(57)【要約】【課題】優れた耐湿性と高い機械的強度を確保することができる半導体装置及びその製造方法を得る。【解決手段】基板１の主表面上に電界効果トランジスタ２を形成する。次に、融点４５０℃以下の低融点ガラス膜５を基板１の主表面と電界効果トランジスタ２の上に塗布する。次に、絶縁性又は半絶縁性の加圧冶具６で低融点ガラス膜５を基板１の主表面に向かって加圧しながら基板１を加熱処理して低融点ガラス膜５を焼成する。低融点ガラス膜５を焼成した後に加圧冶具６をそのまま残す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の主表面上に半導体素子を形成する工程と、
前記主表面と前記半導体素子の上に融点４５０℃以下の低融点ガラス膜を塗布し、絶縁性又は半絶縁性の加圧冶具で前記低融点ガラス膜を前記基板の主表面に向かって加圧しながら前記基板を加熱処理して前記低融点ガラス膜を焼成する工程とを備え、
前記低融点ガラス膜を焼成した後に前記加圧冶具をそのまま残すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
主表面を有する基板と、
前記主表面上に形成された半導体素子と、
前記主表面と前記半導体素子の上に配置された融点４５０℃以下の低融点ガラス膜と、
前記低融点ガラス膜上に配置された絶縁性又は半絶縁性の加圧冶具とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記低融点ガラス膜は、バナジウム系ガラス、ビスマス系ガラス、鉛系ガラス、鉛フッ素系ガラスの何れかであることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記基板は半導体基板又は絶縁基板であることを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記主表面上に形成され前記半導体素子に接続された電極と、
前記低融点ガラス膜と前記加圧冶具を貫通し前記電極の一部を露出させる開口部とを更に備えることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記主表面上に形成され前記半導体素子に接続された電極と、
前記基板を貫通し前記電極の一部を露出させるビアホールと、
前記基板の裏面側に形成され前記ビアホールを通って前記電極に接続された裏面金属膜とを更に備えることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた耐湿性と高い機械的強度を確保することができる半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＡｓ、ＧａＮなどの化合物半導体を用いた電界効果トランジスタなどの高周波半導体装置の汎用化が急速に進んでおり、コスト削減が強く求められている。この要求に対応するため、これまでの完全気密のメタルパッケージに代わって、低価格なモールドパッケージが採用されるようになってきている。しかし、モールドパッケージのような非気密のパッケージでは、水分が原因で発生する様々な劣化を防ぐために半導体装置の高耐湿化を図る必要がある。そこで、従来は、半導体素子や金属膜の表面をプラズマＣＶＤ等により形成したＳｉＮなどの厚膜の絶縁膜で覆って水分の浸入を防ぐことによって耐湿性を確保していた。
【０００３】
しかし、プラズマＣＶＤ等により形成した絶縁膜は、その成膜条件次第では水分が吸湿しやすくなる。そして、厚膜化が原因で、絶縁膜が水分をわずかに吸湿した際のストレス変化によって膜が剥れてしまう。さらに、トランジスタ形状による段差部分においてカバレッジ性や膜質が悪化する影響で水分を透過又は吸湿しやすくなる。これらにより、トランジスタ部への水分の浸入を完全に防ぐことが困難であり、水分が原因で発生する様々な劣化を完全に防ぐことが困難であった。
【０００４】
この耐湿性の問題を克服するために、低融点ガラス組成物で半導体素子を被膜するパッシベーション方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１５０４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば高周波半導体装置では、主表面を有する基板上に形成された半導体素子は、主表面側に最大１０μｍ程度に及ぶような高段差を有することが多い。従って、低融点ガラス組成物を用いても高段差部において良好なカバレッジ性を確保することが困難であるため、耐湿性を確保できないという問題があった。
【０００７】
また、コスト削減のために例えば高周波半導体装置においてもチップスケールでのパッケージング技術（ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）技術）が進んでいる。しかし、高い熱を発生させる高周波高出力半導体装置では、放熱性を上げるために例えば３０から１５０μｍまで基板を薄板化させるため、チップの機械的強度を維持できないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は優れた耐湿性と高い機械的強度を確保することができる半導体装置及びその製造方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板の主表面上に半導体素子を形成する工程と、前記主表面と前記半導体素子の上に融点４５０℃以下の低融点ガラス膜を塗布し、絶縁性又は半絶縁性の加圧冶具で前記低融点ガラス膜を前記基板の主表面に向かって加圧しながら前記基板を加熱処理して前記低融点ガラス膜を焼成する工程とを備え、前記低融点ガラス膜を焼成した後に前記加圧冶具をそのまま残すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、優れた耐湿性と高い機械的強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す上面図である。
【図２】図１のＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す上面図である。
【図６】図５のＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態に係る半導体装置及びその製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１３】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す上面図である。図２は図１のＩ−ＩＩに沿った断面図である。基板１はＳｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＰ、ＳｉＣ等の半導体基板、又は、サファイア、セラミック等の絶縁基板である。基板１の主表面上に電界効果トランジスタ２が形成されている。ゲート電極３ａ、ソース電極３ｂ、及びドレイン電極３ｃが基板１の主表面上に形成され電界効果トランジスタ２のゲート、ソース、ドレインにそれぞれ接続されている。なお、ここではトランジスタ構造についての詳細な図は省略している。また、電界効果トランジスタ２の代わりにバイポーラトランジスタ素子等の他の半導体素子を用いてもよい。
【００１４】
ＳｉＮ膜４と融点４５０℃以下の低融点ガラス膜５が基板１の主表面と電界効果トランジスタ２の上に配置されている。低融点ガラス膜５は、バナジウム系ガラス、ビスマス系ガラス、鉛系ガラス、鉛フッ素系ガラスの何れかである。これらは４００℃以下での焼成が可能であり、かつ耐湿性が高い材料特性を有する。
【００１５】
加圧冶具６が低融点ガラス膜５上に配置されている。加圧冶具６は絶縁性又は半絶縁性であり、例えば高融点ガラス基板である。開口部７ａ，７ｂ，７ｃが低融点ガラス膜５と加圧冶具６を貫通しそれぞれゲート電極３ａ、ソース電極３ｂ、及びドレイン電極３ｃの一部を露出させている。
【００１６】
続いて、本実施の形態の半導体装置の製造方法について図面を用いて説明する。図３及び図４は本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【００１７】
まず、図３に示すように、基板１の主表面上に電界効果トランジスタ２を形成する。次に、電界効果トランジスタ２の各端子に接続されたゲート電極３ａ、ソース電極３ｂ、及びドレイン電極３ｃを金属膜により基板１の主表面上に形成する。基板１の主表面と電界効果トランジスタ２を覆うＳｉＮ膜４をプラズマＣＶＤにより形成し、ゲート電極３ａ、ソース電極３ｂ、及びドレイン電極３ｃ上にコンタクトホールを形成する。
【００１８】
次に、図４に示すように、低融点ガラス膜５を例えばペーストにしてスクリーンマスクを用いたスクリーン印刷によって、基板１の主表面と電界効果トランジスタ２の上に塗布する。この際にスクリーンマスクによって、ゲート電極３ａ、ソース電極３ｂ、及びドレイン電極３ｃの一部をマスクして、各電極上には低融点ガラス膜５が塗膜されないようにする。次に、基板１を加熱処理して、低融点ガラス膜５の仮焼成を行い、低融点ガラス膜５内に生じた気泡を脱泡させる。
【００１９】
次に、図１に示すように、加圧冶具６で低融点ガラス膜５を１の基板１の主表面に向かって直接加圧しながら基板１を加熱処理して低融点ガラス膜５を焼成する。低融点ガラス膜５を焼成した後に加圧冶具６をそのまま残す。また、加圧冶具６にはゲート電極３ａ、ソース電極３ｂ、及びドレイン電極３ｃの一部を露出させる開口部７ａ，７ｂ，７ｃを形成しておく。
【００２０】
本実施の形態では加圧冶具６を用いた加圧焼成を行う。このため、基板１の主表面上に形成された電界効果トランジスタ２の構造が１０μｍ以上の高い段差を含んでいる場合でも、低融点ガラス膜５が基板１の主表面と電界効果トランジスタ２に高いカバレッジ性を有した状態で被膜される。従って、予期せず電界効果トランジスタ２部に達するような水分浸入経路を生じさせることが無くなるため、優れた耐湿性を確保することができる。
【００２１】
また、加圧冶具６をそのまま残すことで、高い機械的強度を確保することができる。特に、電界効果トランジスタ２の放熱性を確保するために基板１を裏面側から研磨して数十μｍレベルまで薄板化させた高出力半導体装置において有効である。
【００２２】
実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す上面図である。図６は図５のＩ−ＩＩに沿った断面図である。ビアホール８ａ，８ｂ，８ｃが裏面側から基板１を貫通しゲート電極３ａ、ソース電極３ｂ、及びドレイン電極３ｃの一部を露出させている。基板１の裏面側に形成された裏面金属膜９がビアホール８ａ，８ｂ，８ｃを通ってゲート電極３ａ、ソース電極３ｂ、及びドレイン電極３ｃに接続されている。裏面金属膜９によって、裏面ゲート電極、裏面ソース電極、及び裏面ドレイン電極が形成される。その他の構成は実施の形態１と同様である。この場合でも実施の形態１と同様の効果を得ることができる。なお、半導体装置の最表面は、図６で示すように加圧冶具６のみが表面全体に露出した状態となっている。
【００２３】
上記の実施の形態では高周波半導体素子の例を示したが、整流用ダイオードやＰＩＮダイオードなどの二端子半導体素子、太陽電池、フォトダイオード、ＬＥＤ、半導体レーザ、ＣＣＤなどの光半導体素子、Ｓｉ、ＧａＡｓ系の半導体集積回路などの他の半導体素子にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  基板、２  電界効果トランジスタ（半導体素子）、５  低融点ガラス膜、６  加圧冶具、３ａ  ゲート電極（電極）、３ｂ  ソース電極（電極）、３ｃ  ドレイン電極（電極）、７ａ，７ｂ，７ｃ  開口部、８ａ，８ｂ，８ｃ  ビアホール、９  裏面金属膜（金属膜）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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