半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体装置，其抑制从三重接触部向工作区域延伸的裂纹产生。该半导体装置具备：半导体基板；层间绝缘膜，其设置在半导体基板上；接触栓塞，其贯穿层间绝缘膜；第一金属层，其覆盖层间绝缘膜的表面和接触栓塞的表面；保护绝缘膜，其覆盖第一金属层的表面的一部分；以及第二金属层，其覆盖第一金属层的表面，并且与保护绝缘膜的端部接触。半导体装置具备：设置有保护绝缘膜的外周区域、工作区域、以及位于外周区域与工作区域之间的中间区域。工作区域内的接触栓塞朝向保护绝缘膜的端部延伸。中间区域内的接触栓塞沿着保护绝缘膜的端部延伸。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
本专利技术公开的技术涉及半导体装置。
技术介绍
专利文献1中公开的半导体装置具有：半导体基板、第一金属层、保护绝缘膜、以及第二金属层。第一金属层覆盖半导体基板的表面。保护绝缘膜覆盖第一金属层的表面的一部分。第二金属层由构成第一金属层的金属(AlSi)之外的金属(Ni)构成。第二金属层对第一金属层的表面中未被保护绝缘膜覆盖的范围进行覆盖。另外，第二金属层与保护绝缘膜的端部接触。所以，保护绝缘膜的端部成为第一金属层、第二金属层以及保护绝缘膜相互接触的三重接触部。专利文献2中公开了具有接触栓塞的半导体装置。接触栓塞由金属构成，并以贯穿层间绝缘膜的方式设置。接触栓塞与半导体基板接触。层间绝缘膜和接触栓塞的表面被金属层覆盖。现有技术文献专利文献1：日本特开2015-233035号公报。专利文献2：日本特开2017-054928号公报。专利文献1的半导体装置中，当半导体装置的温度变化时，会在三重接触部处产生较大的热应力。如果对三重接触部反复施加热应力，则可能会以三重接触部为起点而在第一金属层上产生裂纹。如果裂纹从三重接触部发展到半导体基板的工作区域，则可能会导致半导体装置的特性劣化。另外，如上所述，专利文献2中公开了具有接触栓塞的半导体装置。多数情况下，半导体基板的工作区域内设置有以条纹状延伸的多个接触栓塞。通过设置接触栓塞，能够抑制其上部的电极层的热膨胀，能够抑制电极层处的裂纹的产生。可以将专利文献1的构造与专利文献2的构造进行组合。即，可以在工作区域内设置以条纹状延伸的接触栓塞，并在工作区域周围的外周区域设置保护绝缘膜。保护绝缘膜的端部可以与专利文献1同样地形成三重接触部的构造。该情况下，如图9所示，在工作区域120与外周区域124之间的边界部的局部，工作区域120内的接触栓塞132向保护绝缘膜116的端部116a(即，沿x方向)延伸。沿x方向延伸的接触栓塞能够抑制第一金属层沿y方向(沿着端部116a的方向)的热膨胀，但另一方面，抑制第一金属层沿x方向的热膨胀的效果较差。因此，抑制从保护绝缘膜116的端部116a(即，三重接触部)向工作区域120延伸的裂纹的效果较差。因此，可能会产生深入工作区域120内的裂纹。所以，本专利技术提出一种能够抑制从三重接触部向工作区域发展的裂纹产生的半导体装置。
技术实现思路
本专利技术公开的半导体装置具备：半导体基板、层间绝缘膜、接触栓塞、第一金属层、保护绝缘膜、以及第二金属层。所述层间绝缘膜设置在所述半导体基板上。所述接触栓塞由金属构成，贯穿所述层间绝缘膜并与所述半导体基板接触。所述第一金属层覆盖所述层间绝缘膜的表面和所述接触栓塞的表面。所述保护绝缘膜覆盖所述第一金属层的表面的一部分。所述第二金属层由构成所述第一金属层之外的金属构成，覆盖所述第一金属层的表面，并与所述保护绝缘膜的端部接触。在沿所述半导体基板的厚度方向观察时，所述半导体装置具备：外周区域，其设置有所述保护绝缘膜；工作区域，其配置有多个所述接触栓塞的第一部分；以及中间区域，其位于所述外周区域与所述工作区域之间，并且配置有所述接触栓塞的至少一个第二部分。所述第一部分是朝向所述保护绝缘膜的所述端部延伸的部分。所述第二部分是沿着所述保护绝缘膜的所述端部延伸的部分。该半导体装置中，外周区域与工作区域之间的中间区域设置有沿着保护绝缘膜的端部延伸的接触栓塞的第二部分。因此，通过接触栓塞的第二部分，能够抑制第一金属层在从保护绝缘膜的端部(即三重接触部)朝向工作区域的方向上的热膨胀。因此，能够抑制从保护绝缘膜的端部(即三重接触部)朝向工作区域发展的裂纹产生。所以，根据该半导体装置，难以出现到达工作区域的裂纹。因此，该半导体装置具有较高的可靠性。附图说明图1是半导体装置10的俯视图。图2是图1的范围A的放大图。图3是沿着图2的III-III线的剖视图。图4是沿着图2的IV-IV线的剖视图。图5是沿着图2的V-V线的剖视图。图6是沿着图2的VI-VI线的剖视图。图7是变形例的半导体装置与图2对应的放大图。图8是变形例的半导体装置与图2对应的放大图。图9是变形例的半导体装置与图2对应的放大图。具体实施方式图1所示的半导体装置10具有半导体基板12。半导体基板12由硅构成。另外，以下，将与半导体基板12的上表面平行的一个方向称为x方向，将与半导体基板12的上表面平行且与x方向正交的方向称为y方向，将半导体基板12的厚度方向称为z方向。半导体基板12的线膨胀系数为约4×10-6/℃。半导体基板12的上表面设置有电极、保护绝缘膜16等。另外，图1、图2中，半导体装置10的上表面中被保护绝缘膜16覆盖的范围由灰色阴影线示出。如图1所示，在半导体装置10的上表面露出两个发射极14和多个信号电极15。在这些电极14、15周围露出保护绝缘膜6。图2是图1的范围A的放大图。图2将设置有保护绝缘膜16的范围与没有设置保护绝缘膜16的范围之间的边界部放大表示。以下，将从上侧观察半导体装置10时设置有保护绝缘膜16的区域(发射极14周围的区域)称为外周区域24。如图2、图3所示，在没有设置保护绝缘膜16的范围内的半导体的上表面设置有多个沟槽30a。另外，图2中，为了便于观察附图，用斜阴影线示出沟槽30a。如图2所示，各沟槽30a在半导体基板12的上表面沿x方向以直线状延伸。多个沟槽30a在y方向上具有间隔地排列。如随后详细描述所述，在多个沟槽30a所分布的范围内形成有IGBT(insulatedgatebipolartransistor)。以下，将从上侧观察半导体装置10时设置有多个沟槽30a的区域(即设置有IGBT的区域)称为工作区域20。如图2所示，外周区域24与工作区域20之间设置有间隔。以下，将外周区域24与工作区域20之间的区域称为中间区域22。如图3所示，各沟槽30a的内表面被栅极绝缘膜40覆盖。各沟槽30a内设置有栅极30。各栅极30通过栅极绝缘膜40相对于半导体基板12绝缘。如图3、图5、图6所示，半导体基板12的上表面设置有层间绝缘膜50。层间绝缘膜50由氧化硅构成。层间绝缘膜50的线膨胀系数为约0.5×10-6/℃。如图5、图6所示，层间绝缘膜50横跨工作区域20、中间区域22以及外周区域24从而覆盖半导体基板12的上表面。层间绝缘膜50上设置有多个接触孔33、34。如图3所示，在工作区域20内，各个沟槽30a之间的位置处设置有接触孔33。如图2所示，从上侧观察半导体装置10时，工作区域20内的各接触孔33与沟槽30a平行地沿x方向以直线状延伸。另外，如图2所示，从上侧观察半导体装置10时，中间区域22以及外周区域24中设置有在y方向上以直线状延伸的接触孔34。中间区域22与外周区域24中各自设置有多个接触孔34。如图3～6所示，各接触孔33、34的内表面和层间绝缘膜50的上表面被金属阻障层58覆盖。金属阻障层58是由TiN等构成的金属层。金属阻障层58在接触孔33、34内部与半导体基板12接触。另外，各接触孔33、34的内部设置有W层56。W层56由钨构成，并毫无间隙地填充接触孔33、34的内部。W层56覆盖接触孔33、34内部的金属阻障层58的表面。金属阻障层58防止金属原子从W层56扩散至半导体基板12。以下，将接触孔3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，具备：半导体基板；层间绝缘膜，其设置在所述半导体基板上；接触栓塞，其由金属构成，贯穿所述层间绝缘膜并与所述半导体基板接触；第一金属层，其覆盖所述层间绝缘膜的表面和所述接触栓塞的表面；保护绝缘膜，其覆盖所述第一金属层的表面的一部分；以及第二金属层，其由构成所述第一金属层之外的金属构成，覆盖所述第一金属层的表面，并与所述保护绝缘膜的端部接触，在沿所述半导体基板的厚度方向观察时，所述半导体装置具备：外周区域，其设置有所述保护绝缘膜；工作区域，其配置有多个所述接触栓塞的第一部分；以及中间区域，其位于所述外周区域与所述工作区域之间，并且配置有所述接触栓塞的至少一个第二部分，所述第一部分是朝向所述保护绝缘膜的所述端部延伸的部分，所述第二部分是沿着所述保护绝缘膜的所述端部延伸的部分。

【技术特征摘要】
2017.10.03 JP 2017-1935291.一种半导体装置，其特征在于，具备：半导体基板；层间绝缘膜，其设置在所述半导体基板上；接触栓塞，其由金属构成，贯穿所述层间绝缘膜并与所述半导体基板接触；第一金属层，其覆盖所述层间绝缘膜的表面和所述接触栓塞的表面；保护绝缘膜，其覆盖所述第一金属层的表面的一部分；以及第二金属层，其由构成所述第一金属层之外的金属构成，覆盖所述第一金属层的表面，并与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：大河原淳，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP