JPH11284176A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
ワイヤボンデイング時の歩留まりを向上した半導体装置
を提供する。 【解決手段】エミッタ電極に純粋なアルミニウムが設け
られ、かつエミッタ電極とMOSゲート間にバリア層を
設ける。 【効果】純粋なアルミニウムを使用することによりシリ
コン残さがなくなると共に、シリコン中へのアルミ拡散
が防止される。これにより、主耐圧を劣化させることな
くワイヤボンデイング時に発生するクラックを防止で
き、ワイヤボンデイング時の歩留まりを向上できる。
Description
る半導体装置に関する。
ランジスタ(Insulated gate bipolartransistor以下I
GBTと称す)などのMOSゲートをもちかつ大きな電
流を制御する素子では、表面に多数のMOSセルを形成
し、縦方向に電流を流す。図1にIGBTを例として断
面構造を示す。p+ 層上にn- 層が形成され、n- 層表
面より多数のp層が形成されている。p層内部には、n
+ 層が形成されている。また、n+ 層,p層,n- 層に
わたって表面にゲート酸化膜、さらにその上にゲート電
極が設けられMOSゲートを構成している。ゲート電極
は絶縁膜によりおおわれ、表面をおおうエミッタ電極と
絶縁されている。エミッタ電極はp層とn+ 層にオーミ
ック接触している。また反対面(裏面)にはp+ 層と裏
面電極がオーミック接触し、コレクタ電極となってい
る。
ートを設けないところにパットを設けワイヤボンデイン
グする方法であったが、導通面積を増やすために、エミ
ッタ電極に直接ワイヤボンデイングする方法が一般的に
利用されるようになっている。
として、アルミニウムシリコン合金が使われてきた。こ
れは、純粋なアルミニウムではシリコンがアルミニウム
に拡散するため、pn接合が破壊されるため、それを防
止するためである。パワーMOSFETやIGBTでは大きな
電流が流れるため、ワイヤは数100μmの太いものを
使用する。このワイヤをボンデイングするときの衝撃を
緩和するためLSIで使われるより厚い(3μm以上)
アルミニウムシリコン合金を堆積して使用している。こ
のため、堆積中にアルミニウムシリコン合金中のシリコ
ンが集まってできるシリコン残さが成長しやすい。シリ
コン残さは堆積とともに大きくなるため表面付近の面積
は小さく厚くあるに従って大きくなる。このため、表面
付近がとがった形状となる。このシリコン残さ上にワイ
ヤが打たれると、シリコン残さ先端に力が集中し、絶縁
膜にクラックが入り、エミッタ電極とゲート電極の絶縁
が破壊されるという問題があった。本発明は、従来と同
等の主耐圧歩留まりを維持したまま、ワイヤボンデイン
グ時の歩留まりを向上した半導体装置を提供することを
目的とする。
決するため、MOSゲートとその上にエミッタ電極が設
けられさらにエミッタ電極にワイヤがボンデイングされ
ている半導体装置において、エミッタ電極に純粋なアル
ミニウムが設けられ、かつエミッタ電極とMOSゲート間
にバリア層を設けるものである。
シリコン残さをなくすことができる。これによりワイヤ
ボンデイング時に発生するクラックを防止できワイヤボ
ンデイング時の歩留まりを向上できる。さらに、バリア
層によりシリコンがアルミニウムに拡散しpn接合が破
壊するのを防止できるため、従来と同等の主耐圧歩留ま
りが得られる。
に説明する。図2は、本発明の第1の実施例を示す。n
- 層表面1より多数のp層2が形成されている。p層2
内部には、n+ 層3が形成されている。また、n+ 層
3,p層2,n- 層1にわたって表面にゲート酸化膜1
0、さらにその上にゲート電極11が設けられMOSゲ
ートを構成している。ゲート電極11は絶縁膜12によ
りおおわれ、表面をおおうエミッタ電極20と絶縁され
ている。エミッタ電極20はp層2とn+ 層3にオーミ
ック接触している。エミッタ電極20上にはワイヤ30
がボンデイングされている。また、エミッタ電極20と
絶縁膜12間にはバリア層21が設けられている。エミ
ッタ電極20は純粋なアルミニウムにより形成されてい
る。
シリコン残さをなくすことができる。これによりワイヤ
ボンデイング時に発生するクラックを防止できワイヤボ
ンデイング時の歩留まりを向上できる。さらに、バリア
層によりシリコンがアルミニウムに拡散しpn接合が破
壊するのを防止できるため、従来と同等の主耐圧歩留ま
りが得られる。
抵抗が小さいこと、高温の熱処理に耐えられること、従
来のシリコンプロセスになじみやすいことからモリブデ
ンシリサイドが望ましい。ところで、バリア層があまり
薄いとシリコンが拡散してくるため、主耐圧歩留まりが
低下する。図3は、モリブデンシリサイドの厚さと主耐
圧歩留まりの関係を示したものである。モリブデンシリ
サイドの厚さが600オングストローム以上で主耐圧不
良が0になっている。これより、バリア層としてモリブ
デンシリサイドを使用する場合600オングストローム
以上必要である。
に組んだときの例である。絶縁板50上にはコレクタ配
線51,エミッタ配線52,ゲート配線53が設けられ
ている。コレクタ配線51上にはチップ60が設けら
れ、コレクタ配線51と図には現れていない裏面電極を
通じてコレクタが接続されている。チップ60表面には
ゲートパット40が設けられ、さらに導通領域は保護膜
が部分的に取り除かれエミッタパット41が設けられて
いる。ゲートパット40とゲート配線53はゲートワイ
ヤ31により、またエミッタパット41とエミッタ配線
52はエミッタワイヤ32により接続されている。従来
は、あまり強い力でワイヤをボンデイングするとシリコ
ン残さによるクラックで不良が多発するため、弱い力で
つけていた。本発明の半導体装置ではシリコン残さがな
いため、従来より強い力でボンデイングできるためワイ
ヤに電流を繰り返し加えたときワイヤがはがれるまでの
寿命を延ばすことができる。
したモータ駆動用インバータ回路の例を示す。図面の記
号では半導体装置は1個しか示していないが、大電流を
流すため、複数個の半導体装置が並列に接続されてい
る。半導体装置200には逆並列にダイオード201が
接続されており、半導体装置が2個直列に接続され1相
が形成されている。半導体装置が接続された中点より出
力がでており、モータ206と接続されている。上アー
ム側の半導体装置200a,200b,200c,200
dのコレクタは共通であり、整流回路の高電位側と接続
されている。また、下アーム側の半導体装置200d,
200e,200fのエミッタは共通であり、整流回路
のアース側と接続されている。整流回路203は、交流
202を直流に変換する。半導体装置200は、この直
流を受電し、再度交流に変換してモータを駆動する。上
下の駆動回路204,205は、半導体装置のゲートに
駆動信号を伝え、所定の周期で半導体装置をオン,オフ
させる。本発明の半導体装置を組み込んだモジュールで
はワイヤに電流を繰り返し流したときワイヤがはがれる
までの時間が長くなるので、インバータの信頼性を向上
させることができる。
りシリコン残さをなくすことができる。これによりワイ
ヤボンデイング時に発生するクラックを防止できワイヤ
ボンデイング時の歩留まりを向上できる。さらに、バリ
ア層によりシリコンがアルミニウムに拡散しpn接合が
破壊するのを防止できるため、従来と同等の主耐圧歩留
まりが得られる。
膜、11…ゲート電極、12…絶縁膜、20…純粋なア
ルミニウム、21…バリア層、30…ワイヤ、31…ゲ
ートワイヤ、32…エミッタワイヤ、40…ゲートパッ
ト、41…エミッタパット、51…コレクタ配線、52
…エミッタ配線、53…ゲート配線、60…チップ、2
00…IGBT、201…ダイオード、202…交流電
源、203…整流回路、204…上アーム駆動回路、2
05…下アーム駆動回路、206…モータ。
Claims (5)
- 【請求項1】第1導電型の第1の半導体層と第1の半導
体の表面より形成された第2導電型の第2の半導体層と
第2の半導体層中に形成された第1導電型の第3の半導
体層と第3の半導体層,第1の半導体層,第2の半導体
層表面に形成されたゲート酸化膜とゲート酸化膜上に形
成されたゲート電極とゲート電極をおおう絶縁膜と絶縁
膜上に形成され、第2及び第3の半導体層とオーミック
接触する電極と電極上に設けられたワイヤを有する半導
体装置において上記電極は純粋なアルミニウムであり、
かつ電極と絶縁膜間にバリア層が設けられていることを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】請求項1の半導体装置において、バリア層
がモリブデンシリサイドであることを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項3】請求項2の半導体装置において、モリブデ
ンシリサイドの厚さが600オングストローム以上であ
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】請求項1乃至3のいずれか1項の半導体装
置を使用したモジュール。 - 【請求項5】請求項4のモジュールを使用したインバー
タ装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP08080198A JP4095706B2 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP08080198A JP4095706B2 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11284176A true JPH11284176A (ja) | 1999-10-15 |
JP4095706B2 JP4095706B2 (ja) | 2008-06-04 |
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JP08080198A Expired - Lifetime JP4095706B2 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP4095706B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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