(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の第１の半導体層と
第１の半導体の表面より形成された第２導電型の第２の半導体層と
第２の半導体層中に形成された第１導電型の第３の半導体層と
第３の半導体層，第１の半導体層，第２の半導体層表面に形成されたゲート酸化膜と
ゲート酸化膜上に形成されたゲート電極と
ゲート電極をおおう絶縁膜と
絶縁膜上に形成され、第２及び第３の半導体層とオーミック接触する電極と電極上に設けられたワイヤを有する半導体装置において
上記電極はアルミニウムであり、かつ電極と絶縁膜間にバリア層が設けられており、
該バリア層がモリブデンシリサイドであり、
該モリブデンシリサイドの厚さが６００オングストローム以上であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１の半導体装置を使用したモジュール。
【請求項３】
請求項２のモジュールを使用したインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＭＯＳゲートを有する半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パワーMOSFETや絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated gate bipolartransistor以下ＩＧＢＴと称す）などのＭＯＳゲートをもちかつ大きな電流を制御する素子では、表面に多数のＭＯＳセルを形成し、縦方向に電流を流す。図１にＩＧＢＴを例として断面構造を示す。ｐ+ 層上にｎ- 層が形成され、ｎ- 層表面より多数のｐ層が形成されている。ｐ層内部には、ｎ+ 層が形成されている。また、ｎ+ 層，ｐ層，ｎ- 層にわたって表面にゲート酸化膜、さらにその上にゲート電極が設けられＭＯＳゲートを構成している。ゲート電極は絶縁膜によりおおわれ、表面をおおうエミッタ電極と絶縁されている。エミッタ電極はｐ層と
ｎ+ 層にオーミック接触している。また反対面（裏面）にはｐ+ 層と裏面電極がオーミック接触し、コレクタ電極となっている。
【０００３】
上記の構造の素子では、従来は、ＭＯＳゲートを設けないところにパットを設けワイヤボンデイングする方法であったが、導通面積を増やすために、エミッタ電極に直接ワイヤボンデイングする方法が一般的に利用されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、エミッタ電極として、アルミニウムシリコン合金が使われてきた。これは、純粋なアルミニウムではシリコンがアルミニウムに拡散するため、ｐｎ接合が破壊されるため、それを防止するためである。パワーMOSFETやＩＧＢＴでは大きな電流が流れるため、ワイヤは数１００μｍの太いものを使用する。このワイヤをボンデイングするときの衝撃を緩和するためＬＳＩで使われるより厚い  （３μｍ以上）アルミニウムシリコン合金を堆積して使用している。このため、堆積中にアルミニウムシリコン合金中のシリコンが集まってできるシリコン残さが成長しやすい。シリコン残さは堆積とともに大きくなるため表面付近の面積は小さく厚くあるに従って大きくなる。このため、表面付近がとがった形状となる。このシリコン残さ上にワイヤが打たれると、シリコン残さ先端に力が集中し、絶縁膜にクラックが入り、エミッタ電極とゲート電極の絶縁が破壊されるという問題があった。本発明は、従来と同等の主耐圧歩留まりを維持したまま、ワイヤボンデイング時の歩留まりを向上した半導体装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題を解決するため、ＭＯＳゲートとその上にエミッタ電極が設けられさらにエミッタ電極にワイヤがボンデイングされている半導体装置において、エミッタ電極に純粋なアルミニウムが設けられ、かつエミッタ電極とMOSゲート間にバリア層を設けるものである。
【０００６】
純粋なアルミニウムを使用することによりシリコン残さをなくすことができる。これによりワイヤボンデイング時に発生するクラックを防止できワイヤボンデイング時の歩留まりを向上できる。さらに、バリア層によりシリコンがアルミニウムに拡散しｐｎ接合が破壊するのを防止できるため、従来と同等の主耐圧歩留まりが得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下実施例を図面を使って、詳細に説明する。図２は、本発明の第１の実施例を示す。ｎ- 層表面１より多数のｐ層２が形成されている。ｐ層２内部には、
ｎ+ 層３が形成されている。また、ｎ+ 層３，ｐ層２，ｎ- 層１にわたって表面にゲート酸化膜１０、さらにその上にゲート電極１１が設けられＭＯＳゲートを構成している。ゲート電極１１は絶縁膜１２によりおおわれ、表面をおおうエミッタ電極２０と絶縁されている。エミッタ電極２０はｐ層２とｎ+ 層３にオーミック接触している。エミッタ電極２０上にはワイヤ３０がボンデイングされている。また、エミッタ電極２０と絶縁膜１２間にはバリア層２１が設けられている。エミッタ電極２０は純粋なアルミニウムにより形成されている。
【０００８】
純粋なアルミニウムを使用することによりシリコン残さをなくすことができる。これによりワイヤボンデイング時に発生するクラックを防止できワイヤボンデイング時の歩留まりを向上できる。さらに、バリア層によりシリコンがアルミニウムに拡散しｐｎ接合が破壊するのを防止できるため、従来と同等の主耐圧歩留まりが得られる。
【０００９】
バリア層２０としては、シリコンとの接触抵抗が小さいこと、高温の熱処理に耐えられること、従来のシリコンプロセスになじみやすいことからモリブデンシリサイドが望ましい。ところで、バリア層があまり薄いとシリコンが拡散してくるため、主耐圧歩留まりが低下する。図３は、モリブデンシリサイドの厚さと主耐圧歩留まりの関係を示したものである。モリブデンシリサイドの厚さが６００オングストローム以上で主耐圧不良が０になっている。これより、バリア層としてモリブデンシリサイドを使用する場合６００オングストローム以上必要である。
【００１０】
図４は、本発明の半導体装置をモジュールに組んだときの例である。絶縁板
５０上にはコレクタ配線５１，エミッタ配線５２，ゲート配線５３が設けられている。コレクタ配線５１上にはチップ６０が設けられ、コレクタ配線５１と図には現れていない裏面電極を通じてコレクタが接続されている。チップ６０表面にはゲートパット４０が設けられ、さらに導通領域は保護膜が部分的に取り除かれエミッタパット４１が設けられている。ゲートパット４０とゲート配線５３はゲートワイヤ３１により、またエミッタパット４１とエミッタ配線５２はエミッタワイヤ３２により接続されている。従来は、あまり強い力でワイヤをボンデイングするとシリコン残さによるクラックで不良が多発するため、弱い力でつけていた。本発明の半導体装置ではシリコン残さがないため、従来より強い力でボンデイングできるためワイヤに電流を繰り返し加えたときワイヤがはがれるまでの寿命を延ばすことができる。
【００１１】
図５は、本発明の半導体装置を使って構成したモータ駆動用インバータ回路の例を示す。図面の記号では半導体装置は１個しか示していないが、大電流を流すため、複数個の半導体装置が並列に接続されている。半導体装置２００には逆並列にダイオード２０１が接続されており、半導体装置が２個直列に接続され１相が形成されている。半導体装置が接続された中点より出力がでており、モータ
２０６と接続されている。上アーム側の半導体装置２００ａ,２００ｂ,２００ｃ，２００ｄのコレクタは共通であり、整流回路の高電位側と接続されている。また、下アーム側の半導体装置２００ｄ，２００ｅ，２００ｆのエミッタは共通であり、整流回路のアース側と接続されている。整流回路２０３は、交流２０２を直流に変換する。半導体装置２００は、この直流を受電し、再度交流に変換してモータを駆動する。上下の駆動回路２０４，２０５は、半導体装置のゲートに駆動信号を伝え、所定の周期で半導体装置をオン，オフさせる。本発明の半導体装置を組み込んだモジュールではワイヤに電流を繰り返し流したときワイヤがはがれるまでの時間が長くなるので、インバータの信頼性を向上させることができる。
【００１２】
【発明の効果】
純粋なアルミニウムを使用することによりシリコン残さをなくすことができる。これによりワイヤボンデイング時に発生するクラックを防止できワイヤボンデイング時の歩留まりを向上できる。さらに、バリア層によりシリコンがアルミニウムに拡散しｐｎ接合が破壊するのを防止できるため、従来と同等の主耐圧歩留まりが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例。
【図２】本発明の実施例。
【図３】モリブデンシリサイド厚と主耐圧不良の関係。
【図４】本発明を使用したモジュール。
【図５】本発明のＩＧＢＴを使ったインバータ回路。
【符号の説明】
１…ｎ- 層、２…ｐ層、３…ｎ+ 層、１０…ゲート酸化膜、１１…ゲート電極、１２…絶縁膜、２０…純粋なアルミニウム、２１…バリア層、３０…ワイヤ、３１…ゲートワイヤ、３２…エミッタワイヤ、４０…ゲートパット、４１…エミッタパット、５１…コレクタ配線、５２…エミッタ配線、５３…ゲート配線、
６０…チップ、２００…ＩＧＢＴ、２０１…ダイオード、２０２…交流電源、
２０３…整流回路、２０４…上アーム駆動回路、２０５…下アーム駆動回路、
２０６…モータ。
【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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