[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

通过进行H₂退火而使层间绝缘膜(10)致密化。通过进行这样的致密化，与不进行致密化的情况相比，层间绝缘膜(10)变硬。因此，即使在对于层间绝缘膜(10)形成接触孔(10a、10b)后进行成为高温的加热工序，也抑制接触孔(10a、10b)的侧壁的角部变圆。由此，即使成为金属电极的Al－Si层(9d、31c)向接触孔(10a、10b)内的进入量较多，也抑制基于应力的层间绝缘膜(10)的变形，抑制因该应力而使栅极绝缘膜(7)产生裂纹。

相关申请的相互参照

本申请基于2017年1月17日提出申请的日本专利申请第2017－6002号，这里通过参照而引用其记载内容。

技术领域

本发明涉及具备经由形成在层间绝缘膜中的接触孔进行与金属电极的电连接的半导体元件的半导体装置及其制造方法，尤其适合应用于碳化硅(以下称作SiC)半导体装置。

背景技术

以往，有具备形成MOSFET或肖特基二极管等半导体元件的单元部和将单元部的周围包围的保护环部的半导体装置。在该半导体装置中，通过在形成有半导体元件的半导体之上形成层间绝缘膜、并经由形成在层间绝缘膜中的接触孔配置金属电极，来进行半导体元件与金属电极的电连接。

作为层间绝缘膜，能够选择各种各样的材质，例如有使用作为具有流动性的绝缘膜的BPSG(Boro-phospho silicate glass的简称)等的情况。由于BPSG等是具有通过回流而容易地流动的流动性的材质，所以适合于在半导体的表面成膜绝缘膜之后进行绝缘膜的膜厚的均匀化那样的情况。例如，可以举出如在专利文献1中示出的通过在外周区域设置凹部而使单元区域突出的台面(mesa)构造那样、将具有高度差的半导体的表面用层间绝缘膜覆盖的情况。在这样的构造中，当将层间绝缘膜成膜时高度差部的侧面的膜厚变薄，所以作为层间绝缘膜而使用BPSG等有流动性的绝缘膜，通过回流使其流动从而确保了高度差部的侧面的膜厚。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－101036号公报

发明概要

但是，本发明者们在半导体装置的制造后进行了短路耐受量试验，结果，有在半导体元件所具备的绝缘膜例如MOSFET的栅极绝缘膜中产生裂纹而得不到希望的短路耐受量的情况。推测这是因为以下的机理。

例如，在作为半导体元件而形成有MOSFET的半导体之上形成由BPSG构成的层间绝缘膜，在形成接触孔之后形成由Al－Si膜构成的金属电极并进行了短路耐受量试验。在短路耐受量试验中，测量当在源极－漏极间施加了1000V时、由于向栅极电极的错误信号而半导体元件导通时的短路耐受量。

当进行了这样的短路耐受量试验时，由于流过大电流而半导体元件发热。例如，在MOSFET的情况下，在MOSFET的半导体部中产生热。如果该热传递给金属电极，则由于以Al为主原料的金属电极的材料的熔点较低，所以金属电极熔融。该熔融的金属电极当半导体元件截止时凝固，但在该凝固时对层间绝缘膜施加应力，它进一步也传递给栅极绝缘膜，使栅极绝缘膜产生裂纹。或者，当半导体元件因导通截止而发热冷却时金属电极伸缩，对层间绝缘膜施加应力，所以它也传递给栅极绝缘膜，使栅极绝缘膜产生裂纹。推测是因为这样的机理而使栅极绝缘膜产生裂纹，例如栅极－源极间短路从而无法得到短路耐受量。

并且，在用如BPSG那样有流动性的材料形成了层间绝缘膜的情况下，接触孔的侧壁的角部变圆，开口部的入口的尺寸比底部扩大，所以可知如上述那样发生的应力变大，进一步使短路耐受量下降。

因而，希望在用如BPSG那样有流动性的材料形成层间绝缘膜的情况下也能得到半导体元件的短路耐受量。特别是，在SiC半导体装置中，由于使用大电流，所以半导体元件中的发热容易变大，容易发生短路耐受量下降的课题。