(57)【要約】【課題】ボンディング衝撃による不具合とプローブ動作時の不具合を改善するとともに、フェールセーフ的な構造とすることにより、直接能動領域上のボンディングパッド部へボンディングワイヤの接続を行うことを可能とした半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】複数のパワー素子ユニットセルが、シリコン基板１の表層部に配置されたパ半導体装置Ｈ１であって、集電電極４上に、層間保護膜５が形成され、層間保護膜５に、複数個の開口部５ｋが互いに隣接して配置され、隣接する開口部５ｋ間で層間保護膜５による衝撃吸収梁５ｈが形成され、複数個の開口部５ｋを介して、集電電極４に接続する厚膜電極６が設けられ、厚膜電極６へボンディング接続を行うために、複数個の開口部５ｋの上方において、最終保護膜７が開口されてなる半導体装置Ｈ１とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に複数のパワ−ＭＯＳセルを配置し、パワ−ＭＯＳセルのソ−ス，ドレインそれぞれに対しコンタクト孔を介して接続し電位を引き出すための引き出し配線が配置され、ソ−ス，ドレインそれぞれの複数の引き出し配線を、ヴィア孔を介して並列接続することにより集電するための集電電極が配置され、ソ−ス，ドレインそれぞれの集電電極上に形成した層間保護膜に、開口部間が梁状となるよう前記層間保護膜に形成した複数の開口部を設けられ、前記開口部を介してソ−ス，ドレインそれぞれの集電電極と接続された前記集電電極と同一材料による厚膜電極が設けられ、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護膜で前記の厚膜電極を被覆した構造の半導体装置
【請求項２】
前記層間保護膜に形成される複数の開口部は、平面構造において、コ−ナ−が丸め または、面取りした平面構造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３】
前記層間保護膜に形成される複数の開口部は1辺が他辺より長い開口部であり、長い辺が、ボンディング接続時の超音波振動の振動方向と直行するよう配置することを特徴とする請求項１から請求項２に記載の半導体装置
【請求項４】
複数の開口部を設けた前記層間保護膜上に形成する前記の厚膜電極の膜厚は、前記の開口部に起因する表面の窪み底部が、前記層間保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚であることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の半導体装置
【請求項５】
前記集電電極と前記の厚膜電極の材質が、アルミまたはアルミ合金であることを特徴とする請求項1から請求項４に記載の半導体装置
【請求項６】
前記の最終保護膜は、ポリイミド樹脂膜であり、その膜厚が前記の厚膜電極の膜厚より厚いことを特徴とする請求項１から請求項５に記載の半導体装置
【請求項７】
半導体基板に複数のパワ−ＭＯＳセルを配置し、パワ−ＭＯＳセルのソ−ス，ドレインそれぞれに対しコンタクト孔を介して接続し電位を引き出すための引き出し配線が配置され、ソ−ス，ドレインそれぞれの複数の引き出し配線を、ヴィア孔を介して並列接続することにより集電するための集電電極が配置され、ソ−ス，ドレインそれぞれの集電電極上に形成した層間保護膜に、開口部間が梁状となるよう前記層間保護膜に形成した複数の開口部を設けられ、前記開口部においてソ−ス，ドレインそれぞれの集電電極と第１のバリア層を介して接続された前記集電電極を構成している材料より機械的強度の高い材料で構成された厚膜電極が設けられ、前記厚膜電極の上面および全側面を第２のバリア層を介してアルミ膜またはアルミ合金膜により被覆し、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護膜で前記の厚膜電極を被覆した構造の半導体装置
【請求項８】
前記層間保護膜に形成される複数の開口部は、平面構造において、コ−ナ−が丸め または、面取りした平面構造であることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置
【請求項９】
前記層間保護膜に形成される複数の開口部は1辺が他辺より長い開口部であり、長い辺が、ボンディング接続時の超音波振動の振動方向と直行するよう配置することを特徴とする請求項７から請求項８に記載の半導体装置
【請求項１０】
複数の開口部を設けた前記層間保護膜上に形成する前記の厚膜電極の膜厚は、前記の開口部に起因する表面の窪み底部が、前記層間保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚であることを特徴とする請求項７から請求項９に記載の半導体装置
【請求項１１】
前記集電電極の材質が、アルミまたはアルミ合金であることを特徴とする請求項７から請求項１０に記載の半導体装置
【請求項１２】
前記第１のバリア層として、チタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜を用いたことを特徴とする請求項７から請求項１１に記載の半導体装置
【請求項１３】
前記の厚膜電極の材質が、銅であることを特徴とする請求項７から請求項１２に記載の半導体装置
【請求項１４】
前記第２のバリア層として、チタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜を用いたことを特徴とする請求項７から請求項１３に記載の半導体装置
【請求項１５】
前記の最終保護膜は、ポリイミド樹脂膜であり、その膜厚が前記の厚膜電極の膜厚より厚いことを特徴とする請求項７から請求項１４に記載の半導体装置
【請求項１６】
半導体基板に複数のパワ−ＭＯＳセルを配置し、パワ−ＭＯＳセルのソ−ス，ドレインそれぞれに対しコンタクト孔を介して接続し電位を引き出すための引き出し配線が配置され、ソ−ス，ドレインそれぞれの複数の引き出し配線を、ヴィア孔を介して並列接続することにより集電するための集電電極が配置され、ソ−ス，ドレインそれぞれの集電電極上に形成した層間保護膜に、開口部間が梁状となるよう前記層間保護膜に、開口端面の断面形状がテーパー形状となる複数の開口部を形成し、前記開口部を介してソ−ス，ドレインそれぞれの集電電極と接続され前記開口部に起因する表面窪みが緩やかなテ−バ−形状となる厚膜電極が設けられ、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護膜で前記の厚膜電極を被覆した構造の半導体装置
【請求項１７】
前記層間保護層に形成される複数の開口部は、平面構造において、コ−ナ−が丸め または、面取りした平面構造であることを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置
【請求項１８】
前記層間保護層に形成される複数の開口部は1辺が他辺より長い開口部であり、長い辺が、ボンディング接続時の超音波振動の振動方向と直行するよう配置することを特徴とする請求項１６から請求項１７に記載の半導体装置
【請求項１９】
前記層間保護層は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜を積層した２層膜であることを特徴とする請求項１６から請求項１８に記載の半導体装置
【請求項２０】
前記の厚膜電極の膜厚は、前記の開口部に起因する表面の窪み底部が、前記層間保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚であることを特徴とする請求項１６から請求項１９に記載の半導体装置
【請求項２１】
前記集電電極の材質が、アルミまたはアルミ合金であることを特徴とする請求項１６から請求項２０に記載の半導体装置
【請求項２２】
前記の厚膜電極の材質が、前記集電電極の材質と同じであることを特徴とする請求項１６から請求項２１に記載の半導体装置
【請求項２３】
前記の厚膜電極が、前記集電電極との反応を抑止するための第１のバリア層と、機械的強度がアルミまたはアルミ合金よりも高い材料による厚い層と、第２のバリア層を介して前記厚い層を被覆するアルミ層またはアルミ合金層の４層から構成されていることを特徴とする請求項１６から請求項２１に記載の半導体装置
【請求項２４】
前記第１のバリア層として、チタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜を用いたことを特徴とする請求項２３に記載の半導体装置
【請求項２５】
前記の厚膜電極の材質が、銅であることを特徴とする請求項２３から請求項２４に記載の半導体装置
【請求項２６】
前記第２のバリア層として、チタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜を用いたことを特徴とする請求項２３から請求項２５に記載の半導体装置
【請求項２７】
前記層間保護層の開口部に起因する前記厚膜電極の表面窪み部のテーパー角が、基板面の垂線を基準として４５度以上のテーパー角であることを特徴とする請求項１６から請求項２６に記載の半導体装置
【請求項２８】
前記の最終保護膜は、ポリイミド樹脂膜であり、その膜厚が前記の厚膜電極の膜厚より厚いことを特徴とする請求項１６から請求項２７に記載の半導体装置
【請求項２９】
半導体基板に複数のパワ−ＭＯＳセルを配置し、パワ−ＭＯＳセルのソ−ス，ドレインそれぞれに対しコンタクト孔を介して接続し電位を引き出すための引き出し配線が配置され、ソ−ス，ドレインそれぞれの複数の引き出し配線を、ヴィア孔を介して並列接続することにより集電するための集電電極が配置され、ソ−ス，ドレインそれぞれの集電電極上に層間保護膜を形成し、開口部間が梁状となるよう前記層間保護膜に形成した複数の開口部を設けた後、前記開口部を介してソ−ス，ドレインそれぞれの集電電極と接続された前記集電電極と同一材料を用いスパッタ法により成膜した厚膜電極が設け、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護膜で前記の厚膜電極を被覆する半導体装置の製造方法
【請求項３０】
前記集電電極と前記の厚膜電極は、スパッタ法で成膜したアルミ膜またはアルミ合金で形成することを特徴とする請求項２９に記載の半導体装置の製造方法
【請求項３１】
前記の厚膜電極は、前記の開口部に起因する表面窪みの底部が、前記層間保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚となるよう成膜して形成することを特徴とする請求項２９から請求項３０に記載の半導体装置の製造方法
【請求項３２】
前記の厚膜電極は、レジストをマスク材とし、湿式エッチング法により形成されることを特徴とする請求項２９から請求項３１に記載の半導体装置の製造方法
【請求項３３】
半導体基板に複数のパワ−ＭＯＳセルを配置し、パワ−ＭＯＳセルのソ−ス，ドレインそれぞれに対しコンタクト孔を介して接続し電位を引き出すための引き出し配線が配置され、ソ−ス，ドレインそれぞれの複数の引き出し配線を、ヴィア孔を介して並列接続することにより集電するための集電電極が配置され、ソ−ス，ドレインそれぞれの集電電極上に層間保護膜を形成し、開口部間が梁状となるよう前記層間保護膜に形成した複数の開口部を設けた後、メッキ法により成膜した厚膜電極を、前記の複数の開口部より第１のバリア層を介して、ソ−ス，ドレインそれぞれの集電電極と接続し、前記厚膜電極の上面および全側面を第２のバリア層を介してアルミ膜またはアルミ合金膜により被覆し、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護膜で前記の厚膜電極を被覆する半導体装置の製造方法
【請求項３４】
前記集電電極は、スパッタ法で成膜したアルミ膜またはアルミ合金で形成することを特徴とする請求項３３に記載の半導体装置の製造方法
【請求項３５】
前記の厚膜電極は、前記第１のバリア層と真空中で連続して形成した銅薄膜をシ−ド層とし、レジスト等のマスク材を用いた選択メッキ法により形成した銅電極であることを特徴とする請求項３３から請求項３４に記載の半導体装置の製造方法
【請求項３６】
前記の厚膜電極は、前記の開口部に起因する表面窪みの底部が、前記層間保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚となるよう成膜して形成することを特徴とする請求項３３から請求項３５に記載の半導体装置の製造方法
【請求項３７】
前記アルミ膜またはアルミ合金膜は、前記第２のバリア層と真空中で連続して形成したアルミ膜またはアルミ合金であることを特徴とする請求項３３から請求項３６に記載の半導体装置の製造方法
【請求項３８】
前記厚膜電極の上面及び全側面を被覆する前記第２のバリア層と前記アルミ膜またはアルミ合金膜は、前記厚膜電極より大きな平面サイズで加工することを特徴とする請求項３３から請求項３７に記載の半導体装置の製造方法
【請求項３９】
すくなくとも、前記第２のバリア層と前記アルミ膜またはアルミ合金膜の加工は、同一マスクを用いて湿式処理にて加工することを特徴とする請求項３３から請求項３８に記載の半導体装置の製造方法
【請求項４０】
半導体基板に複数のパワ−ＭＯＳセルを配置し、パワ−ＭＯＳセルのソ−ス，ドレインそれぞれに対しコンタクト孔を介して接続し電位を引き出すための引き出し配線が配置され、ソ−ス，ドレインそれぞれの複数の引き出し配線を、ヴィア孔を介して並列接続することにより集電するための集電電極が配置され、ソ−ス，ドレインそれぞれの集電電極上に層間保護膜を形成した後、前記層間保護膜に開口部間が梁状となるよう、加えて、開口端面の断面形状がテーパー形状となる複数の開口部を形成し、前記開口部を介してソ−ス，ドレインそれぞれの集電電極と接続され前記開口部に起因する表面窪みが緩やかなテ−バ−形状となる厚膜電極を形成し、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護膜で前記の厚膜電極を被覆する半導体装置の製造方法
【請求項４１】
前記集電電極は、スパッタ法で成膜したアルミ膜またはアルミ合金で形成することを特徴とする請求項４０に記載の半導体装置の製造方法
【請求項４２】
前記層間保護層は、ＣＶＤ法で成膜したシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の２層膜であることを特徴とする請求項４０から請求項４１に記載の半導体装置の製造方法
【請求項４３】
前記の厚膜電極は、前記集電電極との反応を抑止するための第１のバリア層と真空中で連続して形成した銅薄膜をシ−ド層とし、レジスト等のマスク材を用いた選択メッキ法により形成した銅電極を主たる構成材料とすることを特徴とする請求項４０から請求項４２に記載の半導体装置の製造方法
【請求項４４】
前記の厚膜電極は、前記の開口部に起因する前記の厚膜電極窪みの底部が、前記層間保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚となるよう形成することを特徴とする請求項４０から請求項４３に記載の半導体装置の製造方法
【請求項４５】
前記の厚膜電極は、第２のバリア層と真空中で連続して形成したアルミ膜またはアルミ合金膜で被覆することを特徴とする請求項４０から請求項４４に記載の半導体装置の製造方法
【請求項４６】
前記厚膜電極の上面及び全側面を被覆した、前記第２のバリア層と前記アルミ膜またはアルミ合金膜は、前記厚膜電極より大きな平面サイズで加工することを特徴とする請求項４０から請求項４５に記載の半導体装置の製造方法
【請求項４７】
すくなくとも、前記第２のバリア層と前記アルミ膜またはアルミ合金膜の加工は、同一マスクを用いて湿式処理にて加工することを特徴とする請求項４０から請求項４６に記載の半導体装置の製造方法
【請求項４８】
前記層間保護層の開口部に起因する前記厚膜電極の表面窪み部のテーパー角が、基板面の垂線を基準として４５度以上のテーパー角となるよう、前記層間保護層を開口する際に開口部端部のテーパー角を制御するか、または、前記厚膜電極を成膜する条件を制御することを特徴とする請求項４０から請求項４７に記載の半導体装置の製造方法
【請求項４９】
半導体基板に複数の縦型パワ−素子を配置し、一方の出力端子を並列接続し集電する電極を半導体基板の裏面に設け、半導体基板表面に複数の縦型パワ−素子の制御端子を接続し電位を引き出すための引き出し配線と制御端子の引き出し線を被覆する絶縁層に形成された複数のコンタクト孔を介してもう一方の出力端子を並列接続し集電する表面電極を配置し、半導体基板表面に保護膜を形成し、開口部間が梁状となるよう表面電極上の保護膜に複数の開口部を設け、前記開口部を介して表面電極と接続された前記集電電極と同一材料による厚膜電極が設け、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護樹脂膜で前記の半導体基板表面を被覆した構造の半導体装置
【請求項５０】
前記保護膜に形成される複数の開口部は、平面構造において、コ−ナ−が丸め または、面取りした平面構造であることを特徴とする請求項４９に記載の半導体装置
【請求項５１】
前記保護膜に形成される複数の開口部は1辺が他辺より長い開口部であり、長い辺が、ボンディング接続時の超音波振動の振動方向と直行するよう配置することを特徴とする請求項４９から請求項５０に記載の半導体装置
【請求項５２】
複数の開口部を設けた前記保護膜上に形成する前記の厚膜電極の膜厚は、前記の開口部に起因する表面の窪み底部が、前記保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚であることを特徴とする請求項４９から請求項５１に記載の半導体装置
【請求項５３】
前記集電電極と前記の厚膜電極の材質が、アルミまたはアルミ合金であることを特徴とする請求項４９から請求項５０に記載の半導体装置
【請求項５４】
前記の最終保護樹脂膜は、ポリイミド樹脂膜であり、その膜厚が前記の厚膜電極の膜厚より厚いことを特徴とする請求項４９から請求項５３に記載の半導体装置
【請求項５５】
半導体基板に複数の縦型パワ−素子を配置し、一方の出力端子を並列接続し集電する電極を半導体基板の裏面に設け、半導体基板表面に複数の縦型パワ−素子の制御端子を接続し電位を引き出すための引き出し配線と制御端子の引き出し線を被覆する絶縁層に形成された複数のコンタクト孔を介してもう一方の出力端子を並列接続し集電する表面電極を配置し、半導体基板表面に保護膜を形成し、開口部間が梁状となるよう表面電極上の保護膜に複数の開口部を設け、前記開口部に表面電極と第１のバリア層を介して接続された前記表面電極を構成している材料より機械的強度の高い材料で構成された厚いパッド電極を設け、前記厚いパッド電極の上面および全側面を第２のバリア層を介してアルミ膜またはアルミ合金膜により被覆し、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護樹脂膜で半導体基板表面を被覆した構造の半導体装置
【請求項５６】
前記保護膜に形成される複数の開口部は、平面構造において、コ−ナ−が丸め または、面取りした平面構造であることを特徴とする請求項５５に記載の半導体装置
【請求項５７】
前記保護膜に形成される複数の開口部は1辺が他辺より長い開口部であり、長い辺が、ボンディング接続時の超音波振動の振動方向と直行するよう配置することを特徴とする請求項５５から請求項５６に記載の半導体装置
【請求項５８】
複数の開口部を設けた前記保護膜上に形成する前記の厚いパッド電極の膜厚は、前記の開口部に起因する表面の窪み底部が、前記保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚であることを特徴とする請求項５５から請求項５７に記載の半導体装置
【請求項５９】
前記表面電極の材質が、アルミまたはアルミ合金であることを特徴とする請求項５５から請求項５８に記載の半導体装置
【請求項６０】
前記第１のバリア層として、チタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜を用いたことを特徴とする請求項５５から請求項５９に記載の半導体装置
【請求項６１】
前記の厚いパッド電極の材質が、銅であることを特徴とする請求項５５から請求項６０に記載の半導体装置
【請求項６２】
前記第２のバリア層として、チタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜を用いたことを特徴とする請求項５５から請求項６１に記載の半導体装置
【請求項６３】
前記の最終保護樹脂膜は、ポリイミド樹脂膜であり、その膜厚が前記の厚膜電極の膜厚より厚いことを特徴とする請求項５５から請求項６２に記載の半導体装置
【請求項６４】
半導体基板に複数の縦型パワ−素子を配置し、一方の出力端子を並列接続し集電する電極を半導体基板の裏面に設け、半導体基板表面に複数の縦型パワ−素子の制御端子を接続し電位を引き出すための引き出し配線と制御端子の引き出し線を被覆する絶縁層に形成された複数のコンタクト孔を介してもう一方の出力端子を並列接続し集電する表面電極を配置し、半導体基板表面に保護膜を形成し、開口部間が梁状となるよう表面電極上の保護膜に開口端面の断面形状がテーパー形状となる複数の開口部を形成し、前記開口部に表面電極と第１のバリア層を介して接続された前記表面電極を構成している材料より機械的強度の高い材料で構成され前記開口部に起因する表面窪みが緩やかなテ−バ−形状となる厚いパッド電極を設け、前記厚いパッド電極の上面および全側面を第２のバリア層を介してアルミ膜またはアルミ合金膜により被覆し、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護樹脂膜で半導体基板表面を被覆した構造の半導体装置
【請求項６５】
前記保護層に形成される複数の開口部は、平面構造において、コ−ナ−が丸め または、面取りした平面構造であることを特徴とする請求項６４に記載の半導体装置
【請求項６６】
前記保護層に形成される複数の開口部は1辺が他辺より長い開口部であり、長い辺が、ボンディング接続時の超音波振動の振動方向と直行するよう配置することを特徴とする請求項６４から請求項６５に記載の半導体装置
【請求項６７】
前記保護層は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜を積層した２層膜であることを特徴とする請求項６４から請求項６６に記載の半導体装置
【請求項６８】
前記第１のバリア層として、チタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜を用いたことを特徴とする請求項６４から請求項６７に記載の半導体装置
【請求項６９】
前記の厚いパッド電極の膜厚は、前記の開口部に起因する表面の窪み底部が、前記層間保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚であることを特徴とする請求項６４から請求項６８に記載の半導体装置
【請求項７０】
前記の厚いパッド電極の材質が、銅であることを特徴とする請求項６４から請求項６９に記載の半導体装置
【請求項７１】
前記層間保護層の開口部に起因する前記厚膜電極の表面窪み部のテーパー角が、基板面の垂線を基準として４５度以上のテーパー角であることを特徴とする請求項６４から請求項７０に記載の半導体装置
【請求項７２】
前記第２のバリア層として、チタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜を用いたことを特徴とする請求項６４から請求項７１に記載の半導体装置
【請求項７３】
前記の最終保護膜は、ポリイミド樹脂膜であり、その膜厚が前記の厚膜電極の膜厚より厚いことを特徴とする請求項６４から請求項７２に記載の半導体装置
【請求項７４】
集積回路が形成された半導体基板上の第１にパッド電極を配置し、半導体基板表面に保護膜を形成し、開口部間が梁状となるよう第１のパッド電極上の保護膜に複数の開口部を設け、前記開口部を介して第１のパッド電極と接続された前記第１のパッド電極と同一材料による第２のパッド電極を設け、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護樹脂膜で半導体基板表面を被覆した構造の半導体装置
【請求項７５】
前記保護膜に形成される複数の開口部は、平面構造において、コ−ナ−が丸め または、面取りした平面構造であることを特徴とする請求項７４に記載の半導体装置
【請求項７６】
前記保護膜に形成される複数の開口部は1辺が他辺より長い開口部であり、長い辺が、ボンディング接続時の超音波振動の振動方向と直行するよう配置することを特徴とする請求項７４から請求項７５に記載の半導体装置
【請求項７７】
複数の開口部を設けた前記保護膜上に形成する前記の第２のパッド電極の膜厚は、前記の開口部に起因する表面の窪み底部が、前記保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚であることを特徴とする請求項７４から請求項７７に記載の半導体装置
【請求項７８】
前記第１のパッド電極と前記第２のパッド電極の材質が、アルミまたはアルミ合金であることを特徴とする請求項７４から請求項７７に記載の半導体装置
【請求項７９】
前記の最終保護樹脂膜は、ポリイミド樹脂膜であり、その膜厚が前記の第２のパッド電極の膜厚より厚いことを特徴とする請求項７４から請求項７８に記載の半導体装置
【請求項８０】
集積回路が形成された半導体基板上にパッド電極を配置し、半導体基板表面に保護膜を形成し、開口部間が梁状となるようパッド電極上の保護膜に複数の開口部を設け、前記開口部にパッド電極と第１のバリア層を介して接続された前記パッド電極を構成している材料より機械的強度の高い材料で構成された厚いパッド電極を設け、前記厚いパッド電極の上面および全側面を第２のバリア層を介してアルミ膜またはアルミ合金膜により被覆し、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護樹脂膜で半導体基板表面を被覆した構造の半導体装置
【請求項８１】
前記保護膜に形成される複数の開口部は、平面構造において、コ−ナ−が丸め または、面取りした平面構造であることを特徴とする請求項８０に記載の半導体装置
【請求項８２】
前記保護膜に形成される複数の開口部は1辺が他辺より長い開口部であり、長い辺が、ボンディング接続時の超音波振動の振動方向と直行するよう配置することを特徴とする請求項８０から請求項８２に記載の半導体装置
【請求項８３】
複数の開口部を設けた前記保護膜上に形成する前記の厚いパッド電極の膜厚は、前記の開口部に起因する表面の窪み底部が、前記保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚であることを特徴とする請求項８０から請求項８２に記載の半導体装置
【請求項８４】
前記パッド電極の材質が、アルミまたはアルミ合金であることを特徴とする請求項８０から請求項８３に記載の半導体装置
【請求項８５】
前記第１のバリア層として、チタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜を用いたことを特徴とする請求項８０から請求項８４に記載の半導体装置
【請求項８６】
前記の厚いパッド電極の材質が、銅であることを特徴とする請求項８０から請求項８６に記載の半導体装置
【請求項８７】
前記第２のバリア層として、チタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜を用いたことを特徴とする請求項８０から請求項８６に記載の半導体装置
【請求項８８】
前記の最終保護樹脂膜は、ポリイミド樹脂膜であり、その膜厚が前記の厚いパッド電極の膜厚より厚いことを特徴とする請求項８０から請求項８７に記載の半導体装置
【請求項８９】
集積回路が形成された半導体基板上にパッド電極を配置し、半導体基板表面に保護膜を形成し、開口部間が梁状となるようパッド電極上の保護膜に開口端面の断面形状がテーパー形状となる複数の開口部を形成し、前記開口部にパッド電極と第１のバリア層を介して接続された前記パッド電極を構成している材料より機械的強度の高い材料で構成され前記開口部に起因する表面窪みが緩やかなテ−バ−形状となる厚いパッド電極を設け、前記厚いパッド電極の上面および全側面を第２のバリア層を介してアルミ膜またはアルミ合金膜により被覆し、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護樹脂膜で前記の半導体基板表面を被覆した構造の半導体装置
【請求項９０】
前記保護層に形成される複数の開口部は、平面構造において、コ−ナ−が丸め または、面取りした平面構造であることを特徴とする請求項８９に記載の半導体装置
【請求項９１】
前記保護層に形成される複数の開口部は1辺が他辺より長い開口部であり、長い辺が、ボンディング接続時の超音波振動の振動方向と直行するよう配置することを特徴とする請求項８９から請求項９０に記載の半導体装置
【請求項９２】
前記保護層は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜を積層した２層膜であることを特徴とする請求項８９から請求項９１に記載の半導体装置
【請求項９３】
前記第１のバリア層として、チタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜を用いたことを特徴とする請求項８９から請求項９２に記載の半導体装置
【請求項９４】
前記の厚いパッド電極の膜厚は、前記の開口部に起因する表面の窪み底部が、前記層間保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚であることを特徴とする請求項８９から請求項９３に記載の半導体装置
【請求項９５】
前記の厚いパッド電極の材質が、銅であることを特徴とする請求項８９から請求項９４に記載の半導体装置
【請求項９６】
前記保護層の開口部に起因する前記厚膜電極の表面窪み部のテーパー角が、基板面の垂線を基準として４５度以上のテーパー角であることを特徴とする請求項８９から請求項９５に記載の半導体装置
【請求項９７】
前記第２のバリア層として、チタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜を用いたことを特徴とする請求項８９から請求項９６に記載の半導体装置
【請求項９８】
前記の最終保護樹脂膜は、ポリイミド樹脂膜であり、その膜厚が前記の厚膜電極の膜厚より厚いことを特徴とする請求項８９から請求項９７に記載の半導体装置
【請求項９９】
半導体基板に複数の縦型パワ−素子を配置し、一方の出力端子を並列接続し集電する電極を半導体基板の裏面に設け、半導体基板表面に複数の縦型パワ−素子の制御端子を接続し電位を引き出すための引き出し配線と制御端子の引き出し線を被覆する絶縁層に形成された複数のコンタクト孔を介してもう一方の出力端子を並列接続し集電する表面電極が配置され、半導体基板表面に保護膜を形成し、開口部間が梁状となるよう表面電極上の保護膜に複数の開口部を設け、前記開口部を介して表面電極と接続された前記表面電極と同一材料を用いスパッタ法により成膜した厚膜電極を設けた後、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護樹脂膜で半導体基板表面を被覆する半導体装置の製造方法
【請求項１００】
前記表面電極と前記の厚膜電極は、スパッタ法で成膜したアルミ膜またはアルミ合金で形成することを特徴とする請求項９９に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１０１】
前記の厚膜電極は、前記の開口部に起因する表面窪みの底部が前記保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚となるよう成膜して形成することを特徴とする請求項９９から請求項１００に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１０２】
前記の厚膜電極は、レジストをマスク材とし湿式エッチング法により形成されることを特徴とする請求項９９から請求項１０１に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１０３】
半導体基板に複数の縦型パワ−素子を配置し、一方の出力端子を並列接続し集電する電極を半導体基板の裏面に設け、半導体基板表面に複数の縦型パワ−素子の制御端子を接続し電位を引き出すための引き出し配線と制御端子の引き出し線を被覆する絶縁層に形成された複数のコンタクト孔を介してもう一方の出力端子を並列接続し集電する表面電極を配置した後、半導体基板表面に保護膜を形成し、開口部間が梁状となるよう表面電極上の保護膜に複数の開口部を設け、メッキ法により成膜した厚いパッド電極を前記開口部より第１のバリア層を介して表面電極と接続し、厚いパッド電極の上面および全側面を第２のバリア層を介してアルミ膜またはアルミ合金膜により被覆した後、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護樹脂膜で半導体基板表面を被覆する半導体装置の製造方法
【請求項１０４】
前記表面電極は、スパッタ法で成膜したアルミ膜またはアルミ合金で形成することを特徴とする請求項１０３に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１０５】
前記厚いパッド電極は、前記第１のバリア層と真空中で連続して形成した銅薄膜をシ−ド層とし、レジスト等のマスク材を用いた選択メッキ法により形成した銅電極であることを特徴とする請求項１０３から請求項１０４に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１０６】
前記厚いパッド電極は、前記の開口部に起因する表面窪みの底部が、前記保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚となるよう成膜して形成することを特徴とする請求項１０３から請求項１０５に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１０７】
前記アルミ膜またはアルミ合金膜は、前記第２のバリア層と真空中で連続して形成したアルミ膜またはアルミ合金であることを特徴とする請求項１０３から請求項１０６に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１０８】
前記厚いパッド電極の上面及び全側面を被覆する前記第２のバリア層と前記アルミ膜またはアルミ合金膜は、前記厚いパッド電極より大きな平面サイズで加工することを特徴とする請求項１０３から請求項１０７に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１０９】
すくなくとも、前記第２のバリア層と前記アルミ膜またはアルミ合金膜の加工は、同一マスクを用いて湿式処理にて加工することを特徴とする請求項１０３から請求項１０８に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１１０】
半導体基板に複数の縦型パワ−素子を配置し、一方の出力端子を並列接続し集電する電極を半導体基板の裏面に設け、半導体基板表面に複数の縦型パワ−素子の制御端子を接続し電位を引き出すための引き出し配線と制御端子の引き出し線を被覆する絶縁層に形成された複数のコンタクト孔を介してもう一方の出力端子を並列接続し集電する表面電極が配置した後、半導体基板表面に保護膜を形成し、表面電極上の保護膜に開口部間が梁状となり開口端面の断面形状がテーパー形状となる複数の開口部を形成し、開口部よりを第１のバリア層を介して上部電極と接続され前記開口部に起因する表面窪みが緩やかなテ−バ−形状となる厚いパッド電極を形成した後、厚いパッド電極の上面および全側面を第２のバリア層を介してアルミ膜またはアルミ合金膜により被覆し、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護樹脂膜で半導体基板表面を被覆する半導体装置の製造方法
【請求項１１１】
前記表面電極は、スパッタ法で成膜したアルミ膜またはアルミ合金で形成することを特徴とする請求項１１０に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１１２】
前記保護層は、ＣＶＤ法で成膜したシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の２層膜であることを特徴とする請求項１１０から請求項１１１に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１１３】
前記厚いパッド電極は、前記表面電極との反応を抑止するための第１のバリア層と真空中で連続して形成した銅膜をレジスト等のマスク材を用い第１のバリア層に対し選択性を有する湿式エッチングにより形成することを特徴とする請求項１１０から請求項１１２に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１１４】
前記厚いパッド電極は、前記の開口部に起因する前記の厚いパッド電極の窪みの底部が前記保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚となるよう形成することを特徴とする請求項１１０から請求項１１３に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１１５】
前記厚い電極は、第２のバリア層と真空中で連続して形成したアルミ膜またはアルミ合金膜で被覆することを特徴とする請求項１１０から請求項１１４に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１１６】
前記厚いパッド電極の上面及び全側面を被覆した前記第２のバリア層と前記アルミ膜またはアルミ合金膜は、前記厚いパッド電極より大きな平面サイズで加工することを特徴とする請求項１１０から請求項１１５に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１１７】
すくなくとも、前記第２のバリア層と前記アルミ膜またはアルミ合金膜の加工は、同一マスクを用いて湿式処理にて加工することを特徴とする請求項１１０から請求項１１６に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１１８】
前記保護層の開口部に起因する前記厚いパッド電極の表面窪み部のテーパー角が、基板面の垂線を基準として４５度以上のテーパー角となるよう、前記保護層を開口する際に開口部端部のテーパー角を制御するか、または、前記厚いパッド電極を成膜する条件を制御することを特徴とする請求項１１０から請求項１１７に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１１９】
集積回路が形成された半導体基板上の第１のパッド電極を配置し、半導体基板表面に保護膜を形成し、開口部間が梁状となるよう第１のパッド電極上の保護膜に複数の開口部を設けられ、前記開口部を介して第１のパッド電極と接続された前記第１のパッド電極と同一材料を用いスパッタ法により成膜した第２のパッド電極が設けられ、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護樹脂膜で半導体基板表面を被覆した構造の半導体装置
【請求項１２０】
前記第１のパッド電極と前記の第２のパッド電極は、スパッタ法で成膜したアルミ膜またはアルミ合金で形成することを特徴とする請求項１１９に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１２１】
前記の第２のパッド電極は、前記の開口部に起因する表面窪みの底部が前記保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚となるよう成膜して形成することを特徴とする請求項１１９から請求項１２０に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１２２】
集積回路が形成された半導体基板上にパッド電極を配置し、半導体基板表面に保護膜を形成し、開口部間が梁状となるようパッド電極上の保護膜に複数の開口部を設けた後、メッキ法により成膜した厚いパッド電極を前記開口部より第１のバリア層を介して表面電極と接続し、前記厚いパッド電極の上面および全側面を第２のバリア層を介してアルミ膜またはアルミ合金膜により被覆し、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護樹脂膜で半導体基板表面を被覆する半導体装置の製造方法
【請求項１２３】
前記パッド電極は、スパッタ法で成膜したアルミ膜またはアルミ合金で形成することを特徴とする請求項１２２に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１２４】
前記厚いパッド電極は、前記第１のバリア層と真空中で連続して形成した銅薄膜をシ−ド層とし、レジスト等のマスク材を用いた選択メッキ法により形成した銅電極であることを特徴とする請求項１２２から請求項１２４に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１２５】
前記厚いパッド電極は、前記の開口部に起因する表面窪みの底部が、前記保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚となるよう成膜して形成することを特徴とする請求項１２２から請求項１２４に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１２６】
前記アルミ膜またはアルミ合金膜は、前記第２のバリア層と真空中で連続して形成したアルミ膜またはアルミ合金であることを特徴とする請求項１２２から請求項１２５に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１２７】
前記厚いパッド電極の上面及び全側面を被覆する前記第２のバリア層と前記アルミ膜またはアルミ合金膜は、前記厚いパッド電極より大きな平面サイズで加工することを特徴とする請求項１２２から請求項１２６に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１２８】
すくなくとも、前記第２のバリア層と前記アルミ膜またはアルミ合金膜の加工は、同一マスクを用いて湿式処理にて加工することを特徴とする請求項１２２から請求項１２６に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１２９】
集積回路が形成された半導体基板上にパッド電極を配置し、半導体基板表面に保護膜を形成し、開口部間が梁状となるようパッド電極上の保護膜に複数の開口部を設けた後、前記層間保護膜に開口部間が梁状となり開口端面の断面形状がテーパー形状となる複数の開口部を形成し、前記開口部よりを第１のバリア層を介して上部電極と接続され前記開口部に起因する表面窪みが緩やかなテ−バ−形状となる厚いパッド電極を形成し、前記厚いパッド電極の上面および全側面を第２のバリア層を介してアルミ膜またはアルミ合金膜により被覆し、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した最終保護樹脂膜で半導体基板表面を被覆する半導体装置の製造方法
【請求項１３０】
前記パッド電極は、スパッタ法で成膜したアルミ膜またはアルミ合金で形成することを特徴とする請求項１２９に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１３１】
前記保護層は、ＣＶＤ法で成膜したシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の２層膜であることを特徴とする請求項１２９から請求項１３０に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１３２】
前記厚いパッド電極は、前記パッド電極との反応を抑止するための第１のバリア層と真空中で連続して形成した銅膜をレジスト等のマスク材を用い第１のバリア層に対し選択性を有する湿式エッチングにより形成することを特徴とする請求項１２９から請求項１３１に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１３３】
前記厚いパッド電極は、前記の開口部に起因する前記の厚いパッド電極の窪みの底部が前記保護膜の表面より上部に位置するのに十分な膜厚となるよう形成することを特徴とする請求項１２９から請求項１３２に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１３４】
前記厚い電極は、第２のバリア層と真空中で連続して形成したアルミ膜またはアルミ合金膜で被覆することを特徴とする請求項１２９から請求項１３３に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１３５】
前記厚いパッド電極の上面及び全側面を被覆した前記第２のバリア層と前記アルミ膜またはアルミ合金膜は、前記厚いパッド電極より大きな平面サイズで加工することを特徴とする請求項１２９から請求項１３４に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１３６】
すくなくとも、前記第２のバリア層と前記アルミ膜またはアルミ合金膜の加工は、同一マスクを用いて湿式処理にて加工することを特徴とする請求項１２９から請求項１３５に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１３７】
前記保護層の開口部に起因する前記厚いパッド電極の表面窪み部のテーパー角が、基板面の垂線を基準として４５度以上のテーパー角となるよう、前記保護層を開口する際に開口部端部のテーパー角を制御するか、または、前記厚いパッド電極を成膜する条件を制御することを特徴とする請求項１２９から請求項１３６に記載の半導体装置の製造方法
【請求項１３８】
前記の第２のパッド電極は、レジストをマスク材とし湿式エッチング法により形成されることを特徴とする請求項１１９から請求項１２１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】
本発明は、集積回路，パワ−素子または、パワ−素子と制御回路を複合した集積型半導体装置（以下  パワ-複合集積型半導体装置と記載する）および、その製造方法に係り、能動領域上への直接ボンディング接続、特に、パワ−素子部への直接ボンディング接続を可能とし、配線抵抗低減によるのパワ−素子部の低オン抵抗化および、従来必要としていたボンディングバッドを削減することにより半導体装置の小型化を可能とした半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の外部取出電極であるパッド電極に、アルミワイヤ若しくは、金ワイヤをボンディング接続する際、ボンディング接続の加圧,超音波振動等のボンディング衝撃によるパッド電極の変形，破壊または、パッド電極下部領域の破壊等が問題となっていた。
【０００３】
このボンディング衝撃に起因するパッド電極の不具合を改善するため、第１の従来技術（特開昭63-16134号公報）によれば、図１５に示すように、アルミまたはアルミ合金で形成されたパッド電極７１に貫通孔７４ｋを形成することにより前記パッド電極７１の平面構造を網目構造とすることによりボンディング衝撃を吸収しようとする構造が提案されていた。
【０００４】
しかしながら、パッド電極サイズが同一の場合、この構造によればボンディング接続時に前記貫通孔７４ｋに充填されるワイヤ材は前記貫通孔底部に露出しているフィ−ルド酸化膜とは機械的に接続しないため、ボンディング部の接続強度が低下するという問題点がある。
【０００５】
更に、半導体装置の製造過程においてボンディング接続の前に実施する検査時の針当て（以下、プロ−ブ動作と記載する）により、前記貫通孔７４ｋにより形成した前記パッド電極７１の網目構造が破壊されるという問題点がある。
【０００６】
また、ボンディング衝撃に起因するパッド電極の不具合を改善するための別の従来技術として、図１６にしめす第２の従来技術（特開2001-156070号公報）が提案されている。この第２の従来技術によれば、アルミ等の導電性材料で形成されたパッド電極８２上の誘電体で形成された最終絶縁保護膜８３を開口することにより支持構造体８３ｓを形成し、前記支持構造体８３ｓを介して前記パッド電極８２にボンディング接続を行うことによるボンディング衝撃を吸収しようとするものである。
【０００７】
しかしながら、この構造も前記支持構造体８３ｓを介して前記パッド電極８２にボンディング接続するため、先の第１の従来技術と同様に、ボンディング部の接続強度が低下するという問題点がある。加えて、プロ−ブ動作時に前記支持構造体８３ｓを介して前記パッド電極８２に針をあてるため、前記パッド電極８２と針の電気的接続に不具合が生じるという問題点が生じる。
【特許文献１】特開昭６３−１６１３４号公報
【特許文献２】特開２００１−１５６０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、ボンディング衝撃によるパッド電極部に不具合が発生するという問題点に加え、ボンディング衝撃を緩和・吸収するための従来の技術においては、ボンディング部の接続強度の低下，プロ−ブ動作時のパッド電極構造の破壊や電気的接続の不良等の問題がある。
【０００９】
本発明は、ボンディング衝撃による不具合とプロ−ブ動作時の不具合をともに改善するとともに、フェ−ルセ−フ的な構造とすることにより、直接パワ−素子部へボンディング接続を行うことを可能としたパワ−複合集積型半導体装置およびその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、集積回路のパッド上またはパワ−素子の集電電極上に形成した層間保護膜を開口することにより衝撃吸収梁を形成し、層間保護膜の開口部を介して前記集電電極と接続した厚膜電極をパワ−素子の集電電極上に形成することにより前記衝撃吸収梁を前記集電電極と前記厚膜電極とで包み込む構造であり、前記厚膜電極の膜厚を表面窪み部の底面が前記衝撃吸収梁の表面より高くなるよう設定することにより、前記厚膜電極へのボンディング接続を実施した際のボンディング衝撃を前記厚膜電極と前記衝撃吸収梁とで緩和・吸収することができる。
【００１１】
本発明の別の半導体装置においては、集積回路のパッド上またはパワ−素子の集電電極上に形成した層間保護膜を開口することにより衝撃吸収梁を形成し、層間保護膜の開口部を介して前記集電電極と接続する厚膜電極を、前記集電電極より機械強度の高い材料を用いて形成し、前記厚膜電極より機械強度の低い材料により被覆した構造とし、前記厚膜電極の表面窪みの底面が前記衝撃吸収梁の表面より高くなるよう前記厚膜電極の膜厚を設定することにより、前記厚膜電極へのボンディング接続を実施した際のボンディング衝撃を前記被覆層，前期厚膜電極および、前記衝撃吸収梁とで緩和・吸収することができる。
【００１２】
また、本発明の更に別の半導体装置においては、集積回路のパッド上またはパワ−素子の集電電極上に形成する層間保護層を異なる誘電体材料による積層構造とすることにより、層間保護層と集電電極との密着性向上，層間保護層による衝撃吸収梁の機械強度向上に加え、前記保護層と厚膜電極との密着性向上を図るとともに、その開口端面がテ−パ-形状となるよう前記層間保護膜を開口することにより衝撃吸収梁を形成し、前記層間保護膜の開口部を介して前記集電電極と接続する厚膜電極を段差被覆性の高い成膜条件により表面窪み部の底面が前記衝撃吸収梁の表面より高くなるよう形成した構造とすることによりにより、前記厚膜電極へのボンディング接続を実施した際のボンディング衝撃の半導体基板に対する垂直成分を低減するとともに、水平成分についても機械強度を高めた前記衝撃吸収梁とで緩和・吸収することができる。
【００１３】
本発明による上記の構造の半導体装置においては、ボンディング衝撃の前記集電電極より下層のパワ−素子部への伝播を抑止し、ボンディング接続における不具合の発生を抑止する。
【００１４】
また、上記のいずれの構造においても前記厚膜電極は、ボンディング接続を行うのに必要な領域を開口した厚い最終保護膜で被覆した構造であるため、プロ−ブ動作時の接蝕性に関わる問題も、ボンディング接続時にボンディングワイヤと前記厚膜電極表面が直接接するため接合強度の劣化も生じない。
【００１５】
加えて、上記のいずれの構造においても、前記衝撃吸収梁を前記厚膜電極と前記集電電極より包み込む構造となっているため、ボンディング衝撃を緩和・吸収する際に前記衝撃吸収梁が破損したとしても、前記厚膜電極と前記集電電極は初期から電気的に接続されているため、前記衝撃吸収梁の破損により前記集電電極以下のパワ−素子部に、電極間短絡等の不具合は発生しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施例を説明する。
（第１の実施形態）
図１(a)は本発明の第1の実施例による半導体装置Ｈ１を模式的に示す図である。また、図1(b)は、図１(a)の破線で囲ったＡ部の拡大図で、第1の実施例の作用を示す図である。
【００１７】
半導体装置Ｈ１は、シリコン基板1に形成された複数のパワ−素子ユニットセル、例えばＬＤＭＯＳ（Lateral Diffused MOS）ユニットセルにおいては、ゲ−ト，ソ−ス，ドレインそれぞれを独立に引き出し、並列接続することにより構成されている。図１(a)に示すように、複数のユニットセルのソ−ス，ドレインのそれぞれからコンタクト孔を介して接続する引き出し配線２が設けられている。このソ−ス，ドレインのそれぞれに接続された引き出し配線２は、層間絶縁層３に形成したヴィア孔を介してソ−ス，ドレインのそれぞれ並列接続された集電電極４が設けられている。尚、図１(a)では、ソ−スもしくはドレインのどちらか一方の引き出し線２同士を並列する集電電極４が、模式的に示されている。
【００１８】
集電電極４上には層間保護膜５が形成されている。層間保護膜５には、複数個の開口部５ｋが隣接して配置され、隣接する開口部５ｋ間には層間保護膜５による衝撃吸収梁５ｈが形成されている。また、層間保護膜５上には、集電電極４と同一材料からなり、複数個の開口部５ｋを介して、集電電極４に接続する厚膜電極６が設けられている。さらに、電極６を被覆する最終保護膜７がシリコン基板１上の最表面に形成され、前記厚膜電極６へボンディングワイヤ９を接続するために、複数個の開口部５ｋの上方において、最終保護膜７が開口されている。最終保護膜７はポリイミド樹脂膜からなり、最終保護膜７の膜厚は、厚膜電極６の膜厚より厚いことが望ましい。
【００１９】
本発明の図１(a)に示す半導体装置Ｈ１のボンディング接続時の作用と効果について、図1(b)を用いて説明する。
【００２０】
図1(b)に示すように、前記衝撃吸収梁５ｈは、集電電極４と厚膜電極６とで包み込まれ、ボンディングワイヤ９を接続する際に生じる荷重や超音波振動等のボンディング衝撃を厚膜電極６と共に緩和・吸収する役割を果たす。ボンディングワイヤ９の接続時にかかる荷重は衝撃吸収梁５ｈにより支えられ、集電電極４より下層にある構造への伝播が抑止される。
【００２１】
また、層間保護膜５の開口部５ｋに起因する厚膜電極６の表面における窪みの底部は、層間保護膜５による衝撃吸収梁５ｈの表面より上方に位置（Ｄ＞０）することが望ましい。この構造によって、ボンディング時の超音波振動は、主に厚膜電極６の表層部の弾性変形および疎性変形により吸収・緩和される。また、厚膜電極６を伝播する超音波振動の応力に関しては、衝撃吸収梁５ｈにより、集電電極４より下層の構造への伝播が抑止される。
【００２２】
上記ように、本発明により半導体装置Ｈ１によれば、ボンディングワイヤ９の接続時に、集電電極４より下層にあるパワー素子形成領域へのボンディング衝撃の伝播が抑止され、パワー素子領域での不具合発生を抑止することができる。また、上記半導体装置H1における構造は、厚膜電極６が最終保護膜７で被覆され、ボンディングを行うのに必要な最終保護膜７の領域が開口されてなる構造である。このため、プローブ動作時の接蝕性に関わる問題もなく、また、ボンディング時にボンディングワイヤ９と厚膜電極６表面が直接接着するため接合強度の劣化も生じない。加えて、衝撃吸収梁５ｈを厚膜電極６と集電電極４により包み込む構造となっているため、ボンディング衝撃を緩和・吸収する際に前記衝撃吸収梁５ｈが破損したとしても、厚膜電極６と集電電極４は初期から電気的に接続されており、電極間短絡等の不具合は発生しないフェールセーフ的な構造となっている。
【００２３】
図２(a)，(b)および図３(a)，(b)に、層間保護膜５に形成する開口部５ｋの望ましい平面形状を示す。
【００２４】
図２(a)，(b)に示す開口部５ｋａ，５ｋｂはどちらも1辺が他辺より長い開口部形状であり、複数個の開口部５ｋａ，５ｋｂが長辺を平行にして互いに隣接して配置されている。図１(a)，(b)に示すボンディングワイヤ９の接続時には、ボンディング時の超音波振動を衝撃吸収梁５ｈａ，５ｈｂで吸収するように、基板面内において、超音波振動が衝撃吸収梁５ｈａ，５ｈｂに直交して印加される。尚、ボンディング衝撃による応力集中が発生しないように、図２(a)に示す開口部５ｋａはコーナー５Ｃａが丸められており、図２(b)に示す開口部５ｋｂはコーナー５Ｃｂが面取りされている。
【００２５】
図３(a)，(b)に示す開口部５ｋｃ，５ｋｄは、それぞれ、平面形状が円と正多角形（例として正八角形を表示）であり、複数個の開口部５ｋｃ，５ｋｄが図の左右と上下方向に等間隔に互いに隣接して等方的に配置されている。このため、図１(a)，(b)に示すボンディングワイヤ９の接続時における超音波の振動方向は、基板面内の任意の方向であっても衝撃吸収梁５ｈｃ，５ｈｄに対して同じ様に作用する
図２(a)，(b)に示す開口部５ｋａ，５ｋｂは、図３(a)，(b)に示す開口部５ｋｃ，５ｋｄに較べて、開口部全体の開口面積が大きいために接触抵抗をより低減することができる。
【００２６】
一方、図３(a)，(b)に示す開口部５ｋｃ，５ｋｄは、ボンディング時の超音波の振動方向を基板面内の任意方向にすることができ、図２(a)，(b)に示す開口部５ｋａ，５ｋｂに較べて、ボンディングの方向に対する自由度が高い。また、開口部全体の開口面積が小さいために、衝撃吸収梁５ｈｃ，５ｈｄの衝撃吸収効率のほうがより高い。
【００２７】
以上のようにして、図１(a)に示す半導体装置Ｈ１では、荷重や超音波振動等のボンディング衝撃による不具合の発生を抑止できる。従って、ユニットセルの周りにボンディングのための専用パッドを形成することなく、ユニットセル上に形成された厚膜電極６に対して、ボンディングワイヤ９を直接接続することが可能となる。
【００２８】
図４は、図１(a)に示す半導体装置H1をパワ−素子と制御回路を複合したパワ-複合集積型半導体装置に適用した場合の上面図の一例である。図１(a)は、図４のＣ−Ｃにおける断面図に相当する。図４に示すように、パワー素子部では、ユニットセル上に形成されたソ−ス，ドレインそれぞれの厚膜電極６に対して、直接、ボンディングワイヤ９が接続されている。
【００２９】
このようにパワー複合集積型半導体装置においても、パワー素子部に不具合を発生させることなく、パワー素子部上において直接ボンディングワイヤを接続することができ、従来外部取り出しのためパワー素子部の外部に形成していたパッド電極を削減することができる。このパッド電極の削減により、パワー素子部の配線抵抗の低減が図れるとともに、パワー複合集積型半導体装置の省面積化が図れ、パワー複合集積型半導体装置のコスト低減も可能となる。
【００３０】
図５から図７は、図１(a)に示す半導体装置Ｈ１の製造方法を示す断面図である。
以下、図１(a)に示す半導体装置Ｈ１の製造方法について、図５から図７を参照して説明する。
【００３１】
図５(a)に示す、半導体基板１に複数のパワ−ＭＯＳのユニットセルを配置し、ソ−ス，ドレインそれぞれに対しコンタクト孔を介して接続し電位を引き出すための引き出し配線２が配置され、ソ−ス，ドレインそれぞれの複数の引き出し配線２を、ヴィア孔を介して並列接続することにより集電するための集電電極４が配置した半導体基板に対し、図５(b)に示すように集電電極４を保護するために層間保護膜５を形成する。
【００３２】
次に、図５(c)に示すように、レジストR1をマスク材として、層間保護膜５に所定の平面形状の開口部５ｋを複数形成する。これにより隣接する開口部５ｋの間に、衝撃収集梁５ｈが形成される。
次に、図６(a)に示すように、前記層間保護膜５上に、前記集電電極４に接続するため、厚膜電極６となる前記集電電極と同一材料の金属膜を複数の開口部５ｋを介して形成する。厚膜電極６となる金属膜の材質としては、アルミまたはアルミ合金が望ましい。
【００３３】
またその膜厚は、前記開口部５ｋに起因して厚膜電極６の表面に生じる窪みの底部が層間保護膜５の表面より上方に位置する（Ｄ＞0）ように、所定の厚さに設定する。
【００３４】
次に、レジストＲ２をマスク材として前記金属膜を加工することにより、厚膜電極６を形成する。［図６(b)］  この際の加工は、下層にあるユニットセルにダメ−ジを与えないために、湿式エッチング法による加工が望ましい。
【００３５】
次に、図７(a)に示すように、後に前記厚膜電極６にボンディング接続を行う際に必要な領域のみ開口した最終保護膜７により、厚膜電極６を被覆する。この最終保護膜７の材質としてはポリイミド樹脂が望ましく、その膜厚は厚膜電極６の膜厚より厚いことが望ましい。
【００３６】
最後に、図７(b)に示すように、複数の前記衝撃吸収梁5ｈ上に形成した厚膜電極６の所定表面に、ボンディングワイヤ9を接続する。
（第２の実施形態）
図８は本発明の第２の実施例による半導体装置Ｈ２を模式的に示す図である。
図８に示す本発明による半導体装置Ｈ２も、第１実施形態の半導体装置Ｈ１と同様に、複数のパワ−素子ユニットセルがシリコン基板１の表層部に配置された半導体装置である。尚、図８の半導体装置Ｈ２において、集電電極４より下層の構造は図１(a)の半導体装置Ｈ１と同様であり、その説明は省略する。
【００３７】
図８の半導体装置Ｈ２において、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる集電電極４上には、図１(a)の半導体装置Ｈ１と同様にして、層間保護膜５が形成されている。また、層間保護膜５には、複数個の開口部５ｋが互いに隣接して配置され、隣接する開口部５ｋ間で層間保護膜５による衝撃吸収梁５ｈが形成されている。
【００３８】
一方、図８の半導体装置Ｈ２では、図１(a)の半導体装置Ｈ１と異なり、層間保護膜５上には、集電電極４より機械的強度の高い材料からなり、複数個の開口部５ｋを介して、集電電極４に第１のバリア層６０ａを介して接続する厚膜電極６０が設けられている。また、厚膜電極６０の上面および全側面は、金属反応を抑止するための第２のバリア層６０ｂを介して、ボンディングワイヤ９の接続性に優れるアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜６０ｃにより被覆されている。
【００３９】
第１のバリア層６０ａは、集電電極４との金属反応を抑止するために形成される膜で、チタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜を用いることが望ましい。また、前記集電電極４より機械的強度の高い材料である厚膜電極６０の材質は、図９に示すように、アルミニウムに対し機械的強度すなわち、弾性率が高く且つ、比抵抗が小さい材料である動が望ましい。加えて、第２のバリア層６０ｃについては、第１のバリア層６０ａと同じ、チタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜を用いることが好ましい。
【００４０】
さらに、図８の半導体装置Ｈ２では、図１(a)のパワー複合集積型半導体装置Ｈ１と同様にして、厚膜電極６０を被覆する最終保護膜７がシリコン基板１上の最表面に形成され、厚膜電極６０へボンディングワイヤ９を接続するために、複数個の開口部５ｋの上方において、最終保護膜７が開口されている。最終保護膜７はポリイミド樹脂膜からなり、最終保護膜７の膜厚は、厚膜電極６０の膜厚より厚いことが好ましい。
【００４１】
図８の半導体装置Ｈ２においても、図１(a)の半導体装置Ｈ１と同様に、衝撃吸収梁５ｈが集電電極４と厚膜電極６０とで包み込まれた構造となっている。
【００４２】
従って、半導体装置Ｈ２における衝撃吸収梁５ｈは、ボンディングワイヤ９を接続する際に、加圧や超音波振動等のボンディング衝撃を厚膜電極６０と共に緩和・吸収する役割を果たす。すなわち、ボンディングワイヤ９の接続時にかかる荷重が衝撃吸収梁５ｈにより支えられ、集電電極４より下層にある構造への伝播が抑止される。また、超音波振動に起因する応力を吸収緩和するために、図８に示すように、層間保護膜５の開口部５ｋに起因する衝撃吸収電極６０の表面における窪みの底部が層間保護膜５による衝撃吸収梁５ｈの表面より上方に位置（Ｄ＞０）するように、厚膜電極６０の膜厚を設定する。
【００４３】
この構造によって図８の半導体装置Ｈ２においては、図１(a)の半導体装置Ｈ１と異なり、ボンディング時の超音波振動は、主に厚膜電極６０を被覆している前記のアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜６０ｃの表層部の弾性変形および疎性変形により吸収・緩和される。また、厚膜電極６０を伝播する超音波振動の応力に関しては、下層の集電電極４より機械的強度の高い材料からなる厚膜電極６０により分散されるとともに、衝撃吸収梁５ｈにより、集電電極４より下層の構造への伝播が抑止される。
【００４４】
尚、半導体装置Ｈ２においても、層間保護膜５に形成する開口部５ｋの平面形状は、図２(a)，(b)および図３(a)，(b)に示す形状が望ましい。
【００４５】
以上のようにして、図８に示す半導体装置Ｈ２では、加圧や超音波振動等のボンディング衝撃によるパワー素子部での不具合の発生を抑止できる。従って、ユニットセル上に形成された厚膜電極６に対するボンディングの信頼性をより高めることが可能となる。
【００４６】
加えて、図８の半導体装置Ｈ２についても、図１(a)の半導体装置Ｈ１と同様にして、プローブ動作時の接蝕性に関わる問題もなく、ボンディングワイヤ９の接合強度の劣化も生じない。また、ボンディング衝撃を緩和・吸収する際に衝撃吸収梁５ｈが破損したとしても、パワー素子部における電極間短絡等の不具合は発生せず、フェールセーフ的な構造となっている。
【００４７】
尚、図８に示す半導体装置Ｈ２の製造方法については、次に示す半導体装置の製造方法と併せて説明する。
（第３の実施形態）
図１０(a)は、本実施形態における半導体装置Ｈ３の模式的な断面構造を示す図である。図１０(b)は、図１０(a)の破線で囲ったＢ部の拡大図で、本発明の作用効果を説明する図である。
【００４８】
図１０(a)に示す半導体装置Ｈ３も、第１実施形態および第２実施形態の半導体装置Ｈ１，Ｈ２と同様に、パワー素子ユニットセルがシリコン基板１の表層部に配置された半導体装置である。尚、図１０(a)の半導体装置Ｈ３において、集電電極４より下層の構造は図１(a)のパワー複合集積型半導体装置Ｈ１と同様であり、その説明は省略する。
【００４９】
図１０(a)の半導体装置Ｈ３において、集電電極４上には層間保護膜５０が形成されている。層間保護膜５０は、図１(a)および図８の半導体装置Ｈ１，Ｈ２と異なり、下層誘電体層５０ａと上層誘電体層５０ｂからなる２層膜である。下層誘電体層５０ａには集電電極４との密着性が高い誘電体材料、例えば、シリコン酸化膜が望ましく、上層誘電体層５０ｂには耐湿性が高い誘電体材料  例えば、シリコン窒化膜が望ましい。また層間保護膜５０には、断面がテーパー形状となる開口部５０ｋが複数個互いに隣接して配置され、隣接する開口部５０ｋの間で層間保護膜５０による衝撃吸収梁５０ｈが形成されている。
【００５０】
図１０(a)の半導体装置Ｈ３では、層間保護膜５０上に、複数個の開口部５０ｋを介して、集電電極４に接続する厚膜電極６１が設けられている。厚膜電極６１は、第１実施形態のパワー複合集積型半導体装置Ｈ１のように集電電極４の材質と同じであってもよいし、それ以外の金属材料であってもよい。また半導体装置Ｈ２のように、厚膜電極６１は、集電電極４より機械的強度の高い材料からなり、集電電極４に第１のバリア層を介して接続され、厚膜電極６１の上面および全側面が、第２のバリア層を介してアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜により被覆されていてもよい。尚、厚膜電極６１の表面における開口部５０ｋに起因する窪みは、開口部５０ｋの断面におけるテーパー形状に較べて、緩やかなテーパー形状を有している。この厚膜電極６１の表面における窪みのテーパー角（図１０(b)に示す角度θ）は、４５度以上であることが望ましい。
【００５１】
図１０（ａ）半導体装置Ｈ３では、図１(a)および図８の半導体装置Ｈ１，Ｈ２と同様にして、厚膜電極６１を被覆する最終保護膜７がシリコン基板１上の最表面に形成され、厚膜電極６１へボンディングワイヤ９を接続するために、複数個の開口部５０ｋの上方において、最終保護膜７が開口されている。最終保護膜７はポリイミド樹脂膜からなり、最終保護膜７の膜厚は、厚膜電極６１の膜厚より厚いことが好ましい。
【００５２】
図１０(a)の半導体装置Ｈ３においても、図１(a)および図８の半導体装置Ｈ１，Ｈ２と同様に、衝撃吸収梁５０ｈが集電電極４と厚膜電極６１とで包み込まれた構造となっている。従って、半導体装置Ｈ３における梁５０ｈは、ボンディングワイヤ９を接続する際に、加圧や超音波振動等のボンディング衝撃を厚膜電極６１と共に緩和・吸収する役割を果たす。すなわち、ボンディングワイヤ９の接続時にかかる荷重が衝撃吸収梁５０ｈにより支えられ、集電電極４より下層にある構造への伝播が抑止される。
【００５３】
また、図１０(b)に示すように、超音波振動に起因する応力を吸収緩和するために、層間保護膜５０の開口部５０ｋに起因する厚膜電極６１の表面における窪みの底部が、層間保護膜５０による衝撃吸収梁５０ｈの表面より上方に位置（Ｄ＞０）するように、厚膜電極６１の膜厚を設定する。この構造によって、ボンディング時の超音波振動は、主に厚膜電極６１の表層部の弾性変形および疎性変形により吸収・緩和される。また、厚膜電極６１を伝播する超音波振動の応力に関しては、衝撃吸収梁５０ｈにより、集電電極４より下層の構造への伝播が抑止される。
【００５４】
尚、半導体装置Ｈ３においても、層間保護膜５０に形成する開口部５０ｋの平面形状は図２(a)，(b)および図３(a)，(b)に示す形状が望ましい。
【００５５】
一方、図１０(a)の半導体装置Ｈ３においては、先に示した図１(a)および図８の半導体装置Ｈ１，Ｈ２と異なり、開口部５０ｋの断面がテーパー形状となっている。このため、厚膜電極６１は段差被覆性に優れ、開口部５０ｋに起因する厚膜電極６１の表面の窪みは、緩やかなテーパー形状を有している。ボンディング衝撃の主要因である超音波振動による応力は、図１０(b)に示すようにテーパー形状の作用面に対して、作用面に沿った応力成分Ｆａと作用面に垂直な応力成分Ｆｂに分解できるが、緩やかなテーパー形状とすることで、作用面に垂直な応力成分Ｆｂを低減することが可能となる。この作用面に対して垂直な応力成分Ｆｂの低減により、主たるボンディング衝撃を厚膜電極６１の表層部で吸収・緩和することができ、集電電極４より下層の構造での不具合の発生を抑止でき、パワー素子部への直接ボンディング接続の信頼性をより高めることが可能となる。
【００５６】
尚、図１０(a)の半導体装置Ｈ３においても、図１(a)および図８の半導体装置Ｈ１，Ｈ２と同様にして、プローブ動作時の接蝕性に関わる問題もなく、ボンディングワイヤ９の接合強度の劣化も生じない。また、ボンディング衝撃を緩和・吸収する際に衝撃吸収梁５０ｈが破損したとしても、パワー素子部における電極間短絡等の不具合は発生せず、フェールセーフ的な構造となっている。
【００５７】
次に、先の本発明による第２の実施形態および第３の実施形態における半導体装置の製造方法について、図８の半導体装置Ｈ２と図１０(a)の半導体装置Ｈ３を合わせた構造の半導体装置Ｈ４を例として、以下説明する。
【００５８】
図１１は、上記した半導体装置Ｈ４の模式的な断面構造を示す図である。尚、図１１の半導体装置Ｈ４において、図８のパワー複合集積型半導体装置Ｈ２および図１０(a)の半導体装置Ｈ３と同様の部分については、同じ符号を付した。
【００５９】
図１２〜図１４は、図１１に示す半導体装置Ｈ４の製造方法を示す工程別の断面図である。
【００６０】
図１２(a)に示す、半導体基板１に複数のパワ−ＭＯＳのユニットセルを配置し、ソ−ス，ドレインそれぞれに対しコンタクト孔を介して接続し電位を引き出すための引き出し配線２が配置され、ソ−ス，ドレインそれぞれの複数の引き出し配線２を、ヴィア孔を介して並列接続することにより集電するための集電電極４が配置した半導体基板に対し、図１２(b)に示すように集電電極４を保護するための層間保護膜５０として、集電電極４との密着性が高い例えばシリコン酸化膜からなる下層誘電体層５０ａとシリコン窒化膜からなる上層誘電体層５０ｂを順次形成する。シリコン酸化膜からなる下層誘電体層５０ａとシリコン窒化膜からなる上層誘電体層５０ｂは、例えばＣＶＤ法により形成する。
【００６１】
次に、図１２(c)に示すように、所定のパターンに加工されたレジストＲ３をマスクとして、前記の層間保護膜５０に断面がテーパー形状の開口部５０ｋを複数個形成する。これにより、隣接する開口部５０ｋの間に、層間保護膜５０による衝撃吸収梁５０ｈが形成される。
【００６２】
次に、図１３(a)に示すように、層間保護膜５０上に、開口部５０ｋを被覆するようにして、第１のバリア層６０ａを成膜する。引き続き、銅シード層６０ｓを成膜する。この際、第１のバリア層６０ａと銅シード層６０ｓは、真空中で連続的に成膜されることが望ましい。また、第１のバリア層６０ａは、集電電極４と後工程で形成する厚膜電極６０との金属間反応を抑止するための膜で、第１のバリア層６０ａの材質としては、層間保護層５０を構成している上層誘電体層５０ｂとの密着性が高いチタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜が望ましい。
【００６３】
次に、図１３(b)に示すように、複数の開口部５０ｋを介して集電電極４に接続する厚膜電極６０を形成する。厚膜電極６０は、集電電極４より機械的強度が高く且つ比抵抗の低い材料で、テーパー形状となった衝撃吸収梁５０ｈを包み込むために、段差被覆性の高い成膜法と成膜条件により形成することが好ましい。また、上層電極６０の膜厚は、衝撃吸収梁５０ｈを被覆するため、開口部５０ｋに起因して発生する厚膜電極膜６０の表面における窪みの底部が衝撃吸収梁５０ｈの表面より上方に位置（Ｄ＞０）するように、所定の厚さに設定する。
【００６４】
このため、図１３(b)に示すように、レジストＲ４をマスク材とし、銅シード層６０ｓを電極として、簡便で製造経費が安価な電気メッキ法により、所定のパタ−ン形状となるよう銅メッキ層６０を形成する。この銅メッキ層６０が、最終的に上層電極６０となる。次に、レジストＲ４を除去した後、マスクレスで湿式エッチング処理を行い不要な銅シード層６０ｓを除去する。これにより、厚膜電極６０を形成する。
【００６５】
次に、図１４(a)に示すように、厚膜電極６０の上面および全側面を完全に被覆するようにして、チタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜からなる第２のバリア層６０ｂを、シリコン基板１の全面に成膜する。更に、引き続いてアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜６０ｃを、シリコン基板１の全面に成膜する。この際、第２のバリア層６０ｂおよび、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜６０ｃは、真空中で連続的に成膜することが望ましい。
【００６６】
更に、厚膜電極６０を完全に被覆するように、所定のパターン加工されたレジストＲ５を形成する。尚、レジストＲ５は、厚膜電極６０を被覆する第２のバリア層６０ｂとアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜６０ｃの平面形状が厚膜電極６０の平面形状を内部に含むように、厚膜電極６０の平面サイズより大きな平面サイズを設定する。
【００６７】
次に、図１４(b)に示すように、レジストＲ５をマスク材として、不要な部分のアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜６０ｃ、第２のバリア層６０ｂおよび第１のバリア層６０ａを連続してエッチング除去する。このエッチングは、下層にあるユニットセルにダメ−ジを与えない、湿式処理を用いることが望ましい。
【００６８】
その後、レジストＲ５を除去することにより、先の図１１に示す半導体装置Ｈ４における電極構造が完成する。
【００６９】
次に、図１１に示す厚膜電極６０を被覆保護するのに十分な厚さの最終保護膜７を形成する。最終保護膜７の材質としては、十分な厚さの膜を形成してもクラック等が発生しないポリイミド樹脂膜等の有機材料膜が望ましい。
【００７０】
その後、厚膜電極６０にボンディングするために、複数個の開口部５０ｋの上方において、最終保護膜７を開口する。
【００７１】
最後に、最終保護膜７の開口部に露出する上層電極６０に対して、超音波ボンディング法を用いてボンディングワイヤ９を接続する。
【００７２】
以上で、図１１に示すパワー複合集積型半導体装置Ｈ４が製造される。尚、製造されたパワー複合集積型半導体装置Ｈ４の作用効果については、第２の実施形態と第３の実施形態において説明したとおりであり、その説明は省略する。
（第４の実施形態）
図１７は本発明の第４の実施例による半導体装置Ｄ１を模式的に示す図である。
【００７３】
図１７に示す半導体装置Ｄ１は、シリコン基板11に縦型パワー素子、例えばＤＭＯＳ（Diffused MOS）の複数のユニットセル10が形成され、一方の出力端子、例えばドレイン端子はシリコン基板１裏面に設けた裏面電極12により並列接続され集電され、制御端子、例えばゲート端子を接続し電位を引き出すための制御電極13と制御電極13を被覆する絶縁層14に形成された複数のコンタクト孔を介してもう一方の出力端子、例えばソース端子を並列接続し集電する表面電極15が設けられている。
【００７４】
表面電極15上には保護膜16が形成されている。第１の実施形態と同様に、保護膜16には複数個の開口部が隣接して配置され、隣接する開口部間には保護膜16による衝撃吸収梁16hが形成されている。  また、保護膜16上には、表面電極15と同一材料からなり、複数個の開口部を介して、表面電極15に接続する厚い表面電極17が設けられている。さらに、厚い表面電極17を被覆する最終保護樹脂膜18がシリコン基板１上の最表面に形成され、前記厚い表面電極17へボンディングワイヤ19を接続するために、複数個の衝撃吸収梁16hの上方において、最終保護樹脂膜18が開口されている。
【００７５】
前記表面電極15の材質としては、例えばスパッタ法で形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金が望ましい。保護膜16の材質としては、例えばＣＶＤ法で形成されたシリコン窒化膜が望ましい。衝撃吸収梁16hの望ましい形態および構造については、第１の実施形態と同様の形態および構造であるため、その詳細は省略する。また、厚い表面電極17の膜厚は、前記開口部に起因する厚い表面電極17表面の窪み底部が、保護膜16の表面より上部に位置するのに十分な膜厚であることが望ましい。また、最終保護樹脂膜18はポリイミド樹脂膜からなり、最終保護樹脂膜18の膜厚は、厚い表面電極17の膜厚より厚いことが望ましい。
【００７６】
本発明の図１７に示す半導体装置Ｄ１のボンディング接続時の作用と効果については、第１の実施形態と同様であるため詳細は省略する。また製造方法についても、保護膜16の形成以降は第１の実施形態と同様であるためその詳細は省略する。
（第５の実施形態）
図１８は本発明の第５の実施例による半導体装置Ｄ２を模式的に示す図である。
【００７７】
図１８に示す半導体装置Ｄ２も、第４の実施形態の半導体装置Ｄ１と同様に、縦型パワ−素子の複数のユニットセル10がシリコン基板11に配置された半導体装置である。尚、半導体装置Ｄ２において、上部電極15より下層の構造は図１７の半導体装置Ｄ１と同様であり、その説明は省略する。
【００７８】
図１８の半導体装置Ｄ２において、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる上部電極15上には、図１７の半導体装置Ｄ１と同様にして、保護膜16が形成されている。また、保護膜16には、複数個の開口部が互いに隣接して配置され、隣接する開口部間で保護膜16による衝撃吸収梁16hが形成されている。
【００７９】
一方、図１８の半導体装置Ｄ２では、図１７の半導体装置Ｄ１と異なり、第２の実施形態と同様に保護膜16上には、上部電極15より機械的強度の高い材料からなり、複数個の開口部を介して、上部電極15に第１のバリア層20aを介して接続する厚いパッド電極20が設けられている。また、厚いパッド電極20の上面および全側面は、金属反応を抑止するための第２のバリア層20bを介して、ボンディングワイヤ19の接続性に優れるアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜20cにより被覆され、厚いパッド電極20へボンディングワイヤ19を接続するために、複数個の衝撃吸収梁16hの上方において、最終保護樹脂膜18が開口されている。
【００８０】
第１のバリア層20a，厚いパッド電極20および，第２のバリア層20bの望ましい材質および構造は、第２の実施形態と同様の材質および構造であるため、その詳細は省略する。また、最終保護樹脂膜18の望ましい材質および形態については、第４の実施形態と同様であるためその詳細は省略する。
【００８１】
本発明の図１８に示す半導体装置Ｄ２のボンディング接続時の作用と効果については、第２の実施形態と同様であるため詳細は省略する。また製造方法についても、保護膜16の形成以降は第２の実施形態と同様であるためその詳細は省略する。
（第６の実施形態）
図１９は本発明の第６の実施例による半導体装置Ｄ３を模式的に示す図である。
【００８２】
図１９に示す半導体装置Ｄ３も、第４の実施形態および、第５の実施形態の半導体装置Ｄ１，Ｄ２と同様に、縦型パワ−素子の複数のユニットセル10がシリコン基板11に配置された半導体装置である。尚、半導体装置Ｄ３において、上部電極15より下層の構造は図１７の半導体装置Ｄ１と同様であり、その説明は省略する。
【００８３】
図１９の半導体装置Ｄ３において、上部電極15上には保護膜30が形成されている。保護膜30は、図１７および図１８の半導体装置Ｄ１，Ｄ２と異なり、下層保護膜30aと上層保護膜30bからなる２層膜である。第３の実施形態と同様に、下層保護膜30aには上部電極15との密着性が高い誘電体材料、例えば、シリコン酸化膜が望ましく、上層保護膜30bには耐湿性が高い誘電体材料  例えば、シリコン窒化膜が望ましい。また保護膜30には、断面がテーパー形状となる開口部が複数個互いに隣接して配置され、隣接する開口部間で保護膜30による衝撃吸収梁30hが形成されている。
【００８４】
図１９の半導体装置Ｄ３では、保護膜30上に、複数個の開口部を介して上部電極15に接続する厚いパッド電極20が設けられている。第５実施形態の半導体装置Ｄ２のように、厚いパッド電極20は、上部電極15より機械的強度の高い材料からなり、上部電極15に第１のバリア層20aを介して接続され、厚いパッド電極20の上面および全側面が第２のバリア層20cを介してアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜により被覆される。尚、厚いパッド電極20の表面における開口部に起因する窪みは、開口部の断面におけるテーパー形状に較べて、緩やかなテーパー形状を有している。この厚いパッド電極20の表面窪みのテーパー角は、第３の実施形態と同様に、４５度以上であることが望ましい。
【００８５】
図１９の半導体装置Ｄ３では、図１１の半導体装置Ｈ４と同様にして、厚いパッド電極20を被覆する最終保護樹脂膜18が半導体基板上の最表面に形成され、厚いパッド電極20へボンディングワイヤ19を接続するために、複数個の開口部の上方において、最終保護樹脂膜18が開口されている。従って、第１のバリア層20a，厚いパッド電極20および，第２のバリア層20bの望ましい材質および構造は、図１１の半導体装置Ｈ４と同様の材質および構造であるため、その詳細は省略する。加えて、最終保護樹脂膜18の望ましい材質および形態については、第４の実施形態と同様であるためその詳細は省略する
図１９の半導体装置Ｄ３においても、衝撃吸収梁30hが上部電極15と厚いパッド電極20とで包み込まれた構造となっている。従って、半導体装置Ｄ３のボンディング接続時の作用と効果については、図１１の半導体装置Ｈ４と同様であるため詳細は省略する。また製造方法についても上層電極15の形成後は図１１の半導体装置Ｈ４と同様であるため、半導体装置Ｄ３の製造方法の一例は、図１２に示す製造方法と同様のためその詳細は省略する。
（第７の実施形態）
図２０は本発明の第７の実施例による半導体装置Ｌ１を模式的に示す図である。  
【００８６】
図２０に示す半導体装置Ｌ１は、集積回路が形成された半導体基板31上に形成された第１のパッド電極32を保護膜33にて被覆している。第１の実施形態および第４の実施形態と同様に、保護膜33には複数個の開口部が隣接して配置され、隣接する開口部間には保護膜33による衝撃吸収梁33hが形成されている。
【００８７】
また、保護膜33上には、第１のパッド電極32と同一材料からなり、複数個の開口部を介して、第１のパッド電極32に接続する第２のパッド電極34が設けられている。さらに、第２のパッド電極34を被覆する最終保護樹脂膜35が半導体基板31上の最表面に形成され、前記第２のパッド電極34へボンディングワイヤ36を接続するために、複数個の衝撃吸収梁33hの上方において、最終保護樹脂膜35が開口されている。
【００８８】
第１のパッド電極32の材質としては、例えばスパッタ法で形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金が望ましい。保護膜16の材質としては、例えばＣＶＤ法で形成されたシリコン窒化膜が望ましい。衝撃吸収梁16hの望ましい形態および構造については、第１の実施形態およびと第4の実施形態と同様の形態および構造であるため、その詳細は省略する。第２のパッド電極34の膜厚は、前記開口部に起因する第２のパッド電極34表面の窪み底部が、前記保護膜16の表面より上部に位置するのに十分な膜厚であることが望ましい。また、最終保護樹脂膜18は、第4の実施形態と同様に、ポリイミド樹脂膜からなり、最終保護樹脂膜18の膜厚は、第２のパッド電極34の膜厚より厚いことが望ましい。
【００８９】
本発明の図２０に示す半導体装置Ｌ１のボンディング接続時の作用と効果については、第１の実施形態および第４の実施形態と同様であるため詳細は省略する。また製造方法についても、保護膜33の形成以降は第１の実施形態と同様であるためその詳細は省略する。
（第８の実施形態）
図２１は本発明の第８の実施例による半導体装置Ｌ２を模式的に示す図である。
【００９０】
図２１に示す半導体装置Ｌ２も、第７の実施形態の半導体装置Ｌ１と同様に、集積回路が形成された半導体基板31上に形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるパッド電極41を、衝撃吸収梁33hが形成された保護膜33にて被覆している。
【００９１】
一方、図２１の半導体装置Ｌ２では、図２０の半導体装置Ｌ１と異なり、第２の実施形態および第５の実施形態と同様に、保護膜33上には、パッド電極41より機械的強度の高い材料からなり、複数個の開口部を介して、パッド電極41に第１のバリア層40aを介して接続する厚いパッド電極40が設けられている。また、厚いパッド電極40の上面および全側面は、金属反応を抑止するための第２のバリア層40bを介して、ボンディングワイヤ19の接続性に優れるアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜40cにより被覆さて、厚いパッド電極40へボンディングワイヤ36を接続するために、複数個の衝撃吸収梁33hの上方において、最終保護樹脂膜35が開口されている。
【００９２】
第１のバリア層20a，厚いパッド電極20第２のバリア層20b最終保護樹脂膜18の望ましい材質および構造は、第２の実施形態および第５の実施形態と同様の材質および構造であるため、その詳細は省略する。
【００９３】
本発明の図２０に示す半導体装置Ｄ２のボンディング接続時の作用と効果については、第２の実施形態および第５の実施形態と同様であるため詳細は省略する。また製造方法についても、保護膜33の形成以降は第２の実施形態および第５の実施形態と同様であるためその詳細は省略する。
（第９の実施形態）
図２２は本発明の第９の実施例による半導体装置Ｌ３を模式的に示す図である。
【００９４】
図２２に示す半導体装置Ｌ３も、集積回路が形成された半導体基板31上に形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるパッド電極41を、第７の実施形態および、第８の実施形態の半導体装置Ｌ１，Ｌ２と同様に、保護膜70にて被覆している。
【００９５】
一方、図２２の半導体装置Ｌ３では、第７の実施形態および、第８の実施形態の半導体装置Ｌ１，Ｌ２と異なり、下層保護膜70aと上層保護膜70bからなる２層膜である。第３の実施形態と同様に、下層保護膜70aにはパッド電極41との密着性が高い誘電体材料、例えば、シリコン酸化膜が望ましく、上層保護膜70bには耐湿性が高い誘電体材料  例えば、シリコン窒化膜が望ましい。また保護膜70には、断面がテーパー形状となる開口部が複数個互いに隣接して配置され、隣接する開口部間で保護膜70による衝撃吸収梁70hが形成されている。
【００９６】
図２２の半導体装置L３では、保護膜70上に、複数個の開口部を介してパッド電極41に接続する厚いパッド電極40が設けられている。第５実施形態の半導体装置Ｄ２のように、厚いパッド電極40は、パッド電極41より機械的強度の高い材料からなり、パッド電極41に第１のバリア層40aを介して接続され、厚いパッド電極40の上面および全側面が第２のバリア層40cを介してアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜により被覆される。尚、厚いパッド電極40の表面における開口部に起因する窪みは、開口部の断面におけるテーパー形状に較べて、緩やかなテーパー形状を有している。この厚いパッド電極40の表面窪みのテーパー角は、第３の実施形態および第５実施形態と同様に、４５度以上であることが望ましい。
【００９７】
図２２の半導体装置Ｌ３では、図１１の半導体装置Ｈ４および図１９の半導体装置Ｄ３
と同様にして、厚いパッド電極40を被覆する最終保護樹脂膜35が半導体基板上の最表面に形成され、厚いパッド電極40へボンディングワイヤ36を接続するために、複数個の衝撃吸収梁70hの上方において、最終保護樹脂膜35が開口されている。従って、第１のバリア層40a，厚いパッド電極400，第２のバリア層40bおよび，最終保護樹脂膜35の望ましい材質および構造は、図１１の半導体装置Ｈ４および図１９の半導体装置Ｄ３と同様の材質および構造であるため、その詳細は省略する。
【００９８】
図２２の半導体装置Ｌ３においても、衝撃吸収梁70hがパッド電極41と厚いパッド電極40とで包み込まれた構造となっている。従って、半導体装置Ｌ３のボンディング接続時の作用と効果については、図１１の半導体装置Ｈ４および図１９の半導体装置Ｄ３と同様であるため詳細は省略する。また製造方法についても上層電極15の形成後は図１１の半導体装置Ｈ４と同様であるため、半導体装置Ｄ３の製造方法の一例は、図１２に示す製造方法と同様のためその詳細は省略する。
【００９９】
本発明の図１１に示す半導体装置Ｈ４，図１９に示す半導体装置Ｄ３および、図２２に示す半導体装置Ｌ３の別の製造方法を、半導体装置Ｌ３を例として図２３から図２５示す。
【０１００】
図２３(a)に示す、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるパッド電極82を設けた集積回路が形成された半導体基板81に対し、図２３（ｂ）に示すように前記半導体基板81を保護するための保護膜80として、パッド電極82との密着性が高い例えばシリコン酸化膜からなる下層保護膜80aとシリコン窒化膜からなる上層保護膜82cを例えばＣＶＤ法によりを順次形成する。
【０１０１】
その後、図２３（ｃ）に示すように、マスク材83を用いて保護膜80に開口部を複数個形成する。これにより、隣接する開口部間に保護膜80による衝撃吸収梁80ｈが形成される。この際、衝撃吸収梁80ｈの断面がテーパー形状となるよう加工することが望ましい。
【０１０２】
次に図２３(ｄ)に示すように、衝撃吸収梁80ｈが形成された半導体基板81の表面に、第１のバリア層90aと厚い金属膜84を、例えばスパッタ法により真空中で連続して形成する。この際、第１のバリア層90aは、パッド電極82と厚い金属膜85との金属間反応を抑止するための膜で、その材質としてはチタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜が望ましい。
【０１０３】
また、厚い金属膜84は、パッド電極82より機械的強度が高く且つ比抵抗の低い材料で、その材質としては銅が望ましい。加えて、衝撃吸収梁80hを包み込むために、段差被覆性の高い成膜法と成膜条件により形成することが好ましく、厚い金属膜84の膜厚は、衝撃吸収梁80hを被覆するため、開口部に起因して発生する厚い金属膜84の表面における窪みの底部が衝撃吸収梁80hの表面より上方に位置するように所定の厚さを設定する。
【０１０４】
次に、図２４(ａ)に示すように所定のパターンに加工されたマスク材85を用いて前記の厚い金属膜84を、前記の第１のバリア層90aに対して選択性のある湿式エッチング処理にて、不要な厚い金属膜84のみを除去する。これにより、複数の衝撃吸収梁80hを完全に被覆する厚いパッド電極90を形成する。
【０１０５】
その後、図２４（ｂ）に示すように、厚いパッド電極90の上面および全側面を完全に被覆するようにして、第２のバリア層90bとアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜90cを、例えばスパッタ法により真空中で連続して半導体基板81の表面に形成する。この際、第２のバリア層90bの材質としては、チタン，チタン窒化物，チタンタングステン，またはそれらの積層膜が望ましく、前記の第１のバリア層90aと同一材料・同一構造となるこことが望ましい。
【０１０６】
更に、図２４（ｃ）に示すように、厚いパッド電極90を完全に被覆するように、所定のパターン加工されたマスク材86を形成する。尚、マスク材86は、厚いパッド電極90を被覆する第２のバリア層90bとアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜90cの平面形状が厚いパッド電極90の平面形状を内部に含むように、厚いパッド電極90の平面サイズより大きな平面サイズを設定する。
【０１０７】
次に、図２５（ａ）に示すように、マスク材86を用いて不要な部分のアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜90c、第２のバリア層90bおよび第１のバリア層90aを連続してエッチング除去する。このエッチングは、下層にある集積回路が形成された半導体基板81にダメ−ジを与えない、湿式処理を用いることが望ましい。
【０１０８】
その後、図２５（ｂ）に示すように、厚いパッド電極90を被覆保護するのに十分な厚さ、例えば厚いパッド電極90の膜厚以上の厚さとなるよう最終保護樹脂膜87を形成し、衝撃吸収梁80hの上方において、厚いパッド電極90にボンディングするために最終保護樹脂膜87を開口する。この最終保護樹脂膜88の材質としては、十分な厚さの膜を形成してもクラック等が発生しないポリイミド樹脂膜が望ましい。
【０１０９】
最後に、最終保護樹脂膜87の開口部に露出する厚いパッド電極90に対して、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜90cおよび第２のバリア層90bを介して、超音波ボンディング法を用いてボンディングワイヤ88を接続する。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】(a)は、第１の実施形態における半導体装置の模式的な断面構造を示す図である。(b)は、(a)の破線で囲ったＡ部の拡大図で、作用効果を説明する図である。
【図２】(a),(b)は、層間保護膜に形成する開口部の望ましい平面形状を示す図である。
【図３】(a),(b)は、層間保護膜に形成する開口部の別の望ましい平面形状を示す図である。
【図４】第１の実施形態をパワー複合集積型半導体装置に適用した際の上面図の一例である。
【図５】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程別の断面図である。
【図６】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程別の断面図である。
【図７】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程別の断面図である。
【図８】第２の実施形態における半導体装置の模式的な断面構造を示す図である。
【図９】各種金属材料の弾性率および比抵抗を比較した図である。
【図１０】(a)は、第３の実施形態に半導体装置の模式的な断面構造を示す図である。(b)は、(a)の破線で囲ったＢ部の拡大図で、作用効果を説明する図である。
【図１１】図８半導体装置と図１０(a)の半導体装置を併せた構造の半導体装置の模式的な断面構造を示す図である。
【図１２】第２の実施形態と第３の実施形態の半導体装置における製造方法を説明する図であり、図１１に示す半導体装置の製造方法を示す工程別の断面図である。
【図１３】第２の実施形態と第３の実施形態の半導体装置における製造方法を説明する図であり、図１１に示す半導体装置の製造方法を示す工程別の断面図である。
【図１４】第２の実施形態と第３の実施形態の半導体装置における製造方法を説明する図であり、図１１に示す半導体装置の製造方法を示す工程別の断面図である。
【図１５】第1の従来技術によるパッド電極の断面構造を模式的に示す図である。
【図１６】第２の従来技術によるパッド電極の断面構造を模式的に示す図である。
【図１７】第４の実施形態における半導体装置の模式的な断面構造を示す図である。
【図１８】第５の実施形態における半導体装置の模式的な断面構造を示す図である。
【図１９】第６の実施形態における半導体装置の模式的な断面構造を示す図である。
【図２０】第７の実施形態における半導体装置の模式的な断面構造を示す図である。
【図２１】第８の実施形態における半導体装置の模式的な断面構造を示す図である。
【図２２】第９の実施形態における半導体装置の模式的な断面構造を示す図である。
【図２３】第９の実施形態の半導体装置における製造方法を示す工程別の断面図である。
【図２４】第９の実施形態の半導体装置における製造方法を示す工程別の断面図である。
【図２５】第９の実施形態の半導体装置における製造方法を示す工程別の断面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
Ｈ１〜Ｈ４,Ｄ1，Ｄ２，Ｄ３，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３  本発明による半導体装置
１  シリコン基板
２  引き出し配線
３  層間絶縁層
４  集電電極
５，５０  層間保護膜
５０ａ  下層誘電体層
５０ｂ  上層誘電体層
５ｋ，５ｋａ〜５ｋｄ，５０ｋ  開口部
５Ｃａ，５Ｃｂ  コーナー
５ｈ，５ｈａ〜５ｈｄ，５０ｈ，１６ｈ，３０ｈ，３３ｈ，７０ｈ，８０ｈ  衝撃吸収梁
６，６０，６１  厚膜電極
６０ａ，２０ａ，４０ａ，９０a  第１のバリア層
６０ｂ，２０ｂ，４０ｂ，９０ｂ  第２のバリア層
６０ｃ，２０ｃ，４０ｃ，９０ｃ  アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜
７  最終保護膜
９，１９，３６，８８  ボンディングワイヤ
１０  縦型素子のユニットセル
１１  複数の縦型素子が形成された基板
１２  裏面電極
１３  制御電極
１４  絶縁層
１５  表面電極
１６，３０，３３，７０，８０  保護膜
１７  厚い表面電極
１８，３５，８７  最終保護樹脂膜
２０，４０，９０  厚いパッド電極
３０a，７０ａ，８０ａ  下層保護膜
３０ｂ，７０ｂ，８０ｂ  上層保護膜
３１，８１  集積回路が形成された半導体基板
３２  第１のパッド電極
３４  第２のパッド電極
４１，８２  パッド電極
８４  厚い電極膜
８３，８５，８６  マスク材
【図１】
2006165515.tif 000003
【図２】
2006165515.tif 000004
【図３】
2006165515.tif 000005
【図４】
2006165515.tif 000006
【図５】
2006165515.tif 000007
【図６】
2006165515.tif 000008
【図７】
2006165515.tif 000009
【図８】
2006165515.tif 000010
【図９】
2006165515.tif 000011
【図１０】
2006165515.tif 000012
【図１１】
2006165515.tif 000013
【図１２】
2006165515.tif 000014
【図１３】
2006165515.tif 000015
【図１４】
2006165515.tif 000016
【図１５】
2006165515.tif 000017
【図１６】
2006165515.tif 000018
【図１７】
2006165515.tif 000019
【図１８】
2006165515.tif 000020
【図１９】
2006165515.tif 000021
【図２０】
2006165515.tif 000022
【図２１】
2006165515.tif 000023
【図２２】
2006165515.tif 000024
【図２３】
2006165515.tif 000025
【図２４】
2006165515.tif 000026
【図２５】
2006165515.tif 000027