JP2013038351A - 電力用半導体装置 - Google Patents

電力用半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2013038351A
JP2013038351A JP2011175472A JP2011175472A JP2013038351A JP 2013038351 A JP2013038351 A JP 2013038351A JP 2011175472 A JP2011175472 A JP 2011175472A JP 2011175472 A JP2011175472 A JP 2011175472A JP 2013038351 A JP2013038351 A JP 2013038351A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor device
conductive members
power semiconductor
electrically connected
conductive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2011175472A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideki Hayashi
秀樹 林
Nobuo Shiga
信夫 志賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2011175472A priority Critical patent/JP2013038351A/ja
Priority to PCT/JP2012/059669 priority patent/WO2013021684A1/ja
Priority to US13/557,695 priority patent/US20130037824A1/en
Publication of JP2013038351A publication Critical patent/JP2013038351A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/8213—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using SiC technology
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76—Making of isolation regions between components
    • H01L21/761—PN junctions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76—Making of isolation regions between components
    • H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
    • H01L21/76264—SOI together with lateral isolation, e.g. using local oxidation of silicon, or dielectric or polycristalline material refilled trench or air gap isolation regions, e.g. completely isolated semiconductor islands
    • H01L21/76283—Lateral isolation by refilling of trenches with dielectric material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/8252—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using III-V technology
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/22—Connection or disconnection of sub-entities or redundant parts of a device in response to a measurement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0605—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits made of compound material, e.g. AIIIBV
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/0814—Diodes only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H01L29/0692—Surface layout
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66053—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
    • H01L29/6606—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861—Diodes
    • H01L29/872—Schottky diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Element Separation (AREA)

Abstract

【課題】基板の欠陥に起因した歩留まりの低下を抑制しつつ、容易に製造することができる電力用半導体装置を提供する。
【解決手段】セル電極１５０は、半導体基板１３０上に設けられており、セル構造ＣＬのそれぞれに設けられている。セル電極１５０は、２以上のセル電極１５０を含むグループ１５０ａ〜１５０ｃに分けられている。導電部材１６０ａ〜１６０ｃはグループ１５０ａ〜１５０ｃのそれぞれに電気的に接続されている。導電部材１６０ａ〜１６０ｃは使用部ＵＤおよび非使用部ＮＤを有する。使用部ＵＤは、互いに電気的に接続された２以上の導電部材１６０ａおよび１６０ｂを有する。非使用部ＮＤは、導電部材１６０ａ〜１６０ｃの少なくとも１つを有し、かつ使用部ＵＤと電気的に絶縁されている。
【選択図】図１

Description

本発明は電力用半導体装置に関し、特に、セル構造を有する電力用半導体装置に関する。
近年、シリコン（Ｓｉ）に代わって炭化珪素（ＳｉＣ）またはＧａＮ（窒化珪素）から作られた基板を用いた半導体装置の開発が進められている。Ｓｉ基板に比して、ＳｉＣ基板およびＧａＮ基板は結晶の品質と基板の大きさとを両立させることが難しく、このため大きな基板が形成された場合は欠陥を含みやすい。たとえばＳｉＣ基板においてはマイクロパイプと呼ばれる結晶欠陥が生じやすいことがよく知られている。
電力用半導体装置は通常の半導体装置に比して大きな電流を扱うことが多く、比較的の大きな基板を必要とする場合が多い。このため、上述した理由で基板に欠陥が含まれやすく、この結果、歩留まりが低下しやすい。そこで、大きなＳｉＣ基板またはＧａＮ基板を有する半導体装置の歩留まりを確保するための方法が検討されている。
たとえば米国特許第６５１４７７９号明細書によれば、まず、同じタイプの複数の炭化ケイ素デバイスが所定のパターンで炭化ケイ素ウェハに形成される。次に、複数の炭化ケイ素デバイスのうち電気試験に合格したデバイス間が相互接続される。
米国特許第６５１４７７９号明細書
従来のセル構造を有する電力用半導体装置に対して上記米国特許明細書の技術が単に適用される場合、各セル構造のうち電気試験に合格したものが相互接続されると考えられる。しかしながら、セルの数が非常に多い場合や、各セルの大きさが非常に小さい場合、各セルごとに電気的接続を行うか否かを判別しそしてその接続を行うということは困難であった。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の欠陥に起因した歩留まりの低下を抑制しつつ、容易に製造することができる電力用半導体装置を提供することである。
本発明の電力用半導体装置は、複数のセル構造を有するものであって、半導体基板と、共通電極と、複数のセル電極と、複数の導電部材とを有する。半導体基板は炭化珪素および窒化ガリウムのいずれかから作られている。共通電極は複数のセル構造の各々の電極として半導体基板上に設けられている。複数のセル電極は、半導体基板上に設けられており、複数のセル構造のそれぞれに設けられている。複数のセル電極は、２以上のセル電極を含む複数のグループに分けられている。複数の導電部材は複数のグループのそれぞれに電気的に接続されている。複数の導電部材は使用部および非使用部を有する。使用部は、互いに電気的に接続された２以上の導電部材を有する。非使用部は、複数の導電部材の少なくとも１つを有し、かつ使用部と電気的に絶縁されている。
この電力用半導体装置によれば、使用部および非使用部が互いに電気的に絶縁されているので、使用部を用い、かつ非使用部を用いないことができる。これにより、非使用部が有する導電部材が接続されたグループに属するセル電極が半導体基板の欠陥に起因して不具合を有していても、この不具合の電力用半導体装置への影響を避けることができる。
またこの電力用半導体装置によれば、複数の導電部材の各々が電気的に接続されているグループには２以上のセル電極が含まれている。これにより、各導電部材を使用部に含めるか否かの選択によって、２以上のセル電極についてグループごとに一括して、使用部に含めるか否かを選択することができる。よって各セル電極について個別に使用部に含めるか否かを選択する場合に比して、工程を簡素化することができる。
好ましくは上記の電力用半導体装置は、使用部の複数の導電部材の各々に電気的に接続された端子部を有する。これにより、端子部を用いることで、使用部を用いかつ非使用部を用いないことができる。
好ましくは上記の電力用半導体装置において、端子部材と、使用部の複数の導電部材の各々とは、ワイヤボンディングによって接続されている。これにより、各端子部材を使用部に含めるか否かを、ワイヤボンディングを行うか否かによって容易に定めることができる。
好ましくは上記の電力用半導体装置において、端子部材と、使用部の複数の導電部材の各々とは、はんだボールによって接続されている。これにより、各端子部材を使用部に含めるか否かを、はんだボールを配置するか否かによって容易に定めることができる。
好ましくは上記の電力用半導体装置において、非使用部における複数の導電部材の少なくとも１つは絶縁体によって被覆されている。これにより、非使用部と使用部との間の電気的絶縁をより確実にすることができる。
好ましくは上記の電力用半導体装置は、複数のグループのそれぞれに対応して設けられた複数のゲート電極を有する。複数のゲート電極は制御部および非制御部を有する。制御部は、互いに電気的に接続された２以上のゲート電極を有する。非制御部は、複数のゲート電極の少なくとも１つを有し、かつ制御部と電気的に絶縁されている。
これにより制御部および非制御部が互いに電気的に絶縁されているので、制御部を用い、かつ非制御部を用いないことができる。これにより、非制御部が有するゲート電極が半導体基板の欠陥に起因して不具合を有していても、この不具合の電力用半導体装置への影響を避けることができる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、基板の欠陥に起因した歩留まりの低下を抑制しつつ、電力用半導体装置を容易に製造することができる
本発明の実施の形態１における電力用半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。 図１の電力用半導体装置の構成を概略的に示す回路図である。 本発明の実施の形態２における電力用半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。 図４の電力用半導体装置の製造方法の第１工程を概略的に示す断面図である。 図４の電力用半導体装置の製造方法の第２工程を概略的に示す断面図である。 図５の工程の変形例を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態３における電力用半導体装置の構成を概略的に示す平面図である。 図７の電力用半導体装置の製造方法の一工程を概略的に示す平面図である。 本発明の実施の形態４における電力用半導体装置の構成を概略的に示す回路図である。 図９の電力用半導体装置が有する複数の導電部材の構成を概略的に示す平面図である。 図９の電力用半導体装置が有する複数のゲート電極の構成を概略的に示す平面図である。 図９の電力用半導体装置が有するセル構造を概略的に示す断面図である。 図９の電力用半導体装置が有する半導体基板の不純物領域のレイアウトを概略的に示す平面図である。 本発明の実施の形態５における電力用半導体装置が有する素子間分離構造を概略的に示す断面図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
図１および図２に示すように、本実施の形態の電力用半導体装置１００は、各々がショットキーバリアダイオードとして機能する複数のセル構造ＣＬを有する。複数のセル構造ＣＬは互いに並列に電気的に接続されている。電力用半導体装置１００は、半導体基板１３０と、カソード電極１４０（共通電極）と、複数のアノード電極１５０（複数のセル電極）と、導電部材１６０ａ〜１６０ｃと、端子部１７０とを有する。
半導体基板１３０は炭化珪素および窒化ガリウムのいずれかから作られている。なお半導体基板１３０は多層構造を有していてもよく、ショットキバリアが形成される側の不純物濃度が相対的に低くされていることが好ましい。
カソード電極１４０はオーミック電極であり、複数のセル構造ＣＬの各々の電極として半導体基板１３０上（図１においては底面上）に設けられている。
複数のアノード電極１５０は、半導体基板１３０上（図１においては上面上）において、複数のセル構造ＣＬのそれぞれに設けられている。複数のアノード電極１５０は、各々が２以上のアノード電極１５０を含むグループ１５０ａ〜１５０ｃに分けられている。
導電部材１６０ａ〜１６０ｃはグループ１５０ａ〜１５０ｃのそれぞれに電気的に接続されている。具体的には、導電部材１６０ａ〜１６０ｃのそれぞれは、グループ１５０ａ〜１５０ｃに属する複数のアノード電極１５０に接するように形成されている。
導電部材１６０ａ〜１６０ｃは使用部ＵＤおよび非使用部ＮＤを有する。使用部ＵＤは、互いに電気的に接続された２以上の導電部材１６０ａおよび１６０ｂを有する。非使用部ＮＤは、導電部材１６０ａ〜１６０ｃの少なくとも１つである導電部材１６０ｃを有する。使用部ＵＤと非使用部ＮＤとは互いに電気的に絶縁されている。
端子部１７０は使用部ＵＤの導電部材１６０ａおよび１６０ｂの各々に電気的に接続されている。非使用部ＮＤの導電部材１６０ｃは端子部１７０と電気的に絶縁されている。
次に電力用半導体装置１００の製造方法について説明する。
まず半導体基板１３０上に、カソード電極１４０、アノード電極１５０、および導電部材１６０ａ〜１６０ｃが形成される。この時点では、導電部材１６０ａ〜１６０ｃの各々について、それが使用部ＵＤに属するのか非使用部ＮＤに属するのかはまだ決められていない。
次に、導電部材１６０ａ〜１６０ｃの各々と、カソード電極１４０との間の電気特性試験が行われる。たとえば導電部材１６０ａ〜１６０ｃの各々と、カソード電極１４０との間に所定の逆電圧が印加された場合の漏れ電流の値が測定される。
上記の試験の結果として、たとえば導電部材１６０ｃとカソード電極１４０との間の電気特性が規格を満たさなかったとすると、導電部材１６０ｃは非使用部ＮＤに含められ、他の導電部材１６０ａおよび１６０ｂが使用部ＵＤに含められる。すなわち、導電部材１６０ａおよび１６０ｂが互いに電気的に接続される一方、これらの導電部材１６０ａおよび１６０ｂと、導電部材１６０ｃとは電気的に接続されない。
以上により電力用半導体装置１００が得られる。
本実施の形態の電力用半導体装置１００によれば、使用部ＵＤおよび非使用部ＮＤが互いに電気的に絶縁されているので、使用部ＵＤを用い、かつ非使用部ＮＤを用いないことができる。これにより、非使用部ＮＤが有する導電部材１６０ｃが接続されたグループ１５０ｃに属するアノード電極１５０が半導体基板１３０の欠陥に起因して不具合を有していても、この不具合の電力用半導体装置１００への影響を避けることができる。
またこの電力用半導体装置１００によれば、導電部材１６０ａ〜１６０ｃの各々が電気的に接続されているグループ（グループ１５０ａ〜１５０ｃの各々）には２以上のアノード電極１５０が含まれている。これにより、各導電部材１６０ａ〜１６０ｃを使用部ＵＤに含めるか否かの選択によって、２以上のアノード電極１５０についてグループごとに一括して、使用部ＵＤに含めるか否かを選択することができる。よって各アノード電極１５０について個別に使用部ＵＤに含めるか否かを選択する場合に比して、工程を簡素化することができる。
具体的には、各アノード電極１５０が個別に端子部１７０に配線される場合に比して、配線を簡素化することができる。またこの配線の対象となる導電部材１６０ａおよび１６０ｃの各々は各アノード電極１５０に比して大きく形成することができ、それにより配線が容易となる。
なお本実施の形態においては導電部材１６０ａ〜１６０ｃが３つの場合について説明したが、この場合、少なくとも基板の約１／３が実質的に使用されなくなる。この割合を低減するために導電部材の数がより多くされてもよい。
また図１においてはグループ１５０ａ〜１５０ｃの各々に３つのアノード電極１５０が示されているが、各グループにより多くのセル電極が属してもよい。
また、電気特性の規格を満たす導電部材の数が、電力用半導体装置１００の使用部ＵＤの導電部材の設計上の数よりも多い場合、規格を満たす導電部材の一部が非使用部ＮＤに含められてもよい。これにより、使用部ＵＤが有する導電部材の数を所定の数とすることができる。
（実施の形態２）
図３に示すように、本実施の形態の電力用半導体装置１０１は、配線板１７１（端子部）と、はんだボール１９１と、絶縁体部１９９とを有する。配線板１７１は、実施の形態１における端子部１７０に対応しており、たとえば金属板である。
使用部ＵＤの導電部材１６０ａおよび１６０ｂの各々の上には、はんだボール１９１が設けられている。これにより、配線板１７１と、使用部ＵＤの導電部材１６０ａおよび１６０ｂの各々とは、はんだボール１９１によって接続されている。
また非使用部ＮＤの導電部材１６０ｃの上には、はんだボール１９１が設けられていない。これにより、配線板１７１と、非使用部ＮＤの導電部材１６０ｃとは、電気的に接続されていない。また非使用部ＮＤにおける導電部材１６０ｃ上には絶縁体部１９９が設けられている。これにより非使用部ＮＤは絶縁体によって被覆されている。
次に電力用半導体装置１０１の製造方法について説明する。
図４に示すように、半導体基板１３０上に、カソード電極１４０、アノード電極１５０、および導電部材１６０ａ〜１６０ｃが形成される。この時点では、導電部材１６０ａ〜１６０ｃの各々について、それが使用部ＵＤに属するのか非使用部ＮＤに属するのかはまだ決められていない。
次に、導電部材１６０ａ〜１６０ｃの各々と、カソード電極１４０との間の電気特性試験が行われる。たとえば導電部材１６０ａ〜１６０ｃの各々と、カソード電極１４０との間に所定の逆電圧が印加された場合の漏れ電流の値が測定される。
上記の試験の結果として導電部材１６０ｃとカソード電極１４０との間の電気特性が規格を満たさなかったとすると、導電部材１６０ｃは非使用部ＮＤに含められ、他の導電部材１６０ａおよび１６０ｂが使用部ＵＤに含められる。すなわち、導電部材１６０ａおよび１６０ｂが互いに電気的に接続される一方、これらの導電部材１６０ａおよび１６０ｂと、導電部材１６０ｃとは電気的に接続されない。
図５に示すように、具体的には、導電部材１６０ａ〜１６０ｃのうち、導電部材１６０ａおよび１６０ｂの各々の上にはんだボールが載置され、導電部材１６０ｃの上にははんだボールが載置されない。また導電部材１６０ｃ上に絶縁体部１９９が形成される。
次にはんだボール１９１を介して配線板１７１が導電部材１６０ａおよび１６０ｂの各々に接続される。
以上により電力用半導体装置１０１が得られる。
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の作用効果が得られる。また各導電部材を使用部ＵＤに含めるか否かを、はんだボール１９１を配置するか否かによって容易に定めることができる。
また絶縁体部１９９により、非使用部ＮＤと使用部ＵＤとの間の電気的絶縁をより確実にすることができる。なおこの電気的絶縁が絶縁体部１９９がなくても十分に確保できる場合は、絶縁体部１９９は省略され得る。
また図５の工程が行われる代わりに、図６に示すように、はんだボール１９１および絶縁体部１９９の少なくともいずれかが、まず配線板１７１上に形成されてもよい。その後、配線板１７１が導電部材１６０ａおよび１６０ｂ上に取り付けられることで、本実施の形態とほぼ同様の電力用半導体装置が得られる。
（実施の形態３）
図７に示すように、本実施の形態の電力用半導体装置１０２は配線パッド１７２（端子部）および複数のボンディングワイヤ１９２を有する。配線パッド１７２は、実施の形態１における端子部１７０に対応しており、たとえば、半導体基板１３０上に絶縁層（図示せず）を介して設けられている。ボンディングワイヤ１９２は、配線パッド１７２と、使用部ＵＤの導電部材１６０ａおよび１６０ｂの各々との間をワイヤボンディングによって接続するためのものである。
次に電力用半導体装置１０２の製造方法について説明する。
図８に示すように、半導体基板１３０上に、導電部材１６０ａ〜１６０ｃおよび配線パッド１７２が形成される。この時点では、導電部材１６０ａ〜１６０ｃの各々について、それが使用部ＵＤに属するのか非使用部ＮＤに属するのかはまだ決められていない。
次に、導電部材１６０ａ〜１６０ｃの各々と、カソード電極１４０（図８において図示せず）との間の電気特性試験が行われる。たとえば導電部材１６０ａ〜１６０ｃの各々と、カソード電極１４０との間に所定の逆電圧が印加された場合の漏れ電流の値が測定される。
上記の試験の結果として導電部材１６０ｃとカソード電極１４０との間の電気特性が規格を満たさなかったとすると、導電部材１６０ｃは非使用部ＮＤに含められ、他の導電部材１６０ａおよび１６０ｂが使用部ＵＤに含められる。すなわち、導電部材１６０ａおよび１６０ｂが互いに電気的に接続される一方、これらの導電部材１６０ａおよび１６０ｂと、導電部材１６０ｃとは電気的に接続されない。
具体的には、導電部材１６０ａ〜１６０ｃのうち、導電部材１６０ａおよび１６０ｂの各々の上にはボンディングワイヤ１９２が接合され、導電部材１６０ｃの上にはボンディングワイヤ１９２が接合されない。
以上により電力用半導体装置１０２が得られる。
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の作用効果が得られる。また各導電部材を使用部ＵＤに含めるか否かを、ボンディングワイヤ１９２を接合するか否かによって容易に定めることができる。
（実施の形態４）
図９に示すように、本実施の形態の電力用半導体装置２００はＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）である。電力用半導体装置２００は、各々がＭＩＳＦＥＴとして機能する複数のセル構造ＣＬを有する。複数のセル構造ＣＬは互いに並列に電気的に接続されている。なお電力用半導体装置２００はそのゲート絶縁膜として酸化膜を用いることができ、その場合は電力用半導体装置２００はＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。また本実施の形態においては、電力用半導体装置２００は縦型ＤｉＭＯＳＦＥＴ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ ＭＯＳＦＥＴ）である。
さらに図１０〜図１３に示すように、本実施の形態においては、セル構造ＣＬは平面視において略正六角形の形状を有する。電力用半導体装置２００は、半導体基板２３０と、ドレイン電極２４０（共通電極）と、複数のソース電極２５０と、導電部材２６０ａ〜２６０ｃと、ゲート電極３６０ａ〜３６０ｃと、端子部２７０と、端子部３７０と、ゲート絶縁膜２２６と、層間絶縁膜２２７とを有する。
ドレイン電極２４０（図１２）はオーミック電極であり、複数のセル構造ＣＬの各々の電極として半導体基板２３０上（図１２においては底面上）に設けられている。
複数のソース電極２５０は、半導体基板２３０上（図１２においては上面上）において、複数のセル構造ＣＬ（図１０）のそれぞれに設けられている。複数のソース電極２５０は、各々が２以上のソース電極２５０を含むグループ２５０ａ〜２５０ｃに分けられている。
導電部材２６０ａ〜２６０ｃはグループ２５０ａ〜２５０ｃのそれぞれに電気的に接続されている。具体的には、導電部材２６０ａ〜２６０ｃのそれぞれは、グループ２５０ａ〜２５０ｃに属する複数のソース電極２５０に接するように形成されている。導電部材２６０ａ〜２６０ｃは使用部ＵＤおよび非使用部ＮＤを有する。使用部ＵＤは、互いに電気的に接続された２以上の導電部材２６０ａおよび２６０ｂを有する。非使用部ＮＤは、導電部材２６０ａ〜２６０ｃの少なくとも１つである導電部材２６０ｃを有する。使用部ＵＤと非使用部ＮＤとは互いに電気的に絶縁されている。
端子部２７０は、使用部ＵＤの導電部材２６０ａおよび２６０ｂの各々に電気的に接続されている。非使用部ＮＤの導電部材２６０ｃは端子部２７０と電気的に絶縁されている。
ゲート電極３６０ａ〜３６０ｃはグループ２５０ａ〜２５０ｃのそれぞれに対応して設けられている。ゲート電極３６０ａ〜３６０ｃは互いに分離されている。ゲート電極３６０ａ〜３６０ｃは制御部ＵＣおよび非制御部ＮＣを有する。制御部ＵＣは、互いに電気的に接続された２以上のゲート電極３６０ａおよび３６０ｂを有する。非制御部ＮＣは、ゲート電極３６０ａ〜３６０ｃの少なくとも１つであるゲート電極３６０ｃを有する。制御部ＵＣと非制御部ＮＣとは互いに電気的に絶縁されている。
端子部３７０は、制御部ＵＣの導電部材２６０ａおよび２６０ｂの各々に電気的に接続されている。非制御部ＮＣの導電部材２６０ｃは端子部３７０と電気的に絶縁されている。
半導体基板２３０（図１２）は炭化珪素および窒化ガリウムのいずれかから作られている。半導体基板２３０は、単結晶基板２８０、バッファ層２２１、耐圧保持層２２２、ｐ領域２２３、ｎ+領域２２４、およびｐ+領域２２５を有する。
単結晶基板２８０およびバッファ層２２１はｎ型の導電型を有する。バッファ層２２１におけるｎ型の導電性不純物の濃度は、たとえば５×１０17ｃｍ-3である。またバッファ層２２１の厚さは、たとえば０．５μｍである。
耐圧保持層２２２は、バッファ層２２１上に形成されており、また導電型がｎ型の炭化珪素からなる。たとえば、耐圧保持層２２２の厚さは１０μｍであり、そのｎ型の導電性不純物の濃度は５×１０15ｃｍ-3である。
半導体基板２３０の上面には、導電型がｐ型である複数のｐ領域２２３が互いに間隔を隔てて形成されている。また上面には、各ｐ領域２２３の内部に位置するようにｎ+領域２２４が形成されている。またｐ+領域２２５は、上面からｐ領域２２３へｎ+領域２２４を貫くように形成されている。上面上においてｐ領域２２３は、ｎ+領域２２４および耐圧保持層２２２の間に挟まれ、かつゲート絶縁膜２２６を介してゲート電極３６０ａ〜３６０ｃに覆われたチャネル領域を有する。
半導体基板２３０の上面上において複数のｐ領域２２３の間から露出する耐圧保持層２２２上にはゲート絶縁膜２２６が形成されている。具体的には、ゲート絶縁膜２２６は、一方のｐ領域２２３におけるｎ+領域２２４上から、ｐ領域２２３、２つのｐ領域２２３の間において露出する耐圧保持層２２２、他方のｐ領域２２３および当該他方のｐ領域２２３におけるｎ+領域２２４上にまで延在するように形成されている。ゲート絶縁膜２２６上にはゲート電極３６０ａ〜３６０ｃが形成されている。また、ｎ+領域２２４およびｐ+領域２２５上にはソース電極２５０が形成されている。各ソース電極２５０上には導電部材２６０ａ〜２６０ｃのいずれかが形成されている。導電部材２６０ａ〜２６０ｃのそれぞれは半導体基板２３０の領域２３０ａ〜２３０ｃ（図１０）の上に配置されている。
本実施の形態の電力用半導体装置２００によれば、使用部ＵＤおよび非使用部ＮＤが互いに電気的に絶縁されているので、使用部ＵＤを用い、かつ非使用部ＮＤを用いないことができる。これにより、非使用部ＮＤが有する導電部材２６０ｃが接続されたグループ２５０ｃに属するソース電極２５０が半導体基板２３０の欠陥に起因して不具合を有していても、この不具合の電力用半導体装置２００への影響を避けることができる。
またこの電力用半導体装置２００によれば、導電部材２６０ａ〜２６０ｃの各々が電気的に接続されているグループ（グループ２５０ａ〜２５０ｃの各々）には２以上のソース電極２５０が含まれている。これにより、各導電部材２６０ａ〜２６０ｃを使用部ＵＤに含めるか否かの選択によって、２以上のソース電極２５０についてグループごとに一括して、使用部ＵＤに含めるか否かを選択することができる。よって各ソース電極２５０について個別に使用部ＵＤに含めるか否かを選択する場合に比して、工程を簡素化することができる。具体的には、各ソース電極２５０が個別に端子部２７０に配線される場合に比して、配線を簡素化することができる。またこの配線の対象となる導電部材２６０ａおよび２６０ｃの各々は各ソース電極２５０に比して大きく形成することができ、それにより配線が容易となる。
また制御部ＵＣおよび非制御部ＮＣが互いに電気的に絶縁されているので、制御部ＵＣを用い、かつ非制御部ＮＣを用いないことができる。これにより、非制御部ＮＣが有するゲート電極３６０ｃが半導体基板２３０の欠陥に起因して不具合を有していても、この不具合の電力用半導体装置２００への影響を避けることができる。
なお本実施の形態においてはセル構造ＣＬが略正六角形の形状を有するが、セル構造の形状は他の形状を有してもよく、たとえば長方形または正方形であってもよい。
（実施の形態５）
図１４に示すように、本実施の形態の電力用半導体装置においては、半導体基板２３０の上面側において、半導体基板２３０の領域２３０ａ〜２３０ｃ（図１０および図１１）の境界に、素子間分離構造２９０が設けられている。素子間分離構造２９０は、具体的には絶縁体が埋め込まれた溝部である。
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態４の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
本実施の形態によれば、たとえば領域２３０ｃ内の欠陥を経由した漏れ電流経路が形成されたとしても、その影響が領域２３０ｃに隣接する領域２３０ｂにまで及ぶことを抑制することができる。
なお上記においては電力用半導体装置としてダイオードおよびＭＯＳＦＥＴについて説明したが、電力用半導体装置はこれらに限定されるわけではなく、たとえばＪＦＥＴ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ ＦＥＴ）であってもよい。また上記においては電力用半導体装置として縦型のものについて説明したが、電力用半導体装置はこれらに限定されるわけではなく、横型であってもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１００，１０１，１０２，２００ 電力用半導体装置、１３０，２３０ 半導体基板、１４０ カソード電極（共通電極）、１５０ アノード電極（セル電極）、１５０ａ〜１５０ｃ，２４０ ドレイン電極（共通電極）、２５０ ソース電極（セル電極）、２５０ａ〜２５０ｃ グループ、１６０ａ〜１６０ｃ，１７０，２７０，３７０ 端子部、１７１ 配線板（端子部）、１７２ 配線パッド（端子部）、１９１ はんだボール、１９２ ボンディングワイヤ、１９９ 絶縁体部、２６０ａ〜２６０ｃ 導電部材、２９０ 素子間分離構造、３６０ａ〜３６０ｃ ゲート電極、ＣＬ セル構造、ＮＣ 非制御部、ＮＤ 非使用部、ＵＣ 制御部、ＵＤ 使用部。

Claims (6)

  1. 複数のセル構造を有する電力用半導体装置であって、
    炭化珪素および窒化ガリウムのいずれかから作られた半導体基板と、
    前記複数のセル構造の各々の電極として前記半導体基板上に設けられた共通電極と、
    前記半導体基板上に設けられ、前記複数のセル構造のそれぞれに設けられた複数のセル電極とを備え、
    前記複数のセル電極は、２以上の前記セル電極を含む複数のグループに分けられ、前記電力用半導体装置はさらに
    前記複数のグループのそれぞれに電気的に接続された複数の導電部材を備え、
    前記複数の導電部材は、互いに電気的に接続された２以上の前記導電部材を有する使用部と、前記複数の導電部材の少なくとも１つを有しかつ前記使用部と電気的に絶縁された非使用部とを含む、電力用半導体装置。
  2. 前記使用部の前記複数の導電部材の各々に電気的に接続された端子部をさらに備える、請求項１に記載の電力用半導体装置。
  3. 前記端子部と、前記使用部の前記複数の導電部材の各々とは、ワイヤボンディングによって接続されている、請求項２に記載の電力用半導体装置。
  4. 前記端子部と、前記使用部の前記複数の導電部材の各々とは、はんだボールによって接続されている、請求項２に記載の電力用半導体装置。
  5. 前記非使用部における前記複数の導電部材の前記少なくとも１つは絶縁体によって被覆されている、請求項４に記載の電力用半導体装置。
  6. 前記複数のグループのそれぞれに対応して設けられた複数のゲート電極をさらに備え、
    前記複数のゲート電極は、互いに電気的に接続された２以上の前記ゲート電極を有する制御部と、前記複数のゲート電極の少なくとも１つを有しかつ前記制御部と電気的に絶縁された非制御部とを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力用半導体装置。
JP2011175472A 2011-08-11 2011-08-11 電力用半導体装置 Withdrawn JP2013038351A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011175472A JP2013038351A (ja) 2011-08-11 2011-08-11 電力用半導体装置
PCT/JP2012/059669 WO2013021684A1 (ja) 2011-08-11 2012-04-09 電力用半導体装置
US13/557,695 US20130037824A1 (en) 2011-08-11 2012-07-25 Power semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011175472A JP2013038351A (ja) 2011-08-11 2011-08-11 電力用半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013038351A true JP2013038351A (ja) 2013-02-21

Family

ID=47668213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011175472A Withdrawn JP2013038351A (ja) 2011-08-11 2011-08-11 電力用半導体装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20130037824A1 (ja)
JP (1) JP2013038351A (ja)
WO (1) WO2013021684A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018133507A (ja) * 2017-02-17 2018-08-23 三菱電機株式会社 ショットキーバリアダイオード、ショットキーバリアダイオードの製造方法、半導体装置の製造方法、および電力変換装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002170784A (ja) * 2000-12-01 2002-06-14 Denso Corp 炭化珪素半導体装置及びその製造方法
JP3627238B2 (ja) * 2002-03-14 2005-03-09 日本電気株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP4557507B2 (ja) * 2002-06-13 2010-10-06 パナソニック株式会社 半導体デバイス及びその製造方法
JP4400441B2 (ja) * 2004-12-14 2010-01-20 三菱電機株式会社 半導体装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018133507A (ja) * 2017-02-17 2018-08-23 三菱電機株式会社 ショットキーバリアダイオード、ショットキーバリアダイオードの製造方法、半導体装置の製造方法、および電力変換装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013021684A1 (ja) 2013-02-14
US20130037824A1 (en) 2013-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5319084B2 (ja) 半導体装置
CN108735736B (zh) 半导体装置及其制造方法
JP5566540B2 (ja) 電力用半導体装置
US10403554B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP6424524B2 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
TW201234538A (en) Gallium nitride power devices using island topography
KR101236498B1 (ko) 전력 반도체장치
US20110298048A1 (en) Semiconductor device
JP2010016103A (ja) 半導体装置
WO2017047284A1 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
CN109564942A (zh) 半导体装置
JP2013232574A (ja) 炭化珪素半導体装置
JP5637093B2 (ja) 炭化珪素半導体装置
JP2018120879A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
WO2013021684A1 (ja) 電力用半導体装置
US8766278B2 (en) Silicon carbide semiconductor device
JP5618662B2 (ja) 半導体素子の特性測定方法および半導体装置の製造方法
JP6894544B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2009176884A (ja) 半導体装置
JP2013197566A (ja) 電力用半導体装置およびその製造方法
CN209119109U (zh) 一种具有倒流纵向沟道的mos器件
US20230034063A1 (en) Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
KR101339574B1 (ko) 절연 게이트형 바이폴라 트랜지스터
JP2012182199A (ja) 半導体装置
CN106981508B (zh) 具有垂直型跨接结构电极的水平式半导体元件

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20141104