JPH0620984A - 半導体装置の裏面電極形成方法 - Google Patents

半導体装置の裏面電極形成方法

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JPH0620984A
JPH0620984A JP19649492A JP19649492A JPH0620984A JP H0620984 A JPH0620984 A JP H0620984A JP 19649492 A JP19649492 A JP 19649492A JP 19649492 A JP19649492 A JP 19649492A JP H0620984 A JPH0620984 A JP H0620984A
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JP
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back surface
electrode
silicon wafer
etching
sectional
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JP19649492A
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English (en)
Inventor
Jiro Nakano
次郎 中野
Kyoji Matsubara
享治 松原
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の裏面電極の接着強度およびオー
ミック特性を向上せしめた裏面電極形成方法を得るこ
と。 【構成】 半導体装置の裏面電極形成方法において、半
導体基板例えばシリコンウェーハ1の裏面12の一部を
エッチングすることにより、エッチングした部分が前記
裏面12の凹部となるので、前記裏面12に形成した電
極3aにもこの凹部と同様の凹部が生じるため、この電
極3aを半田73等によりパッケージの電極72に接着
したとき、機械的アンカー効果により接着を強固にする
ことができる。さらに、上述のエッチング後前記シリコ
ンウェーハ1の裏面12に不純物層としてリン拡散層5
3を形成すると、前記電極のオーミック特性を向上せし
めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の裏面電極
形成方法に関するものであり、特に裏面電極の接着強度
およびオーミック特性を向上せしめた半導体装置の裏面
電極形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置の裏面電極形成方法に
おいて次のような方法が開示されている。即ち、特開昭
59−220937号公報においては、半導体ウェーハ
の裏面をプラズマエッチングして粗面化し、この粗面化
した面に裏面電極を蒸着形成することにより、製造歩留
りの向上及び前記ウェーハと裏面電極との接着強度の向
上を図っていた。また特開昭52−135668号公報
においては、半導体基板の裏面をガスプラズマエッチン
グ法により所望の厚さだけ除去した後に、前記裏面に金
属膜を付着せしめる方法が開示されている。また前記半
導体ウェーハの厚さを所望の値にするとき、機械研磨等
で研磨し、その後上述のように裏面電極を形成する方法
がある。この方法を図21〜図23に示す。図21にお
いて、N型シリコンウェーハ91の裏面に不純物拡散層
91aが形成されている。このシリコンウェーハ91の
厚みが厚すぎるときには、裏面の側から所望の厚みTと
なるまで研磨する。なおこのときの研磨面はY−Y面で
ある。この結果、図22に示すように不純物拡散層91
aは消失する。その後図23に示すように、この研磨面
91bに裏面電極92を形成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにプラズマ
エッチングで半導体ウェーハの裏面を粗面化すると、前
記半導体ウェーハ表面の保護膜も削られるので、前記半
導体ウェーハ表面にダメージが生じ、半導体装置の特性
が劣化する可能性がある。またプラズマエッチングでは
前記粗面の高さは最大数nmのため、前記裏面電極の接着
強度は十分でなかった。また半導体ウェーハと裏面電極
との間でオーミック特性を得ようとした場合、半導体ウ
ェーハに不純物を導入するのが最も効果的である。例え
ばN形シリコンウェーハの場合、このN形シリコンウェ
ーハの裏面にリン(P)、ヒ素(As)等を導入し、不
純物濃度を1018個/cm3 以上にすると、容易にオー
ミック特性がえられる。しかし所望のウェーハ厚とする
ときに、図21の不純物拡散層91aが削られるため、
オーミック特性が得られないという欠点がある。また、
所望のウェーハ厚とした後に、拡散もしくはイオン注入
により不純物導入を行う方法は、半導体装置の製造の途
中で研磨するため、その後の製造工程を研磨粉等で汚染
することになりやすく良策ではない。したがって、本発
明の課題は、上述の欠点をなくし、半導体ウェーハの表
面にダメージが生じなくて、半導体装置の特性が劣化せ
ず、かつ裏面電極の接着強度が十分となる半導体装置の
裏面電極形成方法を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本出願の第一の発明では、半導体基板の裏面に、こ
の基板の一部を露出する開口部を有する耐エッチング性
膜を形成する第一の工程と、この耐エッチング性膜をエ
ッチングマスクとして前記半導体基板の裏面をエッチン
グする第二の工程と、前記耐エッチング性膜を除去する
第三の工程と、前記基板の裏面に電極を形成する第四の
工程とを含む半導体装置の裏面電極形成方法を創りだし
た。また第二の発明では、半導体基板の裏面に、この基
板の一部を露出する開口部を有する耐エッチング性膜を
形成する第一の工程と、この耐エッチング性膜をエッチ
ングマスクとして前記半導体基板の裏面をエッチングす
る第二の工程と、前記耐エッチング性膜を除去する第三
の工程と、前記半導体基板の裏面に不純物を拡散する第
四の工程と、前記基板の裏面に電極を形成する第五の工
程とを含む半導体装置の裏面電極形成方法を創りだし
た。
【0005】
【作用】上記構成の半導体装置の裏面電極形成方法にお
いて、半導体基板の裏面の一部をエッチングすることに
より、エッチングした部分が前記裏面の凹部となる。そ
のため前記裏面に形成した電極にもこの凹部と同様の凹
部が生じるので、この電極をハンダ等によりパッケージ
の電極に接着したとき、機械的アンカー効果により接着
を強固にすることができる。さらに、上述のエッチング
後半導体基板の裏面に不純物を拡散することによって基
板内部に不純物を導入することができ、その後研磨工程
で基板裏面を研磨して、基板を所望の厚さにしても、先
に導入した不純物を基板に残すことができる。したがっ
てその後上述の電極を形成すると、上述の機械的アンカ
ー効果に加え、前記電極のオーミック特性を向上するこ
とができる。
【0006】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図1は本発明の第一の実施例の裏面図、図2
は図1のA−A断面図、図3は図2の続きを示す断面
図、図4は図3の続きを示す断面図である。図1〜図4
において、半導体基板の一種のシリコンウェーハ1の裏
面12に、このシリコンウェーハ1の一部を露出する開
口部21aを有する耐エッチング性膜としてのシリコン
酸化膜2aを形成し、次にこのシリコン酸化膜2aをエ
ッチングマスクとして前記シリコンウェーハ1の裏面1
2をエッチングし、その後前記シリコン酸化膜2aを除
去し、さらに前記シリコンウェーハ1の裏面12に電極
3aを形成している。すなわち、図1および図2におい
て、N型シリコンウェーハ1の表面11にトランジスタ
等の回路素子を形成する前に、このN形シリコンウェー
ハ1の(100)裏面12にシリコン酸化膜2aを1μ
m 厚に形成し、その後このシリコン酸化膜2aに一辺が
10〜100μm の正四角形状の複数の開口部21aを
エッチングして形成する。なお真空引きしてシリコンウ
ェーハ1を固定する作業の妨げにならないように、前記
裏面12の周辺部には前記開口部21aを形成しないよ
うにする。またシリコンウェーハ1の表面11は、図示
しない保護膜例えば酸化膜、窒化膜により被われてい
る。次に、図3に示すように、前記開口部21aによ
り、有機アルカリエッチング液(テトラメチルアンモニ
ウムハイドロオキサイド20%)にて、シリコンウェー
ハ1の裏面12を異方性エッチングする。このようにす
ると、エッチング面が(100)面12aおよび(11
1)面12bとなる。ここで(111)面12bがエッ
チング面となるのは、この(111)面12bは原子核
の密度が高いためである。なお前記異方性エッチングで
は、シリコンウェーハ1の深さ方向へのエッチング速度
に比して側方へのエッチング速度が相対的に小さいの
で、シリコン酸化膜2aのパターンに忠実にプラズマエ
ッチングより深いエッチング加工ができる。このときの
エッチング深さは、図3に示すように開口部21aの上
述の一辺の長さより短い程度である。また、前記異方性
エッチングによれば、シリコンウェーハ1の表面11へ
のダメージがなく、シリコンウェーハ1の裏面12に均
一で再現性のよい凹凸を形成できることになる。さら
に、図4に示すように、シリコン酸化膜2aを除去し、
シリコンウェーハ1の裏面12に裏面電極チタン(T
i)、ニッケル(Ni)、金(Au)層3aを蒸着す
る。
【0007】図5は本発明の第二の実施例の裏面図、図
6は図5のB−B断面図である。図5・図6において、
前記第一の実施例の場合と異なり、前記シリコン酸化膜
2aの開口部21aが1個の場合が示されている。この
場合開口部21aの一辺は2mm位となる。その他は、
前記第一の実施例と同じである。すなわちシリコンウェ
ーハ4の裏面42に裏面電極3bが形成されている。な
お、41はシリコンウェーハ4の表面、42aは前記裏
面42の(100)面、42bは前記裏面42の(11
1)面である。
【0008】図7は本発明の第三の実施例の裏面図、図
8は図7のC−C断面図、図9は図8の続きを示す断面
図、図10は図9の続きを示す断面図、図11は図10
の続きを示す断面図、図12は図11の続きを示す断面
図、図13は図12の続きを示す断面図である。図7〜
図13において、半導体基板の一種であるシリコンウェ
ーハ5の裏面52に、このシリコンウェーハ5の一部を
露出する複数の開口部21bを有する耐エッチング性膜
としてのシリコン酸化膜2bを形成し、その後このシリ
コン酸化膜2bをエッチングマスクとして前記シリコン
ウェーハ5の裏面52をエッチングし、次に前記シリコ
ン酸化膜2bを除去し、その後前記シリコンウェーハ5
の裏面52に不純物拡散層としてのリン拡散層53を形
成し、そして裏面研磨工程においてシリコンウェーハ5
を所望厚さまで研磨した後、前記シリコンウェーハ5の
裏面52に電極3cを形成している。すなわち、図7・
図8において、N形シリコンウェーハ5の(100)裏
面52にシリコン酸化膜2bを1μm 形成し、その後こ
のシリコン酸化膜2bに一辺が10〜100μm の正四
角形状の複数の開口部21bをエッチングして形成す
る。なおシリコンウェーハ5の表面51は図示しない保
護膜例えば酸化膜・窒化膜にて被われている。
【0009】次に、図9に示すように、前記開口部21
bにより、有機アルカリエッチング液(テトラメチルア
ンモニウムハイドロオキサイド20%)にて、シリコン
ウェーハ5の裏面52を異方性エッチングする。このよ
うにすると、エッチング面が(100)面52aおよび
(111)面52bとなる。ここで(111)面52b
がエッチング面となるのは、前記第一の実施例と同様に
(111)面52bは原子核の密度が高いためである。
またこのときのエッチング深さは上述の図3の場合と同
様である。さらに、図10に示すように、シリコン酸化
膜2bを除去し、その後図11に示すようにシリコンウ
ェーハ5の裏面52にリン拡散層53を形成する。次に
図12に示すように、X−X面で機械研磨して、シリコ
ンウェーハ5の厚さを所望の値にする。この場合前記機
械研磨後も前記エッチングした箇所にリン拡散層53が
残る。次に図13に示すようにシリコンウェーハ5の裏
面52に裏面電極Ti、Ni、Au層3cを蒸着する。
なお54は前記機械研磨面である。この場合、上述のよ
うにリン拡散層53が残るため、優れたオーミック特性
を持つ裏面電極3cを形成できる。また、研磨後に不純
物拡散層を形成する必要がないので、半導体装置の製造
工程の汚染がない。
【0010】図14は本発明の第四の実施例の裏面図、
図15は図14のD−D断面図である。図14・図15
において、前記第三の実施例の場合と異なり、前記シリ
コン酸化膜2bの開口部21bが1個の場合が示されて
いる。その他は、前記第三の実施例と同じである。すな
わちシリコンウェーハ6の裏面62に裏面電極3dが形
成されている。なお、61はシリコンウェーハ6の表
面、62aは前記裏面62の(100)面、62bは前
記裏面62の(111)面、63はリン拡散層、64は
機械研磨面である。
【0011】図16は前記各実施例の第一の応用例の裏
面図、図17は図16のE−E断面図である。図16・
図17において、縦形パワーM0SFET7aの裏面電
極の表面71はパッケージの電極72にハンダ層73に
より接着されている。この場合、前記裏面電極の表面7
1に1個の凹部71aが形成されているので、機械的ア
ンカー効果が生じるため、接着の信頼性が向上する。こ
のため半導体装置の電力損失による発熱・周囲温度の変
化等により、前記裏面電極の表面71およびハンダ層7
3が膨張もしくは収縮しても、両者の接着が強固で容易
には剥離しないようになる。なお、前記ハンダ層73は
導電性ペーストで置き換えてもよい。また前記裏面電極
の表面71は前記凹部71aにより接触面積が増大する
ので、オーミック特性が向上することになる。
【0012】図18は前記各実施例の第二の応用例の裏
面図、図19は図18のF−F断面図である。図18・
図19において、縦形パワーM0SFET7bの裏面電
極の表面76はパッケージの電極77にハンダ層78に
より接着されている。この場合において、前記裏面電極
の表面76に4個の凹部76aが形成されているので、
前記第一の応用例と同様に機械的アンカー効果が生じる
ため、接着の信頼性が向上するとともに、オーミック特
性が向上する。なお、前記ハンダ層78は導電性ペース
トで置き換えてもよい。またこの場合、上述のように4
個の凹部76aが形成されているので、前記第一の応用
例よりも前記接着の強度およびオーミック特性が向上す
る。
【0013】図20は本発明の第五の実施例の縦断面図
であり、前記図10に対応するものである。図20にお
いて、シリコンウェーハ8の(110)裏面82に、K
OH水溶液を使用したエッチングにより、複数の深溝8
2aが形成されている。(110)面をKOH水溶液で
エッチングすると、極めて良好な異方性エッチングが行
われ、深い溝が形成される。この深溝82aは前記裏面
電極の表面71・76の凹部71a・76aと同様ない
しそれ以上の機械的アンカー効果がある。なお81はシ
リコンウェーハ8の表面である。この第五の実施例の半
導体装置の裏面電極形成方法はバイポーラトランジスタ
に応用しうるものである。
【0014】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の半
導体の裏面電極形成方法によれば、半導体装置の裏面電
極をパッケージの電極にハンダ等により接着したときの
接着強度を著しく強固にし、さらにこの電極のオーミッ
ク特性を向上せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例の裏面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】前記第一の実施例の断面図であり、図2の続き
を示すものである。
【図4】前記第一の実施例の断面図であり、図3の続き
を示すものである。
【図5】本発明の第二の実施例の裏面図である。
【図6】図5のB−B断面図である。
【図7】本発明の第三の実施例の裏面図である。
【図8】図7のC−C断面図である。
【図9】前記第三の実施例の断面図であり、図8の続き
を示すものである。
【図10】前記第三の実施例の断面図であり、図9の続
きを示すものである。
【図11】前記第三の実施例の断面図であり、図10の
続きを示すものである。
【図12】前記第三の実施例の断面図であり、図11の
続きを示すものである。
【図13】前記第三の実施例の断面図であり、図12の
続きを示すものである。
【図14】本発明の第四の実施例の裏面図である。
【図15】図14のD−D断面図である。
【図16】前記各実施例の第一の応用例の裏面図であ
る。
【図17】図16のE−E断面図である。
【図18】前記各実施例の第二の応用例の裏面図であ
る。
【図19】図18のF−F断面図である。
【図20】本発明の第五の実施例の断面図である。
【図21】従来例の断面図である。
【図22】従来例の断面図であり、図21の続きを示す
ものである。
【図23】従来例の断面図であり、図22の続きを示す
ものである。
【符号の説明】
1、4、5、6、8 シリコンウェーハ 12、42、52、62、82 シリコンウェーハの裏
面 2a、2b シリコン酸化膜 21a、21b シリコン酸化膜の開口部 3a、3b、3c、3d 裏面電極 53、63 リン拡散層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の裏面に、この基板の一部を
    露出する開口部を有する耐エッチング性膜を形成する第
    一の工程と、この耐エッチング性膜をエッチングマスク
    として前記半導体基板の裏面をエッチングする第二の工
    程と、前記耐エッチング性膜を除去する第三の工程と、
    前記基板の裏面に電極を形成する第四の工程とを含むこ
    とを特徴とする半導体装置の裏面電極形成方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板の裏面に、この基板の一部を
    露出する開口部を有する耐エッチング性膜を形成する第
    一の工程と、この耐エッチング性膜をエッチングマスク
    として前記半導体基板の裏面をエッチングする第二の工
    程と、前記耐エッチング性膜を除去する第三の工程と、
    前記半導体基板の裏面に不純物を拡散する第四の工程
    と、前記基板の裏面に電極を形成する第五の工程とを含
    むことを特徴とする半導体装置の裏面電極形成方法。
JP19649492A 1992-06-29 1992-06-29 半導体装置の裏面電極形成方法 Pending JPH0620984A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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