JPH07193213A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH07193213A
JPH07193213A JP33047493A JP33047493A JPH07193213A JP H07193213 A JPH07193213 A JP H07193213A JP 33047493 A JP33047493 A JP 33047493A JP 33047493 A JP33047493 A JP 33047493A JP H07193213 A JPH07193213 A JP H07193213A
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JP
Japan
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gate
film
insulating film
electrode
cathode electrode
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Application number
JP33047493A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Hanakura
満 花倉
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a method for manufacturing a gate turn-off thyristor of the fine structure without generating the coming-off of an insulating film. CONSTITUTION:After forming an N-type emitter layer 4 and P-type gate diffusion layers 9a, 9b in a P-type base layer 3, a cathode electrode 6 and first and second metal gate thin films 10a, 10b are formed at specified places. Nextly, a high molecular insulating film 8 is formed and then a metal film 12 is formed on the whole surface. Then, etching is conducted so that the edge of an insulating film 8 may be protected from an etchant by part of a metal film 12. By this method, the coming-off of the insulating film that might be caused by etching is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造方
法に関し、特に、自己消弧型スイッチング素子であるゲ
ートターンオフサイリスタの製造分野で利用することが
できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, it can be used in the field of manufacturing a gate turn-off thyristor which is a self-turn-off switching element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の半導体装置としては、例
えばゲートターンオフサイリスタ(以下GTOと略記す
る)が知られている。このGTOは、電力用自己消弧素
子として、大電流制御分野でますます特徴を発揮しつつ
あり、現在では4500Aのアノード電流をターンオフ
できるものが開発されている。特に最近では、Si半導
体部分のアノード領域に電極としてタングステンなどの
熱緩衝板をロー付けしない、いわゆるアロイフリー構造
が性能とコストの面から注目されている。アロイフリー
構造のGTOの特徴の1つに、微細化に有利であるとい
う点がある。これは熱緩衝板をロー付けしないのでIC
やLSIのウェハープロセスで用いられている高精度の
微細化装置が利用できることによる。しかしながら、G
TOではゲート電極を形成するために半導体表面をエッ
チングしてやる必要があり、このエッチングにより発生
する不活性領域が微細化を阻止していた。そこで、微細
化が可能なアロイフリーGTOに適したゲート構造が特
開平4−44363号公報及び特開平3−8803号公
報に記載されている。図4及び図5にこのゲート構造を
もつGTOの断面図を示す。図4の構造はP型ゲート拡
散層9上にカソード電極6とゲート電極10とが短絡し
ないようにゲート電極10上にポリイミドなどの絶縁膜
8を設け、このゲート電極10と絶縁膜8との厚みの和
がカソード電極6の厚みを越えないようにしたもので、
従来のようなエッチングを用いないゲート構造である。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a gate turn-off thyristor (hereinafter abbreviated as GTO) is known as a semiconductor device of this type. This GTO is increasingly exerting its characteristics as a self-extinguishing element for electric power in the field of large current control, and at present, an element capable of turning off an anode current of 4500A has been developed. Particularly in recent years, a so-called alloy-free structure, in which a thermal buffer plate such as tungsten is not brazed as an electrode in the anode region of the Si semiconductor portion, has been attracting attention from the viewpoint of performance and cost. One of the features of the alloy-free GTO is that it is advantageous for miniaturization. This is an IC because the heat buffer plate is not brazed
This is due to the availability of high-precision miniaturization equipment used in wafer processing of LSIs and LSIs. However, G
In TO, it is necessary to etch the semiconductor surface in order to form the gate electrode, and the inactive region generated by this etching has prevented miniaturization. Therefore, a gate structure suitable for an alloy-free GTO that can be miniaturized is described in JP-A-4-44363 and JP-A-3-8803. 4 and 5 are sectional views of a GTO having this gate structure. In the structure of FIG. 4, an insulating film 8 made of polyimide or the like is provided on the gate electrode 10 so that the cathode electrode 6 and the gate electrode 10 are not short-circuited on the P-type gate diffusion layer 9. The sum of the thicknesses does not exceed the thickness of the cathode electrode 6,
The gate structure does not use conventional etching.

【0003】また、図4に示すものは、ハイブリット・
ゲート構造のゲートターンオフサイリスタにおいて、P
型ゲートターンオフサイリスタ拡散層9aの表面にカソ
ード電極6よりも厚みの薄い第1の金属ゲート電極10
aと第2の金属ゲート電極10bを設けるとともに、精
密なパターン状に絶縁薄膜であるSiO2膜11を設け
たものである。
Further, the one shown in FIG.
In a gate turn-off thyristor with a gate structure, P
Type gate turn-off thyristor diffusion layer 9a has a first metal gate electrode 10 thinner than the cathode electrode 6 on the surface thereof.
In addition to a and the second metal gate electrode 10b, the SiO 2 film 11 which is an insulating thin film is provided in a precise pattern.

【0004】図4のゲートターンオフサイリスタの製造
方法は以下の説明のようにして作られる。
The method of manufacturing the gate turn-off thyristor of FIG. 4 is manufactured as described below.

【0005】まず、N型ベース層2となる低不純物濃度
のSiウエハーを用い、このSiウエハーの両面からP
型不純物(例えばアルミニウム,Ga,B)を拡散し、
P型ベース層3とP型エミッタ層1を形成する。次に、
P型ベース層3の表面からP型不純物(例えばB)をき
わめて高濃度に選択的に拡散しP型ゲート拡散層9a,
9bを形成する。さらに、P型ベース層3の表面からN
型不純物(例えばP,Sb)を高濃度に選択的に拡散し
N型エミッタ層4を形成する。次に、Siウエハー表面
に酸化ケイ素膜(SiO2)を形成し、フォトリソグラ
フィの技術を用いて精密なパターン状にSiO2膜11
を残す。
First, a low-impurity-concentration Si wafer to be the N-type base layer 2 is used.
Type impurities (eg, aluminum, Ga, B) are diffused,
A P-type base layer 3 and a P-type emitter layer 1 are formed. next,
P-type impurities (for example, B) are selectively diffused from the surface of the P-type base layer 3 to a very high concentration to selectively diffuse the P-type gate diffusion layer 9a,
9b is formed. Furthermore, from the surface of the P-type base layer 3 to N
A type impurity (for example, P, Sb) is selectively diffused at a high concentration to form an N type emitter layer 4. Next, a silicon oxide film (SiO 2 ) is formed on the surface of the Si wafer, and the SiO 2 film 11 is formed into a precise pattern using a photolithography technique.
Leave.

【0006】次いで、アルミニウム蒸着(又はアルミニ
ウムスパッタリング)によりアノード面に約15μm厚
の電極5を形成する。さらにカソード面に約9μm厚の
アルミニウム蒸着を行い、フォトリソグラフィの技術に
より薄いカソード電極6を形成する。さらにまた、カソ
ード面に約2μm厚のアルミニウム蒸着を行い、フォト
リソグラフィの技術により第1の金属ゲート電極10a
と第2の金属ゲート電極10bを形成する。このとき同
時にカソード電極6の上にもアルミニウム蒸着が加えら
れ、この厚みは合計で約11μmとなる。次にカソード
電極6及びゲート電極7の外部端子への取り出し部を除
くカソード側の面を絶縁物8で覆う。これによりカソー
ド電極は溝のない熱緩衝板で圧接が可能で、しかも従来
のハイブリットゲート構造のGTOと同等以上の特性が
得られる。
Next, an electrode 5 having a thickness of about 15 μm is formed on the anode surface by aluminum vapor deposition (or aluminum sputtering). Further, aluminum is vapor-deposited to a thickness of about 9 μm on the cathode surface, and a thin cathode electrode 6 is formed by a photolithography technique. Furthermore, aluminum is vapor-deposited to a thickness of about 2 μm on the cathode surface, and the first metal gate electrode 10a is formed by the photolithography technique.
And a second metal gate electrode 10b is formed. At this time, at the same time, aluminum vapor deposition is also applied on the cathode electrode 6, and the total thickness becomes about 11 μm. Next, the surfaces of the cathode electrode 6 and the gate electrode 7 on the cathode side except the lead-out portion to the external terminal are covered with the insulator 8. As a result, the cathode electrode can be pressure-contacted with the groove-less thermal buffer plate, and the characteristics equal to or higher than those of the conventional hybrid gate structure GTO can be obtained.

【0007】なお、拡散ゲート表面に構成する金属ゲー
トは、P型拡散ゲート層9aと第1の金属ゲート層10
a,第2の金属ゲート10bとのコンタクトする面積を
絶縁膜(例えばSiO2膜11)で制御すれば、拡散ゲ
ートによる均一なキャリアの引き出し能力と金属ゲート
の低抵抗能力を同時に生かすことができる。図5は、さ
らにカソード電極を共通電極にしたものである。
The metal gate formed on the surface of the diffusion gate is composed of the P-type diffusion gate layer 9a and the first metal gate layer 10.
a, by controlling the area of contact with the second metal gate 10b with an insulating film (for example, the SiO 2 film 11), it is possible to take advantage of the uniform carrier extraction capability of the diffusion gate and the low resistance capability of the metal gate at the same time. . In FIG. 5, the cathode electrode is further used as a common electrode.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】GTOは、大電流を単
にターンオンできるサイリスタに比べてターオフもでき
ることが大きな特長である。このターンオフ時のアノー
ド・カソード間の急激な上昇を抑制するためにスナバ回
路が必要となる。スナバ回路のコンデンサ容量を減らす
ことは、スナバ回路での損失を減らし且つ装置の小型・
軽量化を進める目的から、解決されなければならない重
要な問題である。
The GTO has a great feature that it can also perform a turn-off as compared with a thyristor which can simply turn on a large current. A snubber circuit is required to suppress the sudden rise between the anode and the cathode at the time of turn-off. Reducing the capacitor capacity of the snubber circuit reduces the loss in the snubber circuit and reduces the size of the device.
This is an important issue that must be solved for the purpose of promoting weight reduction.

【0009】GTOは、数百から数千個のスリット状の
カソード領域からなり、この各々の所謂単位GTOが並
列に動作することにより、大電流をターンオフできる素
子である。この単位GTOのスリット幅を狭くして微細
化すればするほどスナバコンデンサ容量の低減ができる
ことはよく知られている。よって、微細化が可能な図4
及び図5のような構造が有利になる。特に、図5に示し
た構造は、図4に比べて、微細化が可能である。これ
は、素子表面にカソード電極用金属膜を形成した後の微
細化加工が必要ないことが理由である。カソード電極用
金属膜は、素子表面に形成される薄膜中最も厚い膜であ
るため、この膜の微細化加工及びこの微細化加工で発生
した膜段差上にさらに薄膜を形成して行う微細化加工で
の精度を著しく損なう。それで、図4の構造では加工精
度を損なうカソード電極用金属膜形成後の加工が微細加
工を律速するが、図5の構造ではカソード電極用金属膜
形成後の加工は微細加工でないため律速とならない。
The GTO is composed of hundreds to thousands of slit-shaped cathode regions, and so-called unit GTOs operate in parallel to turn off a large current. It is well known that the snubber capacitor capacity can be reduced as the slit width of the unit GTO is narrowed to make it finer. Therefore, as shown in FIG.
And the structure as shown in FIG. 5 is advantageous. In particular, the structure shown in FIG. 5 can be miniaturized as compared with FIG. This is because there is no need for microfabrication processing after forming the cathode electrode metal film on the device surface. Since the metal film for the cathode electrode is the thickest film formed on the surface of the device, the microfabrication process of this film and the microfabrication process performed by further forming a thin film on the film step generated by this microfabrication process The accuracy at is significantly impaired. Therefore, in the structure of FIG. 4, the processing after forming the metal film for the cathode electrode, which impairs the processing accuracy, limits the fine processing, but in the structure of FIG. .

【0010】以上のように、微細加工に有利な図5の構
造であるが、実際には素子を製作する上で絶縁膜8の端
が剥がれ易いという解決しなければならない大きな問題
があった。図6は、図5の構造の端部を拡大したもので
ある。図4の構造では、絶縁膜8の形成とそれに続く加
工工程が最後となるが、図5の構造では、さらに金属膜
12の形成とそれに続く加工工程が加わる。図6(A)
に示すように、金属膜12をエッチングで加工する際
に、絶縁膜8の露出部が酸溶液(例えばフッ酸溶液等)
にさらされることで図6(B)に示すように、容易に剥
離してしまう問題があった。なお、絶縁膜8にはポリイ
ミド等の高分子材料が、絶縁薄膜には酸化ケイ素や窒化
ケイ素等の無機材料が用いられる。このような問題は、
単に剥離した部分の絶縁不良を起すだけではなく、剥離
した絶縁膜が電極表面に付着して導通不良を起こすこと
がある。
As described above, although the structure of FIG. 5 is advantageous for fine processing, there is a big problem that the edge of the insulating film 8 is easily peeled off when manufacturing an element in practice. FIG. 6 is an enlarged view of the end of the structure shown in FIG. In the structure of FIG. 4, the formation of the insulating film 8 and the subsequent processing step are the last, but in the structure of FIG. 5, the formation of the metal film 12 and the subsequent processing step are further added. FIG. 6 (A)
As shown in FIG. 3, when the metal film 12 is processed by etching, the exposed portion of the insulating film 8 is an acid solution (for example, hydrofluoric acid solution).
There is a problem that the film is easily peeled off as shown in FIG. A polymer material such as polyimide is used for the insulating film 8, and an inorganic material such as silicon oxide or silicon nitride is used for the insulating thin film. Problems like this
In addition to simply causing insulation failure in the peeled portion, the peeled insulating film may adhere to the electrode surface and cause conduction failure.

【0011】この発明が解決しようとする課題は、絶縁
膜の剥離を防止し、微細な構造の半導体装置を製造する
には、どのような手段を講じればよいかという点にあ
る。
The problem to be solved by the present invention is what kind of means should be taken to prevent the peeling of the insulating film and manufacture a semiconductor device having a fine structure.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この出願の請求項1記載
の発明は、半導体基板上に、高分子材料で成る絶縁膜が
パターニングされ、且つ該絶縁膜上に金属膜がパターニ
ングされる半導体装置の製造方法において、 前記金属
膜のパターニングに際して前記金属膜の端縁部を保護膜
で覆ったことを、解決手段としている。
The invention according to claim 1 of the present application is a semiconductor device in which an insulating film made of a polymer material is patterned on a semiconductor substrate, and a metal film is patterned on the insulating film. In the manufacturing method, the solution means is that the edge portion of the metal film is covered with a protective film when the metal film is patterned.

【0013】また、この出願の請求項2記載の発明は、
半導体基板の裏面側に層にP型エミッタ層を形成し、該
基板の中間層に該P型エミッタ層と接合するN型ベース
層を形成し、該基板の表面側層に該N型ベース層と接合
するP型ベース層を形成する工程と、該P型ベース層の
表面層に複数のN型エミッタ領域を表面方向に沿って間
欠的に形成する工程と、前記半導体基板の裏面にアノー
ド電極を設ける工程と、前記N型エミッタ領域の各々の
表面にカソード電極を設ける工程と、前記P型ベース層
の表面層に前記エミッタ領域を囲むように比較的高濃度
のP型ゲート領域を設ける工程と、該ゲート領域の表面
にゲート電極を設ける工程と、該ゲート電極のうち外部
電極と直接接続されない部分の表面に高分子材料で成る
絶縁膜を形成する工程と、前記N型エミッタ領域の各々
の表面及び前記絶縁膜の上に共通のカソード電極を形成
する工程とを備え、前記ゲート電極にゲート信号を印加
して前記アノード・カソード電極間の電流をターンオン
またはターンオフする半導体装置の製造方法において、
前記共通のカソード電極を形成する際に、前記絶縁膜
の端縁部を保護膜で覆ったことを、解決手段としてい
る。
The invention according to claim 2 of this application is
A P-type emitter layer is formed on the back surface side of the semiconductor substrate, an N-type base layer is formed on the intermediate layer of the substrate to be joined to the P-type emitter layer, and the N-type base layer is formed on the front surface side layer of the substrate. A step of forming a P-type base layer to be bonded to the P-type base layer, a step of intermittently forming a plurality of N-type emitter regions in the surface layer of the P-type base layer along the surface direction, and an anode electrode on the back surface of the semiconductor substrate. , A step of providing a cathode electrode on each surface of the N-type emitter region, and a step of providing a relatively high concentration P-type gate region on the surface layer of the P-type base layer so as to surround the emitter region. A step of providing a gate electrode on the surface of the gate region, a step of forming an insulating film made of a polymer material on the surface of a portion of the gate electrode that is not directly connected to an external electrode, and each of the N-type emitter regions. The surface of the The method of manufacturing a semiconductor device and forming a common cathode electrode on the membrane, which turned on or off a current between the anode and cathode electrodes by applying a gate signal to the gate electrode,
The solution is to cover the edge of the insulating film with a protective film when forming the common cathode electrode.

【0014】請求項3記載の発明は、上記請求項2記載
の発明において、前記保護膜は前記共通のカソード電極
と同一の材料で成り、前記ゲート電極のうち外部電極と
直接接続される部分に重ねて形成されることを特徴とし
ている。
According to a third aspect of the present invention, in the above-mentioned second aspect, the protective film is made of the same material as the common cathode electrode, and is provided on a portion of the gate electrode that is directly connected to the external electrode. The feature is that they are formed in layers.

【0015】請求項4記載の発明は、上記請求項2記載
の発明において、前記保護膜はカソード電極が延在され
てなることを特徴としている。
The invention according to claim 4 is characterized in that, in the invention according to claim 2, the protective film is formed by extending a cathode electrode.

【0016】請求項5記載の発明は、請求項2または請
求項3または請求項4記載の発明において、前記ゲート
電極と前記カソード電極とは半導体基板表面で入り組ん
で形成されることを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the second, third or fourth aspect of the invention, the gate electrode and the cathode electrode are formed intricately on the surface of the semiconductor substrate. .

【0017】[0017]

【作用】請求項1記載の発明においては、高分子材料で
なる絶縁膜の端縁部を保護膜で覆ったことにより、該端
縁部に剥離が発生するのを防止する作用を有する。特
に、絶縁膜のパターニング工程より後に金属膜がパター
ニングされる場合、金属膜のエッチング液に絶縁膜の端
縁部がさらされることがなく、膜剥がれが防止できる。
According to the first aspect of the present invention, by covering the edge of the insulating film made of a polymer material with the protective film, it is possible to prevent peeling from occurring at the edge. In particular, when the metal film is patterned after the step of patterning the insulating film, the edge portion of the insulating film is not exposed to the etching solution for the metal film, and film peeling can be prevented.

【0018】請求項2記載の発明においては、共通のカ
ソード電極を形成する際に、絶縁膜の端縁部が保護され
ているため、該カソード電極の加工により絶縁膜の端縁
部が剥離し易くなるのを防止する作用がある。このた
め、絶縁不良や導通不良のない、より微細な半導体装置
(ゲートターンオフサイリスタ)の製造を可能にするこ
とができる。
According to the second aspect of the invention, since the edge portion of the insulating film is protected when the common cathode electrode is formed, the edge portion of the insulating film is peeled off by the processing of the cathode electrode. It has an effect of preventing the increase. Therefore, it is possible to manufacture a finer semiconductor device (gate turn-off thyristor) without insulation failure or conduction failure.

【0019】請求項3及び請求項4記載の発明において
は、保護膜がカソード電極の材料膜を利用できるため、
カソード電極のパターニング用マスクをかえるだけでカ
ソード電極の形成と同時に保護膜が形成できる。
In the inventions of claims 3 and 4, since the material film of the cathode electrode can be used as the protective film,
The protective film can be formed simultaneously with the formation of the cathode electrode simply by changing the mask for patterning the cathode electrode.

【0020】請求項5記載の発明においては、絶縁膜の
剥離が防止できると共に、ゲート電極とカソード電極を
集約的に形成できる。
According to the fifth aspect of the present invention, peeling of the insulating film can be prevented, and the gate electrode and the cathode electrode can be collectively formed.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明に係る半導体装置の製造方法の
詳細を図1〜図3に示す実施例に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to the embodiments shown in FIGS.

【0022】(実施例1)図1(A)〜(D)および図
2は本発明をゲートターンオフサイリスタの製造方法に
適用した実施例を示すものである。なお、図1(A)〜
(D)はこの実施例の工程を示す要部断面図であり、図
2は製造された半導体装置の断面説明図である。
(Embodiment 1) FIGS. 1A to 1D and FIG. 2 show an embodiment in which the present invention is applied to a method for manufacturing a gate turn-off thyristor. Note that FIG.
FIG. 2D is a cross-sectional view of an essential part showing the step of this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of the manufactured semiconductor device.

【0023】まず、半導体基板としてのシリコン基板2
1には、図2に示すようなP型エミッタ層1、N型ベー
ス層2、P型ベース層3、N型エミッタ領域4、を従来
と同様の方法で形成する。次に、P型べース層3の表面
に複数のN型エミッタ領域4を間欠的に形成すると共
に、P型ゲート拡散層9a,9bを同図に示すように、
配設する。次に、図1に示すように、基板表面の、例え
ばSiO2でなる絶縁薄膜11上に、レジスト22をパ
ターニングする。このレジスト22をマスクとして用い
て、絶縁薄膜11に開口部を形成する。さらに、図1
(B)に示すように、レジスト22を残したままアルミ
ニウムをスパッタリング法にて堆積させて絶縁薄膜11
の開口部にN型エミッタ領域4上にカソード電極6を、
P型ゲート拡散層9a,9b上にそれぞれ第1の金属ゲ
ート薄膜(外部電極に接続される)10a,第2の金属
ゲート薄膜10bが形成される。そして、リフトオフ法
を行ってレジスト22とその上のアルミニウム膜を除去
する。なお、本実施例では、リフト法を用いて各電極を
形成したが、他の各種形成方法を用いてもよい。
First, a silicon substrate 2 as a semiconductor substrate
1, a P-type emitter layer 1, an N-type base layer 2, a P-type base layer 3 and an N-type emitter region 4 as shown in FIG. 2 are formed by a method similar to the conventional method. Next, a plurality of N-type emitter regions 4 are intermittently formed on the surface of the P-type base layer 3, and P-type gate diffusion layers 9a and 9b are formed as shown in FIG.
Arrange. Next, as shown in FIG. 1, a resist 22 is patterned on the insulating thin film 11 made of, for example, SiO 2 on the surface of the substrate. The resist 22 is used as a mask to form an opening in the insulating thin film 11. Furthermore, FIG.
As shown in (B), aluminum is deposited by a sputtering method while leaving the resist 22 and the insulating thin film 11 is formed.
A cathode electrode 6 on the N-type emitter region 4 in the opening of
A first metal gate thin film (connected to an external electrode) 10a and a second metal gate thin film 10b are formed on the P-type gate diffusion layers 9a and 9b, respectively. Then, the lift-off method is performed to remove the resist 22 and the aluminum film thereon. Although the electrodes are formed by using the lift method in this embodiment, various other forming methods may be used.

【0024】次に、図1(C)に示すように金属ゲート
薄膜のうち外部電極に接続されない第2の金属ゲート薄
膜10b、及びカソード電極6の脇に位置する絶縁薄膜
11上を覆うように、例えばポリイミド等の高分子材料
で成る絶縁膜8をパターニングする。
Next, as shown in FIG. 1C, the second metal gate thin film 10b of the metal gate thin film which is not connected to the external electrode and the insulating thin film 11 beside the cathode electrode 6 are covered. The insulating film 8 made of a polymer material such as polyimide is patterned.

【0025】次いで、図1(C)に示した状態で露出す
るカソード電極6どうしの共通のカソード電極を形成す
るため、図1(D)に示すように金属膜(例えばAl
膜)12を全面に成膜し、フォトリソグラフィー技術及
びウェットエッチング技術を用いて金属膜12を所定パ
ターンに形成する。このとき、第1の金属ゲート薄膜1
0aと、それに隣接するカソード電極6との間に形成さ
れた絶縁膜8の端縁部8aは、金属膜12が保護膜12
aとして残るように、ウェットエッチングのマスク設計
をする。また、カソード電極6どうしを接続する金属膜
12と、同一材料で成る保護膜12aとは、導通しない
ように、ウェットエッチングによって分離される。な
お、この保護膜12aは、第1の金属ゲート薄膜10a
の一部となる。ウェットエッチング液としては、周知の
酸溶液を用いる。
Next, in order to form a common cathode electrode of the cathode electrodes 6 exposed in the state shown in FIG. 1C, as shown in FIG.
The film 12 is formed on the entire surface, and the metal film 12 is formed into a predetermined pattern by using the photolithography technique and the wet etching technique. At this time, the first metal gate thin film 1
0a and an edge portion 8a of the insulating film 8 formed between the cathode electrode 6 adjacent thereto, the metal film 12 is a protective film 12
A wet etching mask is designed so as to remain as a. Further, the metal film 12 connecting the cathode electrodes 6 and the protective film 12a made of the same material are separated by wet etching so as not to be electrically connected. The protective film 12a is the first metal gate thin film 10a.
Become part of. A well-known acid solution is used as the wet etching solution.

【0026】本実施例によれば、金属膜12の形成と同
時に保護膜12aが形成できるため、工程数を増加させ
ることなく、絶縁膜8の剥離を防止できる。このため、
スナバコンデンサ容量を大幅に低減できる微細構造のG
TOを形成することができる。なお、本実施例において
は、P型ベース層3の表面層にN型エミッタ領域4を囲
むように、比較的高濃度のP型ゲート拡散層9a,9b
を形成したため、ゲート・カソード間に逆電圧を印加し
た場合にN型エミッタ領域4の近傍に発生する空乏層の
端が絶縁膜のゲート電極用窓開け部に達するまで、隣接
するN型エミッタ領域を近づけて微細化することができ
る。また、図示しないが、本実施例ではゲート電極とカ
ソード電極を基板表面で入り組んだ構造となし、より集
約的に構成している。
According to this embodiment, since the protective film 12a can be formed simultaneously with the formation of the metal film 12, the peeling of the insulating film 8 can be prevented without increasing the number of steps. For this reason,
Fine structure G that can significantly reduce snubber capacitor capacity
TO can be formed. In the present embodiment, the P-type gate diffusion layers 9a and 9b having a relatively high concentration are formed on the surface layer of the P-type base layer 3 so as to surround the N-type emitter region 4.
Therefore, when the reverse voltage is applied between the gate and the cathode, the edge of the depletion layer generated in the vicinity of the N-type emitter region 4 reaches the adjacent N-type emitter region until it reaches the gate electrode window opening of the insulating film. Can be brought close to and miniaturized. Although not shown, in this embodiment, the gate electrode and the cathode electrode are intricately formed on the surface of the substrate, and the configuration is more intensive.

【0027】(実施例2)図3(A)及び(B)は、こ
の発明をゲートターンオフサイリスタの製造方法に適用
した実施例2の要部断面図である。
(Embodiment 2) FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views of the essential portions of Embodiment 2 in which the present invention is applied to a method for manufacturing a gate turn-off thyristor.

【0028】本実施例においては、第1及び第2の金属
ゲート薄膜10a,10b及びカソード電極6を形成す
るまでの方法が上記実施例1と同様である。次に、第2
の金属ゲート薄膜10bを覆う絶縁膜8bと、第1の金
属ゲート薄膜10aとカソード電極6との間の絶縁薄膜
11上に形成する絶縁膜8aと、を高分子材料で形成す
る。そして、絶縁膜8aは、カソード電極6側に幅狭に
形成させる。
In this embodiment, the method for forming the first and second metal gate thin films 10a and 10b and the cathode electrode 6 is the same as in the first embodiment. Then the second
The insulating film 8b covering the metal gate thin film 10b and the insulating film 8a formed on the insulating thin film 11 between the first metal gate thin film 10a and the cathode electrode 6 are made of a polymer material. Then, the insulating film 8a is formed narrowly on the cathode electrode 6 side.

【0029】続いて、図3(A)に示すように、全面に
金属膜12を成膜した後、図3(B)に示すように、カ
ソード電極6どうしを接続すると共に絶縁膜8a全体を
覆うように、金属膜12をエッチングする。
Subsequently, as shown in FIG. 3A, after forming a metal film 12 on the entire surface, as shown in FIG. 3B, the cathode electrodes 6 are connected to each other and the entire insulating film 8a is formed. The metal film 12 is etched so as to cover it.

【0030】本実施例においても、絶縁膜8aの端縁部
は、エッチング液にさらされることがないため、膜剥が
れが発生することがない。
Also in this embodiment, since the edge portion of the insulating film 8a is not exposed to the etching solution, film peeling does not occur.

【0031】以上、本発明をゲートターンオフサイリス
タに適用した実施例について説明したが、本発明はこれ
らに限定されるものではなく、高分子材料で成る絶縁膜
パターニングした後に金属膜をウェットエッチングにて
加工する他の半導体装置にも勿論適用が可能である。
Although the embodiments in which the present invention is applied to the gate turn-off thyristor have been described above, the present invention is not limited to these, and the metal film is wet-etched after the insulating film made of a polymer material is patterned. Of course, it can be applied to other semiconductor devices to be processed.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、絶縁膜の剥がれを発生させることなく、確実
に半導体装置を製造できる効果を奏する。また、微細構
造を有するゲートターンオフサイリスタの作製上、最大
の障害となっていた加工中の絶縁膜剥がれを防止する効
果がある。また、金属膜の一部を保護膜として用いるこ
とができるため、工程数を増加させずに確実に製造する
ことが可能となる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to reliably manufacture a semiconductor device without causing peeling of the insulating film. Further, it has an effect of preventing the peeling of the insulating film during processing, which is the biggest obstacle in manufacturing the gate turn-off thyristor having a fine structure. Moreover, since a part of the metal film can be used as the protective film, it is possible to surely manufacture without increasing the number of steps.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(A)〜(D)はこの発明の実施例1の工程を
示す要部断面図。
1A to 1D are cross-sectional views of a main part showing a process of a first embodiment of the present invention.

【図2】実施例1のGTOの断面図。FIG. 2 is a sectional view of the GTO according to the first embodiment.

【図3】(A)及び(B)はこの発明の実施例2の工程
を示す要部断面図。
3A and 3B are cross-sectional views of the essential part showing the steps of Embodiment 2 of the present invention.

【図4】従来のGTOの断面図。FIG. 4 is a sectional view of a conventional GTO.

【図5】従来のGTOの断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional GTO.

【図6】(A)及び(B)は従来の製造工程を示す要部
断面図。
6A and 6B are cross-sectional views of a main part showing a conventional manufacturing process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…P型エミッタ層 2…N型ベース層 3…P型ベース層 4…N型エミッタ領域 5…アノード電極 6…カーソード電極 8…絶縁層 9a,9b…P型ゲート拡散層 10a…第1の金属ゲート薄膜(外部電極に接続され
る) 10b…第2の金属ゲート薄膜 11…絶縁薄膜 12…カソード電極を共通電極にするため設けられた金
属膜 12a…保護膜(AL) 21…シリコン基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... P-type emitter layer 2 ... N-type base layer 3 ... P-type base layer 4 ... N-type emitter region 5 ... Anode electrode 6 ... Cathode electrode 8 ... Insulating layer 9a, 9b ... P-type gate diffusion layer 10a ... First Metal gate thin film (connected to external electrode) 10b ... Second metal gate thin film 11 ... Insulating thin film 12 ... Metal film 12a provided to use the cathode electrode as a common electrode ... Protective film (AL) 21 ... Silicon substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/74 J ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 29/74 J

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に、高分子材料で成る絶縁
膜がパターニングされ、且つ該絶縁膜上に金属膜がパタ
ーニングされる半導体装置の製造方法において、 前記金属膜のパターニングに際して前記金属膜の端縁部
を保護膜で覆ったことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein an insulating film made of a polymer material is patterned on a semiconductor substrate, and a metal film is patterned on the insulating film, wherein the metal film is patterned when the metal film is patterned. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that an edge portion is covered with a protective film.
【請求項2】 半導体基板の裏面側に層にP型エミッタ
層を形成し、該基板の中間層に該P型エミッタ層と接合
するN型ベース層を形成し、該基板の表面側層に該N型
ベース層と接合するP型ベース層を形成する工程と、該
P型ベース層の表面層に複数のN型エミッタ領域を表面
方向に沿って間欠的に形成する工程と、前記半導体基板
の裏面にアノード電極を設ける工程と、前記N型エミッ
タ領域の各々の表面にカソード電極を設ける工程と、前
記P型ベース層の表面層に前記エミッタ領域を囲むよう
に比較的高濃度のP型ゲート領域を設ける工程と、該ゲ
ート領域の表面にゲート電極を設ける工程と、該ゲート
電極のうち外部電極と直接接続されない部分の表面に高
分子材料で成る絶縁膜を形成する工程と、前記N型エミ
ッタ領域の各々の表面及び前記絶縁膜の上に共通のカソ
ード電極を形成する工程とを備え、前記ゲート電極にゲ
ート信号を印加して前記アノード・カソード電極間の電
流をターンオンまたはターンオフする半導体装置の製造
方法において、 前記共通のカソード電極を形成する際に、前記絶縁膜の
端縁部を保護膜で覆ったことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
2. A semiconductor substrate having a P-type emitter layer formed on a back surface side thereof, an intermediate layer of the substrate having an N-type base layer joined to the P-type emitter layer, and a front surface side layer of the substrate. Forming a P-type base layer to be joined to the N-type base layer; forming a plurality of N-type emitter regions on a surface layer of the P-type base layer intermittently along the surface direction; A step of providing an anode electrode on the back surface of the P type, a step of providing a cathode electrode on the surface of each of the N type emitter regions, and a P type of relatively high concentration so as to surround the emitter region on the surface layer of the P type base layer. A step of providing a gate region, a step of providing a gate electrode on the surface of the gate region, a step of forming an insulating film made of a polymer material on the surface of a portion of the gate electrode that is not directly connected to the external electrode, Table of each of the type emitter regions And a step of forming a common cathode electrode on the surface and the insulating film, wherein a gate signal is applied to the gate electrode to turn on or off a current between the anode and the cathode electrode. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein an edge portion of the insulating film is covered with a protective film when the common cathode electrode is formed.
【請求項3】 前記保護膜は前記共通のカソード電極と
同一の材料で成り、前記ゲート電極のうち外部電極と直
接接続される部分に重ねて形成される請求項2記載の半
導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the protective film is made of the same material as the common cathode electrode and is formed so as to overlap with a portion of the gate electrode that is directly connected to an external electrode. .
【請求項4】 前記保護膜はカソード電極が延在されて
なる請求項2記載の半導体装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the protective film is formed by extending a cathode electrode.
【請求項5】 前記ゲート電極と前記カソード電極とは
半導体基板表面で入り組んで形成される請求項2又は請
求項3又は請求項4記載の半導体装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, 3, or 4, wherein the gate electrode and the cathode electrode are formed intricately on the surface of the semiconductor substrate.
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