半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供能确保焊接强度并且能防止伴随着焊接的层间绝缘膜（１２）的破坏及电极（１３）的破坏且能提高电气特性的半导体器件及其制造方法。搭载在半导体器件上的半导体元件（１）具有层间绝缘膜（１２），该具有层间绝缘膜延伸部（１２１）、连接部（１２２）及开口部（１２３），其中，该延伸部覆盖栅电极（１１６）上并在第一方向延伸，该连接部在第一方向隔开一定间隔地连接在第二方向邻接的延伸部彼此，该开口部由延伸部和连接部规定开口形状并露出上述基区（１１２）的主面和发射区（１１３）的主面。另外，连接部（１２２）下的在第一方向的第二宽度尺寸（１２２Ｗ）设定为比层间绝缘膜（１２）的延伸部（１２１）下的发射区（１１３）的第二方向的第一宽度尺寸（１２１Ｗ）大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，尤其涉及在半导体元件的电极上连接外部配线的。
技术介绍
IGBT (绝缘栅双极晶体管)、power-MOSFET (功率金属氧化物半导体场效晶体管) 的等半导体元件被组装在半导体器件中。这种半导体元件是能高速控制大电流的开关器 件。半导体元件例如IGBT具有集电区、基区、发射区、栅绝缘膜及栅电极。集电区通过 在衬底的一个主面上外延生长或在衬底的一个主面部扩散来形成。基区形成于衬底的另一 个主面部。发射区形成于基区的表面部。栅绝缘膜至少形成于基区的表面，栅电极形成于 栅绝缘膜上。半导体元件采用通过将栅电极形成为带状而具有耐高压且栅电容小的带状结构 的IGBT。在采用这种结构的IGBT中，栅电极朝向栅长度方向在衬底主面上延伸，该栅电极 隔开一定间隔地在栅宽度方向排列多个，从上方观察以在栅宽度方向上夹着栅电极的方式 发射区及基区的表面的一部分在栅长度方向上呈带状露出。露出了该表面的发射区及基区 与发射极(发射极配线)电连接。发射极形成于被夹在与栅电极之间的层间绝缘膜上，层 间绝缘膜覆盖栅电极上并且在发射区及基区的一部分露出来的区域上(对应的位置)具有 沿栅长度方向呈带状的开口(接点开口)。也就是说，在栅宽度方向截断的断面上，因上述 开口邻接的层间绝缘膜彼此之间具有间隙的凸状的层间绝缘膜的平面形状与栅电极的平 面形状相同地为带状。采用这种带状结构的IGBT由于可以增加发射区及基区与发射极之 间的接触面积，增大容许电流，因而能减少电场集中的发生，能够实现大电流化及耐高压化 (高耐压化)。IGBT的发射极通过压焊丝与发射极用引线(外部端子)电连接，栅电极也同样通 过压焊丝与栅极用引线电连接。集电区例如设置在衬底的另一个主面上的集电极与集电极 用引线电连接。压焊丝一般使用弓丨线接合装置，利用并用了超声波振动的热压接来进行焊 接。并且，IGBT与各引线的内部一起被树脂密封，组装成半导体器件。还有，关于这种半导体器件记载在例如下述的专利文献1和专利文献2中。专利文献1 特开平10-22322号公报。专利文献2 特开2002-226826号公报。然而，在上述半导体器件中，对于以下各点未作任何考虑。若利用超声波振动的 能量直接将压焊丝焊接在具有带状结构的IGBT正上方的发射极上，则在层间绝缘膜及其 下的IGBT(单元)的栅电极上产生剥离或破坏。详细地说，在IGBT中，由于栅电极及层间 绝缘膜的平面形状具有在栅长度方向上细长的带状，因而栅电极及层间绝缘膜的机械强度 弱，并且由于与基底的粘接面积小，而且是从衬底主面突出的形状，所以在进行压焊丝焊接 时，在层间绝缘膜及栅电极产生剥离或破坏。特别是在层间绝缘膜上产生栅宽度方向的应力时则更容易产生上述问题。另夕卜，随着IGBT的微细化，当IGBT采用沟道结构时，则栅电极的平面面积(栅宽 度尺寸)在衬底主面上缩小，随着该缩小栅电极上的层间绝缘膜的平面面积(在栅宽度方 向上从接点开口到邻接的下一层的接点开口的宽度尺寸)缩小。也就是说，由于衬底主面 与层间绝缘膜之间的粘接面积进一步缩小，因而层间绝缘膜及栅电极的剥离或破坏显著地 产生。再有，在半导体器件中为了应对大电流，将压焊丝直径加粗的场合，由于焊接所需的 超声波振动的能量增大，因而层间绝缘膜及栅电极的剥离或破坏更加显著地产生。当在这种层间绝缘膜及栅电极产生剥离或破坏时，则在发射极(发射区)与栅电 极之间发生绝缘不良。在程度严重的场合，在发射极与栅电极之间电短路。为了抑制层间绝缘膜及栅电极的剥离或破坏，有减小焊接装置(焊接处理时)的 超声波功率的方法、减小压焊负荷的方法。然而，在采用这些方法时，在发射极与压焊丝之 间不能得到充分的焊接强度(机械的连接强度)。在焊接强度不充分的情况下，在半导体制 造工序中的树脂密封和半导体器件的实际工作中产生压焊丝从发射极剥离。另外，为了在半导体元件侧抑制层间绝缘膜及栅电极的剥离或破坏，有在焊接压 焊丝的区域不配置IGBT(单元)的方法、利用膜厚较厚的铝膜形成发射极的方法。然而，在 前者的方法中，由于在衬底的一部分区域不存在单元，因而作为IGBT的主要电气特性的接 通电压显著增加，或者半导体元件的尺寸增大。另外，在后者的方法中，可以由发射极吸收 压焊丝在焊接时的冲击，或者可以不将冲击传播到发射极下。然而，在半导体制造工序中， 伴随着原材料费用的增加、电极成膜时间的增加等，制造成本增大。再有，发射极的膜厚的 增加与由于半导体元件的动作引起的发射极及与发射极连接的位置的线膨胀系数的不同 所致的膜应力的增加相关，对IGBT施加不需要的应力，所以IGBT的电气特性产生变化。
技术实现思路
本专利技术就是为解决上述问题而作出的。因此，本专利技术提供一种能确保焊接强度，同 时防止伴随着焊接的层间绝缘膜的破坏和电极的破坏的。再有， 本专利技术提供一种半导体元件的电气特性良好的。还有，本专利技术提 供一种能降低制造成本的。另外，本专利技术提供一种能确保破坏容量(破壊耐量)并且能确保焊接强度，同时防 止伴随着焊接的层间绝缘膜的破坏及电极的破坏的。为解决上述问题，本专利技术实施例的第一方案是，在半导体器件中，具有衬底，具有 在第一方向相对的第一边和第二边、以及在与第一方向相交的第二方向相对的第三边和第 四边；第一半导体区域，在衬底上在第二方向设置多个且露出第一主面地配设并具有第一 导电型；第二半导体区域，在第一半导体区域内在第二方向设置多个且在第一半导体区域 的第一主面露出第二主面并具有与第一导电型相反的第二导电型；控制电极，跨在第一半 导体区域的第二半导体区域、和在第二方向邻接的其它第一半导体区域的其它第二半导体 区域之间地配设；层间绝缘膜，具有延伸部、连接部以及开口部，延伸部覆盖控制电极上并 在第一方向延伸，连接部在第一方向隔开一定间隔地连接在第二方向邻接的延伸部彼此， 开口部由延伸部和连接部规定开口形状并露出第一半导体区域的第一主面和第二半导体 区域的第二主面；以及电极，配置在层间绝缘膜上并通过层间绝缘膜的开口部与第一半导体区域的第一主面以及第二半导体区域的第二主面电连接。在第一方案的半导体器件中，优选方案是，还具有孔，在第一半导体区域的第二 半导体区域和在第二方向邻接的其它第一半导体区域的其它第二半导体区域之间从第一 半导体区域的第一主面向衬底侧贯通第一半导体区域地配置并且在第一方向延伸；以及绝 缘膜，配置在孔的侧面及孔的底面上，控制电极介入有绝缘膜地埋设在孔中。在第一方案的半导体器件中，优选方案是，还具有第三半导体区域，配置在第一 半导体区域的第二半导体区域和在第二方向邻接的其它第一半导体区域的其它第二半导 体区域之间且露出第三主面并具有第二导电型；以及绝缘膜，配置在第三半导体区域的第 三主面上，控制电极介入有绝缘膜地配置在第三半导体区域的第三主面上。在第一方案的半导体器件中，优选方案是，层间绝缘膜由延伸部、连接部及开口部 构成为网状。在第一方案的半导体器件中，优选方案是，层间绝缘膜的连接部配置在电极的焊 接区的正下方的区域。在第一方案的半导体器件中，优选方案是，电极与金属丝、夹持引线 的任一外部配线电连接。本专利技术实施例的第二方案是，在半导体器件的制造方法中，具有以下工序形成 衬底、第一半导体区域、第二半导体区域、以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，其特征在于，具有：衬底，具有在第一方向相对的第一边和第二边、以及在与上述第一方向相交的第二方向相对的第三边和第四边；第一半导体区域，在上述衬底上在上述第二方向设置多个且露出第一主面地配设并具有第一导电型；第二半导体区域，在上述第一半导体区域内在上述第二方向设置多个且在上述第一半导体区域的第一主面露出第二主面并具有与上述第一导电型相反的第二导电型；控制电极，跨在上述第一半导体区域的上述第二半导体区域、和在上述第二方向邻接的其它上述第一半导体区域的其它上述第二半导体区域之间地配设；层间绝缘膜，具有延伸部、连接部以及开口部，上述延伸部覆盖上述控制电极上并在上述第一方向延伸，上述连接部在上述第一方向隔开一定间隔地连接在上述第二方向邻接的上述延伸部彼此，上述开口部由上述延伸部和上述连接部规定开口形状并露出上述第一半导体区域的上述第一主面和上述第二半导体区域的上述第二主面；以及电极，配置在上述层间绝缘膜上并通过上述层间绝缘膜的上述开口部与上述第一半导体区域的上述第一主面以及上述第二半导体区域的上述第二主面电连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：鸟居克行，盐见新，
申请(专利权)人：三垦电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]