JP2017011007A - Semiconductor device for power, and manufacturing method of semiconductor device for power - Google Patents

Semiconductor device for power, and manufacturing method of semiconductor device for power Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress occurrence of discharge between a gate pad and an edge of a semiconductor chip during voltage resistance measurement while securing a large effective area.SOLUTION: A wiring electrode 42 connects a gate electrode 50 and a test pad electrode 41 with each other. A gate resistance layer 51 connects a gate pad electrode 33 and at least one of the test pad electrode 41 and the wiring electrode 42 with each other. A protective insulation film 65 partially covers each of a second electrode 32 and the gate pad electrode 33 and exposes a gate pad part PG of the gate pad electrode 33 and a test pad part PT of the test pad electrode 41. The protective insulation film 65 includes a first inner peripheral end ES on the second electrode 32 and a second inner peripheral end EG on the gate pad electrode. A minimum distance LG between an outer peripheral end EP and the second inner peripheral end EG is equal to or longer than a minimum distance LS between the outer peripheral end EP and the first inner peripheral end ES.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電力用半導体装置および電力用半導体装置の製造方法に関し、特に、ゲート電極を有する電力用半導体装置、およびゲート電極を有する電力用半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a power semiconductor device and a method for manufacturing a power semiconductor device, and more particularly to a power semiconductor device having a gate electrode and a method for manufacturing a power semiconductor device having a gate electrode.

電力用半導体装置として、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)およびMOSFET(Metal Oxide Semiconducotor Field Effect Transistor)などの半導体スイッチング素子が広く用いられている。スイッチング素子の典型的な使用においては、動作速度が速いほど、すなわちスイッチングの周波数が高いほど、電力損失を抑えることができる。特に、MOSFETのようなユニポーラ素子は、IGBTのようなバイポーラ素子に比して、耐電圧の大きさでは劣るものの動作速度を上げることができる。近年、半導体材料として耐電圧の確保に有利な炭化珪素(SiC)が用いられ始めており、これにより、600V〜3.3kV程度の高耐電圧領域においても、バイポーラ素子に代わりユニポーラ素子を用いることができるようになってきている。これにより、低電圧領域だけでなく高耐電圧領域においても高速スイッチングが可能となってきている。よって、スイッチング素子の高速動作を適切に行うことの重要性がいっそう増してきている。   Semiconductor switching elements such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) and MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) are widely used as power semiconductor devices. In a typical use of the switching element, the higher the operation speed, that is, the higher the switching frequency, the lower the power loss. In particular, a unipolar element such as a MOSFET can increase the operation speed although it is inferior in the withstand voltage compared to a bipolar element such as an IGBT. In recent years, silicon carbide (SiC), which is advantageous for securing a withstand voltage, has begun to be used as a semiconductor material. As a result, a unipolar element can be used instead of a bipolar element even in a high withstand voltage region of about 600 V to 3.3 kV. It is becoming possible. As a result, high-speed switching has become possible not only in the low voltage region but also in the high withstand voltage region. Therefore, the importance of appropriately performing the high-speed operation of the switching element has further increased.

耐電圧以外のスイッチング素子の基本性能として電力容量がある。単一の半導体チップによる電力容量を超える電力が扱われる場合、複数の半導体チップが並列接続されることによって、必要な電力容量が確保され得る。この場合、半導体チップ間でスイッチング素子のオン/オフのタイミングにずれが生じないことが望ましい。実際には、半導体チップ間での素子特性のばらつきに起因して、オン/オフのタイミングにも、ある程度のばらつきがある。このばらつきが大きいと、特に高速動作において、望ましくない発振現象が生じ得る。発振を抑えるためには、スイッチングの制御信号が入力される端子としてのゲート端子にゲート抵抗が直列に接続される。ゲート抵抗の抵抗値は、高速動作自体が困難とならないよう、必要最小限の大きさとされることが好ましい。   There is a power capacity as a basic performance of the switching element other than the withstand voltage. When power exceeding the power capacity of a single semiconductor chip is handled, a necessary power capacity can be ensured by connecting a plurality of semiconductor chips in parallel. In this case, it is desirable that no deviation occurs in the on / off timing of the switching element between the semiconductor chips. Actually, due to variations in element characteristics between semiconductor chips, there is also some variation in on / off timing. If this variation is large, an undesired oscillation phenomenon may occur particularly in high-speed operation. In order to suppress oscillation, a gate resistor is connected in series to a gate terminal as a terminal to which a switching control signal is input. It is preferable that the resistance value of the gate resistor is set to a minimum necessary size so that high-speed operation itself is not difficult.

ゲート抵抗は半導体スイッチング素子内に内蔵され得る。たとえば特開2011−238690号公報(特許文献1)によれば、ゲート端子とゲート電極との間を接続する抵抗素子が半導体基板上に設けられる。   The gate resistor can be built in the semiconductor switching element. For example, according to Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2011-238690 (Patent Document 1), a resistance element that connects a gate terminal and a gate electrode is provided on a semiconductor substrate.

このようなゲート抵抗、すなわち内蔵ゲート抵抗、として、たとえば、ゲート電極と同じ材料からなるゲート抵抗層が設けられる。ゲート抵抗層は、ゲート電界を発生するためのゲート電極と、ゲート電極へ信号を印加するためのゲートパッドとを接続するように配置される。なお、半導体チップの表面上には、パッシベーション膜とも称されることのある保護絶縁膜が一般に設けられる。たとえば特開2012−244102号公報(特許文献2)に示されているように、保護絶縁膜には電極パッドを露出するための開口部が設けられる。   As such a gate resistance, that is, a built-in gate resistance, for example, a gate resistance layer made of the same material as the gate electrode is provided. The gate resistance layer is arranged to connect a gate electrode for generating a gate electric field and a gate pad for applying a signal to the gate electrode. Note that a protective insulating film, which may also be called a passivation film, is generally provided on the surface of the semiconductor chip. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-244102 (Patent Document 2), an opening for exposing the electrode pad is provided in the protective insulating film.

ゲート抵抗層の厚さおよび抵抗率などには製造ばらつきがあるため、ゲート抵抗値にも半導体チップ間でばらつきがある。ゲート抵抗値のばらつきは、半導体チップの製造に用いられるウエハ間で大きく、特に、製造ロットの異なるウエハ間で大きい。ゲート抵抗値のばらつきが大きいと、スイッチング素子のオン/オフのタイミングのばらつきも大きくなる。その結果、ゲート抵抗が設けられていても発振が発生しやすくなる。よって、半導体チップ間でのゲート抵抗のばらつきを抑えるために、内蔵ゲート抵抗の抵抗値を測定し、その結果に基づいて半導体チップを選別する必要がある。すなわちゲート抵抗の測定による試験が必要である。   Since there are manufacturing variations in the thickness and resistivity of the gate resistance layer, the gate resistance value also varies among semiconductor chips. The variation in the gate resistance value is large between wafers used for manufacturing semiconductor chips, and particularly large between wafers in different production lots. When the variation in the gate resistance value is large, the variation in the on / off timing of the switching element also increases. As a result, oscillation easily occurs even when a gate resistor is provided. Therefore, in order to suppress the variation in gate resistance among semiconductor chips, it is necessary to measure the resistance value of the built-in gate resistance and select the semiconductor chip based on the result. That is, a test by measuring the gate resistance is necessary.

電力用半導体チップの他の重要な試験として耐電圧の測定がある。耐電圧の測定は高電圧で行われることから、半導体チップの終端部で放電が生じてしまうことがある。特開2012−247196号公報(特許文献3)によれば、終端部での放電を防止することを目的とした半導体テスト治具が開示されている。この治具は、プローブピンを平面視で囲むように設けられた絶縁物を有する。プローブピンが被検体に形成された電極と接触すると共に、絶縁物が被検体に接触する。   Another important test for power semiconductor chips is the measurement of withstand voltage. Since the measurement of the withstand voltage is performed at a high voltage, a discharge may occur at the terminal portion of the semiconductor chip. According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-247196 (Patent Document 3), a semiconductor test jig intended to prevent discharge at a terminal portion is disclosed. This jig has an insulator provided so as to surround the probe pin in plan view. The probe pin comes into contact with the electrode formed on the subject, and the insulator comes into contact with the subject.

特開2011−238690号公報JP2011-238690A 特開2012−244102号公報JP 2012-244102 A 特開2012−247196号公報JP 2012-247196 A

半導体チップに内蔵されたゲート抵抗の抵抗値の測定には、ゲート抵抗層とゲート電極との間に電気的に接続されたテストパッドを必要とする。測定時にはテストパッドとゲートパッドとの各々にプローブが当てられる。ゲート抵抗の測定精度を十分に確保するためには、プローブとパッドとの間の接触抵抗をキャンセルする必要があり、そのためには4端子測定法を用いる必要がある。よってゲートパッドおよびテストパッドの各々は、2本のプローブを当てることができる程度に大きい必要がある。この比較的大きいテストパッドの存在によって、半導体チップの全面積のうち電流が流される領域の面積、すなわち有効面積、が小さくなってしまうことがあった。   The measurement of the resistance value of the gate resistance built in the semiconductor chip requires a test pad electrically connected between the gate resistance layer and the gate electrode. At the time of measurement, a probe is applied to each of the test pad and the gate pad. In order to sufficiently secure the measurement accuracy of the gate resistance, it is necessary to cancel the contact resistance between the probe and the pad, and for that purpose, it is necessary to use a four-terminal measurement method. Therefore, each of the gate pad and the test pad needs to be large enough to receive two probes. Due to the presence of the relatively large test pad, the area of the region through which current flows, that is, the effective area, of the total area of the semiconductor chip may be reduced.

半導体チップの有効面積をより大きくする目的で、ゲートパッドおよびテストパッドの配置を工夫することが考えられる。しかしながらこれらの配置によっては、ドレイン電極(第1の電極)とソース電極(第2の電極)との間に高電圧が印加される耐電圧測定時に、ゲートパッドと、半導体チップの縁との間で放電が生じてしまうことがあった。この放電は、上記特開2012−247196号公報に開示された治具により抑制はできるものの、より確実に抑制することが望まれる場合があった。またこのような特殊な治具を用いることなく測定を行うことが望まれる場合があった。   In order to increase the effective area of the semiconductor chip, it is conceivable to devise the arrangement of gate pads and test pads. However, depending on these arrangements, during the withstand voltage measurement in which a high voltage is applied between the drain electrode (first electrode) and the source electrode (second electrode), between the gate pad and the edge of the semiconductor chip. In some cases, discharge may occur. Although this discharge can be suppressed by the jig disclosed in JP 2012-247196 A, there are cases where it is desired to suppress the discharge more reliably. In some cases, it is desired to perform measurement without using such a special jig.

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その一の目的は、有効面積を大きく確保しつつ、耐電圧測定時における、ゲートパッドと半導体チップの縁との間での放電の発生を抑制することができる半導体装置を提供することである。また他の目的は、有効面積を大きく確保しつつ、簡略な構成を有する半導体装置を提供することである。またさらに他の目的は、有効面積を大きく確保することができる半導体装置の製造方法を提供することである。またさらに他の目的は、有効面積を大きく確保しつつ、耐電圧測定時における、ゲートパッドと半導体チップの縁との間での放電の発生を抑制することができる半導体装置の製造方法を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to secure a large effective area between the gate pad and the edge of the semiconductor chip during withstand voltage measurement. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of suppressing the occurrence of discharge. Another object is to provide a semiconductor device having a simple configuration while ensuring a large effective area. Still another object is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can secure a large effective area. Still another object is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of suppressing the occurrence of discharge between a gate pad and an edge of a semiconductor chip during withstand voltage measurement while ensuring a large effective area. That is.

本発明の一の局面に従う電力用半導体装置は、半導体基板と、第1の電極と、第2の電極と、ゲート電極と、ゲートパッド電極と、テストパッド電極と、配線電極と、少なくとも1つのゲート抵抗層と、保護絶縁膜と、を有する。半導体基板は、第1の面と、第1の面と反対の第2の面とを有している。第1の電極は半導体基板の第1の面上に設けられている。第2の電極は半導体基板の第2の面上に設けられている。ゲート電極は、第1の電極と第2の電極との間の電流を制御するために半導体基板上に設けられている。ゲートパッド電極は、ゲート電極から離れて半導体基板の第2の面上に設けられおり、ゲートパッド部を有している。テストパッド電極は、ゲートパッド電極から離れて半導体基板の第2の面上に設けられており、ゲートパッド電極と半導体基板の縁との間に配置されており、テストパッド部を有している。配線電極は、ゲートパッド電極から離れており、ゲート電極とテストパッド電極とを互いにつないでいる。ゲート抵抗層は、ゲートパッド電極と、テストパッド電極および配線電極の少なくともいずれかと、を互いにつないでいる。保護絶縁膜は、第2の電極およびゲートパッド電極の各々を部分的に覆っており、かつゲートパッド電極のゲートパッド部とテストパッド電極のテストパッド部とを露出している。保護絶縁膜は、外周端と、第2の電極上の第1の内周端と、ゲートパッド電極上の第2の内周端とを有する。外周端と第2の内周端との間の最小距離は、外周端と第1の内周端との間の最小距離以上である。   A power semiconductor device according to one aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, a first electrode, a second electrode, a gate electrode, a gate pad electrode, a test pad electrode, a wiring electrode, and at least one. A gate resistance layer; and a protective insulating film. The semiconductor substrate has a first surface and a second surface opposite to the first surface. The first electrode is provided on the first surface of the semiconductor substrate. The second electrode is provided on the second surface of the semiconductor substrate. The gate electrode is provided on the semiconductor substrate in order to control the current between the first electrode and the second electrode. The gate pad electrode is provided on the second surface of the semiconductor substrate away from the gate electrode and has a gate pad portion. The test pad electrode is provided on the second surface of the semiconductor substrate away from the gate pad electrode, is disposed between the gate pad electrode and the edge of the semiconductor substrate, and has a test pad portion. . The wiring electrode is separated from the gate pad electrode, and connects the gate electrode and the test pad electrode to each other. The gate resistance layer connects the gate pad electrode and at least one of the test pad electrode and the wiring electrode to each other. The protective insulating film partially covers each of the second electrode and the gate pad electrode, and exposes the gate pad portion of the gate pad electrode and the test pad portion of the test pad electrode. The protective insulating film has an outer peripheral end, a first inner peripheral end on the second electrode, and a second inner peripheral end on the gate pad electrode. The minimum distance between the outer peripheral end and the second inner peripheral end is equal to or greater than the minimum distance between the outer peripheral end and the first inner peripheral end.

本発明の他の局面に従う電力用半導体装置は、半導体基板と、第1の電極と、第2の電極と、ゲート電極と、ゲートパッド電極と、テストパッド電極と、配線電極と、少なくとも1つのゲート抵抗層と、を有する。半導体基板は、第1の面と、第1の面と反対の第2の面とを有している。第1の電極は半導体基板の第1の面上に設けられている。第2の電極は半導体基板の第2の面上に設けられている。ゲート電極は、第1の電極と第2の電極との間の電流を制御するために、第2の電極から電気的に分離して半導体基板上に設けられている。ゲートパッド電極は、ゲート電極から離れて半導体基板の第2の面上に設けられおり、ゲートパッド部を有している。テストパッド電極は、ゲートパッド電極から離れて半導体基板の第2の面上に設けられており、ゲートパッド電極と半導体基板の縁との間に配置されており、テストパッド部を有している。配線電極は、ゲートパッド電極から離れており、ゲート電極とテストパッド電極とを互いにつないでいる。ゲート抵抗層は、ゲートパッド電極と、テストパッド電極および配線電極の少なくともいずれかと、を互いにつないでいる。   A power semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, a first electrode, a second electrode, a gate electrode, a gate pad electrode, a test pad electrode, a wiring electrode, and at least one A gate resistance layer. The semiconductor substrate has a first surface and a second surface opposite to the first surface. The first electrode is provided on the first surface of the semiconductor substrate. The second electrode is provided on the second surface of the semiconductor substrate. The gate electrode is electrically separated from the second electrode and provided on the semiconductor substrate in order to control the current between the first electrode and the second electrode. The gate pad electrode is provided on the second surface of the semiconductor substrate away from the gate electrode and has a gate pad portion. The test pad electrode is provided on the second surface of the semiconductor substrate away from the gate pad electrode, is disposed between the gate pad electrode and the edge of the semiconductor substrate, and has a test pad portion. . The wiring electrode is separated from the gate pad electrode, and connects the gate electrode and the test pad electrode to each other. The gate resistance layer connects the gate pad electrode and at least one of the test pad electrode and the wiring electrode to each other.

本発明の一の局面に従う、電力用半導体装置の製造方法は、次の工程を有する。電力用半導体装置が準備される。電力用半導体装置は、半導体基板と、第1の電極と、第2の電極と、ゲート電極と、ゲートパッド電極と、テストパッド電極と、配線電極と、少なくとも1つのゲート抵抗層と、第1の保護絶縁膜と、を有する。半導体基板は、第1の面と、第1の面と反対の第2の面とを有している。第1の電極は半導体基板の第1の面上に設けられている。第2の電極は半導体基板の第2の面上に設けられている。ゲート電極は、第1の電極と第2の電極との間の電流を制御するために半導体基板上に設けられている。ゲートパッド電極は、ゲート電極から離れて半導体基板の第2の面上に設けられおり、ゲートパッド部を有している。テストパッド電極は、ゲートパッド電極から離れて半導体基板の第2の面上に設けられており、ゲートパッド電極と半導体基板の縁との間に配置されており、テストパッド部を有している。配線電極は、ゲートパッド電極から離れており、ゲート電極とテストパッド電極とを互いにつないでいる。ゲート抵抗層は、ゲートパッド電極と、テストパッド電極および配線電極の少なくともいずれかと、を互いにつないでいる。第1の保護絶縁膜は、第2の電極およびゲートパッド電極の各々を部分的に覆っており、かつゲートパッド電極のゲートパッド部とテストパッド電極のテストパッド部とを露出している。ゲートパッド電極のゲートパッド部とテストパッド電極のテストパッド部との間の電気抵抗が測定される。テストパッド電極のテストパッド部を絶縁体によって覆いつつ、第1の電極と第2の電極との間の耐電圧が測定される。   A method for manufacturing a power semiconductor device according to one aspect of the present invention includes the following steps. A power semiconductor device is prepared. The power semiconductor device includes a semiconductor substrate, a first electrode, a second electrode, a gate electrode, a gate pad electrode, a test pad electrode, a wiring electrode, at least one gate resistance layer, and a first electrode. And a protective insulating film. The semiconductor substrate has a first surface and a second surface opposite to the first surface. The first electrode is provided on the first surface of the semiconductor substrate. The second electrode is provided on the second surface of the semiconductor substrate. The gate electrode is provided on the semiconductor substrate in order to control the current between the first electrode and the second electrode. The gate pad electrode is provided on the second surface of the semiconductor substrate away from the gate electrode and has a gate pad portion. The test pad electrode is provided on the second surface of the semiconductor substrate away from the gate pad electrode, is disposed between the gate pad electrode and the edge of the semiconductor substrate, and has a test pad portion. . The wiring electrode is separated from the gate pad electrode, and connects the gate electrode and the test pad electrode to each other. The gate resistance layer connects the gate pad electrode and at least one of the test pad electrode and the wiring electrode to each other. The first protective insulating film partially covers each of the second electrode and the gate pad electrode, and exposes the gate pad portion of the gate pad electrode and the test pad portion of the test pad electrode. The electrical resistance between the gate pad portion of the gate pad electrode and the test pad portion of the test pad electrode is measured. The withstand voltage between the first electrode and the second electrode is measured while covering the test pad portion of the test pad electrode with an insulator.

本発明の他の局面に従う、電力用半導体装置の製造方法は、次の工程を有する。電力用半導体装置が準備される。電力用半導体装置は、半導体基板と、第1の電極と、第2の電極と、ゲート電極と、ゲートパッド電極と、テストパッド電極と、配線電極と、少なくとも1つのゲート抵抗層と、を有する。半導体基板は、第1の面と、第1の面と反対の第2の面とを有している。第1の電極は半導体基板の第1の面上に設けられている。第2の電極は半導体基板の第2の面上に設けられている。ゲート電極は、第1の電極と第2の電極との間の電流を制御するために半導体基板上に設けられている。ゲートパッド電極は、ゲート電極から離れて半導体基板の第2の面上に設けられおり、ゲートパッド部を有している。テストパッド電極は、ゲートパッド電極から離れて半導体基板の第2の面上に設けられており、ゲートパッド電極と半導体基板の縁との間に配置されており、テストパッド部を有している。配線電極は、ゲートパッド電極から離れており、ゲート電極とテストパッド電極とを互いにつないでいる。ゲート抵抗層は、ゲートパッド電極と、テストパッド電極および配線電極の少なくともいずれかと、を互いにつないでいる。ゲートパッド電極のゲートパッド部とテストパッド電極のテストパッド部との間の電気抵抗が測定される。ゲートパッド電極のゲートパッド部とテストパッド電極のテストパッド部との間の電気抵抗を測定する工程の後に、テストパッド電極のテストパッド部を覆い、かつゲートパッド電極のゲートパッド部を露出する保護絶縁膜が形成される。保護絶縁膜が形成された後に、第1の電極と第2の電極との間の耐電圧が測定される。   A method for manufacturing a power semiconductor device according to another aspect of the present invention includes the following steps. A power semiconductor device is prepared. The power semiconductor device includes a semiconductor substrate, a first electrode, a second electrode, a gate electrode, a gate pad electrode, a test pad electrode, a wiring electrode, and at least one gate resistance layer. . The semiconductor substrate has a first surface and a second surface opposite to the first surface. The first electrode is provided on the first surface of the semiconductor substrate. The second electrode is provided on the second surface of the semiconductor substrate. The gate electrode is provided on the semiconductor substrate in order to control the current between the first electrode and the second electrode. The gate pad electrode is provided on the second surface of the semiconductor substrate away from the gate electrode and has a gate pad portion. The test pad electrode is provided on the second surface of the semiconductor substrate away from the gate pad electrode, is disposed between the gate pad electrode and the edge of the semiconductor substrate, and has a test pad portion. . The wiring electrode is separated from the gate pad electrode, and connects the gate electrode and the test pad electrode to each other. The gate resistance layer connects the gate pad electrode and at least one of the test pad electrode and the wiring electrode to each other. The electrical resistance between the gate pad portion of the gate pad electrode and the test pad portion of the test pad electrode is measured. Protection that covers the test pad part of the test pad electrode and exposes the gate pad part of the gate pad electrode after the step of measuring the electrical resistance between the gate pad part of the gate pad electrode and the test pad part of the test pad electrode An insulating film is formed. After the protective insulating film is formed, the withstand voltage between the first electrode and the second electrode is measured.

本発明の一の局面に従う電力用半導体装置によれば、第1に、ゲートパッド電極と半導体基板の縁との間領域を利用してテストパッド電極が設けられている。これにより電力用半導体装置の有効面積を大きく確保することができる。第2に、保護絶縁膜に関して、外周端と第2の内周端との間の最小距離は、外周端と第1の内周端との最小距離以上である。これにより耐電圧測定時において、外周端と、ゲートパッド電極上に位置する第2の内周端との間で放電が発生することを防止することができる。   According to the power semiconductor device according to one aspect of the present invention, first, the test pad electrode is provided using the region between the gate pad electrode and the edge of the semiconductor substrate. Thereby, a large effective area of the power semiconductor device can be secured. Second, regarding the protective insulating film, the minimum distance between the outer peripheral end and the second inner peripheral end is equal to or greater than the minimum distance between the outer peripheral end and the first inner peripheral end. This can prevent discharge from occurring between the outer peripheral end and the second inner peripheral end located on the gate pad electrode during withstand voltage measurement.

本発明の他の局面に従う電力用半導体装置によれば、第1に、ゲートパッド電極と半導体基板の縁との間領域を利用してテストパッド電極が設けられている。これにより電力用半導体装置の有効面積を大きく確保することができる。第2に、ゲート電極は第2の電極から電気的に分離されている。これにより、ゲート電極と第2の電極との間を電気的に接続するための構成を設ける必要がない。よって電力用半導体装置の構成が簡略化される。   According to the power semiconductor device according to another aspect of the present invention, first, the test pad electrode is provided using the region between the gate pad electrode and the edge of the semiconductor substrate. Thereby, a large effective area of the power semiconductor device can be secured. Second, the gate electrode is electrically isolated from the second electrode. Thus, there is no need to provide a configuration for electrically connecting the gate electrode and the second electrode. Therefore, the configuration of the power semiconductor device is simplified.

本発明の一の局面に従う、電力用半導体装置の製造方法によれば、ゲートパッド電極と半導体基板の縁との間領域を利用してテストパッド電極が設けられる。これにより電力用半導体装置の有効面積を大きく確保することができる。   According to the method for manufacturing the power semiconductor device according to one aspect of the present invention, the test pad electrode is provided using the region between the gate pad electrode and the edge of the semiconductor substrate. Thereby, a large effective area of the power semiconductor device can be secured.

本発明の他の局面に従う、電力用半導体装置の製造方法によれば、第1に、ゲートパッド電極と半導体基板の縁との間領域を利用してテストパッド電極が設けられる。これにより電力用半導体装置の有効面積を大きく確保することができる。第2に、テストパッド部を覆う保護絶縁膜の形成後に、耐電圧が測定される。これにより耐電圧測定時に、テストパッド部と、半導体基板の縁との間で放電が発生することを防止することができる。   According to the method for manufacturing a power semiconductor device according to another aspect of the present invention, first, a test pad electrode is provided using a region between the gate pad electrode and the edge of the semiconductor substrate. Thereby, a large effective area of the power semiconductor device can be secured. Second, the withstand voltage is measured after the formation of the protective insulating film covering the test pad portion. This can prevent discharge from occurring between the test pad portion and the edge of the semiconductor substrate during withstand voltage measurement.

本発明の実施の形態1における半導体装置の構成を概略的に示す回路図である。1 is a circuit diagram schematically showing a configuration of a semiconductor device in a first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1における半導体装置の構成を概略的に示す上面図である。1 is a top view schematically showing a configuration of a semiconductor device in a first embodiment of the present invention. 図2における保護絶縁膜の図示を省略した概略上面図である。It is the schematic top view which abbreviate | omitted illustration of the protective insulating film in FIG. 図2の線IV−IVに沿う概略部分断面図である。FIG. 4 is a schematic partial sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2. 図2の線V−Vに沿う概略部分断面図である。FIG. 5 is a schematic partial sectional view taken along line VV in FIG. 2. 本発明の実施の形態1における半導体装置の製造方法の構成を概略的に示すフロー図である。It is a flowchart which shows schematically the structure of the manufacturing method of the semiconductor device in Embodiment 1 of this invention. 図6におけるゲート抵抗の測定の工程を概略的に示す部分断面図である。FIG. 7 is a partial cross sectional view schematically showing a step of measuring a gate resistance in FIG. 6. 図6における耐電圧の測定の工程を概略的に示す部分断面図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional view schematically showing a step of measuring withstand voltage in FIG. 6. 本発明の実施の形態2における半導体装置の構成を、保護絶縁膜の図示を省略しつつ概略的に示す上面図である。It is a top view which shows roughly the structure of the semiconductor device in Embodiment 2 of this invention, abbreviate | omitting illustration of a protective insulating film. 本発明の実施の形態3における半導体装置の製造方法における耐電圧の測定の工程を概略的に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows roughly the process of the withstand voltage measurement in the manufacturing method of the semiconductor device in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4における半導体装置の構成を概略的に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows schematically the structure of the semiconductor device in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4における半導体装置の製造方法の構成を概略的に示すフロー図である。It is a flowchart which shows schematically the structure of the manufacturing method of the semiconductor device in Embodiment 4 of this invention. 図12における半導体チップの準備の工程を概略的に示す部分断面図である。FIG. 13 is a partial cross sectional view schematically showing a step for preparing a semiconductor chip in FIG. 12. 図12におけるゲート抵抗の測定の工程を概略的に示す部分断面図である。FIG. 13 is a partial cross sectional view schematically showing a step of measuring a gate resistance in FIG. 12. 図12における耐電圧の測定の工程を概略的に示す部分断面図である。FIG. 13 is a partial sectional view schematically showing a withstand voltage measurement step in FIG. 12. 本発明の実施の形態5における半導体装置の構成を概略的に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows schematically the structure of the semiconductor device in Embodiment 5 of this invention.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

<実施の形態1>
(構成)
図1は、本実施の形態における半導体チップ91(電力用半導体装置)の構成を概略的に示す回路図である。半導体チップ91は、トランジスタ構造TRのゲート電極50と、ゲートパッド部PGとの間に、ゲート抵抗素子としてのゲート抵抗層51を有している。これにより、ゲートパッド部PGに印加されたゲート信号は、ゲート抵抗素子としてのゲート抵抗層51を介して、ゲート電極50に入力される。また半導体チップ91は、ゲート抵抗層51とゲート電極50との間に接続されたテストパッド部PTを有する。これにより、ゲートパッド部PGとテストパッド部PTとの間の電気抵抗を測定することができる。よって、ゲート抵抗素子としてのゲート抵抗層51の抵抗値を知ることができる。
<Embodiment 1>
(Constitution)
FIG. 1 is a circuit diagram schematically showing a configuration of a semiconductor chip 91 (power semiconductor device) in the present embodiment. The semiconductor chip 91 has a gate resistance layer 51 as a gate resistance element between the gate electrode 50 of the transistor structure TR and the gate pad portion PG. Thereby, the gate signal applied to the gate pad part PG is input to the gate electrode 50 via the gate resistance layer 51 as a gate resistance element. In addition, the semiconductor chip 91 has a test pad portion PT connected between the gate resistance layer 51 and the gate electrode 50. Thereby, the electrical resistance between the gate pad part PG and the test pad part PT can be measured. Therefore, the resistance value of the gate resistance layer 51 as a gate resistance element can be known.

図2は、本実施の形態における半導体チップ91の構成を概略的に示す上面図である。図3は、図2における保護絶縁膜65の図示を省略した概略上面図である。図4および図5のそれぞれは、図2の線IV−IVおよび線V−Vに沿う概略部分断面図である。   FIG. 2 is a top view schematically showing the configuration of the semiconductor chip 91 in the present embodiment. FIG. 3 is a schematic top view in which the protective insulating film 65 in FIG. 2 is omitted. 4 and FIG. 5 are schematic partial cross-sectional views taken along lines IV-IV and VV in FIG.

半導体チップ91(電力用半導体装置)は、エピタキシャル基板10(半導体基板)と、ドレイン電極31(第1の電極)と、ソース電極32(第2の電極)と、ゲート電極50と、ゲートパッド電極33と、テストパッド電極41と、配線電極42と、複数のゲート抵抗層51と、絶縁膜61,62と、保護絶縁膜65とを有する。エピタキシャル基板10は、下面S1(第1の面)と、下面S1と反対の上面S2(第2の面)とを有している。上面S2上には、トランジスタ構造TR(図1)としてのMOSFET構造と、それを囲む耐圧終端領域13とが設けられている。以下、より具体的な構成について説明する。   The semiconductor chip 91 (power semiconductor device) includes an epitaxial substrate 10 (semiconductor substrate), a drain electrode 31 (first electrode), a source electrode 32 (second electrode), a gate electrode 50, and a gate pad electrode. 33, a test pad electrode 41, a wiring electrode 42, a plurality of gate resistance layers 51, insulating films 61 and 62, and a protective insulating film 65. Epitaxial substrate 10 has lower surface S1 (first surface) and upper surface S2 (second surface) opposite to lower surface S1. On the upper surface S2, a MOSFET structure as a transistor structure TR (FIG. 1) and a breakdown voltage termination region 13 surrounding the MOSFET structure are provided. Hereinafter, a more specific configuration will be described.

エピタキシャル基板10は、縁EWを有する。縁EWは、半導体ウエハに対するダイシングによって形成されたものである。エピタキシャル基板10は、下面S1を成す単結晶基板11と、単結晶基板11の下面S1と反対の面上に設けられ、上面S2を成すエピタキシャル層とを有している。単結晶基板11はn型(第1の導電型)を有している。単結晶基板11はSiCから成る。エピタキシャル層は、ドリフト層12と、耐圧終端領域13と、ウェル領域14と、ソース領域15とを有している。エピタキシャル層はSiCから成る。   Epitaxial substrate 10 has an edge EW. The edge EW is formed by dicing on the semiconductor wafer. Epitaxial substrate 10 includes a single crystal substrate 11 that forms lower surface S1, and an epitaxial layer that is provided on the surface opposite to lower surface S1 of single crystal substrate 11 and forms upper surface S2. Single crystal substrate 11 has n-type (first conductivity type). Single crystal substrate 11 is made of SiC. The epitaxial layer has a drift layer 12, a breakdown voltage termination region 13, a well region 14, and a source region 15. The epitaxial layer is made of SiC.

ドリフト層12は、単結晶基板11の、下面S1と反対の面上に設けられている。ドリフト層12は、n型を有しており、単結晶基板11の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有している。耐圧終端領域13は、ドリフト層12上に設けられており、p型を有している。耐圧終端領域13は、上面S2の外周領域上に配置されており、好ましくは、平面視(図3の視野)において、トランジスタ構造TRを成すセル領域を囲んでいる。ウェル領域14は、上面S2上に設けられており、p型を有している。ソース領域15は、ウェル領域14上に設けられており、ウェル領域14によってドリフト層12から隔てられている。ソース領域15はn型を有しており、ドリフト層12の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有している。   Drift layer 12 is provided on the surface of single crystal substrate 11 opposite to lower surface S1. Drift layer 12 has an n-type and has an impurity concentration higher than that of single crystal substrate 11. The breakdown voltage termination region 13 is provided on the drift layer 12 and has a p-type. The breakdown voltage termination region 13 is disposed on the outer peripheral region of the upper surface S2, and preferably surrounds the cell region that forms the transistor structure TR in a plan view (view of FIG. 3). The well region 14 is provided on the upper surface S2 and has a p-type. The source region 15 is provided on the well region 14 and is separated from the drift layer 12 by the well region 14. Source region 15 has n-type and has an impurity concentration higher than that of drift layer 12.

ドレイン電極31はエピタキシャル基板10の下面S1上に設けられている。ソース電極32は、エピタキシャル基板10の上面S2上に設けられており、ウェル領域14およびソース領域15の各々に接している。ソース電極32は、半導体チップ91の外部との接続のためのソースパッド部PSを有している。ソース電極32は、たとえばアルミニウム(Al)から成る。   The drain electrode 31 is provided on the lower surface S 1 of the epitaxial substrate 10. The source electrode 32 is provided on the upper surface S <b> 2 of the epitaxial substrate 10 and is in contact with each of the well region 14 and the source region 15. The source electrode 32 has a source pad portion PS for connection to the outside of the semiconductor chip 91. The source electrode 32 is made of, for example, aluminum (Al).

ゲート電極50は、エピタキシャル基板10の上面S2上にゲート絶縁膜を介して設けられている。なお図4および図5において、ゲート絶縁膜は、絶縁膜62のうちエピタキシャル基板10とゲート電極50との間の部分である。ゲート電極50は、ドレイン電極31とソース電極32との間の電流を制御するためのものであり、具体的には、ソース領域15とドリフト層12との間をつなぐウェル領域14上のチャネルを制御するためのものである。ゲート電極50にオン電圧が印加されると、ゲート絶縁膜を介してゲート電極50と対向するウェル領域14の表面に反転層が形成されることで、チャネルが形成される。ゲート電極50は、ソース電極32から電気的に分離されている。ゲート電極50は、たとえば、ドーピングされたポリシリコンから成る。   The gate electrode 50 is provided on the upper surface S2 of the epitaxial substrate 10 via a gate insulating film. 4 and 5, the gate insulating film is a portion of the insulating film 62 between the epitaxial substrate 10 and the gate electrode 50. The gate electrode 50 is for controlling a current between the drain electrode 31 and the source electrode 32. Specifically, a channel on the well region 14 connecting the source region 15 and the drift layer 12 is formed. It is for control. When an on-voltage is applied to the gate electrode 50, an inversion layer is formed on the surface of the well region 14 facing the gate electrode 50 through the gate insulating film, thereby forming a channel. The gate electrode 50 is electrically isolated from the source electrode 32. The gate electrode 50 is made of, for example, doped polysilicon.

ゲートパッド電極33は、ゲート電極50から離れてエピタキシャル基板10の上面S2上に設けられている。ゲートパッド電極33は、半導体チップ91の外部からゲート電圧を印加するためのゲートパッド部PGを有している。   The gate pad electrode 33 is provided on the upper surface S <b> 2 of the epitaxial substrate 10 away from the gate electrode 50. The gate pad electrode 33 has a gate pad portion PG for applying a gate voltage from the outside of the semiconductor chip 91.

テストパッド電極41は、ゲートパッド電極33から離れてエピタキシャル基板10の上面S2上に設けられており、ゲートパッド電極33とエピタキシャル基板10の縁EWとの間に配置されている。テストパッド電極41は、ゲート抵抗層51上に配置された部分を含むことが好ましい。テストパッド電極41は、半導体チップ91のゲート抵抗の測定時にプローブを当てるためのテストパッド部PTを有している。テストパッド電極41は、たとえばAlから成る。   The test pad electrode 41 is provided on the upper surface S <b> 2 of the epitaxial substrate 10 away from the gate pad electrode 33, and is disposed between the gate pad electrode 33 and the edge EW of the epitaxial substrate 10. Test pad electrode 41 preferably includes a portion disposed on gate resistance layer 51. The test pad electrode 41 has a test pad portion PT for applying a probe when measuring the gate resistance of the semiconductor chip 91. The test pad electrode 41 is made of Al, for example.

配線電極42は、ゲートパッド電極33から離れており、ゲート電極50とテストパッド電極41とを互いにつないでいる。配線電極42は、たとえばAlから成る。テストパッド電極41および配線電極42は、一体に形成された電極層40を構成していてもよい。電極層40は、図3に示すように、ゲートパッド電極33を囲んでいてもよい。電極層40は、一の材料によって一体に形成された層であることが好ましい。なおここでいう「一の材料」は積層材料であってもよい。配線電極42は、ソース電極32から離れて設けられている。配線電極42は、図3に示すようにソース電極32を囲んでいてもよい。   The wiring electrode 42 is separated from the gate pad electrode 33 and connects the gate electrode 50 and the test pad electrode 41 to each other. The wiring electrode 42 is made of, for example, Al. The test pad electrode 41 and the wiring electrode 42 may constitute an integrally formed electrode layer 40. The electrode layer 40 may surround the gate pad electrode 33 as shown in FIG. The electrode layer 40 is preferably a layer integrally formed of one material. The “one material” here may be a laminated material. The wiring electrode 42 is provided away from the source electrode 32. The wiring electrode 42 may surround the source electrode 32 as shown in FIG.

ゲート抵抗層51は、ゲートパッド電極33と、テストパッド電極41および配線電極42(図3)の少なくともいずれかと、を互いにつないでいる。ゲート抵抗層51は、本実施の形態においては図5に示すように、ゲートパッド電極33と配線電極42とを互いにつないでいる。ゲート抵抗層51の厚さは、たとえば0.5μm程度である。ゲート抵抗層51は、たとえば、ドーピングされたポリシリコンから成る。ゲート抵抗層51は、半導体チップ91の製造方法を簡素化する上では、ゲート電極50の材料と同じ材料から成ることが好ましい。   The gate resistance layer 51 connects the gate pad electrode 33 and at least one of the test pad electrode 41 and the wiring electrode 42 (FIG. 3) to each other. In the present embodiment, the gate resistance layer 51 connects the gate pad electrode 33 and the wiring electrode 42 to each other, as shown in FIG. The thickness of the gate resistance layer 51 is, for example, about 0.5 μm. The gate resistance layer 51 is made of doped polysilicon, for example. In order to simplify the manufacturing method of the semiconductor chip 91, the gate resistance layer 51 is preferably made of the same material as that of the gate electrode 50.

ゲート抵抗層51の大きさおよび配置は、ゲート抵抗層51によるゲート抵抗値Rおよび発熱を考慮して決められる。ゲート抵抗値Rはゲート抵抗層51の長さLと幅Wと厚さdとで決まる。厚さdが固定されている場合、ゲート抵抗値Rは、長さLおよび幅Wの比によって調整され得る。   The size and arrangement of the gate resistance layer 51 are determined in consideration of the gate resistance value R and heat generation by the gate resistance layer 51. The gate resistance value R is determined by the length L, width W, and thickness d of the gate resistance layer 51. When the thickness d is fixed, the gate resistance value R can be adjusted by the ratio of the length L and the width W.

半導体チップ91の有効面積が大きい場合、すなわち大容量の場合、ゲート容量が大きいので、スイッチング動作時にゲート抵抗層51に瞬間的に流れる電流Iも大きい。ゲート抵抗層51には、I・Rの電力による発熱が発生する。ゲート抵抗層51の温度は、発熱量と、ゲート抵抗層51の冷却の熱抵抗値とで決まる。発熱量に対して熱抵抗値が高いと、ゲート抵抗層51の温度が大きく上昇し、場合によってはゲート抵抗層51の耐熱温度以上になることで破損または恒久的な抵抗値の変化を引き起こし得る。またこれらの状況にまで至らなくても、実際の使用時においてゲート抵抗値Rが設計想定値からずれる問題がある。 When the effective area of the semiconductor chip 91 is large, that is, when the capacitance is large, the gate capacitance is large, so that the current I that instantaneously flows through the gate resistance layer 51 during the switching operation is also large. The gate resistance layer 51 generates heat due to the power of I 2 · R. The temperature of the gate resistance layer 51 is determined by the amount of heat generated and the thermal resistance value for cooling the gate resistance layer 51. When the thermal resistance value is high with respect to the amount of heat generated, the temperature of the gate resistance layer 51 rises greatly, and in some cases, the temperature becomes higher than the heat resistance temperature of the gate resistance layer 51, which may cause damage or permanent change in resistance value. . Even if these conditions are not reached, there is a problem that the gate resistance value R is deviated from the designed design value in actual use.

このような問題を避けるためには、ゲート抵抗層51の面積をより大きくすることにより、熱抵抗値を小さくすればよい。たとえば、長さL=15μmかつ幅W=3μmの場合から、長さL=150μmかつ幅W=30μmへの変更がなされることで、ゲート抵抗値Rを変えることなくゲート抵抗層51の面積を100倍とすることができる。これにより熱抵抗をおおよそ1/100にすることができる。このように、上記問題を防止する点は、ゲート抵抗層51の面積をより大きくすることが望まれる。ここでゲート抵抗層51の面積の単純な増大は半導体チップ91の有効面積の減少につながり得るが、本実施の形態によれば、後述するように、そのような有効面積の減少を抑えることが可能である。   In order to avoid such a problem, the thermal resistance value may be reduced by increasing the area of the gate resistance layer 51. For example, by changing the length L = 15 μm and the width W = 3 μm to the length L = 150 μm and the width W = 30 μm, the area of the gate resistance layer 51 can be reduced without changing the gate resistance value R. It can be 100 times. As a result, the thermal resistance can be reduced to approximately 1/100. Thus, in order to prevent the above problem, it is desirable to increase the area of the gate resistance layer 51. Here, a simple increase in the area of the gate resistance layer 51 may lead to a decrease in the effective area of the semiconductor chip 91. However, according to the present embodiment, as will be described later, such a decrease in the effective area can be suppressed. Is possible.

保護絶縁膜65はソース電極32およびゲートパッド電極33の各々を部分的に覆っている。保護絶縁膜65は、たとえばポリイミド膜である。保護絶縁膜65の厚さは、たとえば数μm〜数十μmである。保護絶縁膜65は、ゲートパッド電極33のゲートパッド部PGを露出する開口部OGと、テストパッド電極41のテストパッド部PTを露出する開口部OTと、ソース電極32のソースパッド部PSを露出する開口部OSとを有している。   The protective insulating film 65 partially covers each of the source electrode 32 and the gate pad electrode 33. The protective insulating film 65 is, for example, a polyimide film. The thickness of the protective insulating film 65 is, for example, several μm to several tens of μm. The protective insulating film 65 exposes the opening OG exposing the gate pad part PG of the gate pad electrode 33, the opening OT exposing the test pad part PT of the test pad electrode 41, and the source pad part PS of the source electrode 32. And an opening OS.

保護絶縁膜65は外周端EPを有する。外周端EPは、エピタキシャル基板10の縁EWを形成するダイシングを容易化するためには、エピタキシャル基板10の縁EWよりも内側に配置されていることが好ましい。保護絶縁膜65は、外周端EPと反対の端として、ソース電極32上の第1の内周端ESと、ゲートパッド電極33上の第2の内周端EGと、テストパッド電極41上の第3の内周端ETとを有している。外周端EPと第1の内周端ESとの間の最小距離LSは、耐電圧測定時にこれらの間で放電が生じない程度に大きい必要がある。最小距離LSは、耐電圧3.3kVの場合、たとえば1.5mm程度である。また外周端EPと第2の内周端EGとの間の最小距離LGは、耐電圧測定時におけるこれらの間での放電の発生を抑えるために、最小距離LS以上とされている。   The protective insulating film 65 has an outer peripheral end EP. The outer peripheral end EP is preferably arranged on the inner side of the edge EW of the epitaxial substrate 10 in order to facilitate dicing for forming the edge EW of the epitaxial substrate 10. The protective insulating film 65 has a first inner peripheral end ES on the source electrode 32, a second inner peripheral end EG on the gate pad electrode 33, and a test pad electrode 41 as an end opposite to the outer peripheral end EP. And a third inner peripheral end ET. The minimum distance LS between the outer peripheral end EP and the first inner peripheral end ES needs to be large enough to prevent discharge between them during the withstand voltage measurement. The minimum distance LS is, for example, about 1.5 mm when the withstand voltage is 3.3 kV. Further, the minimum distance LG between the outer peripheral end EP and the second inner peripheral end EG is set to be equal to or larger than the minimum distance LS in order to suppress the occurrence of discharge between them during the withstand voltage measurement.

(製造方法)
次に半導体チップ91の製造方法について説明する。
(Production method)
Next, a method for manufacturing the semiconductor chip 91 will be described.

まず、耐電圧測定が未だ行われていない半導体チップ91が準備される(図6:ステップS10)。   First, a semiconductor chip 91 for which withstand voltage measurement has not yet been performed is prepared (FIG. 6: Step S10).

図7を参照して、次に、ゲートパッド電極33のゲートパッド部PGとテストパッド電極41のテストパッド部PTとの間の電気抵抗、すなわちゲート抵抗、が、4端子測定法を用いて測定される(図6:ステップS30)。具体的には、2つのプローブ71および72がテストパッド部PTに当てられ、2つのプローブ73および74がゲートパッド部PGに当てられる。4つのプローブ71〜74のうち外側に位置するプローブ71と74との間に微小な電流が流されつつ、内側のプローブ72と73との間の電圧が測定される。これより、プローブのコンタクト抵抗の影響を受けずに抵抗値を正確に測定することができる。プローブ71〜74の各々はテスタヘッド70によって保持され得る。テスタヘッド70の変位によって、プローブ71〜74を半導体チップ91に当てたり離したりすることができる。このようにして測定された抵抗値に基づき、所定の仕様を満たさないゲート抵抗を有する半導体チップ91が工程から除かれる。これにより、仕様を満たすゲート抵抗を有する半導体チップ91を得ることができる。   Referring to FIG. 7, next, the electrical resistance between the gate pad part PG of the gate pad electrode 33 and the test pad part PT of the test pad electrode 41, that is, the gate resistance, is measured using a four-terminal measurement method. (FIG. 6: Step S30). Specifically, two probes 71 and 72 are applied to the test pad portion PT, and two probes 73 and 74 are applied to the gate pad portion PG. The voltage between the inner probes 72 and 73 is measured while a minute current is passed between the probes 71 and 74 located outside of the four probes 71 to 74. Thus, the resistance value can be accurately measured without being affected by the contact resistance of the probe. Each of the probes 71 to 74 can be held by the tester head 70. The probes 71 to 74 can be brought into contact with or separated from the semiconductor chip 91 by the displacement of the tester head 70. Based on the resistance value thus measured, the semiconductor chip 91 having a gate resistance that does not satisfy a predetermined specification is excluded from the process. Thereby, the semiconductor chip 91 having a gate resistance satisfying the specifications can be obtained.

図8を参照して、次に、ドレイン電極31とソース電極32との間の耐電圧が測定される(図6:ステップS50)。この測定において、ドレイン電極31とソース電極32との間にプローブなど(図示せず)を用いて高電圧が印加される。この際に、ゲート電極50の電圧の制御のため、ゲートパッド部PGにプローブ75が当てられる。なおこのプローブ75は、4端子測定法による測定を目的としたものではないため、単一のプローブであってよい。このようにして測定された耐電圧に基づき、所定の仕様を満たさない耐電圧を有する半導体チップ91が工程から除かれる。これにより、仕様を満たす耐電圧を有する半導体チップ91を得ることができる。   Referring to FIG. 8, next, the withstand voltage between drain electrode 31 and source electrode 32 is measured (FIG. 6: step S50). In this measurement, a high voltage is applied between the drain electrode 31 and the source electrode 32 using a probe or the like (not shown). At this time, the probe 75 is applied to the gate pad portion PG in order to control the voltage of the gate electrode 50. The probe 75 is not intended for measurement by a four-terminal measurement method, and may be a single probe. Based on the withstand voltage thus measured, the semiconductor chip 91 having a withstand voltage that does not satisfy the predetermined specification is removed from the process. Thereby, the semiconductor chip 91 having a withstand voltage satisfying the specifications can be obtained.

以上により、仕様を満たす耐電圧およびゲート抵抗を有する半導体チップ91が得られる。   As described above, the semiconductor chip 91 having a withstand voltage and a gate resistance satisfying the specifications is obtained.

(効果)
上記のようにして得られた複数の半導体チップ91を電気的に並列に接続し、その後、ゲルまたはモールド材によって封止することで、大きな電力容量を有する電力用半導体モジュールを得ることができる。この電力用半導体モジュールは、その内部に設けられた複数の半導体チップ間でのゲート抵抗値のばらつきが小さいので、高周波動作時においても発振現象を生じにくい。なお、後述する他の実施の形態の半導体チップによっても、このような電力用半導体モジュールを製造し得る。
(effect)
A power semiconductor module having a large power capacity can be obtained by electrically connecting a plurality of semiconductor chips 91 obtained in the above manner in parallel and then sealing with a gel or a molding material. Since this power semiconductor module has a small variation in gate resistance value among a plurality of semiconductor chips provided therein, an oscillation phenomenon is unlikely to occur even during high-frequency operation. Note that such a power semiconductor module can also be manufactured using semiconductor chips according to other embodiments described later.

各半導体チップ91の耐電圧測定時における外周端EPと第2の内周端EGとの間の放電を抑えるには、最小距離LG(図2)を、ある程度以上大きくする必要があり、たとえば耐電圧3.3kVの場合、最小距離LGは1.5mm程度以上とする必要がある。このため、ゲートパッド部PGの外側(図2における上側)に、ある程度の大きさを有する領域が存在する。本実施の形態においては、この領域を利用してテストパッド部PTが配置されている。言い換えれば、図3に示すように、ゲートパッド電極33(図3)とエピタキシャル基板10の縁EW(図2)との間の領域を利用してテストパッド電極41が設けられている。これにより、電流経路であるソース電極32(図3)の面積をほとんど減じることなくテストパッド部PTを配置することができる。よって、半導体チップ91の有効面積を大きく確保することができる。   In order to suppress the discharge between the outer peripheral end EP and the second inner peripheral end EG at the time of measuring the withstand voltage of each semiconductor chip 91, the minimum distance LG (FIG. 2) needs to be increased to some extent. When the voltage is 3.3 kV, the minimum distance LG needs to be about 1.5 mm or more. For this reason, a region having a certain size exists outside the gate pad portion PG (upper side in FIG. 2). In the present embodiment, the test pad portion PT is arranged using this region. In other words, as shown in FIG. 3, the test pad electrode 41 is provided using the region between the gate pad electrode 33 (FIG. 3) and the edge EW (FIG. 2) of the epitaxial substrate 10. As a result, the test pad portion PT can be disposed without substantially reducing the area of the source electrode 32 (FIG. 3) that is a current path. Therefore, a large effective area of the semiconductor chip 91 can be secured.

また単数ではなく複数のゲート抵抗層51が設けられることにより、ゲート抵抗層51をより広い領域内に分散して配置することができる。ゲート抵抗層51からの熱流は、厚さ方向(図5における縦方向)だけでなく斜め方向にも流れるので、熱抵抗は、ゲート抵抗層51自体の面積S(=L×W)より実効的に広い面積で決まる。したがって、大きな1つのゲート抵抗層ではなく、それが分割された複数のゲート抵抗層を用いることで、熱抵抗を小さくすることができる。これにより、ゲート抵抗層51の熱抵抗を低減することができる。よって、ゲート抵抗層51の発熱に起因した半導体チップ91の破損またはゲート抵抗の変化をより確実に避けることができる。   Further, by providing a plurality of gate resistance layers 51 instead of a single one, the gate resistance layers 51 can be dispersed and arranged in a wider region. Since the heat flow from the gate resistance layer 51 flows not only in the thickness direction (vertical direction in FIG. 5) but also in the oblique direction, the thermal resistance is more effective than the area S (= L × W) of the gate resistance layer 51 itself. It is determined by a large area. Accordingly, the thermal resistance can be reduced by using a plurality of divided gate resistance layers instead of one large gate resistance layer. Thereby, the thermal resistance of the gate resistance layer 51 can be reduced. Therefore, damage to the semiconductor chip 91 or change in gate resistance due to heat generation of the gate resistance layer 51 can be avoided more reliably.

また保護絶縁膜65に関して、外周端EPと第2の内周端EGとの間の最小距離LGは、外周端EPと第1の内周端ESとの最小距離LS以上である。これにより耐電圧測定時において、外周端EPと、ゲートパッド電極33上に位置する第2の内周端EGとの間で放電が発生することを防止することができる。   Regarding the protective insulating film 65, the minimum distance LG between the outer peripheral end EP and the second inner peripheral end EG is equal to or greater than the minimum distance LS between the outer peripheral end EP and the first inner peripheral end ES. Thereby, it is possible to prevent discharge from occurring between the outer peripheral end EP and the second inner peripheral end EG located on the gate pad electrode 33 during the withstand voltage measurement.

またゲート電極50はソース電極32から電気的に分離されている。これにより、ゲート電極50とソース電極32との間を電気的に接続するための構成を設ける必要がない。よって半導体チップ91の構成が簡略化される。   The gate electrode 50 is electrically separated from the source electrode 32. Thereby, it is not necessary to provide a configuration for electrically connecting the gate electrode 50 and the source electrode 32. Therefore, the configuration of the semiconductor chip 91 is simplified.

テストパッド電極41は、ゲート抵抗層51上に配置された部分を含むことが好ましい。この場合、テストパッド電極41の下方の領域がゲート抵抗層51の配置に利用される。よって半導体チップ91の有効面積をより大きく確保することができる。   Test pad electrode 41 preferably includes a portion disposed on gate resistance layer 51. In this case, the region below the test pad electrode 41 is used for the arrangement of the gate resistance layer 51. Therefore, a larger effective area of the semiconductor chip 91 can be ensured.

<実施の形態2>
図9は、本実施の形態における半導体チップ92(電力用半導体装置)の構成を、保護絶縁膜65(図2)の図示を省略しつつ概略的に示す上面図である。半導体チップ91は、ゲート抵抗層51(図3)に代わり、複数のゲート抵抗層51Vを有する。ゲート抵抗層51Vの各々は、平面視においてテストパッド電極41の外に配置されており、ゲートパッド電極33と配線電極42とを互いにつないでいる。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。
<Embodiment 2>
FIG. 9 is a top view schematically showing the configuration of the semiconductor chip 92 (power semiconductor device) in the present embodiment, omitting the illustration of the protective insulating film 65 (FIG. 2). The semiconductor chip 91 has a plurality of gate resistance layers 51V instead of the gate resistance layer 51 (FIG. 3). Each of the gate resistance layers 51V is disposed outside the test pad electrode 41 in a plan view, and connects the gate pad electrode 33 and the wiring electrode 42 to each other. Since the configuration other than the above is substantially the same as the configuration of the first embodiment described above, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof is not repeated.

本実施の形態によれば、平面視においてテストパッド電極41と重ならないようなゲート抵抗層51Vの配置が可能となる。よってゲート抵抗層51Vをより広い領域内に分散して配置することができる。よって、ゲート抵抗層の熱抵抗を低減することができる。よって、ゲート抵抗層の発熱に起因した半導体チップ91の破損またはゲート抵抗の変化をより確実に避けることができる。変形例として、ゲート抵抗層の熱抵抗をより低減するために、本実施の形態のゲート抵抗層51(図3)と、実施の形態1のゲート抵抗層51V(図9)との両方が設けられてもよい。   According to the present embodiment, it is possible to dispose the gate resistance layer 51V so as not to overlap the test pad electrode 41 in plan view. Therefore, the gate resistance layer 51V can be dispersed and arranged in a wider region. Therefore, the thermal resistance of the gate resistance layer can be reduced. Therefore, damage to the semiconductor chip 91 or change in gate resistance due to heat generation of the gate resistance layer can be avoided more reliably. As a modification, in order to further reduce the thermal resistance of the gate resistance layer, both the gate resistance layer 51 (FIG. 3) of the present embodiment and the gate resistance layer 51V (FIG. 9) of the first embodiment are provided. May be.

なお大きな抵抗値を得るために、ゲート抵抗層51Vの長さLを長くする必要がある場合がある。この場合、ゲート抵抗層51Vのうちゲートパッド電極33の下方に位置する部分の割合を増やすことで、ゲートパッド電極33と、それに隣接する配線電極42との間の距離の増大を抑えることができる。これにより、ゲート抵抗層51Vを設けることに伴う有効面積の減少を抑えることができる。   In order to obtain a large resistance value, it may be necessary to increase the length L of the gate resistance layer 51V. In this case, an increase in the distance between the gate pad electrode 33 and the wiring electrode 42 adjacent thereto can be suppressed by increasing the ratio of the portion of the gate resistance layer 51V located below the gate pad electrode 33. . As a result, it is possible to suppress a decrease in effective area due to the provision of the gate resistance layer 51V.

<実施の形態3>
前述した実施の形態1においては、耐電圧を測定するステップS50(図6)において、図8に示すように、テストパッド電極41のテストパッド部PTが露出されている。このため耐電圧測定時において、保護絶縁膜65の外周端EPと、テストパッド電極41上に位置する第3の内周端ETとの間での放電を避けるには、外周端EPからテストパッド部PTを、ある程度離して配置する必要がある。たとえば耐電圧3.3kVの場合、第3の内周端ETを外周端EPから1.5mm程度離せば、放電の発生をかなり抑えることができるが、放電を完全に防止することは困難である。第3の内周端ETを外周端EPからより大きく離すことは、半導体チップ91の有効面積の大きな減少につながり得る。
<Embodiment 3>
In the first embodiment described above, in step S50 (FIG. 6) for measuring the withstand voltage, the test pad portion PT of the test pad electrode 41 is exposed as shown in FIG. For this reason, at the time of withstand voltage measurement, in order to avoid discharge between the outer peripheral end EP of the protective insulating film 65 and the third inner peripheral end ET located on the test pad electrode 41, the test pad from the outer peripheral end EP The part PT needs to be arranged apart to some extent. For example, in the case of a withstand voltage of 3.3 kV, if the third inner peripheral end ET is separated from the outer peripheral end EP by about 1.5 mm, the occurrence of discharge can be suppressed considerably, but it is difficult to completely prevent discharge. . Larger separation of the third inner peripheral end ET from the outer peripheral end EP can lead to a large reduction in the effective area of the semiconductor chip 91.

図10を参照して、本実施の形態においては、ドレイン電極31とソース電極32との間の耐電圧が、テストパッド電極41のテストパッド部PTを絶縁体によって覆いつつ測定される。具体的には、耐電圧測定時にテストパッド部PTが、テスタヘッド70に取り付けられたゴムパッド79によって覆われる。好ましくは、ゴムパッド79は、エピタキシャル基板10の外周領域に設けられた耐圧終端領域13を覆うように配置される。   Referring to FIG. 10, in the present embodiment, the withstand voltage between drain electrode 31 and source electrode 32 is measured while covering test pad portion PT of test pad electrode 41 with an insulator. Specifically, the test pad portion PT is covered with a rubber pad 79 attached to the tester head 70 at the time of withstand voltage measurement. Preferably, rubber pad 79 is arranged so as to cover breakdown voltage termination region 13 provided in the outer peripheral region of epitaxial substrate 10.

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態1または2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。   Since the configuration other than the above is substantially the same as the configuration of the first or second embodiment described above, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

本実施の形態によれば、半導体チップ91の有効面積を犠牲にすることなく、耐電圧測定時において、外周端EPと、テストパッド電極41上に位置する第3の内周端ETとの間で放電が発生することを、より確実に防止することができる。   According to the present embodiment, without sacrificing the effective area of the semiconductor chip 91, between the outer peripheral end EP and the third inner peripheral end ET located on the test pad electrode 41 during the withstand voltage measurement. It is possible to prevent the occurrence of discharge more reliably.

なお耐電圧測定後に半導体チップ91が実際に使用される際には、テストパッド部PTは、半導体チップ91を封止するゲルまたはモールド材によって覆われている。よってその時点ではテストパッド部PTにおける放電は生じない。   When the semiconductor chip 91 is actually used after the withstand voltage measurement, the test pad portion PT is covered with a gel or a molding material that seals the semiconductor chip 91. Therefore, no discharge occurs in the test pad portion PT at that time.

<実施の形態4>
図11は、本実施の形態における半導体チップ94(電力用半導体装置)の構成を概略的に示す部分断面図である。半導体チップ94は、保護絶縁膜65(図5)の代わりに保護絶縁膜66を有している。保護絶縁膜66は、保護絶縁膜65と同様にゲートパッド電極33のゲートパッド部PGを露出しているが、テストパッド電極41のテストパッド部PTは覆っている。
<Embodiment 4>
FIG. 11 is a partial cross-sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor chip 94 (power semiconductor device) in the present embodiment. The semiconductor chip 94 has a protective insulating film 66 instead of the protective insulating film 65 (FIG. 5). The protective insulating film 66 exposes the gate pad part PG of the gate pad electrode 33 in the same manner as the protective insulating film 65, but covers the test pad part PT of the test pad electrode 41.

次に半導体チップ92の製造方法について説明する。図13を参照して、まず、保護絶縁膜66が未だ形成されていない半導体チップ90が準備される(図12:ステップS10)。図14を参照して、ゲートパッド電極33のゲートパッド部PGとテストパッド電極41のテストパッド部PTとの間の電気抵抗、すなわちゲート抵抗、が測定される(図12:ステップS30)。このステップS30の後に、保護絶縁膜66(図11)が形成される(図12:ステップS40)。図15を参照して、上記ステップS40の後に、ドレイン電極31とソース電極32との間の耐電圧が測定される(図12:ステップS50)。   Next, a method for manufacturing the semiconductor chip 92 will be described. Referring to FIG. 13, first, a semiconductor chip 90 in which the protective insulating film 66 is not yet formed is prepared (FIG. 12: Step S10). Referring to FIG. 14, the electrical resistance between gate pad portion PG of gate pad electrode 33 and test pad portion PT of test pad electrode 41, ie, the gate resistance, is measured (FIG. 12: Step S30). After this step S30, a protective insulating film 66 (FIG. 11) is formed (FIG. 12: step S40). Referring to FIG. 15, after step S40, the withstand voltage between drain electrode 31 and source electrode 32 is measured (FIG. 12: step S50).

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態1または2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。   Since the configuration other than the above is substantially the same as the configuration of the first or second embodiment described above, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

本実施の形態によれば、テストパッド部PTを覆う保護絶縁膜66の形成後に耐電圧が測定される。これにより、半導体チップ92の有効面積を犠牲にすることなく、テストパッド部PTと、エピタキシャル基板10の縁EWとの間で放電が発生することを防止することができる。また実施の形態3と異なり、耐電圧測定後かつ半導体チップ92の封止前の時点において、テストパッド部PTが保護絶縁膜66によって覆われている。よってこのような時点において耐電圧を測定する中間検査が行われる場合においても、放電の発生を抑制することができる。   According to the present embodiment, the withstand voltage is measured after the formation of the protective insulating film 66 covering the test pad portion PT. Thereby, it is possible to prevent a discharge from occurring between the test pad portion PT and the edge EW of the epitaxial substrate 10 without sacrificing the effective area of the semiconductor chip 92. Unlike the third embodiment, the test pad portion PT is covered with the protective insulating film 66 after the withstand voltage measurement and before the semiconductor chip 92 is sealed. Therefore, even when an intermediate inspection for measuring the withstand voltage is performed at such a time point, the occurrence of discharge can be suppressed.

なお耐電圧測定中の放電をより確実に防止するために、実施の形態3で説明したゴムパッド79が本実施の形態においても用いられてもよい。   Note that the rubber pad 79 described in the third embodiment may also be used in the present embodiment in order to more reliably prevent discharge during the withstand voltage measurement.

<実施の形態5>
図16は、本実施の形態における半導体チップ95(電力用半導体装置)の構成を概略的に示す部分断面図である。半導体チップ95は、保護絶縁膜65(第1の保護絶縁膜)を有する半導体チップ91(図5)の構成に加えてさらに、保護絶縁膜67(第2の保護絶縁膜)を有している。保護絶縁膜67は、保護絶縁膜65が露出するテストパッド部PTを覆っている。保護絶縁膜67は、ゲートパッド部PGとテストパッド部PTとの間の電気抵抗を測定する工程(図6:ステップS10)の後、かつドレイン電極31とソース電極32との間の耐電圧を測定する工程(図6:ステップS50)の前に形成される。なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態1または2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。
<Embodiment 5>
FIG. 16 is a partial cross-sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor chip 95 (power semiconductor device) in the present embodiment. The semiconductor chip 95 further includes a protective insulating film 67 (second protective insulating film) in addition to the configuration of the semiconductor chip 91 (FIG. 5) having the protective insulating film 65 (first protective insulating film). . The protective insulating film 67 covers the test pad portion PT where the protective insulating film 65 is exposed. The protective insulating film 67 has a withstand voltage between the drain electrode 31 and the source electrode 32 after the step of measuring the electrical resistance between the gate pad portion PG and the test pad portion PT (FIG. 6: step S10). It is formed before the measuring step (FIG. 6: Step S50). Since the configuration other than the above is substantially the same as the configuration of the first or second embodiment described above, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

本実施の形態によっても、実施の形態4とほぼ同様の効果が得られる。なお耐電圧測定中の放電をより確実に防止するために、本実施の形態においても実施の形態3で説明したゴムパッド79が用いられてもよい。   Also according to the present embodiment, substantially the same effect as in the fourth embodiment can be obtained. Note that the rubber pad 79 described in the third embodiment may also be used in the present embodiment in order to more reliably prevent discharge during the withstand voltage measurement.

上記各実施の形態においては複数のゲート抵抗層51が設けられているが、熱抵抗の点で特に差し支えがなければ、複数ではなく単数のゲート抵抗層51が設けられてもよい。また各実施の形態においてはゲート電極50とソース電極32との間が電気的に分離されているが、ゲート電極50とソース電極32との間の回路構成がより複雑であってもよい場合は、ゲート電極50とソース電極32との間を電気的に接続する素子構造が設けられてもよい。また各実施の形態においては、平坦な上面S2上にゲート絶縁膜を介して設けられたプレーナゲート型のゲート電極50を図示したが、トレンチが設けられた上面S2上にゲート絶縁膜を介してゲート電極50が配置されることによって、トレンチゲート型のゲート電極が設けられてもよい。また上述したn型とp型とを入れ替えることによって、nチャネルの代わりにpチャネルを有するMOSFETが構成され得る。またゲート絶縁膜として酸化膜ではない絶縁膜を用いることにより、MOSFETではないMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)が構成され得る。また半導体材料はSiCに限定されるものではなく、他のワイドバンドギャップ半導体が用いられてもよく、またワイドバンドギャップ半導体による利点が特に求められない場合はシリコンが用いられてもよい。また、より高い耐電圧が求められる場合、単結晶基板11の導電型を反対にすることによって、またはエピタキシャル基板10の下面S1上にドリフト層12の導電型と逆の導電型を有する半導体層を設けることによって、MISFETの代わりにIGBTが構成されてもよい。   In each of the above embodiments, a plurality of gate resistance layers 51 are provided. However, a single gate resistance layer 51 may be provided instead of a plurality of gate resistance layers 51 as long as there is no particular problem in terms of thermal resistance. In each embodiment, the gate electrode 50 and the source electrode 32 are electrically separated, but the circuit configuration between the gate electrode 50 and the source electrode 32 may be more complicated. An element structure for electrically connecting the gate electrode 50 and the source electrode 32 may be provided. In each of the embodiments, the planar gate type gate electrode 50 provided on the flat upper surface S2 via the gate insulating film is illustrated, but the upper surface S2 provided with the trench via the gate insulating film. A trench gate type gate electrode may be provided by disposing the gate electrode 50. Further, by switching the above-described n-type and p-type, a MOSFET having a p-channel instead of the n-channel can be configured. Further, by using an insulating film that is not an oxide film as the gate insulating film, a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) that is not a MOSFET can be configured. Further, the semiconductor material is not limited to SiC, and other wide band gap semiconductors may be used, and silicon may be used when advantages by the wide band gap semiconductor are not particularly required. When a higher withstand voltage is required, a semiconductor layer having a conductivity type opposite to that of drift layer 12 is formed by reversing the conductivity type of single crystal substrate 11 or on lower surface S1 of epitaxial substrate 10. By providing, IGBT may be comprised instead of MISFET.

本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。   Within the scope of the present invention, the present invention can be freely combined with each other, or can be appropriately modified or omitted.

EG 第2の内周端、EP 外周端、ES 第1の内周端、ET 第3の内周端、EW 縁、OG,OS,OT 開口部、PG ゲートパッド部、S1 下面(第1の面)、S2 上面(第2の面)、PS ソースパッド部、PT テストパッド部、TR トランジスタ構造、10 エピタキシャル基板(半導体基板)、11 単結晶基板、12 ドリフト層、13 耐圧終端領域、14 ウェル領域、15 ソース領域、31 ドレイン電極(第1の電極)、32 ソース電極(第2の電極)、33 ゲートパッド電極、40 電極層、41 テストパッド電極、42 配線電極、50 ゲート電極、51,51V ゲート抵抗層、61,62 絶縁膜、65 保護絶縁膜(第1の保護絶縁膜),66 保護絶縁膜、67 保護絶縁膜(第2の保護絶縁膜)、70 テスタヘッド、71〜75 プローブ、79 ゴムパッド、91,92,94,95 半導体チップ(電力用半導体装置)。   EG second inner peripheral end, EP outer peripheral end, ES first inner peripheral end, ET third inner peripheral end, EW edge, OG, OS, OT opening, PG gate pad, S1 lower surface (first Surface), S2 upper surface (second surface), PS source pad portion, PT test pad portion, TR transistor structure, 10 epitaxial substrate (semiconductor substrate), 11 single crystal substrate, 12 drift layer, 13 breakdown voltage termination region, 14 well Region 15 source region 31 drain electrode (first electrode) 32 source electrode (second electrode) 33 gate pad electrode 40 electrode layer 41 test pad electrode 42 wiring electrode 50 gate electrode 51 51V gate resistance layer, 61, 62 insulating film, 65 protective insulating film (first protective insulating film), 66 protective insulating film, 67 protective insulating film (second protective insulating film), 7 Tester head, 71 to 75 probe, 79 rubber pads (power semiconductor device) 91,92,94,95 semiconductor chip.

Claims (7)

第1の面と、前記第1の面と反対の第2の面とを有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記第1の面上に設けられた第1の電極と、
前記半導体基板の前記第2の面上に設けられた第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間の電流を制御するために前記半導体基板上に設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極から離れて前記半導体基板の前記第2の面上に設けられ、ゲートパッド部を有するゲートパッド電極と、
前記ゲートパッド電極から離れて前記半導体基板の前記第2の面上に設けられ、前記ゲートパッド電極と前記半導体基板の縁との間に配置され、テストパッド部を有するテストパッド電極と、
前記ゲートパッド電極から離れ、前記ゲート電極と前記テストパッド電極とを互いにつなぐ配線電極と、
前記ゲートパッド電極と、前記テストパッド電極および前記配線電極の少なくともいずれかと、を互いにつなぐ少なくとも1つのゲート抵抗層と、
前記第2の電極および前記ゲートパッド電極の各々を部分的に覆い、かつ前記ゲートパッド電極の前記ゲートパッド部と前記テストパッド電極の前記テストパッド部とを露出する保護絶縁膜と、
を備え、前記保護絶縁膜は、外周端と、前記第2の電極上の第1の内周端と、前記ゲートパッド電極上の第2の内周端とを有し、前記外周端と前記第2の内周端との間の最小距離は、前記外周端と前記第1の内周端との間の最小距離以上である、電力用半導体装置。
A semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface;
A first electrode provided on the first surface of the semiconductor substrate;
A second electrode provided on the second surface of the semiconductor substrate;
A gate electrode provided on the semiconductor substrate to control a current between the first electrode and the second electrode;
A gate pad electrode provided on the second surface of the semiconductor substrate away from the gate electrode and having a gate pad portion;
A test pad electrode provided on the second surface of the semiconductor substrate away from the gate pad electrode, disposed between the gate pad electrode and an edge of the semiconductor substrate, and having a test pad portion;
A wiring electrode separated from the gate pad electrode and connecting the gate electrode and the test pad electrode to each other;
At least one gate resistance layer that connects the gate pad electrode and at least one of the test pad electrode and the wiring electrode;
A protective insulating film partially covering each of the second electrode and the gate pad electrode and exposing the gate pad portion of the gate pad electrode and the test pad portion of the test pad electrode;
The protective insulating film has an outer peripheral end, a first inner peripheral end on the second electrode, and a second inner peripheral end on the gate pad electrode, and the outer peripheral end and the The power semiconductor device, wherein a minimum distance between the second inner peripheral end is equal to or greater than a minimum distance between the outer peripheral end and the first inner peripheral end.
第1の面と、前記第1の面と反対の第2の面とを有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記第1の面上に設けられた第1の電極と、
前記半導体基板の前記第2の面上に設けられた第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間の電流を制御するために、前記第2の電極から電気的に分離して前記半導体基板上に設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極から離れて前記半導体基板の前記第2の面上に設けられ、ゲートパッド部を有するゲートパッド電極と、
前記ゲートパッド電極から離れて前記半導体基板の前記第2の面上に設けられ、前記ゲートパッド電極と前記半導体基板の縁との間に配置され、テストパッド部を有するテストパッド電極と、
前記ゲートパッド電極から離れ、前記ゲート電極と前記テストパッド電極とを互いにつなぐ配線電極と、
前記ゲートパッド電極と、前記テストパッド電極および前記配線電極の少なくともいずれかと、を互いにつなぐ少なくとも1つのゲート抵抗層と、
を備える、電力用半導体装置。
A semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface;
A first electrode provided on the first surface of the semiconductor substrate;
A second electrode provided on the second surface of the semiconductor substrate;
A gate electrode electrically separated from the second electrode and provided on the semiconductor substrate to control a current between the first electrode and the second electrode;
A gate pad electrode provided on the second surface of the semiconductor substrate away from the gate electrode and having a gate pad portion;
A test pad electrode provided on the second surface of the semiconductor substrate away from the gate pad electrode, disposed between the gate pad electrode and an edge of the semiconductor substrate, and having a test pad portion;
A wiring electrode separated from the gate pad electrode and connecting the gate electrode and the test pad electrode to each other;
At least one gate resistance layer that connects the gate pad electrode and at least one of the test pad electrode and the wiring electrode;
A power semiconductor device.
前記テストパッド電極は、前記ゲート抵抗層上に配置された部分を含む、請求項1または2に記載の電力用半導体装置。   The power semiconductor device according to claim 1, wherein the test pad electrode includes a portion disposed on the gate resistance layer. 前記少なくとの1つのゲート抵抗層は、平面視において前記テストパッド電極の外に配置され、前記ゲートパッド電極と前記配線電極とを互いにつなぐゲート抵抗層を含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。   The at least one gate resistance layer includes a gate resistance layer that is disposed outside the test pad electrode in a plan view and connects the gate pad electrode and the wiring electrode to each other. 2. A power semiconductor device according to item 1. 電力用半導体装置を準備する工程を備え、前記電力用半導体装置は、
第1の面と、前記第1の面と反対の第2の面とを有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記第1の面上に設けられた第1の電極と、
前記半導体基板の前記第2の面上に設けられた第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間の電流を制御するために前記半導体基板上に設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極から離れて前記半導体基板の前記第2の面上に設けられ、ゲートパッド部を有するゲートパッド電極と、
前記ゲートパッド電極から離れて前記半導体基板の前記第2の面上に設けられ、前記ゲートパッド電極と前記半導体基板の縁との間に配置され、テストパッド部を有するテストパッド電極と、
前記ゲートパッド電極から離れ、前記ゲート電極と前記テストパッド電極とを互いにつなぐ配線電極と、
前記ゲートパッド電極と、前記テストパッド電極および前記配線電極の少なくともいずれかと、を互いにつなぐ少なくとも1つのゲート抵抗層と、
前記第2の電極および前記ゲートパッド電極の各々を部分的に覆い、かつ前記ゲートパッド電極の前記ゲートパッド部と前記テストパッド電極の前記テストパッド部とを露出する保護絶縁膜と、
を含み、さらに
前記ゲートパッド電極の前記ゲートパッド部と前記テストパッド電極の前記テストパッド部との間の電気抵抗を測定する工程と、
前記テストパッド電極の前記テストパッド部を絶縁体によって覆いつつ、前記第1の電極と前記第2の電極との間の耐電圧を測定する工程と、
を備える、電力用半導体装置の製造方法。
A step of preparing a power semiconductor device, wherein the power semiconductor device comprises:
A semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface;
A first electrode provided on the first surface of the semiconductor substrate;
A second electrode provided on the second surface of the semiconductor substrate;
A gate electrode provided on the semiconductor substrate to control a current between the first electrode and the second electrode;
A gate pad electrode provided on the second surface of the semiconductor substrate away from the gate electrode and having a gate pad portion;
A test pad electrode provided on the second surface of the semiconductor substrate away from the gate pad electrode, disposed between the gate pad electrode and an edge of the semiconductor substrate, and having a test pad portion;
A wiring electrode separated from the gate pad electrode and connecting the gate electrode and the test pad electrode to each other;
At least one gate resistance layer that connects the gate pad electrode and at least one of the test pad electrode and the wiring electrode;
A protective insulating film partially covering each of the second electrode and the gate pad electrode and exposing the gate pad portion of the gate pad electrode and the test pad portion of the test pad electrode;
And measuring an electrical resistance between the gate pad portion of the gate pad electrode and the test pad portion of the test pad electrode;
Measuring the withstand voltage between the first electrode and the second electrode while covering the test pad portion of the test pad electrode with an insulator;
A method for manufacturing a power semiconductor device.
前記ゲートパッド電極の前記ゲートパッド部と前記テストパッド電極の前記テストパッド部との間の電気抵抗を測定する工程の後、かつ前記第1の電極と前記第2の電極との間の耐電圧を測定する工程の前に、前記テストパッド電極の前記テストパッド部を覆う第2の保護絶縁膜を形成する工程をさらに備える、請求項5に記載の電力用半導体装置の製造方法。   After the step of measuring the electrical resistance between the gate pad portion of the gate pad electrode and the test pad portion of the test pad electrode, and withstand voltage between the first electrode and the second electrode The method for manufacturing a power semiconductor device according to claim 5, further comprising a step of forming a second protective insulating film that covers the test pad portion of the test pad electrode before the step of measuring. 電力用半導体装置を準備する工程を備え、前記電力用半導体装置は、
第1の面と、前記第1の面と反対の第2の面とを有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記第1の面上に設けられた第1の電極と、
前記半導体基板の前記第2の面上に設けられた第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間の電流を制御するために前記半導体基板上に設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極から離れて前記半導体基板の前記第2の面上に設けられ、ゲートパッド部を有するゲートパッド電極と、
前記ゲートパッド電極から離れて前記半導体基板の前記第2の面上に設けられ、前記ゲートパッド電極と前記半導体基板の縁との間に配置され、テストパッド部を有するテストパッド電極と、
前記ゲートパッド電極から離れ、前記ゲート電極と前記テストパッド電極とを互いにつなぐ配線電極と、
前記ゲートパッド電極と、前記テストパッド電極および前記配線電極の少なくともいずれかと、を互いにつなぐ少なくとも1つのゲート抵抗層と、
を含み、さらに
前記ゲートパッド電極の前記ゲートパッド部と前記テストパッド電極の前記テストパッド部との間の電気抵抗を測定する工程と、
前記ゲートパッド電極の前記ゲートパッド部と前記テストパッド電極の前記テストパッド部との間の電気抵抗を測定する工程の後に、前記テストパッド電極の前記テストパッド部を覆い、かつ前記ゲートパッド電極の前記ゲートパッド部を露出する保護絶縁膜を形成する工程と、
前記保護絶縁膜を形成する工程の後に、前記第1の電極と前記第2の電極との間の耐電圧を測定する工程と、
を備える、電力用半導体装置の製造方法。
A step of preparing a power semiconductor device, wherein the power semiconductor device comprises:
A semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface;
A first electrode provided on the first surface of the semiconductor substrate;
A second electrode provided on the second surface of the semiconductor substrate;
A gate electrode provided on the semiconductor substrate to control a current between the first electrode and the second electrode;
A gate pad electrode provided on the second surface of the semiconductor substrate away from the gate electrode and having a gate pad portion;
A test pad electrode provided on the second surface of the semiconductor substrate away from the gate pad electrode, disposed between the gate pad electrode and an edge of the semiconductor substrate, and having a test pad portion;
A wiring electrode separated from the gate pad electrode and connecting the gate electrode and the test pad electrode to each other;
At least one gate resistance layer that connects the gate pad electrode and at least one of the test pad electrode and the wiring electrode;
And measuring an electrical resistance between the gate pad portion of the gate pad electrode and the test pad portion of the test pad electrode;
After the step of measuring the electrical resistance between the gate pad part of the gate pad electrode and the test pad part of the test pad electrode, the test pad part of the test pad electrode is covered and the gate pad electrode Forming a protective insulating film exposing the gate pad portion;
After the step of forming the protective insulating film, measuring a withstand voltage between the first electrode and the second electrode;
A method for manufacturing a power semiconductor device.
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