[發明專利]半導體器件及其制造方法有效

申請號：	201210191125.8	申請日：	2012-06-11
公開（公告）號：	CN102820326A	公開（公告）日：	2012-12-12
發明（設計）人：	福井永貴;加藤浩朗	申請（專利權）人：	瑞薩電子株式會社
主分類號：	H01L29/417	分類號：	H01L29/417;H01L27/088;H01L21/28;H01L21/8234
代理公司：	中原信達知識產權代理有限責任公司 11219	代理人：	李蘭;孫志湧
地址：	日本神***	國省代碼：	日本;JP
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摘要：
搜索關鍵詞：	半導體器件及其制造方法
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【說明書】：

相關申請的交叉引用

通過引用將2011年6月9日提交的包括說明書、權利要求書、附圖和摘要的日本專利申請No.2011-128896的公開整體并入這里。

技術領域

本發明涉及一種具有垂直晶體管的半導體器件及其制造方法。

背景技術

作為半導體器件，已知具有垂直晶體管的半導體器件。垂直晶體管例如在用于控制大的電流的元件中使用。如在例如專利文獻1（下面列出）中所描述的，垂直晶體管具有下述結構，該結構具有：將成為漏極的n層、形成在n層上并且將成為溝道層的p層以及形成在p層的前表面上并且將成為源極的n層。在專利文獻1中描述的器件中，在其中形成垂直晶體管的同一襯底中形成平面MOS晶體管。該平面MOS晶體管被構造為由垂直晶體管制成的功率器件部分的控制電路。

專利文獻2（參見下面）陳述了當平面MOS晶體管經受氫退火處理時，MOS晶體管從該MOS晶體管在其制造方法中受到的損壞中恢復。

引用列表

專利文獻1：日本專利申請特開No.2003-218231

專利文獻2：日本專利申請特開No.平9(1997)-326490

發明內容

當垂直晶體管經受利用諸如氫的還原氣體的退火處理時，該半導體的懸掛鍵與氫鍵合，從而被終結。因此，該晶體管的性質是穩定的。

然而，發明人已經進行了研究，從而清楚的是，即使當垂直晶體管經受利用諸如氫的還原氣體的退火處理時，晶體管的性質也發生了變化。

根據本發明，提供了一種半導體器件，包括：半導體襯底，其具有至少兩個彼此相反的表面；垂直晶體管，其形成在半導體襯底中并且具有在半導體襯底的兩個表面側中的一個表面側處的柵電極和源極層并且具有在半導體襯底的另一表面側處的漏極層；第一層間電介質膜，其形成在半導體襯底的一個表面上；第一源極布線，其形成在第一層間電介質膜上并且當在平面觀察該源極布線時，該第一源極布線與垂直晶體管重疊，并且具有多個開口；以及接觸，通過該接觸第一源極布線與垂直晶體管的源極層耦合。

該垂直晶體管被用于用于控制大電流的元件。因此，需要確保第一源極布線的面積。為此，第一源極布線在平面觀察時與垂直晶體管重疊。發明人的研究證實了，即使在任何現有技術的加工對象經受利用諸如氫的還原氣體的退火處理時，該還原氣體沒有容易地到達其半導體襯底的前表面，這是由于其第一源極布線與其垂直晶體管重疊。另一方面，在本發明中，第一源極布線具有開口；因此，還原氣體借助于這些開口容易地到達半導體襯底的前表面。結果，能夠限制本發明的垂直晶體管在性質上相對于彼此變化。

根據本發明，還提供了一種制造半導體器件的方法，包括下述步驟：在具有至少兩個彼此相反的表面的半導體襯底中形成垂直晶體管，該垂直晶體管包括在半導體襯底的兩個表面側中的一個表面側處的柵電極和源極層并且包括在半導體襯底的另一表面側處的漏極層；在該半導體襯底的一個表面上形成第一層間電介質膜；在第一層間電介質膜中形成與垂直晶體管的源極層耦合的接觸，在第一層間電介質膜上形成在平面觀察時與垂直晶體管重疊并且與接觸耦合的第一源極布線，并且進一步在第一源極布線中制成開口；以及利用還原氣體進行處理，從而使垂直晶體管經受第一還原處理。

根據本發明，能夠限制垂直晶體管在性質上相對彼此變化。

附圖說明

圖1是圖示根據本發明的第一實施例的半導體器件的結構的圖。

圖2是垂直MOS晶體管的平面圖。

圖3是示出垂直MOS晶體管和與其相關的感測垂直晶體管的關系的電路圖。

圖4是圖示柵電極、n型源極層和p型層的布置的平面圖。

圖5是圖示n型源極層和p型層與接觸之間的位置關系的圖

圖6是圖示接觸中的任何一個的結構的截面圖。

圖7是圖示第一源極布線和開口的平面布局的圖。

圖8是被參考以用于描述用于決定開口的布置圖案的方法的圖。

圖9（a）和圖9（b）是被參考以分別用于描述當使用氫作為還原氣體時的氫的擴散距離的示例的曲線圖和圖。

圖10是被參考以用于描述開口中的一個的長邊的方向以及基于該指定的方向的有利效果的圖。