(57)【要約】【課題】  本発明は、はんだ接続時にはんだあるいははんだ作業時のフラックスと電極膜の反応により、保護膜と電極膜間で剥離を起こし、信頼度が低下する問題を解決する。【解決手段】  ｎの半導体層２と、ｎ型の半導体層２上に形成される絶縁膜４と、絶縁膜４の開口部を通してｎ型の半導体層２とショットキー障壁を形成する第1の電極膜７と、第1の電極膜７上に形成され且つ絶縁膜４上に延在する第２の電極膜８と、第2の電極層８の上に形成され且つ前記絶縁膜４上に延在する保護膜５と、保護膜５の開口部を通して前記第2の電極膜８に接触し保護膜５上に延在する第４の電極膜１０と、第４の電極膜１０上に形成されはんだ接続可能な第３の電極膜９を有するショットキー接合型半導体装置である。逆方向の信頼度を向上できる。本発明はｐｎ接合ダイオードなどのオーミック電極にも応用できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1導電型の半導体層と、該第1導電型の半導体層上に形成される絶縁膜と、該絶縁膜の開口部を通して前記第1導電型の半導体層とショットキー障壁を形成する第1の電極膜と、該第1の電極膜上に形成され且つ前記絶縁膜上に延在する第２の電極膜と、該第2の電極膜の上に形成され且つ前記絶縁膜上に延在する保護膜と、該保護膜の開口部を通して前記第2の電極膜に接触するはんだ接続可能な第３の電極膜を有する半導体装置。
【請求項２】
第1導電型の半導体層と、該第1導電型の半導体層とショットキー障壁を形成する第1の電極膜と、該第1の電極膜上に形成される第２の電極膜と、該第2の電極膜の上に形成され且つ前記第1導電型の半導体層上に延在する保護膜と、該保護膜の開口部を通して前記第2の電極膜に接触するはんだ接続可能な第３の電極膜を有する半導体装置。
【請求項３】
前記第1の電極膜は前記第1導電型の半導体層とオーミック接合を形成することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第３の電極膜は前記保護膜の開口部より内側にあることを特徴とする請求項1乃至請求項３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第３の電極膜と前記第２の電極膜の間には第４の電極膜が形成され、該第４の電極膜は前記保護膜上に延在していることを特徴とする請求項1乃至請求項３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第３の電極膜は前記第２の電極膜より内側に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第2の電極膜はアルミニウムであることを特徴とする請求項1乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第2の電極膜と第４の電極膜はアルミニウムであることを特徴とする請求項５または請求項６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第３の電極膜はニッケルまたは銅もしくはこれらの合金であることを特徴とする請求項1乃至請求項８いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
レジスト膜を用いたリフトオフ法により、前記第3の電極膜または前記第３の電極膜と前記第4の電極膜を形成することを特徴とする請求項1乃至請求項９いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記保護膜の上にレジスト膜を塗布し、該レジスト膜を写真処理して開口部を形成し、このレジスト膜をマスクに前記保護膜に開口部を形成し、前記第４の電極膜と第３の電極膜を形成した後に、前記レジスト膜を溶解するリフトオフ法により、前記第４の電極膜と前記第３の電極膜をパターン化することを特徴とする請求項４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、はんだ付け可能なパワーデバイス半導体装置であって、特にポリイミド系の樹脂膜を塗布することによって半導体の歩留まり向上、信頼度の向上を図るものである。逆電圧印加時に表面電界が非常に高くなる炭化けい素（以下「ＳｉＣ」と称する。）半導体などには特に有効である。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、小型、軽量、コスト低減のために、樹脂モールドされることが多い。樹脂の中にはいろいろなイオンが含まれている。このため、外部雰囲気の水分や半導体素子にかかる高電界とあいまって、特性劣化を起こす。したがって、これらイオンの影響から素子を保護する厚い高純度の保護膜が必要となり、保護膜として感光性のポリイミド系の樹脂が使われることが多い。接続をアルミボンディングなどで行う場合と異なり、はんだ付けの場合においては金属表面を活性化するためにフラックスが使われるため、この影響による信頼度低下を避ける工夫が必要となる。
【０００３】
図７は従来の第1の例の構造を説明するための図である（特許文献１、２参照。）。ＳｉＣ半導体を用いたショットキーダイオードの例である。ＳｉＣ半導体の基板はシリーズ抵抗を下げるためにｎ＋型の半導体層１の表面に耐圧を確保するのに必要な濃度と厚さを持つｎ型の半導体層２が形成されている。ｎ＋型の半導体層１の裏面には蒸着などの方法によりＮｉが堆積されており、裏面電極膜１１を形成する。裏面電極膜１１はｎ＋型の半導体層１との界面でオーミック電極を形成し、本ショットキーダイオードのカソード電極として働く。
【０００４】
ｎ型の半導体層２の表面には絶縁膜４が堆積されている。その中央部には開口部が形成されており、この開口部と開口部周辺の絶縁膜４上に第1の電極膜７が堆積されている。第1の電極膜７はこの開口部を通してｎ型の半導体層２と接触しショットキー障壁を形成している。
【０００５】
第1の電極膜７は、ショットキーダイオードが使用される電源等の機器における効率を最大にするような障壁高さが選ばれ、さらには信頼度確保の点から金属や金属間化合物あるいはシリサイド等から選ばれる。Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ａｌ−Ｔｉ合金などが用いられる例が多い。更に第1の電極膜７上にはんだ接続可能な電極膜９が堆積されている。
【０００６】
第1の電極膜８により形成されるショットキー障壁の周辺部におけるｎ型の半導体層２の表面にこの層とは逆の導電型であるｐ型のガードリング領域３が設けられている。ｐ型のガードリング領域３は耐圧と信頼度を高める効果がある。
【０００７】
絶縁膜４は一般に薄いため、本ショットキーダイオードを封止する樹脂中のイオンの影響を遮断できなく、耐圧劣化を招きやすい。ｎ型の半導体層２として炭化けい素を用いる場合、絶縁膜４として品質の高い酸化膜を堆積するのは困難である。また、半導体表面電界強度はけい素などと比較してはるかに高い値となる。ｐ型のガードリング領域３の接合を超えて第1の電極膜７または、はんだ接続可能な電極膜９が絶縁膜４上を延在してオーバレイ構造になっているとしても十分信頼度を確保できない。
【０００８】
封止樹脂や外部雰囲気のイオンの影響を防止するために、はんだ接続可能な電極膜９と絶縁膜４上に保護膜５が堆積される。保護膜５にはポリイミド系の樹脂膜が用いられることが多い。
【０００９】
保護膜５であるポリイミド系の樹脂膜の開口部内にはんだを堆積するとき、はんだ接続可能な第３の電極膜９の表面を活性化するフラックスを用いる。このフラックスは保護膜５であるポリイミド系の樹脂膜とはんだ接続可能な電極膜９の界面にしみ込み両者を剥離させ、保護膜５であるポリイミド系の樹脂膜による信頼性向上の効果を阻害する。
【００１０】
はんだ接続可能な電極膜９にアルミニウムを用い、はんだとフラックスを使わずアルミ線によるボンディング構造をとることも考えられるが、電力用の素子では、電流容量が大きく、ｎ型の半導体層２に対する電流密度が高いため、ボンディング構造部分における電圧降下が大きく実用的でない。
【００１１】
また、図７の構造において保護膜５を用いない構造では、はんだ接続可能な電極膜９の上にはんだが堆積され、組み立て時、接続子がはんだ付けされると、はんだ接続可能な電極膜９周辺がはんだの収縮により接続子に引っ張られる。このため、温度サイクルがかかるとはんだ接続可能な電極膜９周辺において第1の電極膜７が剥離したり、はんだ接続可能な電極膜９周辺における絶縁膜4がｎ型の半導体層２より剥離したりする現象が起きる。
保護膜５であるポリイミド系の樹脂膜の開口部にはんだが堆積されることから、はんだ付け部分は絶縁膜４の周辺から離れているので、はんだによる応力の絶縁膜４に対する影響は弱くなる。
【００１２】
図８は従来の第２の例による構造を説明するための図である（特許文献３参照。）。ＳｉＣ半導体を用いたショットキーダイオードの例である。はんだ接続可能な電極膜９と保護膜５の関係は図６と同じ構造になっている。このため、はんだ付け工程において、フラックスが保護膜５であるポリイミド系の樹脂膜とはんだ接続可能な電極膜９の界面にしみ込み両者を剥離させ、保護膜５であるポリイミド系の樹脂膜による信頼性向上の効果を阻害する。
【００１３】
図７、図８の構造においてショットキーダイオードの例を説明したが、第１の電極膜７とｎ型半導体層２の間にｐ型半導体領域が存在し、第１の電極膜７がこのｐ型半導体領域にオーミック接続するｐｎダイオードについても同様な不具合が生じる。
【００１４】
【特許文献１】米国特許５８９５２６０号明細書
【特許文献２】特開平９−２４６５７３号公報
【特許文献３】特表２００３−５１６６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記の如く、従来構造のはんだ付けの電極構造を用いた半導体素子において、厚い保護膜を堆積してもはんだ付け時におけるフラックスの影響により、電極膜と保護膜の間で剥離が起こり、信頼度を向上させることができなかった。本発明はフラックスの影響を避ける電極システムを考案し、はんだから発生する応力による電極膜、絶縁物の剥離やクラックを生じさせないようにし、信頼度の高い素子を得るものである。  
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、ポリイミド系の樹脂膜などによる保護膜と絶縁膜に接触する電極膜部分をはんだやフラックスに反応しない金属膜とする電極システムとし信頼性を向上させるものである。また、はんだ用電極膜を相対的に狭くすることにより電極膜や絶縁膜にかかるはんだによる応力を緩和し信頼度を向上させる。更にリフトオフ法の適用による簡易な製造方法を提案する。
【００１７】
請求項１記載の発明は、第1導電型の半導体層と、該第1導電型の半導体層上に形成される絶縁膜と、該絶縁膜の開口部を通して前記第1導電型の半導体層とショットキー障壁を形成する第1の電極膜と、該第1の電極膜上に形成され且つ前記絶縁膜上に延在する第２の電極膜と、該第2の電極膜の上に形成され且つ前記絶縁膜上に延在する保護膜と、該保護膜の開口部を通して前記第2の電極膜に接触するはんだ接続可能な第３の電極膜を有する半導体装置である。
請求項２記載の発明は、第1導電型の半導体層と、該第1導電型の半導体層とショットキー障壁を形成する第1の電極膜と、該第1の電極膜上に形成される第２の電極膜と、該第2の電極膜の上に形成され且つ前記第1導電型の半導体層上に延在する保護膜と、該保護膜の開口部を通して前記第2の電極膜に接触するはんだ接続可能な第３の電極膜を有する半導体装置である。
請求項３記載の発明は、前記第1の電極膜は前記第1導電型の半導体層とオーミック接合を形成することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の半導体装置である。
請求項４記載の発明は、前記第３の電極膜は前記保護膜の開口部より内側にあることを特徴とする請求項1乃至請求項３のいずれかに記載の半導体装置である。
請求項５記載の発明は、前記第３の電極膜と前記第２の電極膜の間には第４の電極膜が形成され、該第４の電極膜は前記保護膜上に延在していることを特徴とする請求項1乃至請求項３のいずれかに記載の半導体装置である。
請求項６記載の発明は、前記第３の電極膜は前記第２の電極膜より内側に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置である。
請求項７記載の発明は、前記第2の電極膜はアルミニウムであることを特徴とする請求項1乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置である。
請求項８記載の発明は、前記第2の電極膜と第４の電極膜はアルミニウムであることを特徴とする請求項５または請求項６のいずれか１項に記載の半導体装置である。
請求項９記載の発明は、前記第３の電極膜はニッケルまたは銅もしくはこれらの合金であることを特徴とする請求項1乃至請求項８いずれか１項に記載の半導体装置である。
請求項１０記載の発明は、レジスト膜を用いたリフトオフ法により、前記第3の電極膜または前記第３の電極膜と前記第4の電極膜を形成することを特徴とする請求項1乃至請求項９いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法である。
請求項１１記載の発明は、前記保護膜の上にレジスト膜を塗布し、該レジスト膜を写真処理して開口部を形成し、このレジスト膜をマスクに前記保護膜に開口部を形成し、前記第４の電極膜と前記第３の電極膜を形成した後に、前記レジスト膜を溶解するリフトオフ法により、前記第４の電極膜と第３の電極膜をパターン化することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
はんだ付け電極構造を用いるショットキーダイオードやｐｎダイオードなどの半導体素子において信頼度の高い半導体装置が得られる。特に、逆電圧印加時、電界強度の高い炭化けい素半導体に対して効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明を実施するための最良の形態の構造を説明するための図である。本実施形態は本発明を適用したＳｉＣショットキーダイオードの構造である。ＳｉＣ半導体の基板はシリーズ抵抗を下げるためにｎ＋型の半導体層１の表面に耐圧を確保するのに必要な濃度と厚さを持つｎ型の半導体層２が形成されている。ｎ＋型の半導体層１の裏面には蒸着によりＮｉが堆積されており、裏面電極膜１１を形成する。裏面電極膜１１はｎ＋型の半導体層１との界面でオーミック特性を示し、本ショットキーダイオードのカソード電極として働く。
【００２０】
ｎ型の半導体層２の表面には絶縁膜４が堆積されている。その中央部には開口部が形成されており、この開口部と開口部周辺の絶縁膜４上に第1の電極膜７が堆積されている。第1の電極膜７は開口部を通してｎ型の半導体層２と接触しショットキー障壁を形成している。
【００２１】
第1の電極膜７は、ショットキー障壁を形成するＡｌ−Ｔｉ合金である。第1の電極膜７は絶縁膜４上ｐ型ガードリング領域３の周辺を越してオーバレイ構造に形成される。第1の電極膜７は、ショットキーダイオードが使用される電源等の機器における性能を最大にするような障壁高さが選ばれ、さらに信頼度確保の点から金属や金属間化合物あるいはシリサイド等から選ばれる。Ａｌ−Ｔｉ合金の他、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌなどを用いてもよい。
【００２２】
更に第1の電極膜７上に保護膜と密着性のよく、はんだやフラックスの反応しにくいＡｌを第２の電極膜８としてを設けた。Ａｌの他、保護膜との密着性のよいＴｉやＣｒなどを用いてもよい。
【００２３】
第1の電極膜７により形成されるショットキー障壁の周辺部におけるｎ型の半導体層２の表面にこの層とは逆の導電型であるｐ型のガードリング領域３が設けられている。ｐ型のガードリング領域３は耐圧と信頼度を高める効果がある。
【００２４】
絶縁膜４の上と第２の電極膜８の周辺部は保護膜５により覆われている。保護膜５は厚く形成できるポリイミド系の樹脂を用いた。本ショットキーダイオードを封止する樹脂中あるいは外気からのイオンを防いで耐圧劣化を防ぎ、信頼度を確保する。ポリイミド系の樹脂で覆われていない部分は電極膜で覆われているため、封止する樹脂中あるいは外気からのイオンの影響あるいは侵入はない。
【００２５】
保護膜５の開口部における第２の電極膜８上にはんだ接続可能な第３の電極膜９としてＮｉが設けられている。はんだ接続可能な第３の電極膜９は一般に保護膜５との密着性がよくないため、本実施例においては第２の電極膜８を保護膜５上には設けていない。
【００２６】
はんだ付け工程において、はんだ接続可能な第３の電極膜９の表面を活性化するフラックスを用いる。しかし、保護膜５であるポリイミド系の樹脂に接している第２の電極８はＡｌであり、フラックスやはんだと反応しにくいので、これらの界面にフラックスがしみ込んだり、はんだがしみ込んだりして両者を剥離させ、保護膜５であるポリイミド系の樹脂膜による信頼性向上の効果を阻害することはない。
【００２７】
第１の電極膜がＡｌのように絶縁膜４および保護膜５と密着性のよい金属(シリサイドなども含む)の場合、第１の電極膜７と第２の電極膜８を同一金属で、同一工程により堆積することもできる。第１の電極膜７が絶縁膜４と密着性がよくない場合、あるいは、ＳｉＣなどの半導体と反応させて堆積するものである場合は、ｎ型の半導体層２の表面にだけ第１の電極膜７を堆積させ絶縁膜４上には堆積させない。絶縁膜４上にはこれと密着のよい第２の電極膜８を堆積させる。第２の電極膜８は第１の電極膜７上にも堆積される。
【００２８】
保護膜５であるポリイミド系の樹脂膜を塗布し、窓開け後Ａｌで構成される第２の電極膜８上に、Ｎｉで構成されるはんだ接続可能な第３の電極膜９を堆積する。すなわち、両電極膜の堆積工程は２工程になる。このため、還元性で両者と密着性のよいＡｌにより構成される第４の電極膜１０を設けることもできる。第２の電極膜８と第４の電極膜１０は同一金属が望ましいが、第２の電極膜８と第４の電極膜１０は還元性で両者と密着性のよい、はんだとフラックスに反応しがたいものが望ましく、両電極膜ともＡｌ，Ｃｒ，Ｔｉであるか、あるいはＡｌ，Ｔｉ，Ｃｒにより選ばれるそれぞれ異なる金属であることが望ましい。
【実施例１】
【００２９】
図１の構造における絶縁物４の窓開け端において第１の電極膜７と第２の電極膜８が薄いためにカバレッジが悪くこの不具合から樹脂や外気に含まれるイオンの影響がｎ型の半導体２に影響を及ぼすときは絶縁膜４上まではんだ接続可能な第３の電極膜９が堆積される構造が望ましい。また、半導体装置が小さく、はんだ接続の接続子を介して外部の応力を受けやすく、半導体基板にクラックを生じさせやすい場合は、はんだ接続可能な第３の電極膜９の面積が大きいほうが望ましい。
【００３０】
はんだ接続可能な第３の電極膜９の面積が、第１の電極７、第２の電極８より大きいと、はんだ接続可能な第３の電極膜９の周辺にはんだによる応力が集中しやすくなる現象が出る。実施例１は、はんだ接続可能な第３の電極膜９を保護膜５まで延在させ、保護膜５との密着性をよくするために、Ａｌにより構成される第４の電極膜１０を介在させる。
【００３１】
図２は本発明の実施例１の構造を説明するための図である。本実施例は本発明を適用したＳｉＣショットキーダイオードの構造である。ｎ＋型の半導体層１、ｎ型の半導体層２、ｐ型のガードリング領域３、絶縁膜４の構成は発明を実施するための最良の形態と同じなので説明を省略する。
【００３２】
保護膜５の開口部に露出している第２の電極膜８であるＡｌと保護膜５であるポリイミド系の樹脂周辺上まではんだ接続可能な第３の電極膜９であるＮｉが配置されている。この界面に第４の電極膜１０であるＡｌを配置し、保護膜５、第４の電極膜１０、はんだ接続可能な電極膜９で構成されている。
【００３３】
接続可能な第３の電極膜９であるＮｉは第２の電極膜８であるＡｌより内側に狭く形成されている。接続可能な第３の電極膜９であるＮｉに接続子がはんだ接続された場合に第３の電極膜９の周辺に生じるはんだの収縮応力は広い第２の電極膜８により緩和され、ｎ型の半導体２や絶縁膜４の剥離やクラックが防止できた。
【００３４】
はんだ付け工程において、はんだ接続可能な第３の電極膜９であるＮｉの表面を活性化するフラックスを用いる。しかし、保護膜５であるポリイミド系の樹脂に接している第４の電極１０はＡｌであり、フラックスやはんだと反応しにくいので、これらの界面にフラックスがしみ込んだり、はんだがしみ込んだりして両者を剥離させ、保護膜５であるポリイミド系の樹脂膜による信頼性向上の効果を阻害することはない。
【００３５】
発明を実施するための最良の形態同様、第２の電極膜８と第４の電極膜１０は同一金属であることが望ましく、且つ、第２の電極膜８と第４の電極膜１０は還元性で両者と密着性のよい、はんだとフラックスに反応しがたいものが望ましく、両電極膜ともＡｌ，Ｃｒ，Ｔｉであるか、またはＡｌ，Ｔｉ，Ｃｒにより選ばれるそれぞれ異なる金属であることが望ましい。
【実施例２】
【００３６】
図３は本発明の実施例２の構造を説明するための図である。本実施例は本発明を適用したＳｉＣショットキーダイオードの構造である。図１の発明を実施するための最良の形態に対して、絶縁膜４が配置されない構造である。ｎ＋型の半導体層１、ｎ型の半導体層２、ｐ型のガードリング領域３の構成は発明を実施するための最良の形態と同じであるので説明を省略する。
【００３７】
ｐ型ガードリング領域３で囲まれるｎ型の半導体層２の表面には第1の電極膜７が堆積されている。第1の電極膜７はｎ型の半導体層２と接触しショットキー障壁を形成するＡｌ−Ｔｉ合金である。また、第1の電極膜７はｐ型ガードリング領域３間で延在されているが、ｐ型ガードリング領域３の外側のpｎ接合より内側にある。第1の電極膜７はｐ型ガードリング領域３に対してオーミック接合を形成する。ただし、ｐｎ接合からの少数キャリアの注入を押さえるためにｐｎ接合と逆向きに直列となるショットキー接合であっても構わない。
【００３８】
第1のショットキーダイオードが使用される電源等の機器における性能を最大にするような障壁高さが選ばれ、さらに信頼度確保の点から金属や金属間化合物あるいはシリサイド等から選ばれる。Ａｌ−Ｔｉ合金の他、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌなどを用いてもよい。
【００３９】
更に第1の電極膜７上に保護膜と密着性がよく、はんだやフラックスに反応しにくいＡｌを第２の電極膜８としてを設けた。Ａｌの他、保護膜との密着性のよいＴｉやＣｒなどを用いてもよい。
【００４０】
第１の電極膜７と第２の電極膜８の周辺におけるｐ型ガードリング領域３、ｎ型の半導体層２の表面は保護膜５により覆われている。保護膜５はｎ型の半導体層２と第１の電極膜７と第２の電極膜８の境界を保護するように、第１の電極膜７と第２の電極膜８の表面まで延在している。保護膜５は厚く形成できるポリイミド系の樹脂を用いた。このポリイミド系の樹脂により、本ショットキーダイオードを封止する樹脂あるいは外気からのイオンを防ぎ、耐圧劣化を防ぎ、信頼度を確保する。ポリイミド系の樹脂で覆われていない部分は電極膜で覆われているため、封止する樹脂あるいは外気からのイオンの影響あるいは侵入はない。
【００４１】
保護膜５の開口部における第２の電極膜８上にはんだ接続可能な第３の電極膜９としてＮｉが設けられている。はんだ接続可能な第３の電極膜９は一般に保護膜５との密着性がよくないため、本実施例においては第２の電極膜８を保護膜５上には設けていない。
【００４２】
はんだ付け工程において、はんだ接続可能な第３の電極膜９の表面を活性化するフラックスを用いる。しかし、発明を実施するための最良の形態同様、保護膜５であるポリイミド系の樹脂に接している第２の電極膜８はＡｌであり、フラックスやはんだと反応しにくいので、これらの界面にフラックスがしみ込んだり、はんだがしみ込んだりして両者を剥離させ、保護膜５であるポリイミド系の樹脂膜による信頼性向上の効果を阻害することはない。
【００４３】
第１の電極膜がＡｌのように保護膜５との密着性のよい金属(シリサイドなども含む)の場合、第１の電極膜７と第２の電極膜８を同一金属で、同一工程により堆積することもできる。
【００４４】
保護膜５であるポリイミド系の樹脂膜を全面に塗布し、窓開け後Ａｌで構成される第２の電極膜８上に、Ｎｉで構成されるはんだ接続可能な第３の電極膜９を堆積する。発明を実施するための最良の形態同様、還元性で両者と密着性のよいＡｌにより構成される第４の電極膜１０を設けることもできる。第２の電極膜８と第４の電極膜１０は同一金属が望ましい。また、第２の電極膜８と第４の電極膜１０は還元性で両者と密着性のよく、はんだとフラックスに反応しがたいものが望ましく、両電極膜ともＡｌ，Ｃｒ，Ｔｉであるか、あるいはＡｌ，Ｔｉ，Ｃｒにより選ばれるそれぞれ異なる金属であることが望ましい。
【実施例３】
【００４５】
図４は本発明の実施例３の構造を説明するための図である。本実施例は本発明を適用したＳｉＣショットキーダイオードの構造であるｎ＋型の半導体層１、ｎ型の半導体層２、ｐ型のガードリング領域３、第1の電極膜７と第２の電極膜８の構成は実施例２と同じなので説明を省略する。
【００４６】
実施例１と同様に、保護膜５の開口部に露出している第２の電極膜８であるＡｌと保護膜５であるポリイミド系の樹脂周辺上まではんだ接続可能な第３の電極膜９であるＮｉが配置されている。この界面に第４の電極膜１０であるＡｌを配置し、保護膜５、第４の電極膜１０、はんだ接続可能な電極膜９で構成されている。
【００４７】
接続可能な第３の電極膜９であるＮｉは第２の電極膜８であるＡｌより内側に狭く形成されている。接続可能な第３の電極膜９であるＮｉに接続子がはんだ接続された場合に第３の電極膜９の周辺に生じるはんだの収縮応力は広い第２の電極膜８により緩和され、ｎ型の半導体２や保護膜５の剥離やクラックが防止できた。
【００４８】
はんだ付け工程において、はんだ接続可能な第３の電極膜９であるＮｉの表面を活性化するフラックスを用いる。しかし、保護膜５であるポリイミド系の樹脂に接している第４の電極膜１０はＡｌであり、フラックスやはんだと反応しにくいので、これらの界面にフラックスがしみ込んだり、はんだがしみ込んだりして両者を剥離させ、保護膜５であるポリイミド系の樹脂膜による信頼性向上の効果を阻害することはない。
【００４９】
実施例１同様、第２の電極膜８と第４の電極膜１０は同一金属が望ましく、且つ、第２の電極膜８と第４の電極膜１０は還元性で両者と密着性のよい、はんだとフラックスに反応しがたいものが望ましい。両電極膜ともＡｌ，Ｃｒ，Ｔｉであるか、あるいはＡｌ，Ｔｉ，Ｃｒにより選ばれるそれぞれ異なる金属であることが望ましい。
【実施例４】
【００５０】
上記発明を実施するための最良の形態から実施例３の構造では第２の電極膜８としてをＡｌを設け、その上に、はんだ接続可能な第３の電極膜９としてＮｉを設けている。更には、両者の間に第４の電極膜であるＡｌを配置することもある。ＡｌとＮｉの選択エッチは困難である。Ａｌをオーバエッチしてしまうと酸化膜４のエッジ部のカバーが不充分となったり、Ａｌ膜と保護膜との界面にエッチ液がしみ込んで、剥離を起こしやすくなることもあり、製造工程の余裕度がない。レジスト膜を用いたリフトオフ法を利用することでこの問題点が解決できた。
【００５１】
図５は本発明の実施例４におけるリフトオフの工程を説明するための図である。まず第１に、シリーズ抵抗を下げるために、ＳｉＣ半導体のｎ＋型の半導体層１の表面に耐圧を確保するのに必要な濃度と厚さを持つｎ型の半導体層２を形成する。ｎ型の半導体層２と裏面であるｎ＋型の半導体層１の表面に化学蒸着法により、酸化けい素による絶縁膜４を堆積する。
【００５２】
ｎ型の半導体層２表面におけるリング状を示すｐ型ガードリング領域３に対応する絶縁膜４を写真、エッチング処理により除去し、この部分に露出するｎ型の半導体層２表面にホウ素またはアルミニウムを注入し、熱処理により、ｐ型ガードリング領域３を形成する。
【００５３】
基板表面に、化学蒸着法により酸化けい素による薄い絶縁膜４を堆積する。次に裏面の酸化膜を除去し、裏面にＮｉ膜を蒸着し、熱処理する。これによりＮｉによるオーミック特性を示す裏面電極膜１１ができる。
【００５４】
表面の絶縁膜４を写真、エッチング処理により、ｐ型ガードリング領域３のほぼ中央から内側の絶縁膜４を除去する。この露出したｐ型ガードリング領域３とｎ型の半導体層２表面に加え絶縁膜４上にＴｉ-Ａｌを蒸着し更にこの表面にＡｌによる第２の電極膜８を蒸着する。この後、写真とエッチング処理により、チップ周辺のＴｉ-Ａｌの電極膜７とＡｌによる第２の電極膜８電極膜を除去する。本実施例ではこれらの電極膜はｐ型ガードリング領域３による外側のｐｎ接合をカバーする大きさとし、オーバレイ構造とした。この後、熱処理することにより、電極膜７は良好なショットキー障壁となる。
【００５５】
次に、表面に感光性のポリイミド膜を塗布し写真処理により電極膜の内側の中央部に開口部を作り、熱処理により絶縁膜としての特性を安定させる。ポリイミド膜は絶縁膜４上と電極膜周辺を覆う保護膜５となる。ポリイミド膜の除去は現像液によるので、電極膜はエッチングされない。
【００５６】
次に、Ｎｉのパターン化にエッチング液を使用しないためにリフトオフ法を用いる。表面全面にレジスト膜６を塗布し、Ｎｉを残す部分の窓開けを写真工程により行う。レジスト膜６の除去は現像液によるので、電極膜はエッチングされない。
これらの表面にＮｉを蒸着する。図５に示されるように、蒸着によるＮｉ膜はレジスト膜６や金属表面には堆積するが、レジスト膜６側面にはつきにくい。この状態で、レジスト膜６を現像液で除去するとレジスト膜６と共にレジスト膜６上のＮｉ膜も除去され、Ｎｉで構成されるはんだ接続可能な第３の電極膜９ができる。
【００５７】
Ａｌをオーバエッチしてしまうと酸化膜４のエッジ部のカバーが不充分となったり、Ａｉ膜と保護膜との界面にエッチ液がしみ込んで、剥離を起こしやすくなることもあり、製造工程の余裕度がない。レジスト膜６を用いたリフトオフ法を利用することでこの問題点が解決できた。第２の電極膜８はＡｌであり、はんだ工程で、はんだやフラックスが電極膜と保護膜の間に入り込んで、信頼度を低下させることもない。
【００５８】
本実施例では、Ｎｉで構成されるはんだ接続可能な第３の電極膜９が保護膜５より内側にある、図１に示した構造の発明を実施するための最良の形態に対応する構造に対する製造方法を述べたが、レジスト膜６の開口部を保護膜５の上まで広くすれば、図２に示す構造にも適用できる。この場合も、環境に悪影響を与える強酸によるエッチングなどを用いず、現像液で、金属が除去できることになる。
【実施例５】
【００５９】
上記発明を実施するための最良の形態から実施例３の構造では第２の電極膜８としてをＡｌを設け、その上に、はんだ接続可能な第３の電極膜９としてＮｉを設けている。更には、両者の間に第４の電極膜であるＡｌを配置することもある。ＡｌとＮｉの選択エッチは困難である。Ａｌをオーバエッチしてしまうと酸化膜４のエッジ部のカバーが不充分となったり、Ａｌ膜と保護膜との界面にエッチ液がしみ込んで、剥離を起こしやすくなることもあり、製造工程の余裕度がない。レジスト膜６を用いたリフトオフ法を利用することでこの問題点が解決できた。
【００６０】
図６は本発明の実施例５におけるリフトオフ工程を説明するための図である。ポリイミドの塗布までは実施例４と同じである。パターン化する前にこの表面にレジスト膜６を塗布し、レジスト膜６にはんだ接続可能な第３の電極膜９に対応する部分のを窓開けする。このマスクを用いポリイミドポリイミド系の樹脂膜をエッチングすると図６に示すように若干レジスト膜６より広くなった保護膜５が形成される。保護膜５に対してレジスト膜６がひさしのようになっている。
【００６１】
これらの表面にＮｉによるを蒸着する。図６に示されるように、Ｎｉ膜はレジスト膜６や金属表面には堆積するが、レジスト膜６側面にはつきにくい。特にひさしのところで段差切れを起こし、レジスト膜６の現像液が入りやすいようになっている。この状態で、レジスト膜６を現像液で除去するとレジスト膜６と共にレジスト膜６上のＮｉ膜も除去され、Ｎｉで構成されるはんだ接続可能な第３の電極膜９ができる。
【００６２】
Ａｌをオーバエッチしてしまうと酸化膜４のエッジ部のカバーが不充分となったり、Ａｌ膜と保護膜５との界面にエッチ液がしみ込んで、剥離を起こしやすくなることもあり、製造工程の余裕度がない。レジスト膜６を用いたリフトオフ法を利用することでこの問題点が解決できた。第２の電極膜はＡｌであり、はんだ工程で、はんだやフラックスが金属電極膜と保護膜５の間に入り込んで、信頼度を低下させることもない。
【００６３】
本実施例では、Ｎｉで構成されるはんだ接続可能な第３の電極膜９が保護膜５より内側にある、図１に示した構造の発明を実施するための最良の形態に対応する構造に対する製造方法を述べた。レシスト膜、ポリイミド系の樹脂膜の写真工程が一度で済む。
【００６４】
本実施例において半導体基板についてＳｉＣを用いた例を説明したが、これ以外の半導体、例えば、Ｓｉ等にも本発明は適用できる。また、ショットキーダイオードに限定されず、ショットキー接合部対応する部分に基板と反対の導電型領域が存在するｐｎ接合があっても、また、ショットキー接合部がオーミック接触であり、他のデバイスに応用されるものであっても本発明に属す。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明ははんだ付け接続可能な電力用ショットキーダイオードやｐｎ接合ダイオードの信頼性を向上させるものであり、電源装置などに広く適用できる。また電力用のダイオードに限らず電力用のトランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、サイリスタなどのはんだ接続可能なオーミック電極、ショットキー電極としても応用でき、これらの素子の信頼度を向上でき、産業上利用性が大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明を実施するための最良の形態の構造を説明するための図である。
【図２】本発明の実施例１の構造を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例２の構造を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例３の構造を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例４の工程を説明するための図である。
【図６】本発明の実施例５の工程を説明するための図である。
【図７】従来の第1の例の構造を説明するための図である。
【図８】従来の第２の例の構造を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６７】
１：ｎ＋型の半導体層
２：ｎ型の半導体層
３：ｐ型のガードリング領域
４：絶縁膜
５：保護膜
６：レジスト膜
７：第1の電極膜
８：第２の電極膜
９：はんだ接続可能な第３の電極膜
１０：第４の電極膜
１１：裏面電極膜
【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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【図８】
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