JP2019036591A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

To provide a semiconductor device and a manufacturing method, for providing a high breakdown voltage semiconductor device with high reliability.SOLUTION: A semiconductor device 1 includes: a semiconductor substrate 10 made of silicon carbide; a first insulation film 11; a first electrode 15; a second electrode 14 including a bonding part 14a and a peripheral edge part 14b; and a second insulation film 17. When cross-sectional viewing the semiconductor substrate 10 in a plane surface orthogonal to a scribe line L between the two bonding parts 14a and 14a while passing through the adjacent two bonding parts 14a and 14a, the sum of widths D1 and D2 of the second insulation films 17 and 17 between the two bonding parts 14a and 14a and a second inter-electrode distance X obtained by a total sum of an interference D3 of the two second insulation films 17 and 17 satisfy the following equation: X>Vmax/(1.8×10V/cm) in a relationship of upper limit voltage Vmax of an inverse bias voltage applied to between the first electrode 15 and the bonding part 14a of the second electrode 14 in a breakdown voltage inspection executed to a semiconductor element region.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the semiconductor device.

高耐圧半導体デバイスの製造工程において、ウェハ状態で耐圧検査を行う際、ウェハ表面で放電が生じるという問題がある。   When a withstand voltage test is performed in a wafer state in a manufacturing process of a high withstand voltage semiconductor device, there is a problem that discharge occurs on the wafer surface.

耐圧検査を行う半導体素子領域の電極と、該半導体素子領域を取り巻くスクライブラインとの間での放電については、スクライブライン上に絶縁膜を設けることにより、対処がなされてきた(例えば、特許文献1−3参照。)。   The discharge between the electrode in the semiconductor element region to be subjected to the withstand voltage test and the scribe line surrounding the semiconductor element region has been dealt with by providing an insulating film on the scribe line (for example, Patent Document 1) -3).

特開2009−267032号公報JP, 2009-267032, A 特開2013−187438号公報JP, 2013-187438, A 特開2013−191632号公報JP, 2013-191632, A

ところで、耐圧検査における逆バイアス電圧の上限値が上昇するにつれ、耐圧検査を行う電極とスクライブラインとの間ではなく、スクライブラインを越えて、隣接する電極との間で、確率的に放電が起こってしまうことがわかった。   By the way, as the upper limit value of the reverse bias voltage in the withstand voltage test rises, discharge occurs stochastically between the adjacent electrode and the scribe line rather than between the electrode and the scribe line to be subjected to the withstand voltage test. I found out that

この問題は、耐圧検査において、逆バイアス電圧値の上昇につれ、隣接電極における電位が付随的にランダムに変動することが避けられないために生じる。このため、信頼性の高い高耐圧半導体デバイスを提供することが難しい。   This problem arises because, in the withstand voltage test, as the reverse bias voltage value rises, the potential at the adjacent electrode is inevitably randomly fluctuated. For this reason, it is difficult to provide a reliable high withstand voltage semiconductor device.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い高耐圧半導体デバイスを提供するための半導体装置及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a semiconductor device for providing a highly reliable high withstand voltage semiconductor device and a method of manufacturing the same.

本発明の一態様に係る半導体装置は、炭化珪素からなる半導体基体と、前記半導体基体の一方の主面に形成された第一絶縁膜と、前記半導体基体の他方の主面とオーミック接合を形成する第一電極と、前記半導体基体のスクライブラインで画された複数の半導体素子領域の各々において、前記一方の主面が露出した開口部に形成され、前記半導体基体とショットキー接合を形成する接合部と、前記第一絶縁膜と接する周縁部と、を含む第二電極と、前記半導体素子領域の各々において、前記半導体基体を前記一方の主面側から平面視したとき、前記開口部上では前記接合部が露出するように、かつ、前記スクライブライン上では前記第一絶縁膜が露出するように、前記第一絶縁膜を被覆する第二絶縁膜と、を含み、互いに隣接する二つの前記接合部を通過し該二つの前記接合部の間の前記スクライブラインに直交する平面で前記半導体基体を断面視したとき、該二つの前記接合部の間の二つの前記第二絶縁膜の幅の和と、該二つの前記第二絶縁膜の間隔との総和で与えられる第二電極間距離Xが、前記半導体素子領域に対して行われる耐圧検査において前記第一電極と前記第二電極の前記接合部との間に印加される逆バイアス電圧の上限値Vmaxとの関係で、X > Vmax / (1.8×104 V/cm) を充たす。 In a semiconductor device according to one aspect of the present invention, an ohmic junction is formed with a semiconductor substrate made of silicon carbide, a first insulating film formed on one main surface of the semiconductor substrate, and the other main surface of the semiconductor substrate. In each of a plurality of semiconductor element regions defined by scribing lines of the semiconductor substrate and the first electrode to be formed, the one main surface is formed in the exposed opening to form a Schottky junction with the semiconductor substrate In each of the semiconductor element region and the second electrode including the portion, the peripheral portion in contact with the first insulating film, and the semiconductor element region, when the semiconductor base is viewed in plan from the one main surface side, A second insulating film covering the first insulating film so as to expose the junction and exposing the first insulating film on the scribe line; When the semiconductor substrate is viewed in a cross section along a plane perpendicular to the scribe line between the two junctions passing through the junction, the width of the two second insulating films between the two junctions A second inter-electrode distance X given by the sum of the sum and the distance between the two second insulating films is the first electrode and the second electrode in a breakdown voltage test performed on the semiconductor element region. In the relationship with the upper limit value Vmax of the reverse bias voltage applied between the junction and the junction, X> Vmax / (1.8 × 10 4 V / cm) is satisfied.

また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、炭化珪素からなる半導体基体を準備する、半導体基体準備工程と、前記半導体基体の一方の主面に第一絶縁膜を形成する、第一絶縁膜形成工程と、前記半導体基体の他方の主面に、前記半導体基体とオーミック接合を形成する第一電極を形成する、第一電極形成工程と、前記半導体基体のスクライブラインで画された複数の半導体素子領域の各々において、前記第一絶縁膜の一部を除去して前記一方の主面が露出した開口部を形成する、開口部形成工程と、前記半導体素子領域の各々において、前記半導体基体とショットキー接合を形成する接合部と、前記第一絶縁膜と接する周縁部と、を含む第二電極を前記開口部に形成する、第二電極形成工程と、前記半導体素子領域の各々において、前記半導体基体を前記一方の主面側から平面視したとき、前記開口部上では前記接合部が露出するように、かつ、前記スクライブライン上では前記第一絶縁膜が露出するように、前記第一絶縁膜を被覆する第二絶縁膜を形成する、第二絶縁膜形成工程と、前記半導体素子領域に対して、前記第一電極と前記第二電極の前記接合部との間に、上限値Vmaxの逆バイアス電圧を印加して耐圧検査を行う、耐圧検査工程と、を含み、前記第二絶縁膜形成工程において、互いに隣接する二つの前記接合部を通過し該二つの前記接合部の間の前記スクライブラインに直交する平面で前記半導体基体を断面視したとき、該二つの前記接合部の間の二つの前記第二絶縁膜の幅の和と、該二つの前記第二絶縁膜の間隔との総和で与えられる第二電極間距離Xが、X > Vmax / (1.8×104 V/cm) を充たすように前記第二絶縁膜を形成する。 Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to an aspect of the present invention includes the steps of preparing a semiconductor substrate made of silicon carbide, forming a semiconductor substrate, and forming a first insulating film on one main surface of the semiconductor substrate. A step of forming an insulating film, a step of forming a first electrode for forming an ohmic junction with the semiconductor substrate on the other main surface of the semiconductor substrate, and a scribe line of the semiconductor substrate In each of the semiconductor element region, an opening forming step of removing a part of the first insulating film to form an opening in which the one main surface is exposed in each of a plurality of semiconductor element regions; A second electrode forming step of forming in the opening a second electrode including a junction forming a semiconductor substrate and a Schottky junction and a peripheral edge contacting the first insulating film, and the semiconductor element region smell When the semiconductor substrate is viewed in plan from the one main surface side, the junction is exposed on the opening and the first insulating film is exposed on the scribe line. A second insulating film forming step of forming a second insulating film covering the first insulating film; and an upper limit between the first electrode and the junction of the second electrode with respect to the semiconductor element region. And a withstand voltage test step of applying a reverse bias voltage of a value Vmax to perform a withstand voltage test, and in the second insulating film forming step, passing the two adjacent joints adjacent to each other to form the second joint When the semiconductor substrate is viewed in cross section in a plane orthogonal to the scribe line, the sum of the widths of the two second insulating films between the two junctions and the second insulating film of the two second insulating films The second inter-electrode distance X given by the sum of the distance and The second insulating film is formed to satisfy X> Vmax / (1.8 × 10 4 V / cm).

本発明の半導体装置及び半導体装置の製造方法によれば、隣接電極間の放電発生率を3%以下に抑制することができる。したがって、信頼性の高い高耐圧半導体デバイスを提供することができる。   According to the semiconductor device and the method of manufacturing the semiconductor device of the present invention, the discharge generation rate between adjacent electrodes can be suppressed to 3% or less. Therefore, a highly reliable high breakdown voltage semiconductor device can be provided.

第一の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。It is a top view showing composition of a semiconductor device concerning a first embodiment. 第一の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment. 第一の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 1st embodiment. 第一の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 第一の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 第一の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 第一の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 第一の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 耐圧検査工程で、隣接電極間に放電が起きた状態の写真である。It is a photograph of the state in which the discharge occurred between adjacent electrodes in the pressure | voltage resistant test process. 第二の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the second embodiment. 本発明の実施例1〜3を、比較例とともに示したグラフである。It is the graph which showed Examples 1-3 of this invention with the comparative example.

[第一の実施形態]
以下、図1から図9を参照して、本発明の第一の実施形態について説明する。
First Embodiment
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9.

(半導体装置の構成)
本実施形態に係る半導体装置は、縦型ショットキーバリアダイオード素子(半導体素子)を複数製造するための、スクライブラインが設けられた半導体装置である。以下、図1及び図2を参照して、本実施形態に係る半導体装置の構成について説明する。
(Structure of semiconductor device)
The semiconductor device according to the present embodiment is a semiconductor device provided with scribe lines for manufacturing a plurality of vertical Schottky barrier diode elements (semiconductor elements). The configuration of the semiconductor device according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.

なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。   In addition, this embodiment is concretely described in order to understand the meaning of invention better, and unless there is particular specification, it does not limit this invention. Further, in the drawings used in the following description, for the sake of easy understanding of the features of the present invention, the main parts may be enlarged for convenience, and the dimensional ratio of each component may be the same as the actual one. Not necessarily.

図1に示すように、本実施形態に係る半導体装置1は、平面視において、縦方向及び横方向に延びる複数のスクライブラインLを覆うように、第一絶縁膜11が設けられている。スクライブラインLは、半導体装置1を切断する位置を示すラインであり、第一絶縁膜11は、スクライブラインL上で露出している。半導体装置1は、スクライブラインLに沿って、例えばダイアモンドカッターを用いて切削される。これにより、複数の半導体素子(チップ)が製造される。   As shown in FIG. 1, in the semiconductor device 1 according to the present embodiment, the first insulating film 11 is provided so as to cover a plurality of scribe lines L extending in the longitudinal direction and the lateral direction in plan view. The scribe line L is a line indicating a position at which the semiconductor device 1 is cut, and the first insulating film 11 is exposed on the scribe line L. The semiconductor device 1 is cut along the scribe line L using, for example, a diamond cutter. Thereby, a plurality of semiconductor devices (chips) are manufactured.

スクライブラインLで画された複数の半導体素子領域の各々において、第二絶縁膜17が、環状に設けられている。第二絶縁膜17の内側には、第二電極14の一部である接合部14aが露出している。   In each of the plurality of semiconductor element regions defined by the scribe line L, the second insulating film 17 is annularly provided. The bonding portion 14 a which is a part of the second electrode 14 is exposed to the inside of the second insulating film 17.

図2は、図1の破線で囲まれた領域において、半導体装置1を、互いに隣接する二つの接合部14a,14aを通過し該二つの接合部14a,14aの間のスクライブラインLに直交する平面で断面視した断面図(A−A矢視断面図)である。図2に示すように、半導体装置1は、半導体基体10と、第一絶縁膜11と、第一電極15と、第二電極14と、第二絶縁膜17と、を含む。半導体装置1は、ガードリング領域12と、第三絶縁膜16と、を、さらに含む。   2 crosses the two junctions 14a and 14a adjacent to each other and crosses the scribe line L between the two junctions 14a and 14a in the region surrounded by the broken line in FIG. It is sectional drawing (AA arrow sectional drawing) which carried out the cross sectional view by the plane. As shown in FIG. 2, the semiconductor device 1 includes a semiconductor base 10, a first insulating film 11, a first electrode 15, a second electrode 14, and a second insulating film 17. The semiconductor device 1 further includes a guard ring region 12 and a third insulating film 16.

半導体基体10は、炭化珪素(SiC)からなる。半導体基体10は、高濃度の不純物を含むn型炭化珪素からなる半導体基板10aと、低濃度の不純物を含むn型炭化珪素からなるドリフト層10bと、を含む。 The semiconductor substrate 10 is made of silicon carbide (SiC). The semiconductor substrate 10 includes a semiconductor substrate 10 a made of n + -type silicon carbide containing a high concentration of impurities, and a drift layer 10 b made of n -type silicon carbide containing a low concentration of impurities.

型炭化珪素からなる半導体基板10aとしては、n型不純物濃度が5×1017cm-3〜5×1019cm-3,厚さが30μm〜400μmのものを用いることができる。n型炭化珪素の結晶多形としては、例えば4Hのものを用いることができる。ドリフト層10bとしては、n型不純物濃度が1×1015cm-3〜1×1018cm-3,厚さが3μm〜20μmのものを用いることができる。ドリフト層10bは、半導体基体10の一方の主面F1を構成する。半導体基板10aは、半導体基体10の他方の主面F2を構成する。 As the semiconductor substrate 10a made of n + -type silicon carbide, one having an n-type impurity concentration of 5 × 10 17 cm −3 to 5 × 10 19 cm −3 and a thickness of 30 μm to 400 μm can be used. As the crystal polymorphism of n + -type silicon carbide, for example, 4H can be used. As the drift layer 10 b, one having an n-type impurity concentration of 1 × 10 15 cm −3 to 1 × 10 18 cm −3 and a thickness of 3 μm to 20 μm can be used. Drift layer 10 b constitutes one main surface F 1 of semiconductor substrate 10. The semiconductor substrate 10 a constitutes the other main surface F 2 of the semiconductor substrate 10.

第一絶縁膜11は、スクライブラインLを覆うように、半導体基体10の一方の主面F1に形成される。第一絶縁膜11は、リンガラス(PSG)で形成される。第一絶縁膜を形成する材料はPSGに限定されない。例えば、下地に熱酸化膜を追加した熱酸化膜/PSG積層膜であっても構わない。   The first insulating film 11 is formed on one main surface F1 of the semiconductor substrate 10 so as to cover the scribe line L. The first insulating film 11 is formed of phosphorous glass (PSG). The material forming the first insulating film is not limited to PSG. For example, a thermal oxide film / PSG laminated film in which a thermal oxide film is added to the base may be used.

第一電極15は、半導体基体10の他方の主面F2に形成される。第一電極15は、他方の主面F2とオーミック接合を形成している。第一電極15は、例えば、ニッケル(Ni)で形成される。   The first electrode 15 is formed on the other main surface F2 of the semiconductor substrate 10. The first electrode 15 forms an ohmic junction with the other main surface F2. The first electrode 15 is formed of, for example, nickel (Ni).

後述するように、半導体基体10の一方の主面F1のうち第一絶縁膜11で覆われていない部分は、一方の主面F1が露出した開口部13となる。開口部13は、スクライブラインLで画された複数の半導体素子領域の各々に存在する。すなわち、第一絶縁膜11には、複数の開口部13が形成されている。   As will be described later, a portion of the one main surface F1 of the semiconductor substrate 10 which is not covered by the first insulating film 11 is an opening 13 where the one main surface F1 is exposed. The opening 13 exists in each of the plurality of semiconductor element regions defined by the scribe line L. That is, the plurality of openings 13 are formed in the first insulating film 11.

第二電極14は、スクライブラインLで画された複数の半導体素子領域の各々において、開口部13を覆うように、形成される。第二電極14は、接合部14aと、周縁部14bと、を含む。第二電極14は、半導体基体10とショットキー接合を形成する。第二電極14は、例えば、チタン(Ti)で形成される。   The second electrode 14 is formed to cover the opening 13 in each of the plurality of semiconductor element regions defined by the scribe line L. The second electrode 14 includes a bonding portion 14 a and a peripheral portion 14 b. The second electrode 14 forms a Schottky junction with the semiconductor substrate 10. The second electrode 14 is formed of, for example, titanium (Ti).

接合部14aは、開口部13に形成される。半導体基体10の一方の主面F1では、第二電極14の接合部14aにおいてショットキー接合が形成される。前述したように、半導体基体10の他方の主面F2では、第一電極15においてオーミック接合が形成される。このため、スクライブラインLで画された複数の半導体素子領域の各々は、ショットキーバリアダイオードとして機能する。   The bonding portion 14 a is formed in the opening 13. On one main surface F1 of the semiconductor substrate 10, a Schottky junction is formed at the junction 14a of the second electrode 14. As described above, on the other main surface F2 of the semiconductor substrate 10, an ohmic junction is formed in the first electrode 15. Therefore, each of the plurality of semiconductor element regions defined by the scribe line L functions as a Schottky barrier diode.

周縁部14bは、接合部14aの周囲に位置し、かつ、第一絶縁膜11と接している。周縁部14bは、平面視したとき、第一絶縁膜11の縁部を覆うように、環状に形成されている。   The peripheral portion 14 b is located around the bonding portion 14 a and is in contact with the first insulating film 11. The peripheral portion 14 b is formed in an annular shape so as to cover the edge of the first insulating film 11 in plan view.

半導体基体10を平面視したとき、ドリフト層10bのうち接合部14aの外側に位置する領域には、p型半導体からなるガードリング領域12が環状に形成されている。ガードリング領域12は、例えば、アルミニウム(Al)や硼素(B)を不純物として含む。ガードリング領域12の内縁部は、平面視において、接合部14aと接している。ガードリング領域12の外縁部は、平面視において、第一絶縁膜11と接している。   When the semiconductor substrate 10 is viewed in plan, a guard ring region 12 made of a p-type semiconductor is annularly formed in a region of the drift layer 10b located outside the junction 14a. The guard ring region 12 contains, for example, aluminum (Al) or boron (B) as an impurity. The inner edge portion of the guard ring area 12 is in contact with the joint portion 14 a in a plan view. The outer edge portion of the guard ring region 12 is in contact with the first insulating film 11 in plan view.

ガードリング領域12は、高濃度ガードリング領域12aと、低濃度ガードリング領域12bと、を含む。高濃度ガードリング領域12aは、ガードリング領域12を平面視したとき、その内側に環状に設けられる。高濃度ガードリング領域12aは、相対的に不純物濃度の高い層である(p型不純物濃度が1×1018cm-3〜1×1019cm-3)。高濃度ガードリング領域12aは、平面視において、周縁部14bと重なるように設けられている。図示例においては、高濃度ガードリング領域12aの一部が第一絶縁膜11に覆われているが、これに限ることはない。低濃度ガードリング領域12bは、ガードリング領域12を平面視したとき、その外側に環状に設けられる。低濃度ガードリング領域12bは、相対的に不純物濃度の低い層である(p型不純物濃度が1×1017cm-3〜1×1018cm-3)。低濃度ガードリング領域12bは、平面視において、第二絶縁膜17に覆われている。 The guard ring region 12 includes a high concentration guard ring region 12 a and a low concentration guard ring region 12 b. The high concentration guard ring area 12 a is annularly provided on the inner side when the guard ring area 12 is viewed in plan. The high concentration guard ring region 12 a is a layer having a relatively high impurity concentration (p type impurity concentration is 1 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 19 cm −3 ). The high concentration guard ring region 12 a is provided to overlap the peripheral portion 14 b in plan view. In the illustrated example, a part of the high concentration guard ring region 12a is covered with the first insulating film 11, but the invention is not limited thereto. The low density guard ring region 12 b is annularly provided outside the guard ring region 12 in plan view. The low concentration guard ring region 12 b is a layer having a relatively low impurity concentration (p type impurity concentration is 1 × 10 17 cm −3 to 1 × 10 18 cm −3 ). The low concentration guard ring region 12 b is covered with the second insulating film 17 in plan view.

第一絶縁膜11の上には、第三絶縁膜16が、平面視において環状に設けられている。第三絶縁膜16は、第一絶縁膜11上において、第二電極14の周縁部14bを囲むように形成されている。第三絶縁膜16は、例えば、窒化珪素(SiN)で形成される。   The third insulating film 16 is annularly provided on the first insulating film 11 in plan view. The third insulating film 16 is formed on the first insulating film 11 so as to surround the peripheral portion 14 b of the second electrode 14. The third insulating film 16 is formed of, for example, silicon nitride (SiN).

第二絶縁膜17は、第二電極14の接合部14aの外周部と、第一絶縁膜11のうち開口部13の周縁部分と、を覆うように、平面視において環状に設けられている。第二絶縁膜17は、周縁部14bの全部と、第三絶縁膜16の全部と、を覆うように設けられる。第二絶縁膜17は、例えばポリイミドで形成される。   The second insulating film 17 is annularly provided in plan view so as to cover the outer peripheral portion of the bonding portion 14 a of the second electrode 14 and the peripheral portion of the opening 13 of the first insulating film 11. The second insulating film 17 is provided to cover the entire peripheral portion 14 b and the entire third insulating film 16. The second insulating film 17 is formed of, for example, polyimide.

図2のように、互いに隣接する二つの接合部14a,14aを通過し該二つの接合部14a,14aの間のスクライブラインLに直交する平面で半導体基体10を断面視したとき、該二つの接合部14a,14aの間の二つの第二絶縁膜17,17の幅D1,D2の和と、該二つの第二絶縁膜17,17の間隔D3との総和を、第二電極間距離Xと定義する。また、半導体素子領域に対して行われる耐圧検査において、第一電極15と第二電極14の接合部14aとの間に印加される逆バイアス電圧の上限値を、Vmaxとする。   As shown in FIG. 2, when the semiconductor substrate 10 is viewed in a cross section in a plane perpendicular to the scribe line L passing through the two adjacent joints 14 a and 14 a and being adjacent to each other, The sum of the widths D1 and D2 of the two second insulating films 17 and 17 between the bonding portions 14a and 14a and the distance D3 of the two second insulating films 17 and 17 is the distance between the second electrodes X Define as In the breakdown voltage test performed on the semiconductor element region, the upper limit value of the reverse bias voltage applied between the first electrode 15 and the bonding portion 14 a of the second electrode 14 is set to Vmax.

第二絶縁膜17は、第二電極間距離Xが、Vmaxとの関係で、X > Vmax / (1.8×104 V/cm) を充たすように設けられる。これにより、耐圧検査において、隣接電極間の放電発生率を抑制することができる。したがって、信頼性の高い高耐圧半導体デバイスを提供することができる。 The second insulating film 17 is provided so that the second inter-electrode distance X satisfies X> Vmax / (1.8 × 10 4 V / cm) in relation to Vmax. Thereby, in the pressure | voltage resistant test, the discharge generation rate between adjacent electrodes can be suppressed. Therefore, a highly reliable high breakdown voltage semiconductor device can be provided.

第二絶縁膜17は、第二電極間距離Xが、Vmaxとの関係で、X > Vmax / (1.5×104 V/cm) を充たすように設けられることが望ましい。これにより、耐圧検査において、隣接電極間の放電発生率をさらに抑制することができる。したがって、より信頼性の高い高耐圧半導体デバイスを提供することができる。 It is desirable that the second insulating film 17 be provided so that the second inter-electrode distance X satisfies X> Vmax / (1.5 × 10 4 V / cm) in relation to Vmax. Thereby, in the pressure | voltage resistant test, the discharge generation rate between adjacent electrodes can further be suppressed. Therefore, a highly reliable high breakdown voltage semiconductor device can be provided.

(半導体装置の製造方法)
以下、図3から図8を参照して、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
(Method of manufacturing semiconductor device)
Hereinafter, with reference to FIGS. 3 to 8, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described.

図3に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基体準備工程S1と、第一絶縁膜形成工程S3と、第一電極形成工程S5と、開口部形成工程S6と、第二電極形成工程S7と、第二絶縁膜形成工程S8と、耐圧検査工程S9と、を含む。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、不純物イオン注入工程S2と、第三絶縁膜形成工程S4と、をさらに含む。   As shown in FIG. 3, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, a semiconductor base preparation step S1, a first insulating film formation step S3, a first electrode formation step S5, and an opening formation step S6. A second electrode forming step S7, a second insulating film forming step S8, and a withstand voltage inspection step S9 are included. The method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment further includes an impurity ion implantation step S2 and a third insulating film formation step S4.

以下、図4から図8を用いて、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を説明する。図4から図7では、一つの半導体素子領域における断面図を示している。   Hereinafter, each step of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described using FIGS. 4 to 8. 4 to 7 show cross-sectional views in one semiconductor element region.

(S1:半導体基体準備工程)
まず、図4(a)に示す半導体基体準備工程S1を行う。半導体基体準備工程S1では、n型炭化珪素単結晶基板(半導体基板)10a(厚さ:350μm,不純物濃度:1×1019cm-3)の上面に、n型炭化珪素エピタキシャル層(ドリフト層)10b(厚さ:13.5μm,不純物濃度:5×1015cm-3)を、化学的気相成長法(CVD)により形成することで、半導体基体10を準備する。
(S1: semiconductor substrate preparation process)
First, a semiconductor substrate preparation step S1 shown in FIG. 4A is performed. In the semiconductor substrate preparation step S1, an n -- type silicon carbide epitaxial layer (drift) is formed on the upper surface of an n + -type silicon carbide single crystal substrate (semiconductor substrate) 10a (thickness: 350 μm, impurity concentration: 1 × 10 19 cm -3 ). The semiconductor substrate 10 is prepared by forming a layer 10b (thickness: 13.5 μm, impurity concentration: 5 × 10 15 cm −3 ) by chemical vapor deposition (CVD).

(S2:不純物イオン注入工程)
次に、図4(b)に示す不純物イオン注入工程S2を行う。不純物イオン注入工程S2では、まず、半導体基体10の一方の主面F1を清浄化する。次いで、一方の主面F1に、酸化膜を形成し、この酸化膜上にレジストをスピンコートにより塗布する。その後、フォトリソグラフィにより、高濃度ガードリング領域12aや低濃度ガードリング領域12bに対応する部分に開口を有するマスク(不図示)を形成する。この状態において、半導体基体10の一方の主面F1に、半導体基体10とは逆の導電型のp型不純物イオン(例えば、アルミニウムイオン)を、イオン注入を用いて導入する。イオン注入後、マスクを除去する。これにより、高濃度ガードリング領域12aと、低濃度ガードリング領域12bと、を含む、ガードリング領域12が形成される。不純物イオン注入工程S2において、高濃度ガードリング領域12a、低濃度ガードリング領域12bは、例えば個別に形成されてよい。その後、1500℃以上の高温で加熱し不純物を電気的に活性化する。
(S2: Impurity ion implantation process)
Next, an impurity ion implantation step S2 shown in FIG. 4 (b) is performed. In the impurity ion implantation step S2, first, one main surface F1 of the semiconductor substrate 10 is cleaned. Next, an oxide film is formed on one main surface F1, and a resist is applied on the oxide film by spin coating. Thereafter, a mask (not shown) having an opening at a portion corresponding to the high concentration guard ring region 12a or the low concentration guard ring region 12b is formed by photolithography. In this state, p-type impurity ions (for example, aluminum ions) of a conductivity type reverse to that of the semiconductor substrate 10 are introduced into one main surface F1 of the semiconductor substrate 10 using ion implantation. After ion implantation, the mask is removed. Thereby, a guard ring region 12 including the high concentration guard ring region 12 a and the low concentration guard ring region 12 b is formed. In the impurity ion implantation step S2, the high concentration guard ring region 12a and the low concentration guard ring region 12b may be formed separately, for example. Thereafter, the impurities are electrically activated by heating at a high temperature of 1500 ° C. or more.

(S3:第一絶縁膜形成工程)
次に、図5(a)に示す第一絶縁膜形成工程S3を行う。第一絶縁膜形成工程S3では、まず、半導体基体10の一方の主面F1に、化学的気相成長法(CVD)によりリンガラス(PSG)を積層し、絶縁膜層110を形成する。絶縁膜層110を形成した後、熱処理を行う。第一絶縁膜を熱酸化膜/PSG積層膜とする場合、半導体基体10を酸素ガス中、1000℃以上の雰囲気で熱酸化した後、化学的気相成長法(CVD)によりリンガラス(PSG)を積層し、絶縁膜層110を形成することもできる。リンガラス(PSG)の焼き締め処理として、700℃以上の雰囲気で追加熱処理を行っても構わない。
(S3: First insulating film forming process)
Next, a first insulating film forming step S3 shown in FIG. 5A is performed. In the first insulating film forming step S3, first, phosphorus glass (PSG) is laminated on one main surface F1 of the semiconductor substrate 10 by chemical vapor deposition (CVD) to form the insulating film layer 110. After the insulating film layer 110 is formed, heat treatment is performed. When the first insulating film is a thermal oxide film / PSG laminated film, the semiconductor substrate 10 is thermally oxidized in an atmosphere of 1000 ° C. or higher in oxygen gas, and then phosphorus glass (PSG) is formed by chemical vapor deposition (CVD). And the insulating film layer 110 can be formed. Additional heat treatment may be performed in an atmosphere of 700 ° C. or higher as baking treatment of phosphorus glass (PSG).

(S4:第三絶縁膜形成工程)
次に、図5(b)に示す第三絶縁膜形成工程S4を行う。第三絶縁膜形成工程S4では、まず、第一絶縁膜11の表面に、化学的気相成長法(CVD)により窒化珪素(SiN)を積層する。次いで、レジストをスピンコートにより塗布する。次いで、フォトリソグラフィにより、第三絶縁膜16に対応する部分に開口を有するマスク(不図示)を形成する。その後、ドライエッチング等で、開口部の窒化珪素(SiN)を除去する。
(S4: Third insulating film forming step)
Next, a third insulating film forming step S4 shown in FIG. 5 (b) is performed. In the third insulating film forming step S4, first, silicon nitride (SiN) is stacked on the surface of the first insulating film 11 by chemical vapor deposition (CVD). The resist is then applied by spin coating. Next, a mask (not shown) having an opening at a portion corresponding to the third insulating film 16 is formed by photolithography. Thereafter, silicon nitride (SiN) in the opening is removed by dry etching or the like.

(S5:第一電極形成工程)
次に、図6(a)に示す第一電極形成工程S5を行う。第一電極形成工程S5では、まず、半導体基体10の他方の主面F2に、金属(例えば、ニッケル(Ni))をスパッタリングして、金属膜を形成する。その後、熱処理により、金属と炭化珪素との合金化を行い、第一電極15を形成する。
(S5: first electrode forming step)
Next, the first electrode forming step S5 shown in FIG. 6A is performed. In the first electrode formation step S5, first, a metal (for example, nickel (Ni)) is sputtered on the other main surface F2 of the semiconductor substrate 10 to form a metal film. Thereafter, the metal and silicon carbide are alloyed by heat treatment to form the first electrode 15.

(S6:開口部形成工程)
次に、図6(b)に示す開口部形成工程S6を行う。開口部形成工程S6では、まず、絶縁膜層110の表面に、レジストをスピンコートにより塗布する。次いで、フォトリソグラフィにより、開口部13に対応する部分に開口を有するマスク(不図示)を形成する。開口部13は、平面視において、その周縁が高濃度ガードリング領域12aに重なるように設けられる。マスク形成の後、バッファードフッ酸を用いて絶縁膜層110のエッチングを行い、半導体基体10の一方の主面F1を露出させる。これにより、開口部13及び第一絶縁膜11が形成される。開口部13及び第一絶縁膜11の形成後、レジストを除去する。
(S6: Opening formation process)
Next, an opening forming step S6 shown in FIG. 6 (b) is performed. In the opening forming step S6, first, a resist is applied to the surface of the insulating film layer 110 by spin coating. Then, a mask (not shown) having an opening at a portion corresponding to the opening 13 is formed by photolithography. The opening 13 is provided such that the peripheral edge thereof overlaps the high concentration guard ring area 12 a in a plan view. After the mask formation, the insulating film layer 110 is etched using buffered hydrofluoric acid to expose one main surface F1 of the semiconductor substrate 10. Thus, the opening 13 and the first insulating film 11 are formed. After the formation of the opening 13 and the first insulating film 11, the resist is removed.

(S7:第二電極形成工程)
次に、図7(a)に示す第二電極形成工程S6を行う。第二電極形成工程S6では、まず、主面F1に、金属例えば、チタン(Ti)をスパッタリング又は蒸着して、金属膜を形成する。レジストをスピンコートにより塗布する。次いで、フォトリソグラフィとエッチングにより、第二電極14を形成する。その後、熱処理により、金属と炭化珪素との合金化を行い、第二電極14が完成する。
(S7: second electrode forming step)
Next, a second electrode forming step S6 shown in FIG. 7A is performed. In the second electrode formation step S6, first, a metal such as titanium (Ti) is sputtered or vapor-deposited on the main surface F1 to form a metal film. The resist is applied by spin coating. Then, the second electrode 14 is formed by photolithography and etching. Thereafter, the metal and silicon carbide are alloyed by heat treatment to complete the second electrode 14.

(S8:第二絶縁膜形成工程)
次に、図7(b)に示す第二絶縁膜形成工程S8を行う。第二絶縁膜形成工程S8では、まず、第二電極14及び第一絶縁膜11の表面に、ポリイミドをスピンコートにより塗布する。フォトリソグラフィにより、第二絶縁膜17を形成する。これにより、半導体装置1が形成される。
(S8: second insulating film forming step)
Next, a second insulating film forming step S8 shown in FIG. 7B is performed. In the second insulating film formation step S8, first, polyimide is applied to the surfaces of the second electrode 14 and the first insulating film 11 by spin coating. The second insulating film 17 is formed by photolithography. Thereby, the semiconductor device 1 is formed.

(S9:耐圧検査工程)
最後に、図8に示す耐圧検査工程S9を行う。耐圧検査工程S9では、まず、ウェーハプローバステージPSの上に、半導体装置1を載置する。半導体装置1において、スクライブラインLで画された複数の半導体素子領域のうち一つを選び、検査領域ATとする。検査領域ATの接合部14aに、プローブPRの先端を接触させる。ウェーハプローバステージPSとプローブPRの間に逆バイアス電圧Vを印加し、検査領域ATの耐圧検査を行う。
(S9: pressure resistance inspection process)
Finally, a withstand voltage inspection step S9 shown in FIG. 8 is performed. In the withstand voltage inspection step S9, first, the semiconductor device 1 is mounted on the wafer prober stage PS. In the semiconductor device 1, one of the plurality of semiconductor element regions defined by the scribe line L is selected to be an inspection region AT. The tip of the probe PR is brought into contact with the joint 14a of the inspection area AT. A reverse bias voltage V is applied between the wafer prober stage PS and the probe PR to perform a withstand voltage test on the inspection area AT.

逆バイアス電圧Vが高くなると、検査領域ATに隣接する別の半導体素子領域(隣接領域AN)の接合部14aにおける電位が、付随的にランダムに変動することが避けられない。これにより、耐圧検査工程S9における逆バイアス電圧Vの上限値Vmaxが上昇するにつれ、図8の太矢印で示すように、スクライブラインLを越えて、隣接する二つの接合部14a,14aの間で、確率的に放電が起こる。図9は、検査領域ATと、隣接領域ANとの間で、放電が起こる瞬間を捉えた写真である。   When the reverse bias voltage V becomes high, it is inevitable that the potential at the junction 14a of another semiconductor element region (adjacent region AN) adjacent to the inspection region AT is incidentally randomly fluctuated. Thus, as the upper limit value Vmax of the reverse bias voltage V in the withstand voltage inspection step S9 increases, as shown by the thick arrow in FIG. 8, between the two adjacent junctions 14 a and 14 a beyond the scribe line L. Discharge occurs stochastically. FIG. 9 is a photograph showing the moment when a discharge occurs between the inspection area AT and the adjacent area AN.

第二絶縁膜形成工程S8において、第二絶縁膜17は、互いに隣接する二つの接合部14a,14aを通過し該二つの接合部14a,14aの間のスクライブラインLに直交する平面で半導体基体10を断面視したとき、該二つの接合部14a,14aの間の二つの第二絶縁膜17,17の幅D1,D2の和と、該二つの第二絶縁膜17,17の間隔D3との総和で与えられる第二電極間距離Xが、Vmaxとの関係で、X > Vmax / (1.8×104 V/cm) を充たすように設けられる。これにより、耐圧検査工程S9において、隣接する二つの接合部14a,14a間の放電発生率を抑制することができる。したがって、信頼性の高い高耐圧半導体デバイスを提供することができる。 In the second insulating film forming step S8, the second insulating film 17 passes through two adjacent bonding portions 14a, 14a adjacent to each other, and is a semiconductor substrate in a plane orthogonal to the scribe line L between the two bonding portions 14a, 14a. 10 when viewed in cross section, the sum of the widths D1 and D2 of the two second insulating films 17 and 17 between the two junctions 14a and 14a, and the distance D3 between the two second insulating films 17 and 17 and A second inter-electrode distance X given by the sum of the above, is provided so as to satisfy X> Vmax / (1.8 × 10 4 V / cm) in relation to Vmax. As a result, in the withstand voltage inspection step S9, it is possible to suppress the rate of discharge between the two adjacent bonding portions 14a and 14a. Therefore, a highly reliable high breakdown voltage semiconductor device can be provided.

第二絶縁膜形成工程S8において、第二絶縁膜17は、第二電極間距離Xが、Vmaxとの関係で、X > Vmax / (1.5×104 V/cm) を充たすように設けられることが望ましい。これにより、耐圧検査工程S9において、隣接する二つの接合部14a,14a間の放電発生率をより抑制することができる。したがって、より信頼性の高い高耐圧半導体デバイスを提供することができる。 In the second insulating film forming step S8, the second insulating film 17 is provided such that the distance X between the second electrodes satisfies X> Vmax / (1.5 × 10 4 V / cm) in relation to Vmax. Is desirable. As a result, in the breakdown voltage inspection step S9, it is possible to further suppress the discharge generation rate between the two adjacent bonding portions 14a and 14a. Therefore, a highly reliable high breakdown voltage semiconductor device can be provided.

[第二の実施形態]
以下、主に図10を参照して、本発明の第二の実施形態について説明する。第一の実施形態と共通する部分は、説明を省略する。
Second Embodiment
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described mainly with reference to FIG. The parts common to the first embodiment will not be described.

(半導体装置の構成)
本実施形態の半導体装置は、第一絶縁膜11が、二酸化珪素(SiO)で形成される(図2参照)ことを除き、第一の実施形態と同様に構成される。本実施形態の半導体装置は、第一の実施形態と同様の効果を奏する。
(Structure of semiconductor device)
The semiconductor device of this embodiment is configured in the same manner as the first embodiment, except that the first insulating film 11 is formed of silicon dioxide (SiO 2 ) (see FIG. 2). The semiconductor device of this embodiment exhibits the same effect as that of the first embodiment.

(半導体装置の製造方法)
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第一実施形態と同様の半導体基体準備工程S1と、第一絶縁膜形成工程S3と、第一電極形成工程S5と、開口部形成工程S6と、第二電極形成工程S7と、第二絶縁膜形成工程S8と、耐圧検査工程S9と、を含む。また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、不純物イオン注入工程S2と、第三絶縁膜形成工程S4と、をさらに含む。
(Method of manufacturing semiconductor device)
The semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment includes the same semiconductor substrate preparation step S1, the first insulating film formation step S3, the first electrode formation step S5, and the opening formation step S6 as in the first embodiment. A second electrode forming step S7, a second insulating film forming step S8, and a withstand voltage inspection step S9 are included. Further, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment further includes an impurity ion implantation step S2 and a third insulating film formation step S4.

ただし、本実施形態では、図10に示すように、第一絶縁膜形成工程S3(図3参照)において、半導体基体10の一方の主面F1を、酸素雰囲気下で熱酸化処理をすることで、二酸化珪素(SiO)からなる絶縁膜層111を成長させる。 However, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, in the first insulating film formation step S3 (see FIG. 3), one main surface F1 of the semiconductor substrate 10 is thermally oxidized in an oxygen atmosphere. , growing the insulating film layer 111 made of silicon dioxide (SiO 2).

また、開口部工程S6(図3参照)において、レジストをスピンコートにより塗布する。フォトリソグラフィにより、開口部13に対応する部分に開口を有するマスク(不図示)を形成する。マスク形成の後、バッファードフッ酸を用いて絶縁膜層111のエッチングを行い、半導体基体10の一方の主面F1を露出させる。これにより、開口部13及び第一絶縁膜11が形成される(図6(b)参照)。   In the opening step S6 (see FIG. 3), a resist is applied by spin coating. A mask (not shown) having an opening at a portion corresponding to the opening 13 is formed by photolithography. After the mask formation, the insulating film layer 111 is etched using buffered hydrofluoric acid to expose one main surface F1 of the semiconductor substrate 10. Thus, the opening 13 and the first insulating film 11 are formed (see FIG. 6B).

本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第一の実施形態と同様の効果を奏する。   The method of manufacturing a semiconductor device according to this embodiment has the same effect as that of the first embodiment.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。例えば、第二絶縁膜17はポリイミドで形成されるとしたが、他の絶縁性材料を用いることもできる。また、第一絶縁膜11はリンガラス又は二酸化珪素で形成されるとしたが、他の絶縁性材料を用いることもできる。また、半導体基体10にガードリング領域12が設けられるとしたが、ガードリング領域12を設けないこともできる。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で、種々の設計変更を施すことが可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, although the second insulating film 17 is formed of polyimide, other insulating materials can also be used. Further, although the first insulating film 11 is formed of phosphorus glass or silicon dioxide, other insulating materials can also be used. Further, although the guard ring region 12 is provided in the semiconductor substrate 10, the guard ring region 12 can be omitted. Besides, various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.

[実施例]
以下、本発明の実施例を示す。
[Example]
Hereinafter, examples of the present invention will be shown.

実施例1〜3、及び、比較例において用いた半導体装置は、上述の第一の実施形態に示す半導体装置の構造(図2参照)において、電極間距離Xを変えたものである。電極間距離Xは、各々以下のとおりである。
(実施例1)X=1310μm (Vmax / X≒1.3×104 V/cm)
(実施例2)X=1110μm (Vmax / X≒1.5×104 V/cm)
(実施例3)X=943μm (Vmax / X≒1.8×104 V/cm)
(比較例)X=776μm (Vmax / X≒2.2×104 V/cm)
The semiconductor devices used in Examples 1 to 3 and the comparative example are obtained by changing the distance X between the electrodes in the structure (see FIG. 2) of the semiconductor device shown in the first embodiment described above. The inter-electrode distance X is as follows.
Example 1 X = 1310 μm (Vmax / X ≒ 1.3 × 10 4 V / cm)
Example 2 X = 1110 μm (Vmax / X ≒ 1.5 × 10 4 V / cm)
Example 3 X = 943 μm (Vmax / X ≒ 1.8 × 10 4 V / cm)
(Comparative example) X = 776 μm (Vmax / X 2.2 2.2 × 10 4 V / cm)

これらの各半導体装置につき、上述の第一の実施形態に示す半導体装置の製造方法における耐圧検査工程S9(図3,8参照)を、最大電圧値約Vmax=1700 V,パルス幅50msの矩形波を印加して行った。   With respect to each of these semiconductor devices, a square wave having a maximum voltage value of about Vmax = 1700 V and a pulse width of 50 ms, which is the withstand voltage inspection step S9 (see FIGS. 3 and 8) in the method of manufacturing the semiconductor device Was applied.

結果を、図11のグラフに示す。グラフの下側の第一の横軸はX[μm]、縦軸は隣接電極間の放電率[%]である。グラフの上側の第二の横軸は、第一の横軸のXに対応する、Vmax / X [V/cm]の値を示す。   The results are shown in the graph of FIG. The first horizontal axis on the lower side of the graph is X [μm], and the vertical axis is the discharge rate [%] between adjacent electrodes. The upper second horizontal axis of the graph indicates the value of Vmax / X [V / cm] corresponding to X of the first horizontal axis.

図11に示した結果によれば、比較例の放電率が約28%であったのと比べて、実施例1では放電率が約3%、実施例2,3では放電率がほぼ0%であった。すなわち、本発明の実施例の半導体装置及び半導体装置の製造方法によれば、隣接電極間の放電発生率を、約3%以下に抑制することができることが確認された。   According to the results shown in FIG. 11, the discharge rate is about 3% in Example 1, and the discharge rate is almost 0% in Examples 2 and 3 compared to the discharge rate of the comparative example was about 28%. Met. That is, according to the semiconductor device and the semiconductor device manufacturing method of the embodiment of the present invention, it has been confirmed that the discharge generation rate between adjacent electrodes can be suppressed to about 3% or less.

1…半導体装置
10…半導体基体
11…第一絶縁膜
12…ガードリング領域
13…開口部
14a…接合部
14b…周縁部
14…第二電極
15…第一電極
17…第二絶縁膜
L…スクライブライン
F1…一方の主面
F2…他方の主面
S1…半導体基体準備工程
S2…不純物イオン注入工程
S3…第一絶縁膜形成工程
S5…第一電極形成工程
S6…開口部形成工程
S7…第二電極形成工程
S8…第二絶縁膜形成工程
S9…耐圧検査工程
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 semiconductor device 10 semiconductor base 11 first insulating film 12 guard ring region 13 opening 14a junction 14b peripheral edge 14 second electrode 15 first electrode 17 second insulating film L scribing Line F1: One main surface F2: Other main surface S1: Semiconductor substrate preparation process S2: Impurity ion implantation process S3: First insulating film formation process S5: First electrode formation process S6: Opening formation process S7: Second Electrode formation process S8 ... second insulating film formation process S9 ... breakdown voltage inspection process

Claims (7)

炭化珪素からなる半導体基体と、
前記半導体基体の一方の主面に形成された第一絶縁膜と、
前記半導体基体の他方の主面とオーミック接合を形成する第一電極と、
前記半導体基体のスクライブラインで画された複数の半導体素子領域の各々において、前記一方の主面が露出した開口部に形成され、前記半導体基体とショットキー接合を形成する接合部と、前記第一絶縁膜と接する周縁部と、を含む第二電極と、
前記半導体素子領域の各々において、前記半導体基体を前記一方の主面側から平面視したとき、前記開口部上では前記接合部が露出するように、かつ、前記スクライブライン上では前記第一絶縁膜が露出するように、前記第一絶縁膜を被覆する第二絶縁膜と、
を含み、
互いに隣接する二つの前記接合部を通過し該二つの前記接合部の間の前記スクライブラインに直交する平面で前記半導体基体を断面視したとき、該二つの前記接合部の間の二つの前記第二絶縁膜の幅の和と、該二つの前記第二絶縁膜の間隔との総和で与えられる第二電極間距離Xが、前記半導体素子領域に対して行われる耐圧検査において前記第一電極と前記第二電極の前記接合部との間に印加される逆バイアス電圧の上限値Vmaxとの関係で、X > Vmax / (1.8×104 V/cm) を充たす、
半導体装置。
A semiconductor substrate made of silicon carbide,
A first insulating film formed on one of the main surfaces of the semiconductor substrate;
A first electrode that forms an ohmic junction with the other main surface of the semiconductor substrate;
In each of a plurality of semiconductor element regions defined by scribe lines of the semiconductor substrate, the first main surface is formed in an exposed opening, and a junction forming a Schottky junction with the semiconductor substrate; A second electrode including a peripheral portion in contact with the insulating film;
In each of the semiconductor element regions, when the semiconductor substrate is viewed in plan from the one main surface side, the junction is exposed on the opening and the first insulating film on the scribe line A second insulating film covering the first insulating film such that
Including
When the semiconductor substrate is viewed in a cross section in a plane perpendicular to the scribe line between the two adjacent junctions passing through the two adjacent junctions, two of the second junctions between the two junctions A second inter-electrode distance X given by the sum of the width of two insulating films and the distance between the two second insulating films is the first electrode and the first electrode in a breakdown voltage test performed on the semiconductor element region In the relationship with the upper limit value Vmax of the reverse bias voltage applied between the second electrode and the junction, X> Vmax / (1.8 × 10 4 V / cm) is satisfied.
Semiconductor device.
前記第二電極間距離Xが、前記逆バイアス電圧の上限値Vmaxとの関係で、X > Vmax / (1.5×104 V/cm) を充たす、
請求項1に記載の半導体装置。
The second inter-electrode distance X satisfies X> Vmax / (1.5 × 10 4 V / cm) in relation to the upper limit value Vmax of the reverse bias voltage.
The semiconductor device according to claim 1.
前記第二絶縁膜が、ポリイミドで形成される、
請求項1又は2に記載の半導体装置。
The second insulating film is formed of polyimide,
The semiconductor device according to claim 1.
前記第一絶縁膜が、リンガラス又は二酸化珪素で形成される、
請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体装置。
The first insulating film is formed of phosphorus glass or silicon dioxide
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3.
前記半導体基体に、ガードリング領域が設けられる、
請求項1から4のいずれか一項に記載の半導体装置。
A guard ring region is provided on the semiconductor substrate,
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4.
炭化珪素からなる半導体基体を準備する、半導体基体準備工程と、
前記半導体基体の一方の主面に第一絶縁膜を形成する、第一絶縁膜形成工程と、
前記半導体基体の他方の主面に、前記半導体基体とオーミック接合を形成する第一電極を形成する、第一電極形成工程と、
前記半導体基体のスクライブラインで画された複数の半導体素子領域の各々において、前記第一絶縁膜の一部を除去して前記一方の主面が露出した開口部を形成する、開口部形成工程と、
前記半導体素子領域の各々において、前記半導体基体とショットキー接合を形成する接合部と、前記第一絶縁膜と接する周縁部と、を含む第二電極を前記開口部に形成する、第二電極形成工程と、
前記半導体素子領域の各々において、前記半導体基体を前記一方の主面側から平面視したとき、前記開口部上では前記接合部が露出するように、かつ、前記スクライブライン上では前記第一絶縁膜が露出するように、前記第一絶縁膜を被覆する第二絶縁膜を形成する、第二絶縁膜形成工程と、
前記半導体素子領域に対して、前記第一電極と前記第二電極の前記接合部との間に、上限値Vmaxの逆バイアス電圧を印加して耐圧検査を行う、耐圧検査工程と、
を含み、
前記第二絶縁膜形成工程において、互いに隣接する二つの前記接合部を通過し該二つの前記接合部の間の前記スクライブラインに直交する平面で前記半導体基体を断面視したとき、該二つの前記接合部の間の二つの前記第二絶縁膜の幅の和と、該二つの前記第二絶縁膜の間隔との総和で与えられる第二電極間距離Xが、X > Vmax / (1.8×104 V/cm) を充たすように前記第二絶縁膜を形成する、
半導体装置の製造方法。
A semiconductor substrate preparation step of preparing a semiconductor substrate made of silicon carbide;
A first insulating film forming step of forming a first insulating film on one main surface of the semiconductor substrate;
A first electrode forming step of forming a first electrode forming an ohmic junction with the semiconductor substrate on the other main surface of the semiconductor substrate;
An opening forming step of removing a part of the first insulating film to form an opening in which the one main surface is exposed in each of a plurality of semiconductor element regions defined by scribe lines of the semiconductor substrate; ,
In each of the semiconductor element regions, a second electrode is formed in the opening, and a second electrode including a bonding portion forming a Schottky junction with the semiconductor substrate and a peripheral portion in contact with the first insulating film. Process,
In each of the semiconductor element regions, when the semiconductor substrate is viewed in plan from the one main surface side, the junction is exposed on the opening and the first insulating film on the scribe line Forming a second insulating film covering the first insulating film so as to expose the second insulating film;
A withstand voltage inspection step of applying a reverse bias voltage of upper limit value Vmax between the first electrode and the junction of the second electrode to the semiconductor element region to perform a withstand voltage inspection;
Including
In the step of forming the second insulating film, when the semiconductor substrate is viewed in a cross section in a plane perpendicular to the scribe line between the two adjacent bonding portions passing through the adjacent two bonding portions, The second inter-electrode distance X given by the sum of the widths of the two second insulating films between junctions and the distance between the two second insulating films is X> Vmax / (1.8 × 10 Forming the second insulating film so as to satisfy 4 V / cm),
Semiconductor device manufacturing method.
前記半導体基体準備工程と前記第一絶縁膜形成工程との間に、前記半導体基体の一方の主面に、前記半導体基体とは逆の導電型の不純物イオンを注入する、不純物イオン注入工程をさらに含む、
請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
Between the semiconductor substrate preparation step and the first insulating film formation step, an impurity ion implantation step of implanting impurity ions of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate to one main surface of the semiconductor substrate is further performed. Including
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6.
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