JP5301091B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、FZ(フローティング・ゾーン)ウェハを用いて製造されるパンチスルー型の素子、すなわちMOSFET(MOSゲート型電界効果トランジスタ)、PT型(FS型)IGBT(IGBT:絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)および逆阻止IGBTなどの半導体装置の製造方法に関する。尚、PTはパンチスルー、FSはフィールドストップを表す。 The present invention relates to a punch-through element manufactured using an FZ (floating zone) wafer, that is, a MOSFET (MOS gate type field effect transistor), a PT type (FS type) IGBT (IGBT: insulated gate bipolar transistor). The present invention also relates to a method for manufacturing a semiconductor device such as a reverse blocking IGBT. PT represents punch through, and FS represents field stop.
近年、安価なFZ(フローティングゾーン)ウェハを用いたパンチスルー型の素子の開発が進んでいる。図5のようなFZウェハを用いたNPT(ノンパンチスルー)型IGBTが開発され、最初に実用化された。このNPT型IGBTの製造方法は、IGBTの表面セル構造を形成後、エミッタ電極10である表面電極をアルミニウムで形成して表面構造を形成し、その後裏面を研削により所定の厚さにし、裏面からボロンをイオン注入して400℃程度で低温アニールすることでpコレクタ層31を形成し、このpコレクタ層31面にコレクタ電極13である裏面電極を蒸着などで形成して完成する。順方向ブロッキング時に空乏層35(高電界領域)が裏面側のpコレクタ層31に到達しない素子構造である。尚、図中の1はn半導体基板、2はpベース領域、3はnエミッタ領域、4はゲート絶縁膜、5はゲート電極、6は層間絶縁膜、11は保護膜のポリイミド膜である。
In recent years, development of punch-through elements using inexpensive FZ (floating zone) wafers has been progressing. An NPT (non-punch through) IGBT using an FZ wafer as shown in FIG. 5 was developed and put to practical use first. In this NPT type IGBT manufacturing method, after forming the surface cell structure of the IGBT, the surface electrode as the
その後、NPT型IGBT技術を応用して、FS型IGBTや逆阻止IGBTが開発された。図6のようにFS型IGBTは、裏面側のpコレクタ層33であるp層とドリフト層であるn−層(n半導体基板1)に挟まれたnバッファ層32であるn+層を有している。nバッファ層32であるn+層はFS(フィールドストップ)層と呼ばれ、リンのイオン注入などによって形成される。NPT型IGBTと違い、このFS型IGBTは順方向ブロッキング時に空乏層がnバッファ層32であるn+層に到達し、従って裏面に極めて近い(数ミクロン)位置まで高電界領域が進展する。
Thereafter, FS type IGBTs and reverse blocking IGBTs were developed by applying NPT type IGBT technology. As shown in FIG. 6, the FS type IGBT has an n + layer that is an
逆阻止IGBTは図7のようにNPT型IGBTのチップ側面(端部39)のダイシングされる領域をp分離層で覆うことで製造される。IGBTに逆バイアスを印加するとpコレクタ層15であるp+層とドリフト層であるn−層(n半導体基板1)のp+/n−接合40より空乏層が伸びはじめる。チップ側面(端部39)は結晶欠陥が多く、もしも側面がp分離不純物層36で覆われていないと空乏層35がチップ側面に露出してしまい、結晶欠陥により発生する漏れ電流によって十分な逆耐圧が得られない。p分離不純物層36が有れば、空乏層35はp分離不純物層36内の奥には進入できず端部39に達しないので、漏れ電流は増大しない。裏面側のpコレクタ層15はNPT型IGBTと同じくボロンのイオン注入と400℃以下の低温アニールによって形成される。ただしイオン注入前に、裏面をエッチングなどにより、機械的研削による結晶ダメージを極力除去しておくことが必要であるが、低温アニールのため結晶欠陥は十分には除去されず漏れ電流は大きい(図3参照)。また、低温アニールのために裏面側のpコレクタ層15の厚さは通常1μm以下であり、従って空乏層35は裏面41の極めて近傍まで接近する。尚、図中の37は絶縁膜、38は金属膜である。尚、高速イオン注入によりpコレクタ層の厚さを厚くする方法もあるが、イオン注入により結晶欠陥が発生してもれ電流が増大してしまう。
As shown in FIG. 7, the reverse blocking IGBT is manufactured by covering the dicing region of the chip side surface (end 39) of the NPT type IGBT with a p isolation layer. When a reverse bias is applied to the IGBT, a depletion layer begins to extend from the p + / n − junction 40 of the p + layer as the
図示しないFZ型MOSFETにおいても、FS型IGBTと同じように空乏層は裏面近傍に進入する。このようにFZウェハを用いて製造されるパンチスルー型の素子、および逆阻止IGBTは、いずれも裏面近傍に高電界が発生するのである。
また、特許文献1によると、半導体基体の中層領域に形成されたn型半導体領域(ドリフト領域)と、半導体基体の他方の主面側に形成された凹部の底面に露出し、且つn型半導体領域に接合すると共に、このn型半導体領域よりも高い不純物密度を有するn型半導体領域と、半導体基体の一方の主面側に露出し、且つn型半導体領域に接合するp型半導体領域と、p型半導体領域の露出部分に形成された第1主電極層と、n型半導体領域の露出部分に形成された第2主電極層とから構成されていることで、素子(ダイオード)の主動作領域の厚さを薄くできて、低損失化を達成できることが開示されている。
Even in an FZ type MOSFET (not shown), the depletion layer enters the vicinity of the back surface in the same manner as the FS type IGBT. A punch-through element manufactured using an FZ wafer and a reverse blocking IGBT both generate a high electric field near the back surface.
According to
また、特許文献2によると、シリコンウエハを支持基板と酸化膜を介して接着する工程と、上記シリコンウエハを研削してドレイン層を形成する工程と、コレクタ層の上にバッファ層および高抵抗層をエピタキシャル成長で形成する工程と、高抵抗層の表面にMOSゲートを形成する工程とを具備する。その結果、完成したIGBTの耐圧を決定する高抵抗層は比抵抗ばらつきの小さいエピタキシャル成長で形成されるため、所望の比抵抗を有する高コストなシリコンウエハを必要としなくなる。さらに、エピタキシャル成長で形成されるバッファ層は高濃度で幅の狭い不純物濃度プロフィルを有するようになることが開示されている。
According to
また、特許文献3によると、裏面にアルミニウムなどの拡散係数の大きい元素をアクセプタとして拡散してコレクタ層を形成して接合深さを深くすることが開示されている。
FZウェハを用いて製造されるパンチスルー型の各種素子や逆阻止IGBTは、ウェハの裏面構造を形成した後からチップのパッケージへの組立てまでの工程において、裏面へのキズ発生が大きな問題となる。
各素子の電圧ブロッキング時においては、高電界領域が裏面近傍まで到達するが、仮に裏面キズがこの電界領域にかかってしまうと、この部分で漏れ電流が発生し、所定の耐圧が得られなくなる。これはキズの形状による電界集中、キズ面の汚れによる沿層方向の電流、裏面の不純物層形成時に導入された結晶欠陥による発生電流が原因である。素子面積内にこのようなキズが一個でも有ると、耐圧不良になる可能性がある。
For punch-through various elements and reverse blocking IGBTs manufactured using FZ wafers, scratches on the back surface become a major problem in the process from forming the back surface structure of the wafer to assembling the chip into the package. .
At the time of voltage blocking of each element, the high electric field region reaches the vicinity of the back surface. However, if a back surface scratch is applied to this electric field region, a leakage current is generated in this portion, and a predetermined breakdown voltage cannot be obtained. This is due to the electric field concentration due to the flaw shape, the current in the layering direction due to flaws on the flaw surface, and the current generated due to crystal defects introduced during the formation of the impurity layer on the back surface. If there is even one such scratch in the element area, there is a possibility that a withstand voltage failure will occur.
不良を防ぐには、電圧ブロッキング時において高電界領域を裏面からできるだけ離すことが必要である。これはすなわち裏面側の不純物層を厚くして、前記のpn接合の位置をウェハ裏面から離して内部側に持ってくることと、裏面の不純物層形成時に導入される結晶欠陥を低減することに他ならない。
しかし、裏面側の不純物層を厚くするためには、一般に高温・長時間の熱拡散が必要である。例えばリンやボロンを10μm拡散するためには1150℃で20時間程度の熱処理が必要である。ところが素子の表面構造の形成では、一般にこれ程の熱履歴を加えておらず、このような多大の熱履歴を加えると表面構造が大きく変化してしまう。このため当初設計した特性は得られなくなってしまう。
In order to prevent defects, it is necessary to separate the high electric field region from the back surface as much as possible during voltage blocking. This is to increase the thickness of the impurity layer on the back surface and bring the position of the pn junction away from the back surface of the wafer to the inside, and to reduce crystal defects introduced when forming the impurity layer on the back surface. There is nothing else.
However, in order to increase the thickness of the impurity layer on the back surface side, generally high-temperature and long-time thermal diffusion is required. For example, in order to diffuse phosphorus or boron by 10 μm, heat treatment at 1150 ° C. for about 20 hours is required. However, in the formation of the surface structure of the element, generally, such a heat history is not added, and if such a large heat history is added, the surface structure is greatly changed. For this reason, the originally designed characteristics cannot be obtained.
また、特許文献1では、ダイオードに関して記載されているがMOSゲート構造の素子については言及されていない。
また、特許文献2では、シリコンウエハを絶縁膜を介して支持基板に接着し、その後シリコンウエハを研削して薄くし、その上にエピタキシャル成長層を形成し、その後MOSゲート構造を形成した後、支持基板と絶縁膜を除去している。本発明では、表面側にMOSゲート構造を形成した後、裏面側を研削し、研削した裏面にエピタキシャル成長層を形成しているのでこの特許文献2とは異なっている。
In
また、特許文献3では、1000℃で拡散温度は低いものの6時間という長時間の拡散でも接合深さは11μm程度であり、熱履歴(温度×時間)が大きく表面構造に影響を与えるという不都合を生じる。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、表面構造を形成した時に加えた熱履歴以下の熱処理により、厚い裏面側の不純物層を形成することと、結晶欠陥の導入が少ない半導体装置の製造方法を提供することである。
Further, in
An object of the present invention is to solve the above-described problems and form a thick back-side impurity layer by heat treatment less than the thermal history applied when the surface structure is formed, and a semiconductor device with less introduction of crystal defects. It is to provide a manufacturing method.
前記の目的を達成するために、半導体基板の一方の主面にMOSゲート構造を形成する工程と、前記MOSゲート構造上に層間絶縁膜を形成する工程と、他方の主面を研削し平坦化する工程と、平坦化した他方の主面にエピタキシャル成長層を形成する工程と、前記エピタキシャル成長層を形成した後前記層間絶縁膜上に第1主電極を形成する工程と、前記エピタキシャル成長層上に第2主電極を形成する工程とをこの順に有し、前記半導体基板のダイシングされる領域であってチップダイシング後に各チップの側面が覆われるよう該半導体基板と異なる導電型の不純物層を前記半導体基板の一方の主面にMOSゲート構造を形成する工程の前に各チップの枠状に形成し、前記エピタキシャル成長層が5μm以上50μm以下の厚さで前記半導体基板と異なる導電型で形成される製造方法とする。 In order to achieve the above object, a step of forming a MOS gate structure on one main surface of a semiconductor substrate, a step of forming an interlayer insulating film on the MOS gate structure, and grinding and planarizing the other main surface A step of forming an epitaxial growth layer on the other planarized main surface, a step of forming a first main electrode on the interlayer insulating film after forming the epitaxial growth layer, and a second step on the epitaxial growth layer. and forming a main electrode in this order, said an area to be diced semiconductor substrate the semiconductor substrate and the different conductivity type impurity layer so that the side surfaces of each chip is covered after chip dicing of the semiconductor substrate Before the step of forming the MOS gate structure on one main surface, it is formed in a frame shape of each chip, and the epitaxial growth layer has a thickness of not less than 5 μm and not more than 50 μm. The manufacturing method is formed with a conductivity type different from that of the body substrate.
また、前記エピタキシャル成長層を形成するときに原料ガスと同時にエッチングガスを流して、平坦化した他方の主面に半導体層をエピタキシャル成長させるとよい。
また、前記MOSゲート構造が、プレーナゲート型またはトレンチゲート型であるとよい。
In addition, when forming the epitaxial growth layer, an etching gas is flowed simultaneously with the source gas, and the semiconductor layer is preferably epitaxially grown on the other planarized main surface.
The MOS gate structure may be a planar gate type or a trench gate type.
この発明によれば、FZウエハである半導体基板の一方の主面にMOSゲート構造を形成し、その上に層間絶縁膜を被覆した後、他方の主面を研削し、平坦化した後、バッファ層またはドレイン層もしくはコレクタ層をエピタキシャル成長層で形成し、前記層間絶縁膜にコンタクト孔を開けてエミッタ電極やソース電極を形成し、エピタキシャル層(バッファ層の場合は表面層に拡散などでコレクタ層を形成する)上にドレイン電極やコレクタ電極を形成することで、パンチスルー型の素子(FS型IGBT、MOSFET)や逆阻止IGBTの裏面キズ耐性(キズがあっても耐圧が確保できること)を向上させることができて、製品の良品率が向上する。 According to the present invention, a MOS gate structure is formed on one main surface of a semiconductor substrate which is an FZ wafer, an interlayer insulating film is coated thereon, the other main surface is ground and flattened, and then a buffer is formed. A layer, a drain layer, or a collector layer is formed of an epitaxial growth layer, contact holes are formed in the interlayer insulating film to form an emitter electrode and a source electrode, and an epitaxial layer (in the case of a buffer layer, the collector layer is formed by diffusion or the like). By forming a drain electrode and a collector electrode on the upper surface of the substrate, it is possible to improve the resistance to scratches on the back surface of punch-through elements (FS-type IGBTs and MOSFETs) and reverse blocking IGBTs. Can improve the yield rate of products.
実施の形態を以下の実施例で説明する。 Embodiments will be described in the following examples.
図1は、この発明の第1実施例の半導体装置の製造方法であり、同図(a)〜同図(c)は工程順に示した要部製造工程断面図である。この半導体装置は1200V耐圧のプレーナゲート型のFS型IGBTである。以下の表現でnはn型、pはp型を示す。
500μmの厚さのFZウエハであるn半導体基板1の第1主面の表面層にpベース領域2を複数形成し、このpベース領域2の表面層にnエミッタ領域3を形成し、nエミッタ領域3とn半導体基板1に挟まれたpベース領域2上にゲート絶縁膜4を介してゲート電極5を形成することで、表面のプレーナ型セル構造を形成した後、表面を1μmのBPSG(ボロンリンガラス)膜の層間絶縁膜6で覆う(同図(a))。
FIG. 1 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views showing a main part manufacturing process shown in the order of steps. This semiconductor device is a planar gate type FS type IGBT having a withstand voltage of 1200V. In the following expressions, n is n-type and p is p-type.
A plurality of
つぎに、裏面7を機械的に研削してウェハ厚を120μmにする。CMP(Chemical Mechanical Planarization)により裏面7を平坦化し、ウェハを110μmにする。平坦化された裏面8はCMPで平坦化しないで、フッ酸−硝酸系の混酸による裏面スピンエッチングで平坦化しても良い。エピタキシャル(以下、エピと略す)成長炉にて970℃で、シリコン原料ガスのDCS(ジクロロシラン)を200sccm、エッチングガスのHClを300sccm同時供給し、さらにn型不純物としてホスフィンガスを供給する。表面の層間絶縁膜6上にはシリコンを堆積させずに裏面8のシリコン面にn型エピシリコン(エピタキシャルのシリコン層)を成長させる。エピの成長速度は0.3μm/分であり、40分で12μmのn型エピシリコンが成長し、n+層であるFS層9(nバッファ層)となる。熱履歴が少ないために表面構造は影響を受けない。n型ドーピング濃度は2×1015cm−3である(同図(b))。
Next, the
つぎに、フォトエッチングにより層間絶縁膜6にコンタクト孔を空け、アルミニウムのスパッタにより表面金属層を形成し、フォトエッチングにより表面電極(エミッタ電極10)を形成する。ポリイミド塗布およびフォトエッチングによりポリイミド膜11で保護膜を形成する。ボロンのイオン注入および窒素雰囲気中の400℃アニールにより裏面側のコレクタ層12であるp+層を形成する。最後に裏面電極(コレクタ電極13)をAl/Ti/Ni/Auの四層蒸着により形成してウェハ工程が完了する(同図(c))。
Next, a contact hole is formed in the
つぎに図示しないがチップダイシング後にパッケージに組立てて製品が完成する。
裏面側のn−層(n半導体基板1)とn+層(FS層9)のn−/n+接合14(界面)の位置が裏面17から12μm離れることで、工程中に数ミクロン深さの裏面キズ(裏面17についたキズ)が発生しても耐圧は低下しない。従来はリンのイオン注入によりFS層を形成しており、n−層とn+層のn−/n+接合の深さは2μm程度であるため、数ミクロンのキズが発生すると耐圧不良が発生した。本実施例では厚いFS層9が形成されるので、キズによる耐圧不良を防ぐことができる。
Next, although not shown, the product is completed by assembling into a package after chip dicing.
The position of the n − / n + junction 14 (interface) between the n − layer (n semiconductor substrate 1) and the n + layer (FS layer 9) on the back surface side is 12 μm away from the
n+層であるFS層9をエピタキシャル成長層で形成した方が熱拡散で形成する場合より結晶欠陥や重金属の導入が抑制されるため、同じ厚さとした場合エピタキシャル成長層の方がもれ電流を小さくできる。また、厚さはエピタキシャル成長層の方が厚くできる。pコレクタ層12を形成する前のFS層9の厚さ(裏面16からn−/n+接合14までの距離)についてはFS型IGBTの場合、2μm〜50μmが実用的な範囲であり、10μm程度以上とすると大きなキズが付いた場合でももれ電流を小さく抑制できて望ましい。
When the FS layer 9 which is the n + layer is formed by the epitaxial growth layer, the introduction of crystal defects and heavy metals is suppressed as compared with the case where the FS layer 9 is formed by thermal diffusion. it can. The thickness of the epitaxial growth layer can be increased. The thickness of the FS layer 9 before the formation of the p-type collector layer 12 - case for (from the
尚、前記のIGBTはプレーナゲート型であるが図示しないトレンチゲート型の場合も同様の効果が期待できる。 Incidentally, the above IGBT is the same effect can be expected in the case of is a planar gate type shown intention wrench gate.
図2は、この発明の第2実施例の半導体装置の製造方法であり、同図(a)〜同図(c)は工程順に示した要部製造工程断面図である。この半導体装置はプレーナゲート型の1200V耐圧の逆阻止IGBTである。図ではセルの一部だけを示しているが、断面を中心として線対称の形状で複数形成され、チップ周辺部にはp分離不純物層を含めた耐圧構造部が示されている。 FIG. 2 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views of the main part manufacturing process shown in the order of steps. This semiconductor device is a planar gate type 1200V withstand voltage reverse blocking IGBT. Although only a part of the cell is shown in the figure, a plurality of line-symmetric shapes with respect to the cross section are formed, and a breakdown voltage structure including a p-isolation impurity layer is shown at the periphery of the chip.
FZウエハであるn半導体基板1の一方の主面から内部に向かって複数の枠状の図示しないp分離不純物層(図7のp分離不純物層36に相当する)を180μm以上の深さに形成し、この枠内のn半導体基板1の第1主面の表面層にpベース領域2を複数形成し、このpベース領域2の表面層にnエミッタ領域3を形成し、nエミッタ領域3とn半導体基板1に挟まれたpベース領域2上にゲート絶縁膜4を介してゲート電極5を形成することで、表面のプレーナ型セル構造を形成した後、表面を1μmのBPSG膜の層間絶縁膜6で覆う(同図(a))。
A plurality of frame-shaped p isolation impurity layers (not shown) (corresponding to the p
つぎに、裏面7を機械的に図示しないp分離不純物層に達するまで研削してウェハ厚を190μmにする。CMPにより裏面7を平坦化し、ウェハを180μmの厚さにする。フッ酸−硝酸系の混酸によるスピンエッチングで裏面側を平坦化しても良い。エピ炉にて970℃で、シリコン原料ガスのDCS (ジクロロシラン) を200sccm、エッチングガスのHClを300sccm同時供給し、さらにp型不純物としてジボランガスを供給する。表面側の絶縁膜上にはシリコンを堆積させずに裏面側のシリコン面にp型エピシリコンを成長させる。成長速度は0.3μm/分であり、20分で6μmのp型エピシリコンが成長し、図示しないp分離不純物層と接続するpコレクタ層15となる。このpコレクタ層15の形成では熱履歴が少ないために表面構造は影響を受けない。p型ドーピング濃度は2×1016cm−3である(同図(b))。
Next, the
つぎに、フォトエッチングにより層間絶縁膜6にコンタクト孔を空け、アルミニウムのスパッタにより表面金属層を形成し、フォトエッチングにより表面電極(エミッタ電極10)を形成する。ポリイミド塗布およびフォトエッチングによりポリイミド膜11の保護膜を形成する。最後に裏面電極(コレクタ電極13)をAl/Ti/Ni/Auの四層蒸着により形成してウェハ工程が完了する(同図(c))。
Next, a contact hole is formed in the
つぎに図示しないがチップダイシング後にパッケージに組立てて製品が完成する。
裏面側のn−層とp+層のn−/p+接合16の位置が裏面17から6μm離れることで、工程中に2〜3ミクロン深さの裏面キズが発生しても耐圧は低下しない。従来はボロンイオン注入と400℃以下の低温アニールによりpコレクタ層を形成しており、n−層とp+層のn−/p+接合の深さは深くても0.5μm程度であり、これよりミクロンオーダーのキズがあると耐圧低下を招く。また0.5μm以下の小さなキズでも結晶欠陥が十分回復せずライフタイムキラーが短かったためにもれ電流が増大していた。
Next, although not shown, the product is completed by assembling into a package after chip dicing.
The position of the n − / p + junction 16 of the n − layer and the p + layer on the back surface is 6 μm away from the
第2実施例では6μmの厚いpコレクタ層15が形成されているので、キズによる耐圧不良を大幅に防ぐことができる。また第2実施例ではエピタキシャル成長層でpコレクタ層15を形成しアニールが十分行われてpコレクタ層15内のライフタイムが長いために、n−層とp+層のn−/p+接合16の深さは0.5μm程度とし、漏れ電流の増大は抑制される。
In the second embodiment, since the 6 μm thick
第2実施例により製造された1200V耐圧の逆阻止IGBTの逆漏れ電流を図3に示す。Aが第2実施例でありBが従来例である。第2実施例の逆漏れ電流は、従来の逆阻止IGBTの逆漏れ電流の1/5に低減される。
逆阻止IGBTの場合、エピタキシャル成長層で形成したpコレクタ層15の厚さは0.5μm〜50μmが実用的な範囲であり、5μm程度以上とすると大きなキズが付いた場合でももれ電流を小さく抑制できて望ましい。通常、n−/p+接合16の方がn−/n+接合14よりも電界強度の影響を受け難く、接合の深さがn−/n+接合14より浅くてももれ電流は抑制される。そのため、pコレクタ層15の厚さの実用的な範囲の最小値を0.5μmとしてもよい。
FIG. 3 shows the reverse leakage current of the reverse blocking IGBT having a withstand voltage of 1200 V manufactured according to the second embodiment. A is the second embodiment and B is the conventional example. The reverse leakage current of the second embodiment is reduced to 1/5 of the reverse leakage current of the conventional reverse blocking IGBT.
In the case of a reverse blocking IGBT, the thickness of the
尚、前記のIGBTはプレーナゲート型であるが図示しないトレンチゲート型の場合も同様の効果が期待できる。 The IGBT is a planar gate type, but the same effect can be expected in the case of a trench gate type (not shown).
図4は、この発明の第3実施例の半導体装置の製造方法であり、同図(a)〜同図(c)は工程順に示した要部製造工程断面図である。この半導体装置はプレーナゲート型のMOSFETである。
FZウエハであるn半導体基板1の第1主面の表面層にpベース領域2を複数形成し、このpベース領域2の表面層にnソース領域21を形成し、nソース領域21とn半導体基板1に挟まれたpベース領域2上にゲート絶縁膜4を介してゲート電極5を形成することで、表面のプレーナ型セル構造を形成した後、表面を1μmのBPSG膜の層間絶縁膜6で覆う(同図(a))。
FIG. 4 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views of the main part manufacturing process shown in the order of processes. This semiconductor device is a planar gate type MOSFET.
A plurality of
つぎに、裏面7を機械的に研削してウェハ厚を120μmにする。CMPにより裏面7を平坦化し、ウェハを110μmにする。フッ酸−硝酸系の混酸による裏面スピンエッチングで平坦化しても良い。エピタキシャル(以下、エピと略す)成長炉にて970℃で、シリコン原料ガスのDCS(ジクロロシラン)を200sccm、エッチングガスのHClを300sccm同時供給し、さらにn型不純物としてホスフィンガスを供給する。表面の層間絶縁膜6上にはシリコンを堆積させずに裏面8のシリコン面にn型エピシリコン(エピタキシャルのシリコン層)を成長させる。成長速度は0.3μm/分であり、40分で12μmのn型エピシリコンが成長し、n+層であるnドレイン層22となる。熱履歴が少ないために表面構造は影響を受けない。n型ドーピング濃度は1×1019cm−3である(同図(b))。
Next, the
つぎに、フォトエッチングにより層間絶縁膜6にコンタクト孔を空け、アルミニウムのスパッタにより表面金属層を形成し、フォトエッチングにより表面電極(ソース電極23)を形成する。ポリイミド塗布およびフォトエッチングによりポリイミド膜11の保護膜を形成する。最後に裏面電極(ドレイン電極24)をAl/Ti/Ni/Auの四層蒸着により形成してウェハ工程が完了する(同図(c))。
Next, a contact hole is formed in the
つぎに図示しないがチップダイシング後にパッケージに組立てて製品が完成する。
裏面側のn−層とn+層のn−/n+接合25(界面)の位置が裏面17から10μm離れることで、工程中に数ミクロン深さの裏面キズ(裏面についたキズ)が発生しても耐圧は低下しない。
この場合も第1実施例と同様にエピタキシャル成長層の厚さを2μm〜50μmとし、望ましくは10μm程度以上とするとよい。
Next, although not shown, the product is completed by assembling into a package after chip dicing.
The back surface side n − layer and the n + layer n − / n + junction 25 (interface) are separated from the
Also in this case, the thickness of the epitaxial growth layer is set to 2 μm to 50 μm, preferably about 10 μm or more, as in the first embodiment.
尚、前記のMOSFETはプレーナゲート型であるが図示しないトレンチゲート型の場合も同様の効果が期待できる。 Although the MOSFET is a planar gate type, the same effect can be expected in the case of a trench gate type (not shown).
1 n半導体基板
2 pベース領域
3 nエミッタ領域
4 ゲート絶縁膜
5 ゲート電極
6 層間絶縁膜
7 裏面(研削前)
8 裏面(平坦化後)
9 FS層
10 エミッタ電極
11 ポリイミド膜
12、15 pコレクタ層
13 コレクタ電極
14、25 n−/n+接合
16 n−/p+接合
17 裏面(エピタキシャル成長層の表面)
21 nソース領域
22 nドレイン領域
23 ソース電極
24 ドレイン電極
1 n semiconductor substrate 2 p base region 3
8 Back side (after flattening)
9
21 n source region 22
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