[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置，特别是涉及降低装置的电阻实现高可靠性化的半导体装置。

背景技术

分立半导体的半导体装置(半导体芯片)多将分别与输入端子和输出端子连接的电极分别设于芯片的两主面(表面和背面)，但也知有将两电极设于芯片的一主面上，可进行倒装片安装等的类型。

参照图12，以MOSFET为例说明可进行现有的倒装片安装的类型的半导体装置。

在n+性半导体衬底133的上面设置n-型外延层，设定漏极区域134，并设置p型沟道层135。制作从沟道层135表面到达漏极区域134的槽136，将槽136的内壁由栅极氧化膜137覆盖，在槽136内设置栅极电极138，形成各晶格132。在与槽136邻接的沟道层135表面形成n+型源极区域139及p型体区140。槽136上由层间绝缘膜141覆盖。

源极电极142通过Al等喷溅而设置，且与各晶格132的源极区域139连接设置。栅极焊盘电极148是由与源极电极142相同的工序形成的电极，使栅极电极延伸进行接触。漏极焊盘电极114是由与源极电极142相同的工序形成的电极，其设于半导体芯片外周的外环115上。

源极补片电极111是与源极电极142接触的焊锡补片。在源极电极142上，在氮化膜156上设置接触孔，且设置成为焊锡底层的底层电极110，形成焊锡补片。栅极补片电极112及漏极补片电极113也为与源极补片电极111同样设置的焊锡补片。

金属板116将比Cu、Fe、Al等芯片尺寸小的金属片与晶片上的芯片配置的坐标一致地粘贴在半导体芯片的背面。利用该金属片116可降低漏极电阻。

这样，通过在半导体衬底(半导体芯片)的第一主面侧设置与输入端子及输出端子连接的电极(源极电极及漏极电极)、及根据情况设置与控制端子连接的电极(栅极电极)等与全部端子连接的电极，可倒装片安装该芯片。专利文献1；特开2002-368218号公报

图13是表示分立半导体的MOSFET中与输入端子IN连接的电极(例如源极电极S)及与输出端子OUT连接的电极(例如漏极电极D)的配置和形成于衬底上的电流经路的电阻成分的概略的图。

图13(A)是将源极电极S及漏极电极D分别设于第一主面Sf1及第二主面Sf2上的情况，图13(B)是将源极电极S及漏极电极D都设于第一主面Sf1上的情况。

衬底上，在高浓度半导体衬底HS上层叠低浓度半导体层LS，在低浓度半导体层LS表面设置MOSFET的元件区域e。

在图13(A)的情况中，如箭头所示，形成从第一主面Sf1侧的源极电极s通过低浓度半导体层LS、高浓度半导体衬底HS到达第二主面Sf2侧的漏极电极D的电流经路。因此，该情况下，作为从MOSFET的源极电极S向漏极电极D的电阻成分，主要为衬底的深度(垂直)方向的电阻Ra。

在这样现有的功率MOSFET中，由于漏极电极D从半导体芯片的背面(第二主面Sf2)取出，故电路经路沿衬底的深度(垂直)方向形成。因此，该情况下，为进一步降低漏极电阻，而使背面的漏极电极D的厚度尽可能薄地形成。

例如，在将使粘接性提高的Ti、防止焊锡向Si侧扩散的Ni分别形成为的膜厚后，将Au形成为的膜厚。

在例如将该半导体芯片倒装片安装时，需要将漏极电极D设于与源极电极S相同的平面上。该情况下，电流经路在源极一衬底一漏极上形成，但如图13(A)所示，在背面的金属层(漏极电极D)的膜厚薄的状态下，电阻值增大。

另一方面，图13(B)表示适于倒装片安装的结构，例如是图12所示的现有结构的情况。这样，在芯片的第一主面Sf1侧设置源极电极s及漏极电极D的结构中，如箭头所示，形成从第一主面Sf1侧的源极电极S到达低浓度半导体层LS、高浓度半导体衬底HS、且再次从低浓度半导体层LS到达漏极电极D的电流经路。因此，该情况下，从MOSFET的源极电极S朝漏极电极D的电阻成分成为衬底在垂直方向的电阻Ra、Rc及衬底在水平方向的电阻Rb的合成电阻。因此，在与图13(A)进行比较的情况下，衬底水平方向的电阻Rb也给予器件整体的电阻大幅度的影响。

因此，为降低电阻Rb，而在衬底的第二主面Sf2(背面)设置低电阻的金属板116(参照图12)。它们例如是Cu、Fe、Al或Ag等。