JP2015032684A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce capacitance fluctuation due to rising of a die bond material during mounting.SOLUTION: A semiconductor device comprises: a semiconductor substrate 1; an insulating layer 2 formed on a first surface 11 of the semiconductor substrate 1; and a semiconductor layer 3 formed on the first surface 11 side of the semiconductor substrate 1 via the insulating layer 2. The semiconductor layer 3 includes: a drain region 33 of a first conductivity type; a well region 34 of a second conductivity type formed in a position different from the drain region 33; and a source region 35 exposed on the first surface 31 side opposite to a second surface 32 facing the insulating layer 2 and formed surrounded by the well region. A closed space 6 surrounded by the semiconductor substrate 1 and the insulating layer 2 is formed on the second surface 32 side of the semiconductor layer 3.

Description

本発明は、半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device.

従来、シリコン基板の表面にp層、n層が形成されている半導体中のキャリアが電界により移動するドリフト領域を持つ半導体装置において、シリコン基板の裏面を介して寄生容量が発生する。このため、半導体装置に電圧を印加したときにシリコン基板中の空乏層の影響を受けて理論値よりも耐圧が下がることが指摘されている。このような問題を解決する方法として、ドリフト領域が形成された部分の裏面側のシリコンを除去することが有効である(例えば特許文献1参照)。   Conventionally, in a semiconductor device having a drift region in which carriers in a semiconductor in which a p layer and an n layer are formed on the surface of a silicon substrate move due to an electric field, parasitic capacitance is generated via the back surface of the silicon substrate. For this reason, it has been pointed out that when a voltage is applied to the semiconductor device, the withstand voltage is lower than the theoretical value due to the influence of the depletion layer in the silicon substrate. As a method for solving such a problem, it is effective to remove silicon on the back side of the portion where the drift region is formed (see, for example, Patent Document 1).

特表2004−510329号公報JP-T-2004-510329

しかしながら、特許文献1に記載された従来の半導体装置では、実装時に、シリコンが除去された領域にダイボンド材(銀ペーストなど)がせり上がってくるため、容量が変動してしまう恐れがあった。言い換えると、特許文献1に記載された従来の半導体装置では、シリコンが除去された領域内にダイボンド材が侵入するために、絶縁層とダイボンド材との間の容量が変動してしまう恐れがあった。   However, in the conventional semiconductor device described in Patent Document 1, the die bond material (silver paste or the like) rises in a region where silicon is removed during mounting, and thus there is a possibility that the capacitance may fluctuate. In other words, in the conventional semiconductor device described in Patent Document 1, since the die bond material penetrates into the region from which the silicon has been removed, the capacitance between the insulating layer and the die bond material may fluctuate. It was.

本発明は上記の点に鑑みて為された発明であり、本発明の目的は、実装時のダイボンド材による容量変動を低減させることができる半導体装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device that can reduce capacitance variation due to a die bond material during mounting.

本発明の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の一表面上に形成された絶縁層と、前記絶縁層を介して前記半導体基板の前記一表面側に形成された半導体層とを備え、前記半導体層は、第1導電型のドレイン領域と、前記ドレイン領域と離間して形成された第2導電型のウェル領域と、前記絶縁層と対向する第2面とは反対側の第1面側に露出し前記ウェル領域に囲まれて形成された第1導電型のソース領域とを含み、前記半導体層において前記第2面側には、前記半導体基板および前記絶縁層で囲まれた閉空間が形成されていることを特徴とする。   The semiconductor device of the present invention comprises a semiconductor substrate, an insulating layer formed on one surface of the semiconductor substrate, and a semiconductor layer formed on the one surface side of the semiconductor substrate via the insulating layer, The semiconductor layer includes a first conductivity type drain region, a second conductivity type well region formed away from the drain region, and a first surface opposite to the second surface facing the insulating layer. A closed region surrounded by the semiconductor substrate and the insulating layer on the second surface side of the semiconductor layer. The source region of the first conductivity type is exposed to the side and is surrounded by the well region. Is formed.

この半導体装置において、前記閉空間が前記半導体基板より比誘電率の低い封止材で充填されていることが好ましい。   In this semiconductor device, the closed space is preferably filled with a sealing material having a relative dielectric constant lower than that of the semiconductor substrate.

この半導体装置において、前記閉空間と前記半導体基板とを絶縁する第2の絶縁層をさらに備えることが好ましい。   The semiconductor device preferably further includes a second insulating layer that insulates the closed space from the semiconductor substrate.

この半導体装置において、前記半導体層の前記第1面上に形成され前記ドレイン領域と電気的に接続されたドレイン電極と、前記半導体層の前記第1面上に形成され前記ウェル領域および前記ソース領域と電気的に接続されたソース電極と、前記半導体層の前記第1面上に形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極とをさらに備えることが好ましい。   In this semiconductor device, the drain electrode formed on the first surface of the semiconductor layer and electrically connected to the drain region, the well region and the source region formed on the first surface of the semiconductor layer And a source electrode electrically connected to the semiconductor layer, a gate insulating layer formed on the first surface of the semiconductor layer, and a gate electrode formed on the gate insulating layer.

本発明では、開口している空間が形成されている場合に比べて、実装時のダイボンド材のせり上がりによる容量変動を低減させることができる。   In the present invention, it is possible to reduce the capacity fluctuation due to the rise of the die bond material during mounting, compared to the case where the open space is formed.

実施形態1に係る半導体装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment. 実施形態2に係る半導体装置の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment. 実施形態3に係る半導体装置の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment.

以下の実施形態1〜3に係る半導体装置は、半導体基板および絶縁層で囲まれた閉空間が形成されている。   In the semiconductor devices according to the following first to third embodiments, a closed space surrounded by a semiconductor substrate and an insulating layer is formed.

実施形態1〜3では、半導体装置が半導体スイッチング素子として半導体リレーに用いられる場合について説明する。具体的には、半導体装置がフォトモスリレー(登録商標)用のMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である場合について説明する。すなわち、実施形態1〜3の半導体装置の各々は、発光素子と受光素子とともに上記リレーを構成する。   In the first to third embodiments, a case where a semiconductor device is used as a semiconductor switching element in a semiconductor relay will be described. Specifically, a case where the semiconductor device is a photo MOS relay (registered trademark) MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) will be described. That is, each of the semiconductor devices of Embodiments 1 to 3 constitutes the relay together with a light emitting element and a light receiving element.

半導体装置を上記リレーに用いる場合、リレーの出力端子間容量と抵抗との積で表わされる性能指数を小さくすることが好ましい。すなわち、リレーの出力端子間容量を小さくすることが好ましい。   When a semiconductor device is used for the relay, it is preferable to reduce the figure of merit expressed by the product of the capacitance between the output terminals of the relay and the resistance. That is, it is preferable to reduce the capacity between the output terminals of the relay.

上記リレーにおいて、リレーの出力端子間容量Coutは、MOSFET(半導体装置)の出力容量Cossの1/2とパッケージ容量Cpとの和となる。式で表わすと、Cout=Coss/2+Cpである。MOSFETの出力容量Cossは、ドレイン−ソース間容量Cdsとドレイン−ゲート間容量Cgdとドレイン−基板間容量Cdsubとの和となる。式で表わすと、Coss=Cds+Cgd+Cdsubである。   In the relay, the output terminal capacitance Cout of the relay is the sum of 1/2 of the output capacitance Coss of the MOSFET (semiconductor device) and the package capacitance Cp. Expressed by the equation, Cout = Coss / 2 + Cp. The output capacitance Coss of the MOSFET is the sum of the drain-source capacitance Cds, the drain-gate capacitance Cgd, and the drain-substrate capacitance Cdsub. Expressed as an equation, Coss = Cds + Cgd + Cdsub.

以下、図面を参照しながら、実施形態1〜3に係る半導体装置の詳細について説明する。   Hereinafter, the semiconductor device according to the first to third embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

(実施形態1)
実施形態1に係る半導体装置は、図1に示すように、半導体基板1と、絶縁層2と、N型(第1導電型)の半導体層3と、ゲート絶縁層4と、ゲート電極51と、ドレイン電極52と、ソース電極53とを備えている。本実施形態に係る半導体装置は、半導体基板1と絶縁層2と半導体層3とでSOI(Silicon On Insulator)構造を有している。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the first embodiment includes a semiconductor substrate 1, an insulating layer 2, an N-type (first conductivity type) semiconductor layer 3, a gate insulating layer 4, a gate electrode 51, and the like. , A drain electrode 52 and a source electrode 53 are provided. In the semiconductor device according to this embodiment, the semiconductor substrate 1, the insulating layer 2, and the semiconductor layer 3 have an SOI (Silicon On Insulator) structure.

半導体基板1は、例えば単結晶シリコンなどにより形成されている。   The semiconductor substrate 1 is made of, for example, single crystal silicon.

絶縁層2は、半導体基板1の第1表面(一表面)11上に形成されている。絶縁層2は、例えば酸化膜などである。酸化膜としては、例えばシリコン酸化膜などがある。   The insulating layer 2 is formed on the first surface (one surface) 11 of the semiconductor substrate 1. The insulating layer 2 is an oxide film, for example. Examples of the oxide film include a silicon oxide film.

半導体層3は、絶縁層2を介して半導体基板1の第1表面11側に形成されている。半導体層3は、例えばN型シリコン層などのN型半導体層である。   The semiconductor layer 3 is formed on the first surface 11 side of the semiconductor substrate 1 via the insulating layer 2. The semiconductor layer 3 is an N-type semiconductor layer such as an N-type silicon layer, for example.

半導体層3は、ドレイン領域33と、ウェル領域34と、ソース領域35と、ドリフト領域36とを含んでいる。ドレイン領域33は、N+型(第1導電型)のドレイン領域である。ドレイン領域33は、第1面31に露出している。ウェル領域34は、ドレイン領域33と離間して形成されたP型(第2導電型)のウェル領域である。ウェル領域34は、ドレイン領域33とは異なる位置において第1面31から第2面32に達するように形成されている。ソース領域35は、第1面(一面)31側にウェル領域34に囲まれて形成されたN+型(第1導電型)のソース領域である。ソース領域35は、ウェル領域34において第1面31に露出するように形成されている。ドリフト領域36は、ドレイン領域33端とウェル領域34端との間に介在する。   The semiconductor layer 3 includes a drain region 33, a well region 34, a source region 35, and a drift region 36. The drain region 33 is an N + type (first conductivity type) drain region. The drain region 33 is exposed on the first surface 31. The well region 34 is a P-type (second conductivity type) well region formed away from the drain region 33. The well region 34 is formed so as to reach the second surface 32 from the first surface 31 at a position different from the drain region 33. The source region 35 is an N + type (first conductivity type) source region formed on the first surface (one surface) 31 side surrounded by the well region 34. The source region 35 is formed so as to be exposed on the first surface 31 in the well region 34. The drift region 36 is interposed between the end of the drain region 33 and the end of the well region 34.

ゲート絶縁層4は、半導体層3の第1面31上に形成されている。ゲート絶縁層4は、半導体層3においてソース領域35とドリフト領域36との間の部位上に形成されている。ゲート絶縁層4としては、例えば酸化膜などが用いられる。   The gate insulating layer 4 is formed on the first surface 31 of the semiconductor layer 3. The gate insulating layer 4 is formed on a portion of the semiconductor layer 3 between the source region 35 and the drift region 36. For example, an oxide film is used as the gate insulating layer 4.

ゲート電極51は、ゲート絶縁層4上に形成されている。ゲート電極51は、ゲート電極パッド(図示せず)と電気的に接続されている。   The gate electrode 51 is formed on the gate insulating layer 4. The gate electrode 51 is electrically connected to a gate electrode pad (not shown).

ドレイン電極52は、半導体層3のドレイン領域33上に形成されている。ドレイン電極52は、ドレイン領域33と電気的に接続されている。ドレイン電極52は、ドレイン電極パッド(図示せず)と電気的に接続されている。   The drain electrode 52 is formed on the drain region 33 of the semiconductor layer 3. The drain electrode 52 is electrically connected to the drain region 33. The drain electrode 52 is electrically connected to a drain electrode pad (not shown).

ソース電極53は、半導体層3の第1面31上においてウェル領域34とソース領域35とを跨ぐように形成されている。ソース電極53は、ウェル領域34およびソース領域35と電気的に接続されている。ソース電極53は、ソース電極パッド(図示せず)と電気的に接続されている。   The source electrode 53 is formed on the first surface 31 of the semiconductor layer 3 so as to straddle the well region 34 and the source region 35. The source electrode 53 is electrically connected to the well region 34 and the source region 35. The source electrode 53 is electrically connected to a source electrode pad (not shown).

このような半導体装置において、半導体層3の第2面32側すなわち絶縁層2側には、閉空間6が形成されている。閉空間6は、半導体基板1および絶縁層2で囲まれている。すなわち、半導体基板1のうち、ドレイン領域33およびウェル領域34の一部の第2面32側のシリコンが除去されて閉空間6が形成されている。シリコンの比誘電率が12であるのに対し、空気の比誘電率が1.0006であるから、半導体基板1がシリコン基板である場合、半導体基板1よりも比誘電率が低い領域として、半導体基板1の第2表面12まで貫通しない閉空間6が形成されている。   In such a semiconductor device, a closed space 6 is formed on the second surface 32 side of the semiconductor layer 3, that is, on the insulating layer 2 side. The closed space 6 is surrounded by the semiconductor substrate 1 and the insulating layer 2. That is, silicon on the second surface 32 side of the drain region 33 and the well region 34 in the semiconductor substrate 1 is removed to form the closed space 6. Since the relative dielectric constant of silicon is 12, whereas the relative dielectric constant of air is 1.0006, when the semiconductor substrate 1 is a silicon substrate, the region having a lower relative dielectric constant than the semiconductor substrate 1 is defined as a semiconductor. A closed space 6 that does not penetrate to the second surface 12 of the substrate 1 is formed.

ここで、ドレイン−基板間容量Cdsubは、半導体基板1の容量C1と閉空間6の容量C2と絶縁層2の容量C3とで求められる。具体的には、1/Cdsub=1/C1+1/C2+1/C3である。半導体基板1の容量C1は、半導体基板1の比誘電率ε1と真空の誘電率ε0と半導体基板1の厚みt1と面積A1とで求められる。式で表わすと、C1=ε1・ε0・A1/t1となる。閉空間6の容量C2は、閉空間6の比誘電率ε2と真空の誘電率ε0と閉空間6の距離t2と面積A2とで求められる。式で表わすと、C2=ε2・ε0・A2/t2となる。絶縁層2の容量C3は、絶縁層2の比誘電率ε3と真空の誘電率ε0と絶縁層2の厚みt3と面積A3とで求められる。式で表わすと、C3=ε3・ε0・A3/t3となる。   Here, the drain-substrate capacitance Cdsub is obtained by the capacitance C1 of the semiconductor substrate 1, the capacitance C2 of the closed space 6, and the capacitance C3 of the insulating layer 2. Specifically, 1 / Cdsub = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3. The capacitance C1 of the semiconductor substrate 1 is determined by the relative dielectric constant ε1 of the semiconductor substrate 1, the dielectric constant ε0 of vacuum, the thickness t1 of the semiconductor substrate 1, and the area A1. Expressed as an equation, C1 = ε1 · ε0 · A1 / t1. The capacity C2 of the closed space 6 is obtained from the relative dielectric constant ε2 of the closed space 6, the dielectric constant ε0 of vacuum, the distance t2 of the closed space 6, and the area A2. Expressed by the equation, C2 = ε2 · ε0 · A2 / t2. The capacitance C3 of the insulating layer 2 is obtained from the relative dielectric constant ε3 of the insulating layer 2, the dielectric constant ε0 of vacuum, the thickness t3 of the insulating layer 2, and the area A3. Expressed by the equation, C3 = ε3 · ε0 · A3 / t3.

上述のように、閉空間6の比誘電率ε2(=1.0006)は半導体基板1の比誘電率ε1(=12)よりも小さいから、本実施形態の1/C1+1/C2は、閉空間6が形成されていない半導体装置における半導体基板の容量の逆数よりも大きい。   As described above, since the relative dielectric constant ε2 (= 1.0006) of the closed space 6 is smaller than the relative dielectric constant ε1 (= 12) of the semiconductor substrate 1, 1 / C1 + 1 / C2 of this embodiment is the closed space. 6 is larger than the reciprocal of the capacity of the semiconductor substrate in the semiconductor device in which 6 is not formed.

したがって、本実施形態に係る半導体装置のドレイン−基板間容量Cdsubは、閉空間6が形成されていない半導体装置のドレイン−基板間容量よりも小さくなる。   Therefore, the drain-substrate capacitance Cdsub of the semiconductor device according to the present embodiment is smaller than the drain-substrate capacitance of the semiconductor device in which the closed space 6 is not formed.

本実施形態の半導体装置は、図示しないが、ダイボンド材を用いて、フレームに実装される。ダイボンド材としては、例えば銀ペーストが用いられる。半導体装置は、半導体基板1の第2表面12がフレームに対向するようにして、フレームに実装される。この際に、半導体基板1の第2表面12および第2表面12側の周囲にダイボンド材が設けられる。   Although not shown, the semiconductor device of this embodiment is mounted on a frame using a die bond material. As the die bond material, for example, a silver paste is used. The semiconductor device is mounted on the frame such that the second surface 12 of the semiconductor substrate 1 faces the frame. At this time, a die bond material is provided around the second surface 12 and the second surface 12 side of the semiconductor substrate 1.

本実施形態の半導体装置では、半導体基板1の第2表面12側に貫通していない閉空間6が形成されているので、実装時に、閉空間6内にはダイボンド材が侵入しない。すなわち、ダイボンド材が絶縁層2側にせり上がってくることがない。   In the semiconductor device of this embodiment, since the closed space 6 that does not penetrate the second surface 12 side of the semiconductor substrate 1 is formed, the die bonding material does not enter the closed space 6 during mounting. That is, the die bond material does not rise to the insulating layer 2 side.

したがって、半導体装置がフレームに実装されても、ドレイン−基板間容量Cdsubは変動しない。一方、半導体基板の第2面側に開口している空間が形成されている場合、実装時に、半導体基板の第2面側から空間内にダイボンド材が侵入し、空間内でダイボンド材が絶縁層2側にせり上がる。このため、容量が変動してしまう恐れがある。   Therefore, even if the semiconductor device is mounted on the frame, the drain-substrate capacitance Cdsub does not change. On the other hand, when a space opened on the second surface side of the semiconductor substrate is formed, the die bond material penetrates into the space from the second surface side of the semiconductor substrate during mounting, and the die bond material becomes an insulating layer in the space. Raise to the 2nd side. For this reason, there exists a possibility that a capacity | capacitance may fluctuate.

以上説明した本実施形態に係る半導体装置は、絶縁層2を介して半導体層3の第2面32側に閉空間6が形成されていることによって、閉空間6が形成されていない場合に比べて、ドレイン領域と半導体基板との対向面積を小さくすることができる。これにより、本実施形態に係る半導体装置は、閉空間6が形成されていない場合に比べて、ドレイン−基板間容量Cdsubを低減させることができる。その結果、本実施形態に係る半導体装置によれば、半導体装置の出力容量を低減させることができ、さらに、半導体リレーの出力端子間容量を低減させることができる。   In the semiconductor device according to the present embodiment described above, the closed space 6 is formed on the second surface 32 side of the semiconductor layer 3 with the insulating layer 2 interposed therebetween, so that the closed space 6 is not formed. Thus, the facing area between the drain region and the semiconductor substrate can be reduced. Thereby, the semiconductor device according to the present embodiment can reduce the drain-substrate capacitance Cdsub as compared to the case where the closed space 6 is not formed. As a result, according to the semiconductor device of the present embodiment, the output capacity of the semiconductor device can be reduced, and further, the capacity between the output terminals of the semiconductor relay can be reduced.

また、本実施形態に係る半導体装置は、半導体基板1の第2表面12側に貫通していない閉空間6が形成されている。これにより、本実施形態に係る半導体装置は、半導体基板の第2表面側に開口している空間が形成されている場合とは異なり、実装時に、ダイボンド材(銀ペーストなど)のせり上がりを防止することができる。その結果、本実施形態に係る半導体装置は、開口している空間が形成されている場合に比べて、実装時のダイボンド材のせり上がりによる容量変動を低減させることができる。   Further, in the semiconductor device according to the present embodiment, a closed space 6 that does not penetrate the semiconductor substrate 1 is formed on the second surface 12 side. As a result, the semiconductor device according to the present embodiment prevents the die bond material (such as silver paste) from rising during mounting, unlike the case where a space opened on the second surface side of the semiconductor substrate is formed. can do. As a result, the semiconductor device according to the present embodiment can reduce capacitance variation due to the rise of the die bond material during mounting, as compared with the case where an open space is formed.

(実施形態2)
実施形態2に係る半導体装置は、図2に示すように、閉空間6が封止材7で充填されている点で、実施形態1に係る半導体装置(図1参照)と相違する。なお、実施形態1に係る半導体装置と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
The semiconductor device according to the second embodiment is different from the semiconductor device according to the first embodiment (see FIG. 1) in that the closed space 6 is filled with a sealing material 7 as shown in FIG. Note that the same components as those of the semiconductor device according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

閉空間6は、半導体基板1より比誘電率の低い封止材7で充填されている。封止材7は、例えば石英、ポリイミド、ガラスなどである。シリコンの比誘電率が12であるのに対し、石英およびポリイミドの比誘電率が3.5、ガラス(エポキシガラス)の比誘電率が5.0である。したがって、半導体基板1がシリコン基板である場合、閉空間6に封止材7が充填されても、閉空間6が形成されていない場合に比べて、容量を低減させることができる。   The closed space 6 is filled with a sealing material 7 having a dielectric constant lower than that of the semiconductor substrate 1. The sealing material 7 is, for example, quartz, polyimide, glass or the like. The relative dielectric constant of silicon is 12, whereas the relative dielectric constant of quartz and polyimide is 3.5, and the relative dielectric constant of glass (epoxy glass) is 5.0. Therefore, when the semiconductor substrate 1 is a silicon substrate, the capacity can be reduced even when the closed space 6 is filled with the sealing material 7 as compared with the case where the closed space 6 is not formed.

以上説明した本実施形態に係る半導体装置では、閉空間6が封止材7で充填されることによって、半導体基板1の厚み方向に対する機械的強度を高めることができる。すなわち、本実施形態に係る半導体装置では、閉空間6の封止材7によって、外力および熱応力などに対する強度を高めることができる。例えば、ダイシングされてチップ状とされた半導体装置をパッケージする場合に、チップのピックアップ時の衝撃や、ドレイン電極パッドなどにワイヤをボンディングする際に加わる力に対して、強度を高めることができる。   In the semiconductor device according to the present embodiment described above, the mechanical strength in the thickness direction of the semiconductor substrate 1 can be increased by filling the closed space 6 with the sealing material 7. That is, in the semiconductor device according to the present embodiment, the strength against external force and thermal stress can be increased by the sealing material 7 in the closed space 6. For example, when a semiconductor device that has been diced into a chip is packaged, the strength can be increased with respect to an impact when picking up the chip and a force applied when bonding a wire to a drain electrode pad or the like.

(実施形態3)
実施形態3に係る半導体装置は、図3に示すように、第2の絶縁層8をさらに備えている点で、実施形態2に係る半導体装置(図2参照)と相違する。なお、実施形態2に係る半導体装置と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3)
As shown in FIG. 3, the semiconductor device according to the third embodiment is different from the semiconductor device according to the second embodiment (see FIG. 2) in that it further includes a second insulating layer 8. Note that the same components as those of the semiconductor device according to the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本実施形態に係る半導体装置は、閉空間6と半導体基板1とを絶縁する第2の絶縁層8をさらに備えている。   The semiconductor device according to this embodiment further includes a second insulating layer 8 that insulates the closed space 6 from the semiconductor substrate 1.

第2の絶縁層8は、半導体基板の第1表面11および閉空間6の周囲面上に形成されている。すなわち、第2の絶縁層8は、絶縁層2とともに閉空間6を囲むように形成されている。第2の絶縁層8は、例えば酸化膜などである。酸化膜としては、例えばシリコン酸化膜などがある。本実施形態では、閉空間6が第2の絶縁層8によって周囲の半導体基板1と電気的に絶縁されている。   The second insulating layer 8 is formed on the first surface 11 of the semiconductor substrate and the peripheral surface of the closed space 6. That is, the second insulating layer 8 is formed so as to surround the closed space 6 together with the insulating layer 2. The second insulating layer 8 is an oxide film, for example. Examples of the oxide film include a silicon oxide film. In the present embodiment, the closed space 6 is electrically insulated from the surrounding semiconductor substrate 1 by the second insulating layer 8.

本実施形態に係る半導体装置のドレイン−基板間容量Cdsubは、半導体基板1の容量C1と閉空間6の容量C2と絶縁層2の容量C3と第2の絶縁層8の容量C4とで求められる。具体的には、1/Cdsub=1/C1+1/C2+1/C3+1/C4である。第2の絶縁層8の容量C4は、第2の絶縁層8の比誘電率ε4と真空の誘電率ε0と第2の絶縁層8の厚みt4と面積A4とで求められる。式で表わすと、C4=ε4・ε0・A4/t4となる。   The drain-substrate capacitance Cdsub of the semiconductor device according to the present embodiment is obtained by the capacitance C1 of the semiconductor substrate 1, the capacitance C2 of the closed space 6, the capacitance C3 of the insulating layer 2, and the capacitance C4 of the second insulating layer 8. . Specifically, 1 / Cdsub = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3 + 1 / C4. The capacitance C4 of the second insulating layer 8 is determined by the relative dielectric constant ε4 of the second insulating layer 8, the dielectric constant ε0 of the vacuum, the thickness t4 of the second insulating layer 8, and the area A4. Expressed by the equation, C4 = ε4 · ε0 · A4 / t4.

したがって、本実施形態に係る半導体装置のドレイン−基板間容量Cdsubは、第2の絶縁層8を備えてない半導体装置のドレイン−基板間容量よりも小さくなる。   Therefore, the drain-substrate capacitance Cdsub of the semiconductor device according to the present embodiment is smaller than the drain-substrate capacitance of the semiconductor device that does not include the second insulating layer 8.

以上説明した本実施形態に係る半導体装置は、閉空間6を半導体基板1から絶縁させるように第2の絶縁層8を備える。これにより、本実施形態に係る半導体装置は、第2の絶縁層8を備えていない半導体装置よりも、ドレイン−基板間容量Cdsubを低減させ、かつ絶縁性を向上させることができる。   The semiconductor device according to the present embodiment described above includes the second insulating layer 8 so as to insulate the closed space 6 from the semiconductor substrate 1. Thereby, the semiconductor device according to the present embodiment can reduce the drain-substrate capacitance Cdsub and improve the insulating property as compared with the semiconductor device that does not include the second insulating layer 8.

なお、本実施形態に係る第2の絶縁層8を実施形態1に係る半導体装置(図1参照)に適用してもよい。言い換えると、封止材7が充填されていない閉空間6が第2の絶縁層8によって周囲の半導体基板1と絶縁されていてもよい。このような場合においても、第2の絶縁層8を備えていない半導体装置よりも、ドレイン−基板間容量を低減させ、かつ絶縁性を向上させることができる。   Note that the second insulating layer 8 according to the present embodiment may be applied to the semiconductor device according to the first embodiment (see FIG. 1). In other words, the closed space 6 that is not filled with the sealing material 7 may be insulated from the surrounding semiconductor substrate 1 by the second insulating layer 8. Even in such a case, the drain-substrate capacitance can be reduced and the insulation can be improved as compared with the semiconductor device not provided with the second insulating layer 8.

なお、実施形態1〜3に係る半導体装置は、第1導電型がN型、第2導電型がP型の構成であるが、実施形態1〜3に係る半導体装置の変形例として、第1導電型がP型、第2導電型がN型の構成であってもよい。   The semiconductor device according to the first to third embodiments has a configuration in which the first conductivity type is N-type and the second conductivity type is P-type. As a modification of the semiconductor device according to the first to third embodiments, the first The conductivity type may be P-type and the second conductivity type may be N-type.

1 半導体基板
11 第1表面(一表面)
2 絶縁層
3 半導体層
31 第1面
32 第2面
33 ドレイン領域
34 ウェル領域
35 ソース領域
4 ゲート絶縁層
51 ゲート電極
52 ドレイン電極
53 ソース電極
6 閉空間
7 封止材
8 第2の絶縁層
1 Semiconductor substrate 11 First surface (one surface)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Insulating layer 3 Semiconductor layer 31 1st surface 32 2nd surface 33 Drain region 34 Well region 35 Source region 4 Gate insulating layer 51 Gate electrode 52 Drain electrode 53 Source electrode 6 Closed space 7 Sealing material 8 Second insulating layer

Claims (4)

半導体基板と、
前記半導体基板の一表面上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層を介して前記半導体基板の前記一表面側に形成された半導体層とを備え、
前記半導体層は、
第1導電型のドレイン領域と、
前記ドレイン領域と離間して形成された第2導電型のウェル領域と、
前記絶縁層と対向する第2面とは反対側の第1面側に露出し前記ウェル領域に囲まれて形成された第1導電型のソース領域とを含み、
前記半導体層において前記第2面側には、前記半導体基板および前記絶縁層で囲まれた閉空間が形成されている
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
An insulating layer formed on one surface of the semiconductor substrate;
A semiconductor layer formed on the one surface side of the semiconductor substrate via the insulating layer,
The semiconductor layer is
A drain region of a first conductivity type;
A second conductivity type well region formed apart from the drain region;
A first conductivity type source region exposed on the first surface side opposite to the second surface facing the insulating layer and surrounded by the well region;
In the semiconductor layer, a closed space surrounded by the semiconductor substrate and the insulating layer is formed on the second surface side.
前記閉空間が前記半導体基板より比誘電率の低い封止材で充填されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the closed space is filled with a sealing material having a relative dielectric constant lower than that of the semiconductor substrate. 前記閉空間と前記半導体基板とを絶縁する第2の絶縁層をさらに備えることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, further comprising a second insulating layer that insulates the closed space from the semiconductor substrate. 前記半導体層の前記第1面上に形成され前記ドレイン領域と電気的に接続されたドレイン電極と、
前記半導体層の前記第1面上に形成され前記ウェル領域および前記ソース領域と電気的に接続されたソース電極と、
前記半導体層の前記第1面上に形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極と
をさらに備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。
A drain electrode formed on the first surface of the semiconductor layer and electrically connected to the drain region;
A source electrode formed on the first surface of the semiconductor layer and electrically connected to the well region and the source region;
A gate insulating layer formed on the first surface of the semiconductor layer;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a gate electrode formed on the gate insulating layer.
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