半導体装置
【課題】 半導体装置が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効領域を拡大する技術を提供する。
【解決方法】 本発明の半導体装置２では、その表面に形成されるパッド１２の少なくとも一部が、半導体基板４の表面の外周の内側を一巡する耐圧保持部６５上に形成されている。従来技術では耐圧保持部６５の内側に形成されていたパッド１２の少なくとも一部を耐圧保持部６５上に形成することで、耐圧保持部６５の内側のパッド領域１０の面積を縮小することができる。これにより、耐圧保持部６５の内側で半導体装置２が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効領域８を拡大することができる。また、パッド１２と耐圧保持部６５の間に導電膜を含む積層構造２０を形成することで、耐圧保持部６５に局所的な電界が印加されることがない。半導体装置２の耐圧特性が悪化することを防ぐことができる。
【解決方法】 本発明の半導体装置２では、その表面に形成されるパッド１２の少なくとも一部が、半導体基板４の表面の外周の内側を一巡する耐圧保持部６５上に形成されている。従来技術では耐圧保持部６５の内側に形成されていたパッド１２の少なくとも一部を耐圧保持部６５上に形成することで、耐圧保持部６５の内側のパッド領域１０の面積を縮小することができる。これにより、耐圧保持部６５の内側で半導体装置２が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効領域８を拡大することができる。また、パッド１２と耐圧保持部６５の間に導電膜を含む積層構造２０を形成することで、耐圧保持部６５に局所的な電界が印加されることがない。半導体装置２の耐圧特性が悪化することを防ぐことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ワイヤを接続固定するパッドが表面に形成されている半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置と外部回路、あるいは半導体装置と他の半導体装置を電気的に接続するために、ワイヤボンディング方法が知られている。ワイヤボンディング方法では、半導体装置の表面にパッドを形成しておく。ワイヤボンディング方法では、一端が外部回路等に接続固定されている導電性ワイヤを半導体装置のパッド上にまで引き伸ばし、その導電性ワイヤをパッドに接続固定し、パッドに接続固定した導電性ワイヤをパッド上で切断する。
半導体装置は半導体基板を備えており、半導体基板内に複数の半導体領域が形成されている。複数の半導体領域を組み合わせることによって半導体素子が構成されている。前記パッドは、半導体素子を構成する少なくとも一つの半導体領域に導通している。
【０００３】
種々のパッドを必要とする半導体装置が存在する。例えば電力制御用の半導体装置の場合、制御する電流が流れる導電性ワイヤを接続固定する少なくとも１つの電力用パッドと、半導体装置のオン・オフを切り換える信号を伝える導電性ワイヤを接続固定する小信号パッドを必要とする。小信号パッドにはこの他に、半導体装置を流れている電流量に対応する信号を伝える導電性ワイヤをボンディングするパッドや、半導体装置の温度に対応する信号を伝える導電性ワイヤをボンディングするパッドが存在することもある。
【０００４】
高耐圧半導体装置の場合、半導体基板の終端領域に電界が集中しやすく、それが原因となって半導体装置の耐圧能力が低下することが知られている。この問題に対処するために半導体基板の表面の外周に沿って外周の内側を一巡するＦＬＲ（Field Limiting Ring）あるいはリサーフ構造等が形成されている耐圧保持部を設ける技術が知られている。
半導体装置の表面に、導電性ワイヤを接続固定するパッドと、耐圧保持部が設けられている半導体装置が特許文献１，２に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１５８６０３号公報
【特許文献２】特開平８−３０６９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
耐圧保持部を利用して耐圧能力を向上させている半導体装置では、耐圧保持部の内側に半導体装置が機能するのに必要な半導体領域の組合せ構造(半導体構造)を収容しなければならない。
また、耐圧保持部を利用して耐圧能力を向上させている半導体装置では、半導体素子を構成する半導体領域に導通しているパッドを、耐圧保持部の内側の領域に形成しなければならない。
【０００７】
パッドの下方に位置する半導体基板には、半導体素子を構成する半導体領域群の組合せ構造を製造できないことが多い。パッドに印加する電圧によって半導体素子の動作が不安定になることを避ける必要があったり、あるいはパッドに現れる電圧が予定外に変動することを避けるためにパッドの下方に厚い酸化膜を形成する必要があったりする。厚い酸化膜を形成する範囲には、半導体構造を製造できないことが多い。従って、パッドが大型であるほど、半導体素子を構成する半導体構造を作り込める有効領域が縮小する。
【０００８】
導電性ワイヤを接続固定するだけであれば小型のパッドで足りるのに対し、パッドに接続固定した導電性ワイヤの延長部をパッド上で切断する場合には、それ以上に大きなパッドを必要とする。パッド上で導電性ワイヤを切断する場合には、パッドに接続固定されている導電性ワイヤを工具によってパッドに押し付け、その状態で導電性ワイヤの延長部を引っ張ることによって切断する。その為、導電性ワイヤを切断する際に、半導体装置の表面に引き摺り痕がついてしまう。半導体装置の表面を覆っている保護膜の表面に引き摺り痕が形成されて保護膜が損傷することを避ける必要がある。引き摺り痕によって保護膜の表面が損傷することを避けるためには、引き摺り痕の形成範囲にまで広がっているパッドを必要とする。パッドに引き摺り痕形成領域を確保する必要があることからパッドが大型化してしまう。パッドを小型化するのは難しい。
耐圧保持部を利用して耐圧能力を向上させている半導体装置では、耐圧保持部の内側にパッドを形成する必要があるところ、そのパッドを小型化するのが困難であることから、半導体素子を構成する半導体構造を作り込める有効領域が縮小してしまう。
【０００９】
以上をまとめると、下記の事情が存在していることがわかる。
（１）半導体基板の表面の外周の内側を一巡する耐圧保持部によって耐圧能力を向上させている半導体装置の場合、半導体素子を構成する半導体領域と導通するパッドを耐圧保持部の内側に収容しなければならない。
（２）ワイヤボンディング方法では、半導体装置の保護膜の表面が損傷することを避けるために、大型のパッドが必要とされ、パッドを小型化することが難しい。
（３）耐圧保持部を利用して耐圧能力を向上させている半導体装置では、パッドの存在によって、半導体素子を構成する半導体構造を作り込める有効領域が縮小してしまう。
本発明では、耐圧保持部の内側に占めるパッドの面積を小型化し、半導体素子を構成する半導体構造を作り込める有効領域を拡大する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従来の技術では、耐圧保持部によって耐圧能力を向上させている半導体装置の場合、耐圧保持部の内側に形成されている半導体構造を構成する半導体領域に導通するパッドを耐圧保持部の内側の領域に留めなければならなかった。
本発明者は、パッドのうち、半導体構造を構成する半導体領域に導通する部分については耐圧保持部の内側の領域に形成しなければならないものの、保護膜が損傷することを避けるための摺り痕形成領域については、耐圧保持部上あるいはその外側に形成できることに着目した。
もっとも、不用意に耐圧保持部上にパッドを伸ばすと、パッドの電圧が耐圧保持構造に影響し、耐圧能力が低下してしまう。本発明者は、パッドの電圧が耐圧保持部の特性に影響しないようする技術を活用することによって、耐圧保持部の内側から少なくとも耐圧保持部上にまでパッドの伸ばすことに成功し、耐圧保持部の内側に占めるパッドの面積を小型化に成功した。
なお、通常は、耐圧保持部上またはその外側に摺り痕形成領域が確保される向きで導電性ワイヤを接続するが、逆方向に用いてもよい。いずれの接続方向でも、耐圧保持部の内側に占めるパッドの面積を小型化することができる。
【００１１】
本発明で創作された半導体装置は半導体基板を備えており、耐圧保持部とパッドが形成されている。耐圧保持部は、半導体基板の表面の外周の内側を一巡している。耐圧保持部よりも内側の半導体基板内には複数の半導体領域が形成されており、複数の半導体領域を組み合わせることによって半導体素子が構成されている。パッドは、耐圧保持部よりも内側から少なくとも耐圧保持部上に伸びており、半導体素子を構成する少なくとも一つの半導体領域に導通している。少なくとも耐圧保持部の半導体基板とパッド間には、半導体基板の側から第１絶縁膜と導電膜と第２絶縁膜の順に積層されている積層構造が形成されている。パッドは、その積層構造によって耐圧保持部から絶縁されている。
【００１２】
本発明の半導体装置では、従来技術では耐圧保持部よりも内側の領域に配置されていたパッドの少なくとも一部を、耐圧保持部上に形成する。これにより、耐圧保持部よりも内側の領域に形成されるパッドの面積を縮小することができ、半導体装置が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効面積を拡大することができる。
【００１３】
耐圧保持部上にパッドを形成した場合、たとえ耐圧保持部とパッドの間を絶縁しても、パッドの電圧によってパッドから発生した電界が、パッドと対向している範囲の耐圧保持部に局所的に影響してしまう。この局所的な影響によって耐圧保持部の電界分布が大きく変化すると、半導体装置の耐圧特性が悪化してしまう。
本発明の半導体装置では、耐圧保持部とパッドの間に、耐圧保持部の側から順に第１絶縁膜と導電膜と第２絶縁膜が積層されている積層構造が形成されている。すなわち、耐圧保持部とパッドの間に、耐圧保持部とパッドの双方から絶縁されている導電膜が形成されている。
本発明の半導体装置では、パッドと耐圧保持部の間に両者から絶縁されている導電膜を形成しているために、パッドから発生した電界が耐圧保持部に直接的に印加されることがなく、導電膜を介して耐圧保持部に印加される。この結果、耐圧保持部に対するパッドの電圧の影響が緩和される。耐圧特性保持部の電界分布がパッドの電圧によって大きく変化することがなく、半導体装置の耐圧特性が低下することを防ぐことができる。
【００１４】
本発明の半導体装置では、導電膜がパッドよりも広く広がっていることが好ましい。すなわち、導電膜が、パッドのうちの耐圧保持部上に形成されている部分に対応する対応領域と、その対応領域から耐圧保持部上に広がっている拡大領域を備えていることが好ましい。
この場合、パッドと耐圧保持部間の相互作用がより確実に遮断される。パッドの電圧によって半導体装置の耐圧特性が低下することを確実に防ぐことができる。
【００１５】
本発明の半導体装置では、パッドが耐圧保持部よりもさらに外側に伸びていてもよい。この場合、耐圧保持部よりも外側に位置しているパッドは半導体基板から絶縁しておく。
これにより、耐圧保持部よりも内側に形成されるパッドの面積をさらに縮小することができ、半導体装置が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効領域をさらに拡大することができる。
【００１６】
本発明の半導体装置では、パッドのうちの耐圧保持部上に形成されている部分の形状において、耐圧保持部の周方向に測定した幅が、周方向に直交する方向に測定した幅よりも広いことが好ましい。
本発明の半導体装置では、耐圧保持部が半導体基板の外周に沿って一巡している。すなわち、耐圧保持部は半導体装置の周方向に沿って広く形成されている。
そのため、耐圧保持部上に形成されているパッドの形状を、耐圧保持部の形状にあわせて周方向に沿って広く形成することによって、パッドのうちの耐圧保持部上に形成されている部分の面積を広く形成することができる。これによって、耐圧保持部よりも内側に形成されているパッドの面積をさらに縮小することができ、半導体装置が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効領域をさらに拡大することができる。
【００１７】
本発明の半導体装置では、耐圧保持部とパッドの間に形成されている積層構造が耐圧保持部の全域に渡って形成されていることが好ましい。これにより、耐圧保持部と導電膜が対向している領域の面積をさらに広げることができる。パッド電圧にとって耐圧保持部に印加される電界の強度をさらに弱めることができ、半導体装置の耐圧特性が悪化する現象を確実に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、耐圧保持部よりも内側に形成されるパッドの面積を縮小することができる。半導体装置が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効領域を拡大することができる。これにより、半導体装置の電気的特性を向上することができ、良質な半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に説明する実施例の主要な特徴を最初に整理する。
（特徴１）導電性ワイヤは、パッドのうちの耐圧保持部上に形成されている部分に接続固定されている。
（特徴２）導電性ワイヤは、耐圧保持部の外側から内側に引っ張ることによって切断されている。
（特徴３）導電性ワイヤは、耐圧保持部の内側から外側に引っ張ることによって切断されている。
（特徴４）導電性ワイヤは、耐圧保持部の周方向に引っ張ることによって切断されている。
【実施例】
【００２０】
（第１実施例）
図１に、本発明を具現化した半導体装置２を示す。半導体装置２では、終端耐圧領域１８が半導体基板４の外周の内側を一巡している。終端耐圧領域１８には、耐圧保持部６５が形成されている。耐圧保持部６５にはＦＬＲ６５ａとＦＬＲ６５ｂが形成されている。耐圧保持部６５の内側には、半導体装置が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効領域８とパッド領域１０が形成されており、終端耐圧領域１８の耐圧保持部６５の外側には非有効領域６が形成されている。
パッド領域１０から耐圧保持部６５に至る範囲の半導体装置２の表面には、パッド１２が形成されている。パッド１２と耐圧保持部６５の間には、積層構造２０が形成されている。積層構造２０は、パッド１２のうちの耐圧保持部６５上に形成されている部分に対応する対応領域２４と、その対応領域２４から耐圧保持部６５上に広がっている拡大領域２６を備えている。積層構造２０はまた、パッド１２のうちのパッド領域１０に形成されている部分と半導体基板４の間にも形成されている。積層構造２０は、図２に示すように、第１絶縁膜７４と導電膜７６と第２絶縁膜７８を順に積層することで構成されている。積層構造２０は、パッド１２と耐圧保持部６５を絶縁している。
半導体装置２の有効領域８の表面にはエミッタ電極パッド１６が露出しており、エミッタ電極パッド１６に導電性ワイヤ２２がボンディングされている。導電性ワイヤ２２は、エミッタ電極パッド１６と外部回路（図示されていない）を電気的に接続している。図示番号１４はトレンチゲート電極用の導電性ワイヤを示し、パッド１２にボンディングされている。トレンチゲート電極用の導電性ワイヤ１４は、パッド１２と外部回路（図示されていない）を電気的に接続している。
パッド領域１０の半導体基板４内には半導体構造が形成されていない。パッド領域１０が小さいほど、半導体装置が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効領域８を広くすることができる。
【００２１】
半導体装置２のII−II断面における断面図を図２に示す。
図２に示すように、半導体装置２の有効領域８には、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistorであり、以下ではＩＧＢＴという）が形成されている。半導体装置２は、ｎ型の半導体基板４に形成されており、ｎ型の半導体基板４が未加工状態で残っている部分によって、ドリフト領域４６が形成されている。ドリフト領域４６の表面側に、ｐ型不純物を低濃度に含むボディ領域４８が積層されている。ボディ領域４８の表面に臨む位置に、ｎ型不純物を高濃度に含んでいるエミッタ領域５４が形成されている。エミッタ領域５４は、ボディ領域４８によって、ドリフト領域４６から隔てられている。
エミッタ領域５４の表面から、エミッタ領域５４とボディ領域４８を貫通し、ドリフト領域４６に達するトレンチ５６が形成されている。トレンチ５６の底面と壁面はゲート絶縁膜６０で被覆されており、トレンチ５６の内側にトレンチゲート電極５８が充填されている。トレンチゲート電極５８が形成されている範囲の半導体装置２の表面には酸化膜５２が形成されている。酸化膜５２の表面を含む有効領域８内の半導体装置２の表面には、エミッタ電極パッド１６が形成されている。エミッタ電極パッド１６は、エミッタ領域５４に導通している。
また、半導体装置２のパッド領域１０から耐圧保持部６５に至る範囲の表面には積層構造２０が形成されており、積層構造２０の表面にパッド１２が形成されている。トレンチゲート電極５８は図示しない断面で、パッド１２に接続されている。パッド１２が形成されているパッド領域１０には、ｐ型不純物を高濃度に含むｐ型拡散領域５０が形成されている。ｐ型拡散領域５０は、半導体基板４の表面に臨む位置に形成されており、ｐ型不純物を含むボディ領域４８の終端部と接続し、電気的に導通している。
半導体基板４の裏面側には、ｐ型不純物を高濃度に含むコレクタ領域４４が形成されている。半導体装置２の裏面には、コレクタ電極４２が形成されている。コレクタ電極４２は、コレクタ領域４４と導通している。
【００２２】
半導体装置２の終端耐圧領域１８の半導体基板４の表面に臨む位置に、ｐ型不純物を高濃度に含むガードリング６６ａ、６６ｂが形成されている。ガードリング６６ａ、６６ｂは、半導体装置２のオフ時に空乏層を終端耐圧領域１８の広い範囲に伸ばし、電界が集中して半導体装置２の耐圧特性が低下することを防ぐ。ガードリング６６ａ、６６ｂの形成本数は必要な耐圧特性によって変化し、図２に示すように２本形成される場合もあれば、３本以上が形成される場合もあれば、１本のみ形成される場合もある。
パッド領域１０から終端耐圧領域１８に至る範囲の半導体基板４の表面には、酸化膜５２が形成されている。酸化膜５２には、ガードリング６６ａ、６６ｂに対応する位置にコンタクトホール６２ａ、６２が形成されている。ガードリング６６ａ、６６ｂに対応する位置の酸化膜５２の表面には、導電性のフィールドプレート６４ａ、６４ｂが形成されている。ガードリング６６ａとフィールドプレート６４ａはコンタクトホール６２ａを通して導通している。ガードリング６６ａとフィールドプレート６４ａによってＦＬＲ６５ａが形成されている。ガードリング６６ｂとフィールドプレート６４ｂはコンタクトホール６２ｂを通して導通している。ガードリング６６ｂとフィールドプレート６４ｂによってＦＬＲ６５ｂが形成されている。
酸化膜５２の表面に、積層構造２０が形成されている。積層構造２０は、第１絶縁膜７４と導電膜７６と第２絶縁膜７８を順に積層することで構成されている。第１絶縁膜７４は、フィールドプレート６４ａ、６４ｂの表面を覆っている。積層構造２０の表面にパッド１２が形成されている。積層構造２０は、パッド１２と耐圧保持部６５を絶縁し、相互作用を遮断している。
【００２３】
本実施例の半導体装置２では、図１に示すように、半導体装置２をボンディング装置(図示されていない)にセットしてワイヤボンディング処理を実行する。ボンディング装置は、導電性ワイヤ１４をパッド１２に接続固定し、導電性ワイヤ１４の延長部分を切断する。それに先立って、導電性ワイヤ１４の図示しない端部は、外部回路に接続固定されている。ボンディング装置は、導電性ワイヤ１４をパッド１２に接続固定した後に、導電性ワイヤ１４の延長部分を引っ張って導電性ワイヤ１４を切断する。この際に、パッド１２に引き摺り痕２８が形成される。その様子を図８〜図１２のワイヤボンディング方法の手順を用いて説明する。
【００２４】
図８〜図１２は、外部回路１４６と半導体装置２をワイヤボンディングする方法を示す。図８に示すように、導電性ワイヤ１４はボンディング装置のクランプ１３８及びウェッジ・ツール１３４を通って、その先端がウェッジ・ツール１３４の底面１３４ａから突出している。クランプ１３８は導電性ワイヤ１４を把持する機能を持っている。クランプ１３８は支え１３６によってウェッジ・ツール１３４と連結されており、クランプ１３８とウェッジ・ツール１３４は相対的に移動できる。
このワイヤボンディング方法では、まず図９に示すように、ウェッジ・ツール１３４の底面１３４ａを外部回路１４６のパッド１４８に押し付け、導電性ワイヤ１４に超音波振動を加えてパッド１４８と導電性ワイヤ１４をボンディングする。パッド１４８の表面にボンディング痕１５０が形成される。
次に図１０に示すように、導電性ワイヤ１４とクランプ１３８とウェッジ・ツール１３４の全体を次のボンディング先である半導体装置２のパッド１２上に移動する。この際に、導電性ワイヤ１４はウェッジ・ツール１３４の底面１３４ａから引き出される。次に図１１に示すように、ウェッジ・ツール１３４の底面１３４ａを半導体装置２のパッド１２に押し付け、導電性ワイヤ１４に超音波振動を加えてパッド１２と導電性ワイヤ１４をボンディングする。パッド１２表面にボンディング痕１５２が形成される。
【００２５】
パッド１２に導電性ワイヤ１４をボンディング後、図１１に示すように、ウェッジ・ツール１３４をパッド１２上に置いたまま、クランプ１３８をウェッジ・ツール１３４に対して矢印１５４の方向に移動させる。これによりパッド１２とウェッジ・ツール１３４に挟まれた導電性ワイヤ１４は引きちぎられる。この際に、図１２に示すように、引きちぎられた導電性ワイヤ１４はパッド１２の表面に引き摺り痕２８を形成する。その後、ウェッジ・ツール１３４とクランプ１３８は一体となって矢印１５６の方向に引き上げられ、ワイヤボンディング方法を終了する。
図１３に示すように、パッド１２がボンディング痕１５２と同程度の面積である場合、引き摺り痕２８がパッド１２を超えて形成され、半導体装置２の表面の保護膜が損傷する。保護膜に損傷した場合、損傷から半導体装置２の内部に不純物などが進入し、半導体装置２の特性低下及び破損の原因となる。その為、パッド１２上で導電性ワイヤ１４を切断する場合には、引き摺り痕２８の形成範囲を含む程度にまでパッド１２を拡大して形成する必要がある。
【００２６】
半導体装置２のパッド１２に引き摺り痕２８が形成されるのは、導電性ワイヤ１４を引きちぎる場合に限らない。ウェッジ・ツール１３４に導電性ワイヤ１４を切断するためのワイヤ・カッタが存在し、導電性ワイヤ１４をカッタで切断する場合にも、引き摺り痕２８が形成されることがある。この場合でも、半導体装置２の保護膜に損傷が生じるのをさけるためには、パッド１２を拡大して引き摺り痕２８がパッド１２内に留まるようにしておく必要があった。
【００２７】
本実施例の半導体装置２でも、図１に示すように、導電性ワイヤ１４との接続固定に必要な領域だけではなく、引き摺り痕２８が形成される領域を含む程度に広いパッド１２を形成する。その為、引き摺り痕２８がパッド１２の外側に形成されることがない。半導体装置２の有効領域８に損傷が生じるのを防ぐことができる。
それに対して、図７は耐圧保持部６５の内側に位置するパッド５１２のサイズを図１の場合と同じサイズとし、しかも、パッド５１２を耐圧保持部６５の内側に留めた場合を示す。この場合、引き摺り痕２８がパッド１２の外側に形成され、有効領域８に損傷が生じてしまう。
【００２８】
本実施例の半導体装置２では、引き摺り痕２８が形成される領域を覆う程度に広く形成されたパッド１２を利用するとともに、パッド１２の一部が耐圧保持部６５上に形成されている。そのため、図６に示すようにパッド４１２の全てが耐圧保持部６５の内側に形成されていた従来技術の半導体装置４０２に比べて、本実施例のパッド領域１０の面積を縮小することができる。これによって、半導体装置２内の有効領域８の面積を拡大することができ、半導体装置２の電気的特性を向上することができる。
【００２９】
さらに本実施例の半導体装置２では、図２に示すように、耐圧保持部６５とパッド１２の間に積層構造２０が形成されている。積層構造２０は、耐圧保持部６５の側から第１絶縁膜７４と導電膜７６と第２絶縁膜７８の順に積層されて形成されており、これによって、耐圧保持部６５とパッド１２の間には、耐圧保持部６５のＦＬＲ６５ａ、６５ｂとパッド１２の両方から絶縁された導電膜７６が形成される。また、図１に示すように、本実施例の半導体装置２では、耐圧保持部６５上に形成される積層構造２０（導電膜７６を含む）が、耐圧保持部６５上に形成されるパッド１２に比べて広く形成されている。
【００３０】
耐圧保持部６５とパッド１２の間に導電物質で形成された層が存在しない場合、パッド１２から発生した電界が、パッド１２と対向する領域の耐圧保持部６５に局所的に印加される。この局所的な電界により耐圧保持部６５における半導体基板４内の電界分布が大きく変化すると、半導体装置の耐圧特性が悪化してしまう。
本実施例の半導体装置２では、耐圧保持部６５とパッド１２の間に導電膜７６が形成されている。その為、パッド１２から発生した電界は、耐圧保持部６５に直接的には印加されず、導電膜７６を介して耐圧保持部６５に印加される。また、図１に示すように、耐圧保持部６５上に形成されている導電膜７６が、耐圧保持部６５上に形成されているパッド１２に比べて広いことから、パッド１２から発生した電界は導電膜７６を通過する際に、その範囲が広がる。耐圧保持部６５に局所的な電界が印加されることを抑制することができる。この結果、耐圧保持部６５の電界分布が大きく変化することがなく、半導体装置２の耐圧特性が悪化することを防ぐことができる。
【００３１】
本実施例の半導体装置２では、第１絶縁膜７４と第２絶縁膜７８がポリイミドなどの誘電率の低い絶縁膜であることが好ましい。第２絶縁膜７８の誘電率が低いと、パッド１２の電荷によって導電膜７６が分極する程度を抑えることができる。第１絶縁膜７４の誘電率が低いと、導電膜７６の分極によって耐圧保持部６５の表面に帯電する電荷量を抑制することができる。パッド１２と耐圧保持部６５の間の相互作用を弱めることができる。パッド１２が耐圧保持部６５上に配置されることによる悪影響を実質的に防ぐことができる。
【００３２】
（第２実施例）
本発明の半導体装置では、パッド１２が耐圧保持部６５よりも外側の非有効領域６に形成されているともに、非有効領域６の半導体基板から絶縁されている部分をさらに備えていることが好ましい。
図３に、本発明の第２実施例の半導体装置１０２を示す。本実施例の半導体装置１０２では、パッド１１２が、耐圧保持部６５の内側から上部を通り越して外側にまで伸びている。パッド１１２と耐圧保持部６５の間、ならびに、パッド１１２と耐圧保持部６５よりも外側の非有効領域６の半導体基板の間に、第１実施例の半導体装置２と同様の積層構造１２０が形成されている。
本実施例の半導体装置１０２では、パッド１１２の少なくとも一部が非有効領域６に形成されていることによって、パッド領域１１０の面積をさらに縮小することができ、半導体装置１０２が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効領域１０８の面積をさらに拡大することができる。
【００３３】
（第３実施例）
本発明の半導体装置では、パッドのうちの耐圧保持部上に形成されている部分の形状において、耐圧保持部の周方向に測定した幅が、周方向に直交する方向に測定した幅よりも広いことが好ましい。
図４に、本発明の第３実施例の半導体装置２０２を示す。本実施例の半導体装置２０２では、パッド２１２の少なくとも一部が耐圧保持部６５上に形成されている。パッド２１２の耐圧保持部６５上に形成された部分では、該部分の周方向２３０に測定した幅Ｌ１と周方向２３０に直交する方向に測定した幅Ｌ２において、Ｌ１＞Ｌ２の関係を持って形成されている。また、パッド２１２と耐圧保持部６５の間には第１実施例の半導体装置２と同様な積層構造２２０が形成されている。この実施例では、導電性ワイヤ１４が、耐圧保持部６５の周方向２３０に引っ張ることによって切断されている。
本実施例の半導体装置２０２では、図４に示すように、耐圧保持部６５が半導体装置２０２の周方向２３０に沿って広く形成されている。その為、パッド２１２のうちの耐圧保持部６５上に形成されている部分を、周方向２３０に広く形成することによって、耐圧保持部６５の上にパッド２０２を広く形成することができる。これにより、耐圧保持部６５の内側に形成されるパッド領域２１０の面積をさらに縮小することができ、半導体装置２０２が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効領域２０８をさらに拡大することができる。
【００３４】
（第４実施例）
本発明の半導体装置では、積層構造が耐圧保持部の全域に亘って形成されていることが好ましい。
図５に、本発明の第３実施例の半導体装置３０２を示す。本実施例の半導体装置３０２では、パッド３１２の少なくとも一部が耐圧保持部６５上に形成されている。また、パッド３１２と耐圧保持部６５の間には第１実施例の半導体装置２と同様な積層構造３２０が形成されている。本実施例の半導体装置３０２では、積層構造３２０が耐圧保持部６５の全域に亘って形成されている。
本実施例の半導体装置３０２では、図５に示すように、積層構造３２０が耐圧保持部６５の全域に亘って形成されている。その為、導電膜７６と耐圧保持部６５が対向している領域の面積をさらに広げることができる。これにより、耐圧保持部６５に印加される電界をさらに弱めることができ、半導体装置３０２の耐圧特性が悪化してしまうことを防ぐことができる。
【００３５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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。
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み合わ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の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、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。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施例の半導体装置を示した図である。
【図２】第１実施例の半導体装置の断面図である。
【図３】第２実施例の半導体装置を示した図である。
【図４】第３実施例の半導体装置を示した図である。
【図５】第４実施例の半導体装置を示した図である。
【図６】従来技術の半導体装置を示した図である。
【図７】従来技術の半導体装置を示した図である。
【図８】ワイヤボンディング方法の手順を示した図である。
【図９】ワイヤボンディング方法の手順を示した図である。
【図１０】ワイヤボンディング方法の手順を示した図である。
【図１１】ワイヤボンディング方法の手順を示した図である。
【図１２】ワイヤボンディング方法の手順を示した図である。
【図１３】ワイヤボンディング方法における従来技術の問題点を示す。
【符号の説明】
【００３７】
２・・・・・半導体装置
４・・・・・半導体基板
６・・・・・非有効領域
８・・・・・有効領域
１０・・・・パッド領域
１２・・・・パッド
１４・・・・導電性ワイヤ
１６・・・・エミッタ電極パッド
１８・・・・終端耐圧領域
２０・・・・積層構造
２２・・・・導電性ワイヤ
２４・・・・対応領域
２６・・・・拡大領域
２８・・・・引き摺り痕
４２・・・・コレクタ電極
４４・・・・コレクタ領域
４６・・・・ドリフト領域
４８・・・・ボディ領域
５０・・・・ｐ型拡散領域
５２・・・・酸化膜
５４・・・・エミッタ領域
５６・・・・トレンチ
５８・・・・トレンチゲート電極
６０・・・・ゲート絶縁膜
６２・・・・コンタクトホール
６２ａ、６２ｂ・・・コンタクトホール
６４・・・・フィールドプレート
６４ａ、６４ｂ・・・フィールドプレート
６５・・・・耐圧保持部
６５ａ、６５ｂ・・・ＦＬＲ
６６・・・・ガードリング
６６ａ、６６ｂ・・・ガードリング
７４・・・・第１絶縁膜
７６・・・・導電膜
７８・・・・第２絶縁膜
１０２・・・半導体装置
１０８・・・有効領域
１１０・・・パッド領域
１１２・・・パッド
１２０・・・積層構造
１３４・・・ウェッジ・ツール
１３４ａ・・・ウェッジ・ツールの底面
１３６・・・支え
１３８・・・クランプ
１４６・・・外部回路
１４８・・・リード
１５０・・・ボンディング痕
１５２・・・ボンディング痕
１５４・・・矢印
１５６・・・矢印
２０２・・・半導体装置
２０８・・・有効領域
２１０・・・パッド領域
２１２・・・パッド
２２０・・・積層構造
２３０・・・周方向
３０２・・・半導体装置
３１２・・・パッド
３２０・・・積層構造
４０２・・・半導体装置
４１２・・・パッド
５１２・・・パッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ワイヤを接続固定するパッドが表面に形成されている半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置と外部回路、あるいは半導体装置と他の半導体装置を電気的に接続するために、ワイヤボンディング方法が知られている。ワイヤボンディング方法では、半導体装置の表面にパッドを形成しておく。ワイヤボンディング方法では、一端が外部回路等に接続固定されている導電性ワイヤを半導体装置のパッド上にまで引き伸ばし、その導電性ワイヤをパッドに接続固定し、パッドに接続固定した導電性ワイヤをパッド上で切断する。
半導体装置は半導体基板を備えており、半導体基板内に複数の半導体領域が形成されている。複数の半導体領域を組み合わせることによって半導体素子が構成されている。前記パッドは、半導体素子を構成する少なくとも一つの半導体領域に導通している。
【０００３】
種々のパッドを必要とする半導体装置が存在する。例えば電力制御用の半導体装置の場合、制御する電流が流れる導電性ワイヤを接続固定する少なくとも１つの電力用パッドと、半導体装置のオン・オフを切り換える信号を伝える導電性ワイヤを接続固定する小信号パッドを必要とする。小信号パッドにはこの他に、半導体装置を流れている電流量に対応する信号を伝える導電性ワイヤをボンディングするパッドや、半導体装置の温度に対応する信号を伝える導電性ワイヤをボンディングするパッドが存在することもある。
【０００４】
高耐圧半導体装置の場合、半導体基板の終端領域に電界が集中しやすく、それが原因となって半導体装置の耐圧能力が低下することが知られている。この問題に対処するために半導体基板の表面の外周に沿って外周の内側を一巡するＦＬＲ（Field Limiting Ring）あるいはリサーフ構造等が形成されている耐圧保持部を設ける技術が知られている。
半導体装置の表面に、導電性ワイヤを接続固定するパッドと、耐圧保持部が設けられている半導体装置が特許文献１，２に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１５８６０３号公報
【特許文献２】特開平８−３０６９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
耐圧保持部を利用して耐圧能力を向上させている半導体装置では、耐圧保持部の内側に半導体装置が機能するのに必要な半導体領域の組合せ構造(半導体構造)を収容しなければならない。
また、耐圧保持部を利用して耐圧能力を向上させている半導体装置では、半導体素子を構成する半導体領域に導通しているパッドを、耐圧保持部の内側の領域に形成しなければならない。
【０００７】
パッドの下方に位置する半導体基板には、半導体素子を構成する半導体領域群の組合せ構造を製造できないことが多い。パッドに印加する電圧によって半導体素子の動作が不安定になることを避ける必要があったり、あるいはパッドに現れる電圧が予定外に変動することを避けるためにパッドの下方に厚い酸化膜を形成する必要があったりする。厚い酸化膜を形成する範囲には、半導体構造を製造できないことが多い。従って、パッドが大型であるほど、半導体素子を構成する半導体構造を作り込める有効領域が縮小する。
【０００８】
導電性ワイヤを接続固定するだけであれば小型のパッドで足りるのに対し、パッドに接続固定した導電性ワイヤの延長部をパッド上で切断する場合には、それ以上に大きなパッドを必要とする。パッド上で導電性ワイヤを切断する場合には、パッドに接続固定されている導電性ワイヤを工具によってパッドに押し付け、その状態で導電性ワイヤの延長部を引っ張ることによって切断する。その為、導電性ワイヤを切断する際に、半導体装置の表面に引き摺り痕がついてしまう。半導体装置の表面を覆っている保護膜の表面に引き摺り痕が形成されて保護膜が損傷することを避ける必要がある。引き摺り痕によって保護膜の表面が損傷することを避けるためには、引き摺り痕の形成範囲にまで広がっているパッドを必要とする。パッドに引き摺り痕形成領域を確保する必要があることからパッドが大型化してしまう。パッドを小型化するのは難しい。
耐圧保持部を利用して耐圧能力を向上させている半導体装置では、耐圧保持部の内側にパッドを形成する必要があるところ、そのパッドを小型化するのが困難であることから、半導体素子を構成する半導体構造を作り込める有効領域が縮小してしまう。
【０００９】
以上をまとめると、下記の事情が存在していることがわかる。
（１）半導体基板の表面の外周の内側を一巡する耐圧保持部によって耐圧能力を向上させている半導体装置の場合、半導体素子を構成する半導体領域と導通するパッドを耐圧保持部の内側に収容しなければならない。
（２）ワイヤボンディング方法では、半導体装置の保護膜の表面が損傷することを避けるために、大型のパッドが必要とされ、パッドを小型化することが難しい。
（３）耐圧保持部を利用して耐圧能力を向上させている半導体装置では、パッドの存在によって、半導体素子を構成する半導体構造を作り込める有効領域が縮小してしまう。
本発明では、耐圧保持部の内側に占めるパッドの面積を小型化し、半導体素子を構成する半導体構造を作り込める有効領域を拡大する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従来の技術では、耐圧保持部によって耐圧能力を向上させている半導体装置の場合、耐圧保持部の内側に形成されている半導体構造を構成する半導体領域に導通するパッドを耐圧保持部の内側の領域に留めなければならなかった。
本発明者は、パッドのうち、半導体構造を構成する半導体領域に導通する部分については耐圧保持部の内側の領域に形成しなければならないものの、保護膜が損傷することを避けるための摺り痕形成領域については、耐圧保持部上あるいはその外側に形成できることに着目した。
もっとも、不用意に耐圧保持部上にパッドを伸ばすと、パッドの電圧が耐圧保持構造に影響し、耐圧能力が低下してしまう。本発明者は、パッドの電圧が耐圧保持部の特性に影響しないようする技術を活用することによって、耐圧保持部の内側から少なくとも耐圧保持部上にまでパッドの伸ばすことに成功し、耐圧保持部の内側に占めるパッドの面積を小型化に成功した。
なお、通常は、耐圧保持部上またはその外側に摺り痕形成領域が確保される向きで導電性ワイヤを接続するが、逆方向に用いてもよい。いずれの接続方向でも、耐圧保持部の内側に占めるパッドの面積を小型化することができる。
【００１１】
本発明で創作された半導体装置は半導体基板を備えており、耐圧保持部とパッドが形成されている。耐圧保持部は、半導体基板の表面の外周の内側を一巡している。耐圧保持部よりも内側の半導体基板内には複数の半導体領域が形成されており、複数の半導体領域を組み合わせることによって半導体素子が構成されている。パッドは、耐圧保持部よりも内側から少なくとも耐圧保持部上に伸びており、半導体素子を構成する少なくとも一つの半導体領域に導通している。少なくとも耐圧保持部の半導体基板とパッド間には、半導体基板の側から第１絶縁膜と導電膜と第２絶縁膜の順に積層されている積層構造が形成されている。パッドは、その積層構造によって耐圧保持部から絶縁されている。
【００１２】
本発明の半導体装置では、従来技術では耐圧保持部よりも内側の領域に配置されていたパッドの少なくとも一部を、耐圧保持部上に形成する。これにより、耐圧保持部よりも内側の領域に形成されるパッドの面積を縮小することができ、半導体装置が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効面積を拡大することができる。
【００１３】
耐圧保持部上にパッドを形成した場合、たとえ耐圧保持部とパッドの間を絶縁しても、パッドの電圧によってパッドから発生した電界が、パッドと対向している範囲の耐圧保持部に局所的に影響してしまう。この局所的な影響によって耐圧保持部の電界分布が大きく変化すると、半導体装置の耐圧特性が悪化してしまう。
本発明の半導体装置では、耐圧保持部とパッドの間に、耐圧保持部の側から順に第１絶縁膜と導電膜と第２絶縁膜が積層されている積層構造が形成されている。すなわち、耐圧保持部とパッドの間に、耐圧保持部とパッドの双方から絶縁されている導電膜が形成されている。
本発明の半導体装置では、パッドと耐圧保持部の間に両者から絶縁されている導電膜を形成しているために、パッドから発生した電界が耐圧保持部に直接的に印加されることがなく、導電膜を介して耐圧保持部に印加される。この結果、耐圧保持部に対するパッドの電圧の影響が緩和される。耐圧特性保持部の電界分布がパッドの電圧によって大きく変化することがなく、半導体装置の耐圧特性が低下することを防ぐことができる。
【００１４】
本発明の半導体装置では、導電膜がパッドよりも広く広がっていることが好ましい。すなわち、導電膜が、パッドのうちの耐圧保持部上に形成されている部分に対応する対応領域と、その対応領域から耐圧保持部上に広がっている拡大領域を備えていることが好ましい。
この場合、パッドと耐圧保持部間の相互作用がより確実に遮断される。パッドの電圧によって半導体装置の耐圧特性が低下することを確実に防ぐことができる。
【００１５】
本発明の半導体装置では、パッドが耐圧保持部よりもさらに外側に伸びていてもよい。この場合、耐圧保持部よりも外側に位置しているパッドは半導体基板から絶縁しておく。
これにより、耐圧保持部よりも内側に形成されるパッドの面積をさらに縮小することができ、半導体装置が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効領域をさらに拡大することができる。
【００１６】
本発明の半導体装置では、パッドのうちの耐圧保持部上に形成されている部分の形状において、耐圧保持部の周方向に測定した幅が、周方向に直交する方向に測定した幅よりも広いことが好ましい。
本発明の半導体装置では、耐圧保持部が半導体基板の外周に沿って一巡している。すなわち、耐圧保持部は半導体装置の周方向に沿って広く形成されている。
そのため、耐圧保持部上に形成されているパッドの形状を、耐圧保持部の形状にあわせて周方向に沿って広く形成することによって、パッドのうちの耐圧保持部上に形成されている部分の面積を広く形成することができる。これによって、耐圧保持部よりも内側に形成されているパッドの面積をさらに縮小することができ、半導体装置が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効領域をさらに拡大することができる。
【００１７】
本発明の半導体装置では、耐圧保持部とパッドの間に形成されている積層構造が耐圧保持部の全域に渡って形成されていることが好ましい。これにより、耐圧保持部と導電膜が対向している領域の面積をさらに広げることができる。パッド電圧にとって耐圧保持部に印加される電界の強度をさらに弱めることができ、半導体装置の耐圧特性が悪化する現象を確実に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、耐圧保持部よりも内側に形成されるパッドの面積を縮小することができる。半導体装置が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効領域を拡大することができる。これにより、半導体装置の電気的特性を向上することができ、良質な半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に説明する実施例の主要な特徴を最初に整理する。
（特徴１）導電性ワイヤは、パッドのうちの耐圧保持部上に形成されている部分に接続固定されている。
（特徴２）導電性ワイヤは、耐圧保持部の外側から内側に引っ張ることによって切断されている。
（特徴３）導電性ワイヤは、耐圧保持部の内側から外側に引っ張ることによって切断されている。
（特徴４）導電性ワイヤは、耐圧保持部の周方向に引っ張ることによって切断されている。
【実施例】
【００２０】
（第１実施例）
図１に、本発明を具現化した半導体装置２を示す。半導体装置２では、終端耐圧領域１８が半導体基板４の外周の内側を一巡している。終端耐圧領域１８には、耐圧保持部６５が形成されている。耐圧保持部６５にはＦＬＲ６５ａとＦＬＲ６５ｂが形成されている。耐圧保持部６５の内側には、半導体装置が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効領域８とパッド領域１０が形成されており、終端耐圧領域１８の耐圧保持部６５の外側には非有効領域６が形成されている。
パッド領域１０から耐圧保持部６５に至る範囲の半導体装置２の表面には、パッド１２が形成されている。パッド１２と耐圧保持部６５の間には、積層構造２０が形成されている。積層構造２０は、パッド１２のうちの耐圧保持部６５上に形成されている部分に対応する対応領域２４と、その対応領域２４から耐圧保持部６５上に広がっている拡大領域２６を備えている。積層構造２０はまた、パッド１２のうちのパッド領域１０に形成されている部分と半導体基板４の間にも形成されている。積層構造２０は、図２に示すように、第１絶縁膜７４と導電膜７６と第２絶縁膜７８を順に積層することで構成されている。積層構造２０は、パッド１２と耐圧保持部６５を絶縁している。
半導体装置２の有効領域８の表面にはエミッタ電極パッド１６が露出しており、エミッタ電極パッド１６に導電性ワイヤ２２がボンディングされている。導電性ワイヤ２２は、エミッタ電極パッド１６と外部回路（図示されていない）を電気的に接続している。図示番号１４はトレンチゲート電極用の導電性ワイヤを示し、パッド１２にボンディングされている。トレンチゲート電極用の導電性ワイヤ１４は、パッド１２と外部回路（図示されていない）を電気的に接続している。
パッド領域１０の半導体基板４内には半導体構造が形成されていない。パッド領域１０が小さいほど、半導体装置が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効領域８を広くすることができる。
【００２１】
半導体装置２のII−II断面における断面図を図２に示す。
図２に示すように、半導体装置２の有効領域８には、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistorであり、以下ではＩＧＢＴという）が形成されている。半導体装置２は、ｎ型の半導体基板４に形成されており、ｎ型の半導体基板４が未加工状態で残っている部分によって、ドリフト領域４６が形成されている。ドリフト領域４６の表面側に、ｐ型不純物を低濃度に含むボディ領域４８が積層されている。ボディ領域４８の表面に臨む位置に、ｎ型不純物を高濃度に含んでいるエミッタ領域５４が形成されている。エミッタ領域５４は、ボディ領域４８によって、ドリフト領域４６から隔てられている。
エミッタ領域５４の表面から、エミッタ領域５４とボディ領域４８を貫通し、ドリフト領域４６に達するトレンチ５６が形成されている。トレンチ５６の底面と壁面はゲート絶縁膜６０で被覆されており、トレンチ５６の内側にトレンチゲート電極５８が充填されている。トレンチゲート電極５８が形成されている範囲の半導体装置２の表面には酸化膜５２が形成されている。酸化膜５２の表面を含む有効領域８内の半導体装置２の表面には、エミッタ電極パッド１６が形成されている。エミッタ電極パッド１６は、エミッタ領域５４に導通している。
また、半導体装置２のパッド領域１０から耐圧保持部６５に至る範囲の表面には積層構造２０が形成されており、積層構造２０の表面にパッド１２が形成されている。トレンチゲート電極５８は図示しない断面で、パッド１２に接続されている。パッド１２が形成されているパッド領域１０には、ｐ型不純物を高濃度に含むｐ型拡散領域５０が形成されている。ｐ型拡散領域５０は、半導体基板４の表面に臨む位置に形成されており、ｐ型不純物を含むボディ領域４８の終端部と接続し、電気的に導通している。
半導体基板４の裏面側には、ｐ型不純物を高濃度に含むコレクタ領域４４が形成されている。半導体装置２の裏面には、コレクタ電極４２が形成されている。コレクタ電極４２は、コレクタ領域４４と導通している。
【００２２】
半導体装置２の終端耐圧領域１８の半導体基板４の表面に臨む位置に、ｐ型不純物を高濃度に含むガードリング６６ａ、６６ｂが形成されている。ガードリング６６ａ、６６ｂは、半導体装置２のオフ時に空乏層を終端耐圧領域１８の広い範囲に伸ばし、電界が集中して半導体装置２の耐圧特性が低下することを防ぐ。ガードリング６６ａ、６６ｂの形成本数は必要な耐圧特性によって変化し、図２に示すように２本形成される場合もあれば、３本以上が形成される場合もあれば、１本のみ形成される場合もある。
パッド領域１０から終端耐圧領域１８に至る範囲の半導体基板４の表面には、酸化膜５２が形成されている。酸化膜５２には、ガードリング６６ａ、６６ｂに対応する位置にコンタクトホール６２ａ、６２が形成されている。ガードリング６６ａ、６６ｂに対応する位置の酸化膜５２の表面には、導電性のフィールドプレート６４ａ、６４ｂが形成されている。ガードリング６６ａとフィールドプレート６４ａはコンタクトホール６２ａを通して導通している。ガードリング６６ａとフィールドプレート６４ａによってＦＬＲ６５ａが形成されている。ガードリング６６ｂとフィールドプレート６４ｂはコンタクトホール６２ｂを通して導通している。ガードリング６６ｂとフィールドプレート６４ｂによってＦＬＲ６５ｂが形成されている。
酸化膜５２の表面に、積層構造２０が形成されている。積層構造２０は、第１絶縁膜７４と導電膜７６と第２絶縁膜７８を順に積層することで構成されている。第１絶縁膜７４は、フィールドプレート６４ａ、６４ｂの表面を覆っている。積層構造２０の表面にパッド１２が形成されている。積層構造２０は、パッド１２と耐圧保持部６５を絶縁し、相互作用を遮断している。
【００２３】
本実施例の半導体装置２では、図１に示すように、半導体装置２をボンディング装置(図示されていない)にセットしてワイヤボンディング処理を実行する。ボンディング装置は、導電性ワイヤ１４をパッド１２に接続固定し、導電性ワイヤ１４の延長部分を切断する。それに先立って、導電性ワイヤ１４の図示しない端部は、外部回路に接続固定されている。ボンディング装置は、導電性ワイヤ１４をパッド１２に接続固定した後に、導電性ワイヤ１４の延長部分を引っ張って導電性ワイヤ１４を切断する。この際に、パッド１２に引き摺り痕２８が形成される。その様子を図８〜図１２のワイヤボンディング方法の手順を用いて説明する。
【００２４】
図８〜図１２は、外部回路１４６と半導体装置２をワイヤボンディングする方法を示す。図８に示すように、導電性ワイヤ１４はボンディング装置のクランプ１３８及びウェッジ・ツール１３４を通って、その先端がウェッジ・ツール１３４の底面１３４ａから突出している。クランプ１３８は導電性ワイヤ１４を把持する機能を持っている。クランプ１３８は支え１３６によってウェッジ・ツール１３４と連結されており、クランプ１３８とウェッジ・ツール１３４は相対的に移動できる。
このワイヤボンディング方法では、まず図９に示すように、ウェッジ・ツール１３４の底面１３４ａを外部回路１４６のパッド１４８に押し付け、導電性ワイヤ１４に超音波振動を加えてパッド１４８と導電性ワイヤ１４をボンディングする。パッド１４８の表面にボンディング痕１５０が形成される。
次に図１０に示すように、導電性ワイヤ１４とクランプ１３８とウェッジ・ツール１３４の全体を次のボンディング先である半導体装置２のパッド１２上に移動する。この際に、導電性ワイヤ１４はウェッジ・ツール１３４の底面１３４ａから引き出される。次に図１１に示すように、ウェッジ・ツール１３４の底面１３４ａを半導体装置２のパッド１２に押し付け、導電性ワイヤ１４に超音波振動を加えてパッド１２と導電性ワイヤ１４をボンディングする。パッド１２表面にボンディング痕１５２が形成される。
【００２５】
パッド１２に導電性ワイヤ１４をボンディング後、図１１に示すように、ウェッジ・ツール１３４をパッド１２上に置いたまま、クランプ１３８をウェッジ・ツール１３４に対して矢印１５４の方向に移動させる。これによりパッド１２とウェッジ・ツール１３４に挟まれた導電性ワイヤ１４は引きちぎられる。この際に、図１２に示すように、引きちぎられた導電性ワイヤ１４はパッド１２の表面に引き摺り痕２８を形成する。その後、ウェッジ・ツール１３４とクランプ１３８は一体となって矢印１５６の方向に引き上げられ、ワイヤボンディング方法を終了する。
図１３に示すように、パッド１２がボンディング痕１５２と同程度の面積である場合、引き摺り痕２８がパッド１２を超えて形成され、半導体装置２の表面の保護膜が損傷する。保護膜に損傷した場合、損傷から半導体装置２の内部に不純物などが進入し、半導体装置２の特性低下及び破損の原因となる。その為、パッド１２上で導電性ワイヤ１４を切断する場合には、引き摺り痕２８の形成範囲を含む程度にまでパッド１２を拡大して形成する必要がある。
【００２６】
半導体装置２のパッド１２に引き摺り痕２８が形成されるのは、導電性ワイヤ１４を引きちぎる場合に限らない。ウェッジ・ツール１３４に導電性ワイヤ１４を切断するためのワイヤ・カッタが存在し、導電性ワイヤ１４をカッタで切断する場合にも、引き摺り痕２８が形成されることがある。この場合でも、半導体装置２の保護膜に損傷が生じるのをさけるためには、パッド１２を拡大して引き摺り痕２８がパッド１２内に留まるようにしておく必要があった。
【００２７】
本実施例の半導体装置２でも、図１に示すように、導電性ワイヤ１４との接続固定に必要な領域だけではなく、引き摺り痕２８が形成される領域を含む程度に広いパッド１２を形成する。その為、引き摺り痕２８がパッド１２の外側に形成されることがない。半導体装置２の有効領域８に損傷が生じるのを防ぐことができる。
それに対して、図７は耐圧保持部６５の内側に位置するパッド５１２のサイズを図１の場合と同じサイズとし、しかも、パッド５１２を耐圧保持部６５の内側に留めた場合を示す。この場合、引き摺り痕２８がパッド１２の外側に形成され、有効領域８に損傷が生じてしまう。
【００２８】
本実施例の半導体装置２では、引き摺り痕２８が形成される領域を覆う程度に広く形成されたパッド１２を利用するとともに、パッド１２の一部が耐圧保持部６５上に形成されている。そのため、図６に示すようにパッド４１２の全てが耐圧保持部６５の内側に形成されていた従来技術の半導体装置４０２に比べて、本実施例のパッド領域１０の面積を縮小することができる。これによって、半導体装置２内の有効領域８の面積を拡大することができ、半導体装置２の電気的特性を向上することができる。
【００２９】
さらに本実施例の半導体装置２では、図２に示すように、耐圧保持部６５とパッド１２の間に積層構造２０が形成されている。積層構造２０は、耐圧保持部６５の側から第１絶縁膜７４と導電膜７６と第２絶縁膜７８の順に積層されて形成されており、これによって、耐圧保持部６５とパッド１２の間には、耐圧保持部６５のＦＬＲ６５ａ、６５ｂとパッド１２の両方から絶縁された導電膜７６が形成される。また、図１に示すように、本実施例の半導体装置２では、耐圧保持部６５上に形成される積層構造２０（導電膜７６を含む）が、耐圧保持部６５上に形成されるパッド１２に比べて広く形成されている。
【００３０】
耐圧保持部６５とパッド１２の間に導電物質で形成された層が存在しない場合、パッド１２から発生した電界が、パッド１２と対向する領域の耐圧保持部６５に局所的に印加される。この局所的な電界により耐圧保持部６５における半導体基板４内の電界分布が大きく変化すると、半導体装置の耐圧特性が悪化してしまう。
本実施例の半導体装置２では、耐圧保持部６５とパッド１２の間に導電膜７６が形成されている。その為、パッド１２から発生した電界は、耐圧保持部６５に直接的には印加されず、導電膜７６を介して耐圧保持部６５に印加される。また、図１に示すように、耐圧保持部６５上に形成されている導電膜７６が、耐圧保持部６５上に形成されているパッド１２に比べて広いことから、パッド１２から発生した電界は導電膜７６を通過する際に、その範囲が広がる。耐圧保持部６５に局所的な電界が印加されることを抑制することができる。この結果、耐圧保持部６５の電界分布が大きく変化することがなく、半導体装置２の耐圧特性が悪化することを防ぐことができる。
【００３１】
本実施例の半導体装置２では、第１絶縁膜７４と第２絶縁膜７８がポリイミドなどの誘電率の低い絶縁膜であることが好ましい。第２絶縁膜７８の誘電率が低いと、パッド１２の電荷によって導電膜７６が分極する程度を抑えることができる。第１絶縁膜７４の誘電率が低いと、導電膜７６の分極によって耐圧保持部６５の表面に帯電する電荷量を抑制することができる。パッド１２と耐圧保持部６５の間の相互作用を弱めることができる。パッド１２が耐圧保持部６５上に配置されることによる悪影響を実質的に防ぐことができる。
【００３２】
（第２実施例）
本発明の半導体装置では、パッド１２が耐圧保持部６５よりも外側の非有効領域６に形成されているともに、非有効領域６の半導体基板から絶縁されている部分をさらに備えていることが好ましい。
図３に、本発明の第２実施例の半導体装置１０２を示す。本実施例の半導体装置１０２では、パッド１１２が、耐圧保持部６５の内側から上部を通り越して外側にまで伸びている。パッド１１２と耐圧保持部６５の間、ならびに、パッド１１２と耐圧保持部６５よりも外側の非有効領域６の半導体基板の間に、第１実施例の半導体装置２と同様の積層構造１２０が形成されている。
本実施例の半導体装置１０２では、パッド１１２の少なくとも一部が非有効領域６に形成されていることによって、パッド領域１１０の面積をさらに縮小することができ、半導体装置１０２が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効領域１０８の面積をさらに拡大することができる。
【００３３】
（第３実施例）
本発明の半導体装置では、パッドのうちの耐圧保持部上に形成されている部分の形状において、耐圧保持部の周方向に測定した幅が、周方向に直交する方向に測定した幅よりも広いことが好ましい。
図４に、本発明の第３実施例の半導体装置２０２を示す。本実施例の半導体装置２０２では、パッド２１２の少なくとも一部が耐圧保持部６５上に形成されている。パッド２１２の耐圧保持部６５上に形成された部分では、該部分の周方向２３０に測定した幅Ｌ１と周方向２３０に直交する方向に測定した幅Ｌ２において、Ｌ１＞Ｌ２の関係を持って形成されている。また、パッド２１２と耐圧保持部６５の間には第１実施例の半導体装置２と同様な積層構造２２０が形成されている。この実施例では、導電性ワイヤ１４が、耐圧保持部６５の周方向２３０に引っ張ることによって切断されている。
本実施例の半導体装置２０２では、図４に示すように、耐圧保持部６５が半導体装置２０２の周方向２３０に沿って広く形成されている。その為、パッド２１２のうちの耐圧保持部６５上に形成されている部分を、周方向２３０に広く形成することによって、耐圧保持部６５の上にパッド２０２を広く形成することができる。これにより、耐圧保持部６５の内側に形成されるパッド領域２１０の面積をさらに縮小することができ、半導体装置２０２が機能するのに必要な半導体構造を製造できる有効領域２０８をさらに拡大することができる。
【００３４】
（第４実施例）
本発明の半導体装置では、積層構造が耐圧保持部の全域に亘って形成されていることが好ましい。
図５に、本発明の第３実施例の半導体装置３０２を示す。本実施例の半導体装置３０２では、パッド３１２の少なくとも一部が耐圧保持部６５上に形成されている。また、パッド３１２と耐圧保持部６５の間には第１実施例の半導体装置２と同様な積層構造３２０が形成されている。本実施例の半導体装置３０２では、積層構造３２０が耐圧保持部６５の全域に亘って形成されている。
本実施例の半導体装置３０２では、図５に示すように、積層構造３２０が耐圧保持部６５の全域に亘って形成されている。その為、導電膜７６と耐圧保持部６５が対向している領域の面積をさらに広げることができる。これにより、耐圧保持部６５に印加される電界をさらに弱めることができ、半導体装置３０２の耐圧特性が悪化してしまうことを防ぐことができる。
【００３５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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。
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み合わ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の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、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。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施例の半導体装置を示した図である。
【図２】第１実施例の半導体装置の断面図である。
【図３】第２実施例の半導体装置を示した図である。
【図４】第３実施例の半導体装置を示した図である。
【図５】第４実施例の半導体装置を示した図である。
【図６】従来技術の半導体装置を示した図である。
【図７】従来技術の半導体装置を示した図である。
【図８】ワイヤボンディング方法の手順を示した図である。
【図９】ワイヤボンディング方法の手順を示した図である。
【図１０】ワイヤボンディング方法の手順を示した図である。
【図１１】ワイヤボンディング方法の手順を示した図である。
【図１２】ワイヤボンディング方法の手順を示した図である。
【図１３】ワイヤボンディング方法における従来技術の問題点を示す。
【符号の説明】
【００３７】
２・・・・・半導体装置
４・・・・・半導体基板
６・・・・・非有効領域
８・・・・・有効領域
１０・・・・パッド領域
１２・・・・パッド
１４・・・・導電性ワイヤ
１６・・・・エミッタ電極パッド
１８・・・・終端耐圧領域
２０・・・・積層構造
２２・・・・導電性ワイヤ
２４・・・・対応領域
２６・・・・拡大領域
２８・・・・引き摺り痕
４２・・・・コレクタ電極
４４・・・・コレクタ領域
４６・・・・ドリフト領域
４８・・・・ボディ領域
５０・・・・ｐ型拡散領域
５２・・・・酸化膜
５４・・・・エミッタ領域
５６・・・・トレンチ
５８・・・・トレンチゲート電極
６０・・・・ゲート絶縁膜
６２・・・・コンタクトホール
６２ａ、６２ｂ・・・コンタクトホール
６４・・・・フィールドプレート
６４ａ、６４ｂ・・・フィールドプレート
６５・・・・耐圧保持部
６５ａ、６５ｂ・・・ＦＬＲ
６６・・・・ガードリング
６６ａ、６６ｂ・・・ガードリング
７４・・・・第１絶縁膜
７６・・・・導電膜
７８・・・・第２絶縁膜
１０２・・・半導体装置
１０８・・・有効領域
１１０・・・パッド領域
１１２・・・パッド
１２０・・・積層構造
１３４・・・ウェッジ・ツール
１３４ａ・・・ウェッジ・ツールの底面
１３６・・・支え
１３８・・・クランプ
１４６・・・外部回路
１４８・・・リード
１５０・・・ボンディング痕
１５２・・・ボンディング痕
１５４・・・矢印
１５６・・・矢印
２０２・・・半導体装置
２０８・・・有効領域
２１０・・・パッド領域
２１２・・・パッド
２２０・・・積層構造
２３０・・・周方向
３０２・・・半導体装置
３１２・・・パッド
３２０・・・積層構造
４０２・・・半導体装置
４１２・・・パッド
５１２・・・パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面の外周の内側を一巡している耐圧保持部と、
前記耐圧保持部よりも内側に形成されており、前記半導体基板内に形成されている複数の半導体領域を組み合わせて構成されている半導体素子と、
前記耐圧保持部よりも内側から少なくとも前記耐圧保持部上に伸びており、前記半導体素子を構成する少なくとも一つの半導体領域に導通しているとともに、前記耐圧保持部から絶縁されているパッドと、
少なくとも前記耐圧保持部の半導体基板と前記パッド間に形成されており、前記半導体基板の側から第１絶縁膜と導電膜と第２絶縁膜の順に積層されている積層構造と、
を備えている半導体装置。
【請求項２】
前記導電膜は、前記パッドのうちの前記耐圧保持部上に形成されている部分に対応する対応領域と、その対応領域から前記耐圧保持部上に広がっている拡大領域を備えていることを特徴とする請求項１の半導体装置。
【請求項３】
前記パッドは、前記耐圧保持部よりもさらに外側に伸びており、前記耐圧保持部よりも外側に位置しているパッドが前記半導体基板から絶縁されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記パッドのうちの前記耐圧保持部上に形成されている部分の形状において、前記耐圧保持部の周方向に測定した幅が、前記周方向に直交する方向に測定した幅よりも広いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１絶縁膜と導電膜と第２絶縁膜が、前記耐圧保持部の全域に亘って形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１】
半導体基板の表面の外周の内側を一巡している耐圧保持部と、
前記耐圧保持部よりも内側に形成されており、前記半導体基板内に形成されている複数の半導体領域を組み合わせて構成されている半導体素子と、
前記耐圧保持部よりも内側から少なくとも前記耐圧保持部上に伸びており、前記半導体素子を構成する少なくとも一つの半導体領域に導通しているとともに、前記耐圧保持部から絶縁されているパッドと、
少なくとも前記耐圧保持部の半導体基板と前記パッド間に形成されており、前記半導体基板の側から第１絶縁膜と導電膜と第２絶縁膜の順に積層されている積層構造と、
を備えている半導体装置。
【請求項２】
前記導電膜は、前記パッドのうちの前記耐圧保持部上に形成されている部分に対応する対応領域と、その対応領域から前記耐圧保持部上に広がっている拡大領域を備えていることを特徴とする請求項１の半導体装置。
【請求項３】
前記パッドは、前記耐圧保持部よりもさらに外側に伸びており、前記耐圧保持部よりも外側に位置しているパッドが前記半導体基板から絶縁されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記パッドのうちの前記耐圧保持部上に形成されている部分の形状において、前記耐圧保持部の周方向に測定した幅が、前記周方向に直交する方向に測定した幅よりも広いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１絶縁膜と導電膜と第２絶縁膜が、前記耐圧保持部の全域に亘って形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１４１２５６（Ｐ２００９−１４１２５６Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１８４７１（Ｐ２００７−３１８４７１）
【出願日】平成１９年１２月１０日（２００７．１２．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１０日（２００７．１２．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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