[发明专利]半导体器件和半导体器件制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件和半导体器件制造方法。

背景技术

具有双向耐压特性的反向阻断型半导体元件作为用于功率转换器件等的功率半导体元件是公知的。对于反向阻断型半导体元件，为了确保反向耐压，需要使pn结从半导体元件的背面延伸到正面。为了形成从背面延伸到正面的pn结，在半导体元件的元件端部设置由扩散层形成的分离层。

而且，反向阻断型半导体元件是公知的：该反向阻断型半导体元件在元件端部的背面设置有凹部，且包括比有源区侧要薄的部分(下文中称为帽檐部)。在这种情况下，在作为元件端部的帽檐部中设置分离层。而且，为了形成从背面延伸到正面的pn结，还在凹部的侧壁和底面上设置pn结。

作为这种反向阻断型半导体元件，半导体器件包括：第一导电型半导体衬底；第二导电型第一区域，该第二导电型第一区域形成在半导体衬底的第一主面的表面层的外周部；第二导电型阱区，该第二导电型阱区形成在半导体衬底的第一主面的表面层上，与第一区域分离且被第一区域包围；第一导电型发射区，该第一导电型发射区形成在阱区的表面层上；栅电极，该栅电极夹在发射区和半导体衬底之间，跨栅绝缘膜形成在阱区上；层间绝缘膜，该层间绝缘膜的在栅电极上所包含的表面被覆盖；发射电极，该发射电极形成在层间绝缘膜上且与阱区和发射区接触；钝化膜，该钝化膜形成在发射电极上、第一区域上、和半导体衬底上；集电层，该集电层形成在半导体衬底的第二主面的表面层上；第二导电型分离层，该第二导电型分离层与第一主面和第二主面接触且形成在半导体衬底的侧壁的表面层上以使得与第一区域和集电层接触；以及集电电极，该集电电极形成在集电层上，在该半导体器件中，提出了半导体衬底的侧壁由第一侧壁和第二侧壁形成的元件，第一侧壁与第一主面垂直接触且与第一区域接触，第二侧壁与第一侧壁和第二主面连接，且与第一侧壁形成的角度为90度或更大(例如，参照国际公开No.2009/139417小册子)。

而且，作为通过设置从半导体元件的背面贯通到正面的凹部、从而不设置帽檐部的反向阻断型半导体元件，提出了如下元件，该元件包括：第二导电型基区，该第二导电型基区选择性地设置在第一导电型半导体衬底的第一主面的表面区域；第一导电型发射区，该第一导电型发射区选择性地设置在基区的表面区域；MOS栅结构，该MOS栅结构包含形成于夹在半导体衬底和发射区之间的基区的表面部分上的栅绝缘膜和设置在栅绝缘膜上的栅电极；发射电极，该发射电极与发射区和基区接触；第二导电型集电层，该第二导电型集电层设置在半导体衬底的第二主面的表面层上；集电电极，该集电电极与集电层接触；以及第二导电型分离层，该第二导电型分离层与集电层链接，包围MOS栅结构，且从第二主面相对于第一主面倾斜地到达第一主面，其中分离层用集电电极覆盖(例如，参照JP-A-2006-303410)。

而且，作为元件端部与有源区侧相比较薄的半导体元件，提出了如下元件：半导体衬底的基底层上的第一半导体区域由与基底层相同导电型的半导体层形成，与第一半导体区域pn接合的第二半导体区域由与第一半导体区域不同的导电型的半导体层形成，在半导体衬底的外周边缘部形成台面部，该台面部形成斜面，形成保护膜以覆盖台面部的斜面，将第二半导体区域均匀地分割成与第一电极接触的主区和不与第一电极接触的副区而形成，第一半导体区域的一部分介于第二半导体区域的主区和副区之间(例如，参照JP-A-2008-130622)。

而且，作为反向阻断型半导体元件的制造方法，提出了如下的方法。利用双面粘合带将形成有构成半导体芯片的正面结构和背面结构的薄半导体晶片粘附于支承衬底，通过湿法各向异性蚀刻使晶面暴露在薄半导体晶片上来形成作为划线的沟槽，在晶面暴露的沟槽的侧面通过离子注入和低温退火或激光退火形成维持反向耐压的分离层，以使得延伸到正面侧，与作为背面扩散层的p-集电区接触。在进行激光切割，在分离层下将集电电极完好地切割适当的量之后，将双面粘合带从集电电极除去，获得半导体芯片(例如，参照JP-A-2006-303410和JP-A-2006-156926)。

而且，作为另一方法，提出了如下方法。在半导体晶片的表面上形成表面元件，使形成表面元件的表面朝上。然后，使用双面对准器形成蚀刻掩模。接下来，将支承衬底与表面元件侧接合，并通过蚀刻形成沟槽。接着，除去蚀刻掩模，并形成金属膜。此时，例如，在沟槽上方形成电极保护膜，以使得不在半导体晶片的侧面和沟槽中形成金属膜。然后，使支承衬底脱离，通过切割获得芯片(例如，参照JP-A-2007-123357)。