半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

在温度检测用二极管(1)的下部或者保护用二极管(21、22)的下部形成电容分量区域。此外，在连接温度检测用二极管(1)和阳极电极焊盘(3)的阳极金属布线(6)的下部以及连接温度检测用二极管(1)和阴极电极焊盘(4)的阴极金属布线(7)的下部形成电容分量区域。电容分量区域由夹在多晶硅层之间的绝缘膜构成。具体而言，在半导体基板的第一主面上，依次层叠第一绝缘膜、多晶硅的导电层、第二绝缘膜，在第二绝缘膜的上表面设置多晶硅的温度检测用二极管(1)、保护用二极管(21、22)、阳极金属布线(6)或者阴极金属布线(7)。由此，能够提高温度检测用二极管(1)或者保护用二极管(21、22)的静电耐量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置及其制造方法
本专利技术涉及一种具备MOS型半导体元件和温度检测用二极管或保护用二极管的半导体装置及其制造方法。
技术介绍
已有技术中，为了防止MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor：金属氧化层半导体场效晶体管)或IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor：绝缘栅双极型晶体管)等MOS(用金属-氧化膜-半导体构成绝缘栅)型半导体元件受到热性破坏，已经公知具备二极管作为过热保护机能的技术。具体而言，作为MOS型半导体元件的过电压保护，使得在栅极和源极之间或者在栅极和漏极之间具备多个二极管或者双向二极管。已经揭示有如下的技术：在此类具备温度检测用二极管的已有MOS型半导体装置中，为了降低作用于温度检测用二极管的高频噪声，在半导体基板的厚度方向上重叠形成电容器，并将电容器与温度检测用二极管并联电连接(例如，参考下述专利文献1)。此外，作为其它的MOS型半导体装置，揭示有如下技术：为了提高温度检测用二极管的静电耐量，将保护用电容器和二极管形成在同一基板上，并与温度检测用二极管并联电连接(例如，参考下述专利文献2、下述专利文献3)。另外，作为其它的MOS型半导体装置，揭示有具备如下电容器的技术：当由于静电放电等而在温度检测用二极管的保护用二极管上反向施加了超过保护用二极管的击穿电压的电压时，该电容器用于防止特性变化或者损伤等(例如，参考下述专利文献4)。此外，作为其它的MOS型半导体装置，揭示有如下技术：为了不使温度检测用二极管的设置位置受到温度检测用二极管的下部(比温度检测用二极管更靠半导体基板侧的部分)扩散结构的限制，而在半导体基板上形成绝缘膜，在该绝缘膜上形成导电层，进而在导电层上隔着绝缘膜形成温度检测用二极管，将温度检测用二极管与半导体基板电隔离(例如，参考下述专利文献5)。另外，作为其它的MOS型半导体装置，揭示有如下装置：在形成于半导体基板主面上的绝缘膜上，隔着绝缘膜形成2层多晶硅二极管，并且在多晶硅二极管之间具备绝缘膜作为电容分量区域(例如，参考下述专利文献6)。下述专利文献6中，作为电容器的绝缘膜具有开口部，绝缘膜上部的多晶硅二极管和绝缘膜下部的多晶硅二极管凭借开口部进行连接。通过如此形成2层多晶硅二极管，实现了多晶管二极管占用面积的小型化，并且通过将电容器与半导体基板电绝缘，得到了稳定的静电电容。此外，作为其它的MOS型半导体装置，揭示有如下装置：在栅极焊盘内形成带状或矩形状的多个齐纳二极管，并且将它们并联连接，以提高静电耐量(例如，参考下述专利文献7)。此外，作为MOS型半导体装置的制造方法，揭示有以下制造方法：为了减少在同一半导体基板上与绝缘栅型半导体元件一起形成多晶硅二极管、电容器以及电阻时的工序数，形成栅极氧化膜以及比栅极氧化膜更厚的氧化膜，在其上形成多晶硅层，进行图案形成处理以形成栅电极、二极管、电容器以及电阻(例如，参考下述专利文献8)。此外，作为MOS型半导体装置的其它制造方法，揭示有以下方法：在同一工序中与栅极氧化膜一起形成温度检测用二极管和半导体基板之间的绝缘膜(例如，参考下述专利文献9)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4329829号公报专利文献2：日本专利特开平7－202224号公报专利文献3：日本专利第4765252号公报专利文献4：日本专利特开2007－335474号公报专利文献5：日本专利特开2005－26279号公报专利文献6：日本专利特开平6－45620号公报专利文献7：日本专利特开2009－43953号公报专利文献8：日本专利第3413569号公报专利文献9：日本专利特开2010－129707号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题已有的MOS型半导体装置中，如图20所示，在MOS型半导体装置的温度最高的中央部附近设置温度检测用二极管1。图20是表示现有的MOS型半导体装置的结构的平面图。图21是表示图20的切割线A-A’处的截面结构的截面图。如图21所示，温度检测用二极管1、阳极电极焊盘3以及阴极电极焊盘4形成在比栅极绝缘膜32厚的绝缘膜19上。还在绝缘膜19上形成连接温度检测用二极管1和阳极电极焊盘3的阳极金属布线6、连接温度检测用二极管1和阴极电极焊盘4的阴极金属布线7等。在绝缘膜19上形成这些MOS型半导体装置的组成部分是为了防止施加于栅电极焊盘5、源电极34、阳极电极或者阴极电极的静电或者过电压破坏温度检测用二极管1或保护用二极管21、22等。然而，温度检测用二极管1或保护用二极管21、22等存在静电耐量较低的问题。为了提高温度检测用二极管1的静电耐量，采取了连接形成温度检测用二极管1的保护用二极管的大电阻等方法。但是，在为了保护温度检测用二极管1而形成大二极管的情况下，会存在漏电流增加的问题，或者由于无效面积的增加而引起导通电阻(导通电压)增加的问题、元件面积(有源区域8的面积)增加、成本上升的问题等。此外，MOS型半导体元件的栅电极33和源电极34之间形成的保护用二极管21、MOS型半导体元件的栅电极33和漏电极35之间形成的保护用二极管22等沿着栅电极焊盘5形成。如此一来，为了提高保护用二极管21、22的静电容量，必须增大保护用二极管21、22的pn结面积，进而导致了保护用二极管21、22的面积增加。因此，存在有源区域8的面积减少，导通电阻增加的问题。本专利技术的目的在于，提供一种能够提高温度检测用二极管或者保护用二极管的静电耐量的半导体装置及其制造方法，以解决上述已有技术的问题。解决技术问题的技术方案为了解决上述问题，实现本专利技术的目的，本专利技术的半导体装置具备：使电流在半导体基板的厚度方向上流动的半导体元件；以及与所述半导体元件相连接的二极管，其特征如下。在所述半导体基板的第一主面上形成第一绝缘膜。在所述第一绝缘膜上形成导电层。在所述导电层上形成第二绝缘膜。设置由形成在所述第二绝缘膜上的第一导电型层和第二导电型层构成的所述二极管。形成将所述第一导电型层和所述导电层之间的所述第二绝缘膜作为第一电容分量区域的第一电容器。形成将所述第二导电型层和所述导电层之间的所述第二绝缘膜作为第二电容分量区域的第二电容器。所述导电层被电绝缘。此外，本专利技术的半导体装置在上述专利技术中进一步具有如下特征。所述半导体元件具备如下结构。在所述半导体基板的所述第一主面的表面层形成第一导电型的第一半导体层。在所述第一半导体层的所述第一主面侧的表面层选择性地形成第二导电型的第一半导体区域。在所述第一半导体区域的所述第一主面侧的表面层选择性地形成第一导电型的第二半导体区域。隔着栅绝缘膜在所述第一半导体层和所述第二半导体区域所夹部分中的所述第一半导体区域的表面上形成栅电极。此外，本专利技术的半导体装置在上述专利技术中具有如下特征：还具备第三电容器，所述第三电容器将所述导电层和所述半导体基板之间的所述第一绝缘膜作为第三电容分量区域。此外，本专利技术的半导体装置在上述专利技术中进一步具有如下特征。所述导电层被分割成：隔着所述第二绝缘膜与所述第一导电型层相对的第一导电层部；以及隔着所述第二绝缘膜与所述第二导电型层相对的第二导电层部。用所述第二绝缘膜来填入所述第一导电层部和所述第二导电层部之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，具备：使电流在半导体基板的厚度方向上流动的半导体元件；以及与所述半导体元件相连接的二极管，其特征在于，所述半导体装置具备：形成在所述半导体基板的第一主面上的第一绝缘膜；形成在所述第一绝缘膜上的导电层；形成在所述导电层上的第二绝缘膜；由形成在所述第二绝缘膜上的第一导电型层和第二导电型层构成的所述二极管；第一电容器，所述第一电容器将所述第一导电型层和所述导电层之间的所述第二绝缘膜作为第一电容分量区域；以及第二电容器，所述第二电容器将所述第二导电型层和所述导电层之间的所述第二绝缘膜作为第二电容分量区域，所述导电层被电绝缘。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.09 JP 2012-1773811.一种半导体装置，具备：使电流在半导体基板的厚度方向上流动的半导体元件；以及与所述半导体元件相连接的二极管，其特征在于，所述半导体装置具备：形成在所述半导体基板的第一主面上的第一绝缘膜；形成在所述第一绝缘膜上的导电层；形成在所述导电层上的第二绝缘膜；由形成在所述第二绝缘膜上的第一导电型层和第二导电型层构成的所述二极管；第一电容器，所述第一电容器将所述第一导电型层和所述导电层之间的所述第二绝缘膜作为第一电容分量区域；以及第二电容器，所述第二电容器将所述第二导电型层和所述导电层之间的所述第二绝缘膜作为第二电容分量区域，所述导电层被电绝缘。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体元件具备：第一导电型的第一半导体层，所述第一半导体层形成在所述半导体基板的所述第一主面的表面层；第二导电型的第一半导体区域，所述第一半导体区域选择性地形成在所述第一半导体层的所述第一主面侧的表面层；第一导电型的第二半导体区域，所述第二半导体区域选择性地形成在所述第一半导体区域的所述第一主面侧的表面层；以及栅电极，所述栅电极隔着栅绝缘膜形成在所述第一半导体层和所述第二半导体区域所夹部分中的所述第一半导体区域的表面上。3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体装置还具备第三电容器，所述第三电容器将所述导电层和所述半导体基板之间的所述第一绝缘膜作为第三电容分量区域。4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述导电层被分割成：隔着所述第二绝缘膜与所述第一导电型层相对的第一导电层部；以及隔着所述第二绝缘膜与所述第二导电型层相对的第二导电层部，用所述第二绝缘膜来填入所述第一导电层部和所述第二导电层部之间，所述半导体装置还具备第四电容器，所述第四电容器将填入所述第一导电层部和所述第二导电层部之间的所述第二绝缘膜作为第四电容分量区域。5.如权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体装置还具备：第五电容器，所述第五电容器将所述第一导电层部和所述半导体基板之间的所述第一绝缘膜作为第五电容分量区域；以及第六电容器，所述第六电容器将所述第二导电层部和所述半导体基板之间的所述第一绝缘膜作为第六电容分量区域。6.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述二极管是形成在所述半导体元件的有源区域内的、检测所述半导体元件的温度的温度检测用二极管。7.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体装置还包括：与所述栅电极相连接的栅电极焊盘；以及与所述第一半导体区域以及所述第二半导体区域相连接的源电极，所述二极管是形成在所述栅电极焊盘和所述源电极之间的保护用二极管。8.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体装置还包括：与所述栅电极相连接的栅电极焊盘；第一导电型的第三半导体区域，所述第三半导体区域选择性地形成在所述第一半导体层的所述第一主面侧的表面层；以及与所述第三半导体区域相连接的漏电极，所述二极管是形成在所述栅电极焊盘和所述漏电极之间的保护用二极管。9.如权利要求7或8所述的半导体装置，其特征在于，利用多晶硅形成所述保护用二极管。10.如权利要求7或8所述的半导体装置，其特征在于，所述保护用二极管是齐纳二极管。11.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，利用多晶硅形成所述导电层。12.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体元件是沟道型绝缘栅半导体元件。13.一种半导体装置，具备：使电流在半导体基板的厚度方向上流动的半导体元件；以及检测所述半导体元件的温度的温度检测用二极管，其特征在于，所述半导体装置具备：设置在所述半导体元件的有源区域内的所述温度检测用二极管；阳极金属布线，所述阳极金属布线设置在所述半导体基板的第一主面侧，并与所述温度检测用二极管的阳极相连接；阴极金属布线，所述阴极金属布线设置在所述半导体基板的所述第一主面侧，并与所述温度检测用二极管的阴极相连接；所述阳极金属布线以及所述阴极金属布线这两者与所述半导体基板之间的第一绝缘膜，所述第一绝缘膜形成在所述半导体基板的所述第一主面上；形成在所述第一绝缘膜上的导电层；形成在所述导电层上的第二绝缘膜；形成在所述第二绝缘膜与所述阳极金属布线之间的第一半导体层，所述第一半导体层与所述阳极金属布线相连接；形成在所述第二绝缘膜与所述阴极金属布线之间的第二半导体层，所述第二半导体层与所述阴极金属布线相连接；第一电容器，所述第一电容器将所述第一半导体层和所述导电层之间的所述第二绝缘膜作为第一电容分量区域；以及第二电容器，所述第二电容器将所述第二半导体层和所述导电层之间的所述第二绝缘膜作为第二电容分量区域，所述导电层被电绝缘。14.如权利要求13所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体元件具备：第一导电型的第一半导体层，所述第一半导体层形成在所述半导体基板的所述第一主面的表面层；第二导电型的第一半导体区域，所述第一半导体区域选择性地形成在所述第一半导体层的所述第一主面侧的表面层；第一导电型的第二半导体区域，所述第二半导体区域选择性地形成在所述第一半...

【专利技术属性】
技术研发人员：西村武义，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP