(57)【要約】【課題】アクティブ領域を大きく減少させることなく、クラックの発生を抑制する。【解決手段】ガードリング14はコーナー部16が曲線状に形成され、コーナー部16の幅Ｗ１が直線部15の幅Ｗ２より広く形成されている。ガードリング14の表面及びガードリング14より半導体チップ11の外側表面を覆うようにフィールド酸化膜18が形成されている。フィールド酸化膜18は、厚さd1の薄膜部18ａと厚さd2の厚膜部18ｂと段差部18ｃが形成されている。フィールド酸化膜18のガードリング14の表面と対応する部分に一部が跨る状態でｐ−層13の表面を覆うように電極配線19が形成され、電極配線19の外周縁19ａからフィールド酸化膜18の段差部18ｃまでの距離であって、コーナー部16に対応する部分である距離Ｌ１が直線部15に対応する部分である距離Ｌ２より長くなるように形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の半導体チップのアクティブ領域を囲むように、コーナー部が曲線状に形成されたガードリングを有する縦型の半導体装置であって、
前記ガードリングの表面及び前記ガードリングより半導体チップの外側表面を覆うように絶縁膜が形成され、
前記絶縁膜は、前記半導体チップの内側に位置する薄膜部と、前記半導体チップの外側に位置する厚膜部と、前記薄膜部と厚膜部の境界である段差部とを有し、
前記絶縁膜の前記ガードリングの表面と対応する部分に一部が跨る状態で前記アクティブ領域の表面を覆うように電極配線が形成され、前記電極配線は、その外周縁から前記絶縁膜の段差部までの距離が、前記コーナー部に対応する部分において直線部に対応する部分におけるより長くなるように形成されている半導体装置。
【請求項２】
前記段差部は、前記コーナー部に対応する部分における曲率が所定の曲率に形成され、前記電極配線の外周縁は前記段差部の曲率以下の部分があるように形成されている請求項１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、半導体装置に係り、詳しくはコーナー部に特徴を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
縦型半導体装置において、半導体チップのコーナー部の耐圧性を確保するため、図４（ａ），（ｂ）に示すように、ガードリングを備えた構成がある。なお、図４（ａ）は、半導体チップのコーナー部のパッシベーション膜を省略した模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図４（ａ），（ｂ）に示すように、ガードリング５１は一定幅に形成され、
ガードリング５１の表面及びガードリング５１より半導体チップ５２の外側表面を覆うようにフィールド酸化膜５３が形成されている。フィールド酸化膜５３は、ガードリング５１の表面と対応する部分における厚さｄ１が、ガードリング５１より外側の半導体チップ５２の表面と対応する部分における厚さｄ２より薄く形成されている。
【０００３】
半導体チップ５２のアクティブ領域を構成するｐ−層５４の表面を覆う電極配線５５は、一部がフィールド酸化膜５３の内周側に跨るように形成されている。フィールド酸化膜５３の厚さは１μｍ程度で、電極配線５５の厚さは３〜５μｍ程度であり、フィールド酸化膜５３と電極配線５５との境界部の段差が大きくなる。
【０００４】
フィールド酸化膜５３及び電極配線５５の表面を覆うようにパッシベーション膜５６が形成されている。パッシベーション膜５６は、例えば、ＣＶＤ法で形成されるため、フィールド酸化膜５３及び電極配線５５の表面状態を反映した断面形状に形成される。即ち、電極配線５５の外周縁に対応する位置と、フィールド酸化膜５３の段差部５３ａに対応する位置とに段差部５６ａが形成される。電極配線５５の外周縁からフィールド酸化膜５３の段差部５３ａまでの距離Ｌ１が短いため、パッシベーション膜５６にはガードリング５１に対応する位置に、凹凸の変化割合が大きな部分が形成される。
【０００５】
半導体チップ５２は、一般に全体がモールド樹脂でパッケージされた状態で使用される。ところが、モールド樹脂、チップ裏面の固定部材、電極配線５５、パッシベーション膜５６の熱膨張率の差が大きいため、温度サイクル試験で半導体チップ５２のコーナー部に応力が集中して、凹凸の変化割合が大きな部分でパッシベーション膜５６にクラックが発生し易い。樹脂モールドされない場合であっても、チップ裏面の固定部材、電極配線５５とパッシベーション膜５６の熱膨張率の差が大きいとパッシベーション膜５６にクラックが発生し易い。
【０００６】
前記クラックの発生を防止する方法として、図５に示すように、電極配線５５の外周縁からフィールド酸化膜５３の段差部５３ａまでの距離Ｌ１が長くなるように、ガードリング５１の幅を拡げることが考えられる。この構成では、フィールド酸化膜５３上に形成された電極配線５５の厚さと、距離Ｌ１との比が、従来より小さくなる。そのため、電極配線５５及びフィールド酸化膜５３上に形成されるパッシベーション膜５６に形成されるコーナー部における凹凸の変化割合が従来より小さくなり、半導体チップ５２のコーナー部に熱応力が作用した場合に、パッシベーション膜５６にクラックが発生するのが抑制される。
【０００７】
また、従来、シリコン基板とモールド樹脂の熱膨張率の違いによって応力が発生し、温度サイクル時等にチップコーナー部に発生するカバークラックを防止する構成として、電極配線に特徴を持たせたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この半導体装置は、図６に示すように、半導体チップ６１のコーナー部には、第１の電極配線６２が半導体チップ６１の外周縁に沿って配置されている。第１の電極配線６２の内側には第１の配線より幅広の第２の電極配線６３が配置されている。第２の電極配線６３は、半導体チップ６１のコーナー（角）６４から半径２００μｍ以内の領域を迂回して配置されている。第２の電極配線６３は、４本ないし６本のＡｌ膜に分割されて並行配置され、半導体チップ６１の辺に沿った直線部において隣接する２本のＡｌ膜が接続部６３ａで接続されている。この配置は、半導体チップ６１のコーナー６４から半径２００μｍ以内の領域に応力が集中し易いという知見と、半導体チップ６１の最外周部に配置される電極配線は、幅が１５μｍ以内であればクラック発生を防止することができるという結果に基づいていると記載されている。  
【特許文献１】特開平６−５３２１９号公報（明細書の段落［００１６］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、図５に示す構成では、半導体チップ５２の外周全周にわたってアクティブ領域が減るため、アクティブ領域が大きく減少するだけでなく、素子特性が変わってしまうという問題がある。また、特許文献１に記載の構成では、クラック発生が防止されたとしても、第２の電極配線６３が半導体チップ６１のコーナー６４から半径２００μｍ以内の領域を迂回するように配置される。そうすると、半導体装置のアクティブ領域は、第２の電極配線６３より外側の領域には形成することができないため、アクティブ領域が大きく減少するという問題がある。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、アクティブ領域を大きく減少させることなく、クラックの発生を抑制することができる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、矩形状の半導体チップのアクティブ領域を囲むように、コーナー部が曲線状に形成されたガードリングを有する縦型の半導体装置である。そして、前記ガードリングの表面及び前記ガードリングより半導体チップの外側表面を覆うように絶縁膜が形成されている。前記絶縁膜は、前記半導体チップの内側に位置する薄膜部と、前記半導体チップの外側に位置する厚膜部と、前記薄膜部と厚膜部の境界である段差部とを有している。前記絶縁膜の前記ガードリングの表面と対応する部分に一部が跨る状態で前記アクティブ領域の表面を覆うように電極配線が形成され、前記電極配線は、その外周縁から前記絶縁膜の段差部までの距離が、前記コーナー部に対応する部分において直線部に対応する部分におけるより長くなるように形成されている。
【００１１】
この発明では、電極配線は、その外周縁から前記絶縁膜の段差部までの距離が、コーナー部に対応する部分において直線部に対応する部分におけるより長くなるように形成されているため、絶縁膜上に形成された電極配線の厚さと、前記距離との比が、従来より小さくなる。そのため、半導体チップのコーナー部において、電極配線及び絶縁膜上に形成されるパッシベーション膜の凹凸の変化割合が従来より小さくなり、半導体チップのコーナー部に熱応力が作用した場合に、パッシベーション膜にクラックが発生するのが抑制される。また、アクティブ領域の減少はコーナー部の僅かな領域で済む。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記段差部は、前記コーナー部に対応する部分における曲率が所定の曲率に形成され、前記電極配線の外周縁は前記段差部の曲率以下の部分があるように形成されている。ここで、「前記段差部の曲率以下の部分があるように」とは、電極配線の外周縁全体が段差部の曲率より小さな一定の曲率で形成される場合だけでなく、段差部の曲率と同じ曲率の部分と、それより小さな曲率の部分が両側に連続する構成や、段差部の曲率より小さな曲率の部分の両側に段差部の曲率より大きな曲率の部分が連続する構成を含む。
【００１３】
この発明では、段差部は、前記コーナー部に対応する部分における曲率が所定の曲率に形成されている。従って、素子耐圧を確保した状態で電極配線の外周縁の形状を変更することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アクティブ領域を大きく減少させることなく、クラックの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明をダイオードに具体化した一実施形態を図１（ａ），（ｂ）に従って説明する。図１（ａ）は半導体チップのコーナー部分の模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線拡大断面図である。なお、図１（ａ）ではパッシベーション膜の図示を省略している。また、断面のハッチングを省略している。この実施形態では図１（ｂ）の上側を半導体チップの上側として説明する。
【００１６】
半導体装置としての半導体チップ１１は、平面矩形状に形成されている。図１（ｂ）に示すように、半導体チップ１１は、ｎ−型のシリコン基板１２上に、アクティブ領域を構成するｐ−層１３が形成されている。この実施形態では、ｐ−層１３及びシリコン基板１２のｐ−層１３と対向する部分がアクティブ領域となる。ｐ−層１３を囲むようにガードリング１４が形成されている。ガードリング１４はｐ＋層で構成されている。図１（ａ）に示すように、ガードリング１４は、半導体チップ１１の辺に沿って延びる直線部１５と、直線部１５に連続する曲線状のコーナー部１６とを有する。半導体チップ１１の周縁にはガードリング１４の外側に、ガードリング１４と一定の間隔をおいてｎ＋層１７が形成されている。
【００１７】
ガードリング１４の表面及びガードリング１４より半導体チップ１１の外側表面を覆うように絶縁膜としてのフィールド酸化膜１８が形成されている。フィールド酸化膜１８は、半導体チップ１１の内側に位置する部分における厚さｄ１が、外側に位置する部分における厚さｄ２より薄く形成されている。厚さｄ１の部分が薄膜部１８ａであり、厚さｄ２の部分が厚膜部１８ｂである。薄膜部１８ａと厚膜部１８ｂの境界に段差部１８ｃが形成されている。なお、本実施の形態では段差部１８ｃの位値はガードリング１４の外周縁と一致している。
【００１８】
半導体チップ１１のｐ−層１３の表面を覆う電極配線１９は、一部がフィールド酸化膜１８の内周側に跨るように形成されている。このフィールド酸化膜１８の内周側に跨る量はガードリング１４の直線部１５に対応する部分と、コーナー部１６に対応する部分とで等しくなるように形成されている。電極配線１９は、その外周縁１９ａからフィールド酸化膜１８の段差部１８ｃまでの距離であって、コーナー部１６に対応する部分での距離Ｌ１が、直線部１５に対応する部分での距離Ｌ２より長くなるように形成されている。フィールド酸化膜１８の厚さは１μｍ程度で、電極配線１９の厚さは３〜５μｍ程度である。
【００１９】
フィールド酸化膜１８及び電極配線１９の表面を覆うようにパッシベーション膜２０が形成されている。パッシベーション膜２０は、フィールド酸化膜１８及び電極配線１９の表面状態を反映した断面形状に形成される。従って、パッシベーション膜２０には、電極配線１９の外周縁１９ａに対応する位置と、フィールド酸化膜１８の段差部１８ｃに対応する位置とに段差部２０ａが形成される。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、本実施の形態では段差部１８ｃの位値はガードリング１４の外周縁と一致し、距離Ｌ１が距離Ｌ２より長くなるように形成され、電極配線１９がフィールド酸化膜１８の内周側に跨る量がガードリング１４の直線部１５に対応する部分と、コーナー部１６に対応する部分とで等しくなるように形成されている。そのため、ガードリング１４は、コーナー部１６の幅Ｗ１が直線部１５の幅Ｗ２より広く形成されている。ガードリング１４は、コーナー部１６における外周側の曲率が素子耐圧を確保するための所定の曲率に形成されている。また、段差部１８ｃも所定の曲率に形成されている。本実施の形態では、段差部１８ｃの位置はガードリング１４の外周縁と一致しているので、ガードリング１４のコーナー部１６における外周側の曲率と段差部１８ｃの曲率は同一となっている。この曲率は、理論計算あるいは試験で求められる。また、ガードリング内周側の部分は前記外周側の曲率より小さな一定の曲率となるように形成されている。また、電極配線１９の外周縁１９ａは段差部１８ｃの曲率より小さな一定の曲率となるように形成されている。
【００２１】
次に前記のように構成された半導体チップ１１の作用を説明する。半導体チップ１１は、シリコン基板１２側がマイナス、電極配線１９側がプラスとなる状態、即ちダイオードに順方向の電圧が印加されると、ｐ−層１３側からシリコン基板１２側に向かって電流が流れる。
【００２２】
ガードリング１４が存在すると、ガードリング１４が存在しない場合に比較して、ダイオードに逆方向の電圧が印加された際、シリコン基板１２（ｎ−層）とｐ−層１３との間の空乏層が拡がり、降伏電圧が高く、即ち耐圧性が高くなる。耐圧性はガードリング１４におけるコーナー部１６の外周側の曲率によって最適状態が決まる。
【００２３】
また、半導体チップ１１は、一般に全体が樹脂でモールドされた状態で使用される。モールド樹脂、電極配線１９、パッシベーション膜２０の熱膨張率の差が大きいため、温度サイクル試験において、熱膨張率の差により半導体チップ１１のコーナー部１６に応力が集中する。コーナー部１６に対応する部分の距離Ｌ１が直線部１５に対応する部分の距離Ｌ２と同じ場合、コーナー部１６に対応するパッシベーション膜２０にクラックが発生し易い。しかし、この実施形態では、電極配線１９の外周縁１９ａからフィールド酸化膜１８の段差部１８ｃまでの距離であって、コーナー部１６に対応する部分での距離Ｌ１が、直線部１５に対応する部分での距離Ｌ２より長くなるように形成されている。従って、半導体チップ１１のコーナー部において、フィールド酸化膜１８上に形成された電極配線１９の厚さｄ３と、距離Ｌ１との比（ｄ３／Ｌ１）が、従来より小さくなる。そして、パッシベーション膜２０の凹凸の変化割合が従来より小さくなり、半導体チップ１１のコーナー部に熱応力が作用した場合に、パッシベーション膜２０にクラックが発生するのが抑制される。
【００２４】
この実施形態では以下の効果を有する。
（１）ガードリング１４は、コーナー部１６の幅が直線部１５の幅より広く形成されており、それに対応して、距離Ｌ１が距離Ｌ２より長くなるように形成されている。従って、半導体チップ１１のコーナー部におけるパッシベーション膜２０の凹凸の変化割合が従来より小さくなり、半導体チップ１１のコーナー部に熱応力が作用した場合に、パッシベーション膜２０にクラックが発生するのが抑制される。
【００２５】
（２）ｐ−層１３の減少は、ガードリング１４のコーナー部１６における僅かの領域であるため、アクティブ領域の減少はコーナー部の僅かな領域で済む。
（３）ガードリング１４は、コーナー部１６における外周側の曲率が素子耐圧を確保するための所定の曲率に形成され、内周側の部分は外周側の曲率以下の部分があるように形成されている。従って、ガードリング１４の形状を変更しても、素子耐圧は確保されるため、素子の設計を変更する必要はない。
【００２６】
（４）ガードリング１４は、コーナー部１６における内周側の部分が外周側の曲率より小さな一定の曲率に形成されている。従って、設計が容易になる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成してもよい。
【００２７】
○  電極配線１９の外周縁１９ａは、そのコーナー部１６に対応する部分の形状が、段差部１８ｃの曲率より小さな一定の曲率で形成されるものに限らない。例えば、段差部１８ｃの曲率より小さな曲率の部分の両側に段差部１８ｃの曲率より大きな曲率の部分が連続する構成であってもよい。具体的には、図２に示すように、外周縁１９ａであって直線状（曲率零）の部分（平面）１６ａに対応する部分と、その両側に外周側の曲率より大きな曲率の部分１６ｂに対応する部分が連続する形状としてもよい。なお、図２の実施形態においても段差部１８ｃの位置はガードリング１４の外周縁と一致し、電極配線１９がフィールド酸化膜１８の内周側に跨る量がガードリング１４の直線部１５に対応する部分と、コーナー部１６に対応する部分とで等しくなるように形成されている。この場合、外周縁１９ａのコーナー部１６に対応する部分を一定の曲率で形成する場合に比較して、直線部１５に対応する部分に滑らかに連続して、かつ距離Ｌ１を長くできる。
【００２８】
○  外周縁１９ａは、そのコーナー部１６に対応する部分の形状が、段差部１８ｃの曲率と同じ曲率の部分と、それより小さな曲率の部分が両側に連続する構成としてもよい。
○  シリコン基板１２としてｎ＋型のシリコン基板を使用してその上にｎ−層をエピタキシャル成長させ、ｎ−層上にｐ−層１３、ガードリング１４及びｎ＋層１７を形成してもよい。
【００２９】
○  ガードリング１４の外側にガードリング１４と一定間隔を保って形成されたｎ＋層１７を省略してもよい。
○  ｎ−層、ｎ＋層、ｐ−層、ｐ＋層は相対的なものであり、ｎ−層の方がｎ＋層より不純物濃度が低く、ｐ−層の方がｐ＋層より不純物濃度が低いということを表しているだけで、絶対的な濃度を表しているものではない。従って、ｎ−層とｎ層（ｐ−層とｐ層）あるいはｎ層とｎ＋層（ｐ層とｐ＋層）として表してもよい。
【００３０】
○  半導体装置はダイオードに限らず、トランジスタに適用してもよい。
○  ｐ型のシリコン基板上にアクティブ領域を構成するｎ型半導体層を形成し、その外側に該ｎ型半導体層より高濃度のｎ型半導体層でガードリングを形成してもよい。
【００３１】
○  電極配線１９はアルミニウムに限らず、他の金属（例えば、金、銀、銅）やポリシリコンで形成してもよい。
○  絶縁膜としてフィールド酸化膜でなくても、窒化膜でもよい。
【００３２】
○  上述した図１、図２の実施形態では段差部１８ｃはガードリング１４の外周縁と一致しているが、この構成に限らない。例えば図３（ａ）に示すように段差部１８ｃがガードリング１４の外周縁より内側でも良いし、図３（ｂ）に示すように外側でも良く、少なくとも、厚さｄ２で示される厚膜部１８ｂが空乏層が広がった場合に対応する部分となるようにすればよい。また、図３（ｃ）に示すように薄膜部１８ａを形成する絶縁膜の上にさらに絶縁膜を重ねて厚膜部を形成しても良い。
【００３３】
○  上述した図１、図２の実施形態では電極配線１９がフィールド酸化膜１８の内周側に跨る量が直線部１５に対応する部分とコーナー部１６に対応する部分とで等しく形成されているが、この構成に限らない。少なくとも距離Ｌ１が距離Ｌ２より長くなるように形成されていれば良く、直線部１５に対応する部分とコーナー部１６に対応する部分とで電極配線１９がフィールド酸化膜１８の内周側に跨る量を任意に変更しても良い。また、それに伴なってガードリング１４の幅Ｗ１，Ｗ２を変更しても良い。
【００３４】
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項２に記載の発明において、前記電極配線の外周縁は段差部の曲率より小さな一定の曲率で形成されている。
【００３５】
（２）請求項１、請求項２及び前記技術的思想（１）のいずれか一項に記載の発明において、前記半導体チップはダイオードである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（ａ）は半導体チップのコーナー部分の模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線拡大断面図。
【図２】別の実施形態における図１（ａ）に対応する模式平面図。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は別の実施形態における図１（ｂ）に対応する模式断面図。
【図４】従来技術を示し、（ａ）は半導体チップのコーナー部分の模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図５】別の従来技術における図４（ａ）に対応する模式平面図。
【図６】別の従来技術の模式平面図。
【符号の説明】
【００３７】
ｄ１，ｄ２…厚さ、Ｌ１，Ｌ２…距離、Ｗ１，Ｗ２…幅、１１…半導体チップ、１３…アクティブ領域を構成するｐ−層、１４…ガードリング、１５…直線部、１６…コーナー部、１６ａ…部分、１８…絶縁膜としてのフィールド酸化膜、１８ａ…薄膜部、１８ｂ…厚膜部、１８ｃ…段差部、１９…電極配線、１９ａ…外周縁。
【図１】
2006319040.tif 000003
【図２】
2006319040.tif 000004
【図３】
2006319040.tif 000005
【図４】
2006319040.tif 000006
【図５】
2006319040.tif 000007
【図６】
2006319040.tif 000008