JP6956247B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

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

従来、半導体装置の特性を試験するときに不具合が生じないようにするため、種々の提案がなされている。たとえば、特許文献1は、電気特性の試験中に大気中で放電が起きないようにする対策を提案している。具体的には、特許文献1は、半導体ウエハにベース領域およびエミッタ領域を形成し、ベース電極、エミッタ電極をパターニングした後、その表面にポリイミド膜を被着してパターニングし、ダイシング領域およびその他の電極ボンディング部を除く領域を被覆する工程を含む、半導体装置の製造方法を開示している。 Conventionally, various proposals have been made in order to prevent defects from occurring when testing the characteristics of a semiconductor device. For example, Patent Document 1 proposes measures to prevent an electric discharge from occurring in the atmosphere during an electrical property test. Specifically, in Patent Document 1, a base region and an emitter region are formed on a semiconductor wafer, the base electrode and the emitter electrode are patterned, and then a polyimide film is adhered to the surface of the base electrode and the emitter electrode to pattern the semiconductor wafer. A method for manufacturing a semiconductor device including a step of covering a region other than an electrode bonding portion is disclosed.

特開昭60−50937号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-50937 特開昭54−45570号公報JP-A-54-45570 特開2011−243837号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-2438337 特開2001−176876号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-176876 再公表特許WO2009/101668号公報Republished Patent WO2009 / 101668

ところで、半導体装置の試験として、高温高湿高電圧試験が採用され始めている。当該試験では、半導体装置は、たとえば、85℃、85%RHおよび960V印加の条件に連続1000時間(約40日間)晒される。従来は、上記の温度、湿度および電圧それぞれの条件に個別に耐えうる対策は施されていたが、これら3つの条件全てをクリアする対策は、未だ提案されるに至っていない。 By the way, high temperature, high humidity and high voltage tests have begun to be adopted as tests for semiconductor devices. In this test, the semiconductor device is continuously exposed to, for example, 85 ° C., 85% RH and 960 V application for 1000 hours (about 40 days). Conventionally, measures that can individually withstand the above-mentioned temperature, humidity, and voltage conditions have been taken, but measures that satisfy all of these three conditions have not yet been proposed.

そこで、本発明の目的は、ウエハ状態で実施される電気特性試験中の放電を防止できると共に、高温高湿高電圧試験に耐えることができるSiC半導体装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a SiC semiconductor device capable of preventing electric discharge during an electrical characteristic test carried out in a wafer state and capable of withstanding a high temperature, high humidity and high voltage test.

本発明の一の局面に係る半導体装置は、表面に複数のトランジスタ素子が形成されたアクティブ領域と、その周縁部である外周領域とを有する第1導電型のSiC層と、前記SiC層上に選択的に形成され、前記トランジスタ素子と電気的に接続された電極と、前記SiC層の端部のダイシング領域に向かって延びるように前記SiC層上に形成された絶縁体とを備え、前記絶縁体は、前記電極の下方に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜と前記電極の一部とを覆う表面絶縁膜とを含み、前記表面絶縁膜は、前記ダイシング領域に達するように形成され、前記表面絶縁膜は、前記絶縁膜と重なるように形成された第1領域と、前記第1領域の外側で前記表面絶縁膜が前記SiC層と接触するとともに前記SiC層の端部に向かって延びるよう形成された第2領域とを有する。 The semiconductor device according to one aspect of the present invention has a first conductive type SiC layer having an active region in which a plurality of transistor elements are formed on the surface and an outer peripheral region which is a peripheral portion thereof, and on the SiC layer. The insulation comprises an electrode selectively formed and electrically connected to the transistor element, and an insulator formed on the SiC layer so as to extend toward a dicing region at the end of the SiC layer. The body includes an insulating film formed below the electrode and a surface insulating film covering the insulating film and a part of the electrode, and the surface insulating film is formed so as to reach the dicing region. The surface insulating film has a first region formed so as to overlap the insulating film, and the surface insulating film comes into contact with the SiC layer and extends toward the end of the SiC layer outside the first region. It has a second region formed so as to.

図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の模式的な平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 図2は、図1の一点鎖線IIで囲まれた領域の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of the region surrounded by the alternate long and short dash line II of FIG. 図3は、図2の二点鎖線IIIで囲まれた領域の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of the region surrounded by the alternate long and short dash line III of FIG. 図4は、図3の切断線IV−IVで半導体装置を切断したときの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view when the semiconductor device is cut along the cutting lines IV-IV of FIG. 図5は、図2の二点鎖線Vで囲まれた領域の拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of the region surrounded by the alternate long and short dash line V in FIG. 図6は、図5の切断線VI−VIで半導体装置を切断したときの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view when the semiconductor device is cut along the cutting line VI-VI of FIG. 図7Aは、ウエハの切断に関連する工程を説明するための断面図である。FIG. 7A is a cross-sectional view for explaining a process related to cutting the wafer. 図7Bは、切断後のウエハの状態を示す断面図である。FIG. 7B is a cross-sectional view showing the state of the wafer after cutting. 図8は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. 図9は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. 図10は、本発明の第4実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. 図11は、本発明の第5実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention. 図12は、本発明の第6実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention. 図13は、本発明の第7実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention. 図14は、本発明の第8実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention.

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置1の模式的な平面図である。なお、図1では、明瞭化のため、実際の平面視では半導体装置1の最表面に露出していない要素の一部を実線で示している。
半導体装置1は、SiCが採用された半導体装置であって、たとえば、その最表面を法線方向から見た平面視(以下、単に「平面視」と言う。)において、四角形のチップ状に形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic plan view of the semiconductor device 1 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, for clarity, some of the elements that are not exposed on the outermost surface of the semiconductor device 1 in an actual plan view are shown by solid lines.
The semiconductor device 1 is a semiconductor device in which SiC is adopted. For example, the semiconductor device 1 is formed in a rectangular chip shape in a plan view (hereinafter, simply referred to as "plan view") when the outermost surface thereof is viewed from the normal direction. Has been done.

半導体装置1には、アクティブ領域2およびアクティブ領域2を取り囲む外周領域3が設定されている。アクティブ領域2は、この実施形態では、半導体装置1の内方領域において平面視略四角形状に形成されているが、その形状は特に制限されない。
アクティブ領域2には、ゲートメタル44、本発明の電極の一例としてのソースメタル43およびゲートフィンガー5が形成されている。そして、これらを覆うように、半導体装置1の最表面には、パッシベーション膜40が形成されている。パッシベーション膜40には、ゲートメタル44の一部およびソースメタル43の一部を、それぞれ、ゲートパッド4およびソースパッド6として露出させる開口41,42が形成されている。一方、ゲートフィンガー5は、その全体がパッシベーション膜40に覆われている。なお、図1では明瞭化のため、ゲートフィンガー5を実線で示すと共に、ハッチングを付している。
The semiconductor device 1 is set with an active region 2 and an outer peripheral region 3 surrounding the active region 2. In this embodiment, the active region 2 is formed in a substantially square shape in a plan view in the inner region of the semiconductor device 1, but the shape thereof is not particularly limited.
A gate metal 44, a source metal 43 as an example of the electrode of the present invention, and a gate finger 5 are formed in the active region 2. A passivation film 40 is formed on the outermost surface of the semiconductor device 1 so as to cover them. The passivation film 40 is formed with openings 41 and 42 that expose a part of the gate metal 44 and a part of the source metal 43 as the gate pad 4 and the source pad 6, respectively. On the other hand, the entire gate finger 5 is covered with the passivation film 40. In FIG. 1, for clarity, the gate finger 5 is shown by a solid line and hatched.

ゲートメタル44、ゲートフィンガー5およびソースメタル43は、たとえば、Al(アルミニウム)、AlCu(アルミニウム−銅合金)、Cu(銅)等のメタル配線からなる。好ましくは、図6の説明でも述べるが、Ti/TiN/Al-Cuで表される積層構造からなる。
ポリシリコンよりも低抵抗なメタル配線でゲートフィンガー5を構成することによって、ゲートメタル44から比較的距離がある位置(遠い位置)のトランジスタセル18(図2参照)に対しても、ゲート電流を短時間で供給することができる。また、Alであれば、その加工性が良いので(加工し易いので)、これらの配線の形成工程を簡単にすることができる。一方、AlCuはAlが使用される場合に比べて、半導体装置1のパワーサイクル耐性や湿度に対する耐性を向上させることができると共に、ゲートパッド4に関してボンディングワイヤの接合強度を向上させることもできる。Cuが使用される場合は、AlおよびAlCuの場合よりも抵抗率を低減できる利点がある。
The gate metal 44, the gate finger 5, and the source metal 43 are made of metal wiring such as Al (aluminum), AlCu (aluminum-copper alloy), and Cu (copper), for example. Preferably, as described in the description of FIG. 6, it has a laminated structure represented by Ti / TiN / Al—Cu.
By configuring the gate finger 5 with metal wiring having a lower resistance than polysilicon, the gate current can be applied to the transistor cell 18 (see FIG. 2) at a position relatively far (far away) from the gate metal 44. It can be supplied in a short time. Further, if it is Al, its workability is good (because it is easy to process), so that the process of forming these wirings can be simplified. On the other hand, AlCu can improve the power cycle resistance and humidity resistance of the semiconductor device 1 as compared with the case where Al is used, and can also improve the bonding strength of the bonding wire with respect to the gate pad 4. When Cu is used, there is an advantage that the resistivity can be reduced as compared with the case of Al and AlCu.

ゲートメタル44は、アクティブ領域2の周縁部(外周領域3との境界付近)の一部に選択的に形成されている。ゲートフィンガー5は、ゲートパッド4の形成位置から、アクティブ領域2の周縁部に沿う方向およびアクティブ領域2の内方に向かう方向に分かれて延びている。これにより、アクティブ領域2には、ゲートメタル44を挟んで互いに異なる方向に延びる複数のゲートフィンガー5で区画された部分およびゲートフィンガー5の外方領域に、セル領域7,45が形成されている。 The gate metal 44 is selectively formed in a part of the peripheral edge portion (near the boundary with the outer peripheral region 3) of the active region 2. The gate finger 5 extends from the formation position of the gate pad 4 in a direction along the peripheral edge of the active region 2 and in a direction toward the inside of the active region 2. As a result, in the active region 2, cell regions 7 and 45 are formed in a portion partitioned by a plurality of gate fingers 5 extending in different directions with the gate metal 44 interposed therebetween and in an outer region of the gate fingers 5. ..

より具体的には、この実施形態では、ゲートメタル44は、平面視四角形状に形成され、アクティブ領域2の一辺8の中央部に選択的に配置されている。なお、アクティブ領域2の一辺8(ゲートメタル44が配置された辺)以外の辺は、一辺8の対辺9、およびこれらの辺8,9の両端部にそれぞれ連続する辺10,11である。
ゲートフィンガー5は、ゲートメタル44の周囲を、間隔を空けて取り囲むパッド周辺部12と、当該パッド周辺部12から、アクティブ領域2の当該一辺8に沿う方向および当該一辺8に直交する方向のそれぞれに延びる第1フィンガー13および第2フィンガー14とを含む。
More specifically, in this embodiment, the gate metal 44 is formed in a rectangular shape in a plan view and is selectively arranged in the central portion of one side 8 of the active region 2. The sides other than one side 8 (the side on which the gate metal 44 is arranged) of the active region 2 are the opposite side 9 of the one side 8 and the sides 10 and 11 continuous to both ends of these sides 8 and 9, respectively.
The gate finger 5 has a pad peripheral portion 12 that surrounds the gate metal 44 at intervals, a direction along the one side 8 of the active region 2 and a direction orthogonal to the one side 8 from the pad peripheral portion 12, respectively. Includes a first finger 13 and a second finger 14 extending in.

パッド周辺部12は、ゲートメタル44の周囲に沿う平面視四角環状に形成されている。
第1フィンガー13は、パッド周辺部12に対して辺10およびその反対の辺11に向かう方向に、辺8に沿って一対形成されている。
第2フィンガー14は、第1フィンガー13に直交する方向に辺9までアクティブ領域2を横切る直線状の主部位15と、当該主部位15に一体的に接続され、当該接続箇所から第1フィンガー13に沿って延びる複数の枝部16とを含む。枝部16は、この実施形態では、主部位15の先端部と主部位15の途中部の二箇所に接続されて合計二対形成されているが、この数は特に制限されない。
The pad peripheral portion 12 is formed in a square ring in a plan view along the periphery of the gate metal 44.
A pair of first fingers 13 are formed along the side 8 in the direction toward the side 10 and the opposite side 11 with respect to the pad peripheral portion 12.
The second finger 14 is integrally connected to the linear main portion 15 that crosses the active region 2 up to the side 9 in the direction orthogonal to the first finger 13, and the first finger 13 from the connection portion. Includes a plurality of branches 16 extending along. In this embodiment, the branch portions 16 are connected to two locations, the tip portion of the main portion 15 and the middle portion of the main portion 15, to form a total of two pairs, but the number is not particularly limited.

こうして、アクティブ領域2には、第1フィンガー13および第2フィンガー14(主部位15および枝部16)によってセル領域7,45が区画されている。この実施形態では、第2フィンガー14の主部位15と中央の枝部16で形成された交差部の各角に一つずつ、合計4つの内側セル領域7が形成されている。また、アクティブ領域2の周縁とゲートフィンガー5との間には、アクティブ領域2の周縁に沿って環状の外側セル領域45が形成されている。 Thus, in the active region 2, the cell regions 7 and 45 are partitioned by the first finger 13 and the second finger 14 (main portion 15 and branch portion 16). In this embodiment, a total of four inner cell regions 7 are formed, one at each corner of the intersection formed by the main portion 15 of the second finger 14 and the central branch portion 16. Further, between the peripheral edge of the active region 2 and the gate finger 5, an annular outer cell region 45 is formed along the peripheral edge of the active region 2.

ソースメタル43は、内側セル領域7および外側セル領域45のほぼ全体を覆うように形成されている。パッシベーション膜40には、ソースパッド6が各内側セル領域7に一つずつ配置されるように、合計4つの開口42が形成されている。
また、ソースメタル43には、ゲートメタル44の形状に応じた凹部17が形成されている。凹部17は、ゲートメタル44が第1フィンガー14に対してアクティブ領域2の内方側にセットバックされて配置されており、このゲートメタル44を回避するために形成された窪みである。
The source metal 43 is formed so as to cover substantially the entire inner cell region 7 and outer cell region 45. The passivation film 40 is formed with a total of four openings 42 so that one source pad 6 is arranged in each inner cell region 7.
Further, the source metal 43 is formed with a recess 17 corresponding to the shape of the gate metal 44. The recess 17 is a recess formed in order to avoid the gate metal 44 in which the gate metal 44 is set back to the inner side of the active region 2 with respect to the first finger 14.

図2は、図1の一点鎖線IIで囲まれた領域の拡大図である。つまり、半導体装置1のゲートパッド4およびその近傍領域を拡大して示す図である。なお、図2では、明瞭化のため、実際の平面視では半導体装置1の最表面に露出していない要素の一部を実線で示している。
図2に示すように、ゲートフィンガー5(パッド周辺部12、第1フィンガー13および第2フィンガー14)で区画された内側セル領域7および外側セル領域45には、複数のトランジスタセル18が配列されている。
FIG. 2 is an enlarged view of the region surrounded by the alternate long and short dash line II of FIG. That is, it is an enlarged view showing the gate pad 4 of the semiconductor device 1 and the region around it. In FIG. 2, for clarity, a part of the elements not exposed on the outermost surface of the semiconductor device 1 in an actual plan view is shown by a solid line.
As shown in FIG. 2, a plurality of transistor cells 18 are arranged in the inner cell region 7 and the outer cell region 45 partitioned by the gate fingers 5 (pad peripheral portion 12, the first finger 13 and the second finger 14). ing.

複数のトランジスタセル18は、この実施形態では、内側セル領域7および外側セル領域45のそれぞれにおいて、平面視で行列状に配列されている。ゲートフィンガー5の近傍では、複数のトランジスタセル18は、ゲートフィンガー5の形状に合わせて整列している。たとえば、複数のトランジスタセル18は、パッド周辺部12の角部の形状に合わせて屈曲して整列し、直線状の第2フィンガー14の主部位15の形状に合わせて直線状に整列している。ソースメタル43は、これら複数のトランジスタセル18を覆うように形成されている。 In this embodiment, the plurality of transistor cells 18 are arranged in a matrix in a plan view in each of the inner cell region 7 and the outer cell region 45. In the vicinity of the gate finger 5, the plurality of transistor cells 18 are aligned according to the shape of the gate finger 5. For example, the plurality of transistor cells 18 are bent and aligned according to the shape of the corner portion of the pad peripheral portion 12, and are linearly aligned according to the shape of the main portion 15 of the linear second finger 14. .. The source metal 43 is formed so as to cover the plurality of transistor cells 18.

なお、図2では、明瞭化のため、ソースメタル43で覆われた複数のトランジスタセル18の一部のみを表している。また、複数のトランジスタセル18の配列形態は、行列状に限らず、たとえば、ストライプ状、千鳥状等であってもよい。また、各トランジスタセル18の平面形状は、四角形状に限らず、たとえば、円形状、三角形状、六角形状等であってもよい。 Note that FIG. 2 shows only a part of the plurality of transistor cells 18 covered with the source metal 43 for the sake of clarity. Further, the arrangement form of the plurality of transistor cells 18 is not limited to the matrix shape, and may be, for example, a striped shape, a staggered shape, or the like. Further, the planar shape of each transistor cell 18 is not limited to a quadrangular shape, and may be, for example, a circular shape, a triangular shape, a hexagonal shape, or the like.

互いに隣り合うトランジスタセル18の間には、ゲート電極19が形成されている。ゲート電極19は、内側セル領域7および外側セル領域45においては、行列状のトランジスタセル18の各間に配置され、全体として平面視格子状に形成されている。一方、このゲート電極19は、内側セル領域7および外側セル領域45だけでなく、ゲートフィンガー5が配置された領域にも形成され、当該ゲートフィンガー5の下方の部分がゲートフィンガー5に対してコンタクトしている。 A gate electrode 19 is formed between the transistor cells 18 adjacent to each other. The gate electrodes 19 are arranged between each of the matrix-shaped transistor cells 18 in the inner cell region 7 and the outer cell region 45, and are formed in a planar grid shape as a whole. On the other hand, the gate electrode 19 is formed not only in the inner cell region 7 and the outer cell region 45 but also in the region where the gate finger 5 is arranged, and the lower portion of the gate finger 5 contacts the gate finger 5. doing.

この実施形態では、ゲート電極19の一部は、第1フィンガー13および第2フィンガー14の下方領域に形成され、コンタクト部として第1フィンガー13および第2フィンガー14に対向している。図2では、明瞭化のため、ゲート電極19の当該下方領域に形成された部分を、ハッチングを付した領域で表している。これにより、互いに隣り合う内側セル領域7のゲート電極19は、第2フィンガー14を下方で横切るゲート電極19を介して連続している。このゲート電極19の連続形態は、ゲートメタル44に隣り合う内側セル領域7と外側セル領域45との間に関しても同様である。つまり、これらの領域のゲート電極19は、第1フィンガー13を下方で横切るゲート電極19を介して連続している。 In this embodiment, a part of the gate electrode 19 is formed in the lower region of the first finger 13 and the second finger 14, and faces the first finger 13 and the second finger 14 as a contact portion. In FIG. 2, for clarity, the portion formed in the lower region of the gate electrode 19 is represented by a hatched region. As a result, the gate electrodes 19 of the inner cell regions 7 adjacent to each other are continuous via the gate electrodes 19 that cross the second finger 14 downward. The continuous form of the gate electrode 19 is the same with respect to the space between the inner cell region 7 and the outer cell region 45 adjacent to the gate metal 44. That is, the gate electrodes 19 in these regions are continuous via the gate electrodes 19 that cross the first finger 13 downward.

そして、第1フィンガー13および第2フィンガー14は、それぞれ、その下方領域に配置されたゲート電極19に対して、ゲートコンタクト20によって接続されている。ゲートコンタクト20は、第1フィンガー13および第2フィンガー14の各側縁から間隔を空けたフィンガー中央部において、それぞれの長手方向に沿って直線状に形成されている。 The first finger 13 and the second finger 14 are each connected to the gate electrode 19 arranged in the lower region thereof by the gate contact 20. The gate contact 20 is formed linearly along the respective longitudinal directions at the central portion of the finger spaced from each side edge of the first finger 13 and the second finger 14.

また、この実施形態では、ゲートメタル44の下方に複数の内蔵抵抗21が配置されている。複数の内蔵抵抗21を、ゲートメタル44の平面形状の重心位置から互いにほぼ等距離の位置に配置することによって、複数の内蔵抵抗21の配置に関して対称性を持たすことが好ましい。この実施形態では、複数の内蔵抵抗21は、平面視四角形状のゲートメタル44の重心Gから等距離にあるゲートメタル44の各角部に一つずつ配置されている。これにより、4つの内蔵抵抗21に対称性が与えられている。 Further, in this embodiment, a plurality of built-in resistances 21 are arranged below the gate metal 44. It is preferable that the plurality of built-in resistors 21 are arranged at positions substantially equidistant from the position of the center of gravity of the planar shape of the gate metal 44 so as to have symmetry with respect to the arrangement of the plurality of built-in resistors 21. In this embodiment, a plurality of built-in resistances 21 are arranged one by one at each corner of the gate metal 44 equidistant from the center of gravity G of the rectangular gate metal 44 in a plan view. This gives symmetry to the four built-in resistances 21.

このような対称性のパターンは、種々考えられ、たとえば、2つの内蔵抵抗21が、対角関係にあるゲートメタル44の2つの角部に一つずつ配置されていてもよいし、対辺関係にあるゲートメタル44の2つの辺に一つずつ互いに向かい合うように配置されていてもよい。また、たとえば、ゲートメタル44が平面視円形状の場合には、2つの内蔵抵抗21が、当該ゲートメタル44の直径の両端に一つずつ配置されていてもよいし、ゲートメタル44が平面視三角形状の場合には、3つの内蔵抵抗21が、当該ゲートメタル44の3つの角部に一つずつ配置されていてもよい。 Various patterns of such symmetry can be considered. For example, two built-in resistances 21 may be arranged one by one at two corners of the diagonal gate metal 44, or may be arranged in a diagonal relationship. It may be arranged so as to face each other one by one on two sides of a certain gate metal 44. Further, for example, when the gate metal 44 has a circular shape in a plan view, two built-in resistances 21 may be arranged at both ends of the diameter of the gate metal 44, and the gate metal 44 may be arranged in a plan view. In the case of a triangular shape, three built-in resistors 21 may be arranged one by one at the three corners of the gate metal 44.

各内蔵抵抗21は、ゲートメタル44とゲートフィンガー5(パッド周辺部12)との間の環状の隙間領域26を横切って、これらに跨るように形成されている。これにより、内蔵抵抗21は、ゲートメタル44およびゲートフィンガー5のそれぞれに対向している。ゲートメタル44およびゲートフィンガー5(パッド周辺部12)は、それぞれ、その下方領域に配置された内蔵抵抗21に対して、パッド側コンタクト22およびセル側コンタクト23によって接続されている。 Each built-in resistance 21 is formed so as to cross and straddle the annular gap region 26 between the gate metal 44 and the gate finger 5 (pad peripheral portion 12). As a result, the built-in resistance 21 faces each of the gate metal 44 and the gate finger 5. The gate metal 44 and the gate finger 5 (pad peripheral portion 12) are connected to the built-in resistance 21 arranged in the lower region thereof by the pad side contact 22 and the cell side contact 23, respectively.

この実施形態では、4つの内蔵抵抗21は、対辺関係にあるゲートメタル44の2つの辺の各周縁部24の下方から、当該辺に直交する外側方向に延びてパッド周辺部12の下方に至っている。各内蔵抵抗21は、平面視四角形状に形成されており、たとえば、200μm□以下(200μm×200μm以下)の大きさを有している。実用上、内蔵抵抗21の大きさが1つ当たり200μm□以下であれば、SiCエピタキシャル層28(図4参照)上の領域のうち内蔵抵抗21のために犠牲になる領域の面積を小さくでき、省スペース化を図ることができる。 In this embodiment, the four built-in resistances 21 extend from the lower side of each peripheral edge portion 24 of the two sides of the gate metal 44 having a side-to-side relationship to the outer side orthogonal to the side, and reach below the pad peripheral portion 12. There is. Each built-in resistance 21 is formed in a rectangular shape in a plan view, and has a size of, for example, 200 μm □ or less (200 μm × 200 μm or less). Practically, if the size of each built-in resistance 21 is 200 μm □ or less, the area of the region on the SiC epitaxial layer 28 (see FIG. 4) that is sacrificed by the built-in resistance 21 can be reduced. Space can be saved.

また、パッド側コンタクト22およびセル側コンタクト23は、それぞれ、ゲートメタル44およびパッド周辺部12の辺に沿って互いに平行な直線状に形成されている。
内蔵抵抗21をゲートメタル44の中央部を回避した周縁部24の下方に配置し、さらに、内蔵抵抗21が配置された領域の上方領域をパッシベーション膜40で覆うことによって、ゲートメタル44の中央部には、内蔵抵抗21で取り囲まれたワイヤ領域としてのゲートパッド4が確保されている。ゲートパッド4は、ボンディングワイヤが接続される領域である。
Further, the pad-side contact 22 and the cell-side contact 23 are formed in a straight line parallel to each other along the sides of the gate metal 44 and the pad peripheral portion 12, respectively.
By arranging the built-in resistance 21 below the peripheral edge portion 24 avoiding the central portion of the gate metal 44 and further covering the upper region of the region where the built-in resistance 21 is arranged with the passivation film 40, the central portion of the gate metal 44 A gate pad 4 is secured as a wire region surrounded by a built-in resistance 21. The gate pad 4 is an area to which the bonding wire is connected.

すなわち、この実施形態では、内蔵抵抗21が配置された、ゲートメタル44の各角部を選択的にパッシベーション膜40で覆い、ゲートメタル44のその他の部分を開口41から露出させている。これにより、半導体装置1の最表面には、各角部が内方に凹んだ平面視四角形状のゲートパッド4が露出している。このように、内蔵抵抗21が配置された領域の上方領域をパッシベーション膜40で覆うことによって、ボンディングワイヤの接合時に、ゲートメタル44における内蔵抵抗21と重なる部分にボンディングワイヤが誤って接合されることを防止できる。その結果、ボンディングワイヤの接合時に、超音波等の衝撃によって内蔵抵抗21がダメージを受けたり、それによって破壊されたりすることを抑制することができる。 That is, in this embodiment, each corner of the gate metal 44 on which the built-in resistance 21 is arranged is selectively covered with the passivation film 40, and the other parts of the gate metal 44 are exposed from the opening 41. As a result, on the outermost surface of the semiconductor device 1, a gate pad 4 having a rectangular shape in a plan view in which each corner portion is recessed inward is exposed. By covering the upper region of the region where the built-in resistance 21 is arranged with the passivation film 40 in this way, the bonding wire is erroneously joined to the portion of the gate metal 44 that overlaps with the built-in resistance 21 when the bonding wire is joined. Can be prevented. As a result, it is possible to prevent the built-in resistance 21 from being damaged or destroyed by an impact such as ultrasonic waves when the bonding wire is bonded.

図3は、図2の二点鎖線IIIで囲まれた領域の拡大図である。図4は、図3の切断線IV−IVで半導体装置1を切断したときの断面図である。なお、図3および図4では、明瞭化のため、各構成要素の縮尺が図1および図2とは異なる場合があり、図3と図4との間でも各構成要素の縮尺が異なる場合がある。また、図3および図4では、明瞭化のため、実際の平面視では半導体装置1の最表面に露出していない要素の一部を実線で示している。 FIG. 3 is an enlarged view of the region surrounded by the alternate long and short dash line III of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view when the semiconductor device 1 is cut along the cutting lines IV-IV of FIG. In addition, in FIGS. 3 and 4, the scale of each component may be different from that of FIGS. 1 and 2 for the sake of clarity, and the scale of each component may be different between FIGS. 3 and 4. be. Further, in FIGS. 3 and 4, for clarity, a part of the elements not exposed on the outermost surface of the semiconductor device 1 in an actual plan view is shown by a solid line.

次に、内蔵抵抗21およびその近傍領域のより詳細な構成を、半導体装置1の断面構造と共に説明する。
半導体装置1は、SiC基板27と、SiCエピタキシャル層28とを含む。SiCエピタキシャル層28は、SiC基板27に積層されており、この積層構造が本発明のSiC層の一例として示されている。
Next, a more detailed configuration of the built-in resistance 21 and a region in the vicinity thereof will be described together with the cross-sectional structure of the semiconductor device 1.
The semiconductor device 1 includes a SiC substrate 27 and a SiC epitaxial layer 28. The SiC epitaxial layer 28 is laminated on the SiC substrate 27, and this laminated structure is shown as an example of the SiC layer of the present invention.

SiC基板27およびSiCエピタキシャル層28は、それぞれ、n型およびn型のSiCである。n型のSiC基板27の不純物濃度は、たとえば、1×1017cm−3〜1×1021cm−3である。一方、n型のSiCエピタキシャル層28の不純物濃度は、たとえば、1×1014cm−3〜1×1016cm−3である。また、n型不純物としては、たとえば、N(窒素)、P(リン)、As(ひ素)等を使用できる(以下、同じ)。 The SiC substrate 27 and the SiC epitaxial layer 28 are n + type and n type SiC, respectively. The impurity concentration of the n + type SiC substrate 27 is, for example, 1 × 10 17 cm -3 to 1 × 10 21 cm -3 . On the other hand, the impurity concentration of the n- type SiC epitaxial layer 28 is, for example, 1 × 10 14 cm -3 to 1 × 10 16 cm -3 . Further, as the n-type impurity, for example, N (nitrogen), P (phosphorus), As (arsenic) and the like can be used (hereinafter, the same applies).

また、SiC基板27の厚さは、たとえば、50μm〜1000μmであり、SiCエピタキシャル層28は、たとえば、5μm以上(具体的には、5μm〜100μm)である。
内側セル領域7において、SiCエピタキシャル層28の表面部に複数のトランジスタセル18が形成されている。複数のトランジスタセル18は、p型ボディ領域29と、p型ボディ領域29の周縁から間隔を空けた内方領域に選択的に形成されたn型ソース領域30と、n型ソース領域30の周縁から間隔を空けた内方領域に選択的に形成されたp型ボディコンタクト領域31とを含む。また、SiCエピタキシャル層28のn型の部分は、複数のトランジスタセル18の共通のドレイン領域となっている。
The thickness of the SiC substrate 27 is, for example, 50 μm to 1000 μm, and the thickness of the SiC epitaxial layer 28 is, for example, 5 μm or more (specifically, 5 μm to 100 μm).
In the inner cell region 7, a plurality of transistor cells 18 are formed on the surface portion of the SiC epitaxial layer 28. The plurality of transistor cells 18 have a p - type body region 29, an n + -type source region 30 selectively formed in an inner region spaced from the periphery of the p- type body region 29, and an n + -type source. It includes a p + type body contact region 31 selectively formed in an inner region spaced from the peripheral edge of the region 30. Further, the n- type portion of the SiC epitaxial layer 28 is a common drain region of the plurality of transistor cells 18.

図3に示すように、平面視では、パッド周辺部12(ゲートフィンガー5)に沿うトランジスタセル18を除いて、p型ボディコンタクト領域31を取り囲むようにn型ソース領域30が形成され、さらに、n型ソース領域30を取り囲むようにp型ボディ領域29が形成されている。p型ボディ領域29において、n型ソース領域30を取り囲む環状の領域は、半導体装置1のオン時にチャネルが形成されるチャネル領域32である。 As shown in FIG. 3, in a plan view, an n + type source region 30 is formed so as to surround the p + type body contact region 31 except for the transistor cell 18 along the pad peripheral portion 12 (gate finger 5). Further, a p- type body region 29 is formed so as to surround the n + -type source region 30. In the p - type body region 29, the annular region surrounding the n + -type source region 30 is the channel region 32 in which the channel is formed when the semiconductor device 1 is turned on.

一方、パッド周辺部12(ゲートフィンガー5)に沿うトランジスタセル18では、p型ボディ領域29およびp型ボディコンタクト領域31が、それぞれ、後述するp型領域34およびp型領域33に電気的に接続されている。
型ボディ領域29の不純物濃度は、たとえば、1×1014cm−3〜1×1019cm−3であり、n型ソース領域30の不純物濃度は、たとえば、1×1017cm−3〜1×1021cm−3であり、p型ボディコンタクト領域31の不純物濃度は、たとえば、1×1019cm−3〜1×1021cm−3である。
On the other hand, in the transistor cell 18 along the pad peripheral portion 12 (gate finger 5), the p - type body region 29 and the p + -type body contact region 31 are divided into the p - type region 34 and the p + -type region 33, which will be described later, respectively. It is electrically connected.
The impurity concentration of the p - type body region 29 is, for example, 1 × 10 14 cm -3 to 1 × 10 19 cm -3 , and the impurity concentration of the n + type source region 30 is, for example, 1 × 10 17 cm −. It is 3 to 1 × 10 21 cm -3 , and the impurity concentration of the p + type body contact region 31 is, for example, 1 × 10 19 cm -3 to 1 × 10 21 cm -3 .

これらの領域29〜31を形成するには、たとえば、SiCエピタキシャル層28の表面部に、イオン注入によってp型ボディ領域29が形成される。その後、p型ボディ領域29の表面部に、n型不純物およびp型不純物を順にイオン注入することによって、n型ソース領域30およびp型ボディコンタクト領域31が形成される。これにより、領域29〜31からなるトランジスタセル18が形成される。p型不純物としては、たとえば、B(ホウ素)、Al(アルミニウム)等を使用できる(以下、同じ)。 To form these regions 29 to 31, for example, a p - type body region 29 is formed on the surface of the SiC epitaxial layer 28 by ion implantation. After that, the n + type source region 30 and the p + type body contact region 31 are formed by ion-implanting the n-type impurities and the p-type impurities into the surface portion of the p-type body region 29 in order. As a result, the transistor cell 18 composed of the regions 29 to 31 is formed. As the p-type impurity, for example, B (boron), Al (aluminum) and the like can be used (hereinafter, the same applies).

アクティブ領域2において内側セル領域7および外側セル領域45以外の領域、具体的には、ゲートメタル44、ゲートフィンガー5および隙間領域26の下方領域では、SiCエピタキシャル層28の表面部にp型領域34が形成されている。p型領域34の表面部には、p型領域33が形成されている。
型領域33は、SiCエピタキシャル層28の内蔵抵抗21に対向する領域において、p型領域34のp型部分をSiC表面に選択的に露出させ、それ以外の領域においては、自身のp型部分がSiC表面に選択的に露出するように、ゲートメタル44等の下方領域のほぼ全域に亘って形成されている。つまり、ゲートメタル44およびゲートフィンガー5は、内蔵抵抗21が配置された領域においてはp型部分に対向しているが、それ以外の大部分の領域においては、p型部分に対向している。また、p型領域33およびp型領域34は、それぞれ、ソースメタル43の下方まで延びるように形成されており、ソースメタル43(この実施形態では、ソースパッド6よりも外方部分)の下方において、p型ボディコンタクト領域31およびp型ボディ領域29に一体的に繋がっている。なお、図3では、パッド周辺部12(ゲートフィンガー5)に沿うトランジスタセル18のp型ボディコンタクト領域31とp型領域33とを、ハッチングを付した領域で表している。実用上、p型ボディコンタクト領域31がソースメタル43と共にグランド電位に固定され、これによってp型領域33が0Vで安定する。そのため、この実施形態のように、ゲートメタル44およびゲートフィンガー5の大部分はp型領域33に対向させておくことが好ましい。
In the active region 2, in regions other than the inner cell region 7 and the outer cell region 45, specifically, in the region below the gate metal 44, the gate finger 5 and the gap region 26, a p - type region is formed on the surface of the SiC epitaxial layer 28. 34 is formed. A p + type region 33 is formed on the surface of the p − type region 34.
The p + type region 33 selectively exposes the p − type portion of the p − type region 34 to the SiC surface in the region facing the built-in resistance 21 of the SiC epitaxial layer 28, and in the other regions, it is its own. It is formed over almost the entire lower region of the gate metal 44 or the like so that the p + type portion is selectively exposed on the SiC surface. That is, the gate metal 44 and the gate finger 5 face the p − type portion in the region where the built-in resistance 21 is arranged, but face the p + type portion in most of the other regions. There is. Further, the p + type region 33 and the p type region 34 are formed so as to extend below the source metal 43, respectively, and are formed of the source metal 43 (in this embodiment, an outer portion from the source pad 6). Below, it is integrally connected to the p + type body contact region 31 and the p − type body region 29. In FIG. 3, the p + type body contact region 31 and the p + type region 33 of the transistor cell 18 along the pad peripheral portion 12 (gate finger 5) are represented by hatched regions. Practically, the p + type body contact region 31 is fixed to the ground potential together with the source metal 43, whereby the p + type region 33 is stabilized at 0 V. Therefore, as in this embodiment, it is preferable that most of the gate metal 44 and the gate finger 5 face the p + type region 33.

型領域33およびp型領域34は、それぞれ、p型ボディコンタクト領域31およびp型ボディ領域29と同一の工程で形成され、その不純物濃度および深さも同じである。
SiCエピタキシャル層28の表面には、ゲート絶縁膜35が形成されている。ゲート絶縁膜35は、酸化シリコン等の絶縁材料からなり、たとえば、0.001μm〜1μmの厚さを有している。ゲート絶縁膜35は、ゲート電極19および内蔵抵抗21をSiCエピタキシャル層28から絶縁するための共通の絶縁膜である。
The p + type region 33 and the p type region 34 are formed in the same process as the p + type body contact region 31 and the p type body region 29, respectively, and their impurity concentrations and depths are also the same.
A gate insulating film 35 is formed on the surface of the SiC epitaxial layer 28. The gate insulating film 35 is made of an insulating material such as silicon oxide and has a thickness of, for example, 0.001 μm to 1 μm. The gate insulating film 35 is a common insulating film for insulating the gate electrode 19 and the built-in resistance 21 from the SiC epitaxial layer 28.

ゲート絶縁膜35上には、ゲート電極19および内蔵抵抗21が形成されている。ゲート電極19は、各トランジスタセル18のチャネル領域32に、ゲート絶縁膜35を挟んで対向するように形成されている。一方、内蔵抵抗21は、p型領域34の露出p型部分に、ゲート絶縁膜35を挟んで対向するように形成されている。
ゲート電極19および内蔵抵抗21は、いずれも、p型のポリシリコンからなり、同一工程で形成されてもよい。この実施形態では、ゲート電極19および内蔵抵抗21は、p型不純物としてB(ホウ素)を含んでいる。B(ホウ素)含有ポリシリコンは、Si半導体装置で一般的に使用されるリン(P)含有ポリシリコンに対する比抵抗値が大きい。したがって、ホウ素含有ポリシリコン(内蔵抵抗21)は、同じ抵抗値を実現する場合でも、リン含有ポリシリコンよりも小さな面積で済む。そのため、SiCエピタキシャル層28上における内蔵抵抗21の占有面積を小さくできるので、スペースの有効利用を図ることができる。
A gate electrode 19 and a built-in resistance 21 are formed on the gate insulating film 35. The gate electrode 19 is formed so as to face the channel region 32 of each transistor cell 18 with the gate insulating film 35 interposed therebetween. On the other hand, internal resistors 21, p - exposed p type region 34 - the mold portion, is formed so as to face each other across the gate insulating film 35.
Both the gate electrode 19 and the built-in resistance 21 are made of p-type polysilicon and may be formed in the same process. In this embodiment, the gate electrode 19 and the built-in resistance 21 contain B (boron) as a p-type impurity. The B (boron) -containing polysilicon has a large specific resistance value with respect to the phosphorus (P) -containing polysilicon generally used in Si semiconductor devices. Therefore, the boron-containing polysilicon (built-in resistance 21) requires a smaller area than the phosphorus-containing polysilicon even when achieving the same resistance value. Therefore, the area occupied by the built-in resistance 21 on the SiC epitaxial layer 28 can be reduced, so that the space can be effectively used.

ポリシリコンに含まれるp型不純物の濃度は、ゲート電極19および内蔵抵抗21それぞれの設計抵抗値に合わせて適宜変更できる。当該濃度は、この実施形態では、内蔵抵抗21のシート抵抗が10Ω/□以上となるように設定されている。実用上、内蔵抵抗21のシート抵抗が10Ω/□以上であれば、内蔵抵抗21の面積を大きくしなくても、内蔵抵抗21全体の抵抗値を、複数の半導体装置1間の抵抗値のばらつきよりも簡単に大きくすることができる。たとえば、抵抗値のばらつきが0.1Ω〜20Ωである場合に、小さな面積で、内蔵抵抗21の抵抗値を2Ω〜40Ωとすることができる。その結果、SiCエピタキシャル層28上の領域のうち、内蔵抵抗21のために犠牲になる領域の面積を小さくできるので、他の要素のレイアウトへの影響が少なくて済む。また、この場合、ゲート電極19の抵抗値および内蔵抵抗21の抵抗値を合計した抵抗値は、4Ω〜50Ωであることが好ましい。 The concentration of p-type impurities contained in polysilicon can be appropriately changed according to the design resistance values of the gate electrode 19 and the built-in resistance 21. In this embodiment, the concentration is set so that the sheet resistance of the built-in resistor 21 is 10 Ω / □ or more. Practically, if the sheet resistance of the built-in resistor 21 is 10 Ω / □ or more, the resistance value of the entire built-in resistor 21 can be varied among the plurality of semiconductor devices 1 without increasing the area of the built-in resistor 21. Can be made larger more easily than. For example, when the variation of the resistance value is 0.1Ω to 20Ω, the resistance value of the built-in resistance 21 can be set to 2Ω to 40Ω in a small area. As a result, the area of the region on the SiC epitaxial layer 28 that is sacrificed due to the built-in resistance 21 can be reduced, so that the influence on the layout of other elements can be reduced. Further, in this case, the total resistance value of the resistance value of the gate electrode 19 and the resistance value of the built-in resistance 21 is preferably 4Ω to 50Ω.

また、ゲート電極19および内蔵抵抗21の厚さは、2μm以下であることが好ましい。内蔵抵抗21の厚さを2μm以下にすることによって、内蔵抵抗21全体の抵抗値を、複数の半導体装置1間の抵抗値のばらつきよりも簡単に大きくすることができる。逆に、内蔵抵抗21が厚すぎると、その抵抗値が低くなり過ぎるため好ましいとは言えない。
SiCエピタキシャル層28上には、さらに、絶縁膜47が形成されている。絶縁膜47は、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)等の絶縁材料からなり、たとえば、1μm〜5μmの厚さを有している。特に、1μm以上の厚さを有するBPSG(Boron Phosphorus Silicon Glass)膜を使用することが好ましい。
The thickness of the gate electrode 19 and the built-in resistance 21 is preferably 2 μm or less. By reducing the thickness of the built-in resistor 21 to 2 μm or less, the resistance value of the entire built-in resistor 21 can be easily increased more than the variation in the resistance value among the plurality of semiconductor devices 1. On the contrary, if the built-in resistance 21 is too thick, the resistance value becomes too low, which is not preferable.
An insulating film 47 is further formed on the SiC epitaxial layer 28. The insulating film 47 is made of an insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ) and silicon nitride (SiN), and has a thickness of, for example, 1 μm to 5 μm. In particular, it is preferable to use a BPSG (Boron Phosphorus Silicon Glass) film having a thickness of 1 μm or more.

絶縁膜47は、ゲート電極19および内蔵抵抗21を覆うように形成された層間膜36を含む。層間膜36は、ゲート絶縁膜35上の領域のうち、ゲート電極19および内蔵抵抗21が配置されていない領域(第1領域)に入り込むように形成されている。これにより、内蔵抵抗21が配置されていない領域において、SiCエピタキシャル層28とゲートメタル44との距離(絶縁膜の厚さT)を大きくできるので、これらの間の容量を低減することができる。 The insulating film 47 includes an interlayer film 36 formed so as to cover the gate electrode 19 and the built-in resistance 21. The interlayer film 36 is formed so as to enter a region (first region) in which the gate electrode 19 and the built-in resistance 21 are not arranged in the region on the gate insulating film 35. As a result, the distance between the SiC epitaxial layer 28 and the gate metal 44 (thickness T of the insulating film) can be increased in the region where the built-in resistance 21 is not arranged, so that the capacitance between them can be reduced.

この層間膜36を貫通するように、パッド側コンタクト22およびセル側コンタクト23が形成されている。パッド側コンタクト22およびセル側コンタクト23は、それぞれ、ゲートメタル44およびゲートフィンガー5(パッド周辺部12)と一体的に形成されたメタルビアからなる。
また、層間膜36には、n型ソース領域30およびp型ボディコンタクト領域31に対してソースメタル43からコンタクトをとるためのソースコンタクト46が貫通して形成されている。ソースコンタクト46は、ソースメタル43と一体的に形成されたメタルビアからなる。
A pad-side contact 22 and a cell-side contact 23 are formed so as to penetrate the interlayer film 36. The pad-side contact 22 and the cell-side contact 23 are each composed of a metal via formed integrally with the gate metal 44 and the gate finger 5 (pad peripheral portion 12).
Further, the interlayer film 36 is formed with a source contact 46 for making contact from the source metal 43 with respect to the n + type source region 30 and the p + type body contact region 31. The source contact 46 is made of a metal via integrally formed with the source metal 43.

層間膜36上には、ゲートメタル44、ゲートフィンガー5およびソースメタル43が、互いに間隔を空けて形成されている。
そして、ゲートメタル44、ゲートフィンガー5およびソースメタル43を覆うように、パッシベーション膜40が層間膜36上に形成されている。パッシベーション膜40には、ゲートメタル44およびソースメタル43の一部を露出させる開口41,42が形成されている。
A gate metal 44, a gate finger 5, and a source metal 43 are formed on the interlayer film 36 at intervals from each other.
A passivation film 40 is formed on the interlayer film 36 so as to cover the gate metal 44, the gate finger 5, and the source metal 43. The passivation film 40 is formed with openings 41 and 42 that expose a part of the gate metal 44 and the source metal 43.

以上のように、半導体装置1によれば、図3および図4に示すように、ゲートメタル44とゲートフィンガー5(パッド周辺部12)との間にポリシリコン抵抗(内蔵抵抗21)が介在している。つまり、外部から複数のトランジスタセル18へ続く電流経路の途中に、内蔵抵抗21が介在している。
この内蔵抵抗21の抵抗値を調節することによって、ゲート電極19の抵抗値および内蔵抵抗21の抵抗値を合計した抵抗値(ゲート抵抗)において、内蔵抵抗21の抵抗値を支配的にすることができる。そのため、ゲート電極19の抵抗値にばらつきのある複数の半導体装置1を並列に接続して使用する場合でも、内蔵抵抗21の抵抗値を当該ばらつきよりも大きくしておくことによって、相対的にゲート電極19の抵抗値が低い半導体装置1に対する電流の流れ込みを制限することができる。その結果、当該使用時のノイズの発生を低減することができる。
As described above, according to the semiconductor device 1, as shown in FIGS. 3 and 4, a polysilicon resistor (built-in resistor 21) is interposed between the gate metal 44 and the gate finger 5 (pad peripheral portion 12). ing. That is, the built-in resistance 21 is interposed in the middle of the current path from the outside to the plurality of transistor cells 18.
By adjusting the resistance value of the built-in resistance 21, the resistance value of the built-in resistance 21 can be dominated by the total resistance value (gate resistance) of the resistance value of the gate electrode 19 and the resistance value of the built-in resistance 21. can. Therefore, even when a plurality of semiconductor devices 1 having variations in the resistance values of the gate electrodes 19 are connected and used in parallel, the resistance values of the built-in resistors 21 are set to be larger than the variations so that the gates are relatively gated. It is possible to limit the inflow of current to the semiconductor device 1 having a low resistance value of the electrode 19. As a result, it is possible to reduce the generation of noise during the use.

しかも、内蔵抵抗21を構成するポリシリコンは、不純物の注入等によって簡単に抵抗値を制御できる材料であり、また、その加工に関しても、従来の半導体製造技術によって確立されている。したがって、内蔵抵抗21の導入に当たって、半導体装置1自体およびこれを備えるモジュールの構造が複雑になることを回避することもできる。
なお、内蔵抵抗21に関しても、ゲート電極19と同様に、半導体装置1を製造する際の加工精度(エッチング寸法等)のばらつきによって、大きさや厚さにばらつきが生じる場合があるが、ゲート電極19に比べて加工寸法が小さいものである。したがって、内蔵抵抗21ばらつきが、ノイズ発生のきっかけになることは、ほとんどない。
Moreover, the polysilicon that constitutes the built-in resistance 21 is a material whose resistance value can be easily controlled by injecting impurities or the like, and its processing has also been established by conventional semiconductor manufacturing technology. Therefore, when the built-in resistance 21 is introduced, it is possible to avoid the structure of the semiconductor device 1 itself and the module including the semiconductor device 1 from becoming complicated.
As with the gate electrode 19, the built-in resistor 21 may have variations in size and thickness due to variations in processing accuracy (etching dimensions, etc.) when manufacturing the semiconductor device 1. The processing size is smaller than that of. Therefore, the variation in the built-in resistance 21 rarely triggers the generation of noise.

また、内蔵抵抗21がゲートメタル44の下方でゲートメタル44に接続されているため、外部から複数のトランジスタセル18へ続く電流経路の入り口部でゲート電流の流れ込みを制限することができる。これにより、特定のトランジスタセル18にだけ突入電流が流れることを防止することができる。
たとえば、図2において、内蔵抵抗21がゲートフィンガー5の第1フィンガー13や第2フィンガー14の途中部に、これらのフィンガー13,14の迂回路として形成されている場合を考える。この場合、当該内蔵抵抗21よりもゲートメタル44に近い側では、内蔵抵抗21に到達する前に、フィンガー13,14からゲートコンタクト20を介してゲート電極19に突入電流が流れる場合がある。これに対し、この実施形態のように、電流経路の入り口部でゲート電流を制限できれば、複数のトランジスタセル18間におけるスイッチング速度のばらつきを低減することができる。
Further, since the built-in resistance 21 is connected to the gate metal 44 below the gate metal 44, the inflow of the gate current can be restricted at the inlet of the current path leading from the outside to the plurality of transistor cells 18. As a result, it is possible to prevent the inrush current from flowing only in the specific transistor cell 18.
For example, in FIG. 2, consider a case where the built-in resistance 21 is formed in the middle of the first finger 13 and the second finger 14 of the gate finger 5 as a detour for these fingers 13 and 14. In this case, on the side closer to the gate metal 44 than the built-in resistance 21, an inrush current may flow from the fingers 13 and 14 to the gate electrode 19 via the gate contact 20 before reaching the built-in resistance 21. On the other hand, if the gate current can be limited at the inlet of the current path as in this embodiment, the variation in switching speed among the plurality of transistor cells 18 can be reduced.

さらに、図2に示すように、内蔵抵抗21が対称性を持って配置されている。この特徴によっても、複数のトランジスタセル18間におけるスイッチング速度のばらつきを低減することができる。
また、図3および図4に示すように、SiCエピタキシャル層28において、内蔵抵抗21に対向する領域が、1×1019cm−3以下の不純物濃度を有するp型領域34である。そのため、ゲート絶縁膜35の絶縁破壊を良好に抑制することができる。さらに、p型領域は、n型領域に比べてキャリアを蓄積し難いため、ゲート絶縁膜35を挟んで互いに対向する内蔵抵抗21とp型領域34との間の容量を低減することもできる。
Further, as shown in FIG. 2, the built-in resistance 21 is arranged symmetrically. This feature also makes it possible to reduce variations in switching speed among the plurality of transistor cells 18.
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, in the SiC epitaxial layer 28, the region facing the built-in resistance 21 is a p- type region 34 having an impurity concentration of 1 × 10 19 cm -3 or less. Therefore, the dielectric breakdown of the gate insulating film 35 can be satisfactorily suppressed. Further, since the p - type region is less likely to accumulate carriers than the n-type region, it is possible to reduce the capacitance between the built-in resistance 21 and the p- type region 34 facing each other with the gate insulating film 35 in between. can.

また、図3および図4に示すように、ゲートメタル44と内蔵抵抗21とは、メタルビアからなるパッド側コンタクト22で接続されている。そのため、パッド側コンタクト22の位置をSiCエピタキシャル層28の表面に沿って変更する加工やビアの径を変更する加工等で、外部から複数のトランジスタセル18へ続く電流経路において、内蔵抵抗21が寄与する抵抗値を簡単に調節することができる。 Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the gate metal 44 and the built-in resistance 21 are connected by a pad-side contact 22 made of a metal via. Therefore, the built-in resistance 21 contributes to the current path leading from the outside to the plurality of transistor cells 18 by processing such as changing the position of the pad-side contact 22 along the surface of the SiC epitaxial layer 28 or changing the diameter of the via. The resistance value can be easily adjusted.

たとえば、図4に破線で示すパッド側コンタクト37のように、パッド側コンタクト22よりもパッド周辺部12に近づけるだけで、内蔵抵抗21に対するコンタクト位置からパッド周辺部12までの距離をDからDへと簡単に短くすることができる。これにより、内蔵抵抗21の抵抗値を小さくすることができる。逆に、パッド周辺部12から遠ざければ、内蔵抵抗21の抵抗値を大きくすることができる。また、図3に破線で示すパッド側コンタクト38のように、パッド側コンタクト22よりもビア径を小さくするだけで、内蔵抵抗21へ向かう電流経路の抵抗値を大きくすることができる。逆に、ビア径を大きくすれば、当該経路の抵抗値を小さくすることができる。 For example, as shown by the pad-side contact 37 shown by the broken line in FIG. 4, the distance from the contact position with respect to the built-in resistance 21 to the pad peripheral portion 12 can be changed from D 1 to D simply by bringing the pad-side contact 22 closer to the pad peripheral portion 12. It can be easily shortened to 2. As a result, the resistance value of the built-in resistor 21 can be reduced. On the contrary, the resistance value of the built-in resistance 21 can be increased by moving away from the pad peripheral portion 12. Further, as shown by the pad-side contact 38 shown by the broken line in FIG. 3, the resistance value of the current path toward the built-in resistance 21 can be increased only by making the via diameter smaller than that of the pad-side contact 22. On the contrary, if the via diameter is increased, the resistance value of the path can be reduced.

しかも、これらの加工は、パッド側コンタクト22(ビア)を形成する際、距離設計やビア径設計に合わせたマスクを使用するだけでよいので、製造工程が複雑になることを防止することもできる。
図5は、図2の二点鎖線Vで囲まれた領域の拡大図である。図6は、図5の切断線VI−VIで半導体装置を切断したときの断面図である。なお、図5および図6では、明瞭化のため、各構成要素の縮尺が図1〜図4とは異なる場合があり、図5と図6との間でも各構成要素の縮尺が異なる場合がある。また、図5および図6では、明瞭化のため、実際の平面視では半導体装置1の最表面に露出していない要素の一部を実線で示している。
Moreover, in these processes, when forming the pad-side contact 22 (via), it is only necessary to use a mask that matches the distance design and the via diameter design, so that it is possible to prevent the manufacturing process from becoming complicated. ..
FIG. 5 is an enlarged view of the region surrounded by the alternate long and short dash line V in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view when the semiconductor device is cut along the cutting line VI-VI of FIG. In addition, in FIGS. 5 and 6, the scale of each component may be different from that of FIGS. 1 to 4 for clarification, and the scale of each component may be different between FIGS. 5 and 6. be. Further, in FIGS. 5 and 6, for clarity, a part of the elements not exposed on the outermost surface of the semiconductor device 1 in an actual plan view is shown by a solid line.

次に、半導体装置1のアクティブ領域2の周縁部および外周領域3のより詳細な構成を、半導体装置1の断面構造と共に説明する。
前述したように、アクティブ領域2の周縁部に形成された外側セル領域45には、複数のトランジスタセル18が、平面視で行列状に配列されている。各トランジスタセル18の構成は、図3および図4で説明した構成と同様である。
Next, a more detailed configuration of the peripheral edge portion and the outer peripheral region 3 of the active region 2 of the semiconductor device 1 will be described together with the cross-sectional structure of the semiconductor device 1.
As described above, in the outer cell region 45 formed on the peripheral edge of the active region 2, a plurality of transistor cells 18 are arranged in a matrix in a plan view. The configuration of each transistor cell 18 is the same as the configuration described with reference to FIGS. 3 and 4.

外側セル領域45の外側には、SiCエピタキシャル層28の表面部にp型領域51が形成されている。p型領域51の表面部には、p型領域52が形成されている。p型領域51は、アクティブ領域2の周縁に沿って直線状に形成されており、(最も外側の)複数のトランジスタセル18のp型ボディ領域29と一体化している。なお、p型領域51は、図5では、外側セル領域45に隣り合う部分のみが示されているが、実際には、アクティブ領域2の全周に沿ってセル領域(内側セル領域7および外側セル領域45)を取り囲んでいてもよい。p型領域52は、p型領域51の内方領域(p型領域51の周縁から間隔を空けた領域)において、長手方向に延びる直線状に形成されている。なお、p型領域51およびp型領域52は、それぞれ、p型ボディ領域29およびp型ボディコンタクト領域31と同一の工程で形成され、その不純物濃度および深さも同じである。 On the outside of the outer cell region 45, a p - type region 51 is formed on the surface portion of the SiC epitaxial layer 28. A p + type region 52 is formed on the surface of the p − type region 51. The p - type region 51 is formed linearly along the peripheral edge of the active region 2 and is integrated with the p- type body region 29 of the plurality of (outermost) transistor cells 18. Although only the portion of the p - type region 51 adjacent to the outer cell region 45 is shown in FIG. 5, in reality, the cell region (inner cell region 7 and the inner cell region 7 and the inner cell region 7) is shown along the entire circumference of the active region 2. The outer cell area 45) may be surrounded. p + -type region 52, p - inner region of the mold region 51 - in (p peripheral region spaced from the mold region 51) is formed in a linear shape extending in the longitudinal direction. The p - type region 51 and the p + type region 52 are formed in the same process as the p- type body region 29 and the p + type body contact region 31, respectively, and their impurity concentrations and depths are also the same.

アクティブ領域2の周縁部には、さらに、セル領域(内側セル領域7および外側セル領域45)を取り囲むように、本発明の終端構造の一例としての複数のガードリング53が形成されている。複数のガードリング53は、SiCエピタキシャル層28においてソースメタル43と同電位にされる領域のうち最も外側の領域(この実施形態では、p型領域51)から所定幅(G)のガードリング領域に配置されている。所定幅(G)は、この実施形態では、5μm〜100μm(たとえば、28μm)である。ガードリング53は、p型ボディ領域29と同一の工程で形成される場合は、その不純物濃度および深さも同じである。別の工程で形成される場合は、不純物濃度は、たとえば、1×1014cm−3〜1×1019cm−3であり、深さは0.1μm〜2μmである。 A plurality of guard rings 53 as an example of the terminal structure of the present invention are further formed on the peripheral edge of the active region 2 so as to surround the cell region (inner cell region 7 and outer cell region 45). The plurality of guard rings 53 are guard ring regions having a predetermined width (G) from the outermost region (p- type region 51 in this embodiment) of the regions equipotential with the source metal 43 in the SiC epitaxial layer 28. Is located in. The predetermined width (G) is 5 μm to 100 μm (for example, 28 μm) in this embodiment. When the guard ring 53 is formed in the same process as the p- type body region 29, the impurity concentration and depth thereof are also the same. When formed in another step, the impurity concentration is, for example, 1 × 10 14 cm -3 to 1 × 10 19 cm -3 and the depth is 0.1 μm to 2 μm.

一方、外周領域3には、SiCエピタキシャル層28の表面部にp型領域55が形成され、p型領域55の表面部にp型領域56が形成されている。p型領域55およびp型領域56は、p型領域51およびp型領域52と同様に、p型ボディ領域29およびp型ボディコンタクト領域31と同一の工程で形成される領域である(不純物濃度および深さが同じ)。ただし、p型領域55およびp型領域56は、p型領域56がp型領域55の表面部の全域に形成されていることで、積層構造を形成している。 On the other hand, in the outer peripheral region 3, p in the surface portion of the SiC epitaxial layer 28 - -type region 55 is formed, p - p + -type region 56 in the surface of the mold region 55 is formed. p - type region 55 and p + -type region 56, p - like the type region 51 and p + -type region 52, p - is formed by type body region 29 and p + -type body contact region 31 and the same process Region (same impurity concentration and depth). However, the p type region 55 and the p + type region 56 form a laminated structure because the p + type region 56 is formed over the entire surface portion of the p − type region 55.

外周領域3におけるp型領域55およびp型領域56の形成箇所は、SiCエピタキシャル層28の端部に設定されたダイシング領域54である。ダイシング領域54は、図7Aおよび図7Bに示すように、ウエハ57において隣り合う半導体装置1の境界に設定されたダイシングライン58を含む所定幅の領域である。各半導体装置1は、ウエハ57をダイシングライン58に沿って切断することによって個片化される。この際、ダイシングソーの位置ずれを考慮して所定幅のマージンを設けておく必要があり、このマージン部分が、個片化後にダイシング領域54として残ることになる。 The p- type region 55 and the p + -type region 56 are formed in the outer peripheral region 3 at the dicing region 54 set at the end of the SiC epitaxial layer 28. As shown in FIGS. 7A and 7B, the dicing region 54 is a region having a predetermined width including a dicing line 58 set at the boundary between adjacent semiconductor devices 1 on the wafer 57. Each semiconductor device 1 is fragmented by cutting the wafer 57 along the dicing line 58. At this time, it is necessary to provide a margin having a predetermined width in consideration of the misalignment of the dicing saw, and this margin portion remains as the dicing region 54 after individualization.

型領域55およびp型領域56(p型領域)は、ダイシング領域54において、SiCエピタキシャル層28の端面59に露出するように配置されている。当該露出面(端面59)を基準としたp型領域55およびp型領域56の幅(F)は、この実施形態では、5μm〜100μm(たとえば、20μm)である。この幅(F)は、たとえば、ダイシング領域54の幅(D)と、ガードリング53から延びる空乏層60の幅(E)の2倍との差以上の範囲で設定してもよい。幅(F)の設計において、ダイシング領域54の幅(D)は、この実施形態では、SiCエピタキシャル層28の端面59からパッシベーション膜40の端縁までの距離(たとえば、13μm)を使用することができる。一方、空乏層60の幅(E)は、下記の式(1)によって算出された値を使用することができる。 The p - type region 55 and the p + type region 56 (p-type region) are arranged so as to be exposed to the end face 59 of the SiC epitaxial layer 28 in the dicing region 54. The width (F) of the p- type region 55 and the p + -type region 56 with respect to the exposed surface (end surface 59) is 5 μm to 100 μm (for example, 20 μm) in this embodiment. This width (F) may be set in a range equal to or greater than the difference between the width (D) of the dicing region 54 and twice the width (E) of the depletion layer 60 extending from the guard ring 53, for example. In the design of the width (F), the width (D) of the dicing region 54 may be the distance (for example, 13 μm) from the end face 59 of the SiC epitaxial layer 28 to the edge of the passivation film 40 in this embodiment. can. On the other hand, as the width (E) of the depletion layer 60, the value calculated by the following formula (1) can be used.

Figure 0006956247
(ただし、εs:SiCの誘電率、Vbi:p型ガードリング53とn型SiCエピタキシャル層28とのpn接合のビルトインポテンシャル、q:電荷の絶対値、N:n型SiCエピタキシャル層28のドナー濃度である。)
Figure 0006956247
(However, epsilon s: a dielectric constant of SiC, V bi: built-in potential of the pn junction between the p-type guard ring 53 and the n-type SiC epitaxial layer 28, q: absolute value of the charge, N B: n-type SiC epitaxial layer 28 Donor concentration.)

絶縁膜47は、層間膜36に加え、さらに、本発明の電極下絶縁膜の一例としてのメタル下絶縁膜61および端部絶縁膜62を含む。絶縁膜47には、p型領域52を露出させるコンタクトホール63が形成されており、このコンタクトホール63を境に内側の部分が層間膜36であり、ゲート絶縁膜35上に形成されている。一方、コンタクトホール63を挟んで層間膜36に隣り合う外側の部分がメタル下絶縁膜61である。 In addition to the interlayer film 36, the insulating film 47 further includes an under-metal insulating film 61 and an end insulating film 62 as examples of the sub-electrode insulating film of the present invention. A contact hole 63 that exposes the p + type region 52 is formed in the insulating film 47, and the inner portion of the contact hole 63 as a boundary is an interlayer film 36, which is formed on the gate insulating film 35. .. On the other hand, the outer portion adjacent to the interlayer film 36 with the contact hole 63 interposed therebetween is the metal undermetal insulating film 61.

ソースメタル43は、コンタクトホール63を介してp型領域52に接続されている。また、ソースメタル43は、メタル下絶縁膜61に重なるように横方向外側に引き出されたオーバーラップ部64を有している。オーバーラップ部64は、メタル下絶縁膜61を挟んでガードリング53に対向している。この実施形態では、オーバーラップ部64は、ガードリング53が形成された領域(幅(G)のガードリング領域)を部分的に覆うように設けられており、その端部が当該ガードリング領域の外側端部よりも内側に配置されている。オーバーラップ部64は、ガードリング領域の全体を覆っていてもよいが、その端部の位置は、図6の距離(B)が40μm以上(たとえば、45μm〜180μm)となるように決定される。距離(B)は、メタル下絶縁膜61上のソースメタル43とSiCエピタキシャル層28との横方向の長さである。この実施形態では、距離(B)は、オーバーラップ部64の端縁からメタル下絶縁膜61の端縁までの長さである。また、距離(B)は、空乏層60の幅(E)の2倍以上であってもよい。 The source metal 43 is connected to the p + type region 52 via the contact hole 63. Further, the source metal 43 has an overlapping portion 64 that is pulled out laterally so as to overlap the insulating film 61 under the metal. The overlapping portion 64 faces the guard ring 53 with the lower metal insulating film 61 interposed therebetween. In this embodiment, the overlap portion 64 is provided so as to partially cover the region (guard ring region having a width (G)) in which the guard ring 53 is formed, and the end portion thereof is the guard ring region. It is located inside the outer edge. The overlap portion 64 may cover the entire guard ring region, but the position of the end portion thereof is determined so that the distance (B) in FIG. 6 is 40 μm or more (for example, 45 μm to 180 μm). .. The distance (B) is the lateral length of the source metal 43 on the under-metal insulating film 61 and the SiC epitaxial layer 28. In this embodiment, the distance (B) is the length from the edge of the overlapping portion 64 to the edge of the metal lower insulating film 61. Further, the distance (B) may be twice or more the width (E) of the depletion layer 60.

また、ソースメタル43は、前述のように、Ti/TiN/Al-Cuで表される積層構造からなることが好ましい。たとえば、この実施形態では、ソースメタル43は、SiCエピタキシャル層28側から順に積層されたTi/TiN膜65(バリア膜)と、Al-Cu膜66とを含む。なお、図4では、Ti/TiN膜65およびAl-Cu膜66の図示を省略している。 Further, as described above, the source metal 43 preferably has a laminated structure represented by Ti / TiN / Al—Cu. For example, in this embodiment, the source metal 43 includes a Ti / TiN film 65 (barrier membrane) laminated in order from the SiC epitaxial layer 28 side, and an Al—Cu film 66. In FIG. 4, the Ti / TiN film 65 and the Al—Cu film 66 are not shown.

メタル下絶縁膜61の外側には、距離(A)に亘ってSiCエピタキシャル層28のSiC表面が露出するn型領域67(第1導電型領域)が形成されている。n型領域67は、メタル下絶縁膜61の外側(この実施形態では、メタル下絶縁膜61と端部絶縁膜62との間)に形成された開口68から露出するSiCエピタキシャル層28の一部である。開口68は、図5に示すように、たとえば、アクティブ領域2と外周領域3との境界に沿って直線状に形成されている。n型領域67の距離(A)は、40μm以上(たとえば、45μm〜180μm)であるが、距離(B)との合計で、180μm以下であることが好ましい。距離(A)および距離(B)の合計を180μm以下にすることによって、半導体装置1のチップサイズを程よい大きさに留めることができる。 An n-type region 67 (first conductive type region) in which the SiC surface of the SiC epitaxial layer 28 is exposed is formed on the outside of the metal under-metal insulating film 61 over a distance (A). The n-type region 67 is a part of the SiC epitaxial layer 28 exposed from the opening 68 formed on the outside of the under-metal insulating film 61 (in this embodiment, between the under-metal insulating film 61 and the end insulating film 62). Is. As shown in FIG. 5, the opening 68 is formed linearly along the boundary between the active region 2 and the outer peripheral region 3, for example. The distance (A) of the n-type region 67 is 40 μm or more (for example, 45 μm to 180 μm), but it is preferably 180 μm or less in total with the distance (B). By setting the total of the distance (A) and the distance (B) to 180 μm or less, the chip size of the semiconductor device 1 can be kept at an appropriate size.

端部絶縁膜62は、SiCエピタキシャル層28のダイシング領域54を覆うように形成されている。具体的には、端部絶縁膜62は、SiCエピタキシャル層28の端面59から横方向に、ダイシング領域54を超えてさらに内方の領域まで延びている。当該端面59を基準とした端部絶縁膜62の幅(H)は、この実施形態では、10μm〜105μm(たとえば、22μm)である。これにより、p型領域55およびp型領域56(p型領域)は、端部絶縁膜62によって覆われている。 The end insulating film 62 is formed so as to cover the dicing region 54 of the SiC epitaxial layer 28. Specifically, the end insulating film 62 extends laterally from the end face 59 of the SiC epitaxial layer 28 beyond the dicing region 54 to an inward region. The width (H) of the end insulating film 62 with respect to the end face 59 is 10 μm to 105 μm (for example, 22 μm) in this embodiment. As a result, the p - type region 55 and the p + -type region 56 (p-type region) are covered with the end insulating film 62.

パッシベーション膜40は、絶縁膜47と共に本発明の絶縁物の一例であり、有機絶縁物からなる。使用され得る有機絶縁物は、たとえば、ポリイミド系の素材、ポリベンゾオキサゾール系の素材、アクリル系の素材等である。つまり、この実施形態では、パッシベーション膜40は、有機パッシベーション膜として構成されている。また、パッシベーション膜40の厚さは、たとえば、0.2μm〜20μmである。 The passivation film 40 is an example of the insulating material of the present invention together with the insulating film 47, and is made of an organic insulating material. The organic insulating material that can be used is, for example, a polyimide-based material, a polybenzoxazole-based material, an acrylic-based material, or the like. That is, in this embodiment, the passivation film 40 is configured as an organic passivation film. The thickness of the passivation film 40 is, for example, 0.2 μm to 20 μm.

パッシベーション膜40は、絶縁膜47を覆うように形成されている。この実施形態では、SiCエピタキシャル層28の端部を覆っていない(言い換えれば、パッシベーション膜40がダイシング領域54を区画している)ことを除いて、パッシベーション膜40は、SiCエピタキシャル層28のほぼ全域に亘って形成されている。したがって、パッシベーション膜40は、絶縁膜47の開口68において、40μm以上の距離(A)に亘ってSiCエピタキシャル層28のn型領域67に接している。 The passivation film 40 is formed so as to cover the insulating film 47. In this embodiment, the passivation film 40 covers almost the entire area of the SiC epitaxial layer 28, except that it does not cover the end of the SiC epitaxial layer 28 (in other words, the passivation film 40 partitions the dicing region 54). It is formed over. Therefore, the passivation film 40 is in contact with the n-type region 67 of the SiC epitaxial layer 28 at the opening 68 of the insulating film 47 over a distance (A) of 40 μm or more.

パッシベーション膜40は、SiCエピタキシャル層28の端部を覆ってはいないが、端部絶縁膜62の一部に重なるオーバーラップ部69を有している。このオーバーラップ部69によって、SiCエピタキシャル層28のSiC表面が外部に露出しないようになっている。また、オーバーラップ部69と端部絶縁膜62との重なり幅(C)は、この実施形態では、5μm以上(たとえば、9μm)である。また、この実施形態では、オーバーラップ部69は、平面視において、p型領域(p型領域55およびp型領域56)に対して内側に離れて形成されている。これにより、オーバーラップ部69は、端部絶縁膜62を挟んでSiCエピタキシャル層28のn型部分に対向しており、当該p型領域には対向していない。 The passivation film 40 does not cover the end portion of the SiC epitaxial layer 28, but has an overlapping portion 69 that overlaps a part of the end insulating film 62. The overlap portion 69 prevents the SiC surface of the SiC epitaxial layer 28 from being exposed to the outside. The overlapping width (C) between the overlapping portion 69 and the end insulating film 62 is 5 μm or more (for example, 9 μm) in this embodiment. Further, in this embodiment, the overlap portion 69 is formed inwardly separated from the p-type region (p- type region 55 and p + type region 56) in a plan view. As a result, the overlap portion 69 faces the n-type portion of the SiC epitaxial layer 28 with the end insulating film 62 interposed therebetween, and does not face the p-type region.

以上のように、半導体装置1によれば、図5および図6に示すように、距離(A)が40μm以上であるため、有機パッシベーション膜40とSiCエピタキシャル層28(n型領域67)との接触面積を十分に確保することができる。これにより、SiCエピタキシャル層28に対する有機パッシベーション膜40の密着性を向上させることができる。それに加えて、距離(B)が40μm以上であるか、もしくは、空乏層60の幅(E)の2倍以上であるため、高温高湿高電圧試験(たとえば、85℃、85%RH、960V印加の条件に連続1000時間)にも耐えることができる。距離(A)および距離(B)を上記の範囲にすることは、SiC半導体装置では全く新しい知見である。SiCでは、空乏層60の横方向への広がりがSiに比べて小さいため、従来は距離(A)および距離(B)を長くしてチップサイズを大きくする必要がなかった。チップサイズを大きくしなくても空乏層60がチップ端面59に到達する可能性が低い上、チップサイズの拡大は、チップ面積単位のオン抵抗の上昇の要因となるおそれがあったからである。このような背景のもと、本願発明者らは、距離(A)および距離(B)を敢えて40μm以上にすることで、高温高湿高電圧試験に対する耐性を向上できることを見出したものである。 As described above, according to the semiconductor device 1, as shown in FIGS. 5 and 6, since the distance (A) is 40 μm or more, the organic passivation film 40 and the SiC epitaxial layer 28 (n-type region 67) are connected to each other. A sufficient contact area can be secured. Thereby, the adhesion of the organic passivation film 40 to the SiC epitaxial layer 28 can be improved. In addition, since the distance (B) is 40 μm or more, or more than twice the width (E) of the depletion layer 60, a high temperature, high humidity, high voltage test (for example, 85 ° C., 85% RH, 960 V). It can withstand application conditions for 1000 hours continuously). Making the distance (A) and the distance (B) within the above ranges is a completely new finding in SiC semiconductor devices. In SiC, since the lateral spread of the depletion layer 60 is smaller than that in Si, it has not been necessary to increase the distance (A) and the distance (B) to increase the chip size in the past. This is because the depletion layer 60 is unlikely to reach the chip end face 59 without increasing the chip size, and the increase in the chip size may cause an increase in the on-resistance in units of the chip area. Against this background, the inventors of the present application have found that the resistance to a high temperature, high humidity, and high voltage test can be improved by intentionally setting the distance (A) and the distance (B) to 40 μm or more.

さらにこの実施形態では、SiCエピタキシャル層28にp型領域(p型領域55およびp型領域56)が形成され、さらに当該p型領域が端部絶縁膜62によって覆われている。したがって、図7Aに示すダイシング前に、ウエハ57の状態の半導体装置1の電気特性を試験するとき、ダイシング領域54−ソースメタル43(開口42から露出する部分)間における大気中にかかる電圧Vaの負担を軽くすることができる。 Further, in this embodiment, a p-type region (p - type region 55 and p + type region 56) is formed on the SiC epitaxial layer 28, and the p-type region is further covered with an end insulating film 62. Therefore, when testing the electrical characteristics of the semiconductor device 1 in the state of the wafer 57 before dicing shown in FIG. 7A, the voltage Va applied to the atmosphere between the dicing region 54 and the source metal 43 (the portion exposed from the opening 42) The burden can be lightened.

試験では、たとえば、一つの半導体装置1のソースメタル43を0Vとし、ウエハ57の裏面を1000V以上(たとえば、1700V)にする。これにより、ソースメタル43−ウエハ57間に1000V以上の電位差を発生させる最大印加電圧(BV)が印加されて、各MOSFETの耐圧が測定される。この際、ダイシング領域54の一部(p型領域55およびp型領域56以外の部分)を含め、ウエハ57のn型部分は1000V以上の電位に固定されるので、ダイシング領域54とソースメタル43との間には、1000V以上の電位差が生じることとなる。このような場合でも、この実施形態によれば、ダイシング領域54に沿ってp型領域(p型領域55およびp型領域56)が形成され、さらにダイシング領域54が端部絶縁膜62で覆われている。そのため、ダイシング領域54−ソースメタル43間にかかる1000V以上の最大印加電圧(BV)を、端部絶縁膜62およびp型領域(p型領域55およびp型領域56)の2段階で緩和することができる。これにより、ダイシング領域54−ソースメタル43間における大気中にかかる電圧Vaの負担を軽くすることができる。この結果、降伏電圧値(BV)が1000V以上の半導体装置1を実現することができる。 In the test, for example, the source metal 43 of one semiconductor device 1 is set to 0 V, and the back surface of the wafer 57 is set to 1000 V or more (for example, 1700 V). As a result, the maximum applied voltage (BV) that generates a potential difference of 1000 V or more is applied between the source metal 43 and the wafer 57, and the withstand voltage of each MOSFET is measured. At this time, a part of the dicing regions 54 - including the (p type region 55 and p + -type region 56 other than the portion of) the n-type portion of the wafer 57 is fixed to a potential higher than 1000V, dicing area 54 and the source A potential difference of 1000 V or more is generated between the metal 43 and the metal 43. Even in such a case, according to this embodiment, a p-type region (p type region 55 and p + type region 56) is formed along the dicing region 54, and the dicing region 54 is further formed by the end insulating film 62. It is covered. Therefore, the maximum applied voltage (BV) of 1000 V or more applied between the dicing region 54 and the source metal 43 is relaxed in two steps of the end insulating film 62 and the p-type region (p- type region 55 and p + type region 56). can do. Thereby, the load of the voltage Va applied to the atmosphere between the dicing region 54 and the source metal 43 can be reduced. As a result, the semiconductor device 1 having a yield voltage value (BV) of 1000 V or more can be realized.

また、メタル下絶縁膜61の厚さを1μm以上とすることで、メタル下絶縁膜61に1000V以上の電圧が印加されても絶縁破壊を防止することができる。また、絶縁膜47がBPSGであれば、リフローによって、メタル下絶縁膜61および端部絶縁膜62を容易に平坦化できると共に、絶縁膜61,62の角部を丸く(滑らかに)仕上げることができる。その結果、絶縁膜61,62に対するパッシベーション膜40の密着性を向上させることができる。 Further, by setting the thickness of the under-metal insulating film 61 to 1 μm or more, dielectric breakdown can be prevented even if a voltage of 1000 V or more is applied to the under-metal insulating film 61. If the insulating film 47 is a BPSG, the under-metal insulating film 61 and the end insulating film 62 can be easily flattened by reflow, and the corners of the insulating films 61 and 62 can be rounded (smoothly). can. As a result, the adhesion of the passivation film 40 to the insulating films 61 and 62 can be improved.

また、ダイシング領域54がパッシベーション膜40で覆われていないので、ウエハ57bの状態の半導体装置1を容易に分割(ダイシング)することができる。
図8〜図14は、それぞれ、本発明の第2〜第8実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。図8〜図14において、前述の図6との間で互いに対応する要素には同一の参照符号を付して示す。
Further, since the dicing region 54 is not covered with the passivation film 40, the semiconductor device 1 in the state of the wafer 57b can be easily divided (diced).
8 to 14 are schematic cross-sectional views of the semiconductor device according to the second to eighth embodiments of the present invention, respectively. In FIGS. 8 to 14, the elements corresponding to those in FIG. 6 described above are designated by the same reference numerals.

次に、本発明の他の実施形態について、第1実施形態の半導体装置1と異なる点を主に説明する。
図8の半導体装置72では、パッシベーション膜40のオーバーラップ部69が、端部絶縁膜62を介してp型領域(p型領域55およびp型領域56)を選択的に覆うように形成されている。これにより、オーバーラップ部69は、当該p型領域に対して重なり部分を有している。
Next, the other embodiments of the present invention will be mainly described as being different from the semiconductor device 1 of the first embodiment.
In the semiconductor device 72 of FIG. 8, the overlap portion 69 of the passivation film 40 is formed so as to selectively cover the p-type region (p- type region 55 and p + type region 56) via the end insulating film 62. Has been done. As a result, the overlap portion 69 has an overlapping portion with respect to the p-type region.

図9の半導体装置73では、端部絶縁膜62が形成されておらず、代わりに、パッシベーション膜40がSiCエピタキシャル層28を端面59に至るまで覆っている。この場合、ダイシング領域54は、端面59から適切な幅(D)で設定すればよい。また、距離(A)は、メタル下絶縁膜61の端縁からSiCエピタキシャル層28の端面59までの長さで規定すればよい。 In the semiconductor device 73 of FIG. 9, the end insulating film 62 is not formed, and instead, the passivation film 40 covers the SiC epitaxial layer 28 up to the end face 59. In this case, the dicing region 54 may be set with an appropriate width (D) from the end face 59. Further, the distance (A) may be defined by the length from the edge of the metal lower insulating film 61 to the end face 59 of the SiC epitaxial layer 28.

図10の半導体装置74は、ダイシング領域54にp型領域55およびp型領域56(p型領域)が形成されていることを除いて、図9の半導体装置73と同じ構成を有している。この場合、距離(A)は、メタル下絶縁膜61の端縁から当該p型領域までの長さで規定すればよい。つまり、距離(A)は、SiCエピタキシャル層28のn型部分にパッシベーション膜40が接している区間に関して40μm以上であればよい。 The semiconductor device 74 of FIG. 10 has the same configuration as the semiconductor device 73 of FIG. 9 except that the p- type region 55 and the p + type region 56 (p-type region) are formed in the dicing region 54. ing. In this case, the distance (A) may be defined by the length from the edge of the metal lower insulating film 61 to the p-type region. That is, the distance (A) may be 40 μm or more with respect to the section where the passivation film 40 is in contact with the n-type portion of the SiC epitaxial layer 28.

図11の半導体装置75では、絶縁膜47のメタル下絶縁膜61の外側に、少なくとも2つの開口68が形成されている。この実施形態では、メタル下絶縁膜61と外側絶縁膜79との間、および外側絶縁膜79とSiCエピタキシャル層28の端面59との間に、それぞれ、開口68が形成されている。パッシベーション膜40は、各開口68において、距離(A)および距離(A)に亘ってSiCエピタキシャル層28のn型領域67に接している。この場合、パッシベーション膜40がn型領域67に接している区間の距離は、複数のn型領域67それぞれにおける接触区間の距離(A)および距離(A)のトータルで40μm以上であればよい。 In the semiconductor device 75 of FIG. 11, at least two openings 68 are formed on the outside of the under-metal insulating film 61 of the insulating film 47. In this embodiment, openings 68 are formed between the lower metal insulating film 61 and the outer insulating film 79, and between the outer insulating film 79 and the end face 59 of the SiC epitaxial layer 28, respectively. The passivation film 40 is in contact with the n-type region 67 of the SiC epitaxial layer 28 over a distance (A 1 ) and a distance (A 2) at each opening 68. In this case, if the distance of the section in which the passivation film 40 is in contact with the n-type region 67 is 40 μm or more in total of the distance (A 1 ) and the distance (A 2) of the contact section in each of the plurality of n-type regions 67. good.

図12の半導体装置76は、n型領域67に選択的に凹部80が形成されていることを除いて、図9の半導体装置73と同じ構成を有している。凹部80では、パッシベーション膜40は、凹部80の内面(底面および両側面)においてn型領域67に接している。この場合、パッシベーション膜40がn型領域67に接している区間の距離は、凹部80以外の領域での接触距離(A)と、凹部80の底面および両側面のそれぞれにおける接触区間の距離(A)および距離(A)とを含めたトータルで40μm以上であればよい。 The semiconductor device 76 of FIG. 12 has the same configuration as the semiconductor device 73 of FIG. 9 except that the recess 80 is selectively formed in the n-type region 67. In the recess 80, the passivation film 40 is in contact with the n-shaped region 67 on the inner surface (bottom surface and both side surfaces) of the recess 80. In this case, the distance of the section passivation film 40 is in contact with the n-type region 67, the contact distance in the region other than the recess 80 (A 5), the distance of the contact zone in each of the bottom surface and both side surfaces of the recess 80 ( The total length including A 3 ) and distance (A 4 ) may be 40 μm or more.

図13の半導体装置77では、トランジスタセル18がトレンチゲート構造のMOSFETセルで構成されている。この場合、ゲート電極19は、複数のトランジスタセル18の各間に形成されたゲートトレンチ39に、ゲート絶縁膜35を介して埋設されている。
図14の半導体装置78では、アクティブ領域2にショットキーバリアダイオード81が形成されている。つまり、ソースメタル43に代えて、SiCエピタキシャル層28との間にショットキー接合を形成するショットキーメタル82が設けられている。
In the semiconductor device 77 of FIG. 13, the transistor cell 18 is composed of a MOSFET cell having a trench gate structure. In this case, the gate electrode 19 is embedded in the gate trench 39 formed between each of the plurality of transistor cells 18 via the gate insulating film 35.
In the semiconductor device 78 of FIG. 14, a Schottky barrier diode 81 is formed in the active region 2. That is, instead of the source metal 43, a Schottky metal 82 that forms a Schottky junction with the SiC epitaxial layer 28 is provided.

以上のように、第2〜第8実施形態の半導体装置72〜78はいずれも、(1)距離(A)が40μm以上である、(2)距離(B)が40μm以上であるか、もしくは空乏層60の幅(E)の2倍以上である、および(3)SiCエピタキシャル層28の端部が絶縁物(端部絶縁膜62またはパッシベーション膜40)で覆われているという3つの特徴を有している。したがって、第2〜第8実施形態によっても、第1実施形態と同様に、ウエハ状態で実施される電気特性試験中の放電を防止できると共に、高温高湿高電圧試験に耐えることができるSiC半導体装置を提供することができる。 As described above, in each of the semiconductor devices 72 to 78 of the second to eighth embodiments, (1) the distance (A) is 40 μm or more, (2) the distance (B) is 40 μm or more, or It has three characteristics: it is more than twice the width (E) of the depletion layer 60, and (3) the end of the SiC epitaxial layer 28 is covered with an insulator (end insulating film 62 or passivation film 40). Have. Therefore, also in the second to eighth embodiments, as in the first embodiment, it is possible to prevent discharge during the electrical property test carried out in the wafer state, and the SiC semiconductor can withstand the high temperature, high humidity and high voltage test. Equipment can be provided.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することもできる。
たとえば、トランジスタセル18は、プレーナゲート構造もしくはトレンチゲート構造のIGBTセルであってもよい。この場合、図4および図13において、n型SiC基板27に代えて、p型SiC基板27を用いればよい。その他、各種半導体素子構造を、アクティブ領域2に形成してもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can also be implemented in other embodiments.
For example, the transistor cell 18 may be an IGBT cell having a planar gate structure or a trench gate structure. In this case, in FIGS. 4 and 13, the p + type SiC substrate 27 may be used instead of the n + type SiC substrate 27. In addition, various semiconductor element structures may be formed in the active region 2.

また、ソースメタル43やショットキーメタル82等の表面電極は、金属製である必要はなく、たとえば、ポリシリコン等の半導体電極であってもよい。
また、内蔵抵抗21は、ゲートメタル44の下方の層間膜36に埋め込まれている必要はなく、たとえば、層間膜36の表面に、ゲートメタル44とゲートフィンガー5と接続するポリシリコン配線を内蔵抵抗として形成してもよい。
Further, the surface electrodes such as the source metal 43 and the Schottky metal 82 do not have to be made of metal, and may be semiconductor electrodes such as polysilicon.
Further, the built-in resistance 21 does not need to be embedded in the interlayer film 36 below the gate metal 44. For example, a polysilicon wiring for connecting the gate metal 44 and the gate finger 5 is built-in resistance on the surface of the interlayer film 36. May be formed as.

また、内蔵抵抗21の材料として、ポリシリコンに代えて、ゲートメタル44およびゲートフィンガー5と同じかそれよりも大きい抵抗値を有する材料(たとえば、Al(アルミニウム)、AlCu(アルミニウム−銅合金)、Cu(銅)等のメタル配線)を用いてもよい。内蔵抵抗21がメタルであっても、ゲートメタル44とゲートフィンガー5との間の距離を長くできるので、ゲート電極19の抵抗値および内蔵抵抗21の抵抗値を合計した抵抗値を大きくすることができる。 Further, as the material of the built-in resistance 21, instead of polysilicon, a material having a resistance value equal to or larger than that of the gate metal 44 and the gate finger 5 (for example, Al (aluminum), AlCu (aluminum-copper alloy), etc. Metal wiring such as Cu (copper)) may be used. Even if the built-in resistance 21 is made of metal, the distance between the gate metal 44 and the gate finger 5 can be increased, so that the total resistance value of the gate electrode 19 and the built-in resistance 21 can be increased. can.

また、内蔵抵抗21は、ゲートメタル44の下方に形成されている必要はなく、たとえば、ゲートフィンガー5の下方に形成されていてもよい。
また、内蔵抵抗21は、ゲートメタル44の周縁部24の一部に沿う直線状であってもよいし、ゲートメタル44の周縁部24の全周に沿う環状であってもよい。
また、前述の半導体装置1の各半導体部分の導電型を反転した構成が採用されてもよい。たとえば、半導体装置1において、p型の部分がn型であり、n型の部分がp型であってもよい。
Further, the built-in resistance 21 does not have to be formed below the gate metal 44, and may be formed below the gate finger 5, for example.
Further, the built-in resistance 21 may be a linear shape along a part of the peripheral edge portion 24 of the gate metal 44, or may be an annular shape along the entire circumference of the peripheral edge portion 24 of the gate metal 44.
Further, a configuration in which the conductive type of each semiconductor portion of the above-mentioned semiconductor device 1 is inverted may be adopted. For example, in the semiconductor device 1, the p-type portion may be n-type and the n-type portion may be p-type.

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。
また、前述の実施形態からは、以下の特徴を抽出することができる。
第1導電型のSiC層と、前記SiC層上に選択的に形成された電極と、前記SiC層上に形成され、前記SiC層の端部に設定されたダイシング領域に達している絶縁物とを含み、前記絶縁物は、前記電極の下方から前記ダイシング領域に向けて延伸するように配置された電極下絶縁膜および当該電極下絶縁膜を覆うように配置された有機絶縁層を含み、前記有機絶縁層が前記SiC層に接している区間の距離(A)は40μm以上であり、前記電極下絶縁膜上の前記電極の端部と前記有機絶縁層が前記SiC層と接する部分までの横方向の距離(B)は40μm以上である、半導体装置(項1)。
In addition, various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.
In addition, the following features can be extracted from the above-described embodiment.
A first conductive type SiC layer, an electrode selectively formed on the SiC layer, and an insulator formed on the SiC layer and reaching a dicing region set at an end portion of the SiC layer. The insulating material includes a sub-electrode insulating film arranged so as to extend from below the electrode toward the dicing region and an organic insulating layer arranged so as to cover the sub-electrode insulating film. The distance (A) of the section where the organic insulating layer is in contact with the SiC layer is 40 μm or more, and is lateral to the end of the electrode on the insulating film under the electrode and the portion where the organic insulating layer is in contact with the SiC layer. A semiconductor device (item 1) in which the distance (B) in the direction is 40 μm or more.

この構成によれば、ダイシング領域が絶縁物で覆われているので、ウエハ状態の半導体装置の電気特性を試験するとき、ダイシング領域−電極間における大気中にかかる電圧の負担を軽くすることができる。言い換えると、ダイシング領域−電極間にかかる電圧を、大気および絶縁物で分け合うことができるので、大気中での放電を防止することができる。 According to this configuration, since the dicing region is covered with an insulating material, it is possible to reduce the load of the voltage applied to the atmosphere between the dicing region and the electrodes when testing the electrical characteristics of the semiconductor device in the wafer state. .. In other words, the voltage applied between the dicing region and the electrodes can be shared between the atmosphere and the insulator, so that discharge in the atmosphere can be prevented.

さらに、距離(A)が40μm以上であるため、有機絶縁層とSiC層との接触面積を十分に確保できるので、SiC層に対する有機絶縁層の密着性を向上させることができる。それに加えて、距離(B)が40μm以上であるため、高温高湿高電圧試験にも耐えることができる。距離(A)および距離(B)を上記の範囲にすることは、SiC半導体装置では全く新しい知見である。SiCでは、空乏層の横方向への広がりがSiに比べて小さいため、従来は距離(A)および距離(B)を長くしてチップサイズを大きくする必要がなかった。チップサイズを大きくしなくても空乏層がチップ端面に到達する可能性が低い上、チップサイズの拡大は、チップ面積単位のオン抵抗の上昇の要因となるおそれがあったからである。このような背景のもと、本願発明者らは、距離(A)および距離(B)を敢えて40μm以上にすることで、高温高湿高電圧試験に対する耐性を向上できることを見出したものである。 Further, since the distance (A) is 40 μm or more, a sufficient contact area between the organic insulating layer and the SiC layer can be sufficiently secured, so that the adhesion of the organic insulating layer to the SiC layer can be improved. In addition, since the distance (B) is 40 μm or more, it can withstand a high temperature, high humidity, and high voltage test. Making the distance (A) and the distance (B) within the above ranges is a completely new finding in SiC semiconductor devices. In SiC, since the lateral spread of the depletion layer is smaller than that in Si, it has not been necessary to increase the distance (A) and the distance (B) to increase the chip size in the past. This is because it is unlikely that the depletion layer will reach the end face of the chip without increasing the chip size, and the increase in the chip size may cause an increase in the on-resistance in units of the chip area. Against this background, the inventors of the present application have found that the resistance to a high temperature, high humidity, and high voltage test can be improved by intentionally setting the distance (A) and the distance (B) to 40 μm or more.

前記半導体装置が、前記ダイシング領域に形成された第2導電型領域をさらに含む場合、前記距離(A)は、前記SiC層の第1導電型領域に前記有機絶縁層が接している区間に関して40μm以上であってもよい(項2)。
この構成によれば、ダイシング領域−電極間にかかる電圧を、第2導電型領域にも分配することができる。よって、大気中での放電をより効果的に防止することができる。
When the semiconductor device further includes a second conductive type region formed in the dicing region, the distance (A) is 40 μm with respect to a section in which the organic insulating layer is in contact with the first conductive type region of the SiC layer. It may be the above (item 2).
According to this configuration, the voltage applied between the dicing region and the electrode can be distributed to the second conductive type region as well. Therefore, it is possible to more effectively prevent the discharge in the atmosphere.

前記有機絶縁層は、前記ダイシング領域を覆うように形成され、当該ダイシング領域において前記第2導電型領域に接していてもよい(項3)。
前記有機絶縁層が、前記ダイシング領域を覆っておらず、前記絶縁物が、前記電極下絶縁膜と同一層の膜からなり、前記ダイシング領域を覆うと共に前記有機絶縁層と部分的に重なる端部絶縁膜をさらに含む場合、前記有機絶縁層と前記端部絶縁膜との重なり幅(C)は5μm以上であってもよい(項4)。
The organic insulating layer may be formed so as to cover the dicing region and may be in contact with the second conductive type region in the dicing region (Item 3).
An end portion in which the organic insulating layer does not cover the dicing region, and the insulating material is formed of the same layer as the subelectrode insulating film, covers the dicing region, and partially overlaps the organic insulating layer. When the insulating film is further included, the overlapping width (C) between the organic insulating layer and the end insulating film may be 5 μm or more (Item 4).

この構成によれば、ダイシング領域が有機絶縁層で覆われていないので、ウエハ状態の半導体装置を容易に分割(ダイシング)することができる。この場合でも、ダイシング領域は、絶縁物を構成する端部絶縁膜で覆われているので、上記の放電防止効果を十分に実現することができる。
前記絶縁物が、前記電極下絶縁膜と同一層の膜からなり、前記ダイシング領域を覆う端部絶縁膜をさらに含む場合、前記有機絶縁層は、前記端部絶縁膜を介して前記第2導電型領域を選択的に覆うように前記端部絶縁膜に重なっており、前記有機絶縁層と前記端部絶縁膜との重なり幅(C)は5μm以上であってもよい(項5)。
According to this configuration, since the dicing region is not covered with the organic insulating layer, the semiconductor device in the wafer state can be easily divided (diced). Even in this case, since the dicing region is covered with the end insulating film constituting the insulating material, the above-mentioned discharge prevention effect can be sufficiently realized.
When the insulating material is made of the same layer as the sub-electrode insulating film and further includes an end insulating film covering the dicing region, the organic insulating layer is the second conductive film via the end insulating film. The end insulating film is overlapped so as to selectively cover the mold region, and the overlapping width (C) between the organic insulating layer and the end insulating film may be 5 μm or more (Item 5).

前記端部絶縁膜は、前記電極下絶縁膜と同じ厚さを有していてもよい(項6)。
この構成によれば、端部絶縁膜を電極下絶縁膜と同一工程で作製できるので、製造工程を簡単にすることができる。
前記距離(A)は、45μm〜180μmであってもよいし(項7)、前記距離(B)は、45μm〜180μmであってもよい(項8)。また、前記距離(A)および前記距離(B)の合計は、180μm以下であってもよい(項9)。
The end insulating film may have the same thickness as the subelectrode insulating film (Item 6).
According to this configuration, the end insulating film can be manufactured in the same process as the subelectrode insulating film, so that the manufacturing process can be simplified.
The distance (A) may be 45 μm to 180 μm (Item 7), and the distance (B) may be 45 μm to 180 μm (Item 8). Further, the total of the distance (A) and the distance (B) may be 180 μm or less (Item 9).

距離(A)および距離(B)を上記の範囲にすることによって、半導体装置のチップサイズを程よい大きさに留めることができる。また、距離(A)および距離(B)が上記の範囲の場合に大気中放電が起きやすいので、ダイシング領域を絶縁物で覆うことが役に立つ。
前記半導体装置の降伏電圧値(BV)は、1000V以上であってもよい(項10)。
By setting the distance (A) and the distance (B) in the above ranges, the chip size of the semiconductor device can be kept at an appropriate size. Further, when the distance (A) and the distance (B) are in the above ranges, an atmospheric discharge is likely to occur, so it is useful to cover the dicing region with an insulator.
The yield voltage value (BV) of the semiconductor device may be 1000 V or more (Item 10).

降伏電圧値(BV)が1000V以上の場合に大気中放電が起きやすいので、ダイシング領域を絶縁物で覆うことが役に立つ。
前記SiC層の第1導電型の不純物濃度は1×1016cm−3以下であり、前記SiC層の厚さは5μm以上であってもよい(項11)。
前記半導体装置が、前記SiC層において前記電極よりも外方に形成された不純物領域からなる第2導電型の終端構造をさらに含む場合、前記第2導電型領域の幅(F)は、前記ダイシング領域の幅(D)と前記終端構造から延びる空乏層の幅(E)の2倍との差以上であってもよい(項12)。
Since atmospheric discharge is likely to occur when the yield voltage value (BV) is 1000 V or higher, it is useful to cover the dicing region with an insulator.
The impurity concentration of the first conductive type of the SiC layer may be 1 × 10 16 cm -3 or less, and the thickness of the SiC layer may be 5 μm or more (Item 11).
When the semiconductor device further includes a second conductive type terminal structure composed of an impurity region formed outside the electrode in the SiC layer, the width (F) of the second conductive type region is the dicing. It may be greater than or equal to the difference between the width (D) of the region and twice the width (E) of the depletion layer extending from the terminal structure (Item 12).

前記電極は、Ti/TiN/Al-Cuで表される積層構造からなっていてもよい(項13)。
Al-Cuを使用することによって、湿度に対する耐性をより向上させることができる。
前記電極下絶縁膜は、1μm以上の厚さを有するSiO膜からなっていてもよい(項14)。この場合、前記SiO膜は、リン(P)やボロン(B)を含んでいてもよい(項15,16)。
The electrode may have a laminated structure represented by Ti / TiN / Al—Cu (Item 13).
By using Al-Cu, the resistance to humidity can be further improved.
The sub-electrode insulating film may be made of a SiO 2 film having a thickness of 1 μm or more (Item 14). In this case, the SiO 2 film may contain phosphorus (P) and boron (B) (items 15 and 16).

1μm以上の厚さを有するSiO膜を使用していれば、電極下絶縁膜に1000V以上の電圧が印加されても絶縁破壊を防止することができる。また、リン(P)やボロン(B)が含まれていれば、リフローによって、電極下絶縁膜を容易に平坦化することができる。また、電極下絶縁膜の角部を丸く仕上げることができる。
前記電極下絶縁膜は、1μm以上の厚さを有するSiN膜からなっていてもよい(項17)。
If a SiO 2 film having a thickness of 1 μm or more is used, dielectric breakdown can be prevented even if a voltage of 1000 V or more is applied to the subelectrode insulating film. Further, if phosphorus (P) and boron (B) are contained, the sub-electrode insulating film can be easily flattened by reflow. In addition, the corners of the insulating film under the electrode can be rounded.
The sub-electrode insulating film may be made of a SiN film having a thickness of 1 μm or more (Item 17).

1μm以上の厚さを有するSiN膜を使用していれば、電極下絶縁膜に1000V以上の電圧が印加されても絶縁破壊を防止することができる。
前記有機絶縁層は、ポリイミド系の素材、ポリベンゾオキサゾール系の素材、アクリル系の素材等からなっていてもよい(項18,19,20)。
前記SiC層には半導体素子構造としてMOSFETが形成されており、前記電極は、前記MOSFETのソースに電気的に接続されたソース電極を含んでいてもよい(項21)。この場合、前記MOSFETは、プレーナゲート構造を有していてもよいし(項22)、トレンチゲート構造を有していてもよい(項23)。
If a SiN film having a thickness of 1 μm or more is used, dielectric breakdown can be prevented even if a voltage of 1000 V or more is applied to the subelectrode insulating film.
The organic insulating layer may be made of a polyimide-based material, a polybenzoxazole-based material, an acrylic-based material, or the like (Items 18, 19, 20).
A MOSFET is formed in the SiC layer as a semiconductor element structure, and the electrode may include a source electrode electrically connected to the source of the MOSFET (Item 21). In this case, the MOSFET may have a planar gate structure (Item 22) or a trench gate structure (Item 23).

また、前記SiC層には半導体素子構造としてショットキーバリアダイオードが形成されており、前記電極は、前記ショットキーバリアダイオードの一部を構成するショットキー電極を含んでいてもよい(項24)。
さらに、前記SiC層には半導体素子構造としてIGBTが形成されており、前記電極は、前記IGBTのソースに電気的に接続されたソース電極を含んでいてもよい(項25)。
Further, a Schottky barrier diode is formed in the SiC layer as a semiconductor element structure, and the electrode may include a Schottky electrode forming a part of the Schottky barrier diode (Item 24).
Further, an IGBT is formed in the SiC layer as a semiconductor element structure, and the electrode may include a source electrode electrically connected to the source of the IGBT (Item 25).

前記有機絶縁層が、複数の領域において前記SiC層に接している場合、前記距離(A)は、当該複数の領域それぞれにおける接触区間の距離のトータルで40μm以上であってもよい(項26)。
前記半導体装置が、前記SiC層に選択的に形成され、前記有機絶縁層で満たされた凹部をさらに含む場合、前記距離(A)は、前記凹部の内面における前記有機絶縁層の接触区間を含めたトータルで40μm以上であってもよい(項27)。
When the organic insulating layer is in contact with the SiC layer in a plurality of regions, the distance (A) may be 40 μm or more in total of the distances of the contact sections in each of the plurality of regions (Item 26). ..
When the semiconductor device is selectively formed in the SiC layer and further includes a recess filled with the organic insulating layer, the distance (A) includes a contact section of the organic insulating layer on the inner surface of the recess. The total length may be 40 μm or more (Item 27).

また、前述の実施形態から抽出される半導体装置は、第1導電型のSiC層と、前記SiC層上に選択的に形成された電極と、前記SiC層上に形成され、前記SiC層の端部に設定されたダイシング領域に達している絶縁物と、前記SiC層において前記電極よりも外方に形成された不純物領域からなる第2導電型の終端構造とを含み、前記絶縁物は、前記電極の下方から前記ダイシング領域に向けて延伸するように配置された電極下絶縁膜および当該電極下絶縁膜を覆うように配置された有機絶縁層を含み、前記有機絶縁層が前記SiC層に接している区間の距離(A)は40μm以上であり、前記電極下絶縁膜上の前記電極の端部と前記有機絶縁層が前記SiC層と接する部分までの横方向の距離(B)は、前記終端構造から延びる空乏層の幅(E)の2倍以上であってもよい(項28)。 Further, the semiconductor device extracted from the above-described embodiment includes a first conductive type SiC layer, an electrode selectively formed on the SiC layer, and an end of the SiC layer formed on the SiC layer. The insulator includes an insulator that reaches the dicing region set in the portion and a second conductive type terminal structure composed of an impurity region formed outside the electrode in the SiC layer, and the insulator is said to be said. The sub-electrode insulating film arranged so as to extend from below the electrode toward the dicing region and the organic insulating layer arranged so as to cover the sub-electrode insulating film are included, and the organic insulating layer is in contact with the SiC layer. The distance (A) of the section is 40 μm or more, and the lateral distance (B) between the end of the electrode on the subelectrode insulating film and the portion where the organic insulating layer is in contact with the SiC layer is the above. It may be at least twice the width (E) of the depleted layer extending from the terminal structure (Item 28).

この構成によれば、ダイシング領域が絶縁物で覆われているので、ウエハ状態の半導体装置の電気特性を試験するとき、印加電圧を絶縁物で緩和することができる。これにより、ダイシング領域−電極間における大気中にかかる電圧の負担を軽くすることができる。言い換えると、ダイシング領域−電極間にかかる電圧を、大気および絶縁物で分け合うことができるので、大気中での放電を防止することができる。 According to this configuration, since the dicing region is covered with an insulating material, the applied voltage can be relaxed by the insulating material when testing the electrical characteristics of the semiconductor device in the wafer state. This makes it possible to reduce the load of the voltage applied to the atmosphere between the dicing region and the electrodes. In other words, the voltage applied between the dicing region and the electrodes can be shared between the atmosphere and the insulator, so that discharge in the atmosphere can be prevented.

さらに、距離(A)が40μm以上であり、距離(B)が終端構造から延びる空乏層の幅(E)の2倍以上であるため、高温高湿高電圧試験にも耐えることができる。 Further, since the distance (A) is 40 μm or more and the distance (B) is more than twice the width (E) of the depletion layer extending from the terminal structure, it can withstand a high temperature, high humidity and high voltage test.

1 半導体装置
2 アクティブ領域
18 トランジスタセル
19 ゲート電極
27 SiC基板
28 SiCエピタキシャル層
29 p型ボディ領域
30 n型ソース領域
31 p型ボディコンタクト領域
32 チャネル領域
35 ゲート絶縁膜
36 層間膜
39 ゲートトレンチ
40 パッシベーション膜
43 ソースメタル
44 ゲートメタル
47 絶縁膜
51 p型領域
52 p型領域
53 ガードリング
54 ダイシング領域
55 p型領域
56 p型領域
57 ウエハ
58 ダイシングライン
59 端面
60 空乏層
61 メタル下絶縁膜
62 端部絶縁膜
63 コンタクトホール
64 オーバーラップ部
65 Ti/TiN膜
66 Al-Cu膜
67 n型領域
68 開口
69 オーバーラップ部
72 半導体装置
73 半導体装置
74 半導体装置
75 半導体装置
76 半導体装置
77 半導体装置
78 半導体装置
79 半導体装置
80 凹部
81 ショットキーバリアダイオード
82 ショットキーメタル
1 Semiconductor device 2 Active region 18 Transistor cell 19 Gate electrode 27 SiC substrate 28 SiC epitaxial layer 29 p - type body region 30 n + type source region 31 p + type body contact region 32 channel region 35 gate insulating film 36 interlayer film 39 gate Trench 40 Passion film 43 Source metal 44 Gate metal 47 Insulation film 51 p - type area 52 p + type area 53 Guard ring 54 Dying area 55 p - type area 56 p + type area 57 Wafer 58 Dying line 59 End face 60 Depleted layer 61 Insulation film under metal 62 End insulation film 63 Contact hole 64 Overlap part 65 Ti / TiN film 66 Al-Cu film 67 n-type region 68 Opening 69 Overlap part 72 Semiconductor device 73 Semiconductor device 74 Semiconductor device 75 Semiconductor device 76 Semiconductor Equipment 77 Semiconductor equipment 78 Semiconductor equipment 79 Semiconductor equipment 80 Recess 81 Shotkey barrier diode 82 Shotkey metal

Claims (21)

表面に複数のトランジスタ素子が形成されたアクティブ領域と、その周縁部である外周領域とを有する第1導電型のSiC層と、
前記SiC層上に選択的に形成され、前記トランジスタ素子と電気的に接続された電極と、
前記SiC層の端部のダイシング領域に向かって延びるように前記SiC層上に形成された絶縁体とを備え、
前記絶縁体は、前記電極の下方に前記SiC層の端面から前記電極側に距離を隔てて形成された絶縁膜と、前記絶縁膜と前記電極の一部とを覆う表面絶縁膜とを含み、
前記表面絶縁膜は、前記絶縁膜の前記ダイシング領域側の端部から前記SiC層の前記端面に至るまで前記SiC層を覆うように形成され、
前記表面絶縁膜は、前記絶縁膜と重なるように形成された第1領域と、前記第1領域の外側で前記表面絶縁膜が前記SiC層と接触するとともに前記第1領域の端部から前記SiC層の前記端面に向かって延びるよう形成された第2領域とを有する、半導体装置。
A first conductive type SiC layer having an active region in which a plurality of transistor elements are formed on the surface and an outer peripheral region which is a peripheral portion thereof.
An electrode selectively formed on the SiC layer and electrically connected to the transistor element,
It is provided with an insulator formed on the SiC layer so as to extend toward the dicing region at the end of the SiC layer.
The insulator includes an insulating film formed below the electrode at a distance from the end face of the SiC layer toward the electrode side, and a surface insulating film covering the insulating film and a part of the electrode.
The surface insulating film is formed so as to cover the SiC layer from the end portion of the insulating film on the dicing region side to the end surface of the SiC layer.
The surface insulating film has a first region formed so as to overlap the insulating film, and the surface insulating film comes into contact with the SiC layer outside the first region, and the SiC is formed from an end portion of the first region. A semiconductor device having a second region formed so as to extend toward the end face of the layer.
前記SiC層上に前記絶縁体から前記SiC層の前記端面側に離れて形成され、前記SiC層の前記端面には達しない第2の絶縁体を含む、請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, further comprising a second insulator formed on the SiC layer from the insulator to the end face side of the SiC layer and not reaching the end face of the SiC layer. 前記表面絶縁膜が前記外周領域で前記SiC層と接触している部分の長さ(A)は、40μm以上である、請求項1または2に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the length (A) of the portion of the outer peripheral region where the surface insulating film is in contact with the SiC layer is 40 μm or more. 前記SiC層は、前記ダイシング領域の第1導電型領域に形成された第2導電型領域を含む、請求項1〜3のいずれかに記載された半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the SiC layer includes a second conductive type region formed in the first conductive type region of the dicing region. 前記SiC層の前記電極の外側に形成された第2導電型の不純物領域を有する終端構造をさらに備え、
前記第2導電型領域の幅(F)は、前記ダイシング領域の幅(D)と前記終端構造から延びる空乏層の幅(E)の2倍との差以上である、請求項4に記載の半導体装置。
Further comprising a terminal structure having a second conductive type impurity region formed on the outside of the electrode of the SiC layer.
The fourth aspect of the present invention, wherein the width (F) of the second conductive type region is equal to or more than a difference between the width (D) of the dicing region and twice the width (E) of the depletion layer extending from the terminal structure. Semiconductor device.
前記ダイシング領域側の端部から前記絶縁膜までの距離(A)は40μm以上であり、
前記電極の端部と前記表面絶縁膜が前記SiC層と接する部分までの横方向の距離(B)は40μm以上であり、
前記距離(A)と前記距離(B)の合計は180μm以下である、請求項1に記載の半導体装置。
The distance (A) from the end on the dicing region side to the insulating film is 40 μm or more.
The lateral distance (B) between the end of the electrode and the portion where the surface insulating film comes into contact with the SiC layer is 40 μm or more.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the total of the distance (A) and the distance (B) is 180 μm or less.
降伏電圧値は1000V以上である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, wherein the yield voltage value is 1000 V or more. 前記SiC層の第1導電型の不純物濃度は1×1016cm−3以下であり、
前記SiC層の厚さは5μm以上である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の半導体装置。
The impurity concentration of the first conductive type of the SiC layer is 1 × 10 16 cm -3 or less.
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 7, wherein the thickness of the SiC layer is 5 μm or more.
前記電極は、Ti/TiN/Al−Cuで表される積層構造からなる、請求項1〜8のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 8, wherein the electrode has a laminated structure represented by Ti / TiN / Al—Cu. 前記絶縁膜は、1μm以上の厚さを有するSiO膜からなる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 9, wherein the insulating film is composed of a SiO 2 film having a thickness of 1 μm or more. 前記絶縁膜は、1μm以上の厚さを有するSiN膜からなる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 9, wherein the insulating film is made of a SiN film having a thickness of 1 μm or more. 前記表面絶縁膜は、ポリイミド系の素材からなる、請求項1〜11のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 11, wherein the surface insulating film is made of a polyimide-based material. 前記トランジスタ素子としてMOSFETが形成されており、
前記電極は、前記MOSFETのソースと電気的に接続されたソース電極を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の半導体装置。
A MOSFET is formed as the transistor element, and
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 12, wherein the electrode includes a source electrode electrically connected to the source of the MOSFET.
前記MOSFETがプレーナゲート構造を有する、請求項13に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 13, wherein the MOSFET has a planar gate structure. 前記トランジスタ素子としてIGBTが形成されており、
前記電極は、前記IGBTのエミッタと電気的に接続されたエミッタ電極を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の半導体装置。
An IGBT is formed as the transistor element.
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 12, wherein the electrode includes an emitter electrode electrically connected to the emitter of the IGBT.
前記表面絶縁膜は、有機絶縁膜を含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 15, wherein the surface insulating film includes an organic insulating film. 前記トランジスタ素子は、ゲート電極を有するスイッチング素子を含み、
前記絶縁膜と前記表面絶縁膜との間に、前記ゲート電極に電気的に接続された抵抗素子が形成されている、請求項1〜16のいずれか一項に記載の半導体装置。
The transistor element includes a switching element having a gate electrode.
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 16, wherein a resistance element electrically connected to the gate electrode is formed between the insulating film and the surface insulating film.
前記トランジスタ素子は、前記SiC層の表面部に形成された第2導電型の第1部分と、前記第1部分の表面部に形成され、前記第1部分よりも高い不純物濃度を有する第2導電型の第2部分とを有し、
前記絶縁膜には、前記トランジスタ素子の前記第2部分を露出させるコンタクトホールが形成されており、
前記電極と前記トランジスタ素子の前記第2部分とは、前記コンタクトホールを介して電気的に接続されている、請求項1〜17のいずれか一項に記載の半導体装置。
The transistor element is formed on the first portion of the second conductive type formed on the surface portion of the SiC layer and the second conductive portion formed on the surface portion of the first portion and having a higher impurity concentration than the first portion. Has a second part of the mold and
A contact hole for exposing the second portion of the transistor element is formed in the insulating film.
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 17, wherein the electrode and the second portion of the transistor element are electrically connected via the contact hole.
前記表面絶縁膜は、前記SiCの前記端面と面一な端面を有している、請求項1〜18の半導体装置。 The semiconductor device according to claims 1 to 18, wherein the surface insulating film has an end face flush with the end face of the SiC layer. 前記表面絶縁膜の前記第2領域に接触する前記SiC層の表面部は、第1導電型の領域を含む、請求項1〜19のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 19, wherein the surface portion of the SiC layer in contact with the second region of the surface insulating film includes a first conductive type region. 前記絶縁膜は、前記電極の端部よりも前記SiC層の前記端面側において前記電極から露出する露出部分を有し、
前記表面絶縁膜は、前記電極の端部と、前記表面絶縁膜が前記SiC層と接触している部分との間に、前記絶縁膜の前記露出部分と接触する部分を有している、請求項1〜20のいずれか一項に記載の半導体装置。
The insulating film has an exposed portion exposed from the electrode on the end face side of the SiC layer with respect to the end portion of the electrode.
The surface insulating film has a portion in contact with the exposed portion of the insulating film between an end portion of the electrode and a portion in which the surface insulating film is in contact with the SiC layer. Item 2. The semiconductor device according to any one of Items 1 to 20.
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