JP7113601B2 - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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以下、図1から図9を参照して、本発明の第一の実施形態について説明する。
本実施形態に係る半導体装置は、縦型ショットキーバリアダイオード素子(半導体素子)を複数製造するための、スクライブラインが設けられた半導体装置である。以下、図1及び図2を参照して、本実施形態に係る半導体装置の構成について説明する。
以下、図3から図8を参照して、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
まず、図4(a)に示す半導体基体準備工程S1を行う。半導体基体準備工程S1では、n+型炭化珪素単結晶基板(半導体基板)10a(厚さ:350μm,不純物濃度:1×1019cm-3)の上面に、n-型炭化珪素エピタキシャル層(ドリフト層)10b(厚さ:13.5μm,不純物濃度:5×1015cm-3)を、化学的気相成長法(CVD)により形成することで、半導体基体10を準備する。
次に、図4(b)に示す不純物イオン注入工程S2を行う。不純物イオン注入工程S2では、まず、半導体基体10の一方の主面F1を清浄化する。次いで、一方の主面F1に、酸化膜を形成し、この酸化膜上にレジストをスピンコートにより塗布する。その後、フォトリソグラフィにより、高濃度ガードリング領域12aや低濃度ガードリング領域12bに対応する部分に開口を有するマスク(不図示)を形成する。この状態において、半導体基体10の一方の主面F1に、半導体基体10とは逆の導電型のp型不純物イオン(例えば、アルミニウムイオン)を、イオン注入を用いて導入する。イオン注入後、マスクを除去する。これにより、高濃度ガードリング領域12aと、低濃度ガードリング領域12bと、を含む、ガードリング領域12が形成される。不純物イオン注入工程S2において、高濃度ガードリング領域12a、低濃度ガードリング領域12bは、例えば個別に形成されてよい。その後、1500℃以上の高温で加熱し不純物を電気的に活性化する。
次に、図5(a)に示す第一絶縁膜形成工程S3を行う。第一絶縁膜形成工程S3では、まず、半導体基体10の一方の主面F1に、化学的気相成長法(CVD)によりリンガラス(PSG)を積層し、絶縁膜層110を形成する。絶縁膜層110を形成した後、熱処理を行う。第一絶縁膜を熱酸化膜/PSG積層膜とする場合、半導体基体10を酸素ガス中、1000℃以上の雰囲気で熱酸化した後、化学的気相成長法(CVD)によりリンガラス(PSG)を積層し、絶縁膜層110を形成することもできる。リンガラス(PSG)の焼き締め処理として、700℃以上の雰囲気で追加熱処理を行っても構わない。
次に、図5(b)に示す第三絶縁膜形成工程S4を行う。第三絶縁膜形成工程S4では、まず、第一絶縁膜11の表面に、化学的気相成長法(CVD)により窒化珪素(SiN)を積層する。次いで、レジストをスピンコートにより塗布する。次いで、フォトリソグラフィにより、第三絶縁膜16に対応する部分に開口を有するマスク(不図示)を形成する。その後、ドライエッチング等で、開口部の窒化珪素(SiN)を除去する。
次に、図6(a)に示す第一電極形成工程S5を行う。第一電極形成工程S5では、まず、半導体基体10の他方の主面F2に、金属(例えば、ニッケル(Ni))をスパッタリングして、金属膜を形成する。その後、熱処理により、金属と炭化珪素との合金化を行い、第一電極15を形成する。
次に、図6(b)に示す開口部形成工程S6を行う。開口部形成工程S6では、まず、絶縁膜層110の表面に、レジストをスピンコートにより塗布する。次いで、フォトリソグラフィにより、開口部13に対応する部分に開口を有するマスク(不図示)を形成する。開口部13は、平面視において、その周縁が高濃度ガードリング領域12aに重なるように設けられる。マスク形成の後、バッファードフッ酸を用いて絶縁膜層110のエッチングを行い、半導体基体10の一方の主面F1を露出させる。これにより、開口部13及び第一絶縁膜11が形成される。開口部13及び第一絶縁膜11の形成後、レジストを除去する。
次に、図7(a)に示す第二電極形成工程S6を行う。第二電極形成工程S6では、まず、主面F1に、金属例えば、チタン(Ti)をスパッタリング又は蒸着して、金属膜を形成する。レジストをスピンコートにより塗布する。次いで、フォトリソグラフィとエッチングにより、第二電極14を形成する。その後、熱処理により、金属と炭化珪素との合金化を行い、第二電極14が完成する。
次に、図7(b)に示す第二絶縁膜形成工程S8を行う。第二絶縁膜形成工程S8では、まず、第二電極14及び第一絶縁膜11の表面に、ポリイミドをスピンコートにより塗布する。フォトリソグラフィにより、第二絶縁膜17を形成する。これにより、半導体装置1が形成される。
最後に、図8に示す耐圧検査工程S9を行う。耐圧検査工程S9では、まず、ウェーハプローバステージPSの上に、半導体装置1を載置する。半導体装置1において、スクライブラインLで画された複数の半導体素子領域のうち一つを選び、検査領域ATとする。検査領域ATの接合部14aに、プローブPRの先端を接触させる。ウェーハプローバステージPSとプローブPRの間に逆バイアス電圧Vを印加し、検査領域ATの耐圧検査を行う。
以下、主に図10を参照して、本発明の第二の実施形態について説明する。第一の実施形態と共通する部分は、説明を省略する。
本実施形態の半導体装置は、第一絶縁膜11が、二酸化珪素(SiO2)で形成される(図2参照)ことを除き、第一の実施形態と同様に構成される。本実施形態の半導体装置は、第一の実施形態と同様の効果を奏する。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第一実施形態と同様の半導体基体準備工程S1と、第一絶縁膜形成工程S3と、第一電極形成工程S5と、開口部形成工程S6と、第二電極形成工程S7と、第二絶縁膜形成工程S8と、耐圧検査工程S9と、を含む。また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、不純物イオン注入工程S2と、第三絶縁膜形成工程S4と、をさらに含む。
以下、本発明の実施例を示す。
(実施例1)X=1310μm (Vmax / X≒1.3×104 V/cm)
(実施例2)X=1110μm (Vmax / X≒1.5×104 V/cm)
(実施例3)X=943μm (Vmax / X≒1.8×104 V/cm)
(比較例)X=776μm (Vmax / X≒2.2×104 V/cm)
10…半導体基体
11…第一絶縁膜
12…ガードリング領域
13…開口部
14a…接合部
14b…周縁部
14…第二電極
15…第一電極
17…第二絶縁膜
L…スクライブライン
F1…一方の主面
F2…他方の主面
S1…半導体基体準備工程
S2…不純物イオン注入工程
S3…第一絶縁膜形成工程
S5…第一電極形成工程
S6…開口部形成工程
S7…第二電極形成工程
S8…第二絶縁膜形成工程
S9…耐圧検査工程
Claims (6)
- 炭化珪素からなる半導体基体と、
前記半導体基体の一方の主面に形成された第一絶縁膜と、
前記半導体基体の他方の主面とオーミック接合を形成する第一電極と、
前記半導体基体のスクライブラインで画された複数の半導体素子領域の各々において、前記一方の主面が露出した開口部に形成され、前記半導体基体とショットキー接合を形成する接合部と、前記第一絶縁膜と接する周縁部と、を含む第二電極と、
前記半導体素子領域の各々において、前記半導体基体を前記一方の主面側から平面視したとき、前記開口部上では前記接合部が露出するように、かつ、前記スクライブライン上では前記第一絶縁膜が露出するように、前記第一絶縁膜を被覆する第二絶縁膜と、
を含み、
互いに隣接する二つの前記接合部を通過し該二つの前記接合部の間の前記スクライブラインに直交する平面で前記半導体基体を断面視したとき、該二つの前記接合部の間の二つの前記第二絶縁膜の幅の和と、該二つの前記第二絶縁膜の間隔との総和で与えられる第二電極間距離Xが、前記半導体素子領域に対して行われる耐圧検査において前記第一電極と前記第二電極の前記接合部との間に印加される逆バイアス電圧の上限値Vmaxとの関係で、Vmax / (1.3×10 4 V/cm) > X > Vmax / (1.5×104 V/cm) を充たす、
半導体装置。 - 前記第二絶縁膜が、ポリイミドで形成される、
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第一絶縁膜が、リンガラス又は二酸化珪素で形成される、
請求項1又は2に記載の半導体装置。 - 前記半導体基体に、ガードリング領域が設けられる、
請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 炭化珪素からなる半導体基体を準備する、半導体基体準備工程と、
前記半導体基体の一方の主面に第一絶縁膜を形成する、第一絶縁膜形成工程と、
前記半導体基体の他方の主面に、前記半導体基体とオーミック接合を形成する第一電極を形成する、第一電極形成工程と、
前記半導体基体のスクライブラインで画された複数の半導体素子領域の各々において、前記第一絶縁膜の一部を除去して前記一方の主面が露出した開口部を形成する、開口部形成工程と、
前記半導体素子領域の各々において、前記半導体基体とショットキー接合を形成する接合部と、前記第一絶縁膜と接する周縁部と、を含む第二電極を前記開口部に形成する、第二電極形成工程と、
前記半導体素子領域の各々において、前記半導体基体を前記一方の主面側から平面視したとき、前記開口部上では前記接合部が露出するように、かつ、前記スクライブライン上では前記第一絶縁膜が露出するように、前記第一絶縁膜を被覆する第二絶縁膜を形成する、第二絶縁膜形成工程と、
前記半導体素子領域に対して、前記第一電極と前記第二電極の前記接合部との間に、上限値Vmaxの逆バイアス電圧を印加して耐圧検査を行う、耐圧検査工程と、
を含み、
前記第二絶縁膜形成工程において、互いに隣接する二つの前記接合部を通過し該二つの前記接合部の間の前記スクライブラインに直交する平面で前記半導体基体を断面視したとき、該二つの前記接合部の間の二つの前記第二絶縁膜の幅の和と、該二つの前記第二絶縁膜の間隔との総和で与えられる第二電極間距離Xが、Vmax / (1.3×10 4 V/cm) > X > Vmax / (1.5×104 V/cm) を充たすように前記第二絶縁膜を形成する、
半導体装置の製造方法。 - 前記半導体基体準備工程と前記第一絶縁膜形成工程との間に、前記半導体基体の一方の主面に、前記半導体基体とは逆の導電型の不純物イオンを注入する、不純物イオン注入工程をさらに含む、
請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
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