CN101842903A - 半导体装置及其制造方法 - Google Patents
半导体装置及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101842903A CN101842903A CN200980100856A CN200980100856A CN101842903A CN 101842903 A CN101842903 A CN 101842903A CN 200980100856 A CN200980100856 A CN 200980100856A CN 200980100856 A CN200980100856 A CN 200980100856A CN 101842903 A CN101842903 A CN 101842903A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor layer
- semiconductor
- conductivity type
- main electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 221
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 214
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 11
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 9
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 8
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
- H01L29/0847—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/41725—Source or drain electrodes for field effect devices
- H01L29/41741—Source or drain electrodes for field effect devices for vertical or pseudo-vertical devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/45—Ohmic electrodes
- H01L29/456—Ohmic electrodes on silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
- H01L29/66325—Bipolar junction transistors [BJT] controlled by field-effect, e.g. insulated gate bipolar transistors [IGBT]
- H01L29/66333—Vertical insulated gate bipolar transistors
- H01L29/66348—Vertical insulated gate bipolar transistors with a recessed gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
- H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
- H01L29/7396—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions
- H01L29/7397—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions and a gate structure lying on a slanted or vertical surface or formed in a groove, e.g. trench gate IGBT
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明公开一种半导体装置及其制造方法，所述半导体装置具有：第一半导体层(1)、在第一半导体层(1)上形成的第二半导体层(4)、在第二半导体(4)上以岛状形成的第三半导体层(5)、在第二半导体层(4)及第三半导体层(5)上形成的绝缘膜(7)、在绝缘膜(7)上形成的控制电极(21)、与第二半导体层(4)及第三半导体层(5)电连接的第一主电极(22)、与第一半导体层(1)电连接且具有Pd的第二主电极(23)。
Description
技术领域
本发明涉及一种作为绝缘栅型半导体元件的半导体装置及其制造方法。
背景技术
绝缘栅型双极晶体管被称为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，是可同时实现金属氧化物半导体场效应管(MOSFET，Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor)的高速动作和双极晶体管的低通态电压的功率半导体元件。
图6是表示具有现有槽结构的穿透型IGBT的侧剖图。该IGBT具有由p+型集电极层1、n+型缓冲层2、n-型漂移层3、p型基层4、n+型发射极层5所构成的半导体层10，进一步具有：形成为从半导体10的主面11到达漂移层3内部的槽6，在槽6内形成的栅绝缘膜7及栅电极21，在发射极层5和栅电极21上形成的层间绝缘膜8，在基层4、发射极层5及层间绝缘膜8上形成的发射电极22，由在集电极层1的主面12上形成的Ti(钛)构成的集电极电极23a。
并且，IGBT根据其结构分类为穿透型或非穿透型等。特别是在穿透型的情形下，由于缓冲层2强制性地抑制在发射极-集电极间施加逆方向电压时发生的从漂移层3朝向集电极层1的耗尽层的扩大，因此可将具有较高电阻的漂移层3形成为薄型。其结果，穿透型IGBT具有低通态电压的特点。
一方面，IGBT具有称之为闩锁效应的特殊的破坏模式。这是由于在其结构上的、来自内藏于IGBT的寄生晶闸管的动作而导致，通过在通常动作时从集电极层1注入用的空穴，使得空穴电流流过寄生晶闸管的栅极，并使得寄生晶闸管动作而引起的现象。
作为防止发生闩锁效应的方法之一，已知有为抑制空穴的注入量而使用了杂质浓度低的集电极层1的方法。根据该方法，虽然可通过减少空穴电流来防止闩锁效应，但是难以获得杂质浓度低的集电极层1和集电极电极23a之间的良好的接触即欧姆接触，而可容易形成肖特基接触。其结果，如图7所示，在导致发生高通态电压的同时，在启动时发生输出电压VCE和输出电流IC不成比例的不稳定动作。
另外，有关IGBT的内容记载于例如以下专利文献1中。
专利文献：日本特开2005-197472号公报
发明内容
发明要解决的课题
这种现象依赖于集电极层1的电子亲和力XS和集电极电极23a的功函数φm的关系。在集电极层1是p型的情形下，XS随着其表层的杂质浓度变低而变得越大，通过集电极层1的电子亲和力和集电极电极23a的功函数之差(XS-φm)变大，使得更容易在集电极层1和集电极电极23a之间形成肖特基接触。
在此，作为解决这些问题的对策，揭示有将集电极层1薄层化之后，仅在集电极层1的主面12侧导入p型杂质，从而形成局部高浓度区域的方法。根据该方法，由于集电极层1的电子亲和力XS变小，XS-φm也变小或成为负值，因此形成欧姆接触，获得低通态电压。
然而，为了形成局部的高浓度区域，需要进行在集电极层1的主面12侧注入p型离子的工序以及使p型离子活性化的退火工序，并随着工序数的增加而导致成本的增高。另外，在以往的工艺中，在半导体层10形成栅电极21及发射极22之后，通过研磨工序而从主面12侧将集电极层1薄层化，进行离子注入工序及退火工序，因此导致了在薄层化后的工艺中IGBT容易遭破坏，使得制造成品率降低。
为解决上述问题，本发明以提供一种可防止发生闩锁效应且实现低通态电压的半导体装置为目的。另外，本发明是以提供一种可提高这样的半导体装置的制造成品率的制造方法为目的。
解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明以如下方式实现。有关本发明实施例的半导体装置的特征在于，具有：
第一导电型或与此相反的第二导电型的第一半导体层；
在第一半导体层上形成的第一导电型的第二半导体层；
在第二半导体层上以岛状形成的第二导电型的第三半导体层；
在第二半导体层及第三半导体层上形成的绝缘膜；
在绝缘膜上形成的控制电极；
与第二半导体层及第三半导体层电连接的第一主电极；以及
与第一半导体层电连接且具有Pd的第二主电极。
另外，有关本发明实施例的半导体装置的制造方法的特征在于，具有如下步骤：
形成第一导电型或与此相反的第二导电型的第一半导体层的工序；
在第一半导体层上形成第一导电型的第二半导体层的工序；
在第二半导体层上以岛状形成第二导电型的第三半导体层的工序；
在第二半导体层及第三半导体层上形成绝缘膜的工序；
在绝缘膜上形成控制电极的工序；
在第二半导体层及第三半导体层上形成第一主电极的工序；
在第一半导体层上形成具有Pd的第二主电极的工序。
发明的效果
通过本发明，可提供一种可防止发生闩锁效应且实现低通态电压的半导体装置。另外，通过本发明可提供一种可提高上述半导体装置的制造成品率的制造方法。
附图说明
图1表示本发明实施例1的半导体装置的侧剖图。
图2是表示用于说明实施例1的半导体装置的制造方法的第一工序的剖视图。
图3是表示第二工序的剖视图。
图4是表示第三工序的剖视图。
图5是表示本发明实施例2的半导体装置的侧剖图。
图6是表示现有技术的IGBT结构的侧剖图。
图7是表示现有技术的IGBT的输出电压VCE和输出电流IC的特性的相关图。
符号说明
1 第一半导体层，
2 第四半导体层，
3 第五半导体层，
4 第二半导体层，
5 第三半导体层，
6 槽，
7 绝缘膜，
8 层间绝缘膜，
10 半导体层，
21 控制电极，
22 第一主电极，
23 第二主电极，
231 Pd层，
232 Ti层，
233 Ni层，
234 Au层。
具体实施方式
以下，结合附图对本发明的实施例进行说明。以下对附图的记载中，对于相同或类似的部分赋予相同或类似的符号。但是，附图仅是示意，与实际结构不同。并且，在各附图之间存在尺寸关系或比例不同的部分。
另外，在以下所示的实施例是例示了为具体化本发明技术思想的装置或方法，根据该发明的技术思想，各构成部件的配置等并不限定于以下结构。该发明的技术思想，可在权利要求所示的范围内增加各种变更。
实施例1
本发明实施例1用于说明在具有槽结构的穿透型IGBT的半导体装置适用了本发明的示例的结构。
如图1所示，实施例1的IGBT，具有：
第一导电型的第一半导体层1；
在第一半导体层1上形成的与第一导电型相反的第二导电型的第四半导体层2；
在第四半导体层2上形成的第二导电型的第五半导体层3；
在第五半导体层3上形成的第一导电型的第二半导体层4；
在第二半导体4上以岛状形成的第二导电型的第三半导体层5；
在第二半导体层4及第三半导体层5上形成的绝缘膜7；
在绝缘膜7上形成的控制电极21；
与第二半导体层4及第三半导体层5电连接的第一主电极22；以及
与第一半导体层1电连接且具有Pd(钯)的第二主电极23。
在实施例1中，第一导电型是p型，第二导电型是n型。即，第一导电型的第一半导体层1是p+型集电极层、第二导电型的第四半导体层2是n+型缓冲层、第二导电型的第五半导体层3是n-型漂移层、第一导电型的第二半导体层4是p型基层、第二导电型的第三半导体层5是n+型发射极层。控制电极21，在此作为栅极电极而发挥功能。该第一半导体层1、第四半导体层2、第五半导体层3、第二半导体层4、第三半导体层5、绝缘膜7及控制电极21构成穿透型IGBT。
进一步形成，该第一半导体层1至第三半导体层5，在制造工艺中用作晶片，在制造工序的切割工序之后构成作为分割化后的芯片的半导体层10。
在实施例1中，因IGBT使用了槽结构，从而具有以下述方式形成的槽6：从半导体10的主面(在图1中，作为上侧表面的第三半导体层5的表面)11朝与该主面11相对的其他主面(在附图1中，作为下侧背面的第一半导体层的表面)12，且可到达第五半导体层3内部。绝缘膜7，沿着槽6内的侧面和底面而形成。控制电极21，介由绝缘膜7而形成，且埋设于该槽6内。
第一主电极22，在第二半导体层4上、层间绝缘膜8上形成，所述层间绝缘膜8在第三半导体层5上及控制电极21上形成，所述第一主电极22与第二半导体层4及第三半导体层5电连接。即，第一主电极22在半导体层10的主面11侧形成。第一主电极22使用了例如Al(铝)层、Al合金层等。
在实施例1中，第二主电极23在第一半导体层1的表面即半导体层10的主面12上的全域形成。该第二主电极23，例如由在第一半导体层1的表面上依次层叠Pd层231、Ti(钛)层232、Ni(镍)层233、Au(金)层234的结构而构成。
Pd层231，具有使得第一半导体层1的电子亲和力和第二主电极23的功函数之差
变小或变为负值、获得第一半导体层1和第二主电极23之间的欧姆接触的功能。在此，Pd层231，可以是纯Pd，为获得欧姆接触也可以是Pd硅化物。Pd硅化物，可以是其本身成膜，也可以是将Pd成膜并通过在成膜时的热处理或成膜后的热处理而与第一半导体层1的硅化合，使得Pd成膜后的所有膜厚或其一部分膜厚硅化而形成。
Ti层232，具有作为阻挡金属层的功能，抑制氧气混入第一半导体层1和Pd层231的界面，并且防止在其界面发生剥离。Ni层233，具有作为在半导体组装工序中的通过焊锡等进行安装时的附着层(合金化反应层)的功能。Au层234，具有防止Ni层233被氧化的功能。
另外，Ni层233，也可以在半导体装置完成后在用户侧形成，也可以不使用焊锡，因此在实施例1中也无需特别具备Ni层233。同样，也可以不具备Au层234。
另外，在实施例1中，代替前述的Pd层231、Ti层232、Ni层233、Au层234的层叠结构，在第二主电极23可使用Pd层、Ti层、Ni层、Pd层、Ag层的层叠结构，或者可使用Pd层、Ti层、Ni层、V(钒)层、Ag层的层叠结构。
接着，说明本发明实施例1的半导体装置的制造方法的一个例子。如图2所示，形成半导体层10。就半导体层10而言，首先在作为p+型集电极层的第一半导体层1上扩散作为n型杂质的磷(P)，从而形成作为n+型缓冲层的第四半导体层2。接着，通过外延成长而在第四半导体层2上形成作为n-型漂移层的第五半导体层3，在该第五半导体层3上扩散作为p型杂质的硼(B)，从而形成作为p型基层的第二半导体层4。接着，在第二半导体层4上扩散P，从而形成作为n+型发射极层的第三半导体层5。另外，实施例1的半导体装置的半导体层10，虽然具有第四半导体层2及第五半导体层3，但在本发明中也可以不形成第四半导体层2，而仅形成第五半导体层3。
接着，在半导体层10的主面11侧形成槽6(参照图3)。槽6通过使用通过光刻技术所形成的掩模，如下进行图形化而形成，即，通过反应性离子蚀刻(RIE)等干式蚀刻，贯通第二半导体层4及第三半导体层5而到达第五半导体层3。接着，在槽6内部，例如使用热氧化法形成由二氧化硅膜(SiO2)所构成的绝缘膜7。如图3所示，接着，使用多晶硅等而在半导体10的主面11的全域及槽6内部的绝缘膜7上形成膜、使用化学机械研磨(CMP)等研磨法将半导体层10的主面11平坦化，从而，如图3所示，形成埋设于槽6内部的控制电极21。在此，将槽6及控制电极21的平面形状形成为条纹状或格子状或点状。
接着，在第三半导体层5、绝缘膜7及控制电极21上形成层间绝缘膜8(参照图4)。层间绝缘膜8使用例如CVD法成膜的二氧化硅膜。使用与槽6的形成方法相同的方法，在第三半导体层5、绝缘膜7及层间绝缘膜8形成到达第二半导体层4的开口(接触开口)部。如图4所示，使用溅射法形成例如由Al形成的第一主电极22。
并且，在半导体层10的主面12侧，使用研磨(背研处理，Back GrindProcess)工序来将第一半导体层1的表面(背面)薄层化(参照图1)。并且，如前述的图1所示，利用溅射而在第一半导体层1的表面上依次形成例如Pd层231、Ti层232、Ni层233、Au层234，形成第二主电极23。该第二主电极23的Pd层231，通过伴随该第二主电极23的形成的热处理或此后的热处理，例如通过100℃～150℃左右的热处理而与第一半导体层1的Si化合，从而容易在Pd层231和第一半导体层1的至少界面部分形成Pd硅化物。
在实施例1的半导体装置的制造方法中，与现有的IGBT的制造方法的不同点在于，至少具有形成具有Pd层231的第二主电极23的工序，在除了所述形成第二主电极23的工序之外的其他工序中，使用与现有IGBT的制造方法相同的工序形成的。
在此，在实施例1的半导体制造方法中，第一半导体层1的厚度设为例如50μm～300μm、第四半导体层2的厚度设为例如5μm～20μm、第五半导体层3的厚度设为例如20μm～70μm。另外，第一半导体层1的杂质浓度设为例如1×1016cm-3～1×1019cm-3，优选为5×1017cm-3～8×1018cm-3，第四半导体层2的杂质浓度设为例如5×1016cm-3～5×1018cm-3，第五半导体层3的杂质浓度设为例如5×1013cm-3～5×1015cm-3。
在这样构成的实施例1的半导体装置的IGBT中，因在第二主电极23具有Pd层231，所以可以使第一半导体层1的电子亲和力和第二主电极23的功函数之差
变小或设定为负值，获得第一半导体层1和第二主电极23之间的欧姆接触，从而可实现低通态电压、稳定动作。进而，在与以往的情形相比时，第一半导体层1的杂质浓度设置成与现有情形相比低一位数以上的5×1017cm-3～8×1018cm-3，从而可抑制IGBT动作时的空穴的注入量、可防止发生闩锁效应。
另外，实施例1所示的半导体装置的制造方法中，即使第二主电极23是层叠结构的情况下，也可在同一溅射装置内通过连续处理的方式形成。因而，无需工序数的增加、也无需特殊的后处理，从而可以低成本、良好的成品率来制造半导体装置。
另外，实施例1的半导体装置及其制造方法并不限于前述例子。例如，在本发明中，虽然最有效的是用于穿透型IGBT，也可以适用于非穿透型IGBT或不具有槽结构的平面型IGBT。在具有这些IGBT的半导体装置中适用本发明时，可获得与前述实施例1相同的效果。另外，在本发明中，第二主电极23的结构，只要是可使得Pd形成为相对主面12最近的情形下，也可以是包含其他电极材料的层叠结构。
实施例2
本发明的实施例2用于说明将本发明适用于具备具有槽结构的纵型功率MOSFET的半导体装置的例子。
如图5所示，实施例2所示的纵型功率MOSFET具有：第二导电型的第一半导体层1、在第一半导体层1上形成的第二导电型的第五半导体层3、在第五半导体层3上形成的第一导电型的第二半导体层4、在第二半导体层4上以岛状形成的第二导电型的第三半导体层5、在第二半导体层4及第三半导体层5上形成的绝缘膜7、在绝缘膜7上形成的控制电极21、与第二半导体层4及第三半导体层5电连接的第一主电极22、与第一半导体层1电连接且具有Pd的第二主电极23。
在实施例2中，与前述的实施例1相同地，第一导电型是p型，第二导电型是n型。即，第二导电型的第一半导体层1是n+型基板(漏极层)、第二导电型的第五半导体层3是n型漏极层、第一导电型的第二半导体层4是p型体层、第二导电型的第三半导体层5是n+型源极层。控制电极21，在这里作为栅电极而发挥作用。该第一半导体层1、第五半导体层3、第二半导体层4、第三半导体层5、绝缘模7及控制电极21构成n通道导电型的纵型功率MOSFET。
第二主电极23，与前述的实施例1的半导体装置的第二主电极23相同，通过例如将Pd层231、Ti层232、Ni层233、Au层234分别层叠而构成的。例如，使用掺杂有作为n型杂质的砒霜(As)的第一半导体层1时，将Ti等的金属直接与该第一半导体层1接触而形成肖特基接触。在实施例2的半导体装置中，使Pd层231或者其硅化物层直接接触第一半导体层1的主面12，从而获得与前述实施例1的半导体装置相同的欧姆接触，可获得同样的效果。
另外，本发明并不限于n通道导电型的纵型功率MOSFET，也可适用于p通道导电型的纵型功率MOSFET。另外，本发明并不限于适用于在绝缘膜7使用了氧化膜的MOSFET，也可适用于在绝缘模7使用了氮化膜或氮氧化膜的金属绝缘栅型半导体场效应管(MISFET，Metal Insulator Semiconductor FieldEffect Transistor)。另外，本发明并不限于适用在具有槽结构的纵型功率MOSFET，也适用于具有平面结构的纵型功率MOSFET。
产业上的可利用性
本发明可广泛适用于可在防止闩锁效应的同时实现低通态电压的半导体装置及可提高这样的半导体装置的制造成品率的制造方法。
Claims (9)
1.一种半导体装置，其特征在于，具有：
第一导电型或与此相反的第二导电型的第一半导体层、
在所述第一半导体层上形成的所述第一导电型的第二半导体层、
在所述第二半导体层上以岛状形成的所述第二导电型的第三半导体层、
在所述第二半导体层及所述第三半导体层上形成的绝缘膜、
在所述绝缘膜上形成的控制电极、
与所述第二半导体层及所述第三半导体层电连接的第一主电极、以及
与所述第一半导体层电连接且具有Pd的第二主电极。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述第二主电极，在所述第一半导体层的与形成有所述第二半导体层的表面相对的背面的全域形成。
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，
所述第二主电极具有Pd硅化物层。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述第二主电极具有：在所述第一半导体层上形成的Pd层或Pd硅化物层、在所述Pd层或Pd硅化物层上形成的Ti层、在所述Ti层上形成的Ni层。
5.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，
在所述第二主电极的所述Ni层上进一步具有Au层。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，
具有绝缘栅型双极晶体管IGBT，所述绝缘栅型双极晶体管IGBT具有：通过所述第一半导体层所形成的集电极层、通过所述第二半导体层所形成的基层、通过所述第三半导体层所形成的发射极层。
7.根据权利要求1～5中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，
具有金属氧化物半导体场效应管MOSFET，所述金属氧化物半导体场效应管MOSFET具有：通过所述第一半导体装置所形成的漏极层、通过所述第二半导体层所形成的体层、通过所述第三半导体层所形成的源极层。
8.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
形成第一导电型或与此相反的第二导电型的第一半导体层的工序；
在所述第一半导体层上形成所述第一导电型的第二半导体层的工序；
在所述第二半导体层上以岛状形成所述第二导电型的第三半导体层的工序；
在所述第二半导体层及所述第三半导体层上形成绝缘膜的工序；
在所述绝缘膜上形成控制电极的工序；
在所述第二半导体层及所述第三半导体层上形成第一主电极的工序；
在所述第一半导体层上形成具有Pd的第二主电极的工序。
9.根据权利要求8所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
形成所述第二主电极的工序，是指在所述第一半导体层上依次层叠Pd层或Pd硅化物层、Ti层、Ni层的工序。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008167176 | 2008-06-26 | ||
| JP2008-167176 | 2008-06-26 | ||
| PCT/JP2009/060459 WO2009157299A1 (ja) | 2008-06-26 | 2009-06-08 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101842903A true CN101842903A (zh) | 2010-09-22 |
Family
ID=41444368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200980100856A Pending CN101842903A (zh) | 2008-06-26 | 2009-06-08 | 半导体装置及其制造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100237385A1 (zh) |
| EP (1) | EP2293337A4 (zh) |
| JP (1) | JPWO2009157299A1 (zh) |
| KR (1) | KR101128286B1 (zh) |
| CN (1) | CN101842903A (zh) |
| WO (1) | WO2009157299A1 (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120127055A (ko) * | 2011-05-13 | 2012-11-21 | 삼성전자주식회사 | 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 제조 방법 |
| US9431484B2 (en) * | 2011-07-29 | 2016-08-30 | Infineon Technologies Austria Ag | Vertical transistor with improved robustness |
| JP2014187190A (ja) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| CN109873033B (zh) * | 2017-12-05 | 2020-08-18 | 无锡华润上华科技有限公司 | 绝缘栅双极型晶体管及其制造方法 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1419202A (fr) * | 1963-12-31 | 1965-11-26 | Ibm | Contacts ohmiques pour éléments semi-conducteurs |
| US3449825A (en) * | 1967-04-21 | 1969-06-17 | Northern Electric Co | Fabrication of semiconductor devices |
| US3617816A (en) * | 1970-02-02 | 1971-11-02 | Ibm | Composite metallurgy stripe for semiconductor devices |
| DE2244062A1 (de) * | 1972-09-08 | 1974-03-28 | Licentia Gmbh | Ohmscher anschlusskontakt fuer ein silizium-halbleiterbauelement |
| US4435898A (en) * | 1982-03-22 | 1984-03-13 | International Business Machines Corporation | Method for making a base etched transistor integrated circuit |
| TW399774U (en) * | 1989-07-03 | 2000-07-21 | Gen Electric | FET, IGBT and MCT structures to enhance operating characteristics |
| JPH0758322A (ja) * | 1993-08-13 | 1995-03-03 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| WO2000016382A1 (en) * | 1998-09-16 | 2000-03-23 | Cree, Inc. | Low temperature formation of backside ohmic contacts for vertical devices |
| JP4198251B2 (ja) * | 1999-01-07 | 2008-12-17 | 三菱電機株式会社 | 電力用半導体装置およびその製造方法 |
| US6511901B1 (en) * | 1999-11-05 | 2003-01-28 | Atmel Corporation | Metal redistribution layer having solderable pads and wire bondable pads |
| US6720522B2 (en) * | 2000-10-26 | 2004-04-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Apparatus and method for laser beam machining, and method for manufacturing semiconductor devices using laser beam machining |
| US6909119B2 (en) * | 2001-03-15 | 2005-06-21 | Cree, Inc. | Low temperature formation of backside ohmic contacts for vertical devices |
| JP2004186438A (ja) * | 2002-12-03 | 2004-07-02 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体素子およびその製造方法 |
| JP2005311284A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-11-04 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | パワー半導体素子およびこれを用いた半導体装置 |
| JP4091931B2 (ja) * | 2004-07-13 | 2008-05-28 | 新電元工業株式会社 | ＳｉＣ半導体装置およびＳｉＣ半導体装置の製造方法 |
| JP2008153748A (ja) * | 2006-12-14 | 2008-07-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 双方向スイッチ及び双方向スイッチの駆動方法 |
-
2009
- 2009-06-08 EP EP09770009A patent/EP2293337A4/en not_active Withdrawn
- 2009-06-08 WO PCT/JP2009/060459 patent/WO2009157299A1/ja active Application Filing
- 2009-06-08 US US12/740,310 patent/US20100237385A1/en not_active Abandoned
- 2009-06-08 CN CN200980100856A patent/CN101842903A/zh active Pending
- 2009-06-08 KR KR1020107009506A patent/KR101128286B1/ko active IP Right Grant
- 2009-06-08 JP JP2010517851A patent/JPWO2009157299A1/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20100237385A1 (en) | 2010-09-23 |
| EP2293337A1 (en) | 2011-03-09 |
| KR20100072325A (ko) | 2010-06-30 |
| EP2293337A4 (en) | 2011-12-28 |
| JPWO2009157299A1 (ja) | 2011-12-08 |
| KR101128286B1 (ko) | 2012-03-23 |
| WO2009157299A1 (ja) | 2009-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102694009B (zh) | 半导体器件及其制造方法 | |
| CN102097322B (zh) | 形成具有屏蔽电极结构的绝缘栅场效应晶体管器件的方法 | |
| CN102473723B (zh) | 功率用半导体装置及其制造方法 | |
| JPH04147629A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| CN102934232A (zh) | 场效应晶体管 | |
| JPH05347413A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN107910267A (zh) | 功率半导体器件及其制造方法 | |
| CN101842903A (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
| US11799010B2 (en) | Transistor including electride electrode | |
| WO1995012896A1 (fr) | Dispositif a semi-conducteurs | |
| WO2014206160A1 (zh) | 绝缘栅双极晶体管及其制造方法 | |
| JP5090601B2 (ja) | 高密度集積回路用ｍｏｓトランジスタ | |
| CN107871781A (zh) | 一种碳化硅mosfet及其制造方法 | |
| TW583747B (en) | High density trench power MOSFET structure and method thereof | |
| JPH04256367A (ja) | 半導体素子 | |
| CN105762077B (zh) | 绝缘栅双极晶体管的制造方法 | |
| CN107910270A (zh) | 功率半导体器件及其制造方法 | |
| JP5427003B2 (ja) | トレンチ型パワーｍｏｓトランジスタおよびその製造方法 | |
| CN115101476B (zh) | 一种提高电流能力的对称碳化硅mosfet的制造方法 | |
| JP3210146B2 (ja) | 半導体装置 | |
| CN1215930A (zh) | 亚四分之一微米级硅－绝缘体的mos场效应晶体管 | |
| TWI221033B (en) | A method for manufacturing a trench power MOSFET with a Schottky diode | |
| CN1303700C (zh) | 具有台阶型栅氧化层的射频soi功率nmosfet及其制造方法 | |
| KR920003320B1 (ko) | 매우 작은 소오스 영역을 갖는 자기 정렬된 수직 이중 확산형 전력 mosfet의 제조방법 | |
| GB2289372A (en) | Method of manufacturing ohmic contact |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20100922 |