专利名称：半导体装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及JFET、SIT,MOSFET或者IGBT等开关半导体装置中的电极形成。
背景技术：
在电源或其他电气设备所使用的进行开关动作的开关半导体装置中，使用JFET、 SIT、MOSFET或者IGBT等。在这样的开关半导体装置中，配置单元的有效面积是决定特性和成本的重要的参数，要求增大有效面积。专利文献1 日本特开2007_似817号公报专利文献2 日本特开2007-142138号公报。但是，电极焊盘的正下方的区域成为无效区域(参照专利文献1)，为了实施特性提高和成本降低，需要将该电极焊盘正下方的无效区域有效利用作有效区域。另外，作为以功率循环性(power cycle performance)或散热性的提高为目的的装配技术，考虑到发射极电极的直接引线接合(DLB、参照专利文献2)或压接接合等，但是， 以降低栅极延迟为目的，利用栅极布线的引绕(wiring)对发射极电极进行分割的结构在上述装配技术的应用上成为障碍。
发明内容
因此，鉴于上述的问题，本发明的目的在于提供一种使电极焊盘正下方的区域成为有效区域的半导体装置。本发明的半导体装置具有发射极电极，设置在半导体层上并且由硅化物膜构成； 绝缘膜，形成在所述发射极电极上；电极焊盘，形成在所述绝缘膜上并且由铝(Al)构成。本发明的半导体装置具有设置在半导体层上并且由硅化物膜构成的发射极电极、 形成在所述发射极电极上的绝缘膜、形成在所述绝缘膜上并且由铝(Al)构成的电极焊盘， 所以，能够使电极焊盘正下方的区域成为有效区域。
图1是作为本发明的前提技术的半导体装置的结构图。图2是表示构成实施方式1的半导体装置的各层的图。图3是实施方式1的半导体装置的剖面图。图4是实施方式1的变形例的半导体装置的剖面图。附图标记说明
1P集电极层
2η+缓冲层
3η-漂移层
4发射极焊盘 5a、5b、5c 保护环6 ρ+分离层
7硅化物膜(发射极电极)
8栅极焊盘
9硅化物膜(栅极布线)
10绝缘膜
11栅极电极
12栅极布线引绕部。
具体实施例方式(前提技术)
图1是表示作为本发明的前提技术的半导体装置的IGBT芯片的结构的图，图1 (a)是平面图，图1 (b)是图1 (a)的A-A，剖面图。在图1 (a)中，在IGBT芯片的表面形成有栅极焊盘8和发射极电极4，在其周围形成有保护环5a。另外，在栅极布线引绕部12不形成发射极电极4，其结果是，发射极电极4 在IGBT芯片上被分成6份。在图1(b)所示的IGBT芯片中，作为半导体层，在ρ集电极层1上形成有η+缓冲层2，在η+缓冲层2上形成有η-漂移层3。在半导体层上，夹着绝缘膜10形成有栅极焊盘 8。栅极焊盘8的周围被保护环如包围，沿着保护环fe引绕栅极布线(未图示)。在夹着栅极焊盘8而与保护环fe对置的一侧，在半导体层上形成有发射极电极4， 在其下方，在半导体层的表面，隔着绝缘膜10形成有栅极电极11。在IGBT芯片的外周设置有保护环。保护环由设置于半导体层的ρ+型的保护环5c、 在IGBT芯片的表面设置的半导体层或绝缘膜构成的保护环5a、设置在保护环fe中的由铝 (Al)构成的保护环恥构成。如图1 (b)所示，在前提技术的IGBT芯片中，不能够在栅极焊盘8的正下方配置单元，单元的有效面积减小了与栅极焊盘8的面积相应的面积。因此，在本发明的IGBT芯片中，实施了用于在栅极焊盘8的正下方也配置单元的措施。(实施方式1)
在作为本实施方式的半导体装置的IGBT芯片中，使用低电阻并且具有强度的硅化物膜(WSi2、TiSi2, CoSi2, NiSi2等)制作发射极电极，在其上隔着绝缘膜形成栅极焊盘作为电极焊盘的一例。并且，利用通孔使栅极焊盘和栅极布线接触，在焊盘正下方的无效区域配置有效单元。图2是表示构成本实施方式的IGBT芯片的各层的平面图。图2(a)为下层的层， 图2 (b)是在下层的层之上形成的上层的层的平面图。图2 (c)是表示在下层的层之上形成了上层的层的状态的平面图。在图2(a)中，保护环fe覆盖IGBT芯片的外周，在保护环fe内部的绝缘膜10上， 以线状形成有多个构成发射极电极的硅化物膜(自对准硅化物(salicide)膜)。在设置有栅极焊盘8的区域，以绝缘膜10覆盖硅化物膜7。图2 (b)示出共同连接在多个硅化物膜 7上而形成的作为发射极焊盘的发射极共同电极4和栅极焊盘8。图3是本实施方式的IGBT芯片的剖面图。图3 (a)是图2 (c)的B_B，剖面图，表示发射极焊盘4的正下方区域的结构，图3 (b)是图2(c)的C-C’剖面图，表示栅极焊盘 8的正下方区域的结构。在图3 (a)所示的IGBT芯片中，作为半导体层，在ρ集电极层1上形成有η+缓冲层2，在η+缓冲层2上形成有η-漂移层3。在这些半导体层中，除Si以外，也能够使用 SiC、GaN、金刚石等的宽带隙半导体。在η-漂移层3的表面形成有由多晶硅构成的栅极电极11，栅极电极11被P+分离层6分割，单元被分割。在栅极电极11上，隔着绝缘膜10以硅化物膜形成有发射极电极7，在被分割为多个线状的硅化物膜构成的发射极电极7上，形成有由铝(Al)构成的发射极焊盘(发射极共同电极)4。保护环的结构与图1所示的前提技术的IGBT芯片相同。图3 (b)是图2(c)的C-C’剖面图，表示栅极焊盘8与其正下方区域的剖面图。 在图3 (b)中，在半导体层的表面，形成有多个由多晶硅构成的栅极电极11，在栅极电极11 上隔着绝缘膜10形成有由硅化物构成的发射极电极7。虽然省略了图示，但是，在栅极电极 11的侧面设置有与发射极电极7相接的η发射极区域和ρ基极区域，ρ基极区域成为沟道区域，从发射极电极7到ρ集电极层1导通。并且，在发射极电极7上隔着绝缘膜10形成有栅极焊盘8。9表示在栅极布线上形成的硅化物膜或者栅极布线。栅极布线9在芯片外周的保护环fe内侧和发射极电极7的线之间(ρ+分离层6之上)与发射极电极7平行地形成，利用这些栅极布线9使栅极焊盘8和栅极电极11接触。以具有低电阻的硅化物膜的方式形成栅极布线9，由此，能够抑制栅极延迟。保护环的结构与图1所示的前提技术的IGBT芯片相同。这样，在电极焊盘8之下形成具有硅化物膜的发射极电极7，由此，在以往作为无效区域的焊盘正下方的区域也能够配置单元，有效面积增加。由此，能够期待特性提高和成本降低。另外，使发射极电极成为发射极焊盘(发射极共同电极)4和被分割的硅化物膜7 的两层结构，由此，能够将栅极布线9配置在发射极焊盘4的下层，所以，能够不被栅极布线 9分割地使发射极焊盘4 一体化。因此，直接引线结合或压接接合变得容易，能够抑制装配不良。<变形例>
图4是本实施方式的变形例的IGBT芯片的平面图。在本实施方式的IGBT芯片中，使栅极焊盘8正下方的区域成为有效区域，所以，即使在芯片内配置多个栅极焊盘8，无效区域也不增加。因此，如图4所示，能够在芯片内配置多个栅极焊盘8。由此，栅极电阻的调整变得容易，栅极振荡对策变得容易。另外，配置多个栅极焊盘，由此，栅极延迟被消除，单元的0N/0FF的平衡变得较好，短路耐受性(tolerance)以及RBSOA耐受性提高。并且，在本实施方式中，使用栅极焊盘8进行了说明，但是，代替栅极焊盘8，也可以是电流感应焊盘(current sensing pad)或温度感应焊盘。在这样的感应焊盘之下形成由硅化物构成的发射极电极7的情况下，能够将感应焊盘配置在任意的位置，所以，利用感应焊盘进行的测定精度提高。另外，作为发射极电极7所使用的硅化物膜，使用与铝(Al)相比具有强度的材料。 由此，在晶片测试、芯片测试以及装配时能够抑制对单元的损伤。
< 效果 >
本发明的半导体装置具有设置在半导体层上且具有硅化物膜而构成的发射极电极7、 在发射极电极7的硅化物膜上形成的绝缘膜10、形成在绝缘膜10上且由铝(Al)构成的电极焊盘8，所以，能够使电极焊盘8的正下方区域为有效区域。另外，电极焊盘8被用作栅极电极、电流感应电极、温度感应电极中的任意一种， 所以，在用作感应电极的情况下，使感应电极的正下方区域不成为无效区域，因此，能够安装在芯片内的所希望的位置，因此能够提高感应电极的测定精度。或者，将电极焊盘8用作栅极焊盘，并且，具有多个电极焊盘8，所以，栅极电阻的调整变得容易，栅极振荡对策变得容易。另外，配置多个栅极焊盘8，由此，栅极延迟被消除， 单元的0N/0FF的平衡变得较好，短路耐受性以及RBSOA耐受性提高。另外，硅化物膜由强度比铝(Al)高的硅化物膜构成，所以，在晶片测试、芯片测试以及装配时，能够抑制对单元的损伤。进而，硅化物膜由自对准硅化物膜形成，所以，根据这样的结构，也能够使电极焊盘8的正下方区域为有效区域。另外，发射极电极具有被分割的多个硅化物膜7和共同连接在多个硅化物膜7上而形成的发射极共同电极4。这样，使发射极电极为两层结构，由此，能够将栅极布线9配置在发射极焊盘4的下层，所以，能够不被栅极布线9分割地使发射极焊盘4 一体化。因此， 直接引线接合或压接接合变得容易，能够抑制装配不良。另外，以硅化物膜覆盖将栅极焊盘8和栅极电极11电连接的栅极布线9，由此，能够抑制栅极延迟。另外，由于半导体层是Si、SiC、GaN中的任意一种，所以，利用这样的结构，也能够使电极焊盘8的正下方区域为有效区域。
权利要求
1.一种半导体装置，其特征在于，具有发射极电极，设置在半导体层上并且具有硅化物膜而构成； 绝缘膜，形成在所述发射极电极的所述硅化物膜上； 电极焊盘，形成在所述绝缘膜上并且由铝构成。
2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述电极焊盘被用作栅极焊盘、电流感应电极焊盘、温度感应电极焊盘中的任意一种。
3.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述电极焊盘被用作栅极焊盘，并且，具有多个所述电极焊盘。
4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 所述硅化物膜由强度比铝高的硅化物膜构成。
5.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 所述硅化物膜由自对准硅化物膜形成。
6.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述发射极电极具有被分割的多个所述硅化物膜；共同连接在所述多个硅化物膜上而形成的发射极共同电极。
7.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于， 还具有在所述半导体层上形成的多个栅极电极， 所述电极焊盘被用作栅极焊盘，还具有将所述栅极焊盘和所述多个栅极电极电连接的栅极布线， 所述栅极布线以具有硅化物膜的方式形成。
8.如权利要求1 7的任意一项所述的半导体装置，其特征在于， 所述半导体层是Si、SiC、GaN中的任意一种。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种使电极焊盘正下方的区域为有效区域的半导体装置。本发明的半导体装置具有设置在半导体层上并且由硅化物膜构成的发射极电极(7)、形成在发射极电极(7)上的绝缘膜(10)、形成在绝缘膜(10)上并且由铝(Al)构成的电极焊盘(8)。
文档编号H01L23/00GK102456632SQ201110198350
公开日2012年5月16日 申请日期2011年7月15日 优先权日2010年10月27日
发明者佐藤克己, 浅野德久, 鹿口直斗 申请人:三菱电机株式会社