JP7151452B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本明細書で開示される技術は、半導体装置に関する。

特許文献１に、半導体装置が開示されている。この半導体装置では、半導体基板上に保護膜が設けられている。保護膜は、半導体基板の外周縁に沿って設けられているが、ダイシングにおいて保護膜がブレードと接触することを避けるために、保護膜は半導体基板の外周縁から間隔をあけて設けられている。以下では、半導体基板の表面のうち、保護膜よりも外側に位置する外周部分を、ダイシング領域という。

特開２０１３－０３３７７５号公報

ダイシングにおける半導体装置の損傷や異物の発生を避けるためには、ダイシング領域上になにも存在しないことが好ましい。しかしながら、ダイシング領域の全体で半導体基板が露出していると、半導体装置を封止体（例えばモールド樹脂）によって封止したときに、半導体基板と封止体との間の密着力が不足することがある。この場合、半導体装置が動作して発熱したときに、その発熱に起因する熱応力によって、半導体基板と封止体との間で剥離が生じるおそれがある。本明細書は、このようなトレードオフの問題を少なくとも部分的に解消し得る技術を提供する。

本明細書が開示する半導体装置は、半導体基板と、半導体基板の一表面上に設けられており、酸化シリコンで構成された絶縁膜と、絶縁膜上に設けられており、樹脂材料で構成された保護膜とを備える。保護膜は、半導体基板の外周縁に沿って延びるとともに、半導体基板の外周縁から間隔を空けて設けられている。前記絶縁膜は、半導体基板の前記一表面のうち、前記保護膜下に位置する領域だけでなく、保護膜よりも外側に位置するダイシング領域にも形成されている。ダイシング領域では、半導体基板の外周縁から中央に向かう方向において、絶縁膜が断続的に存在するパターンで形成されている。

上記した半導体装置では、半導体基板のダイシング領域に、絶縁膜が断続的に形成されている。このような構成によると、半導体装置を封止体（例えばモールド樹脂）によって封止したときに、いわゆるアンカー効果が生じることによって、半導体基板と封止体との間の密着力を高めることができる。その一方で、ダイシング領域に絶縁膜が存在していると、ダイシングブレードが絶縁膜に接触することによって、半導体基板から絶縁膜が剥離するおそれがある。しかしながら、絶縁膜は断続的に形成されているので、絶縁膜の剥離が発生した場合でも、その剥離や亀裂が保護膜まで進展することは抑制される。また、半導体基板から絶縁膜が脱落した場合でも、その欠片のサイズは比較的に小さくなることから、異物に起因して製造工程上の不具合が発生することも抑制される。

実施例の半導体装置１０を模式的に示す平面図。 図１中のＩＩ－ＩＩ線における断面図。 封止体３０に封したされた半導体装置１０のダイシング領域ＤＲを示す。 一変形例の半導体装置１０Ａを模式的に示す平面図。 一変形例の半導体装置１０Ｂを模式的に示す平面図。 一変形例の半導体装置１０Ｃを模式的に示す平面図。

図面を参照して、実施例の半導体装置１０について説明する。半導体装置１０は、いわゆるパワー半導体素子であり、例えばインバータやコンバータといった電力変換装置に用いられる。一例ではあるが、本実施例の半導体装置１０は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。但し、半導体装置１０は、ＭＯＳＦＥＴに代えて、又は加えて、ＩＧＢＴ（Reverse-Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor）やダイオードといった他のデバイスの構造及び機能を有してもよい。

図１、図２に示すように、半導体装置１０は、半導体基板１２と、半導体基板１２の上面１２ａに位置する上面電極１４と、半導体基板１２の下面１２ｂに位置する下面電極１６とを備える。半導体基板１２を構成する半導体材料については、特に限定されない。一例ではあるが、本実施例における半導体基板１２は、炭化シリコン（ＳｉＣ）の結晶体である炭化シリコン基板である。但し、半導体基板１２は、シリコン（Ｓｉ）や化合物半導体といった、他の半導体材料の基板であってもよい。

上面電極１４と下面電極１６のそれぞれは、例えば金属といった導体で構成されている。上面電極１４及び下面電極１６の具体的な構造については特に限定されない。一例ではあるが、本実施例における上面電極１４及び下面電極１６は、アルミニウム合金、チタン、ニッケル、金等を用いて構成されている。上面電極１４は、半導体基板１２の上面１２ａと接触しており、半導体基板１２内に設けられたＭＯＳＦＥＴのソース及びボディ（図示省略）へ電気的に接続されている。下面電極１６は、半導体基板１２の下面１２ｂと接触しており、半導体基板１２内に設けられたＭＯＳＦＥＴのドレイン（図示省略）へ電気的に接続されている。

半導体装置１０は、保護膜１８と絶縁膜２０とをさらに備える。保護膜１８と絶縁膜２０は、半導体基板１２の上面１２ａに設けられている。保護膜１８は、半導体基板１２の外周縁１２ｅに沿って延びており、平面視（図１参照）において枠状に形成されている。保護膜１８の内周縁１８ａは、上面電極１４を露出する開口を形成している。一例ではあるが、本実施例における保護膜１８は、絶縁体で構成されており、詳しくは、ポリイミドといった樹脂材料で構成されている。

保護膜１８は、半導体基板１２の外周縁１２ｅから間隔を空けて設けられている。即ち、保護膜１８の外周縁１８ｂは、半導体基板１２の外周縁１２ｅから離れて位置している。これは、半導体装置１０の製造工程において、半導体基板１２をダイシングするときに、ダイシングブレードが保護膜１８に接触することを避けるためである。以下、半導体基板１２の上面１２ａのうち、保護膜１８よりも外側に位置する領域（図２中のＤＲ）を、ダイシング領域ＤＲと称する。

絶縁膜２０は、半導体基板１２の上面１２ａと保護膜１８との間に設けられている。加えて、本実施例の半導体装置１０では、ダイシング領域ＤＲにも絶縁膜２０が設けられている。この絶縁膜２０は、ダイシング領域ＤＲの全体ではなく、ダイシング領域ＤＲにおいて部分的に設けられている。一例ではあるが、本実施例の絶縁膜２０は、多重のリング状に形成されている。各々のリング状の絶縁膜２０は、保護膜１８と半導体基板１２の外周縁１２ｅとの間において、半導体基板１２の外周縁１２ｅ（あるいは、保護膜１８の外周縁１８ｂ）に沿って延びている。絶縁膜２０は、絶縁体で構成されており、一例ではあるが、酸化シリコンで構成された酸化膜である。

上述したように、本実施例の半導体装置１０では、半導体基板１２のダイシング領域ＤＲにも、絶縁膜２０が設けられている。特に、絶縁膜２０は、多重のリング状に設けられおり、ダイシング領域ＤＲにおいて断続的に形成されている。このような構成によると、図３に示すように、半導体装置１０を封止体３０（例えばモールド樹脂）によって封止したときに、いわゆるアンカー効果が生じることによって、半導体基板１２と封止体３０との間の密着力を高めることができる。これにより、半導体装置１０が動作して発熱し、その発熱に起因する熱応力が生じたときでも、半導体基板１２と封止体３０との間の剥離を効果的に抑制することができる。

特に、本実施例における半導体基板１２は、炭化シリコン基板である。炭化シリコン基板は、シリコン基板よりもヤング率が高い。従って、半導体基板１２に生じる熱応力も比較的に高くなる。この場合、半導体基板１２と封止体３０との間で剥離が生じやすく、特に、半導体基板１２の外周部分であるダイシング領域ＤＲにおいて、その傾向は顕著となる。この点に関して、本実施例の半導体装置１０のように、ダイシング領域ＤＲにおいて絶縁膜２０が断続的に形成されていれば、そのような剥離を効果的に抑制することができる。即ち、本明細書が開示するダイシング領域ＤＲの構造は、炭化シリコン基板に限られず、ヤング率の高い半導体基板を用いた各種の半導体装置に対しても、同様に採用することができる。

その一方で、ダイシング領域ＤＲに絶縁膜２０が存在していると、ダイシングブレードが絶縁膜２０に接触することによって、半導体基板１２から絶縁膜２０が剥離するおそれがある。しかしながら、絶縁膜２０は、断続的に形成されている。より詳しくは、絶縁膜２０が、半導体基板１２の外周縁１２ｅから中央に向かう方向において、絶縁膜２０が断続的に存在するパターンで形成されている。このような構成によると、絶縁膜２０の剥離が仮に発生した場合であっても、その剥離や亀裂が保護膜１８まで進展することは抑制される。また、半導体基板１２から絶縁膜２０の欠片が脱落した場合でも、その欠片のサイズは比較的に小さくなるので、異物に起因して製造工程上の不具合が発生することも抑制される。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

例えば、図４－図６に示すように、ダイシング領域ＤＲにおける絶縁膜２０の形成パターンは、様々に変更可能である。図４に示す一変形例の半導体装置１０Ａでは、絶縁膜２０が複数のドット状に形成されている。この場合、ドットの形状、大きさ、数、間隔といった設計上のパラメータは、様々に変更することができる。図５に示す一変形例の半導体装置１０Ｂでは、絶縁膜２０が複数の多角形で形成されている。この場合、多角形の形状、大きさ、数、間隔といった設計上のパラメータは、様々に変更することができる。そして、図６に示す一変形例の半導体装置１０Ｃでは、絶縁膜２０が複数の直線によって形成されている。この場合、直線の太さ、数、間隔といった設計上のパラメータは、様々に変更することができる。いずれの例においても、絶縁膜２０は、半導体基板１２の外周縁１２ｅから中央に向かう方向において、絶縁膜２０が断続的に存在するパターンで形成されている。絶縁膜２０は、例えばエッチングによって形成することができ、複雑なパターンや微細なパターンもあっても容易に形成することができる。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載された組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ：半導体装置
１２：半導体基板
１４：上面電極
１６：下面電極
１８：保護膜
２０：絶縁膜
３０：封止体

Claims (1)

1. 半導体基板と、
   前記半導体基板の一表面上に設けられており、酸化シリコンで構成された絶縁膜と、
   前記絶縁膜上に設けられており、樹脂材料で構成された保護膜と、を備え、
   前記保護膜は、前記半導体基板の外周縁に沿って延びるとともに、前記半導体基板の前記外周縁から間隔を空けて設けられており、
   前記絶縁膜は、前記半導体基板の前記一表面のうち、前記保護膜下に位置する領域だけでなく、前記保護膜よりも外側に位置するダイシング領域にも形成されており、
   前記ダイシング領域では、前記半導体基板の前記外周縁から中央に向かう方向において、前記絶縁膜が断続的に存在するパターンで形成されている、
   半導体装置。

Images