(57)【要約】【課題】  絶縁膜としてＢＰＳＧ膜を採用した半導体装置であって、電極剥がれが生じ難い半導体装置を提供する。【解決手段】  提供される半導体装置は、導電層と、第１絶縁膜と、バリアメタルと、コンタクト電極と、表面電極を有する。第１絶縁膜は、導電層上に配置されており、表層部がＢＰＳＧ膜であり、コンタクトホールを有する。バリアメタルとコンタクト電極は、コンタクトホール内に配置されている。表面電極は、ＢＰＳＧ膜とコンタクト電極上に配置されている。ＢＰＳＧ膜と表面電極の間にバリアメタルが介在しておらず、表面電極がＢＰＳＧ膜に直接接触している。表面電極に、ボンディングパッドが形成されている。【選択図】図２
2016111084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置であって、
導電性を有する導電層と、
前記導電層上に配置されており、少なくとも表層部がＢＰＳＧ膜であり、前記導電層に達するコンタクトホールを有する第１絶縁膜と、
前記コンタクトホールの内面を覆っているバリアメタルと、
前記コンタクトホール内において前記バリアメタル上に配置されているコンタクト電極と、
前記ＢＰＳＧ膜と前記コンタクト電極上に配置されている表面電極、
を有しており、
前記ＢＰＳＧ膜と前記表面電極の間に前記バリアメタルが介在しておらず、前記表面電極が前記ＢＰＳＧ膜に直接接触しており、
前記表面電極に、ボンディングパッドが形成されている、
半導体装置。
【請求項２】
前記表面電極上に配置されており、開口部を有する第２絶縁膜をさらに有し、
前記開口部内に露出する前記表面電極に、前記ボンディングパッドが形成されている、
請求項１の半導体装置。
【請求項３】
前記ボンディングパッドの下部に複数の前記コンタクトホールが形成されている請求項１または２の半導体装置。
【請求項４】
前記第１絶縁膜が、前記ＢＰＳＧ膜と前記導電層との間に形成されているＮＳＧ膜を有している請求項１〜３のいずれか一項の半導体装置。
【請求項５】
半導体基板と、
前記半導体基板上に配置されている第３絶縁膜、
をさらに有し、
前記導電層が、前記第３絶縁膜上に配置されており、ポリシリコンによって形成されている、
請求項１〜４のいずれか一項の半導体装置。
【請求項６】
半導体装置を製造する方法であって、
導電性を有する導電層上に、少なくとも表層部がＢＰＳＧ膜である第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜に、前記導電層に達するコンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホールの内面と前記ＢＰＳＧ膜の表面を覆うバリアメタルを形成する工程と、
前記バリアメタル上にコンタクト電極を形成する工程と、
前記コンタクトホールの外部の前記コンタクト電極が除去され、前記コンタクトホール内に前記コンタクト電極が残存するように前記コンタクト電極をエッチングする工程と、
前記ＢＰＳＧ膜上の前記バリアメタルが除去されるように前記バリアメタルをエッチングする工程と、
前記ＢＰＳＧ膜と前記コンタクト電極上に表面電極を形成する工程、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、半導体装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の半導体装置は、半導体基板の表面に形成された絶縁膜を有している。絶縁膜には、コンタクトホールが形成されている。コンタクトホールの内面は、Ｔｉ等により構成されているバリアメタルに覆われている。また、コンタクトホール内には、Ａｌ等により構成されているコンタクト電極が配置されている。コンタクトホール内において、コンタクト電極は、バリアメタルを介して半導体基板に接続されている。バリアメタルによって、コンタクト電極を構成する元素がバリアメタルの下側の半導体基板に拡散することが防止される。絶縁膜とコンタクト電極上には、Ａｌ等により構成された表面電極が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１９２３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の半導体装置では、絶縁膜の表面全域がバリアメタルに覆われており、そのバリアメタルの表面を表面電極が覆っている。他方、絶縁膜の材料として、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ  Ｐｈｏｓｐｏｒｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｌａｓｓ）が知られている。ＢＰＳＧ膜は、絶縁膜の一種であり、表面の平坦化が容易な材料である。特許文献１の絶縁膜としてＢＰＳＧ膜を採用すると、ＢＰＳＧ膜がバリアメタルに接触することになる。バリアメタルは、ＢＰＳＧ膜に対する密着性が低い。したがって、特許文献１の絶縁膜としてＢＰＳＧ膜を採用すると、バリアメタルがＢＰＳＧ膜から剥がれやすくなる。このため、ワイヤーボンディング時に、表面電極がバリアメタルと共にＢＰＳＧ膜から剥がれ易くなる。したがって、本明細書では、絶縁膜としてＢＰＳＧ膜を採用した半導体装置であって、表面電極が剥がれ難い半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する半導体装置は、導電層と、第１絶縁膜と、バリアメタルと、コンタクト電極と、表面電極を有している。導電層は、導電性を有する。第１絶縁膜は、前記導電層上に配置されており、少なくとも表層部がＢＰＳＧ膜であり、前記導電層に達するコンタクトホールを有する。バリアメタルは、前記コンタクトホールの内面を覆っている。コンタクト電極は、前記コンタクトホール内において前記バリアメタル上に配置されている。表面電極は、前記ＢＰＳＧ膜と前記コンタクト電極上に配置されている。前記ＢＰＳＧ膜と前記表面電極の間に前記バリアメタルが介在しておらず、前記表面電極が前記ＢＰＳＧ膜に直接接触している。前記表面電極に、ボンディングパッドが形成されている。
【０００６】
なお、上記の導電層は、半導体と同等か、それより高い導電性を有する層である。すなわち、導電層は、導体か半導体である。導電層は、半導体基板であってもよいし、半導体基板の表面に形成されている配線であってもよい。
【０００７】
この半導体装置では、コンタクトホールの内面がバリアメタルに覆われており、コンタクト電極がコンタクトホール内においてバリアメタル上に配置されている。従って、バリアメタルによって、コンタクト電極を構成する元素が導電層側に拡散することが防止される。また、この半導体装置では、ＢＰＳＧ膜と表面電極の間にバリアメタルが介在しておらず、表面電極がＢＰＳＧ膜に直接接触している。したがって、表面電極がＢＰＳＧ膜から剥がれ難い。したがって、ワイヤーボンディング時に、電極剥がれが生じ難い。
【０００８】
また、本明細書は、半導体装置の製造方法を提供する。この方法は、第１絶縁膜形成工程と、コンタクトホール形成工程と、バリアメタル形成工程と、コンタクト電極形成工程と、コンタクト電極エッチング工程と、バリアメタルエッチング工程と、表面電極形成工程を有する。第１絶縁膜形成工程では、導電性を有する導電層上に、少なくとも表層部がＢＰＳＧ膜である第１絶縁膜を形成する。コンタクトホール形成工程では、前記第１絶縁膜に、前記導電層に達するコンタクトホールを形成する。バリアメタル形成工程では、前記コンタクトホールの内面と前記ＢＰＳＧ膜の表面を覆うバリアメタルを形成する。コンタクト電極形成工程では、前記バリアメタル上にコンタクト電極を形成する。コンタクト電極エッチング工程では、前記コンタクトホールの外部の前記コンタクト電極が除去され、前記コンタクトホール内に前記コンタクト電極が残存するように前記コンタクト電極をエッチングする。バリアメタルエッチング工程では、前記ＢＰＳＧ膜上の前記バリアメタルが除去されるように前記バリアメタルをエッチングする。表面電極形成工程では、前記ＢＰＳＧ膜と前記コンタクト電極上に表面電極を形成する。
【０００９】
この方法によれば、表面電極とＢＰＳＧ膜が直接接触した半導体装置を製造することができる。すなわち、表面電極が剥がれ難い半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】半導体装置１０の平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線における半導体装置１０の縦断面図。
【図３】コンタクトホール２６の拡大断面図。
【図４】半導体装置１０の製造工程の説明図。
【図５】半導体装置１０の製造工程の説明図。
【図６】半導体装置１０の製造工程の説明図。
【図７】半導体装置１０の製造工程の説明図。
【図８】半導体装置１０の製造工程の説明図。
【図９】半導体装置１０の製造工程の説明図。
【図１０】半導体装置１０の製造工程の説明図。
【図１１】半導体装置１０の製造工程の説明図。
【図１２】半導体装置１０の製造工程の説明図。
【図１３】半導体装置１０の製造工程の説明図。
【図１４】半導体装置１０の製造工程の説明図。
【図１５】半導体装置１０の製造工程の説明図。
【図１６】半導体装置１０の製造工程の説明図。
【図１７】半導体装置１０の製造工程の説明図。
【図１８】実施例２の半導体装置のパッド部１４の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１１】
図１に示すように、実施例１の半導体装置１０は、半導体基板１２を有している。半導体基板１２は、シリコンによって構成されている。半導体基板１２の上面には、エミッタ電極５６と複数のボンディングパッド１６が形成されている。以下では、半導体装置１０のうちのエミッタ電極５６近傍をセル部５４という。また、半導体装置１０のうちのボンディングパッド１６近傍をパッド部１４という。
【００１２】
図２は、パッド部１４とセル部５４における半導体装置１０の縦断面を並べて示している。半導体基板１２の下面１２ｂには、パッド部１４からセル部５４に跨って、コレクタ電極５８が形成されている。
【００１３】
パッド部１４内の半導体基板１２の上面１２ａには、表面酸化膜１７が形成されている。表面酸化膜１７は、ＳｉＯ２によって構成されている。表面酸化膜１７は、パッド部１４内の半導体基板１２の上面１２ａの全域を覆っている。表面酸化膜１７は、半導体基板１２を酸化させることによって得られる膜である。
【００１４】
表面酸化膜１７上には、ゲート配線１８が形成されている。ゲート配線１８は、ポリシリコンによって構成されている。
【００１５】
表面酸化膜１７とゲート配線１８上には、ＳｉＯ２によって構成された絶縁膜２０が形成されている。絶縁膜２０は、ゲート配線１８の上面と、ゲート配線１８が形成されていない位置の表面酸化膜１７の上面を覆っている。絶縁膜２０は、ＮＳＧ膜２２とＢＰＳＧ膜２４を有している。ＮＳＧ膜２２は、ＮＳＧ（Ｎｏｎ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｌａｓｓ）により構成されている膜である。すなわち、ＮＳＧ膜２２は、ボロンとリンがドープされていないＳｉＯ２により構成された膜である。ＮＳＧ膜２２は、表面酸化膜１７とゲート配線１８上に形成されている。ＢＰＳＧ膜２４は、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ  Ｐｈｏｓｐｏｒｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｌａｓｓ）により構成されている膜である。すなわち、ＢＰＳＧ膜２４は、ボロンとリンがドープされたＳｉＯ２により構成された膜である。ＢＰＳＧ膜２４は、ＮＳＧ膜２２上に形成されている。
【００１６】
絶縁膜２０には、複数のコンタクトホール２６が形成されている。各コンタクトホール２６は、ゲート配線１８上に形成されている範囲内の絶縁膜２０を上面から下面まで貫通している。コンタクトホール２６の底面は、ゲート配線１８によって構成されている。コンタクトホール２６の内面（すなわち、コンタクトホール２６の底面を構成するゲート配線１８の上面と絶縁膜２０の側面）は、バリアメタル２８によって覆われている。図３に示すように、バリアメタル２８は、ＴｉＳｉ層２８ａ、Ｔｉ層２８ｂ及びＴｉＮ層２８ｃを有している。ＴｉＳｉ層２８ａは、ゲート配線１８の上面に形成されている。ＴｉＳｉ層２８ａは、ゲート配線１８に対して低抵抗で接触している。Ｔｉ層２８ｂは、ＴｉＳｉ層２８ａの表面と絶縁膜２０の側面を覆っている。ＴｉＮ層２８ｃは、Ｔｉ層２８ｂの表面を覆っている。バリアメタル２８は、コンタクトホール２６内にのみ形成されており、絶縁膜２０の上面には形成されていない。
【００１７】
コンタクトホール２６内には、コンタクトプラグ３０が配置されている。コンタクトプラグ３０は、コンタクトホール２６内に隙間なく充填された金属であり、本実施例ではタングステンにより構成されている。コンタクトプラグ３０は、バリアメタル２８（すなわち、ＴｉＮ層２８ｃ）の表面を覆っている。
【００１８】
図２に示すように、絶縁膜２０とコンタクトプラグ３０の表面には、表面電極３２が形成されている。表面電極３２は、ＡｌＳｉによって構成されている。表面電極３２は、コンタクトプラグ３０及びバリアメタル２８を介して、ゲート配線１８に接続されている。また、表面電極３２とＢＰＳＧ膜２４の間には、バリアメタル２８が存在していない。すなわち、表面電極３２は、ＢＰＳＧ膜２４に直接接触している。
【００１９】
表面電極３２が形成されていない範囲の絶縁膜２０上には、保護膜３４が形成されている。保護膜３４は、絶縁性の膜である。保護膜３４は、ポリイミド膜、ＳｉＮ膜、または、ＳｉＮ膜上にポリイミド膜を積層した積層膜によって構成されている。保護膜３４には開口部３４ａが形成されている。開口部３４ａ内に、表面電極３２が露出している。保護膜３４は、表面電極３２の端部も覆っている。開口部３４ａ内の表面電極３２の表面が、ボンディングパッド１６である。ボンディングパッド１６は、ＢＰＳＧ膜２４上の表面電極３２を少なくとも部分的に含むように形成されている。ボンディングパッド１６には、Ａｌによって構成されているワイヤー３６がボンディングされている。ワイヤー３６の他端は、図示しない電極に接続されている。
【００２０】
セル部５４内には、ＩＧＢＴが形成されている。ＩＧＢＴは、以下の構成を有している。セル部５４内の半導体基板１２には、エミッタ領域６０、ボディコンタクト領域６２、ボディ領域６４、ドリフト領域６６及びコレクタ領域６８が形成されている。エミッタ領域６０は、ｎ型であり、半導体基板１２の上面１２ａに面する位置に形成されている。ボディコンタクト領域６２は、ｐ＋型であり、半導体基板１２の上面１２ａに面する位置に形成されている。ボディ領域６４は、ｐ−型であり、エミッタ領域６０とボディコンタクト領域６２の下側に形成されている。ボディ領域６４のｐ型不純物濃度は、ボディコンタクト領域６２のｐ型不純物よりも低い。ドリフト領域６６は、ｎ型であり、ボディ領域６４の下側に形成されている。また、ドリフト領域６６は、パッド部１４の半導体基板１２にも形成されている。コレクタ領域６８は、ｐ型であり、ドリフト領域６６の下側に形成されている。また、コレクタ領域６８は、パッド部１４の半導体基板１２にも形成されている。コレクタ領域６８は、半導体基板１２の下面１２ｂに面する位置に形成されている。コレクタ領域６８は、コレクタ電極５８に接続されている。
【００２１】
セル部５４内の半導体基板１２の上面１２ａには、トレンチ７０が形成されている。トレンチ７０は、エミッタ領域６０とボディ領域６４を貫通してドリフト領域６６に達している。トレンチ７０の内面は、ゲート絶縁膜７２によって覆われている。トレンチ７０内には、ゲート電極７４が形成されている。ゲート電極７４は、ゲート絶縁膜７２によって半導体基板１２から絶縁されている。ゲート電極７４は、ゲート絶縁膜７２を介して、エミッタ領域６０、ボディ領域６４及びドリフト領域６６に対向している。ゲート電極７４は、図示しない位置で、上述したゲート配線１８に接続されている。ゲート電極７４は、ゲート配線１８を介して、表面電極３２（すなわち、ワイヤー３６）に電気的に接続されている。ゲート電極７４の上面は、キャップ絶縁膜７６によって覆われている。
【００２２】
セル部５４内の半導体基板１２の上面１２ａは、ＳｉＯ２により構成された絶縁膜８０によって覆われている。絶縁膜８０は、上述した表面酸化膜１７、ＮＳＧ膜２２及びＢＰＳＧ膜２４により構成されている。すなわち、セル部５４内では、半導体基板１２の上面１２ａに、表面酸化膜１７、ＮＳＧ膜２２及びＢＰＳＧ膜２４が積層されており、これらが絶縁膜８０を構成している。
【００２３】
絶縁膜８０には、複数のコンタクトホール８２が形成されている。各コンタクトホール８２は、絶縁膜８０を上面から下面まで貫通している。コンタクトホール８２の底面は、半導体基板１２の上面１２ａによって構成されている。コンタクトホール８２の底面には、エミッタ領域６０とボディコンタクト領域６２が面している。コンタクトホール８２の内面（すなわち、コンタクトホール８２の底面を構成する半導体基板１２の上面１２ａと絶縁膜８０の側面）は、バリアメタル８４によって覆われている。バリアメタル８４は、上述したバリアメタル２８と同様に、ＴｉＳｉ層、Ｔｉ層、ＴｉＮ層の積層構造を有している。また、バリアメタル８４は、コンタクトホール８２内にのみ形成されており、絶縁膜８０の上面には形成されていない。
【００２４】
コンタクトホール８２内には、コンタクトプラグ８６が配置されている。コンタクトプラグ８６は、コンタクトホール８２内に隙間なく充填された金属であり、本実施例ではタングステンにより構成されている。コンタクトプラグ８６は、バリアメタル８４の表面を覆っている。
【００２５】
絶縁膜８０とコンタクトプラグ８６の表面には、エミッタ電極５６が形成されている。エミッタ電極５６は、ＡｌＳｉによって構成されている。エミッタ電極５６は、コンタクトプラグ８６及びバリアメタル８４を介して、エミッタ領域６０とボディコンタクト領域６２に接続されている。また、エミッタ電極５６とＢＰＳＧ膜２４の間には、バリアメタル８４が存在していない。すなわち、エミッタ電極５６は、ＢＰＳＧ膜２４に直接接触している。
【００２６】
エミッタ電極５６が形成されていない範囲の絶縁膜８０上には、ポリイミド膜８８が形成されている。ポリイミド膜８８は、絶縁性の膜である。また、ポリイミド膜８８は、エミッタ電極５６の端部も覆っている。また、図示していないが、ポリイミド膜８８に覆われていない範囲のエミッタ電極５６は、はんだによって外部の電極に接続されている。
【００２７】
次に、半導体装置１０の製造方法について説明する。半導体装置１０は、ドリフト領域６６と同じｎ型不純物濃度を有するｎ型の半導体基板１２から製造される。まず、図４に示すように、イオン注入によって、半導体基板１２にエミッタ領域６０、ボディコンタクト領域６２及びボディ領域６４を形成する。次に、異方性エッチングによって、トレンチ７０を形成する。
【００２８】
次に、図５に示すように、半導体基板１２の表面を酸化させることによって、ゲート絶縁膜７２と表面酸化膜１７を同時に形成する。
【００２９】
次に、図６に示すように、半導体基板１２上にポリシリコン層９０を成長させる。次に、ポリシリコン層９０を選択的にエッチングする。ここでは、図７に示すように、トレンチ７０内にポリシリコン層９０を残存させる。トレンチ７０内に残存したポリシリコン層９０が、ゲート電極７４である。また、図７に示すように、パッド部１４内の表面酸化膜１７上に、部分的にポリシリコン層９０を残存させる。表面酸化膜１７上に残存したポリシリコン層９０が、ゲート配線１８である。次に、図８に示すように、ゲート電極７４の上面に、キャップ絶縁膜７６を形成する。
【００３０】
次に、図８に示すように、ＣＶＤによって、半導体基板１２上にＮＳＧ膜２２を成長させる。ＮＳＧ膜２２によって、表面酸化膜１７とゲート配線１８が覆われる。次に、図９に示すように、ＣＶＤによって、ＮＳＧ膜２２上にＢＰＳＧ膜２４を成長させる。ＢＰＳＧ膜２４を形成することで、パッド部１４内の絶縁膜２０と、セル部５４内の絶縁膜８０が完成する。なお、ＢＰＳＧ膜２４を形成する際には、ＮＳＧ膜２２によってＢＰＳＧ膜２４中のボロンとリンが半導体基板１２に拡散することが防止される。このように、ＮＳＧ膜２２を先に形成し、その後、ＢＰＳＧ膜２４を形成することで、ＢＰＳＧ膜２４からボロンやリンが半導体基板１２中に拡散することを防止することができる。
【００３１】
次に、半導体基板１２を熱処理する。熱処理時に、ＢＰＳＧ膜２４が流動し、ＢＰＳＧ膜２４の表面が平坦化される。したがって、熱処理後に、図１０に示すように、ＢＰＳＧ膜２４の表面が熱処理前に比べて平坦となる。
【００３２】
次に、絶縁膜２０、８０の表面を選択的にエッチングすることによって、図１１に示すように、コンタクトホール２６、８２を形成する。
【００３３】
次に、図１２に示すように、半導体基板１２の表面にバリアメタル層９２を形成する。バリアメタル層９２は、コンタクトホール２６、８２の内面とＢＰＳＧ膜２４の上面を覆うように形成される。より詳細には、バリアメタル層９２は、以下のようにして形成される。まず、半導体基板１２の表面に、Ｔｉ層（すなわち、図３のＴｉ層２８ｂ）が形成される。但し、コンタクトホール２６の底面では、Ｔｉ層のＴｉとゲート配線１８のシリコンとが合金化してＴｉＳｉ層（すなわち、図３のＴｉＳｉ層２８ａ）が形成される。ＴｉＳｉ層２８ａは、ゲート配線１８に対して低抵抗で接続される。また、コンタクトホール８２の底面では、Ｔｉ層のＴｉと半導体基板１２のシリコンとが合金化してＴｉＳｉ層が形成される。このＴｉＳｉ層は、半導体基板１２に対して低抵抗で接続される。次に、Ｔｉ層上に、ＴｉＮ層（すなわち、図３のＴｉＮ層２８ｃ）を形成する。これによって、図１２に示すバリアメタル層９２が得られる。
【００３４】
次に、半導体基板１２の表面にタングステンを成長させる。これによって、図１３に示すように、コンタクトプラグ層９４を形成する。タングステンはコンタクトホール２６、８２内に隙間なく成長する。したがって、コンタクトホール２６、８２内にコンタクトプラグ層９４が隙間なく充填される。また、コンタクトプラグ層９４は、絶縁膜２０、８０上に位置するバリアメタル層９２上にも形成される。なお、コンタクトプラグ層９４を形成する際には、バリアメタル層９２（特に、ＴｉＮ層）によって、コンタクトプラグ層９４を構成しているタングステンが半導体基板１２に拡散することが防止される。これによって、半導体基板１２のコンタクト部に欠陥等が形成されることが防止される。また、バリアメタル層９２によって、コンタクトプラグ層９４からゲート配線１８にタングステンが拡散することが防止される。
【００３５】
次に、コンタクトプラグ層９４をエッチングすることによって、図１４に示すように、絶縁膜２０、８０の上部に位置するコンタクトプラグ層９４を除去する。これによって、絶縁膜２０、８０上に位置するバリアメタル層９２が露出する。また、コンタクトプラグ層９４は、コンタクトホール２６、８２内に残存させる。コンタクトホール２６内に残存したコンタクトプラグ層９４がコンタクトプラグ３０であり、コンタクトホール８２内に残存したコンタクトプラグ層９４がコンタクトプラグ８６である。
【００３６】
次に、バリアメタル層９２をエッチングすることによって、図１５に示すように、絶縁膜２０、８０上に位置するバリアメタル層９２を除去する。これによって、ＢＰＳＧ膜２４の上面が露出する。コンタクトホール２６、８２内のバリアメタル層９２は、コンタクトプラグ３０、８６によって覆われているのでエッチングされない。したがって、コンタクトホール２６、８２内にバリアメタル層９２が残存する。コンタクトホール２６内に残存したバリアメタル層９２がバリアメタル２８であり、コンタクトホール８２内に残存したバリアメタル層９２がバリアメタル８４である。
【００３７】
次に、半導体基板１２の表面にＡｌＳｉ層を形成し、その後、ＡｌＳｉ層をパターニングする。これによって、図１６に示すように、表面電極３２とエミッタ電極５６を形成する。表面電極３２は、コンタクトプラグ３０とＢＰＳＧ膜２４を覆うように形成される。ＢＰＳＧ膜２４が露出しているので、表面電極３２はＢＰＳＧ膜２４に直接接触する。表面電極３２とＢＰＳＧ膜２４の間にバリアメタル２８（すなわち、Ｔｉを含む金属層）が形成されていないので、表面電極３２はＢＰＳＧ膜２４に対して高強度で密着する。また、エミッタ電極５６は、コンタクトプラグ８６とＢＰＳＧ膜２４を覆うように形成される。ＢＰＳＧ膜２４が露出しているので、エミッタ電極５６はＢＰＳＧ膜２４に直接接触する。エミッタ電極５６とＢＰＳＧ膜２４の間にバリアメタル８４（すなわち、Ｔｉを含む金属層）が形成されていないので、エミッタ電極５６はＢＰＳＧ膜２４に対して高強度で密着する。
【００３８】
次に、図１７に示すように、ＢＰＳＧ膜２４の表面に、保護膜３４、８８を形成する。保護膜３４は、表面電極３２の端部を覆うように形成される。保護膜３４によって覆われていない部分の表面電極３２が、ボンディングパッド１６となる。また、ポリイミド膜８８は、エミッタ電極５６の端部を覆うように形成される。
【００３９】
次に、半導体装置１０の下面１２ｂ側の加工を行い、コレクタ領域６８とコレクタ電極５８を形成する。これによって、半導体装置１０が完成する。
【００４０】
半導体装置１０を実装する際には、コレクタ電極５８を図示しない電極にはんだによって接続する。また、エミッタ電極５６を図示しない電極にはんだによって接続する。また、ボンディングパッド１６にワイヤー３６を接続する。ワイヤー３６の他端は、図示しない電極に接続される。ワイヤー３６をボンディングパッド１６にボンディングする際には、表面電極３２が上方に強く引っ張られる。しかしながら、上述したように、半導体装置１０では、表面電極３２がＢＰＳＧ膜２４に高強度で接続されている。このため、表面電極３２が剥離することが防止される。このように、ＢＰＳＧ膜２４に対する密着性が悪いバリアメタルをＢＰＳＧ膜２４の表面から除去した後に、ＢＰＳＧ膜２４の表面に表面電極３２を形成することで、表面電極３２の剥離を防止することができる。このため、半導体装置１０の実装時における不良の発生を抑制することができる。
【００４１】
なお、表面電極３２の剥離を防止するために、ボンディングパッド１６の下側全域をコンタクトホールとし、ボンディングパッド１６の下側にＢＰＳＧ膜２４を配置しないことが考えられる。しかしながら、一般に、半導体装置１０のようなパワー半導体では、ボンディングパッド１６として、少なくとも直径が１５０μｍ程度の領域が必要である。このため、ボンディングパッド１６の下側全域をコンタクトホールを形成する場合、コンタクトホールの直径を１５０μｍ以上とする必要がある。このようにコンタクトホールの直径を大きくすると、コンタクトホール内にコンタクトプラグ（すなわち、タングステン）を埋め込むことができない。実用上におけるタングステン成長可能な膜厚を考慮すると、コンタクトホールの直径は１μｍ以下とする必要がある。したがって、実施例１の半導体装置１０では、ボンディングパッド１６の下側に直径が小さいコンタクトホール２６が複数個形成されている。このような構造を採用すると、ボンディングパッド１６の下部にＢＰＳＧ膜２４が存在することとなる。このような構造でも、上記のようにＢＰＳＧ膜２４と表面電極３２を直接接触させることで、表面電極３２の剥離を防止することができる。
【００４２】
また、実施例１では、ＢＰＳＧ膜２４の表面が平坦化される。したがって、ＢＰＳＧ膜２４上に形成される表面電極３２及びエミッタ電極５６を平坦に形成することができる。電極３２、５６の表面に凹凸が形成されていると、半導体装置１０の使用時に電極３２、５６に繰り返し熱が加わることで、電極３２、５６にクラックが発生し易い。クラックが半導体基板１２まで達すると、半導体装置１０の特性が劣化する。これに対し、実施例１のように電極３２、５６の表面が平坦であると、クラックが生じ難くなるとともに、クラックが半導体基板１２側（すなわち、厚み方向）に進展し難くなる。したがって、実施例１の半導体装置１０は、特性が劣化し難い。
【実施例２】
【００４３】
上述した実施例１では、ボンディングパッド１６を構成する表面電極３２が、コンタクトプラグ３０を介してゲート配線１８に接続されていた。しかしながら、図１８に示すように、表面電極３２がコンタクトプラグ３０を介して半導体基板１２に接続されていてもよい。すなわち、請求項における導電層は、ゲート配線であってもよいし、半導体基板であってもよい。また、導電層が、ゲート配線以外の配線であってもよい。
【００４４】
また、上述した実施例１ではエミッタ電極５６がはんだによって外部の電極に接続されていた。しかしながら、エミッタ電極５６がワイヤーによって外部の電極に接続されていてもよい。すなわち、エミッタ電極５６にボンディングパッドが形成されていてもよい。
【００４５】
なお、上述した実施例では、バリアメタルとして、ＴｉＳｉ層、Ｔｉ層及びＴｉＮ層の積層構造が採用されていた。しかしながら、ＴｉＳｉ層とＴｉＮ層の積層構造によってバリアメタルが構成されていてもよい。また、バリアメタルは、その上部のコンタクトプラグの元素がバリアメタルの下側に拡散することを抑制する金属層（例えば、ＴｉＮ、ＴａＮ等）を含んでいる。また、バリアメタルは、その下側の電極に対して低いコンタクト抵抗で接触する金属層（例えば、ＴｉＳｉ、ＣｏＳｉ、ＮｉＳｉ）を含んでいることが好ましい。
【００４６】
また、上述した実施例では、コンタクトプラグとしてタングステンを用いたが、コンタクトプラグの材料にはコンタクトホールを埋め込むことが可能な種々の導電材料を採用することができる。例えば、コンタクトプラグとして、Ｗ、Ｃｕ等を採用することができる。
【００４７】
また、上述した実施例では、表面電極としてＡｌＳｉを用いたが、表面電極の材料にはワイヤーボンディングが可能な種々の導電材料を採用することができる。例えば、表面電極として、Ｗ、Ｃｕ等を採用することができる。また、表面電極の材料は、コンタクトプラグの材料と同一であってもよい。
【００４８】
本明細書が開示する技術要素について、以下に列記する。なお、以下の各技術要素は、それぞれ独立して有用なものである。
【００４９】
本明細書が開示する一例の構成では、半導体装置が、表面電極上に配置されている第２絶縁膜を有する。第２絶縁膜は、開口部を有する。開口部内に露出する表面電極に、ボンディングパッドが形成されている。なお、上記実施例の保護膜３４は、第２絶縁膜の一例である。
【００５０】
本明細書が開示する一例の構成では、ボンディングパッドの下部に複数のコンタクトホールが形成されている。
【００５１】
本明細書が開示する一例の構成では、第１絶縁膜が、ＢＰＳＧ膜と導電層との間に形成されているＮＳＧ膜を有している。
【００５２】
本明細書が開示する一例の構成では、半導体装置は、半導体基板と、半導体基板上に配置されている第３絶縁膜をさらに有している。導電層が、第３絶縁膜上に配置されており、ポリシリコンによって形成されている。なお、上記実施例の表面酸化膜１７は、第３絶縁膜の一例である。
【００５３】
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５４】
１０    ：半導体装置
１２    ：半導体基板
１４    ：パッド部
１６    ：ボンディングパッド
１７    ：表面酸化膜
１８    ：ゲート配線
２０    ：絶縁膜
２２    ：ＮＳＧ膜
２４    ：ＢＰＳＧ膜
２６    ：コンタクトホール
２８    ：バリアメタル
３０    ：コンタクトプラグ
３２    ：表面電極
３４    ：ポリイミド膜
３６    ：ワイヤー
５４    ：セル部
５６    ：エミッタ電極
５８    ：コレクタ電極
６０    ：エミッタ領域
６２    ：ボディコンタクト領域
６４    ：ボディ領域
６６    ：ドリフト領域
６８    ：コレクタ領域
７０    ：トレンチ
７２    ：ゲート絶縁膜
７４    ：ゲート電極
８０    ：絶縁膜
８２    ：コンタクトホール
８４    ：バリアメタル
８６    ：コンタクトプラグ
８８    ：ポリイミド膜
【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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