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WO2022202088A1 - 半導体装置 - Google Patents

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WO2022202088A1
WO2022202088A1 PCT/JP2022/007771 JP2022007771W WO2022202088A1 WO 2022202088 A1 WO2022202088 A1 WO 2022202088A1 JP 2022007771 W JP2022007771 W JP 2022007771W WO 2022202088 A1 WO2022202088 A1 WO 2022202088A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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insulating film
thickness
electrode
layer
region
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/007771
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隆亨 大澤
Original Assignee
ローム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ローム株式会社 filed Critical ローム株式会社
Priority to DE112022001137.8T priority Critical patent/DE112022001137T5/de
Priority to JP2023508837A priority patent/JPWO2022202088A1/ja
Priority to CN202280023930.1A priority patent/CN117043964A/zh
Publication of WO2022202088A1 publication Critical patent/WO2022202088A1/ja
Priority to US18/472,320 priority patent/US20240014267A1/en

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    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/102Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H10D62/103Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices
    • H10D62/105Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] 
    • H10D62/106Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]  having supplementary regions doped oppositely to or in rectifying contact with regions of the semiconductor bodies, e.g. guard rings with PN or Schottky junctions
    • HELECTRICITY
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    • H10D64/23Electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. sources, drains, anodes or cathodes

Definitions

  • the present disclosure relates to semiconductor devices.
  • Patent Document 1 For example, in a semiconductor device such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) used in an in-vehicle inverter device, it is known to form a protective film on the electrode (see Patent Document 1, for example).
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • a semiconductor device for solving the above problems includes a cell region in which a plurality of cells are formed, and a peripheral region provided outside the cell region so as to surround the cell region, wherein the cell region comprises the plurality of cells. and an electrode portion having a laminated portion laminated on the insulating film, wherein the outer peripheral region includes a first semiconductor layer of a first conductivity type and a portion of the first semiconductor layer a second semiconductor region of the second conductivity type which is formed randomly; and an opening which covers the surface of the first semiconductor layer and the surface of the second semiconductor region and exposes a part of the surface of the second semiconductor region.
  • a peripheral electrode portion in contact therewith; a barrier layer covering both the peripheral insulating film and the peripheral electrode portion and having a diffusion coefficient smaller than that of the peripheral insulating film; and a passivation laminated on the barrier layer and having a diffusion coefficient larger than that of the barrier layer. and a membrane, wherein the thickness of the protrusion is less than the thickness of the laminate.
  • a semiconductor device for solving the above problems includes a cell region in which a plurality of cells are formed, and a peripheral region provided outside the cell region so as to surround the cell region, wherein the cell region comprises the plurality of cells. and an electrode portion having a laminated portion laminated on the insulating film, wherein the outer peripheral region includes a first semiconductor layer of a first conductivity type and a portion of the first semiconductor layer a second semiconductor region of the second conductivity type which is formed randomly; and an opening which covers the surface of the first semiconductor layer and the surface of the second semiconductor region and exposes a part of the surface of the second semiconductor region.
  • a peripheral insulating film formed of a silicon oxide film; and a protruding portion protruding laterally from the opening and laminated on the peripheral insulating film; a peripheral electrode portion in contact with the portion exposed by the opening; a barrier layer formed of a silicon nitride film covering both the peripheral insulating film and the peripheral electrode portion; and a passivation film formed thereon, wherein the thickness of the protrusion is less than the thickness of the laminate.
  • FIG. 1 is a plan view of the semiconductor device of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device of FIG. 1 with the protective film removed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional structure of the cell region.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the semiconductor device of FIG. 1 taken along line 4-4.
  • 5 is an enlarged view of part of the FLR portion in the outer peripheral region of FIG. 4.
  • FIG. FIG. 6 is an enlarged view of gate fingers and emitter routing in the outer peripheral region of FIG. 7 is an enlarged view of the equipotential ring in the peripheral region of FIG. 4;
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device.
  • 14A and 14B are explanatory diagrams for explaining an example of a manufacturing process of a method for manufacturing a semiconductor device.
  • 15A and 15B are explanatory diagrams for explaining an example of a manufacturing process of a method for manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device.
  • 17A and 17B are explanatory diagrams for explaining an example of a manufacturing process of a method for manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device.
  • 19A and 19B are explanatory diagrams for explaining an example of a manufacturing process of a method for manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating an example of the manufacturing process of the manufacturing method of the semiconductor device.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the cell region of the semiconductor device of the second embodiment.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional structure of part of the FLR portion in the outer peripheral region.
  • 24A and 24B are explanatory diagrams for explaining an example of the manufacturing process of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment.
  • FIG. 25 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 28 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 30 is an explanatory diagram illustrating an example of the manufacturing process of the manufacturing method of the semiconductor device.
  • FIG. 31 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 32 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 33 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the manufacturing method of the semiconductor device.
  • FIG. 34 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 35 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device.
  • FIG. 36 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the manufacturing method of the semiconductor device.
  • FIG. 37 is an explanatory diagram for explaining an example of the manufacturing process of the manufacturing method of the semiconductor device.
  • Embodiments of the semiconductor device will be described below with reference to the drawings.
  • the embodiments shown below are examples of configurations and methods for embodying technical ideas, and the materials, shapes, structures, layouts, dimensions, etc. of each component are not limited to the following. .
  • FIG. 1 to 7 show an example of the configuration of the semiconductor device 10
  • FIGS. 8 to 21 show an example of the manufacturing process of the semiconductor device 10.
  • the semiconductor device 10 of the present embodiment is a trench gate type IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • This semiconductor device 10 is used, for example, as a switching element in an in-vehicle inverter device. In this case, a current of 5 A or more and 1000 A or less flows through the semiconductor device 10 .
  • the semiconductor device 10 is formed, for example, in the shape of a rectangular flat plate.
  • the device main surface 10s of the semiconductor device 10 is formed, for example, in a square shape.
  • the length of one side of the device main surface 10s is about 11 mm. That is, the chip size of the semiconductor device 10 of this embodiment is 11 mm square.
  • the semiconductor device 10 has a device back surface 10r (see FIG. 3) facing the opposite side of the device main surface 10s, and four device side surfaces 10a to 10d formed between the device main surface 10s and the device back surface 10r. is doing.
  • the device side surfaces 10a to 10d are surfaces connecting, for example, the device main surface 10s and the device rear surface 10r, and are perpendicular to both the device main surface 10s and the device rear surface 10r.
  • the direction in which the main surface 10s and the rear surface 10r of the device face is referred to as the "z direction”. It can also be said that the z direction is the height direction of the semiconductor device 10 .
  • the two directions that are perpendicular to each other are defined as the "x-direction" and the "y-direction”.
  • the device side surfaces 10a and 10b constitute both end surfaces of the semiconductor device 10 in the x direction
  • the device side surfaces 10c and 10d constitute both end surfaces of the semiconductor device 10 in the y direction.
  • the direction from the back surface 10r to the main surface 10s is defined as "upper”
  • the direction from the main surface 10s to the back surface 10r is defined as "downward".
  • the semiconductor device 10 includes an emitter electrode 21, a gate electrode 22, and a collector electrode 29 (see FIG. 3) as external electrodes for connecting the semiconductor device 10 to the outside.
  • the emitter electrode 21 is an electrode that constitutes the emitter of the IGBT, and is an electrode through which the main current of the semiconductor device 10 flows.
  • the emitter electrode 21 is formed with a housing recess 21a recessed in the y direction.
  • the housing recess 21a opens toward the device side surface 10c.
  • the emitter electrode 21 is formed on the main surface 10s of the device.
  • the gate electrode 22 is an electrode forming the gate of the IGBT, and is an electrode to which a drive voltage signal for driving the semiconductor device 10 is supplied from outside the semiconductor device 10 .
  • the gate electrode 22 is provided at a position adjacent to the emitter electrode 21 in the y direction.
  • the gate electrode 22 is inserted into the housing recess 21 a of the emitter electrode 21 .
  • the gate electrode 22 is formed on the main surface 10s of the device.
  • the collector electrode 29 is an electrode that constitutes the collector of the IGBT, and is an electrode through which the main current of the semiconductor device 10 flows. That is, in the semiconductor device 10 , the main current flows from the collector electrode 29 toward the emitter electrode 21 .
  • a collector electrode 29 is formed on the back surface 10r of the device. More specifically, the collector electrode 29 is formed over the entire back surface 10r of the device.
  • the semiconductor device 10 includes a cell region 11 in which a plurality of cells are formed, and a peripheral region 12 provided outside the cell region 11 so as to surround the cell region 11.
  • a cell means a main cell in which a transistor is formed. That is, the cell region 11 includes regions where transistors are formed.
  • the outer peripheral region 12 is formed on the outer peripheral portion of the main surface 10s of the device when viewed from the z direction.
  • the cell region 11 has emitter electrodes 21 .
  • Emitter electrode 21 is formed over most of cell region 11 .
  • the emitter electrode 21 has a shape that follows the shape of the cell region 11 when viewed in the z direction.
  • the emitter electrode 21 corresponds to the "electrode portion".
  • the outer peripheral region 12 is a region where a termination structure for improving the withstand voltage of the semiconductor device 10 is provided.
  • the peripheral region 12 is a region surrounding the emitter electrode 21 excluding the region where the gate electrode 22 is formed.
  • Gate electrode 22 is provided in a region surrounded by cell region 11 and peripheral region 12 .
  • the outer peripheral region 12 includes a pair of gate fingers 23A and 23B, an emitter routing portion 24, an FLR (Field Limiting Ring) portion 25, and an equipotential ring 26.
  • Emitter electrode 21, gate electrode 22, gate fingers 23A and 23B, emitter routing portion 24, FLR portion 25, and equipotential ring 26 include a common metal film.
  • This metal film is made of, for example, a material containing AlCu (alloy of aluminum and copper).
  • the gate fingers 23A and 23B, the emitter lead-out portion 24, the FLR portion 25, and the equipotential ring 26 correspond to the "peripheral electrode portion".
  • the pair of gate fingers 23A and 23B are configured to rapidly supply the current supplied to the gate electrode 22 also to the cell in the portion of the emitter electrode 21 distant from the gate electrode 22.
  • a pair of gate fingers 23 A and 23 B are integrated with the gate electrode 22 .
  • the pair of gate fingers 23A and 23B are connected to one of both ends of the gate electrode 22 in the y direction, which is closer to the device side surface 10c.
  • the gate finger 23A extends from the gate electrode 22 toward the device side surface 10a, and is formed to surround the emitter electrode 21 from the device side surfaces 10c, 10a, and 10d.
  • Gate finger 23B extends from gate electrode 22 toward device side surface 10b and is formed to surround emitter electrode 21 from device side surfaces 10c, 10b, and 10d.
  • the tips of the gate fingers 23A and the tips of the gate fingers 23B face each other with a gap in the x direction at a portion closer to the device side surface 10d than the emitter electrode 21 is.
  • the emitter lead-out portion 24 is a portion that is integrated with the emitter electrode 21, and is formed in an annular shape so as to surround the pair of gate fingers 23A and 23B.
  • the FLR section 25 is a termination structure for improving the breakdown voltage of the semiconductor device 10 and is provided outside the emitter routing section 24 .
  • FLR portion 25 is formed in a ring shape surrounding emitter electrode 21 and gate electrode 22 .
  • the FLR portion 25 is formed in a closed annular shape.
  • the FLR portion 25 has a function of improving the withstand voltage of the semiconductor device 10 by alleviating the electric field in the outer peripheral region 12 and suppressing the influence of external ions.
  • the equipotential ring 26 is a termination structure for improving the breakdown voltage of the semiconductor device 10 and is formed in a ring so as to surround the FLR section 25 .
  • the equipotential ring 26 is formed on the outermost periphery of the main surface 10s of the apparatus, as shown in FIG. In this embodiment, the equipotential ring 26 is formed as a closed ring.
  • the equipotential ring 26 has a function of improving the withstand voltage of the semiconductor device 10 .
  • a semiconductor device 10 includes a passivation film 13 covering an emitter electrode 21, a gate electrode 22, a pair of gate fingers 23A and 23B, an emitter routing portion 24, an FLR portion 25, and an equipotential ring 26.
  • the passivation film 13 is a protective film that protects the semiconductor device 10 from the outside of the semiconductor device 10 .
  • Passivation film 13 is an organic insulating film made of a material containing polyimide (PI), for example. Since the passivation film 13 covers the pair of gate fingers 23 A and 23 B, the emitter lead-out portion 24 , the FLR portion 25 and the equipotential ring 26 , it can be said that the peripheral region 12 has the passivation film 13 .
  • the passivation film 13 has a first opening 14 and a second opening 15 .
  • a portion of the emitter electrode 21 is exposed through the first opening 14 .
  • an emitter electrode pad 16 is constructed.
  • the second opening 15 exposes most of the gate electrode 22 .
  • a gate electrode pad 17 is thus formed.
  • the openings 14 and 15 constitute pads to which conductive members (not shown) from the outside of the semiconductor device 10 are joined.
  • FIG. 3 schematically shows an example of a cross-sectional structure of part of the cell region 11.
  • FIG. 3 hatching of some constituent elements of the semiconductor device 10 in the cell region 11 is omitted for the sake of convenience.
  • the semiconductor device 10 has a semiconductor substrate 30 .
  • Semiconductor substrate 30 is made of a material containing, for example, n ⁇ -type Si (silicon).
  • Semiconductor substrate 30 has a thickness of, for example, 50 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the semiconductor substrate 30 has a substrate front surface 30s and a substrate rear surface 30r facing opposite sides in the z-direction. In other words, the z direction can also be said to be the thickness direction of the semiconductor substrate 30 .
  • the semiconductor substrate 30 has a structure in which a p + -type collector layer 31, an n-type buffer layer 32, and an n ⁇ -type drift layer 33 are laminated in order from the substrate back surface 30r toward the substrate surface 30s. .
  • a collector electrode 29 is formed on the substrate rear surface 30r. The collector electrode 29 is formed over substantially the entire surface of the substrate rear surface 30r. The surface of the collector electrode 29 opposite to the substrate back surface 30 r constitutes the device back surface 10 r of the semiconductor device 10 .
  • the z direction is the thickness direction of the drift layer 33 .
  • “viewed from the z-direction” can also be said to be “viewed from the thickness direction of the drift layer 33". Since the drift layer 33 corresponds to the first semiconductor layer, "viewed from the z-direction” can also be said to be “viewed from the first semiconductor layer”.
  • collector layer 31 As the p-type dopant of collector layer 31, for example, B (boron), Al (aluminum), or the like is used.
  • the impurity concentration of collector layer 31 is, for example, 1 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 or more and 2 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 or less.
  • n-type dopants for buffer layer 32 and drift layer 33 for example, N (nitrogen), P (phosphorus), As (arsenic), or the like is used.
  • the impurity concentration of buffer layer 32 is, for example, 1 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 or more and 5 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or less.
  • the impurity concentration of drift layer 33 is lower than that of buffer layer 32, and is, for example, 1 ⁇ 10 13 cm ⁇ 3 or more and 5 ⁇ 10 14 cm ⁇ 3 or less.
  • a p-type base region 34 is formed on the surface of the drift layer 33, that is, the substrate surface 30s.
  • the base region 34 is formed over substantially the entire surface of the substrate surface 30s.
  • the impurity concentration of base region 34 is higher than that of drift layer 33, and is, for example, 1 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or less.
  • the depth of base region 34 from substrate surface 30s is, for example, 1.0 ⁇ m or more and 4.0 ⁇ m or less.
  • a plurality of trenches 35 are arranged side by side on the surface (substrate surface 30s) of the base region 34 in the cell region 11 .
  • Each trench 35 extends, for example, along the y direction and is arranged apart from each other in the x direction.
  • the main cells 11A are divided into stripes.
  • the distance between adjacent trenches 35 in the x direction is, for example, 1.5 ⁇ m or more and 7.0 ⁇ m or less.
  • the width of each trench 35 (x-direction dimension of the trench 35) is, for example, 0.5 ⁇ m or more and 3.0 ⁇ m or less.
  • Each trench 35 penetrates the base region 34 in the z-direction and extends halfway through the drift layer 33 .
  • the trenches 35 may be formed in a grid pattern so as to partition the main cells 11A arranged in rows and columns.
  • n + -type emitter region 36 is formed on the surface (substrate surface 30 s ) of the base region 34 in the cell region 11 .
  • the emitter regions 36 are arranged on both sides of the trench 35 in the x direction. That is, it can be said that the emitter regions 36 are provided on both sides of the trenches 35 in the arrangement direction of the trenches 35 in the base region 34 . Therefore, two emitter regions 36 are spaced apart from each other in the x direction between the trenches 35 adjacent to each other in the x direction.
  • the depth of each emitter region 36 is, for example, 0.2 ⁇ m or more and 0.6 ⁇ m or less.
  • the impurity concentration of each emitter region 36 is higher than that of the base region 34, and is, for example, 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 or more and 5 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 or less.
  • a p + -type base contact region 37 is formed on the surface (substrate surface 30 s ) of the base region 34 in the cell region 11 .
  • the base contact region 37 is provided at a position adjacent to the emitter region 36 in the x direction. That is, the base contact region 37 is provided between two emitter regions 36 provided between trenches 35 adjacent in the x direction in the x direction.
  • Each base contact region 37 may be formed deeper than the emitter region 36 .
  • the depth of each base contact region 37 is, for example, 0.2 ⁇ m or more and 1.6 ⁇ m or less.
  • the impurity concentration of each base contact region 37 is higher than that of the base region 34, for example, 5 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 or less.
  • An insulating film 38 is integrally formed on both the inner surface of each trench 35 and the substrate surface 30s. Therefore, it can be said that the insulating film 38 is formed on the surface of the drift layer 33 .
  • the insulating film 38 has silicon oxide (SiO 2 ), for example.
  • the thickness of the insulating film 38 is, for example, 1100 ⁇ or more and 1300 ⁇ or less. It can be said that the insulating film 38 in the cell region 11 constitutes a gate insulating film.
  • An electrode material made of, for example, polysilicon is embedded in each trench 35 with an insulating film 38 interposed therebetween.
  • the electrode material embedded in each trench 35 is electrically connected to either the gate electrode 22 (gate fingers 23A, 23B) or the emitter electrode 21 . That is, the electrode material embedded in each trench 35 forms the gate trench 22A and the emitter trench 21A.
  • the gate trenches 22A and the emitter trenches 21A are alternately provided in the arrangement direction of the plurality of trenches 35 .
  • both the gate trench 22A and the emitter trench 21A are filled up to the opening end of each trench 35 .
  • An intermediate insulating film 39 is formed on the surface 38s of the insulating film 38 provided on the substrate surface 30s.
  • Intermediate insulating film 39 contains, for example, SiO 2 .
  • Intermediate insulating film 39 is thicker than insulating film 38 and is, for example, 3000 ⁇ or more and 15000 ⁇ or less.
  • An emitter electrode 21 is formed on the intermediate insulating film 39 . That is, the intermediate insulating film 39 is an interlayer insulating film that fills both the space between the emitter electrode 21 and the gate trench 22A and the space between the emitter electrode 21 and the emitter trench 21A.
  • An inner peripheral opening 51 penetrating both the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38 is formed at a position overlapping the base contact region 37 when viewed from the z-direction in both the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38 .
  • Inner peripheral opening 51 exposes base contact region 37 from intermediate insulating film 39 and insulating film 38 .
  • the inner peripheral opening 51 constitutes a contact hole for bringing the emitter electrode 21 into contact with the base contact region 37 .
  • a plurality of inner peripheral openings 51 are provided.
  • the emitter electrode 21 has an electrode body portion 21 c formed on the surface 39 s of the intermediate insulating film 39 and a plurality of embedded electrode portions 21 b individually embedded in the inner peripheral openings 51 .
  • the electrode body portion 21c and each embedded electrode portion 21b are integrated.
  • the electrode body portion 21c is provided on each embedded electrode portion 21b.
  • the electrode body portion 21 c protrudes upward from the intermediate insulating film 39 .
  • the emitter electrode 21 corresponds to the "electrode portion”
  • the electrode body portion 21c corresponds to the "laminate portion”.
  • the emitter electrode 21 has a barrier metal layer 21e.
  • the barrier metal layer 21e is formed on the surface 39s of the intermediate insulating film 39, the inner side surface 51a forming the inner peripheral opening 51, and the surface (substrate surface 30s) of the drift layer 33 opened by the inner peripheral opening 51.
  • Barrier metal layer 21e is formed of, for example, a laminated structure of Ti (titanium) and TiN (titanium nitride). For this reason, the barrier metal layer 21e forms a portion of each embedded electrode portion 21b in contact with each inner side surface 51a and the substrate surface 30s, and a portion of the electrode body portion 21c in contact with the surface 39s of the intermediate insulating film 39.
  • An electrode layer 21f made of a material containing AlCu is provided on the barrier metal layer 21e. That is, the emitter electrode 21 is formed of a laminate structure of the barrier metal layer 21e and the electrode layer 21f. Therefore, in this embodiment, it can be said that the embedded electrode portion 21b and the electrode body portion 21c are integrally formed.
  • a barrier layer 40 is formed on the emitter electrode 21 .
  • the barrier layer 40 has a function of suppressing penetration of external ions from the passivation film 13 to the substrate surface 30 s of the semiconductor substrate 30 .
  • the barrier layer 40 has a material with a smaller external ion diffusion coefficient than the passivation film 13 .
  • the barrier layer 40 has a material with a smaller external ion diffusion coefficient than the intermediate insulating film 39 .
  • the barrier layer 40 has a material with a smaller external ion diffusion coefficient than the insulating film 38 .
  • the barrier layer 40 has a material with a smaller external ion diffusion coefficient than each of the passivation film 13 , the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38 .
  • the passivation film 13 has a material with a larger external ion diffusion coefficient than the barrier layer 40 .
  • Barrier layer 40 is made of a material containing, for example, silicon nitride. In this embodiment, the barrier layer 40 has SiN as silicon nitride. The thickness of the barrier layer 40 is thinner than the thickness of the intermediate insulating film 39 . Also, the thickness of the barrier layer 40 is thinner than the thickness of the passivation film 13 .
  • the barrier layer 40 is formed in a shape along the surface of the electrode body portion 21 c of the emitter electrode 21 .
  • the barrier layer 40 has a front surface 40s and a rear surface 40r. The front surface 40 s is in contact with the passivation film 13 (see FIG.
  • the back surface 40 r is in contact with the surface of the electrode body portion 21 c of the emitter electrode 21 .
  • the barrier layer 40 is formed on the portion of the emitter electrode 21 covered with the passivation film 13 and is not formed on the emitter electrode pad 16 (see FIG. 1).
  • the insulating film 38, the intermediate insulating film 39, and the barrier layer 40 are formed over substantially the entire main surface 10s of the device when viewed from the z-direction. That is, the insulating film 38, the intermediate insulating film 39, and the barrier layer 40 are formed in both the cell region 11 and the peripheral region 12 when viewed from the z direction. Although not shown, the barrier layer 40 is not formed on the gate electrode pad 17 .
  • FIG. 4 shows a cross-sectional structure of part of the outer peripheral region 12 .
  • FIG. 5 shows an enlarged structure of a portion of the FLR portion 25 and its periphery in the outer peripheral region 12 of FIG.
  • FIG. 6 shows an enlarged structure of the gate fingers 23A and the emitter lead-out portion 24 in the outer peripheral region 12 of FIG.
  • FIG. 7 shows a portion of the equipotential ring 26 in the outer peripheral region 12 of FIG. 4 and respective structures therearound. 4 to 7, the hatching of the constituent elements of the semiconductor device 10 is omitted for the sake of convenience.
  • the drift layer 33 is also formed in the peripheral region 12.
  • Both an insulating film 38A and an intermediate insulating film 39 are formed on the substrate surface 30s of the semiconductor substrate 30 in the outer peripheral region 12 . That is, it can be said that the insulating film 38A and the intermediate insulating film 39 cover the surface of the drift layer 33 in the peripheral region 12 .
  • the intermediate insulating film 39 is formed on the surface of the insulating film 38A.
  • the insulating film 38A in the outer peripheral region 12 includes the insulating film 38.
  • the insulating film 38A is formed separately from the insulating film 38 of the cell region 11. As shown in FIG.
  • a barrier layer 40 is formed on the surface 39 s of the intermediate insulating film 39 in the outer peripheral region 12 .
  • the outer peripheral region 12 includes the insulating film 38A, the intermediate insulating film 39, and the barrier layer 40.
  • the insulating film 38A and the intermediate insulating film 39 correspond to the "peripheral insulating film”.
  • the insulating film 38A corresponds to the "first insulating film”
  • the intermediate insulating film 39 corresponds to the "second insulating film”.
  • the insulating film 38A consists of a substrate-side insulating film 38B formed on the substrate surface 30s of the semiconductor substrate 30 and an insulating film as an anti-substrate-side insulating film formed on the surface 38Bs of the substrate-side insulating film 38B.
  • a membrane 38 That is, the insulating film 38A of this embodiment has a two-layer structure of the substrate-side insulating film 38B and the insulating film 38.
  • the substrate-side insulating film 38B is an oxide film formed by thermally oxidizing the semiconductor substrate 30 .
  • the intermediate insulating film 39 laminated on the insulating film 38A is formed on the surface 38s of the insulating film 38 .
  • the thickness of substrate-side insulating film 38B is, for example, about 18000 ⁇ .
  • a p-type well region 34A is formed in a region adjacent to the cell region 11 in the peripheral region 12.
  • the well region 34A is formed on the substrate surface 30s of the semiconductor substrate 30 similarly to the base region 34.
  • Well region 34A is partially formed in drift layer 33 . Therefore, the surface of the well region 34A is covered with the insulating film 38A and the intermediate insulating film 39.
  • the insulating film 38A and the intermediate insulating film 39 cover the surface of the drift layer 33 and the surface of the well region 34A.
  • the well region 34A is formed so as to surround the emitter electrode 21.
  • the impurity concentration of well region 34A is, for example, 1 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or less.
  • the depth of the well region 34A in the outer peripheral region 12 is deeper than the base region 34 in the cell region 11 (see FIG. 3). More specifically, the well region 34A in the outer peripheral region 12 is deeper than the trench 35 .
  • the well region 34A extends to a position overlapping the outer peripheral portion of the emitter electrode 21 when viewed in the z direction. That is, the well region 34A is also formed in the outer peripheral portion of the cell region 11.
  • the barrier layer 40 (see FIG. 5) is provided at a position overlapping the well region 34A when viewed in the z direction.
  • the barrier layer 40 covers the well region 34A when viewed in the z direction.
  • the barrier layer 40 is formed so as to protrude from the outer edge of the well region 34A when viewed in the z direction.
  • the well region 34A corresponds to the "second conductivity type second semiconductor region".
  • the FLR section 25 is formed outside the well region 34A.
  • the FLR section 25 is composed of a plurality (four in this embodiment) of annular conductors and semiconductor regions spaced apart from each other.
  • a plurality (four in this embodiment) of annular guard rings 25a to 25d are formed on the substrate surface 30s of the semiconductor substrate 30. As shown in FIG. In this embodiment, the guard rings 25a-25d are formed in a closed annular shape. Guard rings 25 a - 25 d are partially formed in drift layer 33 . The guard rings 25a to 25d are semiconductor regions of the second conductivity type (p-type in this embodiment), and are spaced apart from each other in the direction orthogonal to the z-direction. Guard rings 25a to 25d are arranged in the order of guard ring 25a, guard ring 25b, guard ring 25c, and guard ring 25d in the direction away from emitter electrode 21. FIG.
  • the width Wge of the outermost guard ring 25d is larger than the widths Wg of the other guard rings 25a-25c.
  • the p-type dopant for each guard ring 25a-25d for example, B, Al, or the like is used.
  • the impurity concentration of each guard ring 25a-25d is, for example, the same as the impurity concentration of well region 34A, and is, for example, 1 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or less.
  • guard rings 25a-25d and well region 34A may be formed in the same process.
  • the guard rings 25a to 25d correspond to the "second conductivity type second semiconductor region".
  • the width Wge of the guard ring 25d can be changed arbitrarily. In one example, the width Wge of guard ring 25d may be equal to the width Wg of guard rings 25a-25c.
  • the FLR section 25 has field plates 25e to 25h provided corresponding to the guard rings 25a to 25d.
  • the field plate 25e is provided at a position overlapping the guard ring 25a
  • the field plate 25f is provided at a position overlapping the guard ring 25b
  • the field plate 25g is provided at a position overlapping the guard ring 25c
  • 25h is provided at a position overlapping the guard ring 25d.
  • Field plate 25e contacts guard ring 25a
  • field plate 25f contacts guard ring 25b
  • field plate 25g contacts guard ring 25c
  • field plate 25h contacts guard ring 25d.
  • the field plates 25e to 25h correspond to the "peripheral electrode portion".
  • FIG. 5 is an enlarged view of guard rings 25a and 25b and field plates 25e and 25f of the FLR section 25 and their surroundings.
  • the structure of guard ring 25a and field plate 25e is the same as that of guard rings 25b, 25c and field plates 25f, 25g.
  • the construction of guard ring 25d and field plate 25h is the same as that of guard ring 25a and field plate 25e except that field plate 25h extends outward. Therefore, the configuration of guard ring 25a and field plate 25e will be described below, and the description of the configuration of guard rings 25b-25d and field plates 25f-25h will be omitted.
  • a peripheral opening 52 penetrating both the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38A is formed at a position overlapping the guard ring 25a when viewed from the z direction in the barrier layer 40, the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38A.
  • the opening area of the outer peripheral opening 52 is smaller than the area of the surface of the guard ring 25a. That is, the outer peripheral opening 52 constitutes a contact hole for exposing a portion of the surface of the guard ring 25a and making contact with the field plate 25e.
  • the portion of the insulating film 38A that constitutes the outer peripheral opening 52 is inclined toward the drift layer 33 toward the inner side surface 52a of the outer peripheral opening 52.
  • the opening end of the insulating film 38A has a curved portion 38j.
  • the curved portion 38 j curves toward the drift layer 33 toward the center of the outer peripheral opening 52 .
  • the intermediate insulating film 39 covers the curved portion 38j.
  • Field plate 25 e is in contact with guard ring 25 a by entering outer peripheral opening 52 .
  • the field plate 25e includes an embedded electrode portion 27 provided in the outer peripheral opening 52, and a plate body portion 28 having a protruding portion 28a that protrudes laterally from the outer peripheral opening 52 and is laminated on the intermediate insulating film 39. ,including. Further, in this embodiment, the protruding portion 28a is formed on the surface 39s of the intermediate insulating film 39 .
  • the field plate 25e has a barrier metal layer 25m.
  • the barrier metal layer 25m is formed on the surface 39s of the intermediate insulating film 39, the inner side surface 52a forming the outer peripheral opening 52, and the surface (substrate surface 30s) of the drift layer 33 opened by the outer peripheral opening 52.
  • Barrier metal layer 25m is formed of, for example, a laminated structure of Ti and TiN. Therefore, the barrier metal layer 25m constitutes a portion of the embedded electrode portion 27 in contact with the inner side surface 52a and the surface of the drift layer 33, and a portion of the plate body portion 28 in contact with the surface 39s of the intermediate insulating film 39.
  • An electrode layer 25n made of a material containing AlCu is provided on the barrier metal layer 25m. That is, the field plate 25e is formed of a laminated structure of the barrier metal layer 25m and the electrode layer 25n. Therefore, in this embodiment, it can be said that the embedded electrode portion 27 and the plate body portion 28 are integrally formed.
  • the plate body portion 28 is provided on the embedded electrode portion 27 .
  • the plate body portion 28 protrudes from the intermediate insulating film 39 on the side opposite to the drift layer 33 . That is, the plate body portion 28 protrudes above the intermediate insulating film 39 .
  • the projecting portion 28 a constitutes a portion of the plate body portion 28 that extends outward from the outer peripheral opening portion 52 . More specifically, when viewed from the z-direction, the projecting portion 28a extends outward from the outer peripheral opening 52 in the direction orthogonal to the direction in which the field plate 25e extends, that is, the outer peripheral opening in the width direction of the field plate 25e. It constitutes a portion extending outward from 52 .
  • the projecting portion 28a covers the entire guard ring 25a when viewed in the z direction.
  • the projecting portion 28a has a portion protruding from the outer edge of the guard ring 25a when viewed in the z direction.
  • the plate body portion 28 has an inclined surface 28b that is curved and inclined toward the surface 39s of the intermediate insulating film 39 toward the outer tip in the width direction of the field plate 25e.
  • the plate body 28 is formed by wet etching. Therefore, it can be said that the shape of the plate main body 28 is a shape processed by wet etching.
  • the field plate 25e has a surface 25s farthest from the intermediate insulating film 39 in the field plate 25e, and a curved surface 28c connecting the surface 25s and the inclined surface 28b.
  • the surface 25s faces the same side as the surface 39s of the intermediate insulating film 39, for example, and is formed at a position overlapping the outer peripheral opening 52 when viewed from the z direction.
  • the curved surface 28c has an upwardly convex curved surface, and smoothly connects the surface 25s and the inclined surface 28b.
  • the thickness TB of the field plate 25e is thinner than the thickness TA of the emitter electrode 21.
  • the thickness TB of the field plate 25e is the distance between the front end surface of the buried electrode portion 27 in contact with the contact region 25p and the surface 25s of the field plate 25e in the z direction. That is, the thickness TB is the thickness of the thickest portion of the field plate 25e.
  • the thickness TB of the field plate 25e is the average thickness when the thickness of the field plate 25e is measured at a plurality of locations on the field plate 25e.
  • the thickness TA (see FIG. 3) of the emitter electrode 21 is the distance between the front end surface of the embedded electrode portion 21b in contact with the base contact region 37 and the surface 21s of the emitter electrode 21 in the z direction. That is, the thickness TA is the thickness of the thickest portion of the emitter electrode 21 . In this embodiment, the thickness TA of the emitter electrode 21 is the average thickness when the thickness of the emitter electrode 21 is measured at a plurality of locations on the emitter electrode 21 .
  • the definition of the thickness TB of the field plate 25e is not limited to the above average thickness, and may be changed as follows.
  • the thickness TB of the field plate 25e may be the maximum thickness when the thickness of the field plate 25e is measured at a plurality of locations on the field plate 25e, or the thickness of the field plate 25e at a plurality of locations on the field plate 25e. It may be the minimum thickness when measuring the thickness.
  • the thickness TA of the emitter electrode 21 may be the maximum thickness when the thickness of the emitter electrode 21 is measured at a plurality of locations of the emitter electrode 21, or the thickness of the emitter electrode 21 at a plurality of locations. It may be the minimum thickness when measuring the thickness.
  • the thickness T1 of the projecting portion 28a of the field plate 25e is thinner than the thickness T2 of the electrode body portion 21c of the emitter electrode 21.
  • the thickness T1 of the projecting portion 28a is, for example, 3 ⁇ m or less, preferably 2 ⁇ m or less. More preferably, the thickness T1 of the projecting portion 28a is about 1 ⁇ m.
  • the thickness T1 of the protrusion 28a is the distance between the surface 39s of the intermediate insulating film 39 and the surface 25s of the field plate 25e in the z direction. That is, the thickness T1 is the thickness of the thickest portion of the projecting portion 28a. In this embodiment, the thickness T1 of the projecting portion 28a is the average thickness when the thickness of the projecting portion 28a is measured at a plurality of locations on the field plate 25e.
  • the thickness T2 of the electrode body portion 21c is the distance between the surface 39s of the intermediate insulating film 39 and the surface 21s of the emitter electrode 21 in the z direction.
  • the surface 21s is a surface of the emitter electrode 21 facing the same side as the surface 39s of the intermediate insulating film 39 .
  • the thickness T2 of the electrode main body portion 21c is the average thickness when the thickness of the electrode main body portion 21c is measured at a plurality of locations of the emitter electrode 21 .
  • the definition of the thickness T1 of the protruding portion 28a is not limited to the above average thickness, and may be changed as follows.
  • the thickness T1 of the projecting portion 28a may be the maximum thickness when the thickness of the projecting portion 28a is measured at a plurality of locations on the field plate 25e, or the thickness T1 of the projecting portion 28a at a plurality of locations on the field plate 25e. It may be the minimum thickness when measuring the thickness.
  • the thickness T2 of the electrode body portion 21c may be changed as follows.
  • the thickness T2 of the electrode body portion 21c may be the maximum thickness when the thickness of the electrode body portion 21c is measured at a plurality of locations on the emitter electrode 21, or may be It may be the minimum thickness when the thickness of 21c is measured.
  • the thickness T1 of the projecting portion 28a is defined as the maximum thickness when the thickness of the projecting portion 28a is measured at a plurality of locations on the field plate 25e
  • the thickness T2 of the electrode body portion 21c is defined as the thickness T2 of the emitter electrode 21. Even when the thickness of the electrode main body 21c is defined as the minimum thickness when the thickness of the electrode main body 21c is measured at a certain point, the thickness T1 of the projection 28a is preferably thinner than the thickness T2 of the electrode main body 21c.
  • the thickness T1 of the projecting portion 28a is thinner than the thickness T3 of the laminated structure of the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38A.
  • the thickness T1 of the projecting portion 28a is thicker than the thickness T4 of the intermediate insulating film 39 .
  • the thickness T1 of the projecting portion 28a may be equal to the thickness T4 of the intermediate insulating film 39 .
  • the thickness T3 of the laminated structure of the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38A is the distance between the substrate surface 30s of the semiconductor substrate 30 and the surface 39s of the intermediate insulating film 39 in the z direction.
  • the thickness T3 of the laminated structure of the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38A is the average thickness when the thickness of the laminated structure of the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38A is measured at a plurality of locations. is.
  • the thickness T4 of the intermediate insulating film 39 is the distance between the surface 38s of the insulating film 38 and the surface 39s of the intermediate insulating film 39 in the z direction. In this embodiment, the thickness T4 of the intermediate insulating film 39 is the average thickness when the thickness of the intermediate insulating film 39 is measured at a plurality of locations.
  • the thickness T3 of the laminated structure of the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38A is not limited to the above average thickness, and may be changed as follows.
  • the thickness T3 of the laminated structure of the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38A is the maximum thickness when the thickness of the laminated structure of the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38A is measured at a plurality of locations in the outer peripheral region 12.
  • the thickness T3 of the laminated structure of the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38A is obtained by measuring the thickness of the laminated structure of the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38A at a plurality of locations in the outer peripheral region 12. may be a minimum thickness of
  • the thickness T4 of the intermediate insulating film 39 may be changed as follows, similarly to the thickness T3.
  • the thickness T4 of the intermediate insulating film 39 may be the maximum thickness when the thickness of the intermediate insulating film 39 is measured at a plurality of locations in the outer peripheral region 12. It may be the minimum thickness when the thickness of 39 is measured.
  • the thickness T1 of the projecting portion 28a is defined as the maximum thickness when the thickness of the projecting portion 28a is measured at a plurality of locations on the field plate 25e, and the thickness of the laminated structure of the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38A is Even if the thickness T3 is defined as the minimum thickness when the thickness of the laminated structure of the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38A is measured at a plurality of locations in the outer peripheral region 12, the thickness T1 of the protruding portion 28a is It is preferably thinner than the thickness T3 of the laminated structure of the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38A.
  • the thickness T1 of the protruding portion 28a is thicker than the thickness T5 of the barrier layer 40.
  • the thickness T5 of the barrier layer 40 is thinner than the thickness T1 of the protrusion 28a.
  • the thickness T1 of the projecting portion 28a is thicker than the thickness T6 of the insulating film 38A. Note that the thickness T1 of the projecting portion 28a may be less than or equal to the thickness T6 of the insulating film 38A.
  • the thickness T5 of the barrier layer 40 is the distance between the surface 39s of the intermediate insulating film 39 and the surface 40s of the barrier layer 40 in the z direction.
  • the thickness T5 of the barrier layer 40 is the average thickness when the thickness of the barrier layer 40 is measured at multiple points.
  • the thickness T6 of the insulating film 38 is the distance between the substrate surface 30s of the semiconductor substrate 30 and the surface 38s of the insulating film 38 in the z direction.
  • the thickness T6 of the insulating film 38A is the average thickness when the thickness of the insulating film 38A is measured at a plurality of locations.
  • the thickness T5 of the barrier layer 40 is not limited to the above average thickness, and may be changed as follows.
  • the thickness T5 of the barrier layer 40 may be the maximum thickness when the thickness of the barrier layer 40 is measured at a plurality of locations in the outer peripheral region 12, or may be the thickness of the barrier layer 40 at a plurality of locations in the outer peripheral region 12. It may be the minimum thickness when measuring the thickness.
  • the thickness T6 of the insulating film 38A may be changed as follows, similarly to the thickness T5.
  • the thickness T6 of the insulating film 38 may be the maximum thickness when the thickness of the insulating film 38A is measured at a plurality of locations in the outer peripheral region 12, or may be the thickness of the insulating film 38A at a plurality of locations in the outer peripheral region 12. It may be the minimum thickness when measuring the thickness.
  • a lower end portion of the embedded electrode portion 27 is embedded in an upper portion of the guard ring 25a.
  • a p + -type contact region 25p is formed in a portion corresponding to the embedded electrode portion 27 in the guard ring 25a.
  • As a p-type dopant for contact region 25p for example, B, Al, or the like is used.
  • the impurity concentration of contact region 25p is higher than that of guard ring 25a, and is, for example, 5 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 or less.
  • the barrier layer 40 is a stepped layer covering both the intermediate insulating film 39 and the field plate 25e.
  • the barrier layer 40 has a plate cover portion 41 that covers the plate body portion 28 .
  • a stepped portion 42 is formed in a portion of the plate cover portion 41 that covers both ends in the width direction of the field plate 25e.
  • the width direction of the field plate 25e is a direction perpendicular to the extending direction of the field plate 25e when viewed from the z direction. Since the projecting portion 28a protrudes from the outer edge of the guard ring 25a when viewed in the z direction, the stepped portion 42 is located outside the outer edge of the guard ring 25a.
  • the stepped portion 42 is positioned outside the outer edge of the guard ring 25a. It can be said that there is In this embodiment, the entire stepped portion 42 is located outside the outer edge of the guard ring 25a when viewed in the z direction.
  • the plate cover portion 41 of the barrier layer 40 has a shape that follows the surface shape of the plate body portion 28 . That is, the plate cover portion 41 includes an inclined surface 41a that covers the inclined surface 28b of the plate body portion 28, a curved portion 41b that covers the curved surface 28c of the plate body portion 28, and a surface of the plate body portion 28 (for example, the field plate 25e). and a surface portion 41c covering the surface 25s).
  • the plate cover portion 41 of the barrier layer 40 has a smoothly curved shape along the surface shape of the plate body portion 28 .
  • the passivation film 13 is laminated on the barrier layer 40 .
  • the field plate 25h has a protruding portion 28a extending on the side opposite to the field plate 25g, which is longer than the protruding portion 28a of the field plate 25e.
  • gate fingers 23A (23B) and an emitter lead-out portion 24 are formed at positions overlapping with the well region 34A when viewed in the z direction.
  • Gate finger 23A (23B) is formed at a position spaced outward from emitter electrode 21 .
  • the gate finger 23A has a gate layer 23a formed on the surface 38s of the insulating film 38 and a gate wiring 23b formed on the surface 40s of the barrier layer 40. As shown in FIG. 6, the gate finger 23A has a gate layer 23a formed on the surface 38s of the insulating film 38 and a gate wiring 23b formed on the surface 40s of the barrier layer 40. As shown in FIG. 6, the gate finger 23A has a gate layer 23a formed on the surface 38s of the insulating film 38 and a gate wiring 23b formed on the surface 40s of the barrier layer 40. As shown in FIG.
  • the gate layer 23a is made of polysilicon, for example, and is formed so as to surround the emitter electrode 21 from the device side surface 10c, the device side surface 10a, and the device side surface 10d (both of which are shown in FIG. 1).
  • the gate layer 23 a is covered with an intermediate insulating film 39 .
  • An oxide film 23c is formed on the gate layer 23a.
  • the gate wiring 23b is provided at a position overlapping the gate layer 23a when viewed in the z direction.
  • the gate wiring 23b is integrated with the gate electrode 22 .
  • An outer peripheral opening 53 penetrating through both the intermediate insulating film 39 and the oxide film 23c is provided at a position corresponding to the gate finger 23A in the intermediate insulating film 39 and the oxide film 23c.
  • the gate layer 23 a is exposed through the outer peripheral opening 53 .
  • the gate wiring 23b enters the outer peripheral opening 53 and is in contact with the gate layer 23a.
  • the outer peripheral opening 53 constitutes a contact hole through which the gate wiring 23b contacts the gate layer 23a.
  • the gate wiring 23b includes an embedded electrode portion 23ba provided in the outer peripheral opening 53, and a wiring body portion 23bb having a projecting portion 23bc that projects laterally beyond the embedded electrode portion 23ba and covers the intermediate insulating film 39. include.
  • the gate wiring 23b has a barrier metal layer 23m.
  • the barrier metal layer 23m is formed on the surface 39s of the intermediate insulating film 39, the inner side surface 53a forming the outer peripheral opening 53, and the surface (substrate surface 30s) of the drift layer 33 opened by the outer peripheral opening 53.
  • Barrier metal layer 23m is formed of, for example, a laminated structure of Ti and TiN. Therefore, the barrier metal layer 23m forms a portion of the embedded electrode portion 23ba in contact with the inner side surface 53a, the surface of the drift layer 33, and a portion of the wiring body portion 23bb in contact with the surface 39s of the intermediate insulating film 39.
  • An electrode layer 23n made of a material containing AlCu is provided on the barrier metal layer 23m.
  • the gate wiring 23b is formed of a laminate structure of the barrier metal layer 23m and the electrode layer 23n. Therefore, in the present embodiment, it can be said that the embedded electrode portion 23ba and the wiring body portion 23bb are integrally formed.
  • the thickness T7 of the projecting portion 23bc is equal to the thickness T1 (see FIG. 5) of the projecting portion 28a of the field plate 25e.
  • the difference between the thickness T7 and the thickness T1 is, for example, within 20% of the thickness T7, it can be said that the thickness T7 and the thickness T1 are equal.
  • a contact region 23d which is a p + -type semiconductor region, is formed in a portion of the gate layer 23a where the buried electrode portion 23ba is buried.
  • the p-type dopant for contact region 23d for example, B, Al, or the like is used.
  • the impurity concentration of contact region 23d is higher than that of well region 34A, and is, for example, 5 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 or less.
  • the wiring body portion 23bb is provided on the embedded electrode portion 23ba.
  • the wiring body portion 23bb protrudes from the intermediate insulating film 39 on the side opposite to the well region 34A. In other words, the wiring body portion 23bb protrudes above the intermediate insulating film 39 .
  • the projecting portion 23bc constitutes a portion of the wiring main body portion 23bb that extends outward from the outer peripheral opening portion 53 . More specifically, when viewed from the z-direction, the projecting portion 23bc extends outward from the outer peripheral opening 53 in the direction orthogonal to the direction in which the gate wiring 23b extends, that is, the outer peripheral opening in the width direction of the gate wiring 23b. It constitutes a portion extending outward from the portion 53 .
  • the wiring body portion 23bb is curved and inclined toward the surface 39s of the intermediate insulating film 39 as it goes outward in the width direction of the gate wiring 23b.
  • the wiring body portion 23bb is formed by wet etching. It can also be said that the shape of the wiring body portion 23bb is a shape processed by wet etching. In this embodiment, the shape of the wiring body portion 23bb is the same as the shape of the plate body portion 28 of the field plate 25e.
  • the barrier layer 40 is a stepped layer covering both the intermediate insulating film 39 and the gate fingers 23A.
  • the wiring cover portion 43 that covers the wiring main body portion 23bb in the barrier layer 40 has a shape along the surface shape of the wiring main body portion 23bb.
  • the wiring cover portion 43 of the barrier layer 40 has a smoothly curved shape along the surface shape of the wiring body portion 23bb.
  • the passivation film 13 is laminated on the barrier layer 40 .
  • the emitter lead-out portion 24 is made of a metal film and formed on the surface 40 s of the barrier layer 40 .
  • the emitter lead-out portion 24 is formed in the outer peripheral portion of the well region 34A.
  • a peripheral opening 54 penetrating all of the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38 is provided at a position corresponding to the emitter lead-out portion 24 in the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38 .
  • the well region 34A is exposed through the outer peripheral opening 54.
  • the emitter lead-out portion 24 enters the outer peripheral opening 54 and contacts the well region 34A.
  • the outer peripheral opening 54 constitutes a contact hole through which the emitter lead-out portion 24 contacts the well region 34A.
  • the emitter lead-out portion 24 includes an embedded electrode portion 24a embedded in the outer peripheral opening 54, a wiring body portion 24b having a protruding portion 24c that protrudes laterally from the embedded electrode portion 24a and covers the intermediate insulating film 39, including.
  • the emitter routing section 24 has a barrier metal layer 24m.
  • the barrier metal layer 24m is formed on the surface 39s of the intermediate insulating film 39, the inner side surface 54a forming the outer peripheral opening 54, and the surface (substrate surface 30s) of the drift layer 33 opened by the outer peripheral opening 54.
  • Barrier metal layer 24m is formed of, for example, a laminated structure of Ti and TiN. Therefore, the barrier metal layer 24m constitutes a portion of the embedded electrode portion 24a in contact with the inner side surface 54a, the surface of the drift layer 33, and a portion of the wiring body portion 24b in contact with the surface 39s of the intermediate insulating film 39. ing.
  • An electrode layer 24n made of a material containing AlCu is provided on the barrier metal layer 24m.
  • the emitter lead-out portion 24 is formed of a laminated structure of the barrier metal layer 24m and the electrode layer 24n. Therefore, in the present embodiment, it can be said that the embedded electrode portion 24a and the wiring body portion 24b are integrally formed.
  • the projecting portion 24c is positioned within the well region 34A when viewed from the z direction.
  • the thickness T8 of the projecting portion 24c is equal to the thickness T1 (see FIG. 5) of the projecting portion 28a of the field plate 25e.
  • the difference between the thickness T8 and the thickness T1 is, for example, within 20% of the thickness T8, it can be said that the thickness T8 and the thickness T1 are equal.
  • a lower end portion of the embedded electrode portion 24a is embedded in an upper portion of the well region 34A.
  • a p + -type contact region 34B is formed in a portion of the well region 34A corresponding to the embedded electrode portion 24a.
  • the p-type dopant for contact region 34B for example, B, Al, or the like is used.
  • the impurity concentration of the contact region 34B is higher than that of the well region 34A, and is, for example, 5 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 or less.
  • the wiring body portion 24b is provided on the embedded electrode portion 24a.
  • the wiring body portion 24b protrudes from the intermediate insulating film 39 on the side opposite to the well region 34A. In other words, the wiring body portion 24b protrudes upward from the intermediate insulating film 39 .
  • the projecting portion 24c constitutes a portion of the wiring body portion 24b that extends outward from the outer peripheral opening portion 54. As shown in FIG. More specifically, when viewed from the z-direction, the protruding portion 24c extends outward from the outer peripheral opening 54 in the direction orthogonal to the direction in which the emitter routing portion 24 extends, that is, extends in the width direction of the emitter routing portion 24. Of these, the portion extending outward from the outer peripheral opening 54 is configured.
  • the wiring body portion 24b is curved and inclined toward the surface 39s of the intermediate insulating film 39 as it goes outward in the width direction of the emitter routing portion 24 .
  • the wiring body portion 24b is formed by wet etching. It can also be said that the shape of the wiring body portion 24b is a shape processed by wet etching. In this embodiment, the shape of the wiring body portion 24b is the same as the shape of the plate body portion 28 of the field plate 25e.
  • the barrier layer 40 is a stepped layer covering both the intermediate insulating film 39 and the emitter lead-out portion 24 .
  • the wiring cover portion 44 that covers the wiring main body portion 24b in the barrier layer 40 has a shape along the surface shape of the wiring main body portion 24b.
  • the wiring cover portion 44 of the barrier layer 40 has a smoothly curved shape along the surface shape of the wiring body portion 24b.
  • the passivation film 13 is laminated on the barrier layer 40 .
  • an equipotential ring 26 is formed outside the FLR portion 25 .
  • the equipotential ring 26 includes a channel stop region 26a of a first conductivity type (n + type) formed on the surface of the drift layer 33 (substrate surface 30s), an insulating film 38 and an intermediate insulating film. 39 , and surface-side wiring 26 c provided on the surface 39 s of the intermediate insulating film 39 .
  • the channel stop region 26a is formed from a position overlapping with the surface-side wiring 26c when viewed from the z direction to the side surface 10a of the device.
  • the channel stop region 26a is arranged outside (near the side surface 10a of the device) with respect to the internal wiring 26b.
  • the impurity concentration of channel stop region 26a is, for example, the same as that of emitter region 36 (see FIG. 3), which is 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 or more and 5 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 or less. In this case, for example, channel stop region 26a is formed in the same step as emitter region 36 is formed.
  • the internal wiring 26 b is provided on the surface 38 s of the insulating film 38 and covered with the intermediate insulating film 39 .
  • the internal wiring 26b is made of an electrode material such as polysilicon.
  • the internal wiring 26b is formed in the same process as the gate layer 23a (see FIG. 5) of the gate finger 23A.
  • An oxide film 26d is formed on the surface of the internal wiring 26b.
  • a peripheral opening 55 is provided at a position corresponding to the channel stop region 26a among the barrier layer 40, the intermediate insulating film 39, and the oxide film 23c.
  • the outer peripheral opening 55 penetrates the intermediate insulating film 39, the insulating film 38, and the substrate-side insulating film 38B in the z-direction. As a result, the channel stop region 26a is exposed through the outer peripheral opening 55.
  • the surface-side wiring 26c enters the outer peripheral opening 55 and is in contact with the channel stop region 26a. In other words, these outer peripheral openings 55 form contact holes through which the surface-side wiring 26c contacts the channel stop region 26a.
  • a peripheral opening 56 is provided at a position corresponding to the internal wiring 26b among the barrier layer 40, the intermediate insulating film 39, and the oxide film 26d.
  • the internal wiring 26b penetrates both the intermediate insulating film 39 and the oxide film 26d in the z-direction.
  • the internal wiring 26b is exposed through the outer peripheral opening 56.
  • the surface-side wiring 26c enters the outer peripheral opening 56 and is in contact with the internal wiring 26b.
  • the outer peripheral opening 56 constitutes a contact hole for the surface-side wiring 26c to come into contact with the internal wiring 26b.
  • the surface-side wiring 26c includes two embedded electrode portions 26f and 26g, a wiring body portion 26i having a projecting portion 26h that projects laterally from the embedded electrode portions 26f and 26g and overlaps the intermediate insulating film 39, including.
  • the surface-side wiring 26c has a barrier metal layer 26m.
  • the barrier metal layer 26m includes a surface 39s of the intermediate insulating film 39, an inner side surface 55a forming the outer peripheral opening 55, a surface (substrate surface 30s) of the drift layer 33 opened by the outer peripheral opening 55, and the outer peripheral opening. 56 and the surface of the internal wiring 26b opened by the outer peripheral opening 56.
  • the barrier metal layer 26m constitutes a portion of the embedded electrode portion 26f in contact with the inner side surface 55a and a portion in contact with the surface of the channel stop region 26a.
  • the barrier metal layer 26m constitutes a portion of the embedded electrode portion 26g that contacts the inner side surface 56a and a portion that contacts the surface of the internal wiring 26b. Further, the barrier metal layer 26m constitutes a portion of the wiring body portion 26i that is in contact with the surface 39s of the intermediate insulating film 39.
  • Barrier metal layer 26m is formed of, for example, a laminated structure of Ti and TiN.
  • An electrode layer 26n made of a material containing AlCu is provided on the barrier metal layer 26m. That is, the surface-side wiring 26c is formed of a layered structure of the barrier metal layer 26m and the electrode layer 26n. Therefore, in this embodiment, it can be said that the embedded electrode portions 26f and 26g and the wiring body portion 26i are integrally formed.
  • the embedded electrode portion 26f is provided at a position overlapping both the channel stop region 26a and the wiring body portion 26i when viewed from the z direction.
  • the embedded electrode portion 26f penetrates all of the insulating films 38 and 38B on the channel stop region 26a and the intermediate insulating film 39 on the insulating film 38 in the z-direction.
  • the embedded electrode portion 26g is provided at a position overlapping both the internal wiring 26b and the wiring body portion 26i when viewed from the z direction.
  • the embedded electrode portion 26g is positioned more inward than the embedded electrode portion 26f.
  • the embedded electrode portion 26g penetrates both the oxide film 26d on the internal wiring 26b and the intermediate insulating film 39 in the z-direction. In this embodiment, the embedded electrode portion 26g is embedded above the internal wiring 26b.
  • the wiring body portion 26i is provided on the embedded electrode portions 26f and 26g.
  • the wiring body portion 26 i protrudes from the intermediate insulating film 39 on the side opposite to the drift layer 33 . That is, the wiring body portion 26i protrudes above the intermediate insulating film 39 .
  • the projecting portion 26h constitutes an end portion of the wiring main body portion 26i and a portion of the wiring main body portion 26i between the embedded electrode portion 26f and the embedded electrode portion 26g when viewed from the z direction. More specifically, when viewed from the z-direction, the projecting portion 26h includes both end portions in a direction perpendicular to the direction in which the surface-side wiring 26c extends, i. and a portion between the embedded electrode portion 26f and the embedded electrode portion 26g in the direction.
  • the thickness T9 of the projecting portion 26h is equal to the thickness T1 (see FIG. 5) of the projecting portion 28a of the field plate 25e.
  • the difference between the thickness T9 and the thickness T1 is, for example, within 20% of the thickness T8, it can be said that the thickness T9 and the thickness T1 are equal.
  • the barrier layer 40 is a stepped layer that covers both the intermediate insulating film 39 and the surface-side wiring 26c.
  • the wiring cover portion 45 covering the wiring body portion 26i in the barrier layer 40 has a shape along the surface shape of the wiring body portion 26i.
  • the wiring cover portion 45 of the barrier layer 40 has a smoothly curved shape along the surface shape of the wiring body portion 26i.
  • the passivation film 13 is laminated on the barrier layer 40 .
  • the peripheral region 12 is covered with a passivation film 13.
  • the barrier layer 40 is covered with the passivation film 13 when viewed from the z direction. Therefore, it can be said that the barrier layer 40 is provided between the passivation film 13 and the drift layer 33 .
  • the passivation film 13 is provided at a position above the intermediate insulating film 39 and overlapping the intermediate insulating film 39 when viewed in the z direction. In other words, it can be said that the passivation film 13 covers the intermediate insulating film 39 .
  • FIGS. 8 to 21 show a simplified configuration of the semiconductor device 10 showing the manufacturing process. Therefore, the shape and size of the components of the semiconductor device 10 shown in FIGS. 8 to 21 may differ from the shapes and sizes of the components of the semiconductor device 10 shown in FIGS.
  • FIGS. 8 to 21 show manufacturing processes of a portion of the cell region 11 and a portion of the FLR section 25, respectively. 8 to 21 for the sake of convenience, the manufacturing method of one semiconductor device 10 will be described below.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 of the present embodiment is not limited to manufacturing one semiconductor device 10, and may be manufacturing a plurality of semiconductor devices 10.
  • FIG. 8 to 21 show a simplified configuration of the semiconductor device 10 showing the manufacturing process. Therefore, the shape and size of the components of the semiconductor device 10 shown in FIGS. 8 to 21 may differ from the shapes and sizes of the components of the semiconductor device 10 shown in FIGS.
  • FIGS. 8 to 21 show manufacturing processes of a portion of the cell region 11 and a portion of the FLR section 25, respectively. 8 to 21 for the sake
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment includes a step of preparing a semiconductor substrate 830 made of a material containing Si.
  • the semiconductor substrate 830 has an n ⁇ type drift layer 33 as a first conductivity type semiconductor layer.
  • Drift layer 33 is formed over the entire semiconductor substrate 830 .
  • the semiconductor substrate 830 has a substrate front surface 830s and a substrate rear surface (not shown) facing opposite sides in the thickness direction (z direction). Therefore, it can be said that the substrate surface 830 s is the surface of the drift layer 33 .
  • Drift layer 33 is formed over the entire semiconductor substrate 830 . Therefore, drift layer 33 is formed in both cell region 11 and peripheral region 12 .
  • the step of preparing the semiconductor substrate 830 corresponds to "the step of forming the first semiconductor layer of the first conductivity type in the peripheral region".
  • the method of manufacturing the semiconductor device 10 of the present embodiment includes a step of forming a substrate-side insulating film 838B on a portion of the substrate surface 830s of the semiconductor substrate 830 corresponding to the outer peripheral region 12.
  • the substrate-side insulating film 838B is an insulating film corresponding to the substrate-side insulating film 38B of the semiconductor device 10 .
  • the step of forming the substrate-side insulating film 838B includes a step of thermally oxidizing the semiconductor substrate 830 to form a first insulating layer on the substrate surface 830s, a step of wet-etching the first insulating layer, and a step of dry-etching the first insulating layer. and etching.
  • an oxide film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 830 by thermally oxidizing the semiconductor substrate 830 .
  • the oxide film is formed of a silicon oxide film (SiO 2 ).
  • the oxide film is removed from the substrate surface 830s of the semiconductor substrate 830 other than the peripheral region 12 . More specifically, the thickness of the oxide film is first reduced by wet etching the oxide film.
  • the oxide film is partially thinned using a mask. Subsequently, the oxide film is removed by dry etching. In the peripheral region 12, the portion exposed by the mask is removed by dry etching.
  • a substrate-side insulating film 838B is formed on the substrate surface 830s of the semiconductor substrate 830 through the above steps.
  • the step of forming the substrate-side insulating film 838B includes thermally oxidizing both the surface of the first semiconductor layer and the surface of the second semiconductor region to form the first insulating layer (oxide film). and dry etching after wet etching the first insulating layer.
  • the method of manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment includes a step of forming a p-type well region 834 as a semiconductor region of the second conductivity type in a semiconductor substrate 830 .
  • a p-type impurity is selectively implanted into the substrate surface 830 s of the semiconductor substrate 830 .
  • the p-type impurity is diffused by heat-treating the semiconductor substrate 830 .
  • a well region 834 is formed.
  • Well region 834 is partially formed in drift layer 33 .
  • the surface of the well region 834 constitutes the substrate surface 830 s and is continuous with the surface of the drift layer 33 .
  • well region 834 includes well region 34A and guard rings 25a to 25d (guard ring 25d is not shown in FIG. 9).
  • the step of forming the well region 834 in the semiconductor substrate 830 corresponds to "the step of partially forming the second semiconductor region of the second conductivity type in the first semiconductor layer". It can also be said that the well region 834 is covered with the substrate-side insulating film 838B.
  • the method of manufacturing the semiconductor device 10 of the present embodiment includes a step of forming a plurality of trenches 835 in portions of the semiconductor substrate 830 corresponding to the cell regions 11 .
  • a trench mask (not shown) is formed on the substrate surface 830 s of the semiconductor substrate 830 .
  • the trench mask is then selectively etched. That is, the region of the trench mask where the trench 835 is to be formed is etched as viewed in the z-direction.
  • the trench mask exposes regions of the substrate surface 830s of the semiconductor substrate 830 where the trenches 835 are to be formed.
  • a region of the substrate surface 830s of the semiconductor substrate 830 where the trench 835 is to be formed is etched. A trench 835 is thereby formed in the semiconductor substrate 830 .
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment includes a step of forming an insulating film 838 and a step of forming an electrode.
  • the step of forming the insulating film 838 first, the semiconductor substrate 830 is thermally oxidized to form an oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate 830 including the inner surface of each trench 835 .
  • the insulating film 838 is formed of a silicon oxide film (SiO 2 ).
  • SiO 2 silicon oxide film
  • an insulating film 838 is formed in the cell region 11 of the substrate surface 830s of the semiconductor substrate 830 .
  • the insulating film 838 is an insulating film corresponding to the insulating film 38 .
  • the insulating film 838 in the cell region 11 is a gate insulating film and is also formed on the inner surface of each trench 835 .
  • the insulating film 838 is laminated on the surface 838Bs of the substrate-side insulating film 838B.
  • the step of forming the substrate-side insulating film 838B and the insulating film 838 corresponds to "the step of forming the first insulating film”.
  • an electrode material PS such as polysilicon is embedded in each trench 835 and formed on the substrate surface 830 s of the semiconductor substrate 830 .
  • the gate trench 22A and the emitter trench 21A are formed.
  • the method of manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment includes the steps of etching the electrode material PS and forming an insulating film 838 on the electrode material PS.
  • the electrode material PS on the substrate surface 830s of the semiconductor substrate 830 is removed by etching.
  • the electrode material PS of the gate fingers 23A and 23B and the gate electrode 22 in the outer peripheral region 12 and the electrode material PS of the internal wiring 26b of the equipotential ring 26 are not etched.
  • the electrode material PS embedded in each trench 835, the electrode material PS forming the gate fingers 23A and 23B and the gate electrode 22, and the equipotential ring 26 and the electrode material PS forming the internal wiring 26b are oxidized.
  • an insulating film 838 is formed on each electrode material PS.
  • the electrode material PS of the gate fingers 23A and 23B is a component corresponding to the gate layer 23a
  • the insulating film 838 on the electrode material PS is the oxide film 23c of the gate fingers 23A and 23B and the internal wiring 26b of the equipotential ring 26. This film corresponds to the oxide film 26d of .
  • the method of manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment includes steps of forming a base region 34, an emitter region 36, and a channel stop region 26a (see FIG. 7). Specifically, by selectively implanting and diffusing n-type and p-type dopants into a portion of the substrate surface 830 s of the semiconductor substrate 830 corresponding to the cell region 11 , the p-type base region 34 Then, an n + -type emitter region 36 and a channel stop region 26a are formed in this order. That is, the emitter region 36 and the channel stop region 26a are formed in the same process.
  • the method of manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment includes a step of forming an intermediate insulating film 839.
  • the intermediate insulating film 839 is formed of a silicon oxide film (SiO 2 ) and is formed over the entire substrate surface 830s of the semiconductor substrate 830 by chemical vapor deposition (CVD), for example.
  • the intermediate insulating film 839 is an insulating film corresponding to the intermediate insulating film 39 .
  • An intermediate insulating film 839 is stacked on the insulating film 838 .
  • an insulating film having a two-layer structure of an insulating film 838 and an intermediate insulating film 839 formed on the substrate surface 830s of the semiconductor substrate 830 is formed.
  • an insulating film having a three-layer structure including a substrate-side insulating film 838B formed on the substrate surface 830s of the semiconductor substrate 830, an insulating film 838, and an intermediate insulating film 839 is formed.
  • the steps of forming the substrate-side insulating film 838B, the insulating film 838, and the intermediate insulating film 839 are the "step of forming an insulating film covering a plurality of cells in the cell region" and the "step of forming the first semiconductor film. forming a peripheral insulating film covering the surface of the layer and the surface of the second semiconductor region”.
  • the step of forming the substrate-side insulating film 838B, the insulating film 838, and the intermediate insulating film 839 is defined as "a silicon oxide film covering the surface of the first semiconductor layer and the surface of the second semiconductor region. forming the formed peripheral insulating film”.
  • the method of manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment includes a step of forming an opening.
  • an opening 861 is formed through intermediate insulating film 839 and insulating film 838 by etching. Opening 861 in cell region 11 exposes base region 34 .
  • a recess 831 is formed in the substrate surface 830 s of the semiconductor substrate 830 corresponding to the base region 34 by the opening 861 .
  • an opening 862 is formed by etching so as to penetrate the intermediate insulating film 839, the insulating film 838, and the substrate-side insulating film 838B.
  • the openings 862 in the outer peripheral region 12 expose, for example, the guard rings 25a-25d individually.
  • the openings 862 form recesses 832 in the substrate surface 830s of the semiconductor substrate 830 corresponding to the guard rings 25a-25d.
  • Another opening 862 may expose the well region 34A corresponding to the gate fingers 23A and 23B, or may expose the well region 34A corresponding to the emitter routing portion 24.
  • the step of forming the opening corresponds to "the step of forming an opening in the peripheral insulating film that exposes part of the surface of the second semiconductor region".
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment includes a step of forming the base contact region 37 and the contact region 25p. Specifically, p + -type base contact region 37 and contact region 25p are formed by ion-implanting and diffusing a p-type dopant through an opening into substrate surface 830s of semiconductor substrate 830, respectively. be.
  • the method of manufacturing the semiconductor device 10 of the present embodiment includes a step of forming the contact region 34B in a portion of the well region 34A exposed from the opening 862 corresponding to the emitter routing portion 24. there is This step is performed, for example, in the same step as the step of forming base contact region 37 and contact region 25p.
  • the method of manufacturing the semiconductor device 10 of the present embodiment includes an emitter electrode 21, a gate electrode 22, gate fingers 23A and 23B, an emitter lead-out portion 24, field plates 25e to 25h, and equipotential electrodes.
  • a step of forming the ring 26 is provided.
  • the step of forming the emitter electrode 21, the gate electrode 22, the gate fingers 23A and 23B, the emitter lead-out portion 24, the field plates 25e to 25h, and the equipotential ring 26 is referred to as "the step of forming the electrode portion.” It corresponds to both "the process of forming the outer peripheral electrode portion".
  • 17 and 18 show emitter electrode 21 and field plates 25e to 25g.
  • a first metal layer is formed on the surface 39s of the intermediate insulating film 39 and the inner surfaces of the openings 861 and 862 by, for example, sputtering using titanium (Ti).
  • a second metal layer is formed on the first metal layer by sputtering using titanium nitride (TiN).
  • TiN titanium nitride
  • a barrier metal layer 823 is formed.
  • the barrier metal layer 823 includes the barrier metal layer 21e of the emitter electrode 21, the barrier metal layer 23m of the gate finger 23A (23B), the barrier metal layer 24m of the emitter lead-out portion 24, and the barrier metal layer 25m of the field plates 25e to 25h. , and the barrier metal layer 26 m of the equipotential ring 26 . That is, in this embodiment, the barrier metal layers 21e, 23m, 24m, 25m and 26m are formed by the same process.
  • the embedded electrode portion 821 and the electrode layer 822 are integrally formed by sputtering using AlCu.
  • the embedded electrode portion 821 is a portion embedded in the openings 861 and 862 .
  • the electrode layer 822 is formed over the entire intermediate insulating film 39 when viewed from the z direction.
  • the electrode layer 822 by etching the electrode layer 822, the electrode layer 21f of the emitter electrode 21, the electrode layer 23n of the gate electrode 22 and the gate fingers 23A and 23B, and the electrode layer 24n of the emitter lead-out portion 24 are etched. , the electrode layers 24n of the field plates 25e to 25h, and the electrode layers 822 corresponding to the electrode layers 26n of the equipotential ring 26 are formed. That is, in this embodiment, the electrode layers 21f, 23n, 24n, 25n, and 26n are formed by the same process.
  • the body portion 24b, the embedded electrode portions 27 and the plate body portion 28 of the field plates 25e to 25h, and the embedded electrode portions 26f and 26g and the wiring body portion 26i of the equipotential ring 26 are formed by the same process.
  • FIG. 18 shows emitter electrode 21 and electrode layers 822 corresponding to field plates 25e to 25g.
  • an electrode layer 822 corresponding to emitter electrode 21, gate electrode 22, gate fingers 23A and 23B, emitter lead-out portion 24, field plates 25e to 25h, and equipotential ring 26 is formed, for example.
  • the thickness of the electrode layer 822 corresponding to the emitter lead-out portion 24, the field plates 25e to 25h, and the equipotential ring 26 is reduced by etching.
  • the electrode layer 822 is etched so as to have a thickness of 2 ⁇ m or less.
  • the emitter lead-out portion 24, the field plates 25e to 25h, and the equipotential ring 26 are formed. Note that FIG. 19 shows field plates 25e to 25g.
  • the thickness of the electrode layer 822 corresponding to the insulating film 38A and the intermediate insulating film 39 among the electrode layers 822 is reduced to the thickness of the electrode layer corresponding to the insulating film 38 and the intermediate insulating film 39. It can be said that the step of making the thickness thinner than the thickness of 822 is included.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment includes a step of forming a barrier layer 840.
  • the barrier layer 840 is an insulating layer corresponding to the barrier layer 40 of the semiconductor device 10 .
  • the barrier layer 840 is made of a material having a smaller diffusion coefficient than the intermediate insulating film 839 and the insulating films 838 and 838B.
  • the barrier layer 840 in the outer peripheral region 12 is made of a material containing silicon nitride (SiN), and is formed by, for example, CVD to form the surface 39s of the intermediate insulating film 39, the gate fingers 23A and 23B, the emitter lead-out portion 24, and the field plate.
  • the barrier layer 840 is formed stepwise.
  • the step of forming the barrier layer 840 is “a step of forming a barrier layer having a smaller diffusion lock number than the peripheral insulating film in a stepped manner so as to cover both the peripheral insulating film and the projecting portion”.
  • the step of forming the barrier layer 840 corresponds to "the step of forming a barrier layer made of a silicon nitride film in a stepped manner so as to cover both the peripheral insulating film and the projecting portion".
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment includes a step of forming the passivation film 13.
  • a passivation layer made of a material having a diffusion coefficient larger than that of the barrier layer 840, such as an organic material such as polyimide, includes the emitter electrode 21, the gate electrode 22, the gate fingers 23A and 23B, the field plates 25e to 25h, and the passivation layer. It is formed over the entire substrate surface 830 s of the semiconductor substrate 830 when viewed from the z-direction so as to cover the equipotential ring 26 . Subsequently, an opening is formed by etching to expose the emitter electrode 21 and the gate electrode 22 .
  • a passivation film 13, an emitter electrode pad 16 and a gate electrode pad 17 are formed.
  • a passivation film 13 covers the barrier layer 40 .
  • the step of forming the passivation film 13 corresponds to "the step of laminating a passivation film having a diffusion coefficient larger than that of the barrier layer on the barrier layer”.
  • the step of forming the passivation film 13 corresponds to "the step of laminating a passivation film formed of an organic insulating film on the barrier layer”.
  • the method of manufacturing the semiconductor device 10 of the present embodiment includes steps of forming the buffer layer 32, the collector layer 31, and the collector electrode 29. Specifically, the buffer layer 32 and the collector layer 31 are formed in order by ion-implanting and diffusing n-type and p-type dopants to the back surface of the semiconductor substrate 830 . Subsequently, a collector electrode 29 is formed on the surface of the collector layer 31 opposite to the buffer layer 32 .
  • the semiconductor device 10 is manufactured. 8 to 21 show a part of the manufacturing process of the semiconductor device 10, and the manufacturing method of the semiconductor device 10 may include processes not shown in FIGS.
  • a passivation film 13 which is an organic insulating film such as polyimide, is formed over the entire main surface 10s of the device in order to protect it from external ions. That is, the passivation film 13 covers the entire peripheral region 12 .
  • the passivation film 13 has a large diffusion coefficient, there is a possibility that external ions may diffuse through the passivation film 13 and pass through.
  • intermediate insulating film 39 and insulating films 38 and 38A having a silicon oxide film are charged by external ions passing through passivation film 13
  • intermediate insulating film 39 and insulating film 38A in peripheral region 12 are charged with external ions.
  • the spread of the electric field of each of the guard rings 25a to 25d will be different, and there is a possibility that the breakdown voltage will be lower than the preset withstand voltage.
  • the barrier layer may be provided, for example, on surface 39s of intermediate insulating film 39 and surfaces of field plates 25e to 25h.
  • the surface 39s of the intermediate insulating film 39 and the surfaces of the field plates 25e to 25h of the barrier layer The portion of has a stepped shape.
  • the stepped portion of the barrier layer becomes large, cracks may occur. If cracks occur in the barrier layer, external ions may enter the intermediate insulating film 39 through the cracks and electrify the intermediate insulating film 39 .
  • the field plates 25e to 25h are formed so that the thickness T1 of the projecting portion 28a is thinner than the thickness T2 of the electrode body portion 21c of the emitter electrode 21.
  • FIG. 3 the stepped shape of the barrier layer 40 covering the projecting portion 28a becomes smaller than the stepped shape of the barrier layer 40 covering the electrode body portion 21c of the emitter electrode 21 (not shown in FIG. 3). Therefore, cracks are suppressed from being generated in the stepped portions of the barrier layer 40, so that charging of the intermediate insulating film 39 by external ions due to the cracks can be suppressed.
  • the cell region 11 of the semiconductor device 10 includes the emitter electrode 21 having the electrode body portion 21c laminated on the intermediate insulating film 39.
  • the semiconductor device 10 includes an intermediate insulating film 39 and a barrier layer 40 which is a stepped layer formed by covering the field plates 25e to 25h together with the protruding portion 28a and has a smaller diffusion coefficient than the intermediate insulating film 39 and the insulating film 38. and a passivation film 13 laminated on the barrier layer 40 and having a diffusion coefficient larger than that of the barrier layer 40 .
  • the thickness T1 of the projecting portion 28a is thinner than the thickness T2 of the electrode body portion 21c.
  • the emitter lead-out portion 24, and the equipotential ring 26 since cracks are less likely to occur in the stepped portions of the barrier layer 40, external ions are released into the barrier layer 40 due to the cracks. 40 can be suppressed.
  • the thickness T1 of the projecting portion 28a of the field plates 25e to 25h is thinner than the total thickness T3 of the thickness T6 of the insulating film 38A and the thickness T4 of the intermediate insulating film 39; With this configuration, cracks are less likely to occur in the stepped portions of the barrier layer 40 covering the field plates 25e to 25h.
  • the field plates 25e to 25h have a configuration in which the projecting portion 28a and the embedded electrode portion 27 are integrated. With this configuration, the number of steps for manufacturing the field plates 25e to 25h can be reduced compared to the case where the projecting portions 28a of the field plates 25e to 25h and the embedded electrode portions 27 are separately formed. , the manufacturing process of the field plates 25e to 25h can be simplified.
  • the projecting portions 28a of the field plates 25e to 25h cover the outer edges of the guard rings 25a to 25d when viewed in the z direction.
  • the stepped portions of the barrier layer 40 covering the field plates 25e to 25h are located outside the outer edges of the guard rings 25a to 25d when viewed in the z direction. Therefore, even if cracks occur in the stepped portions of the barrier layer 40, external ions are less likely to enter the guard rings 25a to 25d.
  • the projecting portions 28a of the field plates 25e to 25h have portions protruding from the outer edges of the guard rings 25a to 25d when viewed in the z direction.
  • the stepped portions of the barrier layer 40 covering the field plates 25e to 25h are located outside the outer edges of the guard rings 25a to 25d when viewed in the z direction. Therefore, even if cracks occur in the stepped portions of the barrier layer 40, external ions are less likely to enter the guard rings 25a to 25d.
  • the protruding portions 28a of the field plates 25e to 25h have inclined surfaces 28b that incline toward the intermediate insulating film 39 toward the lateral tips of the protruding portions 28a. According to this configuration, the stepped portions of the barrier layer 40 covering the field plates 25e to 25h are also inclined along the inclined surface 28b. becomes loose. Therefore, cracks are less likely to occur in the stepped portions of the barrier layer 40 .
  • the field plate 25e has a surface 25s farthest from the intermediate insulating film 39 in the field plate 25e, and a curved surface 28c connecting the surface 25s and the inclined surface 28b.
  • the field plates 25f to 25h also have the same shape.
  • the shape of the barrier layer 40 covering the curved surface 28c of the field plate 25e is curved, and the barrier layer 40 is loosely bent. Therefore, cracks are less likely to occur in the stepped portions of the barrier layer 40 . Also, cracks are less likely to occur in the stepped portions of the barrier layer 40 covering the field plates 25f to 25h.
  • the inclined surfaces 28b of the projections 28a of the field plates 25e to 25h are curved. According to this configuration, the step of the portion covering the intermediate insulating film 39 and the inclined surface 28b among the stepped portions of the barrier layer 40 is small, so cracks are less likely to occur.
  • the thickness T5 of the barrier layer 40 is thinner than the thickness T1 of the protrusions 28a of the field plates 25e to 25h. With this configuration, the thickness of the semiconductor device 10 can be reduced. In addition, even if the barrier layer 40 is formed thin, the thickness T1 of the protruding portions 28a of the field plates 25e to 25h is formed thinner than the thickness T2 of the electrode body portion 21c of the emitter electrode 21, so that the barrier layer The occurrence of cracks in the stepped portion of 40 can be suppressed.
  • Both the insulating film 38 and the intermediate insulating film 39 are silicon oxide films, the passivation film 13 is an organic insulating film containing polyimide, and the barrier layer 40 is a silicon nitride film.
  • the diffusion coefficient of the barrier layer 40 is smaller than those of the insulating film 38, the intermediate insulating film 39, and the passivation film 13. Therefore, the same effect as the effect (1-1) above can be obtained.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 includes the steps of preparing a semiconductor substrate 830 having an n ⁇ -type drift layer 33 formed thereon, and partially forming a p-type well region 834 in the drift layer 33 . a step of forming an insulating film 838 and an intermediate insulating film 839 on the substrate surface 30s of the semiconductor substrate 30; a step of forming the emitter electrode 21 having the electrode body portion 21c laminated on the intermediate insulating film 39; a step of forming openings in insulating film 838 and intermediate insulating film 839 to expose part of the surface of 834; forming field plates 25e to 25h in contact with the portions of the well region 834 exposed by the openings; A step of forming steps to cover both the plates 25e to 25h and a step of laminating the passivation film 13 having a larger diffusion coefficient than the barrier layer 40 on the barrier layer 840 are provided. In the step of forming the field plates 25e to 25h, the thickness T1 of the projecting
  • FIG. 10 of the present embodiment differs from the semiconductor device 10 of the first embodiment in wiring structure and insulating film structure.
  • points different from the semiconductor device 10 of the first embodiment will be described in detail, and components common to the semiconductor device 10 of the first embodiment will be assigned the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • FIG. FIG. 22 shows part of the cross-sectional structure of the cell region 11.
  • the cell region 11 of this embodiment differs from the first embodiment in the wiring structure of the emitter electrode 21 .
  • the wiring structure of the emitter electrode 21 will be described in detail below, and other portions are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
  • the emitter electrode 21 has an embedded electrode portion 21b and an electrode body portion 21c which are individually formed. That is, unlike the first embodiment, the emitter electrode 21 has a first electrode layer 21g corresponding to the embedded electrode portion 21b and a second electrode layer 21h corresponding to the electrode body portion 21c.
  • the first electrode layer 21g is embedded in a hole surrounded by the barrier metal layer 21e.
  • the first electrode layer 21g is made of a material containing tungsten (W), for example.
  • W tungsten
  • the top surface of the first electrode layer 21g and the top surface of the barrier metal layer 21e are flush with each other.
  • the electrode body portion 21c is formed on the embedded electrode portion 21b. It can be said that the electrode main body 21c is laminated on the surface 39s of the intermediate insulating film 39 as in the first embodiment.
  • the second electrode layer 21h is in contact with both the top surface of the first electrode layer 21g and the top surface of the barrier metal layer 21e.
  • the thickness T2 of the electrode body portion 21c is the same as the thickness T2 of the first embodiment (see FIG. 3).
  • the thickness TA of the emitter electrode 21 is the same as the thickness TA of the first embodiment (see FIG. 3).
  • FIG. 23 shows part of the cross-sectional structure of the FLR portion 25.
  • FIG. The wiring structure and insulating film structure of the gate fingers 23A and 23B and the emitter lead-out portion 24 (see FIG. 4 for both) are the same as those of the FLR portion 25, so the description thereof will be omitted.
  • a LOCOS oxide film 60 is formed on the substrate surface 30s of the semiconductor substrate 30 instead of the substrate-side insulating film 38B. That is, in the present embodiment, the insulating film 38A has a laminated structure of the LOCOS oxide film 60 and the insulating film 38. As shown in FIG. The LOCOS oxide film 60 has a front surface 60s and a rear surface 60r facing opposite to each other in the z-direction. A rear surface 60 r of the LOCOS oxide film 60 is in contact with a substrate surface 30 s of the semiconductor substrate 30 .
  • the LOCOS oxide film 60 has a thick film portion 61 , a thin film portion 62 and an inclined portion 63 .
  • Thick film portion 61 is a relatively thick portion of LOCOS oxide film 60 and is provided, for example, between adjacent outer peripheral openings 52 .
  • the thin film portion 62 is a relatively thin portion of the LOCOS oxide film 60, and is provided at a position overlapping the outer peripheral opening portion 52, for example, when viewed from the z direction. Therefore, it can be said that the outer peripheral opening 52 is provided in the thin film portion 62 of the LOCOS oxide film 60 .
  • the inclined portion 63 is provided between the thick film portion 61 and the thin film portion 62 and is a portion that connects the thick film portion 61 and the thin film portion 62 .
  • Inclined portion 63 is inclined such that the thickness of LOCOS oxide film 60 increases from thin portion 62 to thick portion 61 on both sides of front surface 60s and back surface 60r.
  • the thick film portion 61 is formed to bite into the substrate surface 30 s of the semiconductor substrate 30 .
  • the semiconductor substrate 30 is formed with a recess 30a in which the substrate surface 30s is recessed.
  • the configuration of the LOCOS oxide film 60 can be changed arbitrarily.
  • the thin film portion 62 may be omitted from the LOCOS oxide film 60 .
  • the LOCOS oxide film 60 has a structure in which a plurality of oxide films each having a thick film portion 61 and an inclined portion 63 are provided apart from each other.
  • the insulating film 38 is formed on the surface 60s of the LOCOS oxide film 60 .
  • the insulating film 38 is stacked on the LOCOS oxide film 60 according to the shape of the LOCOS oxide film 60 . That is, the insulating film 38 is inclined along the shape of the inclined portion 63 at the inclined portion 63 of the LOCOS oxide film 60 . In this embodiment, the insulating film 38 is formed over the entire surface 60s of the LOCOS oxide film 60 .
  • An intermediate insulating film 39 is formed on the surface 38 s of the insulating film 38 .
  • the intermediate insulating film 39 is formed so as to cover all of the thick film portion 61 , the thin film portion 62 and the inclined portion 63 of the LOCOS oxide film 60 .
  • the intermediate insulating film 39 has a structure in which two layers are laminated.
  • the outer peripheral opening 52 penetrates the intermediate insulating film 39 , the insulating film 38 and the LOCOS oxide film 60 .
  • guard ring 25 a is exposed from intermediate insulating film 39 , insulating film 38 and LOCOS oxide film 60 through peripheral opening 52 .
  • the outer peripheral opening 52 penetrates the thin film portion 62 of the LOCOS oxide film 60 .
  • the field plate 25e includes an electrode layer 70 formed on the surface 39s of the intermediate insulating film 39, the insulating film 38A forming the outer peripheral opening 52, and the inner side surface 52a of the intermediate insulating film 39, and an embedded electrode layer 70 embedded in the outer peripheral opening 52. and an electrode portion 71 .
  • the electrode layer 70 and the embedded electrode portion 71 are formed separately.
  • Electrode layer 70 is made of a material containing, for example, titanium nitride (TiN), and embedded electrode portion 71 is made of a material containing, for example, tungsten (W). It can also be said that the electrode layer 70 is a barrier metal layer.
  • the electrode layer 70 has an electrode front surface 70s and an electrode back surface 70r facing opposite sides.
  • the electrode surface 70s faces the same side as the surface 39s of the intermediate insulating film 39, and the electrode back surface 70r faces the intermediate insulating film 39 side.
  • the electrode back surface 70 r is in contact with the surface 39 s of the intermediate insulating film 39 .
  • the electrode layer 70 includes an opening-side electrode layer 73 in contact with the inner side surface 52a of the outer peripheral opening 52 and the surface of the guard ring 25a (substrate surface 30s of the semiconductor substrate 30), and a projecting portion 74 extending outward from the outer peripheral opening 52. ,have.
  • the opening-side electrode layer 73 and the projecting portion 74 are integrated.
  • the projecting portion 74 is a portion that covers the intermediate insulating film 39 when viewed from the z direction.
  • the projecting portion 74 is a portion of the field plate 25e extending outward from the outer peripheral opening 52 in the direction orthogonal to the direction in which the field plate 25e extends, that is, the outer peripheral opening in the width direction of the field plate 25e. It constitutes a portion extending outward from the portion 52 .
  • the projecting portion 74 covers the entire guard ring 25a when viewed in the z direction.
  • the projecting portion 74 has a portion protruding from the outer edge of the guard ring 25a when viewed in the z direction.
  • the projecting portion 74 covering the guard ring 25a and the projecting portion 74 covering the guard ring 25b are arranged apart from each other.
  • the thickness TB of the field plate 25e is thinner than the thickness TA of the emitter electrode 21, as in the first embodiment.
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 is set constant. Therefore, it can be said that the thickness of the projecting portion 74 is set to be constant.
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 is thinner than the thickness T2 of the electrode body portion 21c of the emitter electrode 21 .
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 is thinner than the thickness T11 of the embedded electrode section 71 .
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 is thinner than the thickness T4 of the intermediate insulating film 39 .
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 is thinner than the thickness T12 of the thick film portion 61 of the LOCOS oxide film 60 .
  • a thickness T10 of the electrode layer 70 is, for example, 2 ⁇ m or less, preferably less than 1 ⁇ m.
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 is, for example, 50 nm or more. In this embodiment, the thickness T10 of the electrode layer 70 is approximately 100 nm.
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 is the thickness of the projecting portion 74 that is the portion of the electrode layer 70 formed on the surface 39s of the intermediate insulating film 39 .
  • the thickness T10 is the distance between the electrode front surface 70s and the electrode back surface 70r in the protrusion 74 in the z direction.
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 is the average thickness when the thickness of the projecting portion 74 of the electrode layer 70 is measured at a plurality of locations.
  • the definition of the thickness T10 of the electrode layer 70 is not limited to the above average thickness, and may be changed as follows.
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 may be the maximum thickness when the thickness of the electrode layer 70 is measured at a plurality of locations on the electrode layer 70, or the thickness T10 of the electrode layer 70 at a plurality of locations on the electrode layer 70. It may be the minimum thickness when measuring the thickness.
  • the thickness T11 of the embedded electrode portion 71 is the thickness between the bottom surface 70b formed on the surface of the guard ring 25a (substrate surface 30s of the semiconductor substrate 30) of the electrode layer 70 and the upper end surface 71a of the embedded electrode portion 71. Distance.
  • the thickness T11 of the embedded electrode portion 71 is the average thickness when the thickness of the embedded electrode portion 71 is measured at a plurality of locations of the embedded electrode portion 71 .
  • the thickness T11 of the embedded electrode portion 71 is the same as the thickness TB of the field plate 25e.
  • the thickness T12 of the thick film portion 61 is the distance between the front surface 60s of the thick film portion 61 and the rear surface 60r opposite to the front surface 60s.
  • the back surface 60 r is in contact with the recess 30 a of the semiconductor substrate 30 .
  • the thickness T12 of the thick film portion 61 is the distance between the substrate surface 30s in the recess 30a of the semiconductor substrate 30 and the surface 60s of the thick film portion 61 .
  • the thickness T12 of the thick film portion 61 is the average thickness when the thickness of the thick film portion 61 is measured at a plurality of locations.
  • the definition of the thickness T11 of the embedded electrode portion 71 is not limited to the above average thickness, and may be changed as follows.
  • the thickness T11 of the embedded electrode portion 71 may be the maximum thickness when the thickness of the embedded electrode portion 71 is measured at a plurality of locations of the embedded electrode portion 71, or the thickness T11 may be the maximum thickness when the thickness of the embedded electrode portion 71 is measured at multiple locations. It may be the minimum thickness when the thickness of the electrode portion 71 is measured.
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 is defined as the maximum thickness when the thickness of the electrode layer 70 is measured at a plurality of locations on the electrode layer 70, and the thickness T11 of the embedded electrode portion 71 is defined at a plurality of locations on the embedded electrode portion.
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 is preferably thinner than the thickness T11 of the embedded electrode portion 71 even when the thickness of the electrode layer 71 is defined as the minimum thickness when the thickness of the electrode layer 71 is measured.
  • the thickness T12 of the thick film portion 61 is not limited to the above average thickness, and may be changed as follows.
  • the thickness T12 of the thick film portion 61 may be the maximum thickness when the thickness of the thick film portion 61 is measured at a plurality of locations of the thick film portion 61. It may be the minimum thickness when the thickness of the film portion 61 is measured.
  • the barrier layer 40 is a stepped layer covering both the intermediate insulating film 39 and the field plate 25e. That is, the barrier layer 40 has a plate cover portion 41 that covers the field plate 25e. A stepped portion 42 is formed in a portion of the plate cover portion 41 that covers both ends in the width direction of the electrode layer 70 . The step portion 42 is formed in the boundary portion between the tip portion of the projecting portion 74 of the field plate 25 e and the intermediate insulating film 39 in the barrier layer 40 . Since the projecting portion 74 protrudes from the outer edge of the guard ring 25a when viewed in the z-direction, the stepped portion 42 is located outside the outer edge of the guard ring 25a.
  • the plate cover portion 41 of the barrier layer 40 has a shape along the surface shape of the electrode layer 70 and the upper end surface 71 a of the embedded electrode portion 71 .
  • the passivation film 13 is laminated on the barrier layer 40 .
  • the thickness T5 of the barrier layer 40 is thicker than the thickness T10 of the electrode layer 70. Also, the thickness T5 of the barrier layer 40 is equal to or greater than the thickness of the thin film portion 62 of the LOCOS oxide film 60 . Also, the thickness T5 of the barrier layer 40 is thinner than the thickness of the thick film portion 61 of the LOCOS oxide film 60 . The thickness T5 of the barrier layer 40 is arbitrary, and may be thinner than the thickness of the thin film portion 62 of the LOCOS oxide film 60 or thinner than the thickness T10 of the electrode layer 70, for example.
  • a method for manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the method of manufacturing the semiconductor device 10 of the present embodiment the method of forming the insulating film formed on the substrate surface 830s of the semiconductor substrate 830 and the method of forming the electrode are different from the method of manufacturing the semiconductor device 10 of the first embodiment. method is different. Therefore, in the following description, differences from the first embodiment will be described, and descriptions of the manufacturing steps common to the first embodiment will be omitted.
  • the manufacturing method of the semiconductor device 10 of the present embodiment will mainly describe the manufacturing process of the cell region 11 and the FLR section 25 .
  • the method of manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment includes a step of forming a LOCOS oxide film 850.
  • a semiconductor substrate 830 made of a material containing Si is prepared.
  • a drift layer 33 is formed in the semiconductor substrate 830 .
  • an oxide film 851 is formed over the entire substrate surface 830s of the semiconductor substrate 830 by CVD, for example.
  • Oxide film 851 has, for example, a silicon oxide film (SiO 2 film).
  • a mask 852 is formed over the entire surface 851s of the oxide film 851 by CVD, for example.
  • Mask 852 has, for example, a silicon nitride film (Si 3 N 4 film).
  • the mask 852 is selectively etched. Thereby, the oxide film 851 is partially exposed from the mask 852 . Therefore, it can be said that the mask 852 is formed partially on the surface of the drift layer 33 .
  • an oxide film 851 is thermally grown. As a result, the thickness of the portion of the oxide film 851 that is not covered with the mask 852 is increased. On the other hand, thermal growth of the oxide film 851 is suppressed in the portion of the oxide film 851 covered by the mask 852 . As a result, oxide film 851 is partially thickened.
  • the LOCOS oxide film 850 is formed. Subsequently, mask 852 is removed.
  • the method of manufacturing the semiconductor device 10 of the present embodiment includes a step of forming a p-type well region 834, which is a semiconductor region of the second conductivity type. Specifically, a p-type impurity is selectively implanted into the substrate surface 830 s of the semiconductor substrate 830 . Subsequently, the p-type impurity is diffused by heat-treating the semiconductor substrate 830 . A well region 834 is thereby formed.
  • well region 834 includes well region 34A (see FIG. 28) and guard rings 25a-25d. Note that FIG. 27 shows the guard rings 25a to 25c.
  • the method of manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment is similar to that of the first embodiment, in which trenches 835, insulating films 838, gate trenches 22A and emitter trenches 21A, base regions 34, emitter A step of forming a region 36 and a channel stop region 26a is provided.
  • Insulating film 838 is formed over both cell region 11 and peripheral region 12 .
  • the insulating film 838 in the outer peripheral region 12 is formed on the surface 851s of the oxide film 851 (see FIG. 28).
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment includes a step of forming an intermediate insulating film 839.
  • the method of forming the intermediate insulating film 839 is the same as in the first embodiment.
  • An intermediate insulating film 839 is formed on the surface 838 s of the insulating film 838 .
  • the step of forming the insulating film 838 and the intermediate insulating film 839 corresponds to "the step of forming an insulating film covering a plurality of cells in the cell region".
  • the process of forming the LOCOS oxide film 850, the insulating film 838, and the intermediate insulating film 839 corresponds to "the process of forming a peripheral insulating film covering the surface of the first semiconductor layer and the surface of the second semiconductor region".
  • the method of manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment includes the steps of forming openings 861 and 862, and forming the base contact region 37 and the contact regions 34B and 25p. .
  • the method of forming the openings 861 and 862 is the same as in the first embodiment. Thereby, a LOCOS oxide film 60, an insulating film 38 and an intermediate insulating film 39 are formed.
  • the method of forming the base contact region 37 and the contact regions 34B and 25p is the same as in the first embodiment. Note that base contact region 37 and contact region 25p are shown in FIG.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment includes a step of forming a first electrode layer 870.
  • the first electrode layer 870 is a member corresponding to the electrode layer 70 and the barrier metal layer 21e.
  • the first electrode layer 870 is made of a material containing Ti or TiN, for example, and formed on the surface 39s of the intermediate insulating film 39 and in the openings 861 and 862 by sputtering. Therefore, first electrode layer 870 is formed in contact with base contact region 37 exposed by opening 861 and contact region 25p of guard rings 25a-25d. Also, the first electrode layer 870 is formed over the entire surface 39 s of the intermediate insulating film 39 .
  • the first electrode layer 870 is formed both in the cell region 11 and the peripheral region 12 . That is, the step of forming the first electrode layer 870 in the step of forming the emitter electrode 21 is the first step in the step of forming the gate fingers 23A and 23B, the emitter lead-out portion 24, the field plates 25e to 25h, and the equipotential ring 26. The same step as the step of forming the electrode layer 870 is performed.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment includes a step of forming the embedded electrode portion 871.
  • the embedded electrode portion 871 is a member corresponding to the embedded electrode portions 21 b and 71 .
  • the embedded electrode portion 871 is made of a material containing W (tungsten), for example, and formed on the first electrode layer 870 by CVD.
  • the embedded electrode portion 871 is embedded in the openings 861 and 862 and formed above the openings 861 and 862 .
  • the embedded electrode portion 871 is etched back. Thereby, the embedded electrode portion 21b is formed in the cell region 11, and the embedded electrode portion 71 corresponding to the guard rings 25a to 25d is formed.
  • the embedded electrode portion 871 is formed both in the cell region 11 and the peripheral region 12.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment includes a step of forming a second electrode layer 872.
  • the second electrode layer 872 is a member corresponding to the electrode body portion 21c.
  • the second electrode layer 872 is made of a material containing AlCu, for example, and is formed on the first electrode layer 870 and the embedded electrode portion 71 by sputtering.
  • the second electrode layer 872 is formed to be thicker than the first electrode layer 870 .
  • the second electrode layer 872 is formed both in the cell region 11 and the peripheral region 12 .
  • the step of forming the second electrode layer 872 in the step of forming the emitter electrode 21 is the second step in the step of forming the gate fingers 23A and 23B, the emitter lead-out portion 24, the field plates 25e to 25h, and the equipotential ring .
  • the same step as the step of forming the electrode layer 872 is performed.
  • the method of manufacturing the semiconductor device 10 of this embodiment includes a step of etching the second electrode layer 872 in the peripheral region 12.
  • a mask 880 is formed over the second electrode layer 872, as shown in FIG.
  • a plurality of openings 881 are formed in a portion of the mask 880 that covers the peripheral region 12 .
  • the second electrode layer 872 is exposed through the plurality of openings 881 .
  • the mask 880 is formed on the portion of the second electrode layer 872 where the field plates 25e to 25g are to be formed.
  • the mask 880 is also formed on the portion where the field plate 25h is formed.
  • the second electrode layer 872 exposed from each opening 881 is etched. Accordingly, in the second electrode layer 872 covering the cell region 11, the opening 881 is formed along the outer shape of the emitter electrode 21, so that the electrode body portion 21c is formed by etching the second electrode layer 872. It is formed. Thereby, an emitter electrode 21 is formed. Further, in the second electrode layer 872 covering the outer peripheral region 12, after the second electrode layer 872 is etched through the openings 881, the first electrode layer 870 exposed from each opening 881 is etched. Thereby, the electrode layer 70 is formed. Mask 880 is then removed. Note that FIG. 35 shows a state in which the mask 880 is removed.
  • a mask 890 is formed on the second electrode layer 872 in the cell region 11. Then, as shown in FIG. That is, the second electrode layer 872 in the outer peripheral region 12 is exposed from the mask 890 . Subsequently, as shown in FIG. 37, the second electrode layer 872 in the peripheral region 12 is removed by etching.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 of the present embodiment includes a step of forming the barrier layer 840 as in the first embodiment.
  • the barrier layer 840 is formed so as to cover the electrode body portion 21 c and the electrode layer 70 and the embedded electrode portion 71 . Subsequent manufacturing steps are the same as in the first embodiment.
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 is thinner than the thickness T5 of the barrier layer 40 .
  • the stepped portion 42 of the barrier layer 40 covering the electrode layer 70 of the field plates 25e to 25h becomes smaller, the occurrence of cracks caused by the stepped portion 42 can be further suppressed.
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 of the field plates 25e to 25h is less than 1 ⁇ m (in this embodiment, the thickness T10 is about 100 nm). According to this configuration, the same effect as (2-1) above can be obtained.
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 is thinner than the thickness T4 of the intermediate insulating film 39 . According to this configuration, cracks are less likely to occur in the stepped portions of the barrier layer 40 covering the field plates 25e to 25h, so that external ions can be more suppressed from passing through the barrier layer 40 due to cracks. .
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 is thinner than the thickness T6 of the insulating film 38A. According to this configuration, cracks are less likely to occur in the stepped portions of the barrier layer 40 covering the field plates 25e to 25h, so that external ions can be more suppressed from passing through the barrier layer 40 due to cracks. .
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 is thinner than the thickness T12 of the thick film portion 61 of the LOCOS oxide film 60 . According to this configuration, cracks are less likely to occur in the stepped portions of the barrier layer 40 covering the field plates 25e to 25h, so that external ions can be more suppressed from passing through the barrier layer 40 due to cracks. .
  • Each of the above-described embodiments is an example of a form that the semiconductor device according to the present disclosure can take, and is not intended to limit the form.
  • a semiconductor device according to the present disclosure may take a form different from the forms illustrated in the above embodiments.
  • One example is a form in which a part of the configuration of each of the above embodiments is replaced, changed, or omitted, or a form in which a new configuration is added to each of the above embodiments.
  • each of the following modifications can be combined with each other as long as they are not technically inconsistent.
  • the same reference numerals as those in each of the above-described embodiments are attached to the portions common to each of the above-described embodiments, and the description thereof is omitted.
  • the shape of the projecting portion 28a of the field plates 25e to 25h can be arbitrarily changed.
  • the curved surface 28c may be omitted from the protrusion 28a.
  • the curved surface 28c and the inclined surface 28b may be omitted from the projecting portion 28a.
  • the cross-sectional shape of the plate body 28 including the projecting portion 28a taken along the width direction and the z-direction is rectangular.
  • the inclined surface 28b of the projecting portion 28a does not have to be curved.
  • the inclined surface 28b may be linear.
  • the cross-sectional shape of the plate main body 28 taken along the width direction and the z-direction is trapezoidal.
  • the shape of the projecting portion 28a of the field plates 25e to 25h is the shape when the field plates 25e to 25h are formed by wet etching, but the shape is not limited to this.
  • the shape of projecting portion 28a of field plates 25e-25h may be the shape of field plates 25e-25h formed by dry etching.
  • the thickness T1 of the protrusions 28a of the field plates 25e to 25h may be thinner than the thickness T4 of the intermediate insulating film 39. According to this configuration, cracks are less likely to occur in the stepped portions of the barrier layer 40 covering the field plates 25e to 25h, so that external ions can be more suppressed from passing through the barrier layer 40 due to cracks. .
  • the thickness T1 of the projecting portions 28a of the field plates 25e to 25h may be thinner than the thickness T6 of the insulating film 38A. According to this configuration, cracks are less likely to occur in the stepped portions of the barrier layer 40 covering the field plates 25e to 25h, so that external ions can be more suppressed from passing through the barrier layer 40 due to cracks. .
  • the thickness T1 of the protruding portions 28a of the field plates 25e to 25h may be equal to the thickness T5 of the barrier layer 40. Also, the thickness T1 of the projecting portion 28a may be thinner than the thickness T5 of the barrier layer 40 .
  • the field plates 25 e to 25 h may have a configuration in which a second electrode layer 872 is formed on the electrode layer 70 and the embedded electrode portion 71 .
  • the thickness T1 of the protrusion 28a which is the distance between the surface of the second electrode layer 872 and the surface 39s of the intermediate insulating film 39, is thinner than the thickness T2 of the electrode body 21c.
  • Electrode layer 872 is etched.
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 may be equal to the thickness T5 of the barrier layer 40 . Also, the thickness T10 of the electrode layer 70 may be thicker than the thickness T5 of the barrier layer 40 .
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 may be equal to or greater than the thickness T4 of the intermediate insulating film 39 .
  • the thickness T10 of the electrode layer 70 may be equal to or greater than the thickness T6 of the insulating film 38A.
  • the positional relationship between the protrusions 28a of the field plates 25e-25h and the outer edges of the guard rings 25a-25d can be changed arbitrarily.
  • the tip of the protruding portion 28a may be provided at a position overlapping the outer edges of the guard rings 25a to 25d, or may be provided at a position inside the outer edges of the guard rings 25a to 25d. good.
  • the thickness of at least one of the gate fingers 23A and 23B, the emitter lead-out portion 24, and the equipotential ring 26 may be equal to or greater than the thickness T2 of the electrode body portion 21c of the emitter electrode 21.
  • the gate fingers 23A and 23B, the emitter lead-out portion 24 and the equipotential ring 26 may have the second electrode layer 872 .
  • the structure of the insulating film 38A may be changed to the laminated structure of the LOCOS oxide film 60 and the insulating film 38, which is the structure of the insulating film 38A in the second embodiment.
  • the structure of the insulating film 38A may be changed to a laminated structure of the substrate-side insulating film 38B and the insulating film 38, which is the structure of the insulating film 38A of the first embodiment.
  • both the insulating film 38 and the intermediate insulating film 39 are formed as common insulating films for both the cell region 11 and the outer peripheral region 12, but the present invention is not limited to this.
  • insulating film 38 and intermediate insulating film 39 covering cell region 11 and insulating film 38 and intermediate insulating film 39 covering peripheral region 12 may be formed separately.
  • the insulating film 38 and the intermediate insulating film 39 covering the outer peripheral region 12 correspond to the "peripheral insulating film".
  • the semiconductor device 10 may be a planar gate type IGBT instead of the trench gate type IGBT.
  • the semiconductor device 10 is embodied as an IGBT in each embodiment, it is not limited to this, and the semiconductor device 10 may be, for example, a SiCMOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) or a SiMOSFET.
  • on as used in this disclosure includes the meanings of “on” and “above” unless the context clearly indicates otherwise.
  • the expression “A is formed on B” means that although in this embodiment A may be placed directly on B with A touching B, as a variant, A does not touch B. It is intended that it can be positioned above. That is, the term “on” does not exclude structures in which other members are formed between A and B.
  • the z-direction used in the present disclosure does not necessarily have to be the vertical direction, nor does it have to match the vertical direction perfectly.
  • the various structures according to this disclosure are not limited to the z-direction "top” and “bottom” described herein being the vertical “top” and “bottom”.
  • the x-direction may be vertical, or the y-direction may be vertical.
  • references herein to "at least one of A and B" should be understood to mean “A only, or B only, or both A and B.”
  • Appendix Technical ideas that can be grasped from the above embodiments and the above modifications will be described below.
  • the reference numerals of the constituent elements of the embodiment corresponding to the constituent elements described in each appendix are shown in parentheses. Reference numerals are shown as examples to aid understanding, and the components described in each appendix should not be limited to the components indicated by the reference numerals.
  • the cell area (11) is insulating films (38, 39) covering the plurality of cells (11A); an electrode section (21) having a laminated section (21c) laminated on the insulating films (38, 39);
  • the outer peripheral area (12) is a first conductivity type first semiconductor layer (33); second conductivity type second semiconductor regions (25a to 25d) partially formed in the first semiconductor layer (33); covering the surface (30s) of the first semiconductor layer (33) and the surfaces (30s) of the second semiconductor regions (25a to 25d), and covering a portion of the surface (30s) of the second semiconductor regions (25a to 25d)
  • Peripheral insulating films (38A, 39) having openings (52) for exposing the a surface of the second semiconductor region (25a to 25d) having protrusions (28a/74) laterally protruding from the
  • Appendix 2 The semiconductor device according to appendix 1, wherein the thickness (T2/T10) of the protruding portion (28a/74) is smaller than the thickness (T3) of the outer peripheral insulating films (38A, 39).
  • the peripheral electrode portions (25e to 25h) have embedded electrode portions (27) embedded in the openings (52), 3.
  • the peripheral electrode portions (25e to 25h) are formed on the surfaces (39s) of the peripheral insulating films (38A, 39) and the inner side surfaces (52a) of the peripheral insulating films (38A, 39) forming the openings (52). and an embedded electrode (71) embedded in the opening (52), 3.
  • the protrusion (28a/74) covers the entire second semiconductor region (25a/25b/25c/25d) when viewed from the thickness direction (z direction) of the first semiconductor layer (33). 6.
  • the protrusions (28a/74) protrude from the outer edges of the second semiconductor regions (25a/25b/25c/25d) when viewed from the thickness direction (z direction) of the first semiconductor layer (33).
  • the projecting portion (28a) has an inclined surface (28b) that is inclined toward the outer peripheral insulating films (38A, 39) toward the lateral tip of the projecting portion (28a). semiconductor equipment.
  • the peripheral electrode portions (25e to 25h) are a surface (25s) farthest from the outer peripheral insulating films (38A, 39) of the outer peripheral electrode portions (25e to 25h);
  • the semiconductor device according to appendix 8 further comprising a curved surface (25c) connecting the inclined surface (25b) and the surface (25s).
  • Appendix 12 The semiconductor device according to any one of Appendices 1 to 11, wherein the thickness (T10) of the protrusion (74) is thinner than the thickness (T5) of the barrier layer (40).
  • the peripheral insulating films (38A, 39) are silicon oxide films
  • the passivation film (13) is an organic insulating film, 14.
  • the cell area (11) is insulating films (38, 39) covering the plurality of cells (11A); an electrode section (21) having a laminated section (21c) laminated on the insulating films (38, 39);
  • the outer peripheral area (12) is a first conductivity type first semiconductor layer (33); second conductivity type second semiconductor regions (25a to 25d) partially formed in the first semiconductor layer (33); covering the surface (30s) of the first semiconductor layer (33) and the surfaces (30s) of the second semiconductor regions (25a to 25d), and covering a portion of the surface (30s) of the second semiconductor regions (25a to 25d) peripheral insulating films (38A, 39) formed of a silicon oxide film and having openings (52) for exposing the a surface of the second semiconductor region (25a to 25d) having protrusions (28a/74) laterally
  • a method of manufacturing a semiconductor device (10) comprising: a peripheral region (12) provided outside the cell region (11) so as to surround the cell region (11), forming insulating films (838, 839) covering the plurality of cells (11A) in the cell region (11); forming electrode portions (821, 822) having laminated portions (822) laminated on the insulating films (838, 839); forming a first semiconductor layer (33) of a first conductivity type in the peripheral region (12); partially forming second semiconductor regions (25a-25d) of a second conductivity type in the first semiconductor layer (33); forming peripheral insulating films (38A, 39) covering the surface (30s) of the first semiconductor layer (33) and the surfaces (30s) of the second semiconductor regions (25a to 25d); forming an opening (862) in the peripheral insulating film (838B/850, 838, 839) for exposing a part of the surface (30s) of
  • the thickness (T2/T10) of the protruding portion (28a/74) is made thinner than the thickness (T1) of the laminated portion (822/21c).
  • the step of forming the electrode portion (21) is a step of forming electrode layers (821, 822) both on the insulating films (838, 839) and on the peripheral insulating films (838B/850, 838, 839). including In the step of forming the peripheral electrode portions (25e to 25h), the thickness of the portion of the electrode layer (821, 822) formed on the peripheral insulating film (838B/850, 838, 839) is reduced to the above 16.
  • the step of forming the peripheral electrode portions (25e to 25h) includes: A first electrode layer (870) is formed on the surface of the peripheral insulating film (838B/850, 838, 839) and the inner surface of the peripheral insulating film (838B/850, 838, 839) forming the opening (862).
  • the step of forming the electrode portion (21) includes: forming the first electrode layer (870) on the inner surface of the cell opening (861) penetrating the insulating films (838, 839) and on the surfaces of the insulating films (838, 839); forming an embedded electrode portion (871) having a thickness greater than that of the first electrode layer (870) and embedded in the cell opening (861); forming the second electrode layer (872) on the embedded electrode portion (871) and on the insulating films (838, 839);
  • the step of forming the first electrode layer (870) in the step of forming the electrode portion (21) includes forming the first electrode layer (870) in the step of forming the peripheral electrode portions (25e to 25h).
  • the step of forming the embedded electrode portion (871) in the step of forming the electrode portion (21) is the step of forming the embedded electrode portion (871) in the step of forming the peripheral electrode portion (25e to 25h).
  • the step of forming the second electrode layer (872) in the step of forming the electrode portion (21) includes forming the second electrode layer (872) in the step of forming the peripheral electrode portion (25e to 25h). 19.
  • the step of forming the peripheral insulating film (838B/850, 838, 839) includes: By thermally oxidizing both the surface (830s) of the first semiconductor layer (33) and the surfaces (830s) of the second semiconductor regions (25a to 25d), the first insulating films (838B/850, 838) are formed. forming; forming a second insulating film (839) by CVD on the surface of the first insulating films (838B, 838); 20.
  • the step of forming the first insulating film (850) includes: forming a mask (852) on part of the surface (830s) of the first semiconductor layer (33) and the surface (830s) of the second semiconductor regions (25a-25d); Portions of the surface (830s) of the first semiconductor layer (33) and the surfaces (830s) of the second semiconductor regions (25a to 25d) exposed from the mask (852) are oxidized to form a thermal oxide film (851).
  • the method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 20, comprising: forming a .
  • the step of forming the first insulating film (838B) includes: forming a first insulating layer (838B) by thermally oxidizing both the surface (830s) of the first semiconductor layer (33) and the surfaces (830s) of the second semiconductor regions (25a-25d); , 21.
  • a method of manufacturing a semiconductor device (10) comprising: a peripheral region (12) provided outside the cell region (11) so as to surround the cell region (11), forming insulating films (838, 839) covering the plurality of cells (11A) in the cell region (11); forming electrode portions (821, 822) having laminated portions (822) laminated on the insulating films (838, 839); forming a first semiconductor layer (33) of a first conductivity type in the peripheral region (12); partially forming second semiconductor regions (25a-25d) of a second conductivity type in the first semiconductor layer (33); forming a peripheral insulating film (838B/850) made of a silicon oxide film covering the surface (830s) of the first semiconductor layer (33) and the surfaces (830s) of the second semiconductor regions (25a to 25d); and forming an opening (862) in the peripheral insulating film (838B/850, 838, 839) for
  • peripheral electrode portions 25e to 25h in contact with the portions exposed by the openings (862); forming a barrier layer (840) made of a silicon nitride film so as to cover both the peripheral insulating films (838B/850, 838, 839) and the peripheral electrode portions (25e to 25h); laminating a passivation film (13) formed of an organic insulating film on the barrier layer (840);
  • the thickness (T2/T10) of the protruding portion (28a/870) is made thinner than the thickness (T1) of the laminated portion (822/21c).
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor device 11... Cell area 11A... Main cell (cell) DESCRIPTION OF SYMBOLS 12... Peripheral area 13... Passivation film 21... Emitter electrode 21c... Electrode body part (laminated part) DESCRIPTION OF SYMBOLS 22... Gate electrode 23... Gate finger 23ba... Embedded electrode part 23bc... Projection part 24... Emitter routing part 24a... Embedded electrode part 24c... Projection part 25... FLR part 25a-25d...
  • Guard ring (second semiconductor region) 25e to 25h: field plate (peripheral electrode part) 25s Surface 27 Embedded electrode portion 28a Protruding portion 28b Inclined surface 28c Curved surface 28s Surface 30 Semiconductor substrate 30s Substrate surface (surface of first semiconductor layer, surface of second semiconductor region) 33... Drift layer (first semiconductor layer) 34A Base region 35 Trench 36 Emitter region 37 Base contact region 38 Insulating film 38A Insulating film 39 Intermediate insulating film 40 Barrier layer 41 Stepped portion 51 Inner peripheral opening 52, 53, 54 Outer periphery opening (opening) 52a... Inner surface 60... LOCOS oxide film 70... Electrode layer 71... Embedded electrode part 74... Protruding part T1...
  • Thickness of protruding part T2 Thickness of laminated part T3... Total thickness of insulating film 38A and intermediate insulating film 39
  • T10 thickness of electrode layer

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Abstract

半導体装置は、複数のセルが形成されたセル領域と、セル領域を囲む外周領域と、を備える。セル領域は、複数のセルを覆う絶縁膜と、絶縁膜上に積層された積層部を有する電極部と、を備える。外周領域は、第1半導体層と、第2半導体領域と、外周絶縁膜と、外周電極部と、バリア層と、パッシベーション膜と、を備える。外周絶縁膜は、第1半導体層の表面と第2半導体領域の表面とを覆い、第2半導体領域の表面の一部を露出させる開口部を有する。外周電極部は、外周絶縁膜上に積層された突出部を有し、第2半導体領域の表面のうち開口部によって露出された部分と接する。バリア層は、外周絶縁膜および外周電極部の双方を覆い外周絶縁膜よりも拡散係数が小さい。パッシベーション膜は、バリア層に積層され、バリア層よりも拡散係数が大きい。突出部の厚さは、積層部の厚さよりも薄い。

Description

半導体装置
 本開示は、半導体装置に関する。
 たとえば車載用インバータ装置に用いられるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の半導体装置では、電極上に保護膜を形成することが知られている(たとえば特許文献1参照)。
特開2020-136472号公報
 ところで、保護膜としてたとえばポリイミド等の有機保護膜が用いられている場合、外部イオンが保護膜を通過してしまうおそれがある。
 上記課題を解決する半導体装置は、複数のセルが形成されたセル領域と、前記セル領域を囲むように前記セル領域の外側に設けられた外周領域と、を備え、前記セル領域は、前記複数のセルを覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に積層された積層部を有する電極部と、を備え、前記外周領域は、第1導電型の第1半導体層と、前記第1半導体層において部分的に形成された第2導電型の第2半導体領域と、前記第1半導体層の表面と前記第2半導体領域の表面とを覆い、前記第2半導体領域の表面の一部を露出させる開口部を有する外周絶縁膜と、前記開口部から側方に突出するとともに前記外周絶縁膜上に積層された突出部を有し、前記第2半導体領域の表面のうち前記開口部によって露出された部分と接する外周電極部と、前記外周絶縁膜および前記外周電極部の双方を覆い前記外周絶縁膜よりも拡散係数が小さいバリア層と、前記バリア層に積層され、前記バリア層よりも拡散係数が大きいパッシベーション膜と、を備え、前記突出部の厚さは、前記積層部の厚さよりも薄い。
 上記課題を解決する半導体装置は、複数のセルが形成されたセル領域と、前記セル領域を囲むように前記セル領域の外側に設けられた外周領域と、を備え、前記セル領域は、前記複数のセルを覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に積層された積層部を有する電極部と、を備え、前記外周領域は、第1導電型の第1半導体層と、前記第1半導体層において部分的に形成された第2導電型の第2半導体領域と、前記第1半導体層の表面と前記第2半導体領域の表面とを覆い、前記第2半導体領域の表面の一部を露出させる開口部を有し、シリコン酸化膜によって形成された外周絶縁膜と、前記開口部から側方に突出するとともに前記外周絶縁膜上に積層された突出部を有し、前記第2半導体領域の表面のうち前記開口部によって露出された部分と接する外周電極部と、前記外周絶縁膜および前記外周電極部の双方を覆いシリコン窒化膜によって形成されたバリア層と、前記バリア層に積層され、有機絶縁膜によって形成されたパッシベーション膜と、を備え、前記突出部の厚さは、前記積層部の厚さよりも薄い。
 上記半導体装置によれば、半導体層への外部イオンの侵入を抑制できる。
図1は、第1実施形態の半導体装置の平面図である。 図2は、図1の半導体装置から保護膜を除去した状態の平面図である。 図3は、セル領域の断面構造の一例を示す断面図である。 図4は、図1の半導体装置の4-4線の断面構造を示す断面図である。 図5は、図4の外周領域におけるFLR部の一部の拡大図である。 図6は、図4の外周領域におけるゲートフィンガーおよびエミッタ引き回し部の拡大図である。 図7は、図4の外周領域における等電位リングの拡大図である。 図8、第1実施形態の半導体装置の製造方法について、その製造工程の一例を説明する説明図である。 図9は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図10は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図11は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図12は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図13は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図14は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図15は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図16は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図17は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図18は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図19は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図20は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図21は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図22は、第2実施形態の半導体装置について、セル領域の断面構造を示す断面図である。 図23は、外周領域におけるFLR部の一部の断面構造の一例を示す断面図である。 図24は、第2実施形態の半導体装置の製造方法について、その製造工程の一例を説明する説明図である。 図25は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図26は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図27は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図28は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図29は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図30は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図31は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図32は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図33は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図34は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図35は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図36は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。 図37は、半導体装置の製造方法の製造工程の一例を説明する説明図である。
 以下、半導体装置の実施形態について図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、技術的思想を具体化するための構成や方法を例示するものであり、各構成部品の材質、形状、構造、配置、寸法等を下記のものに限定するものではない。
 [第1実施形態]
 図1~図21を参照して、第1実施形態の半導体装置10について説明する。図1~図7は、半導体装置10の構成の一例を示し、図8~図21は、半導体装置10の製造工程の一例を示している。
 (半導体装置の構成)
 図1~図7を参照して、本実施形態の半導体装置10の構成について説明する。
 図1に示すように、本実施形態の半導体装置10は、トレンチゲート型IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。この半導体装置10は、たとえば車載用インバータ装置においてスイッチング素子として用いられる。この場合、半導体装置10には、たとえば5A以上1000A以下の電流が流れる。
 図1に示すように、半導体装置10は、たとえば矩形平板状に形成されている。本実施形態では、半導体装置10の装置主面10sは、たとえば正方形に形成されている。本実施形態では、装置主面10sの一辺の長さは、11mm程度である。つまり、本実施形態の半導体装置10のチップサイズは、11mm□である。半導体装置10は、装置主面10sと反対側を向く装置裏面10r(図3参照)と、装置主面10sと装置裏面10rとの間に形成された4つの装置側面10a~10dと、を有している。装置側面10a~10dは、たとえば装置主面10sと装置裏面10rとを繋ぐ面であり、装置主面10sと装置裏面10rとの双方と直交している。
 以下の説明において、装置主面10sおよび装置裏面10rが向く方向を「z方向」とする。z方向は、半導体装置10の高さ方向であるともいえる。z方向に直交する方向のうち互いに直交する2方向を「x方向」および「y方向」とする。本実施形態では、装置側面10a,10bは半導体装置10のx方向の両端面を構成し、装置側面10c,10dは半導体装置10のy方向の両端面を構成している。また、便宜上、装置裏面10rから装置主面10sに向かう方向を「上方」とし、装置主面10sから装置裏面10rに向かう方向を「下方」とする。
 図2に示すように、半導体装置10は、半導体装置10の外部と接続するための外部電極として、エミッタ電極21、ゲート電極22、およびコレクタ電極29(図3参照)を備えている。
 エミッタ電極21は、IGBTのエミッタを構成する電極であり、半導体装置10のメイン電流が流れる電極である。エミッタ電極21は、y方向に向けて凹む収容凹部21aが形成されている。収容凹部21aは、装置側面10cに向けて開口している。エミッタ電極21は、装置主面10sに形成されている。
 ゲート電極22は、IGBTのゲートを構成する電極であり、半導体装置10を駆動させるための駆動電圧信号が半導体装置10の外部から供給される電極である。ゲート電極22は、エミッタ電極21とy方向に隣り合う位置に設けられている。ゲート電極22は、エミッタ電極21の収容凹部21aに入り込んでいる。ゲート電極22は、装置主面10sに形成されている。
 コレクタ電極29は、IGBTのコレクタを構成する電極であり、半導体装置10のメイン電流が流れる電極である。つまり、半導体装置10では、コレクタ電極29からエミッタ電極21に向けてメイン電流が流れる。コレクタ電極29は、装置裏面10rに形成されている。より詳細には、コレクタ電極29は、装置裏面10rの全体にわたり形成されている。
 図2の破線で示すように、半導体装置10は、複数のセルが形成されたセル領域11と、セル領域11を囲むようにセル領域11の外側に設けられた外周領域12と、を備えている。ここで、セルとは、トランジスタが形成されたメインセルを意味する。つまり、セル領域11は、トランジスタが形成される領域を含む。外周領域12は、z方向から視て、装置主面10sの外周部分に形成されている。
 セル領域11は、エミッタ電極21を備えている。エミッタ電極21は、セル領域11の大部分にわたり形成されている。z方向から視て、エミッタ電極21は、セル領域11の形状に沿った形状を有している。ここで、本実施形態では、エミッタ電極21は「電極部」に対応している。
 外周領域12は、半導体装置10の絶縁耐圧を向上させる終端構造が設けられる領域である。外周領域12は、エミッタ電極21を囲む領域のうちゲート電極22が形成される領域を除く領域である。ゲート電極22は、セル領域11と外周領域12とによって囲まれた領域に設けられている。
 外周領域12は、一対のゲートフィンガー23A,23Bと、エミッタ引き回し部24と、FLR(Field Limiting Ring)部25と、等電位リング26と、を備えている。エミッタ電極21、ゲート電極22、ゲートフィンガー23A,23B、エミッタ引き回し部24、FLR部25、および等電位リング26は、共通の金属膜を含む。この金属膜は、たとえばAlCuを含む材料(アルミニウムと銅との合金)によって形成されている。ここで、本実施形態では、ゲートフィンガー23A,23B、エミッタ引き回し部24、FLR部25、および等電位リング26は「外周電極部」に対応している。
 一対のゲートフィンガー23A,23Bは、エミッタ電極21のうちゲート電極22から離れた部分におけるセルにも、ゲート電極22に供給された電流を速やかに供給するように構成されている。一対のゲートフィンガー23A,23Bは、ゲート電極22と一体化されている。一対のゲートフィンガー23A,23Bは、ゲート電極22のy方向の両端部のうち装置側面10cに近い方の端部に繋がっている。
 ゲートフィンガー23Aは、ゲート電極22から装置側面10aに向けて延び、エミッタ電極21を装置側面10c、装置側面10a、および装置側面10dから囲うように形成されている。ゲートフィンガー23Bは、ゲート電極22から装置側面10bに向けて延び、エミッタ電極21を装置側面10c、装置側面10b、および装置側面10dから囲うように形成されている。ゲートフィンガー23Aの先端部とゲートフィンガー23Bの先端部とは、エミッタ電極21よりも装置側面10d寄りの部分においてx方向に隙間をあけて対向している。
 エミッタ引き回し部24は、エミッタ電極21と一体化された部分であり、一対のゲートフィンガー23A,23Bを囲うように環状に形成されている。
 FLR部25は、半導体装置10の耐圧向上のための終端構造であり、エミッタ引き回し部24の外方に設けられている。FLR部25は、エミッタ電極21およびゲート電極22を囲む環状に形成されている。本実施形態では、FLR部25は、閉じた環状となるように形成されている。FLR部25は、外周領域12における電界を緩和し、外部イオンからの影響を抑制することによって半導体装置10の耐圧を向上させる機能を有している。
 等電位リング26は、半導体装置10の耐圧向上のための終端構造であり、FLR部25を囲うように環状に形成されている。等電位リング26は、図1に示すように、装置主面10sの最外周部に形成されている。本実施形態では、等電位リング26は、閉じた環状となるように形成されている。等電位リング26は、半導体装置10の耐圧を向上させる機能を有している。
 図1に示すように、半導体装置10は、エミッタ電極21、ゲート電極22、一対のゲートフィンガー23A,23B、エミッタ引き回し部24、FLR部25、および等電位リング26を覆うパッシベーション膜13を備えている。パッシベーション膜13は、半導体装置10を半導体装置10の外部から保護する保護膜である。また、パッシベーション膜13は、たとえばポリイミド(PI)を含む材料によって形成された有機絶縁膜である。パッシベーション膜13が一対のゲートフィンガー23A,23B、エミッタ引き回し部24、FLR部25、および等電位リング26を覆っているため、外周領域12はパッシベーション膜13を備えているともいえる。
 パッシベーション膜13は、第1開口部14および第2開口部15を有している。第1開口部14は、エミッタ電極21の一部を露出している。これにより、エミッタ電極パッド16が構成されている。第2開口部15は、ゲート電極22の大部分を露出している。これにより、ゲート電極パッド17が構成されている。このように、開口部14,15によって、半導体装置10の外部からの導電部材(図示略)が接合するためのパッドを構成している。
 図3は、セル領域11の一部の断面構造の一例を模式的に示している。なお、図3では、便宜上、セル領域11における半導体装置10の構成要素の一部のハッチングを省略して示している。
 図3に示すように、半導体装置10は、半導体基板30を備えている。半導体基板30は、たとえばn型のSi(シリコン)を含む材料から形成されている。半導体基板30は、たとえば50μm以上200μm以下の厚さを有している。
 半導体基板30は、z方向において互いに反対側を向く基板表面30sおよび基板裏面30rを有している。つまり、z方向は、半導体基板30の厚さ方向であるともいえる。
 半導体基板30は、基板裏面30rから基板表面30sに向けて順に、p型のコレクタ層31、n型のバッファ層32、およびn型のドリフト層33が積層された構造を有している。基板裏面30rには、コレクタ電極29が形成されている。コレクタ電極29は、基板裏面30rの略全面にわたり形成されている。コレクタ電極29のうち基板裏面30rとは反対側の面は、半導体装置10の装置裏面10rを構成している。
 本実施形態では、z方向は、ドリフト層33の厚さ方向となる。つまり、「z方向から視て」とは「ドリフト層33の厚さ方向から視て」ともいえる。ドリフト層33は第1半導体層に対応しているため、「z方向から視て」とは「第1半導体層から視て」ともいえる。
 コレクタ層31のp型ドーパントとしては、たとえばB(ホウ素)、Al(アルミニウム)等が用いられる。コレクタ層31の不純物濃度は、たとえば、1×1015cm-3以上2×1019cm-3以下である。
 バッファ層32およびドリフト層33のn型ドーパントとしては、たとえばN(窒素)、P(リン)、As(ひ素)等が用いられる。バッファ層32の不純物濃度は、たとえば1×1015cm-3以上5×1017cm-3以下である。ドリフト層33の不純物濃度は、バッファ層32よりも低く、たとえば1×1013cm-3以上5×1014cm-3以下である。
 ドリフト層33の表面、すなわち基板表面30sには、p型のベース領域34が形成されている。ベース領域34は、基板表面30sの略全面にわたり形成されている。ベース領域34の不純物濃度は、ドリフト層33よりも高く、たとえば1×1016cm-3以上1×1018cm-3以下である。ベース領域34の基板表面30sからの深さは、たとえば1.0μm以上4.0μm以下である。
 セル領域11におけるベース領域34の表面(基板表面30s)には、複数のトレンチ35が並んで配置されている。各トレンチ35は、たとえばy方向に沿って延びており、x方向において互いに離間して配列されている。これにより、ストライプ状のメインセル11Aに区画されている。x方向において隣り合うトレンチ35の間隔(トレンチ35の中心間距離)は、たとえば、1.5μm以上7.0μm以下である。各トレンチ35の幅(トレンチ35のx方向の寸法)は、たとえば、0.5μm以上3.0μm以下である。各トレンチ35は、ベース領域34をz方向に貫通して、ドリフト層33の途中まで延びている。なお、各トレンチ35は、行列状のメインセル11Aを区画するように格子状に形成されていてもよい。
 セル領域11におけるベース領域34の表面(基板表面30s)には、n型のエミッタ領域36が形成されている。エミッタ領域36は、トレンチ35のx方向の両側に配置されている。つまり、エミッタ領域36は、ベース領域34のうちトレンチ35の配列方向におけるトレンチ35の両側に設けられているともいえる。このため、x方向において隣り合うトレンチ35のx方向の間には、2つのエミッタ領域36がx方向において互いに間隔をあけて配置されている。各エミッタ領域36の深さは、たとえば0.2μm以上0.6μm以下である。また、各エミッタ領域36の不純物濃度は、ベース領域34よりも高く、たとえば1×1019cm-3以上5×1020cm-3以下である。
 セル領域11におけるベース領域34の表面(基板表面30s)には、p型のベースコンタクト領域37が形成されている。ベースコンタクト領域37は、エミッタ領域36とx方向に隣り合う位置に設けられている。つまり、ベースコンタクト領域37は、x方向において隣り合うトレンチ35のx方向の間に設けられた2つのエミッタ領域36のx方向の間に設けられている。各ベースコンタクト領域37は、エミッタ領域36よりも深く形成されていてもよい。各ベースコンタクト領域37の深さは、たとえば0.2μm以上1.6μm以下である。また、各ベースコンタクト領域37の不純物濃度は、ベース領域34よりも高く、たとえば5×1018cm-3以上1×1020cm-3以下である。
 各トレンチ35の内面および基板表面30sの双方には、絶縁膜38が一体に形成されている。このため、絶縁膜38は、ドリフト層33の表面に形成されているともいえる。絶縁膜38は、たとえば酸化シリコン(SiO)を有している。絶縁膜38の厚さは、たとえば、1100Å以上1300Å以下である。セル領域11における絶縁膜38は、ゲート絶縁膜を構成しているともいえる。
 絶縁膜38を介して各トレンチ35内には、たとえばポリシリコン等によって形成された電極材料が埋め込まれている。各トレンチ35に埋め込まれた電極材料は、ゲート電極22(ゲートフィンガー23A,23B)およびエミッタ電極21のいずれかに電気的に接続されている。つまり、各トレンチ35に埋め込まれた電極材料によって、ゲートトレンチ22Aおよびエミッタトレンチ21Aが形成されている。本実施形態では、複数のトレンチ35の配列方向において、ゲートトレンチ22Aとエミッタトレンチ21Aとが交互に設けられている。本実施形態では、ゲートトレンチ22Aおよびエミッタトレンチ21Aの双方は、各トレンチ35の開口端まで埋め込まれている。
 基板表面30sに設けられた絶縁膜38の表面38sには、中間絶縁膜39が形成されている。中間絶縁膜39は、たとえばSiOを有している。中間絶縁膜39の厚さは、絶縁膜38よりも厚く、たとえば3000Å以上15000Å以下である。
 中間絶縁膜39上には、エミッタ電極21が形成されている。つまり、中間絶縁膜39は、エミッタ電極21とゲートトレンチ22Aとの間と、エミッタ電極21とエミッタトレンチ21Aとの間との双方を埋める層間絶縁膜である。
 中間絶縁膜39および絶縁膜38の双方におけるz方向から視てベースコンタクト領域37と重なる位置には、中間絶縁膜39および絶縁膜38の双方を貫通する内周開口部51が形成されている。内周開口部51は、中間絶縁膜39および絶縁膜38からベースコンタクト領域37を露出している。内周開口部51は、エミッタ電極21をベースコンタクト領域37に接触させるためのコンタクトホールを構成している。内周開口部51は、複数設けられている。
 エミッタ電極21は、中間絶縁膜39の表面39s上に形成されている電極本体部21cと、複数の内周開口部51に個別に埋め込まれる複数の埋め込み電極部21bと、を有している。本実施形態では、電極本体部21cと各埋め込み電極部21bとは一体化されている。電極本体部21cは、各埋め込み電極部21b上に設けられている。電極本体部21cは、中間絶縁膜39よりも上方に突出している。ここで、本実施形態では、エミッタ電極21は「電極部」に対応しており、電極本体部21cは「積層部」に対応している。
 より詳細には、エミッタ電極21は、バリアメタル層21eを有している。バリアメタル層21eは、中間絶縁膜39の表面39sと、内周開口部51を構成する内側面51aと、内周開口部51によって開口されたドリフト層33の表面(基板表面30s)とに形成されている。バリアメタル層21eは、たとえばTi(チタン)およびTiN(窒化チタン)の積層構造によって形成されている。このため、バリアメタル層21eは、各埋め込み電極部21bのうち各内側面51aおよび基板表面30sに接する部分と、電極本体部21cのうち中間絶縁膜39の表面39sと接する部分とを構成している。バリアメタル層21e上には、AlCuを含む材料によって形成された電極層21fが設けられている。つまり、エミッタ電極21は、バリアメタル層21eと電極層21fとの積層構造によって形成されている。このため、本実施形態では、埋め込み電極部21bと電極本体部21cとは一体に形成されているともいえる。
 エミッタ電極21上には、バリア層40が形成されている。バリア層40は、パッシベーション膜13から半導体基板30の基板表面30sへの外部イオンの侵入を抑制する機能を有している。具体的には、バリア層40は、パッシベーション膜13よりも外部イオンの拡散係数の小さい材料を有している。本実施形態では、バリア層40は、中間絶縁膜39よりも外部イオンの拡散係数の小さい材料を有している。また、バリア層40は、絶縁膜38よりも外部イオンの拡散係数の小さい材料を有している。まとめると、バリア層40は、パッシベーション膜13、中間絶縁膜39、および絶縁膜38のそれぞれよりも外部イオンの拡散係数の小さい材料を有している。換言すると、パッシベーション膜13は、バリア層40よりも外部イオンの拡散係数の大きい材料を有している。バリア層40は、たとえば窒化シリコンを含む材料から形成されている。本実施形態では、バリア層40は、窒化シリコンとしてSiNを有している。バリア層40の厚さは、中間絶縁膜39の厚さよりも薄い。また、バリア層40の厚さは、パッシベーション膜13の厚さよりも薄い。バリア層40は、エミッタ電極21の電極本体部21cの表面に沿った形状に形成されている。バリア層40は、表面40sおよび裏面40rを有している。表面40sはパッシベーション膜13(図1参照)に接し、裏面40rはエミッタ電極21の電極本体部21cの表面に接している。ここで、バリア層40は、エミッタ電極21のうちパッシベーション膜13に覆われた部分に形成されており、エミッタ電極パッド16(図1参照)には形成されていない。
 z方向から視て、絶縁膜38、中間絶縁膜39、およびバリア層40は、装置主面10sの略全面にわたり形成されている。つまり、絶縁膜38、中間絶縁膜39、およびバリア層40は、z方向から視てセル領域11および外周領域12の双方に形成されている。なお図示していないが、バリア層40は、ゲート電極パッド17には形成されていない。
 図4~図7を参照して、外周領域12の詳細な構成について説明する。
 図4は、外周領域12の一部の断面構造を示している。図5は、図4の外周領域12のうちFLR部25の一部およびその周辺の拡大構造を示している。図6は、図4の外周領域12のうちゲートフィンガー23Aおよびエミッタ引き回し部24の拡大構造を示している。図7は、図4の外周領域12のうち等電位リング26の一部およびその周辺の各第構造を示している。なお、図4~図7では、便宜上、半導体装置10の構成要素のハッチングを省略して示している。
 図4~図7に示すように、外周領域12にもドリフト層33が形成されている。外周領域12における半導体基板30の基板表面30sには、絶縁膜38Aおよび中間絶縁膜39の双方が形成されている。つまり、絶縁膜38Aおよび中間絶縁膜39は、外周領域12におけるドリフト層33の表面を覆っているともいえる。中間絶縁膜39は、絶縁膜38Aの表面に形成されている。外周領域12の絶縁膜38Aは、絶縁膜38を含む。絶縁膜38Aは、セル領域11の絶縁膜38と個別に形成されている。さらに、外周領域12における中間絶縁膜39の表面39sには、バリア層40が形成されている。ここで、本実施形態では、外周領域12は、絶縁膜38A、中間絶縁膜39、およびバリア層40を備えているともいえる。ここで、本実施形態では、絶縁膜38Aおよび中間絶縁膜39は「外周絶縁膜」に対応している。ここで、本実施形態では、絶縁膜38Aは「第1絶縁膜」に対応し、中間絶縁膜39は「第2絶縁膜」に対応している。
 図6に示すように、絶縁膜38Aは、半導体基板30の基板表面30sに形成された基板側絶縁膜38Bと、基板側絶縁膜38Bの表面38Bsに形成された反基板側絶縁膜としての絶縁膜38と、を有している。つまり、本実施形態の絶縁膜38Aは、基板側絶縁膜38Bと絶縁膜38との2層の積層構造となる。基板側絶縁膜38Bは、半導体基板30を熱酸化することによって形成された酸化膜である。このため、絶縁膜38Aに積層された中間絶縁膜39は、絶縁膜38の表面38sに形成されているともいえる。基板側絶縁膜38Bの厚さは、たとえば18000Å程度である。
 図4に示すように、外周領域12のうちセル領域11と隣り合う領域には、p型のウェル領域34Aが形成されている。ウェル領域34Aは、ベース領域34と同様に、半導体基板30の基板表面30sに形成されている。ウェル領域34Aは、ドリフト層33において部分的に形成されている。このため、ウェル領域34Aの表面は、絶縁膜38Aおよび中間絶縁膜39によって覆われている。このように、絶縁膜38Aおよび中間絶縁膜39(ともに図5参照)は、ドリフト層33の表面と、ウェル領域34Aの表面とを覆っているともいえる。本実施形態では、ウェル領域34Aは、エミッタ電極21を囲むように形成されている。ウェル領域34Aの不純物濃度は、たとえば1×1016cm-3以上1×1018cm-3以下である。
 外周領域12におけるウェル領域34Aの深さは、セル領域11におけるベース領域34(図3参照)よりも深い。より詳細には、外周領域12におけるウェル領域34Aの深さは、トレンチ35よりも深い。本実施形態では、ウェル領域34Aは、z方向から視て、エミッタ電極21の外周部と重なる位置まで延びている。つまり、ウェル領域34Aは、セル領域11の外周部にも形成されている。バリア層40(図5参照)は、z方向から視て、ウェル領域34Aと重なる位置に設けられている。バリア層40は、z方向から視て、ウェル領域34Aを覆っている。本実施形態では、z方向から視て、バリア層40は、ウェル領域34Aの外縁よりもはみ出すように形成されている。ここで、本実施形態では、ウェル領域34Aは「第2導電型の第2半導体領域」に対応している。
 図4に示すように、ウェル領域34Aよりも外方の位置には、FLR部25が形成されている。FLR部25は、互いに離間して配置された複数(本実施形態では4つ)の環状の導電体および半導体領域から構成されている。
 半導体基板30の基板表面30sには、複数(本実施形態では4つ)の環状のガードリング25a~25dが形成されている。本実施形態では、ガードリング25a~25dは、閉じた環状に形成されている。ガードリング25a~25dは、ドリフト層33において部分的に形成されている。ガードリング25a~25dは、第2導電型(本実施形態ではp型)の半導体領域であり、z方向と直交する方向において互いに離間して配置されている。ガードリング25a~25dは、エミッタ電極21から離れる方向に向かうにつれて、ガードリング25a、ガードリング25b、ガードリング25c、およびガードリング25dの順に配置されている。最外周のガードリング25dの幅Wgeは、他のガードリング25a~25cの幅Wgよりも大きい。各ガードリング25a~25dのp型ドーパントとしては、たとえばB、Al等が用いられる。各ガードリング25a~25dの不純物濃度は、たとえばウェル領域34Aの不純物濃度と同じであり、たとえば1×1016cm-3以上1×1018cm-3以下である。この場合、ガードリング25a~25dとウェル領域34Aとは同一の工程で形成されてもよい。ここで、本実施形態では、ガードリング25a~25dは、「第2導電型の第2半導体領域」に対応している。なお、ガードリング25dの幅Wgeは任意に変更可能である。一例では、ガードリング25dの幅Wgeは、ガードリング25a~25cの幅Wgと等しくてもよい。
 FLR部25は、ガードリング25a~25dに対応させて設けられたフィールドプレート25e~25hを有している。z方向から視て、フィールドプレート25eはガードリング25aと重なる位置に設けられ、フィールドプレート25fはガードリング25bと重なる位置に設けられ、フィールドプレート25gはガードリング25cと重なる位置に設けられ、フィールドプレート25hはガードリング25dと重なる位置に設けられている。フィールドプレート25eはガードリング25aに接しており、フィールドプレート25fはガードリング25bに接しており、フィールドプレート25gはガードリング25cに接しており、フィールドプレート25hはガードリング25dに接している。ここで、本実施形態では、フィールドプレート25e~25hは、「外周電極部」に対応している。
 図5は、FLR部25のうちガードリング25a,25bおよびフィールドプレート25e,25fとその周辺の拡大図である。ガードリング25aおよびフィールドプレート25eの構成は、ガードリング25b,25cおよびフィールドプレート25f,25gの構成と同じである。また、ガードリング25dおよびフィールドプレート25hの構成は、フィールドプレート25hが外方に向けて延びた点以外はガードリング25aおよびフィールドプレート25eの構成と同じである。このため、以下では、ガードリング25aおよびフィールドプレート25eの構成について説明し、ガードリング25b~25dおよびフィールドプレート25f~25hの構成の説明を省略する。
 バリア層40、中間絶縁膜39および絶縁膜38Aにおけるz方向から視てガードリング25aと重なる位置には、中間絶縁膜39および絶縁膜38Aの双方を貫通する外周開口部52が形成されている。z方向から視て、外周開口部52の開口面積は、ガードリング25aの表面の面積よりも小さい。つまり、外周開口部52は、ガードリング25aの表面の一部を露出させて、フィールドプレート25eと接触させるためのコンタクトホールを構成している。
 図5に示すとおり、絶縁膜38Aのうち外周開口部52を構成する部分は、外周開口部52の内側面52aに向かうにつれてドリフト層33に向けて傾斜している。本実施形態では、絶縁膜38Aの開口端部は、湾曲部38jを有している。湾曲部38jは、外周開口部52の開口中心に向かうにつれてドリフト層33に向かって湾曲している。中間絶縁膜39は、湾曲部38jを覆っている。
 フィールドプレート25eは、外周開口部52に入り込むことによってガードリング25aに接している。
 フィールドプレート25eは、外周開口部52内に設けられた埋め込み電極部27と、外周開口部52から側方に突出するとともに中間絶縁膜39上に積層された突出部28aを有するプレート本体部28と、を含む。また、本実施形態では、突出部28aは、中間絶縁膜39の表面39sに形成されている。
 より詳細には、フィールドプレート25eは、バリアメタル層25mを有している。バリアメタル層25mは、中間絶縁膜39の表面39sと、外周開口部52を構成する内側面52aと、外周開口部52によって開口されたドリフト層33の表面(基板表面30s)に形成されている。バリアメタル層25mは、たとえばTiおよびTiNの積層構造によって形成されている。このため、バリアメタル層25mは、埋め込み電極部27のうち内側面52aおよびドリフト層33の表面と接する部分と、プレート本体部28のうち中間絶縁膜39の表面39sと接する部分とを構成している。バリアメタル層25m上には、AlCuを含む材料によって形成された電極層25nが設けられている。つまり、フィールドプレート25eは、バリアメタル層25mと電極層25nとの積層構造によって形成されている。このため、本実施形態では、埋め込み電極部27とプレート本体部28とは一体に形成されているともいえる。
 プレート本体部28は、埋め込み電極部27上に設けられている。プレート本体部28は、中間絶縁膜39に対してドリフト層33とは反対側に突出している。つまり、プレート本体部28は、中間絶縁膜39よりも上方に突出している。突出部28aは、プレート本体部28のうち外周開口部52よりも外方に延びる部分を構成している。より詳細には、z方向から視て、突出部28aは、フィールドプレート25eが延びる方向に直交する方向における外周開口部52よりも外方に延びる部分、すなわちフィールドプレート25eの幅方向における外周開口部52よりも外方に延びる部分を構成している。本実施形態では、突出部28aは、z方向から視て、ガードリング25aの全体を覆っている。突出部28aは、z方向から視て、ガードリング25aの外縁よりもはみ出した部分を有している。
 プレート本体部28は、フィールドプレート25eの幅方向の外方の先端に向かうにつれて中間絶縁膜39の表面39sに向けて湾曲状に傾斜した傾斜面28bを有している。本実施形態では、プレート本体部28は、ウェットエッチングによって形成されている。このため、プレート本体部28の形状は、ウェットエッチングによって加工された形状であるともいえる。
 より詳細には、フィールドプレート25eは、フィールドプレート25eのうち中間絶縁膜39から最も離れた表面25sと、表面25sと傾斜面28bとを繋ぐ湾曲面28cと、を有している。表面25sは、たとえば中間絶縁膜39の表面39sと同じ側を向く面であり、z方向から視て外周開口部52と重なる位置に形成されている。湾曲面28cは、上方に向けて凸形状となる曲面を有しており、表面25sと傾斜面28bとを滑らかに繋いでいる。
 図3および図5に示すように、フィールドプレート25eの厚さTBは、エミッタ電極21の厚さTAよりも薄い。
 ここで、フィールドプレート25eの厚さTBは、埋め込み電極部27のうちコンタクト領域25pと接する先端面と、フィールドプレート25eの表面25sとのz方向の間の距離である。つまり、厚さTBは、フィールドプレート25eの厚さが最も厚い部分の厚さである。本実施形態では、フィールドプレート25eの厚さTBは、フィールドプレート25eの複数箇所でフィールドプレート25eの厚さを測定した場合の平均の厚さである。
 また、エミッタ電極21の厚さTA(図3参照)は、埋め込み電極部21bのうちベースコンタクト領域37と接する先端面と、エミッタ電極21の表面21sとのz方向の間の距離である。つまり、厚さTAは、エミッタ電極21の厚さが最も厚い部分の厚さである。本実施形態では、エミッタ電極21の厚さTAは、エミッタ電極21の複数箇所でエミッタ電極21の厚さを測定した場合の平均の厚さである。
 なお、フィールドプレート25eの厚さTBの定義は、上記平均の厚さに限られず、以下のように変更してもよい。フィールドプレート25eの厚さTBは、フィールドプレート25eの複数箇所でフィールドプレート25eの厚さを測定した場合の最大の厚さであってもよいし、フィールドプレート25eの複数箇所でフィールドプレート25eの厚さを測定した場合の最小の厚さであってもよい。
 また、エミッタ電極21の厚さTAの定義も同様に、以下のように変更してもよい。エミッタ電極21の厚さTAは、エミッタ電極21の複数箇所でエミッタ電極21の厚さを測定した場合の最大の厚さであってもよいし、エミッタ電極21の複数箇所でエミッタ電極21の厚さを測定した場合の最小の厚さであってもよい。
 フィールドプレート25eの突出部28aの厚さT1は、エミッタ電極21の電極本体部21cの厚さT2よりも薄い。突出部28aの厚さT1は、たとえば3μm以下であり、好ましくは2μm以下である。さらに好ましくは、突出部28aの厚さT1は、1μm程度である。
 ここで、突出部28aの厚さT1は、中間絶縁膜39の表面39sとフィールドプレート25eの表面25sとのz方向の間の距離である。つまり、厚さT1は、突出部28aの厚さが最も厚い部分の厚さである。本実施形態では、突出部28aの厚さT1は、フィールドプレート25eの複数箇所で突出部28aの厚さを測定した場合の平均の厚さである。
 また、電極本体部21cの厚さT2は、中間絶縁膜39の表面39sとエミッタ電極21の表面21sとのz方向の間の距離である。表面21sは、エミッタ電極21のうち中間絶縁膜39の表面39sと同じ側を向く面である。本実施形態では、電極本体部21cの厚さT2は、エミッタ電極21の複数箇所で電極本体部21cの厚さを測定した場合の平均の厚さである。
 なお、突出部28aの厚さT1の定義は、上記平均の厚さに限られず、以下のように変更してもよい。突出部28aの厚さT1は、フィールドプレート25eの複数箇所で突出部28aの厚さを測定した場合の最大の厚さであってもよいし、フィールドプレート25eの複数箇所で突出部28aの厚さを測定した場合の最小の厚さであってもよい。
 また、電極本体部21cの厚さT2の定義も同様に、以下のように変更してもよい。電極本体部21cの厚さT2は、エミッタ電極21の複数箇所で電極本体部21cの厚さを測定した場合の最大の厚さであってもよいし、エミッタ電極21の複数箇所で電極本体部21cの厚さを測定した場合の最小の厚さであってもよい。
 ここで、突出部28aの厚さT1がフィールドプレート25eの複数箇所で突出部28aの厚さを測定した場合の最大の厚さと定義し、電極本体部21cの厚さT2がエミッタ電極21の複数箇所で電極本体部21cの厚さを測定した場合の最小の厚さと定義した場合であっても、突出部28aの厚さT1が電極本体部21cの厚さT2よりも薄いことが好ましい。
 図5に示すように、突出部28aの厚さT1は、中間絶縁膜39と絶縁膜38Aとの積層構造の厚さT3よりも薄い。一方、突出部28aの厚さT1は、中間絶縁膜39の厚さT4よりも厚い。なお、突出部28aの厚さT1は、中間絶縁膜39の厚さT4と等しくてもよい。
 ここで、中間絶縁膜39と絶縁膜38Aとの積層構造の厚さT3は、半導体基板30の基板表面30sと中間絶縁膜39の表面39sとのz方向の間の距離である。本実施形態では、中間絶縁膜39と絶縁膜38Aとの積層構造の厚さT3は、複数箇所で中間絶縁膜39と絶縁膜38Aとの積層構造の厚さを測定した場合の平均の厚さである。
 また、中間絶縁膜39の厚さT4は、絶縁膜38の表面38sと中間絶縁膜39の表面39sとのz方向の間の距離である。本実施形態では、中間絶縁膜39の厚さT4は、複数箇所で中間絶縁膜39の厚さを測定した場合の平均の厚さである。
 なお、中間絶縁膜39と絶縁膜38Aとの積層構造の厚さT3は、上記平均の厚さに限られず、以下のように変更してもよい。中間絶縁膜39と絶縁膜38Aとの積層構造の厚さT3は、外周領域12における複数箇所で中間絶縁膜39と絶縁膜38Aとの積層構造の厚さを測定した場合の最大の厚さであってもよいし、中間絶縁膜39と絶縁膜38Aとの積層構造の厚さT3は、外周領域12における複数箇所で中間絶縁膜39と絶縁膜38Aとの積層構造の厚さを測定した場合の最小の厚さであってもよい。
 また、中間絶縁膜39の厚さT4も厚さT3と同様に、以下のように変更してもよい。中間絶縁膜39の厚さT4は、外周領域12における複数箇所で中間絶縁膜39の厚さを測定した場合の最大の厚さであってもよいし、外周領域12における複数箇所で中間絶縁膜39の厚さを測定した場合の最小の厚さであってもよい。
 ここで、突出部28aの厚さT1がフィールドプレート25eの複数箇所で突出部28aの厚さを測定した場合の最大の厚さと定義し、中間絶縁膜39と絶縁膜38Aとの積層構造の厚さT3が外周領域12における複数箇所で中間絶縁膜39と絶縁膜38Aとの積層構造の厚さを測定した場合の最小の厚さと定義した場合であっても、突出部28aの厚さT1が中間絶縁膜39と絶縁膜38Aとの積層構造の厚さT3よりも薄いことが好ましい。
 本実施形態では、突出部28aの厚さT1は、バリア層40の厚さT5よりも厚い。換言すると、バリア層40の厚さT5は、突出部28aの厚さT1よりも薄い。また、突出部28aの厚さT1は、絶縁膜38Aの厚さT6よりも厚い。なお、突出部28aの厚さT1は、絶縁膜38Aの厚さT6以下であってもよい。
 ここで、バリア層40の厚さT5は、中間絶縁膜39の表面39sとバリア層40の表面40sとのz方向の間の距離である。本実施形態では、バリア層40の厚さT5は、複数箇所でバリア層40の厚さを測定した場合の平均の厚さである。
 また、絶縁膜38の厚さT6は、半導体基板30の基板表面30sと絶縁膜38の表面38sとのz方向の間の距離である。本実施形態では、絶縁膜38Aの厚さT6は、複数箇所で絶縁膜38Aの厚さを測定した場合の平均の厚さである。
 なお、バリア層40の厚さT5は、上記平均の厚さに限られず、以下のように変更してもよい。バリア層40の厚さT5は、外周領域12における複数箇所でバリア層40の厚さを測定した場合の最大の厚さであってもよいし、外周領域12における複数箇所でバリア層40の厚さを測定した場合の最小の厚さであってもよい。
 また、絶縁膜38Aの厚さT6も厚さT5と同様に、以下のように変更してもよい。絶縁膜38の厚さT6は、外周領域12における複数箇所で絶縁膜38Aの厚さを測定した場合の最大の厚さであってもよいし、外周領域12における複数箇所で絶縁膜38Aの厚さを測定した場合の最小の厚さであってもよい。
 埋め込み電極部27の下端部は、ガードリング25aの上方部分に埋め込まれている。ガードリング25aにおいて埋め込み電極部27に対応する部分には、p型のコンタクト領域25pが形成されている。コンタクト領域25pのp型ドーパントとしては、たとえばB、Al等が用いられる。コンタクト領域25pの不純物濃度は、ガードリング25aよりも高く、たとえば5×1018cm-3以上1×1020cm-3以下である。
 バリア層40は、中間絶縁膜39およびフィールドプレート25eの双方を覆うことによって段差状になった層である。バリア層40は、プレート本体部28を覆うプレートカバー部41を有している。プレートカバー部41のうちフィールドプレート25eの幅方向の両端部を覆う部分には、段差部42が形成されている。ここで、フィールドプレート25eの幅方向は、z方向から視て、フィールドプレート25eが延びる方向と直交する方向である。突出部28aがz方向から視てガードリング25aの外縁よりもはみ出しているため、段差部42はガードリング25aの外縁よりも外方に位置している。ここで、フィールドプレート25eの幅方向における段差部42の先端部がガードリング25aの外縁よりも外方に位置していれば、段差部42がガードリング25aの外縁よりも外方に位置しているといえる。本実施形態では、z方向から視て、段差部42の全体がガードリング25aの外縁よりも外方に位置している。
 バリア層40のプレートカバー部41は、プレート本体部28の表面形状に沿った形状となる。つまり、プレートカバー部41は、プレート本体部28の傾斜面28bを覆う傾斜面41aと、プレート本体部28の湾曲面28cを覆う湾曲部41bと、プレート本体部28の表面(たとえばフィールドプレート25eの表面25s)を覆う表面部41cと、を有している。このように、バリア層40のプレートカバー部41は、プレート本体部28の表面形状に沿って滑らかな湾曲形状となる。パッシベーション膜13は、バリア層40に積層されている。
 図4に示すように、フィールドプレート25hは、フィールドプレート25gとは反対側に延びる突出部28aの長さがフィールドプレート25eの突出部28aの長さよりも長い。フィールドプレート25hの突出部28aのうちフィールドプレート25gとは反対側に延びる部分は、z方向から視て、ガードリング25dからはみ出している。
 図4に示すように、z方向から視て、ウェル領域34Aと重なる位置には、ゲートフィンガー23A(23B)と、エミッタ引き回し部24とが形成されている。ゲートフィンガー23A(23B)は、エミッタ電極21に対して外方に離間した位置に形成されている。
 図6に示すように、ゲートフィンガー23Aは、絶縁膜38の表面38sに形成されたゲート層23aと、バリア層40の表面40sに形成されたゲート配線23bと、を有している。
 ゲート層23aは、たとえばポリシリコンからなり、エミッタ電極21を装置側面10c、装置側面10a、および装置側面10d(ともに図1参照)から囲うように形成されている。ゲート層23aは、中間絶縁膜39によって覆われている。ゲート層23a上には、酸化膜23cが形成されている。
 ゲート配線23bは、z方向から視て、ゲート層23aと重なる位置に設けられている。ゲート配線23bは、ゲート電極22と一体化されている。
 中間絶縁膜39および酸化膜23cのうちゲートフィンガー23Aに対応する位置には、中間絶縁膜39および酸化膜23cの双方を貫通する外周開口部53が設けられている。これにより、外周開口部53を介してゲート層23aが露出している。ゲート配線23bは、外周開口部53に入り込んでゲート層23aに接している。つまり、外周開口部53は、ゲート配線23bがゲート層23aに接するためのコンタクトホールを構成している。
 ゲート配線23bは、外周開口部53内に設けられた埋め込み電極部23baと、埋め込み電極部23baよりも側方に突出するとともに中間絶縁膜39を覆う突出部23bcを有する配線本体部23bbと、を含む。
 より詳細には、ゲート配線23bは、バリアメタル層23mを有している。バリアメタル層23mは、中間絶縁膜39の表面39sと、外周開口部53を構成する内側面53aと、外周開口部53によって開口されたドリフト層33の表面(基板表面30s)に形成されている。バリアメタル層23mは、たとえばTiおよびTiNの積層構造によって形成されている。このため、バリアメタル層23mは、埋め込み電極部23baのうち内側面53aと接する部分およびドリフト層33の表面と、配線本体部23bbのうち中間絶縁膜39の表面39sと接する部分とを構成している。バリアメタル層23m上には、AlCuを含む材料によって形成された電極層23nが設けられている。つまり、ゲート配線23bは、バリアメタル層23mと電極層23nとの積層構造によって形成されている。このため、本実施形態では、埋め込み電極部23baと配線本体部23bbとは一体に形成されているともいえる。
 突出部23bcの厚さT7は、フィールドプレート25eの突出部28aの厚さT1(図5参照)と等しい。ここで、厚さT7と厚さT1との差がたとえば厚さT7の20%以内であれば、厚さT7と厚さT1とが等しいといえる。
 ゲート層23aにおいて埋め込み電極部23baが埋め込まれた部分には、p型の半導体領域であるコンタクト領域23dが形成されている。コンタクト領域23dのp型ドーパントとしては、たとえばB、Al等が用いられる。コンタクト領域23dの不純物濃度は、ウェル領域34Aよりも高く、たとえば5×1018cm-3以上1×1020cm-3以下である。
 配線本体部23bbは、埋め込み電極部23ba上に設けられている。配線本体部23bbは、中間絶縁膜39に対してウェル領域34Aとは反対側に突出している。つまり、配線本体部23bbは、中間絶縁膜39よりも上方に突出している。突出部23bcは、配線本体部23bbのうち外周開口部53から外方に延びる部分を構成している。より詳細には、z方向から視て、突出部23bcは、ゲート配線23bが延びる方向に直交する方向のうち外周開口部53から外方に延びる部分、すなわちゲート配線23bの幅方向のうち外周開口部53から外方に延びる部分を構成している。配線本体部23bbは、ゲート配線23bの幅方向の外方に向かうにつれて中間絶縁膜39の表面39sに向けて湾曲状に傾斜している。配線本体部23bbは、ウェットエッチングによって形成されている。配線本体部23bbの形状は、ウェットエッチングによって加工された形状であるともいえる。本実施形態では、配線本体部23bbの形状は、フィールドプレート25eのプレート本体部28の形状と同じである。
 バリア層40は、中間絶縁膜39およびゲートフィンガー23Aの双方を覆うことによって段差状になった層である。バリア層40のうち配線本体部23bbを覆う配線カバー部43は、配線本体部23bbの表面形状に沿った形状となる。バリア層40の配線カバー部43は、配線本体部23bbの表面形状に沿って滑らかな湾曲形状となる。パッシベーション膜13は、バリア層40に積層されている。
 エミッタ引き回し部24は、金属膜からなり、バリア層40の表面40sに形成されている。エミッタ引き回し部24は、ウェル領域34Aの外周部に形成されている。
 中間絶縁膜39、および絶縁膜38におけるエミッタ引き回し部24に対応する位置には、中間絶縁膜39、および絶縁膜38の全てを貫通する外周開口部54が設けられている。これにより、外周開口部54を介してウェル領域34Aが露出している。エミッタ引き回し部24は、外周開口部54に入り込んでウェル領域34Aに接している。つまり、外周開口部54は、エミッタ引き回し部24がウェル領域34Aに接するためのコンタクトホールを構成している。
 エミッタ引き回し部24は、外周開口部54内に埋め込まれた埋め込み電極部24aと、埋め込み電極部24aよりも側方に突出するとともに中間絶縁膜39を覆う突出部24cを有する配線本体部24bと、を含む。
 より詳細には、エミッタ引き回し部24は、バリアメタル層24mを有している。バリアメタル層24mは、中間絶縁膜39の表面39sと、外周開口部54を構成する内側面54aと、外周開口部54によって開口されたドリフト層33の表面(基板表面30s)に形成されている。バリアメタル層24mは、たとえばTiおよびTiNの積層構造によって形成されている。このため、バリアメタル層24mは、埋め込み電極部24aのうち内側面54aと接する部分および上記ドリフト層33の表面と、配線本体部24bのうち中間絶縁膜39の表面39sと接する部分とを構成している。バリアメタル層24m上には、AlCuを含む材料によって形成された電極層24nが設けられている。つまり、エミッタ引き回し部24は、バリアメタル層24mと電極層24nとの積層構造によって形成されている。このため、本実施形態では、埋め込み電極部24aと配線本体部24bとは一体に形成されているともいえる。
 突出部24cは、z方向から視て、ウェル領域34A内に位置している。突出部24cの厚さT8は、フィールドプレート25eの突出部28aの厚さT1(図5参照)と等しい。ここで、厚さT8と厚さT1との差がたとえば厚さT8の20%以内であれば、厚さT8と厚さT1とが等しいといえる。
 埋め込み電極部24aの下端部は、ウェル領域34Aの上方部分に埋め込まれている。ウェル領域34Aにおいて埋め込み電極部24aに対応する部分には、p型のコンタクト領域34Bが形成されている。コンタクト領域34Bのp型ドーパントとしては、たとえばB、Al等が用いられる。コンタクト領域34Bの不純物濃度は、ウェル領域34Aよりも高く、たとえば5×1018cm-3以上1×1020cm-3以下である。
 配線本体部24bは、埋め込み電極部24a上に設けられている。配線本体部24bは、中間絶縁膜39に対してウェル領域34Aとは反対側に突出している。つまり、配線本体部24bは、中間絶縁膜39よりも上方に突出している。突出部24cは、配線本体部24bのうち外周開口部54よりも外方に延びる部分を構成している。より詳細には、z方向から視て、突出部24cは、エミッタ引き回し部24が延びる方向に直交する方向のうち外周開口部54よりも外方に延びる部分、すなわちエミッタ引き回し部24の幅方向のうち外周開口部54よりも外方に延びる部分を構成している。配線本体部24bは、エミッタ引き回し部24の幅方向の外方に向かうにつれて中間絶縁膜39の表面39sに向けて湾曲状に傾斜している。配線本体部24bは、ウェットエッチングによって形成されている。配線本体部24bの形状は、ウェットエッチングによって加工された形状であるともいえる。本実施形態では、配線本体部24bの形状は、フィールドプレート25eのプレート本体部28の形状と同じである。
 バリア層40は、中間絶縁膜39およびエミッタ引き回し部24の双方を覆うことによって段差状になった層である。バリア層40のうち配線本体部24bを覆う配線カバー部44は、配線本体部24bの表面形状に沿った形状となる。バリア層40の配線カバー部44は、配線本体部24bの表面形状に沿って滑らかな湾曲形状となる。パッシベーション膜13は、バリア層40に積層されている。
 図4に示すように、FLR部25よりも外方の位置には、等電位リング26が形成されている。
 図7に示すように、等電位リング26は、ドリフト層33の表面(基板表面30s)に形成された第1導電型(n型)のチャネルストップ領域26aと、絶縁膜38および中間絶縁膜39内に設けられた内部配線26bと、中間絶縁膜39の表面39sに設けられた表面側配線26cと、を有している。
 チャネルストップ領域26aは、z方向から視て表面側配線26cと重なる位置から装置側面10aまで形成されている。チャネルストップ領域26aは、内部配線26bに対して外方(装置側面10a寄り)に配置されている。チャネルストップ領域26aの不純物濃度は、たとえばエミッタ領域36(図3参照)の不純物濃度と同じであり、1×1019cm-3以上5×1020cm-3以下である。この場合、たとえばチャネルストップ領域26aは、エミッタ領域36と同一の工程で形成される。
 内部配線26bは、絶縁膜38の表面38sに設けられており、中間絶縁膜39によって覆われている。内部配線26bは、ポリシリコン等の電極材料によって形成されている。内部配線26bは、ゲートフィンガー23Aのゲート層23a(図5参照)と同一の工程で形成される。内部配線26bの表面には、酸化膜26dが形成されている。
 バリア層40、中間絶縁膜39、および酸化膜23cのうちチャネルストップ領域26aに対応する位置には、外周開口部55が設けられている。外周開口部55は、z方向において中間絶縁膜39、絶縁膜38、および基板側絶縁膜38Bを貫通している。これにより、外周開口部55を介してチャネルストップ領域26aが露出している。表面側配線26cは、外周開口部55に入り込んでチャネルストップ領域26aに接している。つまり、これら外周開口部55は、表面側配線26cがチャネルストップ領域26aに接するためのコンタクトホールを構成している。
 バリア層40、中間絶縁膜39、および酸化膜26dのうち内部配線26bに対応する位置には、外周開口部56が設けられている。外周開口部56は、内部配線26bは、z方向において中間絶縁膜39および酸化膜26dの双方を貫通している。これにより、外周開口部56を介して内部配線26bが露出している。表面側配線26cは、外周開口部56に入り込んで内部配線26bに接している。つまり、外周開口部56は、表面側配線26cが内部配線26bに接するためのコンタクトホールを構成している。
 表面側配線26cは、2つの埋め込み電極部26f,26gと、各埋め込み電極部26f,26gよりも側方に突出するとともに中間絶縁膜39と重なっている突出部26hを有する配線本体部26iと、を含む。
 より詳細には、表面側配線26cは、バリアメタル層26mを有している。バリアメタル層26mは、中間絶縁膜39の表面39sと、外周開口部55を構成する内側面55aと、外周開口部55によって開口されたドリフト層33の表面(基板表面30s)と、外周開口部56を構成する内側面56aと、外周開口部56によって開口された内部配線26bの表面とに形成されている。このため、バリアメタル層26mは、埋め込み電極部26fのうち内側面55aと接する部分と、チャネルストップ領域26aの表面と接する部分とを構成している。また、バリアメタル層26mは、埋め込み電極部26gのうち内側面56aと接する部分と、内部配線26bの表面と接する部分とを構成している。また、バリアメタル層26mは、配線本体部26iのうち中間絶縁膜39の表面39sと接する部分を構成している。バリアメタル層26mは、たとえばTiおよびTiNの積層構造によって形成されている。バリアメタル層26m上には、AlCuを含む材料によって形成された電極層26nが設けられている。つまり、表面側配線26cは、バリアメタル層26mと電極層26nとの積層構造によって形成されている。このため、本実施形態では、埋め込み電極部26f,26gと配線本体部26iとは一体に形成されているともいえる。
 埋め込み電極部26fは、z方向から視てチャネルストップ領域26aと配線本体部26iとの双方と重なる位置に設けられている。埋め込み電極部26fは、チャネルストップ領域26a上の絶縁膜38,38Bと、絶縁膜38上の中間絶縁膜39との全てをz方向に貫通している。
 埋め込み電極部26gは、z方向から視て内部配線26bと配線本体部26iとの双方と重なる位置に設けられている。埋め込み電極部26gは、埋め込み電極部26fよりも内方に位置している。埋め込み電極部26gは、内部配線26b上の酸化膜26dおよび中間絶縁膜39の双方をz方向に貫通している。本実施形態では、埋め込み電極部26gは、内部配線26bの上方部分に埋め込まれている。
 配線本体部26iは、埋め込み電極部26f,26g上に設けられている。配線本体部26iは、中間絶縁膜39に対してドリフト層33とは反対側に突出している。つまり、配線本体部26iは、中間絶縁膜39よりも上方に突出している。突出部26hは、配線本体部26iの端部と、配線本体部26iのうちz方向から視て埋め込み電極部26fと埋め込み電極部26gとの間の部分と、を構成している。より詳細には、z方向から視て、突出部26hは、表面側配線26cが延びる方向に直交する方向の両端部、すなわち表面側配線26cの幅方向の両端部と、表面側配線26cが延びる方向における埋め込み電極部26fと埋め込み電極部26gとの間の部分と、を構成している。
 突出部26hの厚さT9は、フィールドプレート25eの突出部28aの厚さT1(図5参照)と等しい。ここで、厚さT9と厚さT1との差がたとえば厚さT8の20%以内であれば、厚さT9と厚さT1とが等しいといえる。
 バリア層40は、中間絶縁膜39および表面側配線26cの双方を覆うことによって段差状になった層である。バリア層40のうち配線本体部26iを覆う配線カバー部45は、配線本体部26iの表面形状に沿った形状となる。バリア層40の配線カバー部45は、配線本体部26iの表面形状に沿って滑らかな湾曲形状となる。パッシベーション膜13は、バリア層40に積層されている。
 図4~図7に示すように、外周領域12は、パッシベーション膜13によって覆われている。つまり、バリア層40は、z方向から視て、パッシベーション膜13によって覆われているともいえる。このため、バリア層40は、パッシベーション膜13とドリフト層33との間に設けられているともいえる。また、パッシベーション膜13は、z方向から視て、中間絶縁膜39よりも上方に位置し、かつ中間絶縁膜39と重なる位置に設けられている。つまり、パッシベーション膜13は、中間絶縁膜39を覆っているともいえる。
 (半導体装置の製造方法)
 図8~図21を参照して、本実施形態の半導体装置10の製造方法について説明する。なお、便宜上、図8~図21では、製造過程を示す半導体装置10の構成を簡略化して示している。このため、図8~図21の半導体装置10の構成要素の形状およびサイズが図1~図7の半導体装置10の構成要素の形状およびサイズと異なる場合がある。図8~図21では、セル領域11の一部と、FLR部25の一部とのそれぞれの製造過程を示している。また、以降では、便宜上、図8~図21を用いて、1つの半導体装置10の製造方法として説明する。ここで、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、1つの半導体装置10の製造に限られず、複数個の半導体装置10の製造であってもよい。
 本実施形態の半導体装置10の製造方法は、Siを含む材料から形成された半導体基板830を用意する工程を備えている。半導体基板830は、第1導電型の半導体層としてのn型のドリフト層33を有している。ドリフト層33は、半導体基板830の全体にわたり形成されている。半導体基板830は、その厚さ方向(z方向)において互いに反対側を向く基板表面830sおよび基板裏面(図示略)を有している。このため、基板表面830sはドリフト層33の表面であるともいえる。ドリフト層33は、半導体基板830の全体にわたり形成されている。このため、ドリフト層33は、セル領域11および外周領域12の両領域に対して形成されている。ここで、本実施形態では、半導体基板830を用意する工程は、「第1導電型の第1半導体層を外周領域に形成する工程」に対応している。
 図8に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、半導体基板830の基板表面830sのうち外周領域12に対応する部分に基板側絶縁膜838Bを形成する工程を備えている。基板側絶縁膜838Bは、半導体装置10の基板側絶縁膜38Bに対応する絶縁膜である。
 基板側絶縁膜838Bを形成する工程は、半導体基板830を熱酸化して基板表面830sに第1絶縁層を形成する工程と、第1絶縁層をウェットエッチングする工程と、第1絶縁層をドライエッチングする工程と、を含む。
 具体的には、まず、半導体基板830が熱酸化されることによって半導体基板830の表面全体に酸化膜を形成する。この場合、酸化膜は、シリコン酸化膜(SiO)によって形成される。続いて、酸化膜のうち半導体基板830の基板表面830sのうちの外周領域12以外の部分を除去する。より詳細には、まず酸化膜をウェットエッチングすることによって酸化膜の厚さを薄くする。一方、外周領域12においては、マスクを用いて酸化膜の厚さを部分的に薄くする。続いて、酸化膜をドライエッチングすることによって除去する。外周領域12においては、マスクによって露出した部分がドライエッチングによって除去される。以上の工程を経て、基板側絶縁膜838Bが半導体基板830の基板表面830sに形成される。ここで、本実施形態では、基板側絶縁膜838Bを形成する工程は、第1半導体層の表面と第2半導体領域の表面との双方を熱酸化することによって第1絶縁層(酸化膜)を形成する工程と、第1絶縁層をウェットエッチングした後、ドライエッチングする工程と、を含む。
 図9に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、半導体基板830に第2導電型の半導体領域としてのp型のウェル領域834を形成する工程を備えている。具体的には、半導体基板830の基板表面830sには、p型不純物が選択的に注入される。続いて、半導体基板830を熱処理することによってp型不純物が拡散される。以上の工程を経て、ウェル領域834が形成される。ウェル領域834は、ドリフト層33において部分的に形成される。ウェル領域834の表面は、基板表面830sを構成するため、ドリフト層33の表面と連続する表面となる。ここで、ウェル領域834は、ウェル領域34Aおよびガードリング25a~25d(図9ではガードリング25dは図示略)を含む。ここで、半導体基板830にウェル領域834を形成する工程は「第2導電型の第2半導体領域を第1半導体層において部分的に形成する工程」に対応している。なお、ウェル領域834は、基板側絶縁膜838Bによって覆われているともいえる。
 図10に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、半導体基板830のうちセル領域11に対応する部分に複数のトレンチ835を形成する工程を備えている。具体的には、まず、半導体基板830の基板表面830sにトレンチマスク(図示略)を形成する。続いて、トレンチマスクを選択的にエッチングする。つまり、z方向から視て、トレンチマスクのうちトレンチ835を形成する領域をエッチングする。これにより、トレンチマスクには、半導体基板830の基板表面830sのうちトレンチ835を形成する領域が露出される。続いて、半導体基板830の基板表面830sのうちトレンチ835を形成する領域をエッチングする。これにより、半導体基板830にトレンチ835が形成される。
 図11に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、絶縁膜838を形成する工程と、電極を形成する工程と、を備えている。
 絶縁膜838を形成する工程では、まず、半導体基板830が熱酸化されることによって各トレンチ835の内面を含む半導体基板830の表面全体に酸化膜が形成される。つまり、絶縁膜838は、シリコン酸化膜(SiO)によって形成される。これにより、半導体基板830の基板表面830sのうちセル領域11に絶縁膜838が形成される。絶縁膜838は、絶縁膜38に対応する絶縁膜である。セル領域11の絶縁膜838は、ゲート絶縁膜であり、各トレンチ835の内面にも形成される。また、半導体基板830の外周領域12では、基板側絶縁膜838Bの表面838Bsに絶縁膜838が積層される。ここで、本実施形態では、基板側絶縁膜838Bおよび絶縁膜838を形成する工程は「第1絶縁膜を形成する工程」に対応する。
 続いて、電極を形成する工程では、ポリシリコン等の電極材料PSが各トレンチ835に埋め込まれるとともに半導体基板830の基板表面830sに形成される。これにより、ゲートトレンチ22Aおよびエミッタトレンチ21Aが形成される。
 図12に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、電極材料PSをエッチングする工程と、電極材料PS上に絶縁膜838を形成する工程と、を備える。
 電極材料PSをエッチングする工程では、半導体基板830の基板表面830sの電極材料PSをエッチングによって除去する。なお、図示していないが、外周領域12のうちゲートフィンガー23A,23Bおよびゲート電極22の電極材料PSと、等電位リング26の内部配線26bの電極材料PSは、エッチングしない。
 続いて、電極材料PS上に絶縁膜838を形成する工程では、各トレンチ835に埋め込まれた電極材料PSと、ゲートフィンガー23A,23Bおよびゲート電極22を形成する電極材料PSと、等電位リング26の内部配線26bを形成する電極材料PSと、を酸化させる。これにより、各電極材料PS上に絶縁膜838が形成される。ここで、ゲートフィンガー23A,23Bの電極材料PSはゲート層23aに対応する部品であり、電極材料PS上の絶縁膜838はゲートフィンガー23A,23Bの酸化膜23cおよび等電位リング26の内部配線26bの酸化膜26dに対応する膜である。
 図13に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、ベース領域34、エミッタ領域36、およびチャネルストップ領域26a(図7参照)を形成する工程を備えている。具体的には、半導体基板830の基板表面830sのうちセル領域11に対応する部分に対して選択的にn型およびp型のドーパントがイオン注入および拡散されることによって、p型のベース領域34と、n型のエミッタ領域36およびチャネルストップ領域26aが順に形成される。つまり、エミッタ領域36とチャネルストップ領域26aとは同一の工程で形成される。
 図14に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、中間絶縁膜839を形成する工程を備えている。中間絶縁膜839は、シリコン酸化膜(SiO)によって形成され、たとえば化学蒸着法(CVD:chemical vapor deposition)によって半導体基板830の基板表面830sの全体にわたり形成される。中間絶縁膜839は、中間絶縁膜39に対応する絶縁膜である。中間絶縁膜839は、絶縁膜838に積層される。この場合、セル領域11では、半導体基板830の基板表面830sに形成された絶縁膜838と中間絶縁膜839との2層構造の絶縁膜となる。一方、外周領域12では、半導体基板830の基板表面830sに形成された基板側絶縁膜838Bと、絶縁膜838と、中間絶縁膜839との3層構造の絶縁膜となる。このように、本実施形態では、基板側絶縁膜838B、絶縁膜838、および中間絶縁膜839を形成する工程は「複数のセルを覆う絶縁膜をセル領域に形成する工程」と「第1半導体層の表面と、第2半導体領域の表面とを覆う外周絶縁膜を形成する工程」との双方に対応している。また、本実施形態では、基板側絶縁膜838B、絶縁膜838、および中間絶縁膜839を形成する工程は、「第1半導体層の表面と、第2半導体領域の表面とを覆うシリコン酸化膜によって形成された外周絶縁膜を形成する工程」に対応している。
 図15に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、開口部を形成する工程を備えている。
 セル領域11においては、エッチングによって中間絶縁膜839、および絶縁膜838をそれぞれ貫通するように開口部861が形成される。セル領域11における開口部861は、ベース領域34を露出する。この開口部861によってベース領域34に対応する半導体基板830の基板表面830sには凹部831が形成される。
 外周領域12においては、エッチングによって中間絶縁膜839、絶縁膜838、および基板側絶縁膜838Bをそれぞれ貫通するように開口部862が形成される。外周領域12における開口部862は、たとえばガードリング25a~25dを個別に露出する。開口部862によってガードリング25a~25dに対応する半導体基板830の基板表面830sには凹部832が形成される。なお、別の開口部862は、ゲートフィンガー23A,23Bに対応するウェル領域34Aを露出してもよいし、エミッタ引き回し部24に対応するウェル領域34Aを露出してもよい。ここで、開口部を形成する工程は「第2半導体領域の表面の一部を露出させる開口部を外周絶縁膜に形成する工程」に対応している。
 図16に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、ベースコンタクト領域37およびコンタクト領域25pを形成する工程を備えている。具体的には、半導体基板830の基板表面830sに対して開口部を介してp型のドーパントがイオン注入および拡散されることによって、p型のベースコンタクト領域37およびコンタクト領域25pがそれぞれ形成される。なお、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、図示していないが、開口部862から露出したウェル領域34Aのうちエミッタ引き回し部24に対応する部分にコンタクト領域34Bを形成する工程を備えている。この工程は、たとえば上記ベースコンタクト領域37およびコンタクト領域25pを形成する工程と同じ工程で実施される。
 図17および図18に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、エミッタ電極21、ゲート電極22、ゲートフィンガー23A,23B、エミッタ引き回し部24、フィールドプレート25e~25h、および等電位リング26を形成する工程を備えている。本実施形態では、エミッタ電極21、ゲート電極22、ゲートフィンガー23A,23B、エミッタ引き回し部24、フィールドプレート25e~25h、および等電位リング26を形成する工程は、「電極部を形成する工程」と「外周電極部を形成する工程」との双方に対応している。なお、図17および図18では、エミッタ電極21およびフィールドプレート25e~25gを示している。
 図17に示すように、まず、たとえばチタン(Ti)を用いたスパッタリングによって、中間絶縁膜39の表面39sおよび各開口部861,862の内面に第1金属層を形成する。続いて、第1金属層上に窒化チタン(TiN)を用いたスパッタリングによって第2金属層を形成する。これにより、バリアメタル層823が形成される。ここで、バリアメタル層823は、エミッタ電極21のバリアメタル層21e、ゲートフィンガー23A(23B)のバリアメタル層23m、エミッタ引き回し部24のバリアメタル層24m、フィールドプレート25e~25hのバリアメタル層25m、および等電位リング26のバリアメタル層26mに対応している。つまり、本実施形態では、バリアメタル層21e,23m,24m,25m,26mは同一の工程によって形成される。
 続いて、AlCuを用いたスパッタリングによって埋め込み電極部821および電極層822を一体に形成する。埋め込み電極部821は、開口部861,862に埋め込まれた部分である。電極層822は、z方向から視て中間絶縁膜39の全体にわたり形成されている。
 続いて、図18に示すように、電極層822をエッチングすることによって、エミッタ電極21の電極層21f、ゲート電極22およびゲートフィンガー23A,23Bの電極層23nと、エミッタ引き回し部24の電極層24n、フィールドプレート25e~25hの電極層24n、および等電位リング26の電極層26nに対応する電極層822を形成する。つまり、本実施形態では、電極層21f,23n,24n,25n,26nは同一の工程によって形成される。加えて、エミッタ電極21の埋め込み電極部21bおよび電極本体部21cと、ゲート電極22およびゲートフィンガー23A,23Bの埋め込み電極部23baおよび配線本体部23bbと、エミッタ引き回し部24の埋め込み電極部24aおよび配線本体部24bと、フィールドプレート25e~25hの埋め込み電極部27およびプレート本体部28と、等電位リング26の埋め込み電極部26f,26gおよび配線本体部26iとは同一の工程によって形成される。なお、図18では、エミッタ電極21と、フィールドプレート25e~25gとに対応する電極層822とが示されている。
 続いて、図19に示すように、エミッタ電極21、ゲート電極22、およびゲートフィンガー23A,23Bと、エミッタ引き回し部24、フィールドプレート25e~25h、および等電位リング26に対応する電極層822をたとえばエッチングすることによってエミッタ引き回し部24、フィールドプレート25e~25h、および等電位リング26に対応する電極層822の厚さを薄くする。本実施形態では、たとえば電極層822の厚さを2μm以下となるようにエッチングする。これにより、エミッタ引き回し部24、フィールドプレート25e~25h、および等電位リング26が形成される。なお、図19では、フィールドプレート25e~25gが示されている。このように、外周電極部を形成する工程は、電極層822のうち絶縁膜38Aおよび中間絶縁膜39に対応する電極層822の厚さを、絶縁膜38および中間絶縁膜39に対応する電極層822の厚さよりも薄くする工程を含んでいるといえる。
 図20に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、バリア層840を形成する工程を備えている。バリア層840は、半導体装置10のバリア層40に対応する絶縁層である。バリア層840は、中間絶縁膜839および絶縁膜838,838Bよりも拡散係数の小さい材料によって形成される。本実施形態では、外周領域12においてバリア層840は、窒化シリコン(SiN)を含む材料が用いられ、たとえばCVDによって中間絶縁膜39の表面39s、ゲートフィンガー23A,23B、エミッタ引き回し部24、フィールドプレート25e~25h、および等電位リング26の全体にわたり形成される。これにより、バリア層840は段差状に形成される。ここで、本実施形態では、バリア層840を形成する工程は「外周絶縁膜よりも拡散係止数が小さいバリア層を外周絶縁膜および突出部の双方を覆うように段差状に形成する工程」に対応している。また、バリア層840を形成する工程は「シリコン窒化膜によって形成されたバリア層を外周絶縁膜および突出部の双方を覆うように段差状に形成する工程」に対応している。
 図21に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、パッシベーション膜13を形成する工程を備えている。具体的には、バリア層840よりも拡散係数が大きい材料、たとえばポリイミド等の有機材料によって形成されたパッシベーション層がエミッタ電極21、ゲート電極22、ゲートフィンガー23A,23B、フィールドプレート25e~25h、および等電位リング26を覆うように、z方向から視て、半導体基板830の基板表面830sの全体にわたり形成される。続いて、エッチングによってエミッタ電極21およびゲート電極22を露出するように開口部が形成される。これにより、パッシベーション膜13、エミッタ電極パッド16、およびゲート電極パッド17が形成される。パッシベーション膜13は、バリア層40を覆う。ここで、本実施形態では、パッシベーション膜13を形成する工程は「バリア層よりも拡散係数が大きいパッシベーション膜をバリア層に積層する工程」に対応している。また、パッシベーション膜13を形成する工程は「有機絶縁膜によって形成されたパッシベーション膜をバリア層に積層する工程」に対応している。
 図示していないが、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、バッファ層32、コレクタ層31、およびコレクタ電極29を形成する工程を備えている。具体的には、半導体基板830の基板裏面に対して選択的にn型およびp型ドーパントがイオン注入および拡散されることによって、バッファ層32およびコレクタ層31が順に形成される。続いて、コレクタ層31のうちバッファ層32とは反対側の表面にコレクタ電極29を形成する。以上の工程を経て、半導体装置10が製造される。なお、図8~図21は半導体装置10の製造工程の一部を示したものであり、半導体装置10の製造方法は、図8~図21で示されなかった工程を備えていてもよい。
 (第1実施形態の作用)
 本実施形態の半導体装置10の作用について説明する。
 ポリイミド等の有機絶縁膜であるパッシベーション膜13は、外部イオンから保護するために装置主面10sの全体にわたり形成されている。つまり、パッシベーション膜13は、外周領域12を全体にわたり覆っている。しかし、パッシベーション膜13は、拡散係数が大きいため、外部イオンがパッシベーション膜13内で拡散されて通過してしまうおそれがある。
 シリコン酸化膜を有する中間絶縁膜39および絶縁膜38,38Aがパッシベーション膜13から通過した外部イオンによって帯電すると、特に外周領域12(たとえばFLR部25)の中間絶縁膜39および絶縁膜38Aが外部イオンによって帯電すると、各ガードリング25a~25dの電界の広がりが異なってしまい、予め設定した耐圧よりも低くなるおそれがある。
 このため、中間絶縁膜39および絶縁膜38,38Aが外部イオンによって帯電することを抑制するため、拡散係数の小さいシリコン窒化膜を有するバリア層を設けることが考えられる。一例では、FLR部25にバリア層が設けられる場合、バリア層は、たとえば中間絶縁膜39の表面39sおよびフィールドプレート25e~25hの表面に設けられることが考えられる。
 しかし、フィールドプレート25e~25hの表面と中間絶縁膜39の表面39sとのz方向の位置が互いに異なるため、バリア層のうち中間絶縁膜39の表面39sとフィールドプレート25e~25hの表面との間の部分は段差形状となる。ここで、バリア層の段差形状の部分が大きくなると、クラックが発生するおそれがある。バリア層にクラックが発生すると、クラックを通じて外部イオンが中間絶縁膜39に侵入し、帯電してしまうおそれがある。
 一方、本実施形態では、フィールドプレート25e~25hは、その突出部28aの厚さT1がエミッタ電極21の電極本体部21cの厚さT2よりも薄くなるように形成されている。これにより、突出部28aを覆うバリア層40の段差形状がエミッタ電極21の電極本体部21cを覆うバリア層40の段差形状(図3には図示略)よりも小さくなる。したがって、バリア層40の段差形状の部分にクラックが発生することが抑制されるため、クラックに起因して外部イオンによって中間絶縁膜39が帯電することを抑制できる。
 (第1実施形態の効果)
 本実施形態の半導体装置10によれば、以下の効果が得られる。
 (1-1)半導体装置10のセル領域11は、中間絶縁膜39上に積層された電極本体部21cを有するエミッタ電極21を備えている。ガードリング25a~25dに個別に接するフィールドプレート25e~25hのそれぞれは、中間絶縁膜39上に積層された突出部28aを有している。半導体装置10は、中間絶縁膜39と、突出部28aごとフィールドプレート25e~25hを覆うことによって段差状となった層であって中間絶縁膜39および絶縁膜38よりも拡散係数が小さいバリア層40と、バリア層40上に積層され、バリア層40よりも拡散係数が大きいパッシベーション膜13と、を備えている。突出部28aの厚さT1は、電極本体部21cの厚さT2よりも薄い。
 この構成によれば、フィールドプレート25e~25hを覆うバリア層40の段差状の部分にクラックが発生しにくくなるため、クラックに起因して外部イオンがバリア層40を通過することを抑制できる。これにより、外部イオンによって中間絶縁膜39が帯電することを抑制できるため、中間絶縁膜39の帯電に起因してガードリング25a~25dの電位が変化することを抑制できる。したがって、半導体装置10の絶縁耐圧の低下を抑制できる。なお、ゲートフィンガー23A,23B、エミッタ引き回し部24、および等電位リング26についても同様に、バリア層40の段差状の部分にクラックが発生しにくくなるため、クラックに起因して外部イオンがバリア層40を通過することを抑制できる。
 (1-2)フィールドプレート25e~25hの突出部28aの厚さT1は、絶縁膜38Aの厚さT6と中間絶縁膜39の厚さT4との合計の厚さT3よりも薄い。
 この構成によれば、フィールドプレート25e~25hを覆うバリア層40の段差状の部分にクラックが発生しにくくなるため、クラックに起因して外部イオンがバリア層40を通過することを抑制できる。
 (1-3)フィールドプレート25e~25hは、突出部28aと埋め込み電極部27とが一体化された構成である。
 この構成によれば、フィールドプレート25e~25hの突出部28aと埋め込み電極部27とを個別に形成する場合と比較して、フィールドプレート25e~25hを製造するための工程数を減らすことができるので、フィールドプレート25e~25hの製造工程を簡略化できる。
 (1-4)フィールドプレート25e~25hの突出部28aは、z方向から視て、ガードリング25a~25dの外縁を覆っている。
 この構成によれば、フィールドプレート25e~25hを覆うバリア層40の段差状の部分が、z方向から視てガードリング25a~25dの外縁よりも外方に位置するようになる。したがって、バリア層40の段差状の部分にクラックが発生したとしても、外部イオンがガードリング25a~25dに侵入しにくくなる。
 (1-5)フィールドプレート25e~25hの突出部28aは、z方向から視て、ガードリング25a~25dの外縁からはみ出した部分を有している。
 この構成によれば、フィールドプレート25e~25hを覆うバリア層40の段差状の部分が、z方向から視てガードリング25a~25dの外縁よりも外方に離間して位置するようになる。したがって、バリア層40の段差状の部分にクラックが発生したとしても、外部イオンがガードリング25a~25dに侵入しにくくなる。
 (1-6)フィールドプレート25e~25hの突出部28aは、突出部28aの側方の先端に向かうにつれて中間絶縁膜39に向けて傾斜する傾斜面28bを有している。
 この構成によれば、フィールドプレート25e~25hを覆うバリア層40の段差状の部分も傾斜面28bに沿って傾斜した形状となるため、バリア層40の段差状の部分におけるバリア層40の折り曲がりが緩くなる。したがって、バリア層40の段差状の部分にクラックが発生しにくくなる。
 (1-7)フィールドプレート25eは、フィールドプレート25eのうち中間絶縁膜39から最も離れた表面25sと、表面25sと傾斜面28bとを繋ぐ湾曲面28cと、を有している。なお、フィールドプレート25f~25hも同様の形状である。
 この構成によれば、フィールドプレート25eの湾曲面28cを覆うバリア層40の形状が湾曲状となり、バリア層40の折り曲がりが緩くなる。したがって、バリア層40の段差状の部分にクラックが発生しにくくなる。また、フィールドプレート25f~25hを覆うバリア層40の段差状の部分も同様にクラックが発生しにくくなる。
 (1-8)フィールドプレート25e~25hの突出部28aの傾斜面28bは、湾曲状である。
 この構成によれば、バリア層40の段差状の部分のうち中間絶縁膜39と傾斜面28bとを覆う部分の段差が小さくなるため、クラックが発生しにくくなる。
 (1-9)バリア層40の厚さT5は、フィールドプレート25e~25hの突出部28aの厚さT1よりも薄い。
 この構成によれば、半導体装置10の薄型化を図ることができる。加えて、バリア層40を薄く形成したとしても、フィールドプレート25e~25hの突出部28aの厚さT1をエミッタ電極21の電極本体部21cの厚さT2よりも薄く形成しているため、バリア層40の段差状の部分にクラックが発生することを抑制できる。
 (1-10)絶縁膜38および中間絶縁膜39の双方はシリコン酸化膜であり、パッシベーション膜13はポリイミドを含む有機絶縁膜であり、バリア層40はシリコン窒化膜である。
 この構成によれば、バリア層40の拡散係数が絶縁膜38、中間絶縁膜39、およびパッシベーション膜13よりも小さくなる。したがって、上記(1-1)の効果と同様の効果が得られる。
 (1-11)半導体装置10の製造方法は、n型のドリフト層33が形成された半導体基板830を用意する工程と、p型のウェル領域834をドリフト層33において部分的に形成する工程と、半導体基板30の基板表面30sに絶縁膜838および中間絶縁膜839を形成する工程と、中間絶縁膜39上に積層された電極本体部21cを有するエミッタ電極21を形成する工程と、ウェル領域834の表面の一部を露出させる開口部を絶縁膜838および中間絶縁膜839に形成する工程と、開口部から側方に突出するとともに中間絶縁膜839上に積層された突出部28aを有し、ウェル領域834のうち開口部によって露出された部分と接するフィールドプレート25e~25hを形成する工程と、絶縁膜838および中間絶縁膜839よりも拡散係数が小さいバリア層840を中間絶縁膜839とフィールドプレート25e~25hとの双方を覆うように段差状に形成する工程と、バリア層40よりも拡散係数が大きいパッシベーション膜13をバリア層840に積層する工程と、を備えている。フィールドプレート25e~25h形成する工程では、突出部28aの厚さT1を電極本体部21cの厚さT2よりも薄くなるように形成する。この構成によれば、上記(1-1)の効果と同様の効果が得られる。
 [第2実施形態]
 図22~図37を参照して、第2実施形態の半導体装置10について説明する。本実施形態の半導体装置10は、第1実施形態の半導体装置10と比較して、配線構造および絶縁膜の構造がそれぞれ異なる。以下の説明においては、第1実施形態の半導体装置10と異なる点について詳細に説明し、第1実施形態の半導体装置10と共通する構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
 (半導体装置の構成)
 図22および図23を参照して、本実施形態の半導体装置の構成について説明する。
 図22は、セル領域11の断面構造の一部を示している。図22に示すように、本実施形態のセル領域11は、エミッタ電極21の配線構造が第1実施形態と異なる。このため、以下では、エミッタ電極21の配線構造について詳細に説明し、他の部分については第1実施形態と同一符号を付し、その説明を省略する。
 図22に示すように、エミッタ電極21は、個別に形成された埋め込み電極部21bおよび電極本体部21cを有している。つまり、第1実施形態とは異なり、エミッタ電極21は、埋め込み電極部21bに対応する第1電極層21gと、電極本体部21cに対応する第2電極層21hとを有している。
 第1電極層21gは、バリアメタル層21eによって囲まれた穴に埋め込まれている。第1電極層21gは、たとえばタングステン(W)を含む材料によって形成されている。本実施形態では、第1電極層21gの上端面およびバリアメタル層21eの上端面は互いに面一である。
 電極本体部21cは、埋め込み電極部21b上に形成されている。電極本体部21cは、第1実施形態と同様に中間絶縁膜39の表面39sに積層されているともいえる。第2電極層21hは、第1電極層21gの上端面およびバリアメタル層21eの上端面の双方に接している。電極本体部21cの厚さT2は、第1実施形態の厚さT2(図3参照)と同じである。また、エミッタ電極21の厚さTAは、第1実施形態の厚さTA(図3参照)と同じである。
 図23は、FLR部25の断面構造の一部を示している。なお、ゲートフィンガー23A,23Bおよびエミッタ引き回し部24(ともに図4参照)の配線構造および絶縁膜の構造はFLR部25と同様であるため、その説明を省略する。
 図23に示すように、半導体基板30の基板表面30sには、基板側絶縁膜38Bに代えてLOCOS酸化膜60が形成されている。つまり、本実施形態では、絶縁膜38Aは、LOCOS酸化膜60と絶縁膜38との積層構造からなる。LOCOS酸化膜60は、z方向において互いに反対側を向く表面60sおよび裏面60rを有している。LOCOS酸化膜60の裏面60rは、半導体基板30の基板表面30sに接している。
 LOCOS酸化膜60は、厚膜部61、薄膜部62、および傾斜部63を有している。
 厚膜部61は、LOCOS酸化膜60の厚さが比較的厚い部分であり、たとえば隣り合う外周開口部52の間に設けられている。薄膜部62は、LOCOS酸化膜60の厚さが比較的薄い部分であり、たとえばz方向から視て、外周開口部52と重なる位置に設けられている。このため、外周開口部52は、LOCOS酸化膜60の薄膜部62に設けられているともいえる。傾斜部63は、厚膜部61と薄膜部62との間に設けられており、厚膜部61と薄膜部62とを接続する部分である。傾斜部63は、表面60sおよび裏面60rの両側において、薄膜部62から厚膜部61に向かうにつれてLOCOS酸化膜60の厚さが厚くなるように傾斜している。
 厚膜部61は、半導体基板30の基板表面30sに食い込むように形成されている。このため、半導体基板30は、基板表面30sが凹む凹部30aが形成されている。なおLOCOS酸化膜60の構成は任意に変更可能である。一例では、LOCOS酸化膜60から薄膜部62を省略してもよい。この場合、LOCOS酸化膜60は、厚膜部61および傾斜部63からなる酸化膜が互いに離間して複数設けられた構成となる。
 本実施形態では、LOCOS酸化膜60の表面60sには、絶縁膜38が形成されている。絶縁膜38は、LOCOS酸化膜60の形状に応じてLOCOS酸化膜60に積層されている。つまり、絶縁膜38は、LOCOS酸化膜60の傾斜部63において、傾斜部63の形状に沿って傾斜している。本実施形態では、絶縁膜38は、LOCOS酸化膜60の表面60sの全体にわたり形成されている。絶縁膜38の表面38sには中間絶縁膜39が形成されている。このため、中間絶縁膜39は、LOCOS酸化膜60の厚膜部61、薄膜部62、および傾斜部63の全てを覆うように形成されている。なお、本実施形態では、中間絶縁膜39は、2層積層された構成である。
 本実施形態では、外周開口部52は、中間絶縁膜39、絶縁膜38、およびLOCOS酸化膜60を貫通している。これにより、外周開口部52を介して中間絶縁膜39、絶縁膜38、およびLOCOS酸化膜60からガードリング25aが露出している。本実施形態では、外周開口部52は、LOCOS酸化膜60の薄膜部62を貫通している。
 フィールドプレート25eは、中間絶縁膜39の表面39sと外周開口部52を構成する絶縁膜38Aおよび中間絶縁膜39の内側面52aとに形成された電極層70と、外周開口部52に埋め込まれる埋め込み電極部71と、を有している。本実施形態では、電極層70と、埋め込み電極部71とは個別に形成されている。電極層70はたとえば窒化チタン(TiN)を含む材料によって形成され、埋め込み電極部71はたとえばタングステン(W)を含む材料によって形成されている。電極層70は、バリアメタル層であるともいえる。
 電極層70は、互いに反対側を向く電極表面70sおよび電極裏面70rを有している。電極表面70sは中間絶縁膜39の表面39sと同じ側を向く面であり、電極裏面70rは中間絶縁膜39側を向く面である。本実施形態では、電極裏面70rは、中間絶縁膜39の表面39sに接している。
 電極層70は、外周開口部52の内側面52aおよびガードリング25aの表面(半導体基板30の基板表面30s)に接する開口側電極層73と、外周開口部52から外方に延びる突出部74と、を有している。本実施形態では、開口側電極層73と突出部74とは一体化されている。
 突出部74は、z方向から視て中間絶縁膜39を覆う部分である。z方向から視て、突出部74は、フィールドプレート25eのうち、フィールドプレート25eが延びる方向に直交する方向における外周開口部52よりも外方に延びる部分、すなわちフィールドプレート25eの幅方向において外周開口部52よりも外方に延びる部分を構成している。本実施形態では、突出部74は、z方向から視て、ガードリング25aの全体を覆っている。突出部74は、z方向から視て、ガードリング25aの外縁よりもはみ出した部分を有している。なお、ガードリング25aを覆う突出部74と、ガードリング25bを覆う突出部74とは互いに離間して配置されている。
 フィールドプレート25eの厚さTBは、第1実施形態と同様に、エミッタ電極21の厚さTAよりも薄い。
 本実施形態では、電極層70の厚さT10は一定になるように設定されている。このため、突出部74の厚さは、一定になるように設定されているともいえる。
 電極層70の厚さT10は、エミッタ電極21の電極本体部21cの厚さT2よりも薄い。電極層70の厚さT10は、埋め込み電極部71の厚さT11よりも薄い。電極層70の厚さT10は、中間絶縁膜39の厚さT4よりも薄い。電極層70の厚さT10は、LOCOS酸化膜60の厚膜部61の厚さT12よりも薄い。電極層70の厚さT10は、たとえば2μm以下であり、好ましくは1μm未満である。また、電極層70の厚さT10は、たとえば50nm以上である。本実施形態では、電極層70の厚さT10は、100nm程度である。
 ここで、電極層70の厚さT10は、電極層70のうち中間絶縁膜39の表面39sに形成された部分である突出部74の厚さである。厚さT10は、突出部74における電極表面70sと電極裏面70rとのz方向の間の距離である。本実施形態では、電極層70の厚さT10は、電極層70の突出部74の複数箇所で突出部74の厚さを測定した場合の平均の厚さである。
 なお、電極層70の厚さT10の定義は、上記平均の厚さに限られず、以下のように変更してもよい。電極層70の厚さT10は、電極層70の複数箇所で電極層70の厚さを測定した場合の最大の厚さであってもよいし、電極層70の複数箇所で電極層70の厚さを測定した場合の最小の厚さであってもよい。
 また、埋め込み電極部71の厚さT11は、電極層70のうちガードリング25aの表面(半導体基板30の基板表面30s)に形成された底面70bと埋め込み電極部71の上端面71aとの間の距離である。本実施形態では、埋め込み電極部71の厚さT11は、埋め込み電極部71の複数箇所で埋め込み電極部71の厚さを測定した場合の平均の厚さである。本実施形態では、埋め込み電極部71の厚さT11は、フィールドプレート25eの厚さTBと同じである。
 また、厚膜部61の厚さT12は、厚膜部61における表面60sと、表面60sと反対側を向く裏面60rとの間の距離である。裏面60rは、半導体基板30の凹部30aに接している。つまり、厚膜部61の厚さT12は、半導体基板30の凹部30aにおける基板表面30sと厚膜部61の表面60sとの間の距離であるともいえる。厚膜部61の厚さT12は、複数箇所で厚膜部61の厚さを測定した場合の平均の厚さである。
 なお、埋め込み電極部71の厚さT11の定義は、上記平均の厚さに限られず、以下のように変更してもよい。埋め込み電極部71の厚さT11は、埋め込み電極部71の複数箇所で埋め込み電極部71の厚さを測定した場合の最大の厚さであってもよいし、埋め込み電極部71の複数箇所で埋め込み電極部71の厚さを測定した場合の最小の厚さであってもよい。
 また、電極層70の厚さT10が電極層70の複数箇所で電極層70の厚さを測定した場合の最大の厚さと定義し、埋め込み電極部71の厚さT11が複数箇所で埋め込み電極部71の厚さを測定した場合の最小の厚さと定義した場合であっても、電極層70の厚さT10が埋め込み電極部71の厚さT11よりも薄いことが好ましい。
 また、厚膜部61の厚さT12の定義は、上記平均の厚さに限られず、以下のように変更してもよい。厚膜部61の厚さT12は、厚膜部61の複数箇所で厚膜部61の厚さを測定した場合の最大の厚さであってもよいし、厚膜部61の複数箇所で厚膜部61の厚さを測定した場合の最小の厚さであってもよい。
 バリア層40は、中間絶縁膜39およびフィールドプレート25eの双方を覆うことによって段差状になった層である。つまり、バリア層40は、フィールドプレート25eを覆うプレートカバー部41を有している。プレートカバー部41のうち電極層70の幅方向の両端部を覆う部分には、段差部42が形成されている。段差部42は、バリア層40のうちフィールドプレート25eの突出部74の先端部と中間絶縁膜39との境界部分に形成されている。突出部74がz方向から視てガードリング25aの外縁よりもはみ出しているため、段差部42はガードリング25aの外縁よりも外方に位置している。
 バリア層40のうちプレートカバー部41は、電極層70の表面形状および埋め込み電極部71の上端面71aに沿った形状となる。パッシベーション膜13は、バリア層40に積層されている。
 本実施形態では、バリア層40の厚さT5は、電極層70の厚さT10よりも厚い。また、バリア層40の厚さT5は、LOCOS酸化膜60の薄膜部62の厚さ以上である。また、バリア層40の厚さT5は、LOCOS酸化膜60の厚膜部61の厚さよりも薄い。なお、バリア層40の厚さT5は任意であり、たとえばLOCOS酸化膜60の薄膜部62の厚さよりも薄くてもよいし、電極層70の厚さT10よりも薄くてもよい。
 (半導体装置の製造方法)
 図24~図37を参照して、本実施形態の半導体装置10の製造方法について説明する。本実施形態の半導体装置10の製造方法においては、第1実施形態の半導体装置10の製造方法と比較して、半導体基板830の基板表面830sに形成される絶縁膜の形成方法と、電極の形成方法とが異なる。このため、以下の説明では、第1実施形態と異なる点について説明し、第1実施形態と共通する製造工程の説明を省略する。また、便宜上、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、セル領域11およびFLR部25の製造過程について主に説明する。
 図24~図26に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、LOCOS酸化膜850を形成する工程を備えている。
 図24に示すように、まず、Siを含む材料から形成された半導体基板830を用意する。半導体基板830には、ドリフト層33が形成されている。続いて、たとえばCVDによって半導体基板830の基板表面830sの全体にわたり酸化膜851を形成する。酸化膜851は、たとえばシリコン酸化膜(SiO膜)を有している。続いて、たとえばCVDによって酸化膜851の表面851sの全体にわたりマスク852を形成する。マスク852は、たとえばシリコン窒化膜(Si膜)を有している。
 次に、図25に示すように、マスク852を選択的にエッチングする。これにより、酸化膜851がマスク852から部分的に露出する。このため、マスク852は、ドリフト層33の表面上の一部に形成されているともいえる。続いて、図26に示すように、酸化膜851を熱成長させる。これにより、酸化膜851のうちマスク852によって覆われていない部分の厚さが厚くなる。一方、酸化膜851のうちマスク852によって覆われた部分は、酸化膜851の熱成長が抑えられる。これにより、酸化膜851は、部分的に厚くなる。以上の工程を経て、LOCOS酸化膜850が形成される。続いて、マスク852を除去する。
 図27に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、第2導電型の半導体領域であるp型のウェル領域834を形成する工程を備えている。具体的には、半導体基板830の基板表面830sには、p型不純物が選択的に注入される。続いて、半導体基板830を熱処理することによってp型不純物が拡散される。これにより、ウェル領域834が形成される。ここで、ウェル領域834は、ウェル領域34A(図28参照)およびガードリング25a~25dを含む。なお、図27では、ガードリング25a~25cが示されている。
 図示していないが、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、第1実施形態と同様に、セル領域11においてトレンチ835、絶縁膜838、ゲートトレンチ22Aおよびエミッタトレンチ21A、ベース領域34、エミッタ領域36、およびチャネルストップ領域26aを形成する工程を備えている。絶縁膜838は、セル領域11および外周領域12の双方にわたり形成される。外周領域12における絶縁膜838は、酸化膜851の表面851sに形成される(図28参照)。
 図28に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、中間絶縁膜839を形成する工程を備えている。中間絶縁膜839の形成方法は、第1実施形態と同様である。中間絶縁膜839は、絶縁膜838の表面838sに形成される。ここで、本実施形態では、絶縁膜838および中間絶縁膜839を形成する工程は「複数のセルを覆う絶縁膜をセル領域に形成する工程」に対応している。LOCOS酸化膜850、絶縁膜838、および中間絶縁膜839を形成する工程は「第1半導体層の表面と、第2半導体領域の表面とを覆う外周絶縁膜を形成する工程」に対応している。
 図29に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、開口部861,862を形成する工程と、ベースコンタクト領域37およびコンタクト領域34B,25pを形成する工程と、を備えている。開口部861,862の形成方法は、第1実施形態と同様である。これにより、LOCOS酸化膜60、絶縁膜38、および中間絶縁膜39が形成される。また、ベースコンタクト領域37およびコンタクト領域34B,25pの形成方法は、第1実施形態と同様である。なお、図29では、ベースコンタクト領域37およびコンタクト領域25pが示されている。
 図30に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、第1電極層870を形成する工程を備えている。第1電極層870は、電極層70およびバリアメタル層21eに対応する部材である。第1電極層870は、たとえばTiまたはTiNを含む材料によって形成され、スパッタリング法によって中間絶縁膜39の表面39sおよび開口部861,862内に形成されている。このため、第1電極層870は、開口部861によって露出されたベースコンタクト領域37およびガードリング25a~25dのコンタクト領域25pに接するように形成される。また、第1電極層870は、中間絶縁膜39の表面39sの全面にわたり形成される。このように、第1電極層870を形成する工程では、セル領域11および外周領域12の双方において第1電極層870が形成される。つまり、エミッタ電極21を形成する工程における第1電極層870を形成する工程は、ゲートフィンガー23A,23B、エミッタ引き回し部24、フィールドプレート25e~25h、および等電位リング26を形成する工程における第1電極層870を形成する工程と同一の工程で実施される。
 図31および図32に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、埋め込み電極部871を形成する工程を備えている。埋め込み電極部871は、埋め込み電極部21b,71に対応する部材である。
 図31に示すように、まず、埋め込み電極部871は、たとえばW(タングステン)を含む材料によって形成され、CVDによって第1電極層870上に形成される。埋め込み電極部871は、開口部861,862に埋め込まれ、開口部861,862よりも上方まで形成される。
 続いて、図32に示すように、埋め込み電極部871がエッチバックされる。これにより、セル領域11において埋め込み電極部21bが形成され、ガードリング25a~25dに対応する埋め込み電極部71が形成される。このように、埋め込み電極部871を形成する工程では、セル領域11および外周領域12の双方において埋め込み電極部871が形成される。つまり、エミッタ電極21を形成する工程における埋め込み電極部871を形成する工程は、ゲートフィンガー23A,23B、エミッタ引き回し部24、およびフィールドプレート25e~25hを形成する工程における埋め込み電極部871を形成する工程と同一の工程で実施される。
 図33に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、第2電極層872を形成する工程を備えている。第2電極層872は、電極本体部21cに対応する部材である。第2電極層872は、たとえばAlCuを含む材料によって形成され、スパッタリング法によって第1電極層870上および埋め込み電極部71上に形成される。図33から分かるとおり、第2電極層872は、その厚さが第1電極層870の厚さよりも厚くなるように形成される。このように、第2電極層872を形成する工程では、セル領域11および外周領域12の双方において第2電極層872が形成される。つまり、エミッタ電極21を形成する工程における第2電極層872を形成する工程は、ゲートフィンガー23A,23B、エミッタ引き回し部24、フィールドプレート25e~25h、および等電位リング26を形成する工程における第2電極層872を形成する工程と同一の工程で実施される。
 図34~図37に示すように、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、外周領域12における第2電極層872をエッチングする工程を備えている。
 図34に示すように、第2電極層872上にマスク880が形成される。マスク880のうち外周領域12を覆う部分には、複数の開口部881が形成される。第2電極層872は、複数の開口部881から露出される。図34では、マスク880は、第2電極層872のうちフィールドプレート25e~25gが形成される部分に形成されている。なお、図示していないが、マスク880は、フィールドプレート25hが形成される部分にも形成される。
 続いて、図35に示すように、各開口部881から露出している第2電極層872がエッチングされる。これにより、セル領域11を覆う第2電極層872においては開口部881がエミッタ電極21の外形に沿うように形成されているため、第2電極層872がエッチングされることによって電極本体部21cが形成される。これにより、エミッタ電極21が形成される。また、外周領域12を覆う第2電極層872においては開口部881を介して第2電極層872がエッチングされた後、各開口部881から露出している第1電極層870がエッチングされる。これにより、電極層70が形成される。その後、マスク880が除去される。なお、図35は、マスク880が除去された状態を示している。
 続いて、図36に示すように、セル領域11の第2電極層872上にマスク890が形成される。つまり、外周領域12における第2電極層872はマスク890から露出している。続いて、図37に示すように、外周領域12における第2電極層872がエッチングによって除去される。
 図示していないが、本実施形態の半導体装置10の製造方法は、第1実施形態と同様に、バリア層840を形成する工程を備えている。バリア層840は、電極本体部21c上および電極層70および埋め込み電極部71上を覆うように形成される。その後の製造工程は、第1実施形態と同様である。
 (第2実施形態の効果)
 本実施形態によれば、第1実施形態の効果に加え、以下の効果が得られる。
 (2-1)電極層70の厚さT10は、バリア層40の厚さT5よりも薄い。
 この構成によれば、フィールドプレート25e~25hの電極層70を覆うバリア層40の段差部42がより小さくなるため、段差部42に起因するクラックの発生をより抑制できる。
 (2-2)フィールドプレート25e~25hの電極層70の厚さT10は、1μm未満(本実施形態では、厚さT10は100nm程度)である。
 この構成によれば、上記(2-1)と同様の効果が得られる。
 (2-3)電極層70の厚さT10は、中間絶縁膜39の厚さT4よりも薄い。この構成によれば、フィールドプレート25e~25hを覆うバリア層40の段差状の部分にクラックがより発生しにくくなるため、クラックに起因して外部イオンがバリア層40を通過することをより抑制できる。
 (2-4)電極層70の厚さT10は、絶縁膜38Aの厚さT6よりも薄い。
 この構成によれば、フィールドプレート25e~25hを覆うバリア層40の段差状の部分にクラックがより発生しにくくなるため、クラックに起因して外部イオンがバリア層40を通過することをより抑制できる。
 (2-5)電極層70の厚さT10は、LOCOS酸化膜60の厚膜部61の厚さT12よりも薄い。
 この構成によれば、フィールドプレート25e~25hを覆うバリア層40の段差状の部分にクラックがより発生しにくくなるため、クラックに起因して外部イオンがバリア層40を通過することをより抑制できる。
 [変更例]
 上記各実施形態は本開示に関する半導体装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本開示に関する半導体装置は、上記各実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、上記各実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは省略した形態、または上記各実施形態に新たな構成を付加した形態である。また、以下の各変更例は、技術的に矛盾しない限り、互いに組み合わせることができる。以下の各変更例において、上記各実施形態に共通する部分については、上記各実施形態と同一符号を付してその説明を省略する。
 ・第1実施形態において、フィールドプレート25e~25hの突出部28aの形状は任意に変更可能である。一例では、突出部28aから湾曲面28cを省略してもよい。また、突出部28aから湾曲面28cおよび傾斜面28bを省略してもよい。この場合、突出部28aを含むプレート本体部28をその幅方向およびz方向に沿う平面で切った断面形状は矩形状である。
 また、突出部28aの傾斜面28bは、湾曲してなくてもよい。プレート本体部28をその幅方向およびz方向に沿う平面で切った断面形状において、傾斜面28bは直線状であってもよい。この場合、プレート本体部28をその幅方向およびz方向に沿う平面で切った断面形状は台形となる。
 また、第1実施形態では、フィールドプレート25e~25hの突出部28aの形状はウェットエッチングによってフィールドプレート25e~25hが形成された場合の形状であったが、これに限られない。たとえば、フィールドプレート25e~25hの突出部28aの形状はドライエッチングによってフィールドプレート25e~25hが形成された場合の形状であってもよい。
 ・第1実施形態において、フィールドプレート25e~25hの突出部28aの厚さT1は、中間絶縁膜39の厚さT4よりも薄くてもよい。この構成によれば、フィールドプレート25e~25hを覆うバリア層40の段差状の部分にクラックがより発生しにくくなるため、クラックに起因して外部イオンがバリア層40を通過することをより抑制できる。
 ・第1実施形態において、フィールドプレート25e~25hの突出部28aの厚さT1は、絶縁膜38Aの厚さT6よりも薄くてもよい。この構成によれば、フィールドプレート25e~25hを覆うバリア層40の段差状の部分にクラックがより発生しにくくなるため、クラックに起因して外部イオンがバリア層40を通過することをより抑制できる。
 ・第1実施形態において、フィールドプレート25e~25hの突出部28aの厚さT1は、バリア層40の厚さT5と等しくてもよい。また、突出部28aの厚さT1は、バリア層40の厚さT5よりも薄くてもよい。
 ・第2実施形態において、フィールドプレート25e~25hは、電極層70および埋め込み電極部71上に第2電極層872が形成された構成であってもよい。この場合、第2電極層872の表面と中間絶縁膜39の表面39sとの間の距離である突出部28aの厚さT1が電極本体部21cの厚さT2よりも薄くなるように、第2電極層872がエッチングされる。
 ・第2実施形態において、電極層70の厚さT10は、バリア層40の厚さT5と等しくてもよい。また、電極層70の厚さT10は、バリア層40の厚さT5よりも厚くてもよい。
 ・第2実施形態において、電極層70の厚さT10は、中間絶縁膜39の厚さT4以上であってもよい。
 ・第2実施形態において、電極層70の厚さT10は、絶縁膜38Aの厚さT6以上であってもよい。
 ・各実施形態において、フィールドプレート25e~25hの突出部28aとガードリング25a~25dの外縁との位置関係は任意に変更可能である。z方向から視て、突出部28aの先端部はガードリング25a~25dの外縁と重なる位置に設けられてもよいし、ガードリング25a~25dの外縁よりも内方となる位置に設けられてもよい。
 ・第1実施形態において、ゲートフィンガー23A,23B、エミッタ引き回し部24、および等電位リング26の少なくとも1つの厚さは、エミッタ電極21の電極本体部21cの厚さT2以上であってもよい。
 ・第2実施形態において、ゲートフィンガー23A,23B、エミッタ引き回し部24、および等電位リング26の少なくとも1つは、第2電極層872を有していてもよい。
 ・第1実施形態において、絶縁膜38Aの構成を、第2実施形態の絶縁膜38Aの構成であるLOCOS酸化膜60と絶縁膜38との積層構造に変更してもよい。
 ・第2実施形態において、絶縁膜38Aの構成を、第1実施形態の絶縁膜38Aの構成である基板側絶縁膜38Bと絶縁膜38との積層構造に変更してもよい。
 ・各実施形態において、絶縁膜38および中間絶縁膜39の双方は、セル領域11および外周領域12の双方に対して共通の絶縁膜として形成されたが、これに限られない。たとえば、セル領域11を覆う絶縁膜38および中間絶縁膜39と、外周領域12を覆う絶縁膜38および中間絶縁膜39とが個別に形成されていてもよい。この場合、外周領域12を覆う絶縁膜38および中間絶縁膜39は、「外周絶縁膜」に対応している。
 ・各実施形態において、半導体装置10は、トレンチゲート型IGBTに代えて、プレーナゲート型IGBTであってもよい。
 ・各実施形態では、半導体装置10をIGBTとして具体化したが、これに限られず、半導体装置10は、たとえばSiCMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)またはSiMOSFETであってもよい。
 本開示で使用される「~上に」という用語は、文脈によって明らかにそうでないことが示されない限り、「~上に」と「~の上方に」の意味を含む。したがって、「AがB上に形成される」という表現は、本実施形態ではAがBに接触してB上に直接配置され得るが、変更例として、AがBに接触することなくBの上方に配置され得ることが意図される。すなわち、「~上に」という用語は、AとBとの間に他の部材が形成される構造を排除しない。
 本開示で使用されるz方向は必ずしも鉛直方向である必要はなく、鉛直方向に完全に一致している必要もない。したがって、本開示による種々の構造は、本明細書で説明されるz方向の「上」および「下」が鉛直方向の「上」および「下」であることに限定されない。例えば、x方向が鉛直方向であってもよく、またはy方向が鉛直方向であってもよい。
 本明細書における記述「A及びBの少なくとも一方」は、「Aのみ、または、Bのみ、または、AとBの両方」を意味するものとして理解されたい。
 [付記]
 上記各実施形態および上記各変更例から把握できる技術的思想を以下に記載する。なお、各付記に記載された構成要素に対応する実施形態の構成要素の符号を括弧書きで示す。符号は、理解の補助のために例として示すものであり、各付記に記載された構成要素は、符号で示される構成要素に限定されるべきではない。
 (付記1)
 複数のセル(11A)が形成されたセル領域(11)と、
 前記セル領域(11)を囲むように前記セル領域(11)の外側に設けられた外周領域(12)と、を備え、
 前記セル領域(11)は、
 前記複数のセル(11A)を覆う絶縁膜(38,39)と、
 前記絶縁膜(38,39)上に積層された積層部(21c)を有する電極部(21)と、を備え、
 前記外周領域(12)は、
 第1導電型の第1半導体層(33)と、
 前記第1半導体層(33)において部分的に形成された第2導電型の第2半導体領域(25a~25d)と、
 前記第1半導体層(33)の表面(30s)と前記第2半導体領域(25a~25d)の表面(30s)とを覆い、前記第2半導体領域(25a~25d)の表面(30s)の一部を露出させる開口部(52)を有する外周絶縁膜(38A,39)と、
 前記開口部(52)から側方に突出するとともに前記外周絶縁膜(38A,39)上に積層された突出部(28a/74)を有し、前記第2半導体領域(25a~25d)の表面(30s)のうち前記開口部(52)によって露出された部分と接する外周電極部(25e~25h)と、
 前記外周絶縁膜(38A,39)および前記外周電極部(25e~25h)の双方を覆い前記外周絶縁膜(38A,39)よりも拡散係数が小さいバリア層(40)と、
 前記バリア層(40)に積層され、前記バリア層(40)よりも拡散係数が大きいパッシベーション膜(13)と、を備え、
 前記突出部(28a/74)の厚さ(T2/T10)は、前記積層部(21c)の厚さ(T1)よりも薄い
 半導体装置(10)。
 (付記2)
 前記突出部(28a/74)の厚さ(T2/T10)は、前記外周絶縁膜(38A,39)の厚さ(T3)よりも薄い
 付記1に記載の半導体装置。
 (付記3)
 前記外周電極部(25e~25h)は、前記開口部(52)に埋め込まれる埋め込み電極部(27)を有し、
 前記突出部(28a)と前記埋め込み電極部(27)とは一体化されている
 付記1または2に記載の半導体装置。
 (付記4)
 前記外周電極部(25e~25h)は、前記外周絶縁膜(38A,39)の表面(39s)および前記開口部(52)を構成する前記外周絶縁膜(38A,39)の内側面(52a)に形成された電極層(70)と、前記開口部(52)に埋め込まれる埋め込み電極(71)と、を有し、
 前記突出部(74)は、前記電極層(70)によって構成されている
 付記1または2に記載の半導体装置。
 (付記5)
 前記突出部(28a/74)の厚さ(T2/T10)は、2μm以下である
 付記1~4のいずれか1つに記載の半導体装置。
 (付記6)
 前記突出部(28a/74)は、前記第1半導体層(33)の厚さ方向(z方向)から視て、前記第2半導体領域(25a/25b/25c/25d)の全体を覆っている
 付記1~5のいずれか1つに記載の半導体装置。
 (付記7)
 前記突出部(28a/74)は、前記第1半導体層(33)の厚さ方向(z方向)から視て、前記第2半導体領域(25a/25b/25c/25d)の外縁よりもはみ出した部分を有している
 付記6に記載の半導体装置。
 (付記8)
 前記突出部(28a)は、前記突出部(28a)の側方の先端に向かうにつれて前記外周絶縁膜(38A,39)に向けて傾斜する傾斜面(28b)を有している
 付記3に記載の半導体装置。
 (付記9)
 前記外周電極部(25e~25h)は、
 前記外周電極部(25e~25h)のうち前記外周絶縁膜(38A,39)から最も離れた表面(25s)と、
 前記傾斜面(25b)と前記表面(25s)とを繋ぐ湾曲面(25c)と、を有している
 付記8に記載の半導体装置。
 (付記10)
 前記傾斜面(28b)は、湾曲状である
 付記8または9に記載の半導体装置。
 (付記11)
 前記バリア層(40)の厚さ(T5)は、前記パッシベーション膜(13)の厚さよりも薄い
 付記1~10のいずれか1つに記載の半導体装置。
 (付記12)
 前記突出部(74)の厚さ(T10)は、前記バリア層(40)の厚さ(T5)よりも薄い
 付記1~11のいずれか1つに記載の半導体装置。
 (付記13)
 前記バリア層(40)の厚さ(T5)は、前記突出部(28a)の厚さ(T2)よりも薄い
 付記1~11のいずれか1つに記載の半導体装置。
 (付記14)
 前記外周絶縁膜(38A,39)は、シリコン酸化膜であり、
 前記パッシベーション膜(13)は、有機絶縁膜であり、
 前記バリア層(40)は、シリコン窒化膜である
 付記1~13のいずれか1つに記載の半導体装置。
 (付記15)
 複数のセル(11A)が形成されたセル領域(11)と、
 前記セル領域(11)を囲むように前記セル領域(11)の外側に設けられた外周領域(12)と、を備え、
 前記セル領域(11)は、
 前記複数のセル(11A)を覆う絶縁膜(38,39)と、
 前記絶縁膜(38,39)上に積層された積層部(21c)を有する電極部(21)と、を備え、
 前記外周領域(12)は、
 第1導電型の第1半導体層(33)と、
 前記第1半導体層(33)において部分的に形成された第2導電型の第2半導体領域(25a~25d)と、
 前記第1半導体層(33)の表面(30s)と前記第2半導体領域(25a~25d)の表面(30s)とを覆い、前記第2半導体領域(25a~25d)の表面(30s)の一部を露出させる開口部(52)を有し、シリコン酸化膜によって形成された外周絶縁膜(38A,39)と、
 前記開口部(52)から側方に突出するとともに前記外周絶縁膜(38A,39)上に積層された突出部(28a/74)を有し、前記第2半導体領域(25a~25d)の表面(30s)のうち前記開口部(52)によって露出された部分と接する外周電極部(25e~25h)と、
 前記外周絶縁膜(38A,39)および前記外周電極部(25e~25h)の双方を覆いシリコン窒化膜によって形成されたバリア層(40)と、
 前記バリア層(40)に積層され、有機絶縁膜によって形成されたパッシベーション膜(13)と、を備え、
 前記突出部(28a/74)の厚さ(T2/T10)は、前記積層部(21c)の厚さ(T1)よりも薄い
 半導体装置。
 (付記16)
 複数のセル(11A)が形成されたセル領域(11)と、
 前記セル領域(11)を囲むように前記セル領域(11)の外側に設けられた外周領域(12)と、を備える半導体装置(10)の製造方法であって、
 前記複数のセル(11A)を覆う絶縁膜(838,839)を前記セル領域(11)に形成する工程と、
 前記絶縁膜(838,839)上に積層された積層部(822)を有する電極部(821,822)を形成する工程と、
 第1導電型の第1半導体層(33)を前記外周領域(12)に形成する工程と、
 第2導電型の第2半導体領域(25a~25d)を前記第1半導体層(33)において部分的に形成する工程と、
 前記第1半導体層(33)の表面(30s)と、前記第2半導体領域(25a~25d)の表面(30s)とを覆う外周絶縁膜(38A,39)を形成する工程と、
 前記第2半導体領域(25a~25d)の表面(30s)の一部を露出させる開口部(862)を前記外周絶縁膜(838B/850,838,839)に形成する工程と、
 前記開口部(862)から側方に突出するとともに前記外周絶縁膜(838B,838,839)上に積層された突出部(28a/74)を有し、前記第2半導体領域(834/25a~25d)のうち前記開口部(862)によって露出された部分と接する外周電極部(25e~25h)を形成する工程と、
 前記外周絶縁膜(838B/850,838,839)よりも拡散係数が小さいバリア層(840)を前記外周絶縁膜(838B/850,838,839)および前記外周電極部(25a~25h)の双方を覆うように形成する工程と、
 前記バリア層(840)よりも拡散係数が大きいパッシベーション膜(13)を前記バリア層(840)に積層する工程と、を備え、
 前記外周電極部(25a~25h)を形成する工程では、前記突出部(28a/74)の厚さ(T2/T10)を前記積層部(822/21c)の厚さ(T1)よりも薄くなるように形成する
 半導体装置の製造方法。
 (付記17)
 前記電極部(21)を形成する工程は、前記絶縁膜(838,839)上および前記外周絶縁膜(838B/850,838,839)上の双方に電極層(821,822)を形成する工程を含み、
 前記外周電極部(25e~25h)を形成する工程は、前記電極層(821,822)のうち前記外周絶縁膜(838B/850,838,839)上に形成された部分の厚さを、前記絶縁膜(838,839)上に形成された部分の厚さよりも薄くする工程を含む
 付記15に記載の半導体装置の製造方法。
 (付記18)
 前記外周電極部(25e~25h)を形成する工程は、
 前記外周絶縁膜(838B/850,838,839)の表面および前記開口部(862)を構成する前記外周絶縁膜(838B/850,838,839)の内側面に第1電極層(870)を形成する工程と、
 前記第1電極層(870)よりも厚い厚さを有し、前記開口部(862)に埋め込まれた埋め込み電極部(871)を形成する工程と、
 前記絶縁膜(838,839)上、前記外周絶縁膜(838B/850,838,839)上、および前記埋め込み電極部(871)上に第2電極層(872)を形成する工程と、
 前記第2電極層(872)のうち前記外周絶縁膜(838B/850,838,839)上および前記第1電極層(871)上の第2電極層(872)を除去する工程と、を含む
 付記15に記載の半導体装置の製造方法。
 (付記19)
 前記電極部(21)を形成する工程は、
 前記絶縁膜(838,839)を貫通するセル開口部(861)の内側面および前記絶縁膜(838,839)の表面に前記第1電極層(870)を形成する工程と、
 前記第1電極層(870)よりも厚い厚さを有し、前記セル開口部(861)に埋め込まれた埋め込み電極部(871)を形成する工程と、
 前記第2電極層(872)を前記埋め込み電極部(871)上および絶縁膜(838,839)上に形成する工程と、を含み、
 前記電極部(21)を形成する工程における前記第1電極層(870)を形成する工程は、前記外周電極部(25e~25h)を形成する工程における前記第1電極層(870)を形成する工程と同一の工程で実施され、
 前記電極部(21)を形成する工程における前記埋め込み電極部(871)を形成する工程は、前記外周電極部(25e~25h)を形成する工程における前記埋め込み電極部(871)を形成する工程と同一の工程で実施され、
 前記電極部(21)を形成する工程における前記第2電極層(872)を形成する工程は、前記外周電極部(25e~25h)を形成する工程における前記第2電極層(872)を形成する工程と同一の工程で実施される
 付記18に記載の半導体装置の製造方法。
 (付記20)
 前記外周絶縁膜(838B/850,838,839)を形成する工程は、
 前記第1半導体層(33)の表面(830s)と前記第2半導体領域(25a~25d)の表面(830s)との双方を熱酸化することによって第1絶縁膜(838B/850,838)を形成する工程と、
 前記第1絶縁膜(838B,838)の表面にCVDによって第2絶縁膜(839)を形成する工程と、を含み、
 前記バリア層(840)を形成する工程では、前記第2絶縁膜(839)の表面に前記バリア層(840)を形成する
 付記16~19のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
 (付記21)
 前記第1絶縁膜(850)を形成する工程は、
 前記第1半導体層(33)の表面(830s)と前記第2半導体領域(25a~25d)の表面(830s)上の一部にマスク(852)を形成する工程と、
 前記第1半導体層(33)の表面(830s)および前記第2半導体領域(25a~25d)の表面(830s)のうち前記マスク(852)から露出する部分を酸化させて熱酸化膜(851)を形成する工程と、を含む
 付記20に記載の半導体装置の製造方法。
 (付記22)
 前記第1絶縁膜(838B)を形成する工程は、
 前記第1半導体層(33)の表面(830s)と前記第2半導体領域(25a~25d)の表面(830s)との双方を熱酸化することによって第1絶縁層(838B)を形成する工程と、
 前記第1絶縁層(838B)をウェットエッチングした後、ドライエッチングする工程と、を含む
 付記20に記載の半導体装置の製造方法。
 (付記23)
 複数のセル(11A)が形成されたセル領域(11)と、
 前記セル領域(11)を囲むように前記セル領域(11)の外側に設けられた外周領域(12)と、を備える半導体装置(10)の製造方法であって、
 前記複数のセル(11A)を覆う絶縁膜(838,839)を前記セル領域(11)に形成する工程と、
 前記絶縁膜(838,839)上に積層された積層部(822)を有する電極部(821,822)を形成する工程と、
 第1導電型の第1半導体層(33)を前記外周領域(12)に形成する工程と、
 第2導電型の第2半導体領域(25a~25d)を前記第1半導体層(33)において部分的に形成する工程と、
 前記第1半導体層(33)の表面(830s)と、前記第2半導体領域(25a~25d)の表面(830s)とを覆うシリコン酸化膜によって形成された外周絶縁膜(838B/850)を形成する工程と、
 前記第2半導体領域(25a~25d)の表面(830s)の一部を露出させる開口部(862)を前記外周絶縁膜(838B/850,838,839)に形成する工程と、
 前記開口部(862)から側方に突出するとともに前記外周絶縁膜(838B/850,838,839)上に積層された突出部を有し、前記第2半導体領域(25a~25d)のうち前記開口部(862)によって露出された部分と接する外周電極部(25e~25h)を形成する工程と、
 シリコン窒化膜によって形成されたバリア層(840)を前記外周絶縁膜(838B/850,838,839)および前記外周電極部(25e~25h)の双方を覆うように形成する工程と、
 有機絶縁膜によって形成されたパッシベーション膜(13)を前記バリア層(840)に積層する工程と、を備え、
 前記外周電極部(25e~25h)を形成する工程では、前記突出部(28a/870)の厚さ(T2/T10)を前記積層部(822/21c)の厚さ(T1)よりも薄くなるように形成する
 半導体装置の製造方法。
 10…半導体装置
 11…セル領域
 11A…メインセル(セル)
 12…外周領域
 13…パッシベーション膜
 21…エミッタ電極
 21c…電極本体部(積層部)
 22…ゲート電極
 23…ゲートフィンガー
 23ba…埋め込み電極部
 23bc…突出部
 24…エミッタ引き回し部
 24a…埋め込み電極部
 24c…突出部
 25…FLR部
 25a~25d…ガードリング(第2半導体領域)
 25e~25h…フィールドプレート(外周電極部)
 25s…表面
 27…埋め込み電極部
 28a…突出部
 28b…傾斜面
 28c…湾曲面
 28s…表面
 30…半導体基板
 30s…基板表面(第1半導体層の表面、第2半導体領域の表面)
 33…ドリフト層(第1半導体層)
 34A…ベース領域
 35…トレンチ
 36…エミッタ領域
 37…ベースコンタクト領域
 38…絶縁膜
 38A…絶縁膜
 39…中間絶縁膜
 40…バリア層
 41…段差部
 51…内周開口部
 52,53,54…外周開口部(開口部)
 52a…内側面
 60…LOCOS酸化膜
 70…電極層
 71…埋め込み電極部
 74…突出部
 T1…突出部の厚さ
 T2…積層部の厚さ
 T3…絶縁膜38Aと中間絶縁膜39との合計の厚さ(外周絶縁膜の厚さ)
 T5…バリア層の厚さ
 T10…電極層の厚さ

Claims (15)

  1.  複数のセルが形成されたセル領域と、
     前記セル領域を囲むように前記セル領域の外側に設けられた外周領域と、
    を備え、
     前記セル領域は、
     前記複数のセルを覆う絶縁膜と、
     前記絶縁膜上に積層された積層部を有する電極部と、
    を備え、
     前記外周領域は、
     第1導電型の第1半導体層と、
     前記第1半導体層において部分的に形成された第2導電型の第2半導体領域と、
     前記第1半導体層の表面と前記第2半導体領域の表面とを覆い、前記第2半導体領域の表面の一部を露出させる開口部を有する外周絶縁膜と、
     前記開口部から側方に突出するとともに前記外周絶縁膜上に積層された突出部を有し、前記第2半導体領域の表面のうち前記開口部によって露出された部分と接する外周電極部と、
     前記外周絶縁膜および前記外周電極部の双方を覆い前記外周絶縁膜よりも拡散係数が小さいバリア層と、
     前記バリア層に積層され、前記バリア層よりも拡散係数が大きいパッシベーション膜と、
    を備え、
     前記突出部の厚さは、前記積層部の厚さよりも薄い
     半導体装置。
  2.  前記突出部の厚さは、前記外周絶縁膜の厚さよりも薄い
     請求項1に記載の半導体装置。
  3.  前記外周電極部は、前記開口部に埋め込まれる埋め込み電極部を有し、
     前記突出部と前記埋め込み電極部とは一体化されている
     請求項1または2に記載の半導体装置。
  4.  前記外周電極部は、前記外周絶縁膜の表面および前記開口部を構成する前記外周絶縁膜の内側面に形成された電極層と、前記開口部に埋め込まれる埋め込み電極と、を有し、
     前記突出部は、前記電極層によって構成されている
     請求項1または2に記載の半導体装置。
  5.  前記突出部の厚さは、2μm以下である
     請求項1~4のいずれか一項に記載の半導体装置。
  6.  前記突出部は、前記第1半導体層の厚さ方向から視て、前記第2半導体領域の全体を覆っている
     請求項1~5のいずれか一項に記載の半導体装置。
  7.  前記突出部は、前記第1半導体層の厚さ方向から視て、前記第2半導体領域の外縁よりもはみ出した部分を有している
     請求項6に記載の半導体装置。
  8.  前記突出部は、前記突出部の側方の先端に向かうにつれて前記外周絶縁膜に向けて傾斜する傾斜面を有している
     請求項3に記載の半導体装置。
  9.  前記外周電極部は、
     前記外周電極部のうち前記外周絶縁膜から最も離れた表面と、
     前記傾斜面と前記表面とを繋ぐ湾曲面と、
    を有している
     請求項8に記載の半導体装置。
  10.  前記傾斜面は、湾曲状である
     請求項8または9に記載の半導体装置。
  11.  前記バリア層の厚さは、前記パッシベーション膜の厚さよりも薄い
     請求項1~10のいずれか一項に記載の半導体装置。
  12.  前記突出部の厚さは、前記バリア層の厚さよりも薄い
     請求項1~11のいずれか一項に記載の半導体装置。
  13.  前記バリア層の厚さは、前記突出部の厚さよりも薄い
     請求項1~11のいずれか一項に記載の半導体装置。
  14.  前記外周絶縁膜は、シリコン酸化膜であり、
     前記パッシベーション膜は、有機絶縁膜であり、
     前記バリア層は、シリコン窒化膜である
     請求項1~13のいずれか一項に記載の半導体装置。
  15.  複数のセルが形成されたセル領域と、
     前記セル領域を囲むように前記セル領域の外側に設けられた外周領域と、
    を備え、
     前記セル領域は、
     前記複数のセルを覆う絶縁膜と、
     前記絶縁膜上に積層された積層部を有する電極部と、
    を備え、
     前記外周領域は、
     第1導電型の第1半導体層と、
     前記第1半導体層において部分的に形成された第2導電型の第2半導体領域と、
     前記第1半導体層の表面と前記第2半導体領域の表面とを覆い、前記第2半導体領域の表面の一部を露出させる開口部を有し、シリコン酸化膜によって形成された外周絶縁膜と、
     前記開口部から側方に突出するとともに前記外周絶縁膜上に積層された突出部を有し、前記第2半導体領域の表面のうち前記開口部によって露出された部分と接する外周電極部と、
     前記外周絶縁膜および前記外周電極部の双方を覆いシリコン窒化膜によって形成されたバリア層と、
     前記バリア層に積層され、有機絶縁膜によって形成されたパッシベーション膜と、
    を備え、
     前記突出部の厚さは、前記積層部の厚さよりも薄い
     半導体装置。
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