[發明專利]半導體裝置及其制造方法

在審

• 申請號: 201811375094.5
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109841685A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 長谷川貴史;齋藤浩一;工藤千秋
• 申請（專利權）人: 松下知識產權經營株式會社
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L23/535;H01L23/528;H01L23/48
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 齊秀鳳

本發明提供半導體裝置及其制造方法。某實施方式中的半導體裝置具備半導體基板、柵極絕緣層、柵極電極、層間絕緣層、接觸孔、金屬層和源極布線。柵極絕緣層位于半導體基板的表面。柵極電極位于柵極絕緣層上。層間絕緣層覆蓋柵極電極。接觸孔貫通柵極絕緣層以及層間絕緣層，使半導體基板的表面的一部分露出，具備由層間絕緣層的側面以及柵極絕緣層的側面規定的內側面。金屬層覆蓋層間絕緣層的上表面、接觸孔的內側面、以及露出的半導體基板的表面的一部分的至少一部分。源極布線經由接觸孔與金屬層中至少覆蓋露出的半導體基板的表面的一部分的至少一部分的部分連接。在半導體裝置中，金屬層中至少覆蓋接觸孔的內側面的下部的部分的厚度為35nm以上。

技術領域

本發明涉及半導體裝置及其制造方法。

背景技術

功率半導體器件是在高耐壓且流過大電流的用途中使用的半導體元件，期望為低損耗。以往，使用了硅(Si)基板的功率半導體器件為主流，但近年來，使用碳化硅(SiC)基板的功率半導體器件受到關注，正在推進開發。

碳化硅與硅相比，材料自身的絕緣破壞電壓高一位數，因此具有即便使pn結部或者肖特基結部中的耗盡層變薄也能夠維持耐壓的特征。因此，若使用碳化硅，則能夠減小器件的厚度，此外能夠提高摻雜濃度，因此，碳化硅作為用于形成導通電阻低、高耐壓且低損耗的功率半導體器件的材料而備受期待。

近年來，開發出了混合動力汽車、電動汽車、燃料電池汽車等以馬達為驅動源的車輛。上述特征對于驅動這些車輛的馬達的逆變器電路的開關元件有利，因此開發出了車載用的碳化硅功率半導體器件。

已知在使用碳化硅基板的功率半導體器件中，在高溫環境下柵極的閾值電壓可能變化。例如，專利文獻1公開了抑制這樣的柵極的閾值電壓的變動的半導體裝置。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012-129503號公報

發明內容

本發明提供一種使功率半導體器件等半導體裝置的可靠性提高的新的技術。以下，將功率半導體器件稱為半導體裝置。

本發明的一方式所涉及的半導體裝置具備：半導體基板、柵極絕緣層、柵極電極、層間絕緣層、接觸孔、金屬層和源極布線。柵極絕緣層位于半導體基板的表面。柵極電極位于柵極絕緣層上。層間絕緣層覆蓋柵極電極。接觸孔貫通柵極絕緣層以及層間絕緣層，使半導體基板的表面的一部分露出，具備由層間絕緣層的側面以及柵極絕緣層的側面規定的內側面。金屬層覆蓋層間絕緣層的上表面、接觸孔的內側面、以及露出的半導體基板的表面的至少一部分。源極布線經由接觸孔而與金屬層中至少覆蓋露出的半導體基板的表面的至少一部分的部分連接。在與半導體基板的表面垂直的截面中，接觸孔的內側面面向接觸孔的開口部。接觸孔的內側面具備靠近半導體基板的表面的第一內側面和靠近接觸孔的所述開口部的第二內側面。接觸孔的第一內側面與半導體基板的表面所成的角度小于接觸孔的第二內側面與半導體基板的表面所成的角度。

本發明的另一方式所涉及的半導體裝置的制造方法包括第一～第十工序。在第一工序中，準備半導體基板。在第二工序中，在半導體基板的表面設置柵極絕緣層。在第三工序中，在柵極絕緣層上設置柵極電極。在第四工序中，利用層間絕緣層覆蓋柵極電極。在第五工序中，在層間絕緣層上設置掩模層。在第六工序中，通過使用掩模層對層間絕緣層以及柵極絕緣層進行蝕刻來設置接觸孔，該接觸孔使半導體基板的表面的一部分露出，并具備由層間絕緣層的側面以及柵極絕緣層的側面規定的內側面。在第七工序中，除去掩模層。在第八工序中，利用金屬覆蓋通過接觸孔而露出的半導體基板的表面的一部分，并通過進行退火處理來形成硅化物層。在第九工序中，設置金屬層，該金屬層覆蓋層間絕緣層的上表面、接觸孔的內側面、以及硅化物層的至少一部分。在第十工序中，設置源極布線，該源極布線經由接觸孔而與金屬層中至少覆蓋硅化物層的至少一部分的部分連接。金屬層中至少覆蓋接觸孔的內側面的下部的部分的厚度為35nm以上。