(57)【要約】【課題】半導体基板上に形成されたＡｌ合金電極の機械的強度を向上し、従来よりも高温条件下で半導体装置が用いられるときのＡｌ合金電極の歪み振幅の増大を抑制する。【解決手段】半導体基板と、アルミニウム、シリコン、およびチタンを含む合金からなる電極とを備える半導体装置であって、前記電極に含まれるシリコンの含有量が前記電極の総量に対して０．５〜１．０重量％であり、前記電極に含まれるチタンの含有量が前記電極の総量に対して０．８〜３．０重量％であり、前記電極の膜の厚さが１μｍ以上であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、アルミニウム、シリコン、およびチタンを含む合金からなる電極とを備える半導体装置であって、
前記電極に含まれるシリコンの含有量が前記電極の総量に対して０．５〜１．０重量％であり、
前記電極に含まれるチタンの含有量が前記電極の総量に対して０．８〜３．０重量％であり、
前記電極の厚さが１μｍ以上である、半導体装置。
【請求項２】
前記電極に含まれる金属結晶の平均粒子径が１μｍ以下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】
前記電極に含まれるチタンの含有量が前記電極の総量に対して０．８〜２．０重量％であることを特徴とする、請求項１または２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、半導体装置に関し、特に、半導体基板と、アルミニウム、シリコン、およびチタンを含む合金からなる電極とを備える半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム電極が半導体基板に接して設けられている半導体装置では、アルミニウム電極を設けた後の、はんだリフローまたはシンター処理等の熱処理によって、半導体基板のシリコン（Ｓｉ）と電極のアルミニウム（Ａｌ）が相互拡散し、Ａｌスパイクが発生することがある。このＡｌスパイクを抑制するために、半導体基板に接する層をアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）合金膜からなるＡｌ−Ｓｉ電極を用いる技術が知られている。Ａｌ−Ｓｉ電極を用いることにより、半導体基板と接して設けられている電極におけるＡｌスパイクの発生が抑制される。
【０００３】
一方で、Ａｌ−Ｓｉ電極を用いる場合、上記の熱処理後、Ａｌに固溶されないＳｉが析出して、Ｓｉノジュールを形成するという問題がある。電極と半導体基板との界面に形成されたＳｉノジュールは、電極の有効断面積を小さくしたり、Ａｌをエッチングした際に残ってしまうことがある。
【０００４】
Ｓｉノジュールの形成を抑制する目的で、例えば、特許文献１には、アルミニウム−シリコン−チタン（Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ）合金膜からなる配線電極がメタルシリサイド膜を介して半導体基板に接続されている半導体装置が記載されている。特許文献１の半導体装置では、析出したＳｉを、Ｔｉと反応させてチタンシリサイド（ＴｉＳｉｘ）として消費することにより、Ｓｉの析出を抑制する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−７１１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自動車等に用いられるパワーデバイスとして、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、サイリスタ等のパワー半導体装置が用いられている。従来、これらの半導体装置は、エンジンルームまたはモーター等の熱を発生する部品から離れた位置に実装されていたが、今後はこれらの熱を発生する部品により近い、高温環境下での使用が想定される。また、半導体装置が処理する電流が増大すると、半導体装置の内部における発熱量が増加し、半導体装置の温度が上昇することが考えられる。
【０００７】
このような高温条件下で半導体装置が用いられると、半導体基板上に形成されたＡｌ合金電極、ポリイミド膜等の保護膜、または積層される金属電極等の部材の歪みが拡大することがある。例えば、１００℃以上の使用環境で、従来想定されている使用温度から約２５℃上昇した環境で使用した場合、計算により、Ａｌ合金電極における歪み振幅は、およそ２倍となることが予測される。
【０００８】
本発明は、パワー半導体装置におけるかかる問題点を解決するためになされたものであり、半導体基板上に設けられる電極として、特定の組成を有するＡｌ合金電極を用いることにより、Ａｌ合金電極の機械的強度を向上し、歪み振幅の増大を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板と、アルミニウム、シリコン、およびチタンを含む合金からなる電極とを備える半導体装置であって、前記電極に含まれるシリコンの含有量が前記電極の総量に対して０．５〜１．０重量％であり、前記電極に含まれるチタンの含有量が前記電極の総量に対して０．８〜３．０重量％であり、前記電極の膜の厚さが１μｍ以上であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の態様では、前記半導体装置において、前記電極に含まれる金属結晶の平均粒子径が１μｍ以下である。
【００１１】
本発明の他の態様では、前記半導体装置において、前記電極に含まれるチタンの含有量が前記電極の総量に対して０．８〜２．０重量％である。
【発明の効果】
【００１２】
上記のように、本発明では、半導体基板上に形成された、アルミニウム、シリコン、およびチタンを含む合金からなる電極において、電極が厚膜化していながら、なお且つ、電極の機械的強度が向上し、半導体装置を高温条件下で使用した際にも、ストレスへの耐久性が高い半導体装置を提供することができる。
【００１３】
金属結晶粒子の平均粒子径が１μｍ以下である電極を用いることにより、電極の機械的強度がより一層向上された半導体装置を提供することができる。
【００１４】
前記電極に含まれるチタンの含有量が前記電極の総量に対して０．８〜２．０重量％である電極を用いることにより、機械的強度と電気抵抗のバランスが取れた電極を備える半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る半導体装置の概略断面を示す図である。
【図２】Ａｌ−Ｓｉ合金の固溶状態を示す状態図である。
【図３】Ａｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金膜における、Ｔｉ含有量と剪断強さとの関係を示す図である。
【図４】Ａｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金膜における、Ｔｉ含有量と金属結晶の平均粒子径との関係を示す図である。
【図５】ＥＢＳＤ法により測定された、Ａｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金膜の金属結晶の方位分布および粒度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る半導体装置１００は、図１に示す通り、半導体基板１０、表面電極２０、裏面電極３０を備えている。
【００１７】
図１では、半導体装置１００の横方向に繰り返されている構成を省略している。半導体基板１０には、エミッタ層を貫いてベース層に達するトレンチ内壁が設けられ、トレンチ内壁にはゲート絶縁膜１４が形成され、このトレンチを埋めるようにゲート電極１２が設けられている。ゲート電極１２は層間絶縁膜１６によって覆われている。
【００１８】
半導体基板１０のＩＧＢＴのエミッタ層および層間絶縁膜１６に接して、本実施形態のＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる表面電極２０が設けられている。表面電極２０上には、ニッケルを材料とする第二表面電極２２が設けられ、第二表面電極２２上には、金を材料とする第三表面電極２４が設けられている。第三表面電極２４ははんだ層によって、他の装置のリード電極と接続されている。また、表面電極２０の表面の一部には、保護膜としてのポリイミド層４０が形成されている。第二表面電極２２、第三表面電極２４およびはんだ層は、一部がポリイミド層４０の端部を乗り越えるように延びている。
【００１９】
図１では、第二表面電極２２および第三表面電極２４が設けられている例を示すが、第二表面電極２２および第三表面電極２４が設けられていなくてもよい。その場合、表面電極２０に直接、ＡｌまたはＡｌ合金等からなるワイヤまたはリボン線等が接続される。
【００２０】
半導体基板１０のＩＧＢＴのコレクタ層に接して、裏面電極３０が設けられている。裏面電極３０は、ニッケルを材料とする第二裏面電極３２と、金を材料とする第三裏面電極３４とが積層された上で、はんだ層によって、プリント基板電極と接続される。
【００２１】
図１では、本実施形態のＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる電極が半導体基板１０のエミッタ領域側に設けられている例を示すが、Ａｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる電極は、半導体基板１０のコレクタ領域側にある裏面電極３０として設けられていてもよい。
【００２２】
本実施形態の半導体装置は、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とし、チタン（Ｔｉ）およびシリコン（Ｓｉ）を含む合金（Ａｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金）からなる電極を少なくとも有する。
【００２３】
本実施形態のＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる電極の厚さは、１μｍ以上である。なお、「電極の厚さ」とはＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる膜の厚さの平均値である。電極の厚さについて上限は特に限定されないが、例えば、１０μｍ以下である。Ａｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる電極の厚さが１μｍ未満であると、電極を外部端子と接続するためのワイヤーに対して、電気、熱の流れが面方向で流れにくい傾向となる。そのため、車両向けのモーターを駆動させる場合に好適な電極の厚さは、３μｍ以上８μｍ以下が好ましく、４μｍ以上６μｍ以下がより好ましい。
【００２４】
本実施形態の電極は、アルミニウム（Ａｌ）を主成分として含む。本願において「主成分として含む」とは、電極におけるアルミニウムの含有量が、例えば、電極の総量に対して９６〜９８．７重量％であることを言う。以下、特に述べる場合を除いて、本実施形態の電極におけるＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金に含まれる金属について、「含有量」との記載は、「電極の総量に対する含有量」を意味する。
【００２５】
本実施形態の電極におけるチタン（Ｔｉ）の含有量は０．８〜３．０重量％である。本実施形態の電極は、Ｔｉを上記範囲で含むことにより、Ａｌ結晶の成長が抑制され、結晶の微細化による電極の機械的強度の増強が達成される。また、本実施形態の電極は、Ｔｉを上記範囲で含むことにより、Ｓｉノジュールの発生を効果的に抑制する。
【００２６】
本実施形態の電極において、Ｔｉ含有量が少なすぎると、電極における金属結晶の微細化が進行せず、強度向上が達成されなくなる。また、Ｔｉ含有量が少なすぎると、Ｓｉノジュールの発生を抑制する効果が低下するおそれがある。一方、後述するように、Ｔｉ含有量を３．０重量％より多くしても、電極の剪断強さは向上し難くなる。Ｔｉの含有量が多すぎると、Ｔｉの電気抵抗率はＡｌよりも大きいことから、電極の抵抗が上昇し、通電効率の低下や素子温度の上昇につながるおそれがある。
【００２７】
電極の機械的強度と抵抗率とのバランスの観点から、Ｔｉ含有量は０．８〜２．０重量％であることが好ましい。Ｔｉ含有量が２．０重量％であれば、電極の機械的強度の向上は十分に達成される一方、Ｔｉの抵抗率はＡｌよりも高いことから、Ｔｉ含有量が２．０重量％以下であると、抵抗率の上昇が抑えられる。より優れた機械的強度を有する電極が得られることから、Ｔｉ含有量は１．２〜２．０重量％であることがより好ましい。
【００２８】
本実施形態の半導体装置におけるシリコン（Ｓｉ）含有量は、電極の総量に対して０．５〜１．０重量％である。Ｓｉの含有量は、半導体装置の製造工程において行われる熱処理の温度に基づいて設定される。半導体装置の製造工程において、基板と電極との界面にある抵抗部分を除去し、界面の接続性を改善する目的で、半導体基板の表面に電極を設けた後、水素雰囲気下、４００〜５００℃で熱処理（シンター処理）を行うことが試みられている。図２にＡｌ−Ｓｉ合金の固溶状態を表す状態図を示す。図２に示す通り、４００〜５００℃におけるＡｌに対するＳｉの固溶限界はおよそ０．３〜０．８重量％である。Ａｌスパイクの発生を抑止するためには、Ａｌ−Ｓｉ合金からなる電極におけるＳｉの含有量が、熱処理温度でのＡｌに対するＳｉの固溶限界を超えていなければならない。その一方で、Ａｌに固溶できないＳｉは熱処理後にＳｉノジュールを形成するため、Ｓｉノジュールの形成を抑制する観点からは、Ｓｉ含有量が多すぎることは好ましくない。
【００２９】
これらの理由から、本実施形態の電極はＳｉを上記範囲の含有量で含有するものとする。即ち、Ｓｉ含有量が０．５重量％未満であると、熱処理時の温度でのＡｌに対するＳｉの固溶限界がＳｉ含有量を超えて、基板のＳｉがＡｌに拡散し、それに応じて電極のＡｌが基板に拡散して、Ａｌスパイクが引き起こされるおそれがある。Ｓｉ含有量が１．０重量％を超えると、熱処理後の電極において、より多くのＳｉノジュールが発生するおそれがある。
【００３０】
熱処理後のＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる電極において、固溶限界を超える過剰量のＳｉの一部は、同じく固溶限界を超える過剰量のＴｉの一部と反応し、チタンシリサイド（ＴｉＳｉｘ）となって電極中に存在するものと考えられる。また、固溶限界を超える過剰のＴｉの一部は、Ａｌと反応し、ＴｉＡｌ３となって電極中に存在するものと考えられる。
【００３１】
本実施形態の半導体装置におけるＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる電極は、本実施形態の半導体装置が有する効果が阻害されない限り、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ以外の金属および非金属物質を含有していてもよい。
【００３２】
本実施形態のＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる電極は、含まれる金属結晶の平均粒子径が１μｍ以下であることが好ましい。金属結晶の平均粒子径が１μｍ以下になると、金属結晶の粒度分布の広がりが抑えられ、機械的強度が膜全体において一様に向上したＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金膜が得られるためである。また、金属結晶の平均粒子径が０．８μｍ以下である本実施形態の電極は、より優れた剪断強さを有する。金属結晶の平均粒子径の下限は限定されるものではないが、例えば０．０１μｍ以上、好ましくは０．１μｍ以上である。
【００３３】
本実施形態の半導体装置において、電極の厚さが４μｍ以上６μｍ以下である場合に、電極が、Ｔｉ含有量が０．８〜２．０重量％、Ｓｉ含有量が０．５〜１．０重量％、平均粒子径が１μｍ以下である態様は、特に好ましい態様の一つである。
【００３４】
本実施形態のＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる電極を半導体基板上に設ける方法としては、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、めっき法等の公知の手段が挙げられる。本実施形態のＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる電極は、組成の制御が容易であること、および、所望する電極の厚さの範囲等から、スパッタ法により形成されることが好ましい。なお、本実施形態の半導体装置におけるＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる電極は、図１に示す通り半導体基板に直接接するように設けられてもよく、他の層を介して半導体基板上に設けられていてもよい。
【００３５】
半導体装置の更なる高出力化の要求を満たすため、電極の厚膜化が図られる。しかしながら、スパッタ法により金属膜を設ける場合、その設けられる膜の厚さに比例して、金属膜を構成する金属結晶の粒子径が増大することが知られている。金属結晶の粒子径が増大すると、金属膜の機械的強度が低下するおそれがある。それに対して、本実施形態のＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる電極を用いることにより、電極の厚膜化と、電極を構成する金属結晶の微細化を同時に達成し、上記範囲の厚さを有する本実施形態の電極において、高温条件下での使用に耐えうる機械的強度を得ることができる。
【００３６】
本実施形態のＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる電極は、機械的強度、特に引張り応力に関する耐力が向上している。本明細書において「耐力」とは、引張り応力に関する耐力であり、材料を引張り変形して途中で変形を止めたときに、例えば０．２％の永久歪みが残るような応力の大きさを言う。このときの耐力は剪断強さに比例するため、Ａｌ合金電極の引張り変形に対する耐力は、剪断強さを測定することにより評価される。
【００３７】
電極膜の剪断強さはＳＡＩＣＡＳ（Surface And Interfacial Cutting Analysis System）法により測定することができる。ＳＡＩＣＡＳ法は、被着体の剥離強度および剪断強さを測定する方法であり、すくい角、にげ角および刃幅を有する鋭利な切刃を用いて、被着体の表面から界面にかけて切削および剥離することにより測定が行われる。ＳＡＩＣＡＳ法では、剥離強度は切刃にかかる水平方向の力（刃幅あたりの水平方向の力）として求められ、剪断強さは切削理論に基づいて水平方向の力、切込みの深さおよび剪断角から求められる。ＳＡＩＣＡＳ法による電極膜の剪断強さは、ダイプラ・ウィンテス社製表面・界面物性解析装置（ＤＮ−ＧＳ型）を用いて測定することができる。
【００３８】
本実施形態のＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる電極の組成は、グロー発光放電分光法（ＧＤ−ＯＥＳ法：Glow Discharge Optical Emission Spectrometry）により定量的に測定される。ＧＤ−ＯＥＳ法は、Ａｒのグロー放電領域内で膜試料をスパッタし、スパッタされた原子のＡｒプラズマ内における発光を連続的に分光することにより、膜試料の厚さ方向の元素分布を測定する手法である。
【００３９】
電極における金属結晶の平均粒子径は、ＥＢＳＤ（Electron Backscatter Diffraction：電子後方散乱回折）法により測定される。ＥＢＳＤ法では、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査電子顕微鏡）内で試料表面に電子線を入射したときに生じる反射電子の回折像（菊池パターン）を測定し、これを解析することにより、入射位置ごとの結晶方位が得られる。電子線を試料表面に２次元で走査させ、所定の間隔ごとに回折像を解析することによって、試料表面の結晶方位分布が得られる。得られた結晶方位分布を分析することにより、試料表面における結晶の種類および各結晶ごとの平均粒子径を測定することができる。
【００４０】
図３に、Ａｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる膜における、Ｔｉ含有量（重量％）と剪断強さ（ＭＰａ）との関係を示す。Ｔｉ含有量が０重量％（Ｔｉを含有しない）、０．８重量％、１．１重量％、１．３重量％または３．２重量％であり、Ｓｉ含有量が約１重量％であり、残部がＡｌである合金を用いて、膜厚が５μｍである合金膜をスパッタ法により形成した。形成された合金膜の剪断強さを、表面・界面物性解析装置（ダイプラ・ウィンテス株式会社製、ＳＡＩＣＡＳ（商標）  ＤＮ−ＧＳ型）を用いて、ＳＡＩＣＡＳ法により測定した。図３に示す曲線は、これらの測定結果を基に描かれた近似曲線である。
【００４１】
図３から明らかな通り、Ｔｉ含有量が０重量％から増えるに従い、剪断強度が急激に上昇する。Ｔｉ含有量がおよそ０．８重量％を超えると、やがて曲線の傾きは緩やかになり、Ｔｉ含有量が２．０重量％を超えると、剪断強度は略一定値に近づき、それ以上の上昇は見られない。
【００４２】
図４に、Ａｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる膜における、Ｔｉ含有量（重量％）と金属結晶の平均粒子径（μｍ）との関係を示す。Ｔｉ含有量が０重量％（Ｔｉを含有しない）、１．０重量％または３．２重量％であり、Ｓｉ含有量が１．０重量％であり、残部がＡｌである合金を用いて、厚さが５μｍである合金膜をスパッタ法により形成した。形成された合金膜の平均粒子径を、ＥＢＳＤ法により測定した。ＥＢＳＤ法による測定は、クロスセクションポリッシャ（商標）（ＣＰ）（日本電子株式会社製、ＳＭ−０９０１０）、熱電界放射型走査電子顕微鏡（ＴＦＥ−ＳＥＭ：Thermally-Assisted Field Emission Scanning Electron Microscope）（日本電子株式会社製、ＪＳＭ−６５００Ｆ）、エネルギー分散法Ｘ線分析計（ＥＤＳ：Energy Dispersive X-ray Spectroscope）（ＥＤＡＸ社製、Ｇｅｎｅｓｉｓ−Ｓ−ＵＴＷ）、および、スロースキャンＣＣＤカメラ（ＴＳＬ社製、ＤｉｇｉＶｉｅｗＩＶ）を用いて行った。図４に示す曲線は、これらの測定結果を基に描かれた近似曲線である。図５に、ＥＢＳＤ法により測定された、上記の各Ｔｉ含有量を有するＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金膜の結晶方位分布、および、当該結晶方位分布の解析により得られた金属結晶の粒度分布を示す。
【００４３】
図４に記載された平均粒子径は、Ｔｉ含有量が０重量％から増えるに従って急激に小さくなるが、Ｔｉ含有量がおよそ０．８重量％を超えると曲線の傾きは緩やかになり、やがて平均粒子径は一定値に近づく。この曲線の傾きから、金属結晶の平均粒子径が１μｍ以下になると、Ａｌ合金膜においてＴｉ含有量の局所的な濃淡が生じても、金属結晶の粒度分布の広がりが抑えられると考えられる。このことは、図５におけるＴｉ含有量が１．０重量％または３．２重量％である合金膜における金属結晶の粒度分布からも、明らかである。
【００４４】
図３と図４との対比から、Ａｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金膜の剪断強度と金属結晶の平均粒子径とは反比例の関係にあり、金属結晶の平均粒子径が小さくなるほど、Ａｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金膜の剪断強さ、即ちＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金膜の耐力が向上することが理解される。特に、金属結晶の平均粒子径が１μｍ以下、好ましくは０．８μｍ以下である場合、本実施形態のＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金膜は、Ｔｉを含有しないＡｌ−Ｓｉ合金膜の剪断強さに比較しておよそ２倍またはそれ以上の顕著に優れた剪断強さを有する。
【００４５】
図１に示す半導体装置１００の製造方法を説明する。まず、半導体基板１０にＩＧＢＴを形成する。ＩＧＢＴの製造方法は、通常のＩＧＢＴの製造方法が適用できる。例えば、コレクタ層上にエピタキシャル成長を用いてｎ型層を成長させた後、イオン注入法などを用いて、ベース層、チャネル層およびエミッタ層を形成する。そして、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法を用いてトレンチを形成した後、トレンチ側壁を拡散炉等を用いて酸化しゲート絶縁膜１４を形成し、トレンチ内に多結晶シリコンを埋め込むなどしてゲート電極１２を形成する。その後、層間絶縁膜１６を形成する。
【００４６】
次に、半導体基板１０上に本実施形態のＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金からなる膜を、例えばスパッタ法により形成する。次いで、レジストをＡｌ−Ｔｉ−Ｓｉ合金膜の表面に塗布した後に、フォトリオソグラフィ法を用いてレジストをパターニングし、ＲＩＥ法を用いて表面電極２０および図示しないゲート電極用パッドなどを形成する。
【００４７】
次に半導体基板１０の裏面をグラインダーまたはラッピング機によって研磨し、半導体基板１０の厚さや裏面の平坦性を調整する。その後、例えばアルミニウムを主成分とする金属膜を例えばスパッタ法により形成して、裏面電極３０を形成する。
【００４８】
半導体装置１００は、表面電極２０および裏面電極３０を形成した後のいずれかの工程において、シンター処理が行われる。シンター処理は、半導体装置１００を、水素雰囲気下、例えば、４００〜５００℃で、１０〜６０分間熱処理することにより行われる。
【００４９】
表面電極２０を形成した後、保護膜としてのポリイミド層４０を形成する。ポリイミド層４０は、例えば、表面電極２０の全面にポリアミド酸溶液を塗布し、塗布層を乾燥し、熱処理等によってポリイミドの膜を形成した後、マスクパターンを用いてポリイミドの膜をエッチングすることにより、形成される。
【００５０】
次いで、第二表面電極２２および第三表面電極２４、並びに、第二裏面電極３２および第三裏面電極３４を形成する。第二裏面電極３２および第三裏面電極３４はスパッタ法等により形成する。
【００５１】
第二表面電極を無電解メッキ法で形成する工程を例示する。表面電極２０の露出部に形成されているアルミニウムの酸化膜を除去する。その後、半導体基板１０を塩化パラジウムまたは塩化亜鉛を主成分とする浴に浸漬し、表面電極２０のアルミニウムをパラジウムまたは亜鉛で置換し活性化する。余分なパラジウムまたは亜鉛を硝酸などで洗浄し、表面を調整する。その後、塩化ニッケルおよび硫酸ニッケルを主成分とし、次亜燐酸ナトリウム、ジメチルアミンボラン、水素化硼素化ナトリウムまたはヒドラジンを還元剤とする浴に浸漬し、ニッケルを析出させ、第二表面電極２２を形成する。
【００５２】
半導体基板１０をシアン化金カリウムを主成分とするシアン化金錯体を用いる置換金メッキ浴又は亜硫酸金、塩化金もしくはチオ硫酸金を主成分とする非シアン置換金メッキ浴へ浸漬して、第二表面電極２２の表面に、厚さ０．００５μｍから０．３μｍの金薄膜である第三表面電極２４を形成し、半導体装置１００が完成する。第二および第三裏面電極は、無電解メッキ法または置換金メッキ法で形成されてもよい。第二および第三の表裏の電極は、はんだ、ワイヤ、または金属箔等で外部端子と接続される。
【００５３】
本実施形態の半導体装置を、具体例として図１に示す縦型のトレンチゲート型ＩＧＢＴが設けられている半導体装置を挙げて説明したが、本実施形態の半導体装置は、この具体例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５４】
１０  半導体基板、１２  ゲート電極、１４  ゲート絶縁膜、１６  層間絶縁膜、２０  表面電極、２２  第二表面電極、２４  第三表面電極、３０  裏面電極、３２  第二裏面電極、３４  第三裏面電極、４０  ポリイミド層、１００  半導体装置。
【図１】
2016111227.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年1月15日(2016.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2016111227.tif 000008