[发明专利]半导体衬底的背面电极的电极结构及其制造方法、以及供于该电极结构的制造的溅射靶

说明书

本发明涉及形成于半导体衬底的背面侧的具有以Ti层/Ni层/Ag合金层的顺序层叠有各金属层的多层结构的背面电极的电极结构。一种背面电极的电极结构，其中，上述Ag合金层由Ag与选自Sn、Sb、Pd中的任意一种添加金属M的合金构成，在利用X射线光电子能谱分析装置对上述背面电极从上述Ag合金层至上述Ni层在深度方向上进行元素分析时，呈现出在Ni层与Ag合金层的边界处能够观察到能够检测出来自Ni、Ag、添加元素M的所有金属的谱图的中间区域的状态，进而，基于来自Ni、Ag、添加元素M的所有金属的谱图来换算上述中间区域中的各金属的含量时，添加元素M的含量的最大值为5原子％以上。

技术领域

本发明涉及形成在功率模块等半导体装置的半导体衬底的背面的背面电极的电极结构。特别是涉及形成在半导体衬底背面、具有Ti层/Ni层/Ag合金层的多层结构的背面电极，该背面电极的Ni层与Ag合金层的接合性和剥离强度优良。

背景技术

在被称作MOSFET或IGBT等功率模块的半导体装置中，在Si或SiC等半导体衬底的表面及背面这两者上设置电极，确保上下方向的导通。作为设置在该半导体衬底背面的背面电极，一般应用层叠有多个金属层的多层结构的背面电极。

作为背面电极的具体的构成，在半导体衬底上形成有用于确保与衬底的密合性并且用于电性欧姆接合的Ti层，在其上形成有在进行半导体衬底的实际安装时用于确保衬底与焊料的接合性的Ni层。进而，为了改善上述Ni层的接合性，从防止Ni层的表面氧化的观点出发，形成有Ag层。作为应用了这样的Ti层/Ni层/Ag层的多层结构的背面电极的半导体装置的例子，可列举例如专利文献1记载的半导体装置。需要说明的是，作为背面电极的电极结构，上述的三层结构是基本，有时还追加形成接触层作为Ti层的基体层，所述接触层由电子势垒比构成半导体衬底的Si低的Al等金属构成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-347487号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在实际安装有如上所述的具备多层结构的背面电极的半导体衬底的功率模块等中，在推进小型化的同时也推进高输出化。由于该倾向，所搭载的半导体装置的温度上升，其耐久性令人担忧。对于这样的半导体装置的温度上升，研究了实际安装于衬底的散热件的散热性提高等对策，认为电极结构的改善也是有效的。

作为电极结构的改善方向，特别是，关于上述的多层结构的背面电极，Ni层与Ag层的密合性的提高成为课题。在本发明人的研究中，有时在模块的使用过程中在Ni层与Ag层之间发生剥离而成为故障的原因。这样的剥离所导致的电极破坏是一直以来都可能成为问题的现象，但认为在今后的高输出化的半导体装置中将会成为更严重的问题。

本发明是基于如上所述的背景而完成的，关于半导体衬底的背面电极的电极结构，提供不易产生由在Ni层附近发生的剥离所导致的电极破坏的电极结构。而且，对于这样的电极结构的制造方法也进行阐明。

用于解决问题的方法

解决上述问题的本申请发明是一种背面电极的电极结构，其是形成于半导体衬底的背面侧、具有从上述半导体衬底起以Ti层/Ni层/Ag合金层的顺序层叠有各金属层的多层结构的背面电极的电极结构，其中，上述Ag合金层由Ag与选自Sn、Sb、Pd中的任意一种添加金属M的合金构成，在利用X射线光电子能谱分析装置对上述背面电极从上述Ag合金层至上述Ni层在深度方向上进行元素分析时，呈现出在Ni层与Ag合金层的边界处能够观察到能够检测出来自Ni、Ag、添加元素M的所有金属的谱图的中间区域的状态，进而，基于来自Ni、Ag、添加元素M的所有金属的谱图来换算上述中间区域中的各金属的含量(原子％)时，添加元素M的含量的最大值为5原子％以上。