半导体装置的制造方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种半导体装置，该半导体装置能够抑制电气特性的评价时的局部放电的发生，从被测定物的上方进行故障解析。本发明所涉及的半导体装置(1)具有：至少大于或等于1个电极(17)；绝缘性的保护层(20)，其具有以电极(17)的一部分露出的方式设置的至少大于或等于1个开口部(21)，且该保护层形成为将开口部(21)以外的电极(17)覆盖；以及导电层(26)，其将保护层(20)及开口部(21)覆盖，在开口部(21)与电极(17)直接连接。
【专利说明】
半导体装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种半导体装置，特别是涉及一种实施了对电气特性进行评价时的改善的半导体装置。
【背景技术】
[0002]将半导体芯片、集成了该半导体芯片的半导体晶片等半导体装置作为被测定物，在对其电气特性进行评价时，在通过真空吸附等将被测定物的设置面接触而固定至卡盘台的表面后，为了相对于被测定物的与设置面不同的面进行电气输入输出而使接触探针接触至被测定物的与设置面不同的面。此时，与施加大电流或者高电压这样的现有的要求等相对应，实施了接触探针的多针化。
[0003]已知如果在如上所述的状况下对被测定物的电气特性进行评价，则有时会在该评价过程中发生局部放电现象，发生被测定物的局部的故障。在这里，局部放电现象是指，例如，在接触探针和被测定物之间、或者接触探针之间等，局部地发生放电的现象。
[0004]如果将在上述的评价中发生的局部放电漏掉，原本发生了局部放电的被测定物(不合格品)以在上述评价中被判断为合格品的状态移交至后续工序，则在后续工序中将原本发生了局部放电的被测定物作为不合格品而进行提取是非常困难的。因此，为了不将发生了局部放电的被测定物移交至后续工序，在对被测定物的电气特性进行评价时抑制局部放电这一点也变得重要。
[0005]当前，公开了下述技术，S卩，通过在绝缘性的液体中进行特性检查(特性评价)，从而防止电子部件的特性检查过程中的放电的发生(例如，参照专利文献I)。
[0006]另外，公开了下述技术，S卩，通过在充满了非活性气体的密闭空间中进行特性检查，从而防止特性检查过程中的放电的发生(例如，参照专利文献2)。
[0007]另外，近年来，公开了下述技术，S卩，通过红外分光等，在电气评价过程中从被测定物的上方进行故障解析。
[0008]专利文献1:日本特开2003 —130889号公报
[0009]专利文献2:日本特开平10 — 96746号公报
【发明内容】
[0010]在专利文献I中，需要高价的探测器，另外，由于在液体中进行评价，因此评价工序所需的时间增加，存在无助于低成本化的问题。另外，在被测定物是芯片测试、晶片测试时的半导体元件的情况下，在评价后需要将绝缘性的液体从半导体元件完全去除，难以完全去除。
[0011]在专利文献2中，存在评价装置的结构复杂、无法实现低成本化的问题。另外，存在评价工序所需的时间增加的问题。
[0012]在通过红外线分光等在电气评价过程中从被测定物的上方进行故障解析的情况下，由于在被测定物之上配置有用于进行电连接的多个接触探针，因此存在下述问题，即，被测定物的由接触探针遮挡的部位成为故障解析时的无法检测区域。另外，如果为了抑制接触探针之间的局部放电，将接触探针的接触位置设为被测定物的端部，则存在如下问题，即，被测定物的端部和接触探针接近，局部放电变得容易发生。
[0013]本发明就是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于提供一种半导体装置，该半导体装置能够抑制电气特性的评价时的局部放电的发生，从被测定物的上方进行故障解析。
[0014]为了解决上述的课题，本发明所涉及的半导体装置具有:至少大于或等于I个电极；绝缘性的保护层，其具有以电极的一部分露出的方式设置的至少大于或等于I个开口部，且保护层形成为将开口部以外的电极覆盖；以及导电层，其将保护层及开口部覆盖，在开口部与电极直接连接。
[0015]发明的效果
[0016]根据本发明，具有:至少大于或等于I个电极;绝缘性的保护层，其具有以电极的一部分露出的方式设置的至少大于或等于I个开口部，且保护层形成为将开口部以外的电极覆盖；以及导电层，其将保护层及开口部覆盖，在开口部与电极直接连接，因此能够抑制电气特性的评价时的局部放电的发生，从被测定物的上方进行故障解析。
[0017]该发明的目的、特征、方式及优点通过以下的详细说明和附图而变得更加明了。
【附图说明】
[0018]图1是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体评价装置的结构的一个例子的图。
[0019]图2是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体装置的结构的一个例子的俯视图。
[0020]图3是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体装置的结构的一个例子的俯视图。
[0021]图4是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体装置的结构的一个例子的俯视图。
[0022]图5是表不图4的A—A剖面的剖视图。
[0023]图6是表示本发明的实施方式2所涉及的半导体装置的结构的一个例子的俯视图。
[0024]图7是表示图6的B—B剖面的剖视图。
[0025]图8是表示本发明的实施方式3所涉及的半导体装置的结构的一个例子的剖视图。
[0026]图9是表示本发明的实施方式4所涉及的半导体装置的结构的一个例子的剖视图。
【具体实施方式】
[0027]下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
[0028]<实施方式1>
[0029]首先，说明进行半导体装置的电气特性评价的半导体评价装置的结构。
[0030]图1是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体评价装置2的结构的一个例子的图。
[0031]此外，在本实施方式I中，假设半导体装置I是沿图的Z方向，即面外方向流过大的电流的纵向型构造而进行说明。此外，半导体装置I并不限定于纵向型构造，也可以是在一个面进行输入输出的横向型构造。
[0032]如图1所示，半导体评价装置2具有探针基体3、卡盘台4、评价-控制部5。
[0033]探针基体3和评价-控制部5经由连接部9及信号线10而电连接。
[0034]卡盘台4和评价-控制部5经由连接部11及信号线12而电连接。
[0035]探针基体3具有绝缘性基体6、接触探针7、连接部9。
[0036]接触探针7固定于绝缘性基体6，设想到施加大电流而设置有多个接触探针7。
[0037]连接部9是为了将绝缘性基体6和信号线10连接而设置的。
[0038]各接触探针7和连接部9例如通过在绝缘性基体6之上设置的金属板(未图示)而连接。
[0039]为了通过红外线分光等在电气评价过程中从被测定物的上方进行故障解析，在绝缘性基体6设置有贯通孔13，在该贯通孔13的上方设置有在故障解析时使用的照相机14。此夕卜，并不限定于照相机14，只要能够进行故障解析，则可以是任何装置。
[0040]探针基体3能够通过移动臂8而向任意的方向移动。
[0041]卡盘台4是用于将半导体装置I接触并固定在其表面之上的基座。在这里，作为对半导体装置I进行固定的方法，例如可以通过真空吸附进行固定，也可以通过静电吸附等进行固定。
[0042]评价-控制部5进行半导体装置I的电气特性的评价。另外，在评价时，对施加至半导体装置I的电流、电压进行控制。
[0043]此外，在绝缘性基体6之上设置的连接部9、和在卡盘台4的侧面设置的连接部11设置于下述位置，即，使得彼此的距离无论经由各接触探针7中的哪个探针均成为大致相同的距离。
[0044]另外，也可以不通过移动臂8使探针基体3移动，而是使卡盘台4移动。
[0045]在通过上述的半导体评价装置2对半导体装置I的电气特性进行评价时，在半导体装置I的表面形成的电极(电极焊盘)与多个接触探针7进行接触。另外，在半导体装置I的背面形成的电极与卡盘台4的表面进行接触。在如上所述的状态下，通过经由接触探针7及卡盘台4向半导体装置I施加电流、电压，从而进行半导体装置I的电气特性的评价。
[0046]接下来，针对半导体装置I的结构，使用图2?4按照制造工序的顺序进行说明。
[0047]图2是表示半导体装置I的结构的一个例子的俯视图。
[0048]此外，在本实施方式I中，假设半导体装置I是I个纵向型的IGBT(Insulated GateBipolar Transistor)而进行说明，但例如也可以是M0SFET(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor)等其他半导体元件。
[0049]如图2所示，半导体装置I具有元件区域15(图的虚线内侧的区域)和末端区域16(图的虚线外侧的区域)。
[0050]在元件区域15形成有期望的半导体元件，在这里形成的是IGBT。
[0051]在元件区域15的表面，形成有发射极电极17、18及栅极电极19作为电极焊盘。此夕卜，各电极的位置及个数并不限定于图2而是任意的。
[0052]另外，在元件区域15的背面形成有集电极电极(与后面记述的图5所示的集电极电极29相对应)。
[0053]为了维持耐压，在元件区域15的外周部分设置有末端区域16。
[0054]图3是针对图2的半导体装置I而形成了保护层20、22、24后的半导体装置I的结构的一个例子的俯视图。
[0055]如图3所示，在发射极电极17之上形成有绝缘性的保护层20，该保护层20具有以发射极电极17的一部分露出的方式设置的开口部21，并且该保护层20将开口部21以外的发射极电极17覆盖。
[0056]在发射极电极18之上形成有绝缘性的保护层22，该保护层22具有以发射极电极18的一部分露出的方式设置的开口部23，并且该保护层22将开口部23以外的发射极电极18覆至
ΠΠ ο
[0057]在栅极电极19之上形成有绝缘性的保护层24，该保护层24具有以栅极电极19的一部分露出的方式设置的开口部25，并且该保护层24将开口部25以外的栅极电极19覆盖。
[0058]此外，保护层20、22、24各自形成为将发射极电极17、18及栅极电极19各自覆盖，但也可以形成为将半导体装置I的表面整体覆盖。在该情况下，保护层20、22、24彼此一体地形成。
[0059]保护层20、22、24由在电气特性的评价时，在热学及化学方面稳定，且绝缘性能优异的材料构成。具体地说，举出光致抗蚀剂、具有绝缘性的片材(例如，聚酰亚胺、Kapton(注册商标)、聚苯基倍半硅氧烷、聚乙烯基倍半硅氧烷)等，但并不限定于此。
[0060]图4是表示针对图3的半导体装置I形成了导电层26?28后的半导体装置I的结构的一个例子的俯视图。另外，图5是表不图4的A—A剖面的剖视图。此外，在图4中，省略了末端区域的图示。
[0061 ]如图4所示，在保护层20及开口部21之上形成有导电层26，该导电层26将保护层20及开口部21覆盖，在开口部21与发射极电极17直接连接。
[0062]在保护层22及开口部23之上形成有导电层27，该导电层27将保护层22及开口部23覆盖，在开口部23与发射极电极18直接连接。
[0063]在保护层24及开口部25之上形成有导电层28，该导电层28将保护层24及开口部25覆盖，在开口部25与栅极电极19直接连接。
[0064]如上所述，保护层20、22、24分别独立地形成在发射极电极17、18及栅极电极19。
[0065]如图5所示，保护层20形成至半导体装置I的端部，导电层26形成在末端区域16的一部分。即，导电层26没有形成在半导体装置I的端部。这是为了对半导体装置I所露出的端面(侧面)和导电层26之间的放电、短路的发生进行抑制。此外，也可以是导电层26不形成在末端区域16，仅形成在元件区域15。另外，关于其他导电层27、28也是同样的。
[0066]导电层26?28由在电气特性的评价时，在热学及化学方面稳定、且导电性优异的材料构成。具体地说，举出铝、金或者化合物等的金属膜，但并不限定于此。例如，在导电层26?28是金属膜的情况下，该金属膜也可以将铝作为主要成分，也可以将金作为主要成分。在这里，主要成分是指，与非主要成分相比相对于整体而言存在的比例突出的成分，例如是指与非主要成分相比以大于或等于数十倍的比例存在的成分。
[0067]另外，导电层26?28也可以将多个层进行层叠而形成。此时，层叠的各层可以由相同种类的材料构成，也可以由相互不同的材料构成。通过形成如上所述的结构，从而得到下述效果，即，确保导电性、或者减小电流密度而抑制半导体装置I的发热。
[0068]导电层26?28的形成是通过溅射等而进行的。例如，在将保护层20、22、24设为光致抗蚀剂的情况下，难以进行将该光致抗蚀剂作为掩模的溅射，由于导电层26?28的形成区域比较大，因此通过使用金属掩模进行的溅射，能够对导电层26?28的形成区域进行选择(指定)。
[0069]此外，在对精细的导电层26?28的形成区域进行选择的情况下，也可以使用片材作为保护层20、22、24，将光致抗蚀剂设为掩模而进行溅射。
[0070]另外，为了确保导电层26?28与发射极电极17、18及栅极电极19之间的密接性及接触性，也可以使发射极电极17、18及栅极电极19的表面变得粗糙。作为使表面变粗糙的方法，举出对表面进行轻微的蚀刻的方法、对表面短时间实施喷砂加工的方法等。
[0071]在上述的结构中，在实际进行半导体装置I的电气特性的评价时，在图1的卡盘台4之上载置图4的半导体装置I而进行评价。具体地说，使接触探针7与导电层26?28的一部分接触。此时，多个接触探针7与各导电层26?28接触。然后，通过对半导体装置I施加电流、电压，从而进行半导体装置I的电气特性的评价。
[0072]在评价后，进行保护层20、22、24的分解去除或者剥离去除等，转移至后续工序。此时，导电层26?28也同时被去除。例如，在保护层20、22、24是光致抗蚀剂的情况下，在通过灰化工序将光致抗蚀剂分解去除后，根据需要实施清洗。另外，在保护层20、22、24是片材的情况下，基本上是进行剥离去除，但也可以不进行剥离去除就转移至作为后续工序的安装工序，维持防放电效果。另外，在保护层20、22、24是具有粘接层的片材(例如，由Kapton构成的片材)的情况下，容易装卸。
[0073]由此，根据本实施方式I，能够对半导体装置I的电气特性评价时的局部放电的发生进行抑制。另外，通过使用光致抗蚀剂作为保护膜，从而能够进行通常工序的处理，因此实现低成本化。另外，能够一边抑制局部放电、一边使接触探针7的位置向半导体装置I的端部移动，因此从半导体装置I的上方进行的故障解析变得容易。
[0074]此外，在上述中，假设半导体装置I是I个纵向型的IGBT而进行了说明，但也可以是晶片。即，半导体装置I也可以是具有多组发射极电极17、18、栅极电极19、保护层20、22、24以及导电层26?28的晶片。在该情况下得到下述效果，S卩，评价时间缩短、生产率提高、或者测试成本减少。
[0075]在上述中，说明了针对发射极电极17、18而形成独立的导电层26、27的情况，但并不限定于此。发射极电极17、18基本上是相同电位，因此也可以将导电层26、27横跨发射极电极17、18而一体形成。在该情况下得到下述效果，S卩，导电层的形成区域的选择变得容易，形成导电层的工序中的处理变得容易。
[0076]<实施方式2>
[0077]在本发明的实施方式2中，其特征在于，与图1的各接触探针7相对应地形成多个开口部及导电层。其他结构与实施方式1(参照图4)相同，因此在这里省略说明。
[0078]图6是表示本实施方式2所涉及的半导体装置I的结构的一个例子的俯视图。另外，图7是表示图6的B—B剖面的剖视图。
[0079]如图6所示，在发射极电极17之上形成有保护层20，该保护层20具有以发射极电极17的一部分(3个部位)露出的方式设置的3个开口部21，并且该保护层20将各开口部21以外的发射极电极17覆盖。另外，在保护层20及各开口部21之上形成有3个导电层26，该导电层26将保护层20及各开口部21覆盖，在各开口部21与发射极电极17直接连接。即，导电层26是针对每一个开口部21独立地形成的。
[0080]在发射极电极18之上形成有保护层22，该保护层22具有以发射极电极18的一部分(3个部位)露出的方式设置的3个开口部23，并且该保护层22将各开口部23以外的发射极电极18覆盖。另外，在保护层22及各开口部23之上形成有导电层27，该导电层27将保护层22及各开口部23覆盖，在各开口部23与发射极电极18直接连接。即，导电层27是针对每一个开口部23独立地形成的。
[0081 ]栅极电极19的结构与实施方式I相同。
[0082]关于上述的结构，在实际进行半导体装置I的电气特性的评价时，在图1的卡盘台4之上载置图6的半导体装置I而进行评价。具体地说，使接触探针7与导电层26?28的一部分接触。此时，各导电层26?28分别与I根接触探针7进行接触。然后，通过向半导体装置I施加电流、电压，从而进行半导体装置I的电气特性的评价。
[0083]此外，在上述中，对3根接触探针7分别与发射极电极17、18接触的情况进行了说明，但并不限定于此。例如，也可以变更开口部的数量，以与根据半导体装置的各电极的大小、施加的电流的大小等而变更的接触探针的根数相对应。
[0084]由此，根据本实施方式2，能够更有效地抑制在各接触探针7的附近、接触探针7之间发生的局部放电。另外，在电气特性的评价时，能够将施加了电流的半导体装置I中的电流分布均匀化，因此能够抑制半导体装置I的发热。
[0085]<实施方式3>
[0086]在本发明的实施方式3中，其特征在于，将多个层进行层叠而形成保护膜。其他结构与实施方式1(参照图4)或者实施方式2(参照图6)相同，因此在这里省略说明。
[0087]图8是表示本实施方式3所涉及的半导体装置I的结构的一个例子的剖视图。此外，在图8中，示出了形成有发射极电极17的区域的剖面(相当于图4的A—A剖面、图7的B —B剖面)，省略了导电层26及末端区域16的图示。
[0088]如图8所示，在发射极电极17之上层叠地形成有保护层20及保护层30，该保护层20及保护层30具有以发射极电极17的一部分露出的方式设置的开口部21，并且该保护层20及保护层30将开口部21以外的发射极电极17覆盖。
[0089]保护层20及保护层30形成为在开口部21的内侧面，保护层30(上侧的层)将保护层20(下侧的层)覆盖。
[0090]另外，保护层20及保护层30可以由相同种类的材料构成，也可以由相互不同的材料构成。例如，也可以是将保护层20设为片材、以及将保护层30设为光致抗蚀剂，在电气特性的评价后仅将保护层30去除，残留保护层20，在该情况下进行后续工序。这样，在需要更大的开口部的后续工序中进行导线键合时变得有效。
[0091]此外，在上述中，对保护层以2层形成的情况进行了说明，但并不限定于此。特别是为了在开口部抑制过度的台阶，构成为之后形成的保护层对之前形成的保护层进行覆盖的结构即可。通过设为如上所述的结构，从而能够使得之后形成的导电层不中断、易于形成。
[0092]在上述中，以形成有发射极电极17的区域为一个例子而进行了说明，但关于其他电极也是同样的结构。
[0093]由此，根据本实施方式3，通过将多个层进行层叠而形成保护层，从而能够更有效地抑制在各接触探针7的附近、各接触探针7之间发生的局部放电。
[0094]<实施方式4>
[0095]在半导体装置中，已知不仅是接触探针所接触的中央部的元件区域，在外周部即末端区域的附近(例如，半导体装置的侧面与导电层之间)也频繁地发生局部放电。因此，希望抑制末端区域附近的局部放电的发生。
[0096]在本发明的实施方式4中，其特征在于，使在末端区域的附近形成的保护层以多个层形成。其他结构与实施方式1(参照图4)或者实施方式2(参照图6)相同，因此在这里省略说明。
[0097]图9是表示本实施方式4所涉及的半导体装置I的结构的一个例子的剖视图。此外，在图9中，示出了形成有发射极电极17的区域的剖面(相当于图4的A—A剖面、图7的B —B剖面)。
[0098]如图9所示，在末端区域16的附近，层叠地形成有保护层20及保护层31。
[0099]此外，在上述中，以形成有发射极电极17的区域为一个例子而进行了说明，但关于其他电极也是同样的结构。
[0100]由此，根据本实施方式4，通过使半导体装置I的侧面和导电层26进一步分离(使半导体装置I和导电层26之间的距离进一步延长)，从而能够对在半导体装置I和导电层26之间发生的放电、短路进一步进行抑制。
[0101]此外，本发明在其发明的范围内，能够对实施方式适当地进行变形、省略。
[0102]虽然对本发明详细地进行了说明，但上述的说明在全部的方面都是例示，本发明并不限定于此。可以理解为在不脱离本发明的范围的情况下能够设想出未例示的无数的变形例。
[0103]标号的说明
[0104]I半导体装置，2半导体评价装置，3探针基体，4卡盘台，5评价-控制部，6绝缘性基体，7接触探针，8移动臂，9连接部，10信号线，11连接部，12信号线，13贯通孔，14照相机，15元件区域，16末端区域，17、18发射极电极，19栅极电极，20保护层，21开口部，22保护层，23开口部，24保护层，25开口部，26?28导电层，29集电极电极，30保护层。
【主权项】
1.一种半导体装置，其具有: 至少大于或等于I个电极(17); 绝缘性的保护层(20)，其具有以所述电极(17)的一部分露出的方式设置的至少大于或等于I个开口部(21)，且所述保护层形成为将所述开口部(21)以外的所述电极(17)覆盖；以及 导电层(26)，其将所述保护层(20)及所述开口部(21)覆盖，在所述开口部(21)与所述电极(17)直接连接。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 所述保护层(20)针对一个所述电极(17)具有多个所述开口部(21)。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 所述保护层(20)是将多个层进行层叠而形成的。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于， 所述保护层(20)的各所述层由相互不同的材料构成。5.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于， 所述保护层(20)的各所述层形成为，在所述开口部(21)的内侧面，上侧的层将下侧的层覆盖。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 所述导电层(26)是将多个层进行层叠而形成的。7.根据权利要求6所述的半导体装置，其特征在于， 所述导电层(26)的各所述层由相互不同的材料构成。8.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 所述导电层(26)是针对每一个所述开口部(21)而独立地形成的。9.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 所述导电层(26)是针对每一个所述电极(17)而独立地形成的。10.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 在相同电位的所述电极存在多个的情况下， 所述导电层(26)横跨所述相同电位的各所述电极而形成。11.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 所述导电层(26)没有形成在所述半导体装置(I)的端部。12.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 所述保护层(20)由光致抗蚀剂构成。13.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 所述保护层(20)由Kapton构成，其中，该Kapton是注册商标。14.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 所述保护层(20)是由Kapton构成的片材， 所述片材具有粘接层。15.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 所述导电层(26)是金属膜。16.根据权利要求15所述的半导体装置，其特征在于， 所述金属膜以铝为主要成分。17.根据权利要求15所述的半导体装置，其特征在于， 所述金属膜以金为主要成分。18.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 所述半导体装置(I)是具有多组所述电极(17)、所述保护层(20)以及所述导电层(26)的晶片D
【文档编号】H01L21/66GK106068552SQ201480076887
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2014年3月6日 公开号201480076887.0, CN 106068552 A, CN 106068552A, CN 201480076887, CN-A-106068552, CN106068552 A, CN106068552A, CN201480076887, CN201480076887.0, PCT/2014/55714, PCT/JP/14/055714, PCT/JP/14/55714, PCT/JP/2014/055714, PCT/JP/2014/55714, PCT/JP14/055714, PCT/JP14/55714, PCT/JP14055714, PCT/JP1455714, PCT/JP2014/055714, PCT/JP2014/55714, PCT/JP2014055714, PCT/JP201455714
【发明人】秋山肇, 冈田章, 山下钦也
【申请人】三菱电机株式会社