(57)【要約】【課題】  薄板化の際に層間絶縁膜が破損することを抑制できる半導体装置を得る。【解決手段】  第１の硬度を有する材料で構成された基板１０と、基板１０の第１主面１０ａに設けられたドリフト層１１と、ドリフト層１１上に絶縁膜６０を介して形成されたゲート電極７０と、ゲート電極７０を覆うように形成され、第１の硬度よりも小さい第２の硬度を有する材料で構成された層間絶縁膜８０とを備え、基板１０とドリフト層１１とを合わせた厚みは２００μｍ以下であり、層間絶縁膜８０に、平面視において、全ての内角が９０°より大きい多角形、円形または楕円形の開口９０が設けられている半導体装置。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の硬度を有する材料で構成された基板と、
前記基板の第１主面に設けられたドリフト層と、
前記ドリフト層上に絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極を覆うように形成され、前記第１の硬度よりも小さい第２の硬度を有する材料で構成された層間絶縁膜とを備え、
前記基板と前記ドリフト層とを合わせた厚みは２００μｍ以下であり、
前記層間絶縁膜に、平面視において、全ての内角が９０°より大きい多角形、円形または楕円形の開口が設けられている半導体装置。
【請求項２】
前記ゲート電極は、平面視において、全ての内角が９０°より大きい多角形、円形または楕円形の開口を有する形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ゲート電極の開口と前記層間絶縁膜の開口とは、平面視において相似となる形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記層間絶縁膜の角部は、平面視において所定の曲率半径で丸められた形状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記基板は、炭化珪素で構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記層間絶縁膜は、酸化珪素で構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
基板の第１主面に設けられたドリフト層上に、絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極を覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜に、平面視において全ての内角が９０°より大きい多角形、円形または楕円形の開口を形成する工程と、
前記層間絶縁膜が形成された前記基板を、前記第１主面と対向する第２主面側から薄板化する工程とを備えた半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記基板を、前記基板と前記ドリフト層とを合わせた厚みが２００μｍ以下になるように薄板化することを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記ゲート電極を、平面視において全ての内角が９０°より大きい多角形、円形または楕円形の平面形状の開口を有する形状に形成することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記薄板化を研削により行うことを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記ゲート電極の開口と前記層間絶縁膜の開口とを、平面視において相似となる形状に形成することを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記層間絶縁膜の角部を、平面視において所定の曲率半径で丸められた形状に形成することを特徴とする請求項７ないし請求項１１のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記基板は、炭化珪素で構成されていることを特徴とする請求項７ないし請求項１２のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記層間絶縁膜は、酸化珪素で構成されていることを特徴とする請求項７ないし請求項１３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、珪素（Ｓｉ）半導体を用いた縦型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）においては、Ｓｉ基板を薄板化して装置抵抗を低減するものが知られている。この薄板化プロセスとしては、Ｓｉ基板の表面にデバイス構造を形成した後で、Ｓｉ基板を裏面から所望の厚さ分だけ研削する方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９４８５３号公報（６〜７頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記薄板化プロセスを炭化珪素（ＳｉＣ）半導体装置の製造方法に適用しようとすると、ＳｉＣの硬度（新モース硬度：１３）がＳｉの硬度（新モース硬度：８）よりもはるかに高く削れにくいため、研削の際に、ＳｉＣ半導体装置のデバイス構造に非常に大きなストレスがかかってしまう。特にデバイス構造中の層間絶縁膜は、その開口の角にストレスが集中して亀裂が発生してしまうことがあり、その結果、ゲート電極と配線電極とが亀裂によって導通してゲートリークが発生してしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明は上述のような問題を解決するためになされたもので、薄板化の際に層間絶縁膜が破損することを抑制できる半導体装置および半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の半導体装置は、第１の硬度を有する材料で構成された基板と、基板の第１主面に設けられたドリフト層と、ドリフト層上に絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、ゲート電極を覆うように形成され、第１の硬度よりも小さい第２の硬度を有する材料で構成された層間絶縁膜とを備え、基板とドリフト層とを合わせた厚みは２００μｍ以下であり、層間絶縁膜に、平面視において、全ての内角が９０°より大きい多角形、円形または楕円形の開口が設けられているものである。
【０００７】
また、基板の第１主面に設けられたドリフト層上に、絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、ゲート電極を覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、層間絶縁膜に、平面視において全ての内角が９０°より大きい多角形、円形または楕円形の開口を形成する工程と、層間絶縁膜が形成された基板を、第１主面と対向する第２主面側から薄板化する工程とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の半導体装置によれば、層間絶縁膜に、平面視において、全ての内角が９０°より大きい多角形、円形または楕円形の開口が設けられているので、薄板化の際に層間絶縁膜の開口にかかる力が分散され、破損を抑制することができる。
【０００９】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、層間絶縁膜に、平面視において全ての内角が９０°より大きい多角形、円形または楕円形の開口を形成し、層間絶縁膜が形成された基板を薄板化するようにしたので、層間絶縁膜の開口にかかる力が分散され、破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１の炭化珪素半導体装置の上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ切断面およびＢ−Ｂ切断面における炭化珪素半導体装置を示す図である。
【図３】実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法におけるドリフト層を形成する工程を示す図である。
【図４】実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法におけるＪＴＥ領域を形成する工程を示す図である。
【図５】実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法におけるベース領域を形成する工程を示す図である。
【図６】実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法におけるソース領域を形成する工程を示す図である。
【図７】実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法におけるフィールド酸化膜およびゲート絶縁膜を形成する工程を示す図である。
【図８】実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法におけるゲート電極を形成する工程を示す図である。
【図９】実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法における層間絶縁膜を形成する工程を示す図である。
【図１０】実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法における層間絶縁膜に開口を形成する工程およびソース電極を形成する工程を示す図である。
【図１１】実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法における基板を薄板化する工程を示す図である。
【図１２】実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法におけるオーミック電極を形成する工程を示す図である。
【図１３】実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法における配線電極および配線電極上の絶縁膜を形成する工程を示す図である。
【図１４】比較例の炭化珪素半導体装置において、層間絶縁膜に開口を形成した後に、基板を第２主面側から研削した後の、層間絶縁膜を示す光学顕微鏡写真である。
【図１５】配線電極を形成した後の、図１４のＸ−Ｘ’線断面のＳＥＭ写真である。
【図１６】実施の形態１のシミュレーションに用いたモデルを示す立体図である。
【図１７】実施の形態１のシミュレーションの結果を示す図である。
【図１８】実施の形態１の炭化珪素半導体装置の変形例を示す図である。
【図１９】実施の形態１の炭化珪素半導体装置の変形例を示す図である。
【図２０】実施の形態１の炭化珪素半導体装置の変形例を示す図である。
【図２１】実施の形態２の炭化珪素半導体装置を示す図である。
【図２２】実施の形態２の炭化珪素半導体装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１および図２は、実施の形態１の炭化珪素半導体装置を示すものであって、図１（ａ）は炭化珪素半導体装置の上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の絶縁膜を除いた上面図、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ切断面を部分的に示す断面図、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ切断面を部分的に示す断面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）におけるドリフト層の上面図、図２（ｄ）は図２（ａ）における層間絶縁膜の上面図、図２（ｅ）は図２（ｂ）における層間絶縁膜の上面図である。なお、ここでは半導体装置の一例として、ｎチャネル縦型炭化珪素ＭＯＳＦＥＴについて説明する。
【００１２】
まず、炭化珪素半導体装置を上面からみた構成について説明する。
実施の形態１の炭化珪素半導体装置は、図１（ｂ）に示すように、その中央部に配線電極３００ａが形成されている。この配線電極３００ａの下部にはＭＯＳＦＥＴの単位構造であるユニットセルが複数配置されており、配線電極３００ａは各ユニットセルのソース電極（ここでは図示せず）に電気的に接続されている。そして、配線電極３００ａの外周には層間絶縁膜８０が形成されており、その外周には配線電極３００ｂが形成されている。この配線電極３００ｂは、各ユニットセルのゲート電極（ここでは図示せず）に接続され、ゲート電圧はこの配線電極３００ｂを介して供給される。また、配線電極３００ｂの外周には、ダイシングライン１０００と一定の距離を隔てて、層間絶縁膜８０が形成されている。これらの構造の上部には、図１（ａ）に示すように、配線電極３００ａおよび配線電極３００ｂの一部を除いて、耐圧を向上させるための、例えばポリイミドからなる絶縁膜４００が形成されている。
【００１３】
配線電極３００ｂの外周における層間絶縁膜８０は、図１（ｂ）に示すように、その角部８０ａが所定の曲率半径で丸められた形状に形成されている。この領域では、炭化珪素ドリフト層１１の表面に、後述するフィールド酸化膜（ここでは図示せず）、層間絶縁膜８０、絶縁膜４００（図１（ａ）に図示されている）の順で、これらが３層に積層されており、フィールド酸化膜５０および絶縁膜４００の角部も、層間絶縁膜８０の角部８０ａと同一の曲率半径で丸められた形状に形成されている。なお、曲率半径は炭化珪素半導体装置のサイズによって適宜決められ、例えば、装置サイズが３ｍｍ角の場合、０．１ｍｍ以上であることが望ましい。
【００１４】
次に、図１のＢ−Ｂ切断面における炭化珪素半導体装置の断面構造について説明する。
実施の形態１の炭化珪素半導体装置は、図２（ｂ）に示すように第１主面１０ａが（０００１）面から４°あるいは８°オフしており、４Ｈのポリタイプを有するｎ型で低抵抗である炭化珪素基板１０上に、ｎ型の炭化珪素ドリフト層１１が形成されている。なお、炭化珪素基板１０と炭化珪素ドリフト層１１とを合わせて炭化珪素基体１２と呼ぶことにする。
【００１５】
炭化珪素ドリフト層１１の表層部には、ある幅だけ離間するようにアルミニウム（Ａｌ）をｐ型不純物として含有するｐ型のイオン注入領域であるベース領域３０が形成されている。そして、それぞれのベース領域３０内の表層部には、ある幅だけ離間した部位に、第２不純物である窒素（Ｎ）をｎ型不純物として含有するイオン注入領域であるソース領域４０が、ベース領域３０よりも浅く形成されている。ベース領域３０およびソース領域４０は、図２（ｃ）に示すように、平面視においてそれぞれ正方形である。
【００１６】
ベース領域３０およびソース領域４０を含む炭化珪素ドリフト層１１の表面側には、ベース領域３０およびソース領域４０の表面側の一部を除き、酸化珪素で構成されるゲート絶縁膜６０が形成されている。さらに、ゲート絶縁膜６０上の１対のソース領域４０間の領域を含む部位に対向する位置には、ゲート電極７０が形成されている。そして、ゲート絶縁膜６０の形成されていない炭化珪素ドリフト層１１の表面上には、炭化珪素ドリフト層１１の表面とオーミック接合しているソース電極１００が形成されている。上述した配線電極３００ａはソース電極１００と電気的に接続しており、配線電極３００ａとゲート電極７０とは層間絶縁膜８０により絶縁されている。
【００１７】
層間絶縁膜８０は、酸化珪素（例えば、ＳｉＯ２）等の炭化珪素よりも硬度の低い材料で構成され、ゲート電極７０を覆うように形成されている。即ち、層間絶縁膜８０の内部にはゲート電極７０による段差が形成されている。また、図２（ｅ）に示すように、層間絶縁膜８０にはソース電極１００への開口９０が平面視において円形に形成されており、この形状はイオン注入領域であるベース領域３０およびソース領域４０の平面視における形状に対して略相似形状とは異なる形状である。この開口９０の直径は半導体装置ごとに異なるが、一例として、１〜５μｍである。また、層間絶縁膜８０の開口９０の近傍にあるゲート電極７０の開口９１も円形に形成されており、層間絶縁膜８０の開口９０とゲート電極７０の開口９１とは平面視において相似形である。
【００１８】
炭化珪素基板１０の第２主面１０ｂ側には、炭化珪素と低コンタクト抵抗を形成するオーミック電極２００が設けられており、その下部には裏面電極５００が形成されている。炭化珪素基板１０は、第２主面１０ｂから研削により薄板化されており、炭化珪素基体１２は２００μｍ以下の厚さである。
【００１９】
次に、図１のＡ−Ａ切断面における炭化珪素半導体装置の断面構造について説明する。
図２（ａ）に示すように、炭化珪素基板１０上に形成された炭化珪素ドリフト層１１の表層部には、アルミニウム（Ａｌ）をｐ型不純物として含有するｐ型のベース領域３０と、Ａｌをｐ型不純物として含有し、耐圧を維持させるためのイオン注入領域であるＪＴＥ（Junction Termination Extention）領域２０が設けられている。そして、ベース領域３０とＪＴＥ領域２０を含む炭化珪素ドリフト層１１の表面側にはフィールド酸化膜５０が形成されており、このフィールド酸化膜５０上には、ゲート電極７０が形成されている。
【００２０】
ゲート電極７０上には層間絶縁膜８０が堆積されており、この層間絶縁膜８０には部分的に開口９０が設けられている。図２（ｄ）に示すように、この開口９０の形状は平面視において円形である。そして、層間絶縁膜８０の上には上述の配線電極３００ｂが形成され、開口９０を介して配線電極３００ｂとゲート電極７０とが電気的に接続されている。また、配線電極３００ｂの上部には、絶縁膜４００が形成されている。
【００２１】
炭化珪素基板１０の第２主面１０ｂ側の構造については、上述した図１のＢ−Ｂ切断面における炭化珪素半導体装置の断面構造と同様であるので、説明を省略する。
【００２２】
次に、図３ないし図１３を用いて実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造方法について説明する。ここで、図３は炭化珪素ドリフト層を形成する工程を示す図、図４はＪＴＥ領域を形成する工程を示す図、図５はベース領域を形成する工程を示す図、図６はソース領域を形成する工程を示す図、図７はフィールド酸化膜およびゲート絶縁膜を形成する工程を示す図、図８はゲート電極を形成する工程を示す図、図９は層間絶縁膜を形成する工程を示す図、図１０は層間絶縁膜に開口を形成する工程およびソース電極を形成する工程を示す図、図１１は炭化珪素基板を薄板化する工程を示す図、図１２はオーミック電極を形成する工程を示す図、図１３は配線電極および配線電極上の絶縁膜を形成する工程を示す図である。なお、図３〜図１３において、（ａ）は図１のＡ−Ａ切断面の部分的な断面を、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ切断面の部分的な断面を示している。
【００２３】
まず、第１主面１０ａの面方位が（０００１）面から４°または８°オフした、４Ｈのポリタイプを有するｎ型で低抵抗の炭化珪素基板１０を準備する。そして、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、化学気相堆積（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法により、炭化珪素ドリフト層１１をエピタキシャル成長させる。この炭化珪素ドリフト層１１はｎ型の不純物を有しており、その不純物濃度は想定する耐圧によって異なるが例えば、１×１０１５〜１×１０１７ｃｍ−３である。また、炭化珪素ドリフト層１１の厚さは５〜５０μｍである。
【００２４】
次に、図４（ａ）に示すように、炭化珪素ドリフト層１１の表面に第１注入マスクを形成し、表面に第１注入マスクが形成された炭化珪素ドリフト層１１にｐ型の不純物であるＡｌをイオン注入する。このとき、Ａｌのイオン注入深さは炭化珪素ドリフト層１１の厚さを超えない０．１〜３μｍ程度とする。また、イオン注入されたＡｌの不純物濃度は、１×１０１７〜１×１０１９ｃｍ−３の範囲で、炭化珪素ドリフト層１１のｎ型不純物濃度より多いものとする。ここで形成されたイオン注入領域は、耐圧を維持させるためのものであり、上述したＪＴＥ領域２０である。
【００２５】
次に、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、炭化珪素ドリフト層１１の表面に第２注入マスクを形成し、表面に第２注入マスクが形成された炭化珪素ドリフト層１１にｐ型の不純物であるＡｌをイオン注入する。このとき、Ａｌのイオン注入深さは炭化珪素ドリフト層１１の厚さを超えない０．１〜３μｍ程度とする。また、イオン注入されたＡｌの不純物濃度は、１×１０１７〜１×１０１９ｃｍ−３の範囲で炭化珪素ドリフト層１１のｎ型不純物濃度より多いものとする。ここで形成されたイオン注入領域は、ベース領域３０である。
【００２６】
第２注入マスクを除去後、図６（ｂ）に示すように、炭化珪素ドリフト層１１の表面に第３注入マスクを形成し、第３注入マスクが形成された炭化珪素ドリフト層１１の表面に、ｎ型の不純物であるＮをイオン注入する。Ｎのイオン注入深さはベース領域３０の厚さより浅いものとする。また、イオン注入したＮの不純物濃度は、１×１０１８〜１×１０２１ｃｍ−３の範囲であり、この不純物濃度はベース領域３０のＡｌの不純物濃度を超えるものとする。ベース領域３０内のＮが注入された領域のうちｎ型を示すイオン注入領域がソース領域４０となる。さらに、第３注入マスクを除去後、熱処理装置によってアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガス雰囲気中で１３００〜１９００℃、３０秒〜１時間のアニールを行う。このアニールにより、イオン注入されたＮ、Ａｌを活性化させる。
【００２７】
次に、図７（ａ）に示すように、ＣＶＤ法などによってＳｉＯ２からなるフィールド酸化膜５０を形成する。このフィールド酸化膜５０は、上面から見たときに、その角部が所定の曲率半径で丸められた形状に形成する。次いで、図７（ｂ）に示すように、ベース領域３０およびソース領域４０を含む炭化珪素ドリフト層１１の表面を熱酸化し、所望の厚みのゲート絶縁膜６０を形成する。
【００２８】
次に、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、図１のＡ−Ａ切断面においてはフィールド酸化膜５０の上に、図１のＢ−Ｂ切断面においてはゲート絶縁膜６０の上に、減圧ＣＶＤ法により導電性を有する多結晶珪素膜をそれぞれ形成し、これをパターニングする。これにより、図１のＡ−Ａ切断面ではフィールド酸化膜５０を介してゲート電極７０が形成され、図１のＢ−Ｂ切断面ではゲート絶縁膜６０を介してゲート電極７０が形成される。ここで、図８（ｃ）は図８（ｂ）のゲート電極の上面図であり、図１のＢ−Ｂ切断面におけるゲート電極７０は、平面視において円形の開口９１を有する形状に形成される。
【００２９】
次に、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、ゲート電極７０を覆うように、ＣＶＤ法などによりＳｉＯ２からなる層間絶縁膜８０を形成する。
【００３０】
次に、図１０（ｂ）に示すように、Ｃ３Ｈ８などを含むガスを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などのドライエッチングにより、層間絶縁膜８０の所定位置に開口９０を形成する。図１０（ｄ）は、図１０（ｂ）における層間絶縁膜の上面図であり、層間絶縁膜８０に形成する開口９０は、平面視において円形にする。そして、開口９０を形成した部分の炭化珪素ドリフト層１１の表面に、ニッケル（Ｎｉ）などの金属膜を成膜し、熱処理及び薬品処理などによりソース電極１００を形成する。その後、図１０（ａ）に示すように、ドライエッチング、フッ化水素などを用いたウエットエッチングまたはドライエッチングとウエットエッチングを組み合わせた方法で、層間絶縁膜８０に開口９０を形成する。図１０（ｃ）は、図１０（ａ）における層間絶縁膜の上面図であり、層間絶縁膜８０に形成する開口９０は円形にする。また、このときダイシングライン１０００上に形成されている層間絶縁膜８０を除去し、層間絶縁膜８０を、平面視において、その角部８０ａ（図１（ｂ）に図示されている）が所定の曲率半径で丸められた形状にする。
【００３１】
次に、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、層間絶縁膜８０が形成された炭化珪素基板１０を、第１主面１０ａと対向する第２主面１０ｂ側から研削により薄板化する。この薄板化により、炭化珪素基体１２の厚みを２００μｍ以下にする。
【００３２】
なお、研削に用いる研削機としては、基板を真空吸着により固定するチャックテーブルと、このチャックテーブルの上方に配置され、回転しながらチャックテーブルの方向へ向かって一定速度で下降して基板を加工する砥石とを備えるものが挙げられる。この種の研削機を用いる場合、炭化珪素基板１０の第１主面１０ａ側をチャックテーブルに固定し、チャックテーブルが自転した状態で、第２主面１０ｂ側に回転する砥石を押圧することにより研削を行う。また、研削中、第一主面１０ａ側に形成されている層間絶縁膜８０には保護テープを貼り付けるか、またはワックスなどを塗布しサポート基板を貼り付けることで保護されている。また、研削に用いる砥石としては、例えばダイヤモンド砥粒をビトリファイドで結合したものが用いられる。
【００３３】
そして、薄板化した炭化珪素基体１２を洗浄し、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、炭化珪素基板１０の第２主面１０ｂの全面にＮｉの金属膜を成膜し、成膜後、急速アニール処理（ＲＴＡ：Rapid Thermal Anneal）により１０００℃以上の高温熱処理を行い、第２主面１０ｂの全面にオーミック電極２００を形成する。なお、ここでは金属膜としてＮｉを例に挙げたが、炭化珪素とオーミック接合が得られる金属膜であればＮｉ以外でも適用可能である。
【００３４】
次いで、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、ゲート電極７０への配線電極３００ｂと、ソース電極１００への配線電極３００ａとをパターニングする。配線電極３００ａ、３００ｂとしては、例えばＡｌ膜などが挙げられる。さらに、炭化珪素基板１０の第１主面１０ａ側に形成した装置構造の上部の所定位置に、耐圧を維持するための、ポリイミドなどからなる絶縁膜４００を堆積させる。この絶縁膜４００は、上面からみたときに、その角部が所定の曲率半径で丸められた形状に形成する。
【００３５】
最後に、炭化珪素基板１０の第２主面１０ｂに形成したオーミック電極２００の下部に、裏面電極５００（図２（ａ）および図２（ｂ）に図示されている）を形成する。以上により実施の形態１の炭化珪素半導体装置が完成する。
【００３６】
次に、比較例の炭化珪素半導体装置について説明する。実施の形態１の炭化珪素半導体装置においては、層間絶縁膜８０の開口９０およびゲート電極７０の開口９１はともに円形であるが、比較例の炭化珪素半導体装置においては、層間絶縁膜の開口およびゲート電極の開口がともに正方形である。そして、その他の構成は実施の形態１の炭化珪素半導体装置と同様である。また、比較例の炭化珪素半導体装置の製造方法は、実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法と、層間絶縁膜の開口およびゲート電極の開口の形状を正方形に形成することのみが異なる。
【００３７】
図１４は、比較例の炭化珪素半導体装置において、層間絶縁膜に開口を形成した後に、炭化珪素基板を第２主面側から研削した後の、層間絶縁膜を示す光学顕微鏡写真である。図１４において、表面に見える正方形の領域の外側は層間絶縁膜が形成されている領域であり、正方形の領域の内側はソース電極が形成されている領域である。中央部に見られる層間絶縁膜の開口には、開口の４つの角から外側に向かってそれぞれ亀裂が発生していることが分かる。図１５は、配線電極を形成した後の、図１４のＸ−Ｘ’線断面のＳＥＭ（Secondary Electron Microscope）写真である。図１５において、ゲート電極と配線電極とが亀裂によって導通しており、これによりゲートリークが発生していることが分かる。
【００３８】
表１は、研削前の炭化珪素基体の厚みが３８０μｍである比較例の炭化珪素半導体装置において、研削後の炭化珪素基体の厚みと層間絶縁膜の開口の亀裂との関係を示すものである。表１において、研削後に層間絶縁膜の開口に亀裂が発生しなかった場合は○、発生した場合は×とした。研削後の厚みが３６０μｍ、３４０μｍの場合では、比較例の炭化珪素半導体装置でも層間絶縁膜に亀裂は発生していないが、厚みが２００μｍ以下になると層間絶縁膜の開口に亀裂が発生することがわかる。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
次に、比較例の炭化珪素半導体装置の層間絶縁膜の開口に亀裂が発生した原因を説明する。
炭化珪素半導体装置の研削による薄板化は、炭化珪素基板の第１主面側をチャックテーブルに固定した状態で、自転するチャックテーブル上の第２主面側に回転する砥石を押圧することにより行うが、炭化珪素基板は非常に硬く削れにくいため、下降する砥石が第２主面を押圧する力は非常に大きくなる。これにより、第１主面側に形成されている層間絶縁膜には、チャックテーブルから非常に大きなストレスが加えられる。層間絶縁膜を形成する酸化珪素は新モース硬度が８と炭化珪素と比較して軟らかいので、ストレスが集中しやすい開口の角から亀裂が発生する。
なお、Ｓｉ半導体装置では、Ｓｉの硬度は新モース硬度で８であり、炭化珪素と比較して軟らかく削れやすいため、砥石がＳｉ基板の第２主面を押圧する力は比較的小さい。このため、Ｓｉ基板の第１主面側に形成した層間絶縁膜にかかるストレスは小さく上記のような亀裂は発生しない。
【００４１】
次に、実施の形態１の炭化珪素半導体装置を炭化珪素基板の第２主面側から加圧した場合の、層間絶縁膜の開口の形状と、この開口の各頂点にかかる圧力との関係を簡易的なモデルでシミュレーションしたものについて説明する。
【００４２】
図１６は、このシミュレーションに用いたモデルを表す立体図である。シミュレーションに用いたモデルは、図１６に示すように、直方体２５の下面２５ａの中央に、平面形状が正方形の開口２６を設け、この開口２６の底面２６ａを固定した状態で、直方体の上面２５ｂから加圧するものである。このモデルと実施の形態１の炭化珪素半導体装置とは、上面２５ｂが炭化珪素基板１０の第２主面１０ｂ、下面２５ａが炭化珪素基板１０の第１主面１０ａ上に形成された層間絶縁膜８０の表面、開口２６が層間絶縁膜の開口９０、上面に加えられる圧力が砥石による押圧にそれぞれ対応する。なお、図１６は開口２６が正方形の場合のモデルを図示しており、シミュレーションは正五角形、正六角形、円形についても行った。
【００４３】
図１７にシミュレーションの結果を示す。図１７において、横軸は開口の形状、縦軸は開口の各頂点にかかる圧力の値を、開口の形状が正四角形の値で規格化したものを示している。図１７より、開口の形状を正五角形、正六角形、円形にすると、各頂点にかかる圧力は正四角形の場合と比較して、それぞれ１４％、１７％、２６％減少する。即ち、開口の頂点を増やすとともに、各頂点の内角の角度を大きくすることで各頂点にかかる圧力を減少させることができる。したがって、全ての内角が９０°より大きい多角形、円形または楕円形の開口を有する層間絶縁膜を形成することで、層間絶縁膜の開口にかかる力が分散され、亀裂の発生を抑制できる。
【００４４】
また、上述したように、層間絶縁膜にはゲート電極による段差が形成されているため、層間絶縁膜はゲート電極の開口部分にも角を有することとなる。したがって、ゲート電極を、全ての内角が９０°より大きい多角形、円形または楕円形の開口を有する形状に形成することで、ゲート電極との接触点から層間絶縁膜にかかる力が分散され、亀裂の発生を抑制できる。さらに、層間絶縁膜の角部にもストレスが集中するが、角部を所定の曲率半径で丸められた形状に形成することで、層間絶縁膜の角部にかかるストレスを低減できる。
【００４５】
実施の形態１の炭化珪素半導体装置によれば、層間絶縁膜８０に設けられている開口９０を円形としたので、炭化珪素基体１２の厚みを２００μｍ以下に薄板化する場合でも、薄板化の際に層間絶縁膜８０の開口にかかるストレスが分散され、破損を抑制できる。
【００４６】
また、ゲート電極７０を円形の開口９０を有する形状に形成したので、薄板化の際にゲート電極７０と層間絶縁膜８０の接触点から層間絶縁膜８０が破損してしまうことを抑制することができる。
【００４７】
また、層間絶縁膜８０の開口９０およびゲート電極７０の開口９１をそれぞれ円形としたので、薄板化の際にかかるストレスを等方的に分散することができる。
【００４８】
また、層間絶縁膜８０の角部８０ａを所定の曲率半径で丸められた形状に形成したので、薄板化の際に角部８０ａにかかるストレスが分散され破損を抑制できる。
【００４９】
また、実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、円形の開口９０を有する層間絶縁膜８０を形成し、層間絶縁膜８０が形成された炭化珪素基板１０を、第１主面１０ａと対向する第２主面側１０ｂから薄板化するようにしたので、薄板化の際に層間絶縁膜８０にかかるストレスが分散され、破損を抑制できる。
【００５０】
なお、実施の形態１では層間絶縁膜８０の開口９０を円形としたが、全ての内角が９０°よりも大きい多角形または楕円形としても開口９０にかかるストレスが分散され、破損を抑制できる。また、ゲート電極７０の開口９１を円形としたが、全ての内角が９０°よりも大きい多角形または楕円形としても、ゲート電極７０と層間絶縁膜８０の接触点から層間絶縁膜８０が破損してしまうことを抑制することができる。図１８は実施の形態１の炭化珪素半導体装置の変形例を示しており、図１８（ａ）はその断面図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）における層間絶縁膜の上面図を示している。この変形例においては、層間絶縁膜８０の開口９０およびゲート電極７０の開口９１をともに正六角形としている。また、層間絶縁膜８０の開口９０の内角の頂点と、ゲート電極７０の開口９１の内角の頂点とは、同一直線時に乗らないようにしている。このようにすることで、特定の箇所にストレスが集中することを防止することができる。
【００５１】
また、層間絶縁膜８０の開口９０とゲート電極７０の開口９１とを、相似形ではない形状としてもよい。図１９は実施の形態１の炭化珪素半導体装置の変形例を示しており、図１９（ａ）はその断面図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）における層間絶縁膜の上面図を示している。この変形例においては、層間絶縁膜８０の開口９０の形状を六角形、ゲート電極７０の開口９１の形状を円形としている。同様に、図２０は実施の形態１の炭化珪素半導体装置の変形例を示しており、図２０（ａ）はその断面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）における層間絶縁膜の上面図を示している。この変形例においては、層間絶縁膜８０の開口９０を正八角形とし、ゲート電極７０の開口を正六角形としている。これらのように構成しても上記と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また、実施の形態１の炭化珪素半導体の製造方法では、層間絶縁膜８０を形成した後に、炭化珪素基板１０を薄板化するようにしたが、層間絶縁膜８０を形成し、配線電極３００ａ、３００ｂを形成した後に炭化珪素基板１０を薄板化するようにしても上記と同様の効果を得ることができる。また、層間絶縁膜８０を形成し、配線電極３００ａ、３００ｂを形成し、さらに絶縁膜４００を形成した後に、炭化珪素基板１０を薄板化するようにしても上記と同様の効果を得ることができる。これらのようにする場合は、第２主面１０ｂ側に形成するオーミック電極２００は、ＲＴＡ処理ではなく、ｎｓｅｃオーダーのパルスを有するレーザアニール処理により形成することが望ましい。
【００５３】
なお、炭化珪素半導体装置の製造方法において、炭化珪素基板を薄板化した後で層間絶縁膜に開口を形成するようにした場合、亀裂の発生は抑制されるが、以下のような問題が生じる。即ち、研削によって炭化珪素基板の第２主面には加工変質層が形成される。形成された加工変質層は応力を発生させ、さらに炭化珪素基板の第１主面に形成したデバイス構造による応力も発生しているため、これらの応力により炭化珪素基板に反りが発生する。この反り量は、薄板化前後の基板厚みの比の二乗に比例して大きくなるため、基板厚みが薄くなるにつれて反り量は顕著になる。
【００５４】
炭化珪素基板に発生した大きな反りは、露光工程での搬送エラーや、露光装置内のステージでウエハチャック時にＬＴＶ（Ｌｏｃａｌ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）が劣化することで高精度な露光が行えなくなるという問題を発生させる。これは円滑な基板搬送やプロセスの妨げとなるため、半導体製造システム自動化の妨げとなる。したがって、炭化珪素半導体装置の製造プロセスに薄板化を適用する場合、層間絶縁膜に開口を形成した後で、炭化珪素基板を第２主面側から薄板化することが望ましい。
【００５５】
実施の形態２．
図２１は実施の形態２の炭化珪素半導体装置を示すものであって、図２１（ａ）は実施形態２の炭化珪素半導体装置の断面図、図２１（ｂ）は図２１（ａ）における層間絶縁膜の上面図、図２１（ｃ）は図２１（ａ）における炭化珪素ドリフト層の上面図である。実施の形態１の炭化珪素半導体装置におけるベース領域３０およびソース領域４０の形状は平面視においてそれぞれ正方形であったが、実施の形態２の炭化珪素半導体装置におけるベース領域３０およびソース領域４０の形状は、図２１（ｃ）に示すように平面視においてそれぞれ六角形である。そして、層間絶縁膜８０の開口９０の形状およびゲート電極７０の開口９１の形状は、図２１（ｂ）に示すように、平面視においてそれぞれ円形である。このように構成しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。なお、実施の形態２の炭化珪素半導体装置は、イオン注入領域であるベース領域３０およびソース領域４０の形状以外は実施の形態１と同様であるので、その説明を省略した。また、実施の形態２の炭化珪素半導体装置の製造方法は、ベース領域３０およびソース領域４０の形状を正六角形としたこと以外は実施の形態１と同様であるのでその説明を省略した。
【００５６】
なお、実施の形態２では層間絶縁膜８０の開口９０を円形としたが、全ての内角が９０°よりも大きい多角形または楕円形としてもよい。また、ゲート電極７０の開口９１を円形としたが、全ての内角が９０°よりも大きい多角形または楕円形としてもよい。図２２は実施の形態２の炭化珪素半導体装置の変形例を示しており、図２２（ａ）はその断面図、図２２（ｂ）は図２２（ａ）における層間絶縁膜の上面図、図２２（ｃ）は図２２（ａ）における炭化珪素ドリフト層の上面図である。この変形例においては、層間絶縁膜８０の開口９０を円形、ゲート電極７０の開口９１を正六角形としており、このように構成しても上記と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
なお、上記各実施の形態において、ベース領域やソース領域等のイオン注入領域や、フィールド酸化膜、層間絶縁膜等の詳細な構造はこれらに限られるわけではなく、異なる構造であってもよい。
【００５８】
また、上記各実施の形態において、レジスト等のマスクを用いて層間絶縁膜の開口を形成する場合、多角形のマスクでのレジストのオーバーエッチにより、各角が丸められた場合や、円形や楕円形になる場合があるが、これらの場合でも上記の効果を得ることができる。
【００５９】
また、上記各実施の形態ではプレーナ型ＭＯＳＦＥＴについて説明したが、トレンチ型ＭＯＳＦＥＴを用いた場合でも同様の作用効果を得ることができる。
【００６０】
また、上記各実施の形態では炭化珪素半導体装置としてｎチャネル縦型炭化珪素ＭＯＳＦＥＴを示したが、炭化珪素ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）にも適用可能である。
【００６１】
また、上記各実施の形態では半導体装置として炭化珪素半導体装置を用いて説明したが、半導体装置は材料が炭化珪素に限られるものではない。本発明は、基板の硬度よりも層間絶縁膜の硬度が小さい半導体装置に対してであれば適用可能である。
【００６２】
また、上記各実施の形態は組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０  炭化珪素基板
１０ａ  第１主面
１０ｂ  第２主面
１１  炭化珪素ドリフト層
６０  ゲート絶縁膜
７０  ゲート電極
８０  層間絶縁膜
８０ａ  角部
９０  層間絶縁膜の開口
９１  ゲート電極の開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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