專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施方式涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置等中，片上系統(tǒng)(System on a Chip:SoC)等、晶體管單元尺寸的微細化及多層布線化均有所進展。伴隨微細化、多層布線化，耐久性等可靠度的確保正在變難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供一種抑制泄露電流的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。實施方式的半導(dǎo)體裝置，具有:第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板；設(shè)于所述半導(dǎo)體基板的一個面?zhèn)鹊牡?導(dǎo)電型的第I半導(dǎo)體層；設(shè)于所述第I半導(dǎo)體層的第I導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層；具有以與所述第I半導(dǎo)體層相對的方式設(shè)置的第I開口部及以與所述第2半導(dǎo)體層相對的方式設(shè)置的第2開口部、并設(shè)于所述半導(dǎo)體基板的一個面的第I絕緣膜；設(shè)于所述第I絕緣膜上并在所述第I開口部和所述第2開口部之間具有至少一個以上第3開口部的第2絕緣膜；設(shè)于所述半導(dǎo)體基板的另一面的第I主電極；設(shè)于所述第I開口部的第2主電極；以及設(shè)于所述第2開口部和所述第3開口部的第3主電極。實施方式的半導(dǎo)體裝置，具有:第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板；設(shè)于所述半導(dǎo)體基板的一個面?zhèn)鹊牡?導(dǎo)電型的第I半導(dǎo)體層；設(shè)于所述第I半導(dǎo)體層的第I導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層；以與所述第I半導(dǎo)體層及所述第2半導(dǎo)體層相對的方式設(shè)置的第I絕緣膜；設(shè)于所述第I絕緣膜上的第2絕緣膜；設(shè)于所述半導(dǎo)體基板的另一面的第I主電極；貫通所述第I絕緣膜及所述第2絕緣膜并與所述第I半導(dǎo)體層相接的第2主電極；以及具有貫通所述第I絕緣膜及所述第2絕緣膜并與所述第2半導(dǎo)體層相接的部分、和貫通所述第2絕緣膜并與所述第I絕緣膜相接的部分的第3主電極。實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法，具有以下工序:在第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板的一面?zhèn)仍O(shè)置第2導(dǎo)電型的第I半導(dǎo)體層的工序；在所述第I半導(dǎo)體層設(shè)置第I導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層的工序；在所述I半導(dǎo)體層上設(shè)置第I絕緣膜的工序；將與所述第I半導(dǎo)體層相對的第I開口部及與所述第2半導(dǎo)體層相對的第2開口部設(shè)于所述第I絕緣膜的工序；在所述第I絕緣膜的上側(cè)設(shè)置第2絕緣膜的工序；在所述第I開口部和所述第2開口部之間，對所述第2絕緣膜設(shè)置至少一個以上的第3開口部的工序；在所述半導(dǎo)體基板的另一面設(shè)置第I主電極的工序；在所述第I開口部設(shè)置第2主電極的工序；以及在所述第2開口部及所述第3開口部設(shè)置第3主電極的工序。


圖1是示出第I實施方式中的半導(dǎo)體裝置Ia的構(gòu)造的俯視圖。圖2是示出圖1的A — A’線的剖面的縱剖視圖。圖3是示出第I實施方式的變形例I中的半導(dǎo)體裝置Ib的構(gòu)造的俯視圖。圖4是示出圖3的B — B’線的剖面的縱剖視圖。圖5是示出圖3的C 一 C’線的剖面的縱剖視圖。圖6是示出第I實施方式的變形例2中的半導(dǎo)體裝置Ic的構(gòu)造的俯視圖。圖7是示出圖6的D — D’線的剖面的縱剖視圖。圖8是示出圖6的E — E’線的剖面的縱剖視圖。圖9是示出比較例I的半導(dǎo)體裝置Id的構(gòu)造的俯視圖。圖10是示出圖9的D — D’線的剖面的縱剖視圖。圖11是示出比較例2的半導(dǎo)體裝置Ie的剖面的縱剖視圖。圖12是示出比較例3的半導(dǎo)體裝置If的剖面的縱剖視圖。圖13是示出仿真中的半導(dǎo)體裝置Ia的各尺寸的俯視圖。圖14的(a) (h)是按每個制造工序示出的半導(dǎo)體裝置Ia的縱剖視圖。圖15是示出第2的實施方式中的半導(dǎo)體裝置Ig的剖面的縱剖視圖。圖16是示出第3的實施方式中的半導(dǎo)體裝置Ih的剖面的縱剖視圖。圖17是示出第3的實施方式中的半導(dǎo)體裝置Ii的剖面的縱剖視圖。符號說明la、lb、lc、Id、le、If、lg、Ih:半導(dǎo)體裝置；2:半導(dǎo)體基板；10:N型集電極層；11:N +型集電極層；12:集電極電極(第I主電極);13:P型基極層(第I半導(dǎo)體層);14:N+型發(fā)射極層(第2半導(dǎo)體層)；15:絕緣膜(第I絕緣膜)；16:氮化膜(第2絕緣膜)；17:引出電極(第3主電極);18:發(fā)射極電極；19:基極電極(第2主電極);20:N+型埋入集電極層；21:N+型擴散集電極層；22:N型耐壓層；23:P-型半導(dǎo)體層；50:基極開口部(第I開口部);51:發(fā)射極開口部(第2開口部);52:氮化膜開口部(第3開口部);53:集電極開口部(第2開口部);60:抗蝕劑掩模；60:泄露電流通過區(qū)域；61:過蝕刻區(qū)域；62:殘存電極；70a、70b、70c、70d:抗蝕劑掩模。
具體實施例方式以下，參照

本發(fā)明的實施方式。另外，在本實施方式中，將第I導(dǎo)電型設(shè)為N型，將第2導(dǎo)電型設(shè)為P型進行說明，但將第I導(dǎo)電型設(shè)為P型，將第2導(dǎo)電型設(shè)為N型也能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。此外，在以下的說明中，N +、N標記表示各導(dǎo)電型中的雜質(zhì)濃度的相對高低。即，N+表示與N相比N型的雜質(zhì)濃度相對高。(第I實施方式)圖1是表示第I實施方式中的半導(dǎo)體裝置Ia的構(gòu)造的俯視圖，圖2是表示圖1的A — A’線的剖面的剖視圖。另外，圖1中省略了引出電極17、發(fā)射極電極18及基極電極19。
如圖1、2所示，第I實施方式中的半導(dǎo)體裝置la，首先在具有N型集電極層10的半導(dǎo)體基板2的一側(cè)設(shè)置N+型集電極層11。以與該N+型集電極層11相接的方式設(shè)置集電極電極12 (第I主電極)。然后，在半導(dǎo)體基板2的另一側(cè)設(shè)置P型基極層13 (第I半導(dǎo)體層)，在該P型基極層13的上側(cè)的一部分上設(shè)置N+型發(fā)射極層14(第2半導(dǎo)體層)。在P型基極層13及N +型發(fā)射極層14的上側(cè)設(shè)置絕緣膜15(第I絕緣膜)。對絕緣膜15使用例如二氧化硅(SiO2)等，但用其它絕緣材料也能夠?qū)嵤?，并不特別限定。另外，如圖1、2所示，該絕緣膜15具有與P型基極層13相對而設(shè)的基極開口部50 (第I開口部)，和與N +型發(fā)射極層14相對而設(shè)的發(fā)射極開口部51 (第2開口部)。在上述絕緣膜15的上側(cè)設(shè)置氮化膜16 (第2絕緣膜)。對氮化膜16使用例如氮化硅(Si3N4)等，但不特別限定。本實施方式中的半導(dǎo)體裝置Ia的氮化膜16，如圖1、2所示在基極開口部50與發(fā)射極開口部51之間設(shè)有氮化膜開口部52 (第3開口部)。在該氮化膜開口部52和發(fā)射極開口部51設(shè)置引出電極17 (第3主電極)，在該引出電極17的上側(cè)設(shè)置發(fā)射極電極18。并在基極開口部50設(shè)置基極電極19 (第2主電極)。對引出電極17使用例如慘雜有神(As)的多晶娃等。此外，對發(fā)射極電極18及基極電極19使用鋁(Al)等，對集電極電極12使用金(Au)、銀(Ag)的漿糊等。但這些均只是一例，不做特別限定。這里，氮化膜開口部52在圖1、2中在發(fā)射極開口部51的長度方向上以對稱的方式設(shè)置了兩處，但這只是一例，其形成位置和個數(shù)不做特別限制。然而，為了進一步得到后述的第I實施方式的效果，如圖1、2所示，在發(fā)射極開口部51的長度方向上以呈對稱的方式設(shè)置，更容易得到效果。如以上那樣構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置Ia具有NPN型雙極型晶體管構(gòu)造。其動作原理是，首先，使以P型基極層13和N+型集電極層11構(gòu)成的PN結(jié)的正向偏壓對基極電極19施加，使基極電流流動。由于該基極電流流動，具有NPN型雙極型晶體管構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置Ia變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，電子從發(fā)射極電極18經(jīng)由N+型發(fā)射極層14、N型集電極層10及N+型集電極層11向集電極電極12流動。即，電流從集電極電極12流向發(fā)射極電極18。作為NPN型雙極型晶體管的用途，能夠舉出放大作用、開關(guān)作用等。例如，放大作用表示從集電極流出的集電極電流與基極電流成比例地變化的作用。該放大作用，作為一例，用于攜帶電話等的信號放大。在第I實施方式的半導(dǎo)體裝置Ia的情況下，通過在基極開口部50和發(fā)射極開口部51之間設(shè)置氮化膜開口部52 (第3開口部)，使對于半導(dǎo)體基板2 (P型基極層13)具有壓縮應(yīng)力的引出電極17的效果相對增大，使對于半導(dǎo)體基板2 (P型基極層13)具有拉伸應(yīng)力的氮化膜16的影響減輕。作為其結(jié)果，能夠抑制伴隨半導(dǎo)體裝置Ia的制造工序的溫度上升而產(chǎn)生的結(jié)晶缺陷。即，能夠抑制半導(dǎo)體裝置Ia中產(chǎn)生的泄露電流(發(fā)射極電極18與基極電極19間的泄露電流)。因此，能夠解決泄露電流引起的種種問題。例如，能夠使半導(dǎo)體裝置Ia的故障率降低，即，能夠使半導(dǎo)體裝置Ia的壽命增加。此外，還能夠抑制泄露電流帶來的半導(dǎo)體裝置Ia的信號放大的不均一性。這里，作為第I實施方式的變形例1，舉出圖3 5所示的變形例。圖3是示出第I實施方式的變形例I中的半導(dǎo)體裝置Ib的構(gòu)造的俯視圖，圖4是示出圖3的B — B’線的剖面的縱剖視圖，圖5是示出圖3的C 一 C’線的剖面的縱剖視圖。另外，在圖3中，省略了引出電極17、發(fā)射極電極18及基極電極19。此外，關(guān)于該變形例I的各部分，與圖1和圖2所不的半導(dǎo)體裝置Ia的各部為同一部分的用同一符號表不。變形例I的半導(dǎo)體裝置Ib與第I實施方式的半導(dǎo)體裝置Ia的不同點，如圖3所示，在于部分地設(shè)置了氮化膜16上所設(shè)的氮化膜開口部52這點。即，設(shè)置氮化膜開口部52的部分的縱剖視圖如圖4所示，與第I實施方式時相同。但未設(shè)氮化膜開口部52的部分的縱剖視圖如圖5所示，在絕緣膜15整面的上側(cè)設(shè)有氮化膜16。在變形例I的半導(dǎo)體裝置Ib中，也能抑制伴隨制造工序的溫度上升所產(chǎn)生的結(jié)晶缺陷。因此，能夠抑制泄露電流(發(fā)射極電極18和基極電極19間的泄露電流)。進而，作為第I實施方式的變形例2，舉出了圖6 8所示的變形例。圖6是示出第I實施方式的變形例2中的半導(dǎo)體裝置Ic的構(gòu)造的俯視圖，圖7是示出圖6的D — D’線的剖面的縱剖視圖，圖8是示出圖6的E — E’線的剖面的縱剖視圖。另外，在圖6中，省略了引出電極17、發(fā)射極電極18及基極電極19。此外，關(guān)于該變形例2的各部分，與圖1和圖2所示的半導(dǎo)體裝置Ia的各部分為同一部分的用同一符號表示。變形例2的半導(dǎo)體裝置Ic與第I實施方式的半導(dǎo)體裝置Ia及第I實施方式的變形例I的半導(dǎo)體裝置Ib的不同點，如圖6 8所示，在于沒有將部分地在氮化膜16上設(shè)置的氮化膜開口部52以在發(fā)射極開口部51的長度方向?qū)ΨQ的方式設(shè)置這一點。在變形例2的半導(dǎo)體裝置Ic中，也能夠抑制伴隨制造工序的溫度上升所產(chǎn)生的結(jié)晶缺陷。因此，能夠抑制泄露電流(發(fā)射極電極18與基極電極19間的泄露電流)。這里，作為比較例1，說明以往的半導(dǎo)體裝置Id的構(gòu)造。圖9是示出比較例I的半導(dǎo)體裝置Id的構(gòu)造的俯視圖。此外，圖10是示出圖9的F — F’線的剖面的縱剖視圖。另夕卜，在圖9中，省略了引出電極17、發(fā)射極電極18及基極電極19。此外，關(guān)于該比較例I的各部，與圖1和圖2所示的半導(dǎo)體裝置Ia的各部為同一部分的用同一符號表示。比較例I的半導(dǎo)體裝置Id與實施方式的半導(dǎo)體裝置la、lb、Ic的不同點在于未設(shè)氮化膜開口部52這點。具有這種構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置ld，在溫度隨著制造工序上升時，產(chǎn)生泄露電流通過區(qū)域60，發(fā)生由其引起的泄露電流(發(fā)射極電極18與基極電極19間的泄露電流)。由于該泄露電流，生成例如半導(dǎo)體裝置Id的破壞這樣的問題。此外，產(chǎn)生泄露電流帶來的對半導(dǎo)體裝置Id的信號放大作用生成不均一性這樣的問題等。作為由于制造工序的溫度上升而產(chǎn)生泄露電流通過區(qū)域60的理由，普遍認為是因為由于加熱處理而發(fā)生熱應(yīng)力。即，第I實施方式、第I實施方式的變形例1、2及比較例
I中，是由于溫度上升時，氮化膜16對半導(dǎo)體基板2 (P型基極層13、N+型發(fā)射極層14)具有了拉伸應(yīng)力。所以，由于溫度上升，氮化膜16的拉伸應(yīng)力對半導(dǎo)體基板2 (P型基極層13、N+型發(fā)射極層14)起作用，在半導(dǎo)體基板2 (P型基極層13、N +型發(fā)射極層14)上產(chǎn)生刃型位錯，這是結(jié)晶缺陷的一種，并產(chǎn)生圖10所示的泄露電流通過區(qū)域60。另外，產(chǎn)生了刃型位錯的半導(dǎo)體基板2 (P型基極層13、N+型發(fā)射極層14)的結(jié)晶內(nèi)原子排列成為部分切斷的狀態(tài)。為了解決這樣的問題點，對于對半導(dǎo)體基板2 (P型基極層13)具有拉伸應(yīng)力的氮化膜16，舉出以下的比較例2、3作為例子。
首先，說明比較例2的半導(dǎo)體裝置le。圖11是示出比較例2的半導(dǎo)體裝置Ie的剖面的縱剖視圖。另外，關(guān)于該比較例2的各部，對與圖2所示的半導(dǎo)體裝置Ia的各部為同一部分的，用同一符號表不。比較例2的半導(dǎo)體裝置Ie與第I實施方式的半導(dǎo)體裝置la、lb、Ic及比較例I的半導(dǎo)體裝置Id的不同點在于，不設(shè)氮化膜開口部52，并且氮化膜16的厚度比前述的半導(dǎo)體裝置Id中的薄這點。作為設(shè)計這種構(gòu)造的目的，能夠舉出:使對于半導(dǎo)體基板2(P型基極層13)的氮化膜16的拉伸應(yīng)力的影響減輕，抑制泄露電流通過區(qū)域60的形成等。但是，如果像比較例2那樣較薄地形成氮化膜16，則在半導(dǎo)體裝置Ie的制造過程中，通過反應(yīng)性離子蝕刻(Reactive 1n Etching:RIE)加工發(fā)射極電極18和基極電極19時，將生成圖11所示的過蝕刻區(qū)域61。這是通過使強度對于RIE相對高的氮化膜16變薄從而達到絕緣膜15而引起的。絕緣膜15對RIE的強度相對較弱，容易被蝕刻。因此，產(chǎn)生過蝕刻區(qū)域61。在具有這樣的過蝕刻區(qū)域61的半導(dǎo)體裝置Ie的情況下，產(chǎn)生半導(dǎo)體基板2上的表面復(fù)合性漏電流這樣的新問題，并成為半導(dǎo)體裝置Ie的破壞、特性劣化等的原因。接下來，說明比較例3的半導(dǎo)體裝置If。圖12是示出比較例3的半導(dǎo)體裝置If的剖面。另外，對于該比較例3的各部，與圖2所示的半導(dǎo)體裝置Ia的各部為同一部分的，用同一符號表不。比較例3的半導(dǎo)體裝置If與第I實施方式的半導(dǎo)體裝置la、lb、Ic及比較例1、2的半導(dǎo)體裝置ld、le的不同點在于:不設(shè)氮化膜開口部52，與半導(dǎo)體裝置Id相比，引出電極17的厚度相對較厚這點。具體而言，第I實施方式的半導(dǎo)體裝置la、lb、lc及比較例1、2的半導(dǎo)體裝置IcUle的情況下，引出電極17的厚度為約0.4iim，但比較例3的半導(dǎo)體裝置If的引出電極17的厚度變?yōu)?.5 y m以上。作為設(shè)計這樣的構(gòu)造的目的，能舉出:利用引出電極17所用的砷摻雜多晶硅對于半導(dǎo)體基板2 (P型基極層13)具有壓縮應(yīng)力的特性。通過增厚引出電極17，能夠使壓縮應(yīng)力增加，使氮化膜16的拉伸應(yīng)力的影響減輕，抑制泄露電流通過區(qū)域60的形成。但是，如果如比較例3那樣較厚地形成引出電極17，則在半導(dǎo)體裝置If的制造過程中，在通過RIE加工發(fā)射極電極18和基極電極19時，產(chǎn)生如圖12所示的殘存電極62。這是發(fā)射極電極18和基極電極19間那樣的狹窄區(qū)域，難以進行基于RIE的蝕刻，如比較例3那樣增厚引出電極17，則發(fā)射極電極18和基極電極19間不能完全分斷，就會產(chǎn)生殘存電極62。在具有這樣的殘存電極62的半導(dǎo)體裝置If的情況下，由于變?yōu)榱税l(fā)射極電極18與基極電極19電氣性連接的狀態(tài)，所以產(chǎn)生短路，將發(fā)生半導(dǎo)體裝置If的破壞。在第I實施方式的半導(dǎo)體裝置la、lb、Ic的情況下，通過在設(shè)置了相對半導(dǎo)體基板
2(P型基極層13)具有壓縮應(yīng)力的引出電極17的氮化膜16上設(shè)置氮化膜開口部52，減輕了相對半導(dǎo)體基板2 (P型基極層13)具有拉伸應(yīng)力的氮化膜16的影響。第I實施方式的半導(dǎo)體裝置la，IbUc的氮化膜16或引出電極17的厚度，與比較例I所示的以往的半導(dǎo)體裝置Id的氮化膜16或引出電極17的厚度相同，所以不會產(chǎn)生比較例2、3那樣的問題，能夠抑制因氮化膜16的拉伸應(yīng)力所形成的泄露電流通過區(qū)域60。關(guān)于該效果，示出仿真的結(jié)果。圖13是示出仿真中的半導(dǎo)體裝置Ia的各尺寸的俯視圖。如圖13所示，對基極開口部50及發(fā)射極開口部51的開口寬度為0.5 iim，發(fā)射極開口部51間的長度為4.0y m，周長約IOOiim的情況，進行比較。像以往的半導(dǎo)體裝置Id那樣不設(shè)氮化膜開口部52，用圖13那樣的尺寸進行仿真時，發(fā)射極電極18和基極電極19間的泄露電流約120nA。而在第I實施方式的半導(dǎo)體裝置Ia的情況下，約30nA。這樣，通過如第I實施方式那樣設(shè)置氮化膜開口部52，能夠使發(fā)射極電極18和基極電極19間的泄露電流減輕約75%。以下，參照圖14說明第I實施方式的半導(dǎo)體裝置Ia的制造方法。圖14的(a) (h)是按每個制造工序示出的半導(dǎo)體裝置Ia的縱剖視圖。首先，如圖14 (a)所示，在成膜溫度約900 1000°C下，在作為N+/ N型半導(dǎo)體的半導(dǎo)體基板2的一側(cè)堆積絕緣膜15。然后離子注入作為P型雜質(zhì)的硼(B)，在退火溫度約900 1000°C下進行退火處理。這里，在本實施方式中，假設(shè)了在絕緣膜15中使用SiO2，但這是一例，并不限定于Si02。此外，離子注入舉出了 B作為一例，但只要是P型雜質(zhì)離子即可，例如用二氟化硼(BF2)等也能夠?qū)嵤?。如圖14 (b)所示，通過退火處理使離子注入后的硼(B)熱擴散，形成P型基極層13之后，在絕緣膜15的上側(cè)在成膜溫度約700°C下，形成氮化膜16。并如圖14 (b)所示，在氮化膜16的上側(cè)形成抗蝕劑掩模70a。通過RIE對氮化膜16的一部分進行各向異性蝕亥IJ，通過氧灰化去除抗蝕劑掩模70a，得到圖14 (c)所示的構(gòu)造。接下來，如圖14 (d)所示，最終在連接發(fā)射極電極18的部分以外形成抗蝕劑掩模70b，以氟化氫(HF)等對絕緣膜15進行濕法蝕刻。并通過氧灰化去除抗蝕劑掩模70b。然后，在P型基極層13、絕緣膜15及氮化膜16的上側(cè)堆積成為引出電極17的砷摻雜多晶硅后，如圖14的(e)所示，形成抗蝕劑掩模70c，通過RIE在引出電極17上進行圖案形成。通過氧灰化而去除抗蝕劑掩模70c后，在900 1000°C下進行退火處理，進行作為N型雜質(zhì)的砷的熱擴散，形成N+發(fā)射極層14，得到圖14 (f)所示的構(gòu)造。然后，用氟化氫等對絕緣膜15進行濕法蝕刻，形成設(shè)置基極電極19的基極開口部50。另外，氮化膜16及作為砷摻雜多晶硅的引出電極17對于氟化氫有耐受性，所以僅絕緣膜15被濕法蝕刻。這樣的、利用氮化膜16形成基極開口部50的方法，具有能在希望的位置正確地形成基極開口部50這樣的優(yōu)點。接下來，如圖14的(g)所示，在P型基極層13、絕緣膜15、氮化膜16及引出電極17的上側(cè)使成為發(fā)射極電極18的Al等堆積，形成抗蝕劑掩模70d，然后，通過RIE進行圖案形成而形成發(fā)射極電極18、基極電極19。而后，在半導(dǎo)體基板2的另一側(cè)，使用金(Au)或銀(Ag)漿糊材料等，形成集電極電極12。通過以上的工序，得到圖14 (h)所示的一實施方式的半導(dǎo)體裝置la。前述的比較例I的半導(dǎo)體裝置ld，在圖14的制造工序中的退火處理的每個工序中，對半導(dǎo)體基板2 (P型基極層13)施加拉伸應(yīng)力，作為結(jié)果，形成圖10所示的具有泄露電流通過區(qū)域60的半導(dǎo)體裝置Id。比較例2的半導(dǎo)體裝置le，在圖14的(g)的階段，最終通過RIE對發(fā)射極電極18和基極電極19進行圖案形成時，將氮化膜16與比較例I的情況相比設(shè)計得相對較薄。由此，以RIE削除而達到絕緣膜15的可能性高，作為結(jié)果，形成具有圖11所示的過蝕刻區(qū)域61的半導(dǎo)體裝置le。
比較例3的半導(dǎo)體裝置lf，在圖14的(g)的階段，在最終通過RIE對發(fā)射極電極18和基極電極19進行圖案形成時，將引出電極17設(shè)計得與比較例I的情況相比相對厚。由此，用難以進行發(fā)射極電極18和基極電極19間的那樣的微細加工的RIE無法進行完全的圖案形成，形成圖12所示的具有殘存電極62的半導(dǎo)體裝置If。在本實施方式的情況下，通過設(shè)置氮化膜開口部52，能夠抑制泄露電流通過區(qū)域60、過蝕刻區(qū)域61及殘存電極62的形成而制造半導(dǎo)體裝置la。作為絕緣膜15、氮化膜16及引出電極17的成膜方法，能夠舉出例如低壓化學(xué)氣相沉積法(Low Pressure Chemical Vapor Deposition:LPCVD),但也能夠用其它方法形成膜。作為退火處理方法，能夠舉出例如，快速退火處理(RTA:Rapid ThermalAnnealing)、激光退火等,但并不特別限定。對于發(fā)射極電極18及基極電極19，作為一例使用鋁(Al)而進行了說明，但只要是導(dǎo)電性材料，即可實施，并不用特別限定。(第2實施方式)使用圖15說明第2實施方式中的半導(dǎo)體裝置lg。圖15是示出第2實施方式中的半導(dǎo)體裝置Ig的剖面的縱剖視圖。關(guān)于該第2實施方式的各部，與圖2所示的第I實施方式的半導(dǎo)體裝置Ia的各部為同一部分的用同一符號表不。第2實施方式的半導(dǎo)體裝置Ig與第I實施方式的不同之處在于，在設(shè)置了發(fā)射極電極18和基極電極19的半導(dǎo)體基板2的一側(cè)，設(shè)有集電極電極12這點。作為集成電路(Integrated Circuit:IC)等進行利用時,成為第2實施方式那樣的構(gòu)造。該構(gòu)造，首先，在具有P —型半導(dǎo)體層23的半導(dǎo)體基板2中設(shè)置N+型埋入集電極層20。在該N+型埋入集電極層20的上側(cè)設(shè)置N型集電極層10、P型基極層13。接下來，在該P型基極層13的上側(cè)的一部分上設(shè)置N+型發(fā)射極層14。此外，在N+型埋入集電極層20的上側(cè)，以與N型集電極層10相接的方式設(shè)置N+型擴散集電極層21，在半導(dǎo)體基板2的兩端設(shè)置N型耐壓層22。在N型集電極層10、P型基極層13、N+型發(fā)射極層14、N +型擴散集電極層21及N型耐壓層22的上側(cè)設(shè)置絕緣膜15。該絕緣膜15，如圖15所示，具有以與P型基極層13相對的方式設(shè)置的基極開口部50、以與N+型發(fā)射極層14相對的方式設(shè)置的發(fā)射極開口部51及以與N+型擴散集電極層21相對的方式設(shè)置的集電極開口部53 (第2開口部)。在絕緣膜15的上側(cè)設(shè)置氮化膜16。第2實施方式中的半導(dǎo)體裝置Ig的氮化膜16，如圖15所示在基極開口部50和發(fā)射極開口部51之間、及基極開口部50和集電極開口部53之間設(shè)置氮化膜開口部52。在該氮化膜開口部52和發(fā)射極開口部51、及氮化膜開口部52和集電極開口部53分別設(shè)置引出電極17。在氮化膜開口部52和發(fā)射極開口部51上所設(shè)的引出電極17的上側(cè)設(shè)置發(fā)射極電極18。此外，在氮化膜開口部52和集電極開口部53上所設(shè)的引出電極17的上側(cè)設(shè)置集電極電極12。然后，在基極開口部50設(shè)置基極電極19。氮化膜開口部52，如示出例如第I實施方式的俯視圖的圖1所示，沿著發(fā)射極開口部51的長度方向以成對稱的方式設(shè)置兩處，但這只是一例，其形成位置、個數(shù)不做特別限制。然而，為了進一步得到后述的效果，沿著發(fā)射極開口部51的長度方向以成對稱的方式進行設(shè)置，將更容易得到效果。如以上那樣構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置lg，也與第I實施方式的半導(dǎo)體裝置Ia同樣地，具有NPN型雙極型晶體管構(gòu)造。其動作原理，首先，使以P型基極層13和N+型擴散集電極層21 (N+型埋入集電極層20)構(gòu)成的PN結(jié)的正向偏壓向基極電極19施加，使基極電流流動。由于該基極電流流動，具有NPN型雙極型晶體管構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置Ig成為導(dǎo)通狀態(tài)，電子從發(fā)射極電極18經(jīng)過N+型發(fā)射極層14、N型集電極層10、N+型埋入集電極層20及N+型擴散集電極層21向集電極電極12流動。S卩，電流從集電極電極12流向發(fā)射極電極18。在第2實施方式的半導(dǎo)體裝置Ig的情況下，也能夠通過在基極開口部50和發(fā)射極開口部51之間、及基極開口部50和集電極開口部53之間設(shè)置氮化膜開口部52 (第3開口部)，抑制伴隨半導(dǎo)體裝置Ig的制造工序的溫度上升而產(chǎn)生的結(jié)晶缺陷，結(jié)果，能夠抑制泄露電流(發(fā)射極電極18和基極電極19間的泄露電流)。因此，能夠解決泄露電流所引起的種種問題。例如，能夠降低半導(dǎo)體裝置Ig的故障率、即使半導(dǎo)體裝置Ig的壽命增加。此夕卜，能夠抑制泄露電流所帶來的半導(dǎo)體裝置Ig的信號放大的不均一性。(第3實施方式)使用圖16、圖17說明第3實施方式中的半導(dǎo)體裝置lh。圖16是示出第3實施方式中的半導(dǎo)體裝置Ih的剖面的縱剖視圖，17是示出第3實施方式中的半導(dǎo)體裝置Ii的剖面的縱剖視圖。關(guān)于該第3實施方式的各部，與圖2所示的第I實施方式的半導(dǎo)體裝置Ia的各部為同一部分的用同一符號表不。第3實施方式的半導(dǎo)體裝置Ih與第I實施方式的不同之處在于，將發(fā)射極開口部51及氮化膜開口部52設(shè)為錐狀這點。該構(gòu)造上，首先，在具有N型集電極層10的半導(dǎo)體基板2的一側(cè)設(shè)置N+型集電極層11。以與該N+型集電極層11相接的方式設(shè)置集電極電極12。而后，在半導(dǎo)體基板2的另一側(cè)設(shè)置P型基極層13，在該P型基極層13的上側(cè)的一部分，設(shè)置N+型發(fā)射極層14。在P型基極層13及N+型發(fā)射極層14的上側(cè)設(shè)置絕緣膜15。對絕緣膜15使用例如二氧化硅(SiO2)等，但用其它絕緣材料也能夠?qū)嵤惶貏e限定。另外，如圖16所示，該絕緣膜15具有以與P型基極層13相對的方式設(shè)置的基極開口部50、和以與N+型發(fā)射極層14相對的方式設(shè)置的發(fā)射極開口部51。在上述絕緣膜15的上側(cè)設(shè)置氮化膜16。對氮化膜16使用例如氮化硅(Si3N4)等，但不特別限定。本實施方式中的半導(dǎo)體裝置Ia的氮化膜16，如圖16所示，在基極開口部50和發(fā)射極開口部51之間設(shè)有氮化膜開口部52。這里，在第3實施方式的半導(dǎo)體裝置Ih的情況下，發(fā)射極開口部51和氮化膜開口部52被設(shè)為錐狀。具體而言,通過例如化學(xué)干法蝕刻(Chemical Dry Etching:⑶E)法等，將與發(fā)射極開口部51和氮化膜開口部52接近的氮化膜16蝕刻為錐狀。對上述氮化膜開口部52和上述發(fā)射極開口部51設(shè)置引出電極17，在該引出電極17的上側(cè)設(shè)置發(fā)射極電極18。而后，對基極開口部50設(shè)置基極電極19。對引出電極17使用例如摻雜了砷(As)的多晶硅等。此外，對發(fā)射極電極18及基極電極19使用鋁(Al)等，對集電極電極12使用金(Au)、銀(Ag)漿糊等。然而，這些均只是一例，所以不進行特別限定。這里，氮化膜開口部52，像例如示出第I實施方式的俯視圖的圖1那樣地，沿發(fā)射極開口部51的長度方向以成對稱的方式，設(shè)置兩處，但這是一例，其形成位置及個數(shù)不進行特別限制。然而，為了進一步得到后述的效果，沿著發(fā)射極開口部51的長度方向以成對稱的方式進行設(shè)置，則更容易得到效果。如以上那樣構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置lh，也與第I實施方式的半導(dǎo)體裝置Ia同樣地，具有NPN型雙極型晶體管構(gòu)造。其動作原理是，首先，使由P型基極層13和N+型擴散集電極層21 (N+型埋入集電極層20)構(gòu)成的PN結(jié)的正向偏壓向基極電極19施加，使基極電流流動。由于該基極電流流動，具有NPN型雙極型晶體管構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置Ih變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，電子從發(fā)射極電極18經(jīng)由N+型發(fā)射極層14、N型集電極層10、N+型埋入集電極層20及N +型擴散集電極層21向集電極電極12流動。S卩，電流從集電極電極12流向發(fā)射極電極18。在第3實施方式的半導(dǎo)體裝置Ih的情況下,也能通過在基極開口部50和發(fā)射極開口部51之間、及基極開口部50和集電極開口部53之間設(shè)置氮化膜開口部52(第3開口部)，抑制伴隨半導(dǎo)體裝置Ih的制造工序的溫度上升所產(chǎn)生的結(jié)晶缺陷，結(jié)果，能抑制泄露電流(發(fā)射極電極18與基極電極19間的泄露電流)。此外，在第3實施方式中的半導(dǎo)體裝置Ih的情況下，將發(fā)射極開口部51和氮化膜開口部52設(shè)為錐狀，S卩，使提供對半導(dǎo)體基板2的拉伸應(yīng)力的氮化膜16相對減少。具體而言，與對半導(dǎo)體基板2具有拉伸應(yīng)力的氮化膜16相接的、具有壓縮應(yīng)力的引出電極17的面積，在具有錐形的氮化膜開口部52的情況下增加。因此，能夠進一步得到上述的效果。由于以上的效果，能夠解決泄露電流引起的種種問題。例如，能夠使半導(dǎo)體裝置Ih的故障率降低，即、使半導(dǎo)體裝置Ih的壽命增加。此外，也能夠抑制泄露電流帶來的半導(dǎo)體裝置Ih的信號放大的不均一性。另外，在想要將發(fā)射極接點設(shè)置得較微細的情況下(將發(fā)射極開口部51設(shè)置得微細的情況下)，CDE法難以微細加工，所以期望是不將發(fā)射極開口部51設(shè)為錐狀的方法等。具體而言，能舉出圖17所示的、僅將氮化膜開口部52設(shè)為錐狀的半導(dǎo)體裝置Ii那樣的構(gòu)造。作為本發(fā)明實施方式中的半導(dǎo)體，能夠采用例如硅(Si)，但如果在形成對于半導(dǎo)體基板2提供拉伸應(yīng)力的氮化膜16等的情況下，不限于Si，使用碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等化合物半導(dǎo)體、或金剛石等寬禁帶半導(dǎo)體也能夠?qū)嵤?。此外，作為制造方法，假定離子注入法而進行了說明，但使用外延生長法、使用離子注入法和外延生長法這兩者的方法等，也能夠?qū)嵤?，不進行特別限定。以上說明了本發(fā)明的幾個實施方式，但這些實施方式，是作為例子而提示的，并不意在限定發(fā)明的范圍的。這些實施方式，能夠以其它各種各樣的形式進行實施，在不脫離發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，能夠進行各種省略、置換、變更。這些實施方式、其變形，與發(fā)明的范圍、要旨所包含的同樣，包含在權(quán)利要求書所記載的發(fā)明和與其等同的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有: 第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板； 設(shè)于所述半導(dǎo)體基板的一個面?zhèn)鹊牡?導(dǎo)電型的第I半導(dǎo)體層； 設(shè)于所述第I半導(dǎo)體層的第I導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層； 具有以與所述第I半導(dǎo)體層相對的方式設(shè)置的第I開口部及以與所述第2半導(dǎo)體層相對的方式設(shè)置的第2開口部、并設(shè)于所述半導(dǎo)體基板的一個面的第I絕緣膜； 設(shè)于所述第I絕緣膜上并在所述第I開口部和所述第2開口部之間具有至少一個以上第3開口部的第2絕緣膜； 設(shè)于所述半導(dǎo)體基板的另一面的第I主電極； 設(shè)于所述第I開口部的第2主電極；以及 設(shè)于所述第2開口部和所述第3開口部的第3主電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 沿著所述第2開口部的長度方向，部分地設(shè)置所述第3開口部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 在所述第2開口部的長度方向上以成對稱的方式設(shè)置多個所述第3開口部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第2絕緣膜對于所述半導(dǎo)體基板具有拉伸應(yīng)力，所述第3主電極對于所述半導(dǎo)體基板具有壓縮應(yīng)力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第2開口部及所述第3開口部的至少一個為錐狀。
6.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有: 第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板； 設(shè)于所述半導(dǎo)體基板的一個面?zhèn)鹊牡?導(dǎo)電型的第I半導(dǎo)體層； 設(shè)于所述第I半導(dǎo)體層的第I導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層； 以與所述第I半導(dǎo)體層及所述第2半導(dǎo)體層相對的方式設(shè)置的第I絕緣膜； 設(shè)于所述第I絕緣膜上的第2絕緣膜； 設(shè)于所述半導(dǎo)體基板的另一面的第I主電極； 貫通所述第I絕緣膜及所述第2絕緣膜并與所述第I半導(dǎo)體層相接的第2主電極；以及 具有貫通所述第I絕緣膜及所述第2絕緣膜并與所述第2半導(dǎo)體層相接的部分、和貫通所述第2絕緣膜并與所述第I絕緣膜相接的部分的第3主電極。
7.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，具有以下工序: 在第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板的一面?zhèn)仍O(shè)置第2導(dǎo)電型的第I半導(dǎo)體層的工序； 在所述第I半導(dǎo)體層設(shè)置第I導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層的工序； 在所述I半導(dǎo)體層上設(shè)置第I絕緣膜的工序； 將與所述第I半導(dǎo)體層相對的第I開口部及與所述第2半導(dǎo)體層相對的第2開口部設(shè)于所述第I絕緣膜的工序； 在所述第I絕緣膜的上側(cè)設(shè)置第2絕緣膜的工序； 在所述第I開口部和所述第2開口部之間，對所述第2絕緣膜設(shè)置至少一個以上的第3開口部的工序； 在所述半導(dǎo)體基板的另一面設(shè)置第I主電極的工序； 在所述第I開口部設(shè)置第2主電極的工序；以及 在所述第2開口部及所述第3開口部設(shè)置第3主電極的工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所記載的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 所述第3開口部沿著所述第2開口部的長度方向部分地設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所記載的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 所述第3開口部在所述第2開口部的長度方向上以成對稱的方式設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所記載的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 所述第I絕緣膜和所述第2絕緣膜、及所述弓I出電極的至少一個，通過低壓化學(xué)氣相沉積法而形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或8所記載的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 所述第2開口部及所述第3開口部的至少一個形成為錐狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求7或8所記載的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 所述第2絕緣膜對于所述半導(dǎo)體基板具有拉伸應(yīng)力，所述第3主電極對于所述半導(dǎo)體基板具有壓縮應(yīng)力。
全文摘要
本發(fā)明要解決的問題是提供一種抑制泄露電流的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。實施方式的半導(dǎo)體裝置具有第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板、設(shè)于第1絕緣膜上并在第1開口部和第2開口部之間具有至少一個以上的第3開口部的第2絕緣膜。實施方式的半導(dǎo)體裝置具有第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板、貫通第1絕緣膜及第2絕緣膜并與第1半導(dǎo)體層相接的第2主電極、具有貫通第1絕緣膜及第2絕緣膜并與第2半導(dǎo)體層相接的部分和貫通第2絕緣膜并與第1絕緣膜相接的部分的第3主電極。實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法具有將與第1半導(dǎo)體層相對的第1開口部及與第2半導(dǎo)體層相對的第2開口部設(shè)于第1絕緣膜的工序。
文檔編號H01L29/73GK103137674SQ20121031729
公開日2013年6月5日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者久保昌彥 申請人:株式會社東芝