半导体器件制造技术

在源极电极７０和漏极电极８０上的钝化膜９０中设置离子穿越区１００、１０２，作为第一开口。用密封树脂涂敷钝化膜９０，以封装半导体器件。此时，用密封树脂填充离子穿越区１００、１０２，以使密封树脂与源极电极７０和漏极电极８０直接接触。采用该结构，在高温和高湿的环境下聚集在密封树脂与钝化膜９０的界面处的可移动离子经由离子穿越区１００、１０２，放电到源极电极７０和漏极电极８０，由此不影响Ｎ↑［－］型扩展漏极区３０。因此，可以改善漏极击穿电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件，尤其涉及一种用密封树脂覆盖其上形成有高击穿电压晶体管的半导体衬底的半导体器件。
技术介绍
近年来，随着电源IC在电源电路中的应用，开关系统的电源IC得到了利用，因为它紧凑、重量轻和高效。由于功耗和小型化的原因，通常将功率MOSFET(场效应晶体管)作为控制这种电源IC的电源的元件。基于CMOS工艺生产的功率MOSFET成本也低。为了高速地驱动功率MOSFET，包括功率MOSFET的器件需要具有高击穿电压。例如，为了驱动晶体管，以AC 100至200V驱动的开关系统的电源IC需要具有700V或更高的击穿电压。当作为产品提供时，通常用树脂封装包括具有这样击穿电压特性的功率MOSFET的半导体器件。然而，在用树脂封装的半导体器件中，当其暴露在高温和高湿的环境中时，随着时间的流逝，漏极击穿电压会降低。为了抑制漏极击穿电压的降低，提出了各种建议。漏极击穿电压降低的原因之一在于在高温和高湿的环境中，可移动离子聚集在半导体器件的钝化层和用于封装半导体器件的密封树脂之间的界面上，从而扭曲了漏极电压的等势分布并导致电场的局部集中。N.Fujishima、M.Saito、A.Kitamura、Y.Urano、G.Tada和Y.Tsuruta在2001年《Proceedings of International Symposium on PowerSemiconductor Device & ICs》第255-258页的“A 700 V Lateral PowerMOSFET with Narrow Gap Double Metal Field Plates Realizing LowOn-resistence and Long-term Stability of Performance”提出了一种半导体器件，通过使源极电极和漏极电极之间的空隙变窄，其能够屏蔽聚集离子的影响，从而降低电场的局部集中。然而k在该半导体器件中，源极电极和漏极电极之间变窄的空隙加强了衬底表面上的电场，从而降低了器件的击穿电压。为了抑制器件的击穿电压的降低，制成的层间膜比通常要厚一些。例如，为了将源极电极和漏极电极之间的空隙变窄到15μm，使层间膜厚约4.5μm，而层间膜通常约厚1.5μm。然而，仅仅增加层间膜的厚度还不足以容易地形成接触孔，并且还增大了层间膜表面上的台阶(steps)。为了解决这些问题，对于源极电极和漏极电极，采用两层结构。图13是示出包括两层结构电极的横向高击穿电压场效应晶体管(MOSFET)的结构的剖视图。在图13中，该横向高击穿电压MOSFET包括P-型衬底310、N+型源极区320、N-型扩展漏极区330、栅极绝缘膜331、N+型漏极区340、栅极电极350、第一层间膜360、第二层间膜361、第一源极电极370、第二源极电极371、第一漏极电极380、第二漏极电极381、钝化膜390和密封树脂333。P-型衬底310是基座衬底，作为形成MOSFET的基座。在P-型衬底310的主表面部分中，形成了N+型源极区320、N-型扩展漏极区330和N+型漏极区340。N-型扩展漏极区330和N+型漏极区340彼此相互接触。栅极绝缘膜331形成在N-型扩展漏极区330的表面上，并且使栅极绝缘膜331的一端延伸至与N+型源极区320交迭。栅极电极350形成在栅极绝缘膜331上。第一层间膜360是形成在栅极绝缘膜331上的绝缘膜，从而覆盖栅极电极350。源极电极具有包括第一源极电极370和第二源极电极371的两层结构。第一源极电极370形成在第一层间膜360上，从而连接到N+型源极区320。形成第二源极电极371，从而连接到第一源极电极370。同样，漏极电极也具有包括第一漏极电极380和第二漏极电极381的两层结构。第一漏极电极380形成在第一层间膜360上，从而连接到N+型漏极区340。形成第二漏极电极381，从而连接到第一漏极电极380。第二层间膜361形成在第一源极电极370和第二源极电极371之间以及在第一漏极电极380和第二漏极电极381之间。在本说明书中，在P-型衬底或其等价物上形成的各种元件统称为“半导体衬底主体”。用由SiN膜形成的钝化膜390覆盖包括两层结构电极的衬底主体的表面。钝化膜390被密封树脂333所覆盖。P-型衬底310电连接到在图13中未示出的区域中的源极。在具有上述结构的横向高击穿电压MOSFET中，当高电压施加到处于截止状态的第二漏极电极381时，反向电压施加在N-型扩展漏极区330和P-型衬底310之间的结上，并且耗尽层在N-型扩展漏极区330的纵向和横向上两维地扩展。结果，N-型扩展漏极区330是完全耗尽的，漏极电压的等势线均匀分布在N-型扩展漏极区330中。在高温和高湿的环境中，在图13中表示为阴离子344和阳离子355的可移动离子聚集在密封树脂333与钝化膜390的界面处。当可移动离子影响N-型扩展漏极区330时，漏极电压的等势线的上述分布会被扭曲，从而导致电场的局部集中，这导致漏极击穿电压的降低。在包括两层结构电极的上述横向高击穿电压MOSFET中，由于源极电极和漏极电极之间上述变窄的空隙，在钝化膜390和密封树脂333之间的界面处聚集的可移动离子不可能影响N-型扩展漏极区330。因此，可以抑制漏极击穿电压的降低。然而，除了生产横向MOSFET的通常步骤之外，生产包括两层结构电极的上述横向MOSFET还需要多个附加步骤，如下(i)形成第二层间膜361的步骤；(ii)通过蚀刻第二层间膜361形成接触孔的步骤；(iii)形成第二源极电极371和第二漏极电极381的步骤；以及(iv)处理第二源极电极371和第二漏极电极381的步骤。对于(ii)和(iv)步骤中的处理，需要至少两个额外的光掩膜。从这里可以看出，包括两层结构电极的横向MOSFET具有生产工艺复杂和成本高的问题。另外，电极的两层结构有悖于在功率MOSFET领域以及其他领域中所倡导的器件微型化。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种可以通过简单方法并且以低成本生产的半导体器件，它能够防止在高温和高湿的环境中漏极击穿电压的降低，并且适合微型化。本专利技术的第一个方案涉及这样一种半导体器件，其中，用密封树脂覆盖其上形成有高击穿电压晶体管的半导体衬底。所述半导体器件包括源极区和漏极区，形成在半导体衬底的主表面部分中；栅极绝缘膜，形成在漏极区上，并且使其一端延伸至与源极区交迭；栅极电极，形成在栅极绝缘膜上；源极电极，连接到源极区；漏极电极，连接到漏极区；层间膜，用于覆盖栅极电极，并使栅极电极、源极电极和漏极电极彼此电绝缘；钝化膜，用于覆盖半导体衬底主体的整个表面；第一开口，形成在钝化膜中；以及密封树脂，形成在钝化膜上。根据本专利技术的半导体器件的一个特征在于第一开口形成在源极电极和漏极电极中至少之一上；以及密封树脂填充第一开口，并且与源极电极和漏极电极中至少之一直接接触。由于这种结构，即使在高温和高湿的环境下可移动离子聚集在密封树脂与钝化膜的界面处，可移动离子也会经由填充第一开口的密封树脂，移动到源极电极和漏极电极中至少之一，并且最后向外放电。相应地，漏极电场不受可移动离子的影响，因此，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，其中用密封树脂覆盖其上形成有高击穿电压晶体管的半导体衬底，所述半导体器件包括：源极区和漏极区，形成在所述半导体衬底的主表面部分中；栅极绝缘膜，形成在所述漏极区上，并且使其一端延伸至与所述源极区交迭；栅 极电极，形成在所述栅极绝缘膜上；源极电极，连接到所述源极区；漏极电极，连接到所述漏极区；层间膜，用于覆盖所述栅极电极，并使所述栅极电极、源极电极和漏极电极彼此电绝缘；钝化膜，用于覆盖半导体衬底主体的整个表面； 第一开口，形成在所述钝化膜中；以及密封树脂，形成在所述钝化膜上；其中：所述第一开口形成在所述源极电极和所述漏极电极中至少之一上；以及所述密封树脂填充所述第一开口，并且与所述源极电极和所述漏极电极中至少 之一直接接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金子佐一郎，泽田和幸，宇野利彦，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]