ダイオード、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの他の縦型デバイスにも適用可能である。
【００７５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７６】
１０…素子領域、１１…炭化シリコン基板、１２…炭化シリコン層、１４…絶縁膜、１６…絶縁膜、２０…周辺領域、２１…第１の電極、２２，２３…金属膜、２２ａ…金属シリサイド膜、３１…シリコン基板、３２…貫通孔、４１…第２の電極、４２…金属膜、４３…銅パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面とその反対側の第２の面とを有する炭化シリコン基板と、
前記炭化シリコン基板の前記第２の面上に設けられた炭化シリコン層であって、素子領域と前記素子領域よりも端部側の周辺領域とを有する炭化シリコン層と、
前記炭化シリコン層の前記周辺領域の表面上に設けられ、シリコン酸化物を含む絶縁膜と、
前記周辺領域における前記絶縁膜上に設けられ、平面視で前記素子領域の周囲を連続して囲むシリコン基板からなる補強基板と、
前記炭化シリコン基板の前記第１の面に接して設けられた第１の電極であって、前記炭化シリコン基板との界面に設けられた金属シリサイド膜を含む第１の電極と、
前記素子領域の表面に接して設けられた第２の電極であって、銅を含む第２の電極と、
を備えた半導体装置。
【請求項２】
第１の面とその反対側の第２の面とを有する炭化シリコン基板と、
前記炭化シリコン基板の前記第２の面上に設けられた半導体層であって、素子領域と前記素子領域よりも端部側の周辺領域とを有する半導体層と、
前記半導体層の前記周辺領域の表面上に設けられた絶縁膜と、
前記周辺領域における前記絶縁膜上に設けられた補強基板と、
前記炭化シリコン基板の前記第１の面に接して設けられた第１の電極と、
前記素子領域の表面に接して設けられた第２の電極と、
を備えた半導体装置。
【請求項３】
前記補強基板は、シリコン基板である請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体層は、炭化シリコン層である請求項２または３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記補強基板は、平面視で前記素子領域の周囲を連続して囲んでいる請求項２〜４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の電極は、前記炭化シリコン基板との界面に設けられた金属シリサイド膜を含む請求項２〜５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２の電極は、銅を含む請求項２〜６のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記絶縁膜は、シリコン酸化物を含む請求項２〜７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項９】
第１の面とその反対側の第２の面とを有する炭化シリコン基板の前記第２の面上に設けられた半導体層に、絶縁膜を介して補強基板を接合する工程と、
前記補強基板に支持された状態で、前記炭化シリコン基板の前記第１の面を研削する工程と、
研削された前記第１の面に、第１の電極を形成する工程と、
前記補強基板に、前記絶縁膜に達する貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔の底部に露出する前記絶縁膜を除去し、前記貫通孔の底部に前記半導体層の表面を露出させる工程と、
露出された前記半導体層の表面上に、第２の電極を形成する工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
シリコン酸化物を含む前記絶縁膜を前記半導体層の表面上に形成した後、前記補強基板としてシリコン基板を前記絶縁膜に接合する請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の電極を形成する工程は、
前記炭化シリコン基板の前記第１の面に金属膜を形成する工程と、
熱処理により、前記金属膜と、前記炭化シリコン基板に含まれるシリコンとを反応させて金属シリサイド膜を形成する工程と、
を有する請求項９または１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の電極を形成した後、前記貫通孔を形成する前に、前記補強基板を研削する工程をさらに備えた請求項９〜１１のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第２の電極を形成する工程は、
前記貫通孔の底部及び側壁にシード層を形成する工程と、
前記シード層を電流経路としたメッキ法により、前記貫通孔に銅を埋め込む工程と、
を有する請求項９〜１２のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記貫通孔を形成した後、前記第２の電極を形成する前に、前記補強基板の上面および前記貫通孔側の側面を第２の絶縁膜で覆う工程をさらに備えた請求項９〜１３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
第１の面とその反対側の第２の面とを有する炭化シリコン基板と、
前記炭化シリコン基板の前記第２の面上に設けられた炭化シリコン層であって、素子領域と前記素子領域よりも端部側の周辺領域とを有する炭化シリコン層と、
前記炭化シリコン層の前記周辺領域の表面上に設けられ、シリコン酸化物を含む絶縁膜と、
前記周辺領域における前記絶縁膜上に設けられ、平面視で前記素子領域の周囲を連続して囲むシリコン基板からなる補強基板と、
前記炭化シリコン基板の前記第１の面に接して設けられた第１の電極であって、前記炭化シリコン基板との界面に設けられた金属シリサイド膜を含む第１の電極と、
前記素子領域の表面に接して設けられた第２の電極であって、銅を含む第２の電極と、
を備えた半導体装置。
【請求項２】
第１の面とその反対側の第２の面とを有する炭化シリコン基板と、
前記炭化シリコン基板の前記第２の面上に設けられた半導体層であって、素子領域と前記素子領域よりも端部側の周辺領域とを有する半導体層と、
前記半導体層の前記周辺領域の表面上に設けられた絶縁膜と、
前記周辺領域における前記絶縁膜上に設けられた補強基板と、
前記炭化シリコン基板の前記第１の面に接して設けられた第１の電極と、
前記素子領域の表面に接して設けられた第２の電極と、
を備えた半導体装置。
【請求項３】
前記補強基板は、シリコン基板である請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体層は、炭化シリコン層である請求項２または３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記補強基板は、平面視で前記素子領域の周囲を連続して囲んでいる請求項２〜４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の電極は、前記炭化シリコン基板との界面に設けられた金属シリサイド膜を含む請求項２〜５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２の電極は、銅を含む請求項２〜６のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記絶縁膜は、シリコン酸化物を含む請求項２〜７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項９】
第１の面とその反対側の第２の面とを有する炭化シリコン基板の前記第２の面上に設けられた半導体層に、絶縁膜を介して補強基板を接合する工程と、
前記補強基板に支持された状態で、前記炭化シリコン基板の前記第１の面を研削する工程と、
研削された前記第１の面に、第１の電極を形成する工程と、
前記補強基板に、前記絶縁膜に達する貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔の底部に露出する前記絶縁膜を除去し、前記貫通孔の底部に前記半導体層の表面を露出させる工程と、
露出された前記半導体層の表面上に、第２の電極を形成する工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
シリコン酸化物を含む前記絶縁膜を前記半導体層の表面上に形成した後、前記補強基板としてシリコン基板を前記絶縁膜に接合する請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の電極を形成する工程は、
前記炭化シリコン基板の前記第１の面に金属膜を形成する工程と、
熱処理により、前記金属膜と、前記炭化シリコン基板に含まれるシリコンとを反応させて金属シリサイド膜を形成する工程と、
を有する請求項９または１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の電極を形成した後、前記貫通孔を形成する前に、前記補強基板を研削する工程をさらに備えた請求項９〜１１のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第２の電極を形成する工程は、
前記貫通孔の底部及び側壁にシード層を形成する工程と、
前記シード層を電流経路としたメッキ法により、前記貫通孔に銅を埋め込む工程と、
を有する請求項９〜１２のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記貫通孔を形成した後、前記第２の電極を形成する前に、前記補強基板の上面および前記貫通孔側の側面を第２の絶縁膜で覆う工程をさらに備えた請求項９〜１３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６９８１６（Ｐ２０１３−６９８１６Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０６６３３（Ｐ２０１１−２０６６３３）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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