(57)【要約】【課題】  コストアップや素子の大型化を伴わずに、漏れ電流の増加や製品毎の特性のバラツキを抑えることのできるダイオードを提供する。【解決手段】  コンタクトホール２１の内側の半導体基板１０の上面、具体的にはダイオードを形成するためのＰ型領域１４の上面に、当該コンタクトホール２１よりも小さく、Ｐ型領域２１の一部が露出するように保護層６０を設ける。保護層６０の上面と、コンタクトホール２１の内側の、保護層６０と絶縁層２０の隙間から露出した半導体基板１０の上面と、コンタクトホール２１周辺の絶縁層２０の上面とを覆い、なおかつ半導体基板１０のＰ型領域１４と電気的に接合するように導電層３０を形成する。そして、接合部５１が保護層６０の真上に位置するよう、ワイヤボンディングによってワイヤ５０の先端を導電層３０の上面に電気的に接合する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上面に、該半導体基板の所定位置に形成された領域と電気的に接合する導電層が形成されており、該半導体基板と外部との電気的接続のために該導電層上にワイヤボンディングが施されたダイオードにおいて、
該ワイヤボンディングによるワイヤと該導電層の接合部分の下に位置する該半導体基板と該導電層の間に保護層が形成されている
ことを特徴とするダイオード。
【請求項２】
半導体基板と、
該半導体基板の所定位置に、その上面が該半導体基板の上面側に露出するように形成された領域と、
該半導体基板の上面を覆うように形成された絶縁層と、
該領域の上面を露出させるように該絶縁層に設けられたコンタクトホールと、
該コンタクトホール内側の該領域の上面に、該コンタクトホールよりも小さく、該コンタクトホール内側に形成される該絶縁層との間の隙間から該領域の上面の一部が露出するように形成された保護層と、
少なくとも該保護層の上面と該コンタクトホール内側に露出した該領域の上面とを覆うとともに、該領域と電気的に接合するように形成された導電層と、
その先端と該導電層の上面との接合部が該保護層の上に位置するように、ワイヤボンディングによって該導電層の上面と電気的に接合されるワイヤと、
を具備することを特徴とするダイオード。
【請求項３】
前記絶縁層と前記導電層の少なくとも一部を覆うように形成された絶縁性被膜と、該導電層の上面を露出させるように該絶縁性被膜に設けられた第２のコンタクトホールとを具備し、
前記保護層が前記絶縁層に設けられたコンタクトホールよりも小さく、該絶縁性被膜に設けられた第２のコンタクトホールよりも大きくなるように形成されている
ことを特徴とする、請求項２に記載したダイオード。
【請求項４】
前記保護層が前記絶縁層と同じ酸化膜で形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載したダイオード。
【請求項５】
前記保護層が、格子状のスリットにより複数の部分に分割されて形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載したダイオード。
【請求項６】
前記スリットの幅は前記ワイヤの線径よりも充分に狭いことを特徴とする、請求項５に記載したダイオード。
【請求項７】
前記保護層に、前記半導体基板の上面と前記導電層が電気的に接合するスルーホールが形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載したダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイオードの漏れ電流の増加の防止や製品毎の特性のバラツキを小さくするのを可能とする電極構造の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスクリート部品の形態で製造された一般的なダイオードは、外部に露出したリードフレームや電極を介して他の電子部品と電気的に接続される。ここで、ダイオードが形成された半導体基板（チップ）とリードフレーム、あるいは半導体基板と電極との間の電気的接続は、通常、ダイボンディングおよびワイヤボンディングによって行われている。（特許文献２あるいは特許文献３参照）
図６はワイヤボンディングが施された状態のダイオードの上面を、図７は図６のダイオードのＣ−Ｃ’ラインでの断面図を示している。
【０００３】
図７において、１０は半導体基板であり、この半導体基板１０は、不純物濃度の高いＮ型領域１１と、Ｎ型領域１１の上に形成されたエピタキシャル領域１２と、エピタキシャル領域１２内に形成され、キャリア密度が極めて低いＩ型領域１３と、Ｉ型領域１３の上側に、その上面が半導体基板１０の上側に露出するように形成されたＰ型領域１４から成っている。
半導体基板１０の上面には絶縁層２０が形成され、この絶縁層２０には、少なくとも半導体基板１０の上面の一部、具体的にはＰ型領域１４の上面の一部、が露出するように第１のコンタクトホール２１が形成されている。
【０００４】
第１のコンタクトホール２１によって露出したＰ型領域１４の上面と、絶縁層２０の第１のコンタクトホール周辺の上面には、それらを覆うように導電層３０が形成されている。第２のコンタクトホール４１の部分を除く導電層３０の上面および絶縁層２０の上面には、それらを覆うように絶縁被膜４０が形成されている。そして、第２のコンタクトホール４１によって露出した導電層３０の上面には、ワイヤ５０の先端がワイヤボンディングによって物理的かつ電気的に接合されている。なお、ワイヤボンディングは、ワイヤ５０を導電層３０の上面に押し付け、さらにワイヤ５０の先端部分を振動させてワイヤ５０の先端が導電層３０の上面に溶融接着するようにして行われる。
【０００５】
このような構造を持つダイオードは、一般にＰＩＮダイオードと呼ばれ、順方向バイアス供給時に現れる負性抵抗を利用したスイッチ、あるいは逆方向バイアス供給時に現れる静電容量を利用した可変容量素子などとして使用されている。ここで、特許文献３の中でも触れられているように、ＰＩＮダイオードは普通のＰＮ接合構造のダイオードに比べて漏れ電流が大きく、この漏れ電流の大きさと製品毎の特性のバラツキを小さくすることがＰＩＮダイオードの課題の一つとなっていた。
【特許文献１】特開平０６−０３７１３９号
【特許文献２】特開２００１−２５０９６２号
【特許文献３】特開２００１−２３７４３６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、半導体製造工程内の各作業の高速化が図られており、当然、ワイヤボンディング作業の高速化も図られている。ワイヤボンディングを高速で行うには短時間の間にワイヤを導体層に溶融接着させねばならないため、ワイヤボンディングの高速化は導体層およびその下の半導体基板に加わるストレスが大きくなることを意味する。一方、近年のダイオードの構造を見ると、素子の大容量化への要求から接合深さ（換言するとＰＮ接合形成位置の深さ、具体的にはＰ型領域１４の深さ）が極めて浅くなってきている。このため、ワイヤボンディングを高速化した製造ラインで大容量化したダイオードを製造しようとすると、ワイヤボンディング時に半導体基板が受けるストレスの影響が大きくなり、漏れ電流の増加や製品毎の特性のバラツキが拡大するという問題が発生していた。
【０００７】
このような問題に対し、例えば特許文献１に開示されているように、導体層の構造を改良したり、導体層をコンタクトホールから大きく離れた位置まで形成し、ダイオードの特性に影響を及ぼさない位置でワイヤボンディングするという対策が提案されていた。しかしこのような対策では、製造工程の増加によるコストアップ、あるいは素子の大型化などの別の問題が生じていた。
そこで本発明は、コストアップや素子の大型化を伴わずに、漏れ電流の増加や製品毎の特性のバラツキを抑えることのできるダイオード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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明によるダイオードは、半導体基板の上面に、当該半導体基板の所定位置に形成された領域と電気的に接合する導電層が形成されており、半導体基板と外部との電気的接続のために導電層上にワイヤボンディングが施されるダイオードにおいて、ワイヤボンディングによるワイヤと導電層の接合部分の下に位置する半導体基板と導電層の間に、保護層が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
保護層の存在によってワイヤボンディング時に半導体基板が受けるストレスの影響が軽減され、漏れ電流の増加や製品毎の特性のバラツキが抑えられ、素子形状の大型化の問題も生じない。ここで、半導体基板の上面に絶縁層を設ける際に保護層を同時に形成するようにしておけば、工程の増加の問題も生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
所定位置にダイオードを形成するための領域が形成された半導体基板に対し、当該領域の直上に位置するコンタクトホールの部分を除き、半導体基板の上面を覆うように絶縁層を形成する。コンタクトホール内側の半導体基板上、具体的にはダイオードを形成するための領域の上面に、当該コンタクトホールよりも小さく、ダイオードを形成するための領域の一部が露出するように保護層を設ける。ここで保護層は、絶縁層を形成する際に同じ材料で一緒に形成すれば製造工程が増加しない。
【００１１】
保護層の上面と、コンタクトホールから露出した（換言すると、保護層と絶縁層の隙間から露出した）半導体基板と、コンタクトホール周辺の絶縁層の上面とを覆うように、なおかつ半導体基板のＰＮ接合が形成された領域と電気的に接合するように導電層を形成する。そして、ワイヤボンディングによってワイヤを導電層の上面に電気的に接合する。
ここで、導電層とワイヤの接合部が保護層の上側に位置するようワイヤボンディングされるものとする。換言すると、保護層は平面的に導電層とワイヤの接合部の下に位置する導電層と半導体基板の間に形成されるものとする。
【実施例】
【００１２】
コストアップや素子の大型化を伴わずに、漏れ電流の増加や特性の製品毎のバラツキを抑えることを可能とした本発明によるダイオードの構造を図１と図２に示した。なお、図１はダイオードの断面図、図２はワイヤボンディング未実施状態でのダイオードの上面図である。
図１に示すダイオードは、コンタクトホール２１内側の半導体基板１０と導体層３０の間に保護層６０を設けている。この点を除けば、図１と図７のダイオードの構造はほぼ同一である。
【００１３】
具体的に、半導体基板１０の上面に絶縁層２０が形成され、この絶縁層２０には、少なくとも半導体基板１０の上面の一部、具体的にはＰ型領域１４の上面の一部、が露出するように第1のコンタクトホール２１が形成されている。コンタクトホール２１内側のＰ型領域１４の上面に、当該コンタクトホール２１よりも小さく、絶縁層２０との隙間からＰ型領域１４の一部が露出するように保護層６０が形成されている。保護層６０の上面と、コンタクトホール２１によって露出した（換言すると、保護層６０と絶縁層２０の隙間から露出した）Ｐ型領域１４の上面と、コンタクトホール２１周辺の絶縁層２０の上面とを覆うよう、かつＰ型領域２１と電気的に接合するように導電層３０が形成されている。
【００１４】
第２のコンタクトホール４１の部分を除く導電層３０の上面および絶縁層２０の上面には、それらを覆うように絶縁被膜４０が形成されている。そして、第２のコンタクトホール４１によって露出した導電層３０の上面に、ワイヤ５０の先端がワイヤボンディングによって物理的かつ電気的に接合されている。ここでワイヤボンディングは、導電層３０とワイヤ５０との接合部５１が保護層６０の真上に位置するよう、導電層３０の上面に実施されものとする。換言すると、保護層６０は導電層３０とワイヤ５０の接合部５１の真下に位置する導電層３０と半導体基板１０の間に形成されるものとする。
【００１５】
例えば、図２に示すように、保護層６０を絶縁層２０に設けられたコンタクトホール２１よりも小さく、なおかつ絶縁被膜４０に設けられた第２のコンタクトホール４１よりも大きく形成する。そして、保護層６０と第２のコンタクトホール４１の中心位置が平面的にほぼ重なるように両者を形成しておけば、第２のコンタクトホール４１によって露出した導体層３０の上面にワイヤボンディングした時、必然的に接合部５１が保護層６０の上に位置することになる。
【００１６】
このような構造とした本発明によるダイオードでは、半導体基板１０と導体層３０の間に介在する保護層６０が、ワイヤボンディングによって半導体基板１０が受けるストレスを軽減するように働き、その結果、漏れ電流の増加や製品毎の特性のバラツキを抑えられるようになる。
ここで、保護層６０を、絶縁層２０を形成する際に同じ材料で一緒に形成すれば製造工程の増加を防止できる。また、ダイオードの外形状が保護層６０を設けないときよりも多少大きくなる可能性はあるが、ダイオードの特性に影響の出ない位置でワイヤボンディングする場合よりも小さくすることが出来る。
【００１７】
図３は、半導体基板１０の上面に絶縁層２０および保護層６０を形成した段階における図２の本発明によるダイオードの上面図である。コンタクトホール２１と保護層６０は大きさが異なる相似形、すなわち、コンタクトホール２１を正方形に形成した場合には保護層６０も正方形に形成するのが単純で一般的であるが、これに限定する必要は無く、図４、図５に示すような形状としてもよい。
図４と図５は、それぞれ本発明によるダイオードの保護層６０の第２及び第３の形態を示している。
【００１８】
図４は、保護層（６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ）が格子状のスリット６１および６２により４つの島状に分割されて形成されているものである。このようにすれば、導体層と半導体基板の電気的接合の面積を広くすることができ、内部抵抗が低く、大電流に対応した素子を形成できるようになる。ここで、各保護層（６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ）の間を分けるスリット６１および６２の幅は、ワイヤボンディングで使用されるワイヤの線径よりも細く狭いものとする。すると、ワイヤと導体層の接合部分の下に、保護層を介さずに導電層と半導体基板が接合する部分が形成されるが、各スリットの幅が線径よりも狭く形成されているため、ワイヤボンディング時のストレスが従来のようにそのまま半導体基板１０に加わらない。このため、スリットの形成形態によっては効果の程度が低くなることも有りうるが、ほぼ図３の場合と同様の効果が得られる。
【００１９】
図５は、保護層６０ｅに円形のスルーホール６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄが形成されているものである。ここで、各スルーホール６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄの径をワイヤの線径よりも小さいものとすれば、スルーホールとスリットの違いは有るものの、保護層を図４に示すような形状にした場合と同じ効果が得られる。
【００２０】
なお、先の説明では、工程増加を防止する観点から、保護層６０を絶縁層２０と同じ材料で同時に形成する例について説明した。しかし、工程が増加しても漏れ電流の増加や製品毎の特性のバラツキを抑えられれば良い場合には、例えば保護層６０をポリシリコンなどで形成しても構わない。
また、以上の説明では、本発明を大きな漏れ電流が問題になるＰＩＮダイオードに適用した場合について説明したが、特性のバラツキの方が問題になる通常のＰＮ接合ダイオードやショットキーバリアダイオードに適用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例によるダイオードの断面を示す図。
【図２】図１のダイオードのワイヤボンディング前の上面を示す図。
【図３】半導体基板上面に形成された保護層の第１の形態を示す図。
【図４】半導体基板上面に形成された保護層の第２の形態を示す図。
【図５】半導体基板上面に形成された保護層の第３の形態を示す図。
【図６】従来のダイオードの上面を示す図。
【図７】図６のダイオードの断面を示す図。
【符号の説明】
【００２２】
１０：半導体基板
１４：Ｐ型領域（ダイオードを形成するための領域）
２０：絶縁層
２１：コンタクトホール（第１のコンタクトホール）
３０：導電層
４０：絶縁被膜
４１：第２のコンタクトホール
５０：ワイヤ
５１：ワイヤと導体層の接合部
６０：保護層
【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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【図７】
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