(57)【要約】【課題】    キャパシタのような受動コンポーネントを集積したパワー半導体デバイスを提供する。【解決手段】    半導体の少なくとも１つの電極に、機械的及び電気的に接続する受動コンポーネントを備えるパワー半導体デバイスとする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの表面上に第１パワー電極を有するディスクリートパワー半導体スイッチと、
パワー電極の代わりに、もう１つの表面上にキャパシタとを備え、このキャパシタは、前記パワー半導体スイッチの半導体に機械的及び電気的に直接接続された第１導電プレートを有する、パワー半導体デバイス。
【請求項２】
ディスクリートパワー半導体スイッチと、
このパワー半導体スイッチの大部分に、機械的に接続され、第１導電プレートと、第２導電プレートと、前記第１導電プレートと第２導電プレートの間に配置された誘電体とを有し、前記パワー半導体スイッチは、第１パワー電極及び第２パワー電極を有し、前記第１導電プレートは、前記第１パワー電極に電気接続されているキャパシタとを備える、パワー半導体デバイス。
【請求項３】
さらに、前記第１パワー電極と前記第１導電プレートの間に配置され、前記第１導電プレートを、前記第１パワー電極に機械的に接続する役割をする誘電スペーサを備える、請求項２記載のパワー半導体デバイス。
【請求項４】
前記第１導電プレートは、前記誘電スペーサの中の導電性ビアを介して、前記第１パワー電極に電気接続されている、請求項３記載のパワー半導体デバイス。
【請求項５】
前記第１導電プレートは、前記誘電スペーサの中の複数の導電性ビアを介して、前記第１パワー電極に電気接続されている、請求項３記載のパワー半導体デバイス。
【請求項６】
前記パワー半導体スイッチは、パワーＭＯＳＦＥＴである、請求項１記載のパワー半導体デバイス。
【請求項７】
前記第１パワー電極は、パワーＭＯＳＦＥＴのソース電極である、請求項２記載のパワー半導体デバイス。
【請求項８】
前記第１パワー電極は、パワーＭＯＳＦＥＴのドレイン電極である、請求項２記載のパワー半導体デバイス。
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
前記第１導電プレートは、パワーＭＯＳＦＥＴのドレイン領域に、機械的及び電気的に直接接続されている、請求項１記載のパワー半導体デバイス。
【請求項１１】
前記ディスクリートパワー半導体デバイスは、ドライバ回路のアプリケーション用に組み込まれている、請求項１記載のパワー半導体デバイス。
【請求項１２】
前記デバイスは、プレドライバ回路内において使用しうる形状とされている、請求項１記載のパワー半導体デバイス。
【請求項１３】
前記デバイスは、パワー回路内において使用しうる形状とされている、請求項１記載のパワー半導体デバイス。
【請求項１４】
前記キャパシタは、ドロップオンデマンド式製造方法を用いて形成されている、請求項１記載のパワー半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー半導体デバイス、より詳しく言うと、キャパシタのような、受動コンポーネントを集積したパワー半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
大部分のパワーアプリケーションには、キャパシタが使用がされている。図１は、パワーアプリケーションの例であり、キャパシタ１０が、複数のパワーＭＯＳＦＥＴ１４のようなパワー半導体ダイと共に、プレドライバ回路１２において使用されている。
【０００３】
図１は、他のパワー回路１２'をも示しており、このパワー回路１２'は、パワーＭＯＳＦＥＴ１４'のようなパワー半導体ダイを備え、パワーＭＯＳＦＥＴ１４'は、自身のキャパシタ１０'に動作接続されて、プレドライバ回路１２によって駆動される。
【０００４】
キャパシタは、典型的には、ディスクリート受動コンポーネントという形式で、パワーアプリケーション用回路の中に組み込まれる。その結果、ディスクリート型のキャパシタを追加するために、回路の物理的サイズは大きくなる。
【０００５】
さらに、ディスクリートコンポーネント数が増加すると、パワーアプリケーション用回路の形成は複雑化する。
【０００６】
従来技術における上記の欠点を克服するために、本発明によるコンポーネントは、集積したキャパシタコンポーネントを含むパワー半導体ダイを備えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、キャパシタのような受動コンポーネントを集積したパワー半導体デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるパワー半導体デバイスは、パワーＭＯＳＦＥＴのような、ディスクリートパワー半導体スイッチと、このパワー半導体スイッチの大部分に機械接続しているキャパシタとを備え、キャパシタは、第１導電プレートと、第２導電プレートと、前述の第１導電プレートと前述の第２導電プレートの間に配置された誘電体とを備え、前述の第１導電プレートは、前述のパワー半導体スイッチのパワー電極に電気接続されている。
【０００９】
本発明の一実施例によると、パワー半導体スイッチは、第１パワー電極及び第２パワー電極を備え、前述の第１導電プレートは、前述の第１パワー電極に電気接続されている。誘電スペーサは、前述の第１パワー電極と第１導電プレートの間に配置すると、前述の第１導電プレートは、第１パワー電極に機械接続されるので好ましい。
【００１０】
第１導電プレートは、前述の誘電スペーサの中の、１つの、若しくは複数の導電性ビアを介して、前述の第１パワー電極に電気的に接続されている。
【００１１】
本発明のもう１つの実施例によると、第１導電プレートは、前述のパワー半導体スイッチの半導体に、機械的及び電気的に直接接続されている。例えば、第１導電プレートは、パワーＭＯＳＦＥＴのドレイン領域に、機械的及び電気的に直接接続されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
特に図２に示すように、本発明によるデバイスは、パワーＭＯＳＦＥＴ１６のようなパワー半導体デバイスであり、ソース電極１８及びドレイン電極２０を備えている。
【００１３】
本発明によると、誘電スペーサ２２が、パワーＭＯＳＦＥＴ１６のソース電極１８の上に形成され、キャパシタ２４が、誘電スペーサ２２の上に形成される。キャパシタ２４は、銅で形成するのが好ましく、誘電スペーサ２２の中のビア２８を介して、ソース電極１８に電気接続されている第１導電プレート２６と、Ｔａ2Ｏ3で形成するのが好ましく、第１導電プレート２６の上に形成された誘電体３０と、銅で形成するのが好ましく、誘電体３０の上に形成された導電プレート３２とを備えており、これにより、キャパシタ２４及びパワーＭＯＳＦＥＴ１６は、電気的及び機械的に接続され、１つの機能ユニットに集積されている。
【００１４】
図３Ａ（平面図）及び図３Ｂ（図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線における断面図）に示す本発明の第２実施例においては、誘電スペーサ２２は、少なくともソース電極１８の上、あるいは、ゲート電極１９を除いたパワーＭＯＳＦＥＴ１６の表面全体にパッシベーションを形成し、複数のビア（通路）２８を備えている。ビア２８をわかりやすく示すために、誘電スペーサ２２を、図面上透明にしてある。キャパシタ２４は、誘電スペーサ２２の上に形成され、好ましくはソース電極１８の表面全体を覆っている。
【００１５】
図４に示すように、第３実施例によるデバイスは、パワーＭＯＳＦＥＴ４０のようなパワー半導体デバイスを備えており、ソース電極４２を有しているが、ドレイン電極を有していない。もっと正確に言えば、キャパシタ４４が、ドレイン電極の代わりに、パワーＭＯＳＦＥＴ４０の底面に形成されている。
【００１６】
キャパシタ４４は、銅で形成するのが好ましく、パワーＭＯＳＦＥＴ４０の底面に直接接続されている第１導電プレート４６と、Ｔａ2Ｏ5で形成するのが好ましく、第１導電プレート４６の底面に形成された誘電体４８と、銅で形成するのが好ましく、誘電体４８の底面に形成された第２導電プレート５０とを備えている。
【００１７】
第３実施例によるデバイスは、次の方法に従って製造される。
【００１８】
Ａ）複数のＭＯＳＦＥＴを、所望する任意の方法により、ウェハの形状で形成するが、裏面のメタル堆積を省略する。
【００１９】
Ｂ）銅シード層を、ウェハの裏面に適用する。
【００２０】
Ｃ）無電解メッキのような任意の周知の方法を用い、銅をシード層面にメッキする。
【００２１】
Ｄ）メッキした銅を研磨する。
【００２２】
Ｅ）Ｔａ2Ｏ3のような高誘電体を、メッキした銅の面に堆積する。
【００２３】
Ｆ）誘電体を研磨する。
【００２４】
Ｇ）もう１つの銅シード層を、誘電体層の面に形成する。
【００２５】
Ｈ）銅を、もう１つのシード層面にメッキする。
【００２６】
Ｉ）メッキした銅を研磨する。
【００２７】
本発明によるデバイスにおけるキャパシタもまた、好ましくはウェハの段階において、通常のダイの上に、例えばドロップオンデマンド方式を用いて形成することができる。この方法は、本発明と同一の出願人による米国特許出願第１１／３６７，７２５号明細書に開示されているので、本明細書の参考として示す。
【００２８】
第３実施例によるデバイスは、例えば、図１による適用において用いることができる。例えば、図１による回路におけるパワーＭＯＳＦＥＴ及びキャパシタは、本発明によるデバイスと置き換えることができる。
【００２９】
具体的に言うと、パワーＭＯＳＦＥＴ１４とキャパシタ１０を、本発明によるデバイスと置き換え、図１で示すようなプレドライバ回路において用いることができる。または、パワーＭＯＳＦＥＴ１４'とキャパシタ１０'を、本発明によるデバイスと置き換え、図１のパワー回路１２'において用いることができる。
【００３０】
他の実施例では、キャパシタの代わりに、ダイオードを、例えば薄型ダイオードを用いて、パワースイッチに機械的及び電気的に集積することもある。
【００３１】
以上本発明を、特定の実施例に基づき説明したが、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない限り、当業者にとって明白な他の変形例も含むものである。すなわち本発明は、明細書における実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲のみによって限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の回路図である。
【００３３】
【図２】本発明の１実施例によるパワー半導体デバイスの断面図である。
【００３４】
【図３Ａ】本発明の第３実施例によるパワー半導体デバイスの略平面図である。
【００３５】
【図３Ｂ】３Ｂ−３Ｂ線による略断面図である。
【００３６】
【図４】本発明の第３実施例によるパワー半導体デバイスの略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０：キャパシタ
１０'：キャパシタ
１２：プレドライバ回路
１２'：パワー回路
１４；パワーＭＯＳＦＥＴ
１４'：パワーＭＯＳＦＥＴ
１６：パワーＭＯＳＦＥＴ
１８：ソース電極
１９：ゲート電極
２０：ドレイン電極
２２：誘電スペーサ
２４：キャパシタ
２６：第１導電プレート
２８：ビア
３０：誘電体
３２：導電プレート
４０：パワーＭＯＳＦＥＴ
４２：ソース電極
４４：キャパシタ
４６：第１導電プレート
４８：誘電体
５０：第２導電プレート
【図１】
2009510725.tif 000003
【図２】
2009510725.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2009510725.tif 000006
【図４】
2009510725.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月16日(2008.5.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの表面上に第１パワー電極を有するディスクリートパワー半導体スイッチと、
パワー電極の代わりに、もう１つの表面上にキャパシタとを備え、このキャパシタは、前記パワー半導体スイッチの半導体に機械的及び電気的に直接接続された第１導電プレートを有する、パワー半導体デバイス。
【請求項２】
ディスクリートパワー半導体スイッチと、
このパワー半導体スイッチの大部分に、機械的に接続され、第１導電プレートと、第２導電プレートと、前記第１導電プレートと第２導電プレートの間に配置された誘電体とを有し、前記パワー半導体スイッチは、第１パワー電極及び第２パワー電極を有し、前記第１導電プレートは、前記第１パワー電極に電気接続されているキャパシタとを備える、パワー半導体デバイス。
【請求項３】
さらに、前記第１パワー電極と前記第１導電プレートの間に配置され、前記第１導電プレートを、前記第１パワー電極に機械的に接続する役割をする誘電スペーサを備える、請求項２記載のパワー半導体デバイス。
【請求項４】
前記第１導電プレーは、前記誘電スペーサの中の導電性ビアを介して、前記第１パワー電極に電気接続されている、請求項３記載のパワー半導体デバイス。
【請求項５】
前記第１導電プレートは、前記誘電スペーサの中の複数の導電性ビアを介して、前記第１パワー電極に電気接続されている、請求項３記載のパワー半導体デバイス。
【請求項６】
前記第１パワー電極は、パワーＭＯＳＦＥＴのソース電極、若しくはドレイン電極である、請求項２記載のパワー半導体デバイス。
【請求項７】
前記第１導電プレートは、パワーＭＯＳＦＥＴのドレイン領域に、機械的及び電気的に直接接続されている、請求項１記載のパワー半導体デバイス。
【請求項８】
前記ディスクリートパワー半導体デバイスは、ドライバ回路、プレドライバ回路、若しくはパワー回路のうちの１つのアプリケーション用に組み込まれている、請求項１記載のパワー半導体デバイス。
【国際調査報告】
2009510725.tif 000008
2009510725.tif 000009