(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路素子が作り込まれている半導体基板と、
その半導体基板上に形成されており、表面が空気中の水分子に接触する絶縁性の保護膜を備えており、
前記半導体基板は、中心領域と、その中心領域の周囲に設けられている終端領域を有しており、
前記回路素子は、電流のオン・オフを経時的に切換えるスイッチング構造と、そのスイッチング構造に加わる電圧を横方向で負担する終端耐圧構造を有しており、
前記スイッチング構造が前記中心領域に形成されており、前記終端耐圧構造が前記終端領域に形成されており、
前記終端領域上に形成された前記保護膜の前記表面は、水滴との接触角が４０°以下であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記保護膜の前記表面に水酸基が結合していることを特徴とする請求項１の半導体装置。
【請求項３】
前記保護膜の前記表面が、非平坦面であることを特徴とする請求項１又は２の半導体装置。
【請求項４】
前記保護膜の前記表面の平均表面粗さ（Ｒａ）が８ｎｍ以上であり、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ）が３５ｎｍ以上であることを特徴とする請求項３の半導体装置。
【請求項５】
回路素子が作り込まれている半導体基板と、
その半導体基板上に形成されており、表面が空気中の水分子に接触する絶縁性の保護膜を備えており、
前記半導体基板は、中心領域と、その中心領域の周囲に設けられている終端領域を有しており、
前記回路素子は、電流のオン・オフを経時的に切換えるスイッチング構造と、そのスイッチング構造に加わる電圧を横方向で負担する終端耐圧構造を有しており、
前記スイッチング構造が前記中心領域に形成されており、前記終端耐圧構造が前記終端領域に形成されており、
前記終端領域上に形成された前記保護膜の前記表面が、非平坦面であることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
前記保護膜の前記表面の平均表面粗さ（Ｒａ）が８ｎｍ以上であり、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ）が３５ｎｍ以上であることを特徴とする請求項５の半導体装置。
【請求項７】
前記保護膜が、ポリイミド、酸化シリコン又は窒化シリコンを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかの半導体装置。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であり、
前記回路素子が作り込まれている前記半導体基板上に絶縁性の前記保護膜を形成する工程と、
前記保護膜の前記表面を親水化する工程を備えていることを特徴とする製造方法。
【請求項９】
前記親水化工程は、前記保護膜の前記表面をアルコール系処理することを特徴とする請求項８の製造方法。
【請求項１０】
前記親水化処理は、前記保護膜の前記表面に酸化シリコン粉末を添加することを特徴とする請求項８の製造方法。
【請求項１１】
請求項５〜７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であり、
前記回路素子が作り込まれている前記半導体基板上に絶縁性の前記保護膜を形成する工程と、
前記保護膜の前記表面を非平坦面化する工程を備えていることを特徴とする製造方法。
【請求項１２】
前記非平坦面化工程は、前記保護膜の前記表面を不活性ガスを用いてスパッタ処理することを特徴とする請求項１１の製造方法。
【請求項１３】
請求項３又は４に記載の半導体装置の製造方法であり、
前記回路素子が作り込まれている前記半導体基板上に絶縁性の前記保護膜を形成する工程と、
前記保護膜の前記表面をＯ２プラズマ処理する工程を備えていることを特徴とする製造方法。
【請求項１４】
前記保護膜が、ポリイミド、酸化シリコン又は窒化シリコンを含むことを特徴とする請求項８〜１３のいずれかの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路素子が作り込まれている半導体基板と、その半導体基板上に形成されている絶縁性の保護膜を備えている半導体装置に関する。本発明はまた、その半導体装置の製造方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、回路素子が作り込まれている半導体基板を備えている。その半導体基板上には、回路素子を外部環境から保護するために、絶縁性の保護膜が形成されている。一般的に、有機系の保護膜の材料としては、ポリイミド等のイミド系樹脂材料等が知られている。無機系の保護膜の材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、リンガラス等が知られている。保護膜の材料は、半導体装置の用途に応じて使い分けられる。
【０００３】
保護膜は、半導体装置の製造工程、半導体装置の輸送工程及び半導体装置の実装工程等を通して、その表面及び内部に電荷を蓄積してしまうことが知られている。この現象は、複数の要因に基づいている。例えば、保護膜は、はんだのリフロー時のドライエアに曝されることによって、その内部に電荷を蓄積してしまう。また、保護膜は、半導体装置の輸送時に紙と擦れることによって、その内部に電荷を蓄積してしまう。その他に、半導体膜は、ダイシングの切削水に接触することによって、その内部に電荷を蓄積してしまう。これらの様々な要因によって、保護膜はその内部に負の電荷を蓄積してしまう。保護膜の内部に負の電荷が蓄積すると、蓄積した負の電荷に引き寄せられて半導体基板の表面部に正の電荷が集積する。このため、半導体基板内の電荷バランスが崩れ、回路素子の耐圧が低下するなどの問題が発生してしまう。
【０００４】
特許文献１は、保護膜内に蓄積した負の電荷を外部に排出するために、保護膜内に導電性膜を形成する技術を開示している。
【特許文献１】特開平７−１５３９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のように、保護膜内に導電性膜を形成するためには、多くの製造工程を必要とし、製造コストが大幅に増加してしまう。
本発明は、より簡便な方法によって、保護膜表面及び内部に蓄積する電荷量を低減する技術を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、保護膜の表面を加工することによって、保護膜表面及び内部に蓄積する電荷量を低減する技術を提供する。保護膜の表面を加工する工程は、保護膜内に導電性膜を形成する工程に比べて、より簡便に実施することができる。このため、本発明は、製造コストの大幅な増加を必要とせずに、保護膜表面及び内部に蓄積する電荷量を低減することができる。
本発明は、保護膜の表面を加工することによって保護膜表面及び内部に蓄積する電荷量を低減することができる２つの技術を提案する。本発明に係る技術はいずれも、保護膜の表面を加工するという特別な技術的特徴を備えている。
【０００７】
本発明の一つの半導体装置は、回路素子が作り込まれている半導体基板と、その半導体基板上に形成されているとともに表面が空気中の水分子に接触する絶縁性の保護膜を備えている。半導体基板は、中心領域と、その中心領域の周囲に設けられている終端領域を有している。回路素子は、電流のオン・オフを経時的に切換えるスイッチング構造と、そのスイッチング構造に加わる電圧を横方向で負担する終端耐圧構造を有している。スイッチング構造が中心領域に形成されており、終端耐圧構造が終端領域に形成されている。本発明では、終端領域上に形成された保護膜の表面の水滴との接触角が４０°以下であることを特徴としている。即ち、本発明の半導体装置の保護膜の表面は、親水性に加工されている。
この種の半導体装置に利用される保護膜は、一般的に疎水性（あるいは撥水性）である。したがって、本発明の保護膜は、その表面が親水性に加工されている点において、従来の保護膜と大きく異なっている。
ここで、回路素子とは、回路を構成するための機能性の素子をいう。典型的には、回路素子は、スイッチング素子、ダイオード素子、抵抗素子等を含む。
保護膜は、半導体基板上の全体に形成されている必要はなく、半導体基板上の少なくとも一部に形成されていればよい。例えば、回路素子に対してワイヤボンディングを必要とする場合は、その回路素子の電極上に保護膜を形成しないこともある。
【０００８】
保護膜の表面が親水性に加工されていると、空気中の水分子が保護膜の表面に高密度に存在する状態が得られる。保護膜の表面に集積した水分子は、保護膜表面及び内部に蓄積している電荷と結合して電離水となる。これにより、保護膜表面及び内部に蓄積していた電荷は、電離水となって外部に排出される。保護膜の表面が親水性に加工されていると、保護膜表面及び内部の電荷量は低減される。
【０００９】
保護膜の表面には、水酸基が結合していることが好ましい。
保護膜の表面に水酸基が結合していると、保護膜の表面を親水性に変質させることができる。
【００１０】
本発明の他の一つの半導体装置は、回路素子が作り込まれている半導体基板と、その半導体基板上に形成されているとともに表面が空気中の水分子に接触する絶縁性の保護膜を備えている。半導体基板は、中心領域と、その中心領域の周囲に設けられている終端領域を有している。回路素子は、電流のオン・オフを経時的に切換えるスイッチング構造と、そのスイッチング構造に加わる電圧を横方向で負担する終端耐圧構造を有している。スイッチング構造が中心領域に形成されており、終端耐圧構造が終端領域に形成されている。本発明では、終端領域上に形成された保護膜の表面が、非平坦面であることを特徴としている。
保護膜の表面が非平坦面に加工されていると、半導体装置の輸送工程において、保護膜の表面が紙等の他の個体と擦れる面積が低減され、保護膜表面及び内部に電荷が蓄積する現象が抑制される。なお、保護膜の表面を非平坦面に加工することによって、保護膜の表面がガス及び液体と接触する面積は増加してしまう。このため、場合によっては、例えば保護膜の表面がはんだのリフロー時のドライエアに曝される面積が増加し、保護膜表面及び内部に蓄積する電荷量が増加するかもしれない。しかしながら、保護膜の表面が紙等の他の個体と擦れる面積が低減されることによる電荷量の低減量は、保護膜の表面がガス及び液体と接触する面積の増加による電荷量の増加量よりも大きい。このため、総合的には、保護膜の表面を非平坦面に加工することによって、保護膜表面及び内部に電荷が蓄積する現象が抑制され得る。保護膜の表面を非平坦面に加工することは、極めて有用な効果をもたらす。
【００１１】
保護膜の平均表面粗さ（Ｒａ）が８ｎｍ以上であることが好ましい。さらに、保護膜の最大表面粗さ（Ｒｍａｘ）が３５ｎｍ以上であることが好ましい。
保護膜の平均表面粗さ（Ｒａ）が８ｎｍ以上であり、且つ最大表面粗さ（Ｒｍａｘ）が３５ｎｍ以上であると、半導体装置の輸送工程において、保護膜の表面が紙等の他の個体と擦れる面積が顕著に低減され、保護膜表面及び内部に電荷が蓄積する現象が顕著に抑制される。
【００１２】
保護膜の表面が親水性且つ非平坦面の双方の特徴を備えていると、保護膜表面及び内部に蓄積する電荷量がより顕著に低減される。これは、保護膜の表面を非平坦面にすることによって、保護膜の表面に集積した水分子が保護膜内に蓄積している電荷と結合する確率が増大し、水分子と電荷が結合する現象が促進されるためである。このため、保護膜表面及び内部に蓄積していた電荷が電離水となって外部に排出される現象が促進され、保護膜表面及び内部の電荷量はより顕著に低減される。
【００１３】
本発明は、半導体装置の新規な製造方法を提供する。本発明の一つの製造方法は、回路素子が作り込まれている半導体基板上に絶縁性の保護膜を形成する工程と、その保護膜の表面を親水化する工程を備えている。
【００１４】
親水化工程は、保護膜の表面をアルコール系処理することによって実施することができる。保護膜の表面に対してアルコール系処理を実施すると、保護膜の表面に水酸基を結合させることができる。あるいは、親水化処理は、保護膜の表面に酸化シリコン粉末を添加することによっても実施することができる。保護膜の表面に酸化シリコン粉末を添加すると、保護膜の表面に水酸基を結合させることができる。
【００１５】
本発明の他の一つの製造方法は、回路素子が作り込まれている半導体基板上に絶縁性の保護膜を形成する工程と、その保護膜の表面を非平坦面化する工程を備えている。
【００１６】
非平坦面化工程は、保護膜の表面を不活性ガスを用いてスパッタ処理することによって実施することができる。保護膜の表面に対して不活性ガスを用いてスパッタ処理を実施すると、保護膜の表面は物理的に損傷させられる。このため、保護膜の表面は、非平坦面化される。
【００１７】
保護膜の表面を親水化する工程と保護膜の表面を非平坦面化する工程を、一つの処理で実施することができる。この場合の製造方法は、回路素子が作り込まれている半導体基板上に絶縁性の保護膜を形成する工程と、その保護膜の表面をＯ２プラズマ処理する工程を備えている。保護膜の表面をＯ２プラズマ処理すると、保護膜の表面はアッシングされるとともに水酸基が結合される。これにより、保護膜の表面は、非平坦面化するとともに親水化もする。
【００１８】
保護膜が、ポリイミド、酸化シリコン又は窒化シリコンを含むことが好ましい。
これらの材料は、保護膜として一般的に利用されている。本発明は、これらの材料に対して有用である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、保護膜の表面を親水性に加工することによって、保護膜内に蓄積する電荷量を低減することができる。本発明によると、保護膜の表面を非平坦面に加工することによって、保護膜内に蓄積する電荷量を低減することができる。保護膜の表面を加工する工程は、製造コストの大幅な増加を必要としない。本発明は、簡便な方法によって、保護膜内に蓄積する電荷量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の主要な特徴を列記する。
（第１形態）  有機系の保護膜には、ポリイミド等のイミド系樹脂材料が含まれる。有機系の保護膜を親水化処理する方法には、アルコール系処理、酸化シリコン粉末の添加処理及びＯ２プラズマ処理が好適である。有機系の保護膜を非平坦面化処理する方法には、不活性ガスを用いるスパッタ処理及びＯ２プラズマ処理が好適である。
（第２形態）  無機系の保護膜には、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、あるいはリンガラス等が含まれる。無機系の保護膜を親水化処理する方法には、アルコール系処理、酸化シリコン粉末の添加処理及びＯ２プラズマ処理が好適である。無機系の保護膜を非平坦面化処理する方法には、不活性ガスを用いるスパッタ処理及びＯ２プラズマ処理が好適である。
（第３形態）アルコール系処理に利用されるアルコール材料は、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、エタノール等が好適である。
（第４形態）スパッタ処理に用いる不活性ガスは、アルゴンガス（Ａｒ）、フッ素（Ｆ）等が好適である。
【実施例】
【００２１】
（第１実施例）
図１に、半導体装置１０の要部断面図を模式的に示す。半導体装置１０は、縦型のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：回路素子の一例）を備えている。縦型のＩＧＢＴは、半導体スイッチング構造と終端耐圧構造を備えている。半導体スイッチング構造は、中心領域１１に形成されており、電流のオン・オフを経時的に切替えるための構造である。終端耐圧構造は、終端領域１２に形成されており、半導体スイッチング構造の周囲を一巡しており、半導体スイッチング構造に加わる電圧を横方向で負担する構造である。図１は、半導体スイッチング構造が形成されている中心領域１１と、終端耐圧構造が形成されている終端領域１２の境界部分を示している。中心領域１１は、図示左方向に伸びている。
【００２２】
半導体装置１０は、半導体基板３５と、その半導体基板３５上に形成されている絶縁性の保護膜４６を備えている。
半導体基板３５は、コレクタ領域３４と、バッファ領域３６及び半導体活性領域３８を備えている。コレクタ領域３４は、ｐ型の不純物（典型的にはボロン）を高濃度に含んでいる。コレクタ領域３４の裏面には、コレクタ電極３２が形成されている。バッファ領域３６は、ｎ型の不純物（典型的にはリン）を高濃度に含んでいる。半導体活性領域３８は、ｎ型の不純物を低濃度に含んでいる。
【００２３】
終端領域１２の半導体活性領域３８は、複数のガードリング２２と周縁半導体領域４２を備えている。
ガードリング２２は、ｐ型の不純物（典型的にはボロン）を高濃度に含んでいる。ガードリング２２は、半導体活性領域３８の表面から深部に向けて伸びている。それぞれのガードリング２２は、半導体活性領域３８によって隔てられている。複数のガードリング２２は、所定の間隔を隔てて、中心領域１１側から周辺領域１２側の方向に向けて並んでいる。ガードリング２２は、平面視すると、中心領域１１の周囲を一巡して形成されている。ガードリング２２は、ガードリング用電極４８に電気的に接続されている。ガードリング用電極４８は、エミッタ電極５２と同電位に固定されている。
周縁半導体領域４２は、ｎ型の不純物（典型的にはリン）を高濃度に含んでいる。周縁半導体領域４２は、周縁用コンタクト電極４４に電気的に接続されている。周縁用コンタクト電極４４は、エミッタ電極５２と同電位に固定されている。
【００２４】
中心領域１１の半導体活性領域３８は、ボディ領域６２と、ボディコンタクト領域６６と、終端ボディ領域６８と、エミッタ領域６４を備えている。
ボディ領域６２は、中心領域１１の半導体活性領域３８の表面部に形成されており、ｐ型の不純物（典型的にはボロン）を含んでいる。ボディコンタクト領域６６は、ボディ領域６４内に形成されており、ｐ型の不純物（典型的にはボロン）を高濃度に含んでいる。ボディ領域６２は、ボディコンタクト領域６６を介してエミッタ電極５２に電気的に接続されている。終端ボディ領域６８は、ボディ領域６２の終端部に形成されており、ｐ型の不純物（典型的にはボロン）を高濃度に含んでいる。終端ボディ領域６８は、ボディ領域６２の一部と評価することができる。終端ボディ領域６８は、最終端のゲート電極５６及びゲート絶縁膜５８を覆っている。終端ボディ領域６８は、最終端のゲート電極５６及びゲート絶縁膜５８に集中する電界を緩和する。
エミッタ領域６４は、ボディ領域６２内に形成されており、ボディ領域６２によって半導体活性領域３８から隔てられている。エミッタ領域６４は、ｎ型の不純物（典型的にはリン）を高濃度に含んでいる。エミッタ領域６４は、エミッタ電極５２に電気的に接続されている。
ゲート絶縁膜５８に覆われたゲート電極５６の複数個は、中心領域１１の半導体活性領域３８の表面部に形成されている。ゲート電極５６は、エミッタ領域６４と半導体活性領域３８を隔てているボディ領域６２にゲート絶縁膜５８を介して対向している。ゲート電極５６とエミッタ電極５２は、絶縁膜５４によって電気的に分離されている。
【００２５】
保護膜４６は、半導体基板３５上のうちの終端領域１２に対応する部分に選択的に形成されている。保護膜４６は、半導体基板３５上のうちの中心領域１１に対応する部分に形成されていない。この保護膜４６の非形成領域は、後述するように、エミッタ電極５２に対してワイヤボンディングするために利用される。保護膜４６の材料には、ポリイミドが用いられている。保護膜４６の厚みは、概ね２〜２０μｍに調整されている。
【００２６】
図１に模式的に示すように、保護膜４６の表面４７には、水酸基（ＯＨ）が結合している。水酸基は、化学的に安定した状態で、保護膜４６の表面４７に結合している。ポリイミドは疎水性の特性を有しているので、ポリイミドの保護膜４６は通常は疎水性である。しかしながら、半導体装置１０では、保護膜４６の表面４７に水酸基を結合させることによって、保護膜４６の表面４７を親水性に変質させている。ポリイミドの水滴との接触角が６０°以上であるのに対し、水酸基が結合した保護膜４６の表面４７の水滴との接触角は４０°以下である。保護膜４６の表面４７に水酸基を結合させることによって、保護膜４６の表面４７の親水性が向上している。
【００２７】
保護膜４６の表面４７が親水性に加工されていると、空気中の水分子が保護膜４６の表面４７に高密度に存在する状態が得られる。保護膜４６の表面４７に集積した水分子は、保護膜４６内に蓄積している負の電荷と結合して電離水となる。これにより、保護膜４６内に蓄積していた電荷は、電離水を介して外部に排出されるので、保護膜４６内の電荷量は低減される。
【００２８】
図１中の破線Ａに、半導体装置１０がオフのときの空乏層の端面を示す。図１中の破線Ｂに、保護膜４６の表面４７に水酸基が形成されていない場合の空乏層の端面を示す。破線Ａ及び破線Ｂの空乏層の端面は、コレクタ電極３２とエミッタ電極５２の間に加わる電圧が同一の場合を示している。半導体装置１０がオフすると、空乏層は、中心領域１１のボディ領域６２と半導体活性領域３８のｐｎ接合面から終端領域１２の半導体活性領域３８に向けて伸びる。これにより、終端領域１２は空乏化され、空乏化された終端領域１２において、半導体スイッチング構造に加わる電圧を横方向で負担することができる。
【００２９】
保護膜４６の表面４７に水酸基が形成されていないと、半導体装置の製造工程、半導体装置の輸送工程及び半導体装置の実装工程等を通して、保護膜４６内に負の電荷が多量に蓄積する。保護膜４６内に負の電荷が蓄積すると、蓄積した負の電荷に引き寄せられて、終端領域１２の半導体活性領域３８の表面部に正の電荷が集積する。集積した正の電荷は、ガードリング２２とそれに隣接するガードリング２２を電気的に接続してしまう。これにより、保護膜４６の表面４７に水酸基が形成されていない場合の空乏層は、低い電圧であっても終端領域１２内に広く伸びてしまう（破線Ｂ参照）。このため、高い電圧を負担することができず、ＩＧＢＴの耐圧は低下してしまう。
【００３０】
一方、保護膜４６の表面４７に水酸基が形成されていると、保護膜４６内に蓄積する電荷量は低減される。このため、終端領域１２の半導体活性領域３８の電荷バランスは保たれる。したがって、ＩＧＢＴの耐圧が低下してしまう現象は抑制される。
【００３１】
（第２実施例）
図２に、半導体装置１００の要部断面図を示す。なお、第１実施例と同一の構成要素に関しては、同一符号を付し、その説明を省略する。
半導体装置１００は、保護膜１４６の表面１４７が非平坦面に加工されている。保護膜１４６の表面１４７の平均表面粗さ（Ｒａ）は、８ｎｍ以上に調整されている。さらに、保護膜１４６の表面１４７の最大表面粗さ（Ｒｍａｘ）は、３５ｎｍ以上に調整されている。一般的に、塗布法を利用して形成されるポリイミドの表面は平坦面であり、その平均表面粗さ（Ｒａ）は２ｎｍ以下であり、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ）は８ｎｍ以下である。一方、後の製造方法で説明するように、保護膜１４６の表面１４７は加工されており、その平均表面粗さ（Ｒａ）は８ｎｍ以上であり、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ）は３５ｎｍ以上に調整されている。保護膜１４６の表面１４７は、非平坦面化されていると評価することができる。
【００３２】
保護膜１４６の表面１４７が非平坦面に加工されていると、半導体装置１００の輸送工程において、保護膜１４６の表面１４７と紙等の他個体の擦れる面積が低減され、保護膜１４６内に電荷が蓄積する現象が抑制される。なお、保護膜１４６の表面１４７を非平坦面に加工することによって、保護膜１４６の表面１４７がガス及び液体と接触する面積は増加してしまう。このため、場合によっては、例えば保護膜１４６の表面１４７がはんだのリフロー時のドライエアに曝される面積が増加し、保護膜１４６内に蓄積する電荷量が増加するかもしれない。あるいは、保護膜１４６の表面１４７がダイシングの切削水に接触する面積が増加し、保護膜１４６内に蓄積する電荷量が増加するかもしれない。しかしながら、保護膜１４６の表面１４７が紙等の他の個体と擦れる面積が低減されることによる電荷量の低減量は、保護膜１４６の表面がドライエア及び切削水に接触する面積が増加することによる電荷量の増加量よりも大きい。このため、半導体装置の製造工程、半導体装置の輸送工程及び半導体装置の実装工程等を通して見ると、保護膜１４６の表面１４７を非平坦面に加工することによって、保護膜１４６内に電荷が蓄積する現象が抑制され得る。
【００３３】
（第３実施例）
図３に、半導体装置２００の要部断面図を模式的に示す。なお、第１実施例と同一の構成要素に関しては、同一符号を付し、その説明を省略する。
半導体装置２００は、保護膜２４６の表面２４７に水酸基が結合されているとともに非平坦面に加工されている。半導体装置２００では、保護膜２４６の表面２４７が親水性且つ非平坦面の双方の特徴を備えている。半導体装置２００では、保護膜２４６内に電荷が蓄積する現象を抑制する効果がより顕著に得られる。即ち、保護膜２４６の表面２４７が非平坦面に加工されていることによって、保護膜２４６の表面２４７に集積した水分子が保護膜２４６内に蓄積している電荷と結合する確率が増大し、水分子と電荷が結合する現象が促進される。このため、保護膜２４６内に蓄積していた電荷が電離水となって外部に排出される現象は促進され、保護膜２４６内の電荷量はより顕著に低減される。
【００３４】
半導体装置２００は、図４に示す主な手順で作製することができる。
まず、半導体基板３５内に回路素子を形成する。本実施例では、半導体スイッチング構造と終端耐圧構造を備えているＩＧＢＴを半導体基板３５内に作り込む。回路素子を形成する工程は、既知の製造方法を利用することができる。
次に、塗布法を利用して、半導体基板３５上にポリイミドの保護膜２４６を形成する。保護膜２４６の厚みは、概ね２〜２０μｍに調整されている。
次に、保護膜２４６の表面を非平坦面化する。この非平坦面化工程は、アルゴンガス（Ａｒ）を利用したスパッタ処理によって実施することができる。Ａｒガスを利用して保護膜２４６の表面をスパッタ処理すると、保護膜２４６の表面２４７が物理的に損傷させられる。これにより、保護膜２４６の表面２４７は非平坦面に加工される。
次に、保護膜２４６の表面を親水化する。この親水化工程は、保護膜２４６の表面２４７をアルコール系処理することによって実施することができる。アルコール系の材料には、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）が好適に用いられる。保護膜２４６の表面２４７をアルコール系処理するためには、アルコール系溶液に半導体装置２００を浸漬することによって実施することができる。あるいは、半導体装置２００をβ化したアルコール中に曝してもよい。あるいは、親水化処理は、保護膜２４６の表面２４７に酸化シリコン粉末を添加することによっても実施することができる。この場合の酸化シリコン粉末の粒径は、概ね１０〜２００ｎｍの範囲が好ましい。
【００３５】
なお、保護膜２４６の表面２４７を非平坦面化する工程と保護膜２４６の表面２４７を親水化する工程は、一つの処理で実施することができる。一つの処理で実施するためには、保護膜２４６の表面２４７をＯ２プラズマ処理する。保護膜２４６の表面２４７をＯ２プラズマ処理すると、保護膜２４６の表面２４７はアッシングされるとともに水酸基が結合される。これにより、保護膜２４６の表面２４７は、非平坦面化するとともに親水化もする。
【００３６】
半導体装置２００の保護膜を親水化処理する方法及び非平坦面化処理する方法は、第１実施例の半導体装置１０及び第２実施例の半導体装置１００に利用することができる。
【００３７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１実施例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【図２】第２実施例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【図３】第３実施例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【図４】第３実施例の半導体装置の製造手順を示す。
【符号の説明】
【００３９】
１１：中心領域
１２：終端領域
２２：ガードリング
３２：コレクタ電極
３４：コレクタ領域
３５：半導体基板
３６：バッファ領域
３８：半導体活性領域
４２：周縁半導体領域
４４：周縁用コンタクト電極
４６：保護膜
４７：表面
４８：ガードリング用コンタクト電極
５２：エミッタ電極
５４：絶縁膜
５６：ゲート電極
５８：ゲート絶縁膜
６２：ボディ領域
６４：エミッタ領域
６６：ボディコンタクト領域
６８：終端ボディ領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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