台型半导体装置及其制造方法
专利汇可以提供台型半导体装置及其制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的目的在于确立高耐压、高可靠度的台型 半导体 装置及其制造方法的确立，以解决因位于PN接合部PNJC处的台沟内壁的第2绝缘膜的厚度较薄而产生耐压劣化与漏 电流 的问题。本发明的装置及方法，是对以干蚀刻形成的台沟，再以氟酸、 硝酸 系等蚀刻剂对该台沟的 侧壁 进行 湿蚀刻 ，由此在台沟的上部形成由突出于台沟的第1绝缘膜所构成的檐部。且利用涂布法或印刷法将绝缘膜形成于台沟内、以及以台沟为中心以形成为比檐部区域还宽广的方式将绝缘膜形成于第1绝缘膜上，而该檐部成为阻止因之后的 热处理 而流动性变高的绝缘膜流往台沟的底部的障壁。故能以足够厚度的绝缘膜被覆位于PN接合部PNJC处的台沟侧壁，而达耐压的确保及 漏电流 的降低等目的。，下面是台型半导体装置及其制造方法专利的具体信息内容。
1.一种台型半导体装置的制造方法，包含下列步骤： 准备第1导电型的半导体基板，并于前述半导体基板的表面形成相较于前述半导体基板为低浓度的第1导电型的第1半导体层的步骤； 于前述第1半导体层的表面形成第2导电型的第2半导体层的步骤； 形成局部性覆盖前述第2半导体层的表面的第1绝缘膜的步骤； 形成从未被前述第1绝缘膜覆盖的前述第2半导体层的表面到达前述半导体基板中的台沟的第1蚀刻步骤； 用以形成使前述第1绝缘膜的一部分突出于前述台沟的上部的檐部而对前述台沟所进行的第2蚀刻步骤；及 形成从前述台沟内延伸至前述台沟外的前述第1绝缘膜的表面的第2绝缘膜的步骤。
2. 如权利要求l所述的台型半导体装置的制造方法，其中，前述第2 绝缘膜是以能够确保接合耐压的厚度被覆前述台沟内的前述第1半导体层 与前述第2半导体层的接合区域。
3. 如权利要求1或2所述的台型半导体装置的制造方法，其中，前述第1绝缘膜是氧化膜或氮化膜。
4. 如权利要求1或2所述的台型半导体装置的制造方法，其中，前述 第2绝缘膜是由聚酰亚胺与氮化膜的层叠膜所构成。
5. 如权利要求1或2所述的台型半导体装置的制造方法，其中，前述 第2绝缘膜是由有机绝缘物所构成。
6. 如权利要求5所述的台型半导体装置的制造方法，其中，前述有机 绝缘物是聚酰亚胺或环氧树脂、或聚酰亚胺与环氧树脂的层叠膜、或聚酰 亚胺与有机阻剂的层叠膜。
7. —种台型半导体装置，具备： 第l导电型的半导体基板；第1导电型的第1半导体层，接合于前述半导体基板的表面且相较于前述半导体基板为低浓度；第2导电型的第2半导体层，接合于前述第1半导体层的表面，与前述第1半导体层共同形成PN接合部；第1绝缘膜，局部性地覆盖前述第2半导体层的表面；台沟，从未被前述第1绝缘膜覆盖的前述第2半导体层的表面到达前述半导体基板中；檐部，以令前述第1绝缘膜的一部分突出于前述台沟的上部的方式形 成；及第2绝缘膜，从前述台沟内延伸至前述台沟外的前述第1绝缘膜的表面。
8. 如权利要求7所述的台型半导体装置，其中，被覆前述PN接合部 的前述第2绝缘膜是以能够确保预定耐压的厚度来形成。
9. 如权利要求7或8所述的台型半导体装置，其中，前述第l绝缘膜是氧化膜或氮化膜。
10. 如权利要求7或8所述的台型半导体装置，其中，前述第2绝缘膜是由聚酰亚胺与氮化膜的层叠膜所构成。
11. 如权利要求7或8所述的台型半导体装置，其中，前述第2绝缘膜是由有机绝缘物所构成。
12. 如权利要求11所述的台型半导体装置，其中，前述有机绝缘物是聚酰亚胺或环氧树脂、或聚酰亚胺与环氧树脂的层叠膜、或聚酰亚胺与有 机阻剂的层叠膜。
台型半导体装置及其制造方法
技术领域
背景技术
型二极管。兹参照图12及图13说明已知例的台型二极管。图12是显示以矩阵状配置多个已知例的台型二极管的半导体晶圆的概略平面图。图13是沿着图12的X-X线的剖面图，显示沿着切割线（scribe line)DL进行切块（dicing)后的状态。
于N+型半导体基板101的表面形成有N-型半导体层102。于N-型半导体层102的表面是形成有P型半导体层103，于P型半导体层103上是形成有第1绝缘膜105。此外，形成有与P型半导体层103电性连接的阳极电极106。
此外，形成有从P型半导体层103的表面到达N+型半导体基板101的台沟108。台沟108是形成为比N-型半导体102还深，台沟108的底部是位于N+型半导体基板101中。台沟108的侧壁是从P型半导体层103的表面至台沟108的底部具有顺锥形状而呈倾斜。台型二极管是由该台沟108包围而具有台型的构造。
此外，覆盖台沟108的侧壁而形成有由聚酰亚胺膜构成的第2绝缘膜130，且于N+型半导体基板101的背面形成有阴极电极107。
另外，关于台型的半导体装置，记载于例如下述的专利文献l。
专利文献l:日本特开2003-347306号公报发明内容
发明所欲解决的课题
虽然上述的已知例，显示图13所示的第2绝缘膜130是以均匀的膜厚被覆着台沟108的内壁，但实际上是如图15所示，第2绝缘膜130是以在台沟108内壁的上部薄薄地形成并堆积在台沟108的底部的形状来形成。此种形状是以下述的步骤形成。亦即，如图14所示，在进行涂布(dispense)等而将第2绝缘膜配置于台沟108时，是以第2绝缘膜130填埋台沟108内，惟由于在之后的热处理时是进行醯亚胺化反应等而使第2绝缘膜130的流动性变高，故全体而言第2绝缘膜130会流入台沟108的底部，以致如图15所示，第2绝缘膜130是在台沟108内壁的上部薄薄地形成。
故，在相当于电场强度最大的PN接合部PNJC的位置的台沟侧壁110的第2绝缘膜130的膜厚变薄，而引起PN接合的耐压劣化及漏电流的增大的问题，结果即存在良率降低、可靠度降低等必须解决的严重课题。就解决上述问题的方法而言，虽然可采取重复若干次形成第2绝缘膜130的方法，但其材料费用高，会使得半导体装置的成本提高。
解决课题的手段
本发明的台型半导体装置的制造方法是包含下列步骤：准备第l导电型的半导体基板，并于前述半导体基板的表面形成相较于前述半导体基板为低浓度的第1导电型的第1半导体层的步骤；于前述第1半导体层的表面形成第2导电型的第2半导体层的步骤；形成局部性地覆盖前述第2半导体层的表面的第1绝缘膜的步骤；形成从未被前述第1绝缘膜覆盖的前述第2半导体层的表面到达前述半导体基板中的台沟的第1蚀刻步骤；用以形成使前述第1绝缘膜的一部分突出于前述台沟的上部的檐部而对前述台沟所进行的第2蚀刻步骤；及形成从前述台沟内延伸至前述台沟外的前述第1绝缘膜的表面的第2绝缘膜的步骤。
此外，本发明的台型半导体装置是具备：第l导电型的半导体基板；第1导电型的第1半导体层，接合于前述半导体基板的表面且相较于前述半导体基板为低浓度；第2导电型的第2半导体层，接合于前述第l半导体层的表面，与前述第1半导体层共同形成PN接合部；第1绝缘膜，局部性地覆盖前述第2半导体层的表面；台沟，从未被前述第l绝缘膜覆盖的前述第2半导体层的表面到达前述半导体基板中；檐部，以令前述第l绝缘膜的一部分突出于前述台沟的上部的方式形成；及第2绝缘膜，从前述台沟内延伸至前述台沟外的前述第1绝缘膜的表面。本发明的效果
依据本发明的台型半导体装置及其制造方法，可以使PN接合部的耐
压提升，并且能够谋求漏电流的降低。附图说明
本发明一些实施例与优点可参照后述附图、详细说明以及权利要求范
围，其中：
图1是显示本发明第1实施形态的台型二极管及其制造方法的剖面图。
图2是显示本发明第1实施形态的台型二极管及其制造方法的剖面图。
图3是显示本发明第1实施形态的台型二极管及其制造方法的剖面图。
图4是显示本发明第1实施形态的台型二极管及其制造方法的剖面图。
图5是显示本发明第1实施形态的台型二极管及其制造方法的剖面图。
图6是显示本发明第1实施形态的台型二极管及其制造方法的剖面图。
图7是显示本发明第1实施形态的台型二极管及其制造方法的剖面图。
图8是显示本发明第2实施形态的台型二极管的台沟部分及其制造方法的剖面图。
图9是显示本发明第2实施形态的台型二极管的台沟部分及其制造方法的剖面图。
图10是显示本发明第2实施形态的台型二极管的台沟部分及其制造方法的剖面图。
图11是显示本发明第3实施形态的台型二极管的台沟部分及其制造方法的剖面图。
图12是显示已知例的台型二极管及其制造方法的平面图。
图13是己知例的台型二极管的剖面图。
图14是己知例的台型二极管及其制造方法的剖面图。
图15是已知例的台型二极管及其制造方法的剖面图。
具体实施方式
如图1所示，准备扩散有高浓度的例如磷等N型杂质的N+型半导体基板1(例如，硅单晶基板）。使半导体层外延成长于该半导体基板1的表面而形成低浓度的N型半导体层，亦即N-型半导体层2。另外，上述N+型与N-型的双层结构亦可为进行下述步骤而得者，亦即，在从N-型半导体基板的两面将作为杂质的磷等予以热扩散而形成N+层后，进行化学性蚀刻或机械性研磨去除该半导体基板的一面。而尤其在必须具备较厚的N-型半导体层2的超高耐压品的情形，会有以扩散法形成比以外延法形成来得理想的情形。
之后，在N-型半导体层2的表面扩散例如硼等P型杂质而形成P型半导体层3。由此，于N-型半导体层2与P型半导体层3的界面形成PN接合部PNJC。在上述的构成中，N+型半导体基板l、 N-型半导体层2、 P型半导体层3的全体厚度例如约200 " m左右。
接着，如第2图所示，在P型半导体层3的表面藉由例如热氧化法或CVD法来形成属于硅氧化膜等的第1绝缘膜4。另外，亦可使用氮化硅膜来作为前述第1绝缘膜4。之后，使用屏蔽(mask)，对第1绝缘膜4的一部分进行蚀刻，而于第1绝缘膜4设置使P型半导体层3的一部分露出的开口部4A。接着，形成经由第1绝缘膜4的开口部4A而与P型半导体层3连接的阳极电极5。阳极电极5是由铝等导电材料所构成，是以溅镀法或蒸镀法生成后，经图案化形成为预定形状。另一方面，在N+型半导体基板1的背面，与阳极电极5同样地，形成以溅镀法等生成铝等导电材料的阴极电极6。
接着，如图3所示，在第1绝缘膜4上形成具有开口部7A的光刻胶层7，该开口部7A是将预定形成台沟8的区域予以开口。接着，以该光刻胶层7作为屏蔽，将露出于该开口部7A的第1绝缘膜4予以蚀刻去除。另外，就前述蚀刻而言，在本实施形态中虽然是采用湿蚀刻法，但亦可采用干蚀刻法。蚀刻结束后，以灰化(ashing)法或阻剂剥离液去除作为屏蔽使用的光刻胶。
接着，如图4所示，以第1绝缘膜4等作为屏蔽，贯穿P型半导体层3、 N-型半导体层2并将N+型半导体基板1予以干蚀刻达至其厚度方向的中途区域，由此而形成台沟8。之后，如图5所示，使用氟酸、硝酸系的蚀刻液将因干蚀刻而产生于台沟8侧壁的损伤层（damage layer)去除，并且进一步积极地进行台沟8的蚀刻，而形成由突出于台沟8的上部的第1绝缘膜4所构成的檐部9。在本实施形态中，在第1绝缘膜4的开口宽度为50um、膜厚为800nm时，檐部9的长度是2至3 P m左右。此步骤是本发明最重要的步骤，惟可依绝缘膜4的材质、厚度等来形成最适当长度的檐部9。
接着，如图6所示，利用涂布法或印刷法，将第2绝缘膜10形成于台沟8内、以及以台沟8为中心而以比檐部9区域还宽广的方式将第2绝缘膜10形成于第1绝缘膜4上。另外，此时若在减压状态下涂布第2绝缘膜10的话，则台沟8内的第2绝缘膜10的形成便变得容易。之后，施加热处理时则如图7所示，檐部9就会成为阻止因热处理而流动性变高的第2绝缘膜10流往台沟8的底部的障壁，而能够使形成在位于PNJC处的台沟侧壁ll的第2绝缘膜10形成为能够确保预定耐压的厚度。另外，在本实施形态中是使用聚酰亚胺作为第2绝缘膜10，惟热处理为40(TC、 2小时，是以比酰亚胺化温度高了若干的温度进行。另夕卜，就第2绝缘膜10而言，亦可使用环氧树脂。
己知技术是如图15所示，台沟108上部的PNJC部的台沟侧壁110是 仅覆盖薄薄的第2绝缘膜130，本发明的改善程度非常明显。在本实施形 态中，N-型半导体层2的厚度是75um、电阻率是50Qcm，得到约1100V 的耐压，而在此情形中，位于PNJC处的台沟侧壁11的第2绝缘膜10的 厚度必须为5um上下。
兹针对本发明第2实施形态，根据图8至图IO进行说明。其中，与 第1实施形态相同的部分是标注相同符号且省略说明。具体而言，由于第 2实施形与第1实施形态仅在檐部9的形成方法有所不同，因此以下是以 台沟8与檐部9部分为中心进行说明。
首先，如图8所示，以与实施形态l同样的方法，准备由P型半导体 层3、 N-型半导体层2及N+型半导体基板1所构成的基板，接着由CVD法， 于其上部形成第1绝缘膜4，使用光刻胶层作为屏蔽，对该第1绝缘膜4 进行蚀刻，而于预定形成台沟8的部位形成开口部4B。接着，以第1绝缘 膜4作为屏蔽，由干蚀刻，贯通P型半导体层3、 N-型半导体层2并亦蚀 刻N+型半导体基板1的一部分而形成台沟8。亦可取代第1绝缘膜4而改 以光刻胶层作为屏蔽来进行干蚀刻而形成台沟8。
之后，如图9所示，为了将以前述第1绝缘膜4作为屏蔽进行干蚀刻 而产生的损伤层去除，使用氟酸、硝酸系的蚀刻液对台沟8内壁进行轻微 蚀刻。最后如图10所示，在第1绝缘膜4上形成与台沟8重叠且具有宽 度比该台沟8的宽度小的开口部13的第3绝缘膜14。另外，就前述第3 绝缘膜14而言，只要使用例如所谓的永久阻剂的有机光刻胶膜或环氧树 脂等即可。进行前述步骤，由此形成突出于台沟8上的檐部9。该檐部9 的形状是与第1实施形态的图5相同，由进行第1实施形态的图6及图7 所示的步骤，而能够完成相同的台型半导体装置。
在此，就前述第3绝缘膜14的形成方法而言，例如，将有机光刻胶 膜或由环氧树脂所构成的膜状感旋光性有机膜形成在半导体基板1上，并 由进行曝光显影来形成具有所期望的开口径的开口部13。另外，若前述感 旋光性有机膜例如为负型，则将光照射至形成在第1绝缘膜4上的前述感 旋光性有机膜但设成使光不照射至开口部形成区域，以进行曝光显影，由此将形成在开口部形成区域的有机膜予以去除。
此外，虽然在前述的方法中是以不填入台沟8内的方式形成前述感旋 光性有机膜，但即使是以包含前述台沟8内的方式在半导体基板1上形成 感旋光性有机膜的情形中，仍然能够同样地由以使光不照射至前述开口部 形成区域的方式进行曝光显影来形成具有所期望的开口径的开口部13。
接着，针对本发明第3实施形态，根据图11进行说明。其中，与第1、 第2实施形态相同的部分是标注相同符号且省略说明。
本实施形态是无关于檐部9的有无，而是由改善保护膜的构成来谋求 提升半导体装置的可靠度。
亦即，当为采用聚酰亚胺膜作为前述第2绝缘膜10时，虽然聚酰亚 胺膜本身为高绝缘材料，但有吸湿性强的问题。因此，如图11所示，以 补助前述聚酰亚胺膜为目的而以覆盖该聚酰亚胺的方式形成耐湿性佳的 绝缘膜15。就该绝缘膜15而言，较佳为使用例如所谓的永久阻剂的有机 光刻胶膜或环氧树脂、或者氮化硅膜等。如此，由将聚酰亚胺膜与绝缘膜 15层叠形成来作为前述第2绝缘10，能够使耐湿性提升。
另外，虽以台型二极管为一例来说明本发明，但本发明亦可广泛应用 于台型晶体管等其它台型半导体装置。
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