[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及能够增大发射极电极的半导体装置及其制造方法。

背景技术

在逆变器等的电力变换装置中使用IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极晶体管)(例如，参照专利文献1)。为了提高该IGBT的工作性能，进行了IGBT单元的结构的重新研究、晶片厚度的合理化。可是，根据这些手段的性能提高正在不断接近极限。因此，研究增大相对于芯片面积的发射极电极的面积，降低电流密度的方案。

专利文献1：日本特开2008-135536号公报

为了不增大芯片而增大发射极电极，只要减小栅极焊盘、栅极布线以及终端区域(terminating region)即可。可是，栅极焊盘的大小被与外部的连接面积、例如Al引线的线径所制约。此外，当减少栅极布线的根数时，导致并联连接的IGBT单元间的不平衡工作。而且，根据IGBT的额定电流，在ON和OFF的切换时的数μsec中有时流过数A的栅极电流，因此栅极布线的宽度受到电迁移的制约。此外，使终端区域为纵方向的N-层的厚度以下在原理上是不可能的。进而，当使终端区域过小时，担心有品质上的问题。因此，不能够增大发射极电极。

此外，近年来，有许多应用了传递模塑(transfer molding)技术的制品。可是，由于模塑树脂和半导体衬底的热膨胀系数的差，模塑树脂的应力导致半导体衬底上的电极随时间经过而剥落(slide，滑动)。为了防止该情况，对电极进行薄膜化，减小阶梯差。可是，由于担心上述栅极布线的宽度的限制、在引线键合时向单元部的损伤，所以电极的薄膜化有极限。此外，也考虑利用聚酰亚胺涂覆来保护布线，但这成为成本上升的要因。

发明内容

本发明正是为了解决上述那样的课题而完成的，其第一目的在于获得一种能够增大发射极电极的半导体装置及其制造方法。本发明的第二目的在于获得一种能够防止模塑树脂的应力导致的电极的滑动的半导体装置及其制造方法。

本发明的半导体装置的特征在于，具备：半导体衬底；多个IGBT单元，在上述半导体衬底上形成，分别具有栅极电极和第一发射极电极；第一栅极布线，在上述半导体衬底上形成，连接于上述栅极电极；层间绝缘膜，覆盖上述第一发射极电极和上述第一栅极布线；以及第二发射极电极，在上述层间绝缘膜上形成，经由上述层间绝缘膜的开口连接于上述第一发射极电极，上述第二发射极电极隔着上述层间绝缘膜在上述第一栅极布线的上方延伸。

通过本发明，能够增大发射极电极。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的半导体装置的上视图。

图2是表示图1的区域A中的n型Si衬底的表面的扩大上视图。

图3是沿着图1和图2的B-B′的剖视图。

图4是沿着图1和图2的C-C′的剖视图。

图5是沿着图1的D-D′的剖视图。

图6是表示图1的区域E中的n型Si衬底的表面的扩大上视图。

图7是沿着图1和图6的F-F′的剖视图。

图8是沿着图1和图6的G-G′的剖视图。

图9是表示本发明的实施方式1的半导体装置的制造工序的剖视图。

图10是表示本发明的实施方式1的半导体装置的制造工序的剖视图。

图11是表示本发明的实施方式1的半导体装置的制造工序的剖视图。

图12是表示第一比较例的半导体装置的上视图。

图13是沿着图12的H-H′的剖视图。

图14是沿着图12的I-I′的剖视图。

图15是表示本发明的实施方式2的半导体装置的上视图。

图16是表示本发明的实施方式3的半导体装置的剖视图。

图17是表示本发明的实施方式4的半导体装置的剖视图。

图18是表示本发明的实施方式4的半导体装置的制造工序的剖视图。

图19是表示本发明的实施方式4的半导体装置的制造工序的剖视图。

图20是表示本发明的实施方式4的半导体装置的制造工序的剖视图。

图21是表示第二比较例的半导体装置的剖视图。

附图标记说明

10  n型Si衬底(半导体衬底)

12、14、16  下层栅极布线(第一栅极布线)

18、88  上层栅极布线(第三栅极布线)

20  第二发射极电极

24  IGBT单元

46  栅极电极

54  第一发射极电极

56  下层栅极布线(第二栅极布线)

58、60、62、64、110、112、114  第一场板电极