(57)【要約】  半導体基板と、該半導体基板に形成された通電部分である有効領域と、該半導体基板に形成された非通電部分である無効領域とを備える。さらに、該有効領域に形成された配線金属と、該配線金属の上面に設けられ、外部に露出する金属部と、該配線金属の上面に該金属部と離れて設けられ、外部に露出し半導体装置の識別に用いられる識別マークと、該配線金属の上面に設けられ、該金属部と該識別マークに隣接し、外部に露出する絶縁体と、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板に形成された通電部分である有効領域と、
前記半導体基板に形成された非通電部分である無効領域と、
前記有効領域に形成された配線金属と、
前記配線金属の上面に設けられ、外部に露出する金属部と、
前記配線金属の上面に前記金属部と離れて設けられ、外部に露出する識別マークと、
前記配線金属の上面に設けられ、前記金属部と前記識別マークに隣接し、外部に露出する絶縁体と、を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記金属部と前記識別マークは同じ材料で形成され、
前記金属部と前記識別マークの側面は前記絶縁体に接することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記絶縁体はポリイミドであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記識別マークは平面視で屈曲部分を有し、前記屈曲部分の内側の外縁は平面視で曲線となっていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記無効領域は平面視で前記有効領域を囲むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記配線金属は前記有効領域の全面に形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置。  
【請求項７】
半導体基板に、表面に配線金属が露出する有効領域と、表面側に電界緩和構造が形成された無効領域とを形成することと、
前記配線金属の一部を覆う絶縁体を形成することと、
前記絶縁体から露出した前記配線金属にめっき処理を施すことで、前記有効領域に、前記絶縁体に接する金属部と前記絶縁体に接する識別マークとを形成することと、を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体基板の下面を研削して前記半導体基板を薄くすることを備え、
前記絶縁体はポリイミドであり、
前記識別マークは平面視で屈曲部分を有し、前記屈曲部分の内側の外縁は平面視で曲線となっていることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体装置とその半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、配線パターンなどを利用して半導体チップの表面に識別用のマーキングを施す技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開２００８−４７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置のトレーサビリティを確保するために半導体装置に識別マークを形成することがある。識別マークの視認性を高めるためには、半導体装置の電流が流れる部分である有効領域に識別マークを形成することが好ましい。しかしながら、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ダイオードなどの電力用半導体チップでは、大電流を通流させるために有効領域全域がＡｌなどの配線金属で覆われている。したがって、電力用半導体チップにおいては、配線金属を利用して識別マークを入れる余地が無い。仮にそのような配線金属に識別マークを形成すると、識別マークの直下は電流を通流させることができない無効領域となってしまい、電力用半導体チップの小型化を阻害する問題があった。【０００５】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、識別マークを有し、小型化に好適な半導体装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の発明にかかる半導体装置は、半導体基板と、該半導体基板に形成された通電部分である有効領域と、該半導体基板に形成された非通電部分である無効領域と、該有効領域に形成された配線金属と、該配線金属の上面に設けられ、外部に露出する金属部と、該配線金属の上面に該金属部と離れて設けられ、外部に露出する識別マークと、該配線金属の上面に設けられ、該金属部と該識別マークに隣接し、外部に露出する絶縁体と、を備えたことを特徴とする。【０００７】
本願の発明にかかる半導体装置の製造方法は、半導体基板に、表面に配線金属が露出する有効領域と、表面側に電界緩和構造が形成された無効領域とを形成することと、該配線金属の一部を覆う絶縁体を形成することと、該絶縁体から露出した該配線金属にめっき処理を施すことで、該有効領域に、該絶縁体に接する金属部と該絶縁体に接する識別マークとを形成することと、を備える。【０００８】
本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、有効領域において、配線金属の上に絶縁体とその絶縁体に接する識別マークとを形成するので、識別マークを有する小型化に好適な半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置の平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ´一点鎖線における半導体装置の断面図である。
【図３】識別マークの拡大図である。
【図４】クラックを示す図である。
【図５】半導体装置に固定されたエミッタ電極を示す図である。
【図６】実施の形態２に係る半導体装置の識別マークの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態に係る半導体装置と半導体装置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。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体装置１０の平面図である。実施の形態１の半導体装置１０はＩＧＢＴチップである。この半導体装置１０は、通電部分である有効領域１２と、非通電部分である無効領域１４とを備えている。破線は有効領域１２と無効領域１４の境界を表す。平面視では、無効領域１４は有効領域１２を囲んでいる。
【００１３】
有効領域１２には金属部２０とゲート電極２２と識別マーク２６が形成されている。金属部２０、ゲート電極２２および識別マーク２６は同一のめっき工程で一括して形成することができる。金属部２０は電極がはんだ付けされるはんだ付け領域である。金属部２０には例えばエミッタ電極がはんだ付けされる。ゲート電極２２と識別マーク２６は金属部２０よりも面積が小さい。識別マーク２６はＬ字型の形状を有している。
【００１４】
金属部２０、ゲート電極２２および識別マーク２６は絶縁体２４に接している。絶縁体２４は、金属部２０、ゲート電極２２および識別マーク２６を電気的に絶縁している。絶縁体２４は例えばポリイミドとすることができる。絶縁体２４として別の材料を用いてもよい。
【００１５】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ´一点鎖線における半導体装置１０の断面図である。半導体装置１０は半導体基板３０を有している。有効領域１２では、半導体基板３０の上に配線金属３２が設けられている。半導体装置１０が電力用半導体チップである場合、大電流の扱いを可能とするためにある程度面積が大きい配線金属３２が必要となる。大きい配線金属３２を設けつつ半導体装置１０の大型化を回避するためには、配線金属３２は有効領域１２の全面に形成することが好ましい。言いかえれば、有効領域１２の中に電流の通流に寄与しない領域がないようにすることが好ましい。
【００１６】
配線金属３２の上面には、金属部２０と、金属部２０と離れて設けられた識別マーク２６と、絶縁体２４とが設けられている。絶縁体２４は金属部２０および識別マーク２６に隣接している。すなわち、金属部２０と識別マーク２６の側面は絶縁体２４に接している。金属部２０、識別マーク２６及び絶縁体２４は外部に露出している。
【００１７】
配線金属３２、金属部２０及び識別マーク２６は、Ａｌ、ＡｌＳｉ、ＡｌＣｕおよびＡｌＳｉＣｕからなる群から選択される少なくとも一種とすることができる。例えば、配線金属３２はＡｌＳｉとすることができ、金属部２０と識別マーク２６はＡｌを含む材料とすることができる。
【００１８】
無効領域１４において、半導体基板３０の上側には電界緩和構造３４が形成されている。電界緩和構造３４は半導体基板３０の空乏層を延伸させることで半導体基板３０の電界を緩和し、半導体装置１０の耐圧を高めるものである。電界緩和構造３４は例えばガードリング又はリサーフ構造とすることができる。この電界緩和構造３４の上には絶縁体２４が設けられている。
【００１９】
半導体基板３０の下面にはコレクタ電極３６が形成されている。コレクタ電極３６は例えばＡｌで形成することができる。半導体基板３０の下面側に、バッファ層と、バッファ層を介して半導体基板３０に正孔を提供するコレクタ層とが設けられることが一般的である。
【００２０】
図３は、識別マーク２６の拡大図である。識別マーク２６は、平面視で、直線的に形成された直線部分２６Ａ、２６Ｂと、屈曲部分２６Ｃを有している。屈曲部分２６Ｃが直線部分２６Ａと直線部分２６Ｂを接続している。屈曲部分２６Ｃは、外側で凸形状となり、内側で凹形状となっている。そして、屈曲部分２６Ｃの内側の外縁２６ｃは平面視で曲線となっている。この曲線により直線部分２６Ａと２６Ｂが接続されている。したがって、屈曲部分２６Ｃの内側と絶縁体２４との境界線は曲線になる。外縁２６ｃを曲線とすることで、外縁２６ｃに接する絶縁体２４が凸形状となることが防止されている。
【００２１】
図３における破線は、屈曲部分の内側の外縁が直線の場合を示す。この場合、絶縁体２４が屈曲部分に対して食い込み、半導体基板が反ったときに絶縁体２４から屈曲部分に大きな応力が及ぼされる。その結果、識別マーク又はその下部にクラックが発生することがあった。そのようなクラックの一例が断面図である図４に示されている。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ´一点鎖線における断面図である。図４は、図３の屈曲部分２６Ｃが破線で示される形状を有すると仮定したときの図である。図４には、屈曲部分の内側が直線だけで形成されたことで配線金属３２にクラックが生じたことが示されている。このようなクラックは半導体装置の信頼性を低下させる。例えば、トレンチゲート４４を配線金属３２から絶縁する絶縁膜４６にクラックが及ぶと、ゲート不良を引き起こす。
【００２２】
これに対し、図３に示されるように外縁２６ｃを曲線にすることで、半導体基板３０が反ったときに絶縁体２４から屈曲部分２６Ｃに及ぶ応力が分散され、クラックが発生することを防止できる。
【００２３】
本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明する。まず、半導体基板３０に、表面に配線金属３２が露出する有効領域と、表面側に電界緩和構造３４が形成された無効領域とを形成する。次いで、配線金属３２の一部を覆う絶縁体２４を形成する。具体的には、図１に示す絶縁体２４を形成する。絶縁体２４は、金属部２０、ゲート電極２２および識別マーク２６が形成される部分に開口を有している。したがってこの段階では、金属部２０、ゲート電極２２および識別マーク２６が形成される部分に、配線金属３２が露出している。
【００２４】
次いで、絶縁体２４から露出した配線金属３２にめっき処理を施す。このめっき処理は、絶縁体２４をマスクとして有効領域１２に、金属部２０、ゲート電極２２および識別マーク２６を一括して形成するものである。金属部２０、ゲート電極２２および識別マーク２６は同じ材料で形成される。金属部２０、ゲート電極２２及び識別マーク２６の底面は配線金属３２に接し、側面は絶縁体２４に接する。
【００２５】
これらの処理の前又は後に、半導体基板３０の下面を研削して半導体基板３０を薄くしてもよい。電力用半導体チップでは、オン電圧を低下させたり、スイッチング特性を改善させたりするために、半導体基板３０の厚さを薄くすることがある。例えば６００Ｖ耐圧の半導体装置では半導体基板３０の厚さを１００μｍ以下とすることがある。半導体基板３０の研削は必須ではない。しかし、薄い半導体基板３０は反りやすく、上述のクラックが生じやすいので、屈曲部分２６Ｃに外縁２６ｃを設けることが特に有効である。
【００２６】
図５は、半導体装置１０に固定されたエミッタ電極５０を示す図である。エミッタ電極５０は、金属部２０にはんだ５２で固定されている。有効領域１２の大部分に金属部２０を露出させることで、半導体装置１０を大きくすることなく、エミッタ電極５０を金属部２０にはんだ付けできる。
【００２７】
本発明の実施の形態１に係る半導体装置では、配線金属３２の上に識別マーク２６を形成したので、識別マーク２６を設けることによる無効領域の増大はない。つまり、識別マーク２６を設けても、無効領域が発生しない。このように、無効領域の増大を回避しつつ識別マーク２６を設けることで、実施の形態１に係る半導体装置１０は小型化に好適な半導体装置となっている。
【００２８】
識別マーク２６を有効領域１２に形成する場合は、識別マーク２６と絶縁体２４に起因したクラックが生じないように注意する必要がある。そこで、実施の形態１では、上述のとおり、識別マーク２６の屈曲部分２６Ｃの内側の外縁２６ｃを平面視で曲線とした。これにより、絶縁体２４から識別マーク２６に及ぶ応力を原因とするクラックを抑制することができる。なお、図１に示す形状とは異なる形状の識別マークを採用し、その識別マークについて「屈曲部分の内側の外縁を平面視で曲線」としてもよい。
【００２９】
実施の形態１に係る半導体装置と半導体装置の製造方法はその特徴を失わない範囲で変形することができる。例えば、実施の形態１に係る半導体装置１０はＩＧＢＴチップとしたが、周知の電力用半導体チップを半導体装置としてもよい。例えば、ＭＯＳＦＥＴ又はダイオードのチップを半導体装置としてもよい。なお、上述した変形は以下の実施の形態に係る半導体装置と半導体装置の製造方法にも応用できる。
【００３０】
実施の形態２．
実施の形態２に係る半導体装置と半導体装置の製造方法は、識別マークの形状のみが実施の形態１と異なる。図６は、実施の形態２に係る半導体装置の識別マーク２６の平面図である。識別マーク２６は、識別マーク６０、６２、６４、６６を備えている。識別マーク６０、６２、６４、６６はそれぞれ２、３、４、５を表している。これらの数字の屈曲部分の内側の外縁は平面視で曲線となっている。例えば、識別マーク６０は、屈曲部分６０Ａを４箇所有している。４箇所の屈曲部分６０Ａの内側の外縁６０ａは、すべて平面視で曲線となっている。このように、様々な形状の識別マークについて、屈曲部分の内側の外縁を平面視で曲線とすることで、クラックの発生を抑制することができる。図６に示す形状とは別の形状の識別マークを採用してもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０  半導体装置、  １２  有効領域、  １４  無効領域、  ２０  金属部、  ２４  絶縁体、  ２６  識別マーク、  ３０  半導体基板、  ３２  配線金属
【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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【国際調査報告】
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