半导体装置、电力变换装置制造方法及图纸

即使在由于通电或者开关动作等而施加应力的情况下，仍适当地维持电极层的连接状态。半导体装置具备：第1导电类型的半导体层；上表面构造，形成于半导体层的表层；以及上表面电极，覆盖上表面构造地形成，上表面电极具备：第1电极，形成于半导体层的上表面；以及第2电极，覆盖第1电极的上表面地形成，在第1电极的上表面形成第1凹部，第1凹部的侧面是锥形形状，第2电极覆盖包括第1凹部内的第1电极的上表面地形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置、电力变换装置
本申请说明书公开的技术涉及半导体装置，例如涉及电力用半导体装置。
技术介绍
为了能够实现半导体装置的高耐压化、低损耗化以及高温环境下的使用等，在向金属-氧化膜-半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor、即MOSFET)或者肖特基势垒二极管(Schottkybarrierdiode、即SBD)等电力用半导体装置的应用中利用耐电压以及耐热性比使用硅(Si)的半导体基板的半导体装置更优良的使用碳化硅(SiC)的半导体基板的半导体装置。例如，在耐压1kV以上且1.2kV以下程度的SiC-MOSFET的情况下，得到5mΩcm2以下的导通电阻，在与同耐压的Si-MOSFET或者Si-绝缘栅极型双极性晶体管(insulatedgatebipolartransistor、即IGBT)比较时，电阻值是一半以下。通过使用SiC的半导体基板，相比于使用Si的情况能够大幅降低导通电阻的理由在于，SiC具有高的绝缘破坏电场，所以能够比使用Si的情况使用于实现同耐压的耐压层(即漂移层)薄，进而能够提高耐压层的杂质掺杂量等。认为今后，通过实现在制造成本的方面的改善、工艺技术的提高以及其他性能的提高，作为逆变器零件而使用Si的IGBT的大半的置换会发展。另一方面，在将这样的表背导通型的电力用半导体装置安装到电路基板等的情况下，通过在电路基板上焊接电力用半导体装置的背面并用铝线等对电力用半导体装置的表面进行线键合来电连接。近年来，电力用半导体装置的通电性能提高，所以逐渐采用通过对电力用半导体装置的表面和背面这两面进行焊接，使嵌入有电力用半导体装置的电力用半导体模块的通电性能或者散热性能提高的构造(参照例如专利文献1)。在对电力用半导体装置的两面进行焊接的情况下，在形成于电力用半导体装置的表面的电极层，为了焊接需要几μm程度的Ni(镍)膜。在对镍膜进行成膜的情况下，在蒸镀或者溅射等真空成膜方式下成膜速度慢，在生产性或者制造成本的方面仍有问题。因此，作为可高速成膜的湿式成膜法的镀覆得到注目。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-019829号公报
技术实现思路
在耐电压以及耐热性比使用Si的情况更优良的、使用SiC的半导体基板的半导体装置中，活用SiC具有的高的绝缘破坏电场，开发更小型且高效的装置。因此，逐渐采用通过对电力用半导体装置的两面进行焊接，提高嵌入有电力用半导体装置的电力用半导体模块的通电性能或者散热性能的构造，但如上所述，需要在形成于电力用半导体装置的表面的电极层为了焊接形成几μm程度的镍膜而作为进一步的电极层。在开关动作时，SiC可高温动作，所以开关动作时的温度变化比Si更大，从而半导体装置从周围的密封树脂或者引线框架接受的应力变大，所以有时起因于该应力而上述镍膜从电力用半导体装置的表面中的电极层剥离。本申请说明书公开的技术是为了解决如以上记载那样的问题而完成的，其目的在于提供用于即使在由于通电或者开关动作等而施加应力的情况下仍适当地维持电极层的连接状态的技术。本申请说明书公开的技术的第1方式具备：第1导电类型的半导体层；上表面构造，形成于所述半导体层的至少表层；以及上表面电极，至少覆盖所述上表面构造地形成，所述上表面电极具备：第1电极，形成于所述半导体层的至少上表面；以及第2电极，覆盖所述第1电极的上表面地形成，在所述第1电极的上表面形成至少1个第1凹部，所述第1凹部的侧面是锥形形状，所述第2电极覆盖包括所述第1凹部内的所述第1电极的上表面地形成。本申请说明书公开的技术的第2方式具备：第1导电类型的半导体层；上表面构造，形成于所述半导体层的至少表层；以及上表面电极，至少覆盖所述上表面构造地形成，所述上表面电极具备：第1电极，形成于所述半导体层的至少上表面；以及第2电极，覆盖所述第1电极的上表面地形成，在所述第1电极的上表面形成至少1个第1凹部和宽度比所述第1凹部窄的至少1个第2凹部，所述第2电极覆盖包括所述第1凹部和所述第2凹部的所述第1电极的上表面地形成。本申请说明书公开的技术的第3方式具备：变换电路，具有上述半导体装置，并且变换输入的电力而输出；驱动电路，将用于驱动所述半导体装置的驱动信号输出给所述半导体装置；以及控制电路，将用于控制所述驱动电路的控制信号输出给所述驱动电路。本申请说明书公开的技术的第1方式具备：第1导电类型的半导体层；上表面构造，形成于所述半导体层的至少表层；以及上表面电极，至少覆盖所述上表面构造地形成，所述上表面电极具备：第1电极，形成于所述半导体层的至少上表面；以及第2电极，覆盖所述第1电极的上表面地形成，在所述第1电极的上表面形成至少1个第1凹部，所述第1凹部的侧面是锥形形状，所述第2电极覆盖包括所述第1凹部内的所述第1电极的上表面地形成。根据这样的结构，即使在由于通电或者开关动作等而施加应力的情况下，也能够通过也在形成于第1电极的上表面的凹部内形成第2电极的结构使第1电极和第2电极的接触面积增大并且缓和施加到该接触部分的应力。因此，能够在适当的状态下维持第1电极和第2电极的连接，所以能够抑制半导体装置的电极的剥离并且提高半导体装置的可靠性。本申请说明书公开的技术的第2方式具备：第1导电类型的半导体层；上表面构造，形成于所述半导体层的至少表层；以及上表面电极，至少覆盖所述上表面构造地形成，所述上表面电极具备：第1电极，形成于所述半导体层的至少上表面；以及第2电极，覆盖所述第1电极的上表面地形成，在所述第1电极的上表面形成至少1个第1凹部和宽度比所述第1凹部窄的至少1个第2凹部，所述第2电极覆盖包括所述第1凹部和所述第2凹部的所述第1电极的上表面地形成。根据这样的结构，能够使第1电极和第2电极的接触面积增大并且缓和施加到该接触部分的应力。因此，能够在适当的状态下维持第1电极和第2电极的连接。本申请说明书公开的技术的第3方式具备：变换电路，具有上述半导体装置并且变换输入的电力而输出；驱动电路，将用于驱动所述半导体装置的驱动信号输出给所述半导体装置；以及控制电路，将用于控制所述驱动电路的控制信号输出给所述驱动电路。根据这样的结构，能够使第1电极和第2电极的接触面积增大并且缓和施加到该接触部分的应力。因此，能够在适当的状态下维持第1电极和第2电极的连接。与本申请说明书公开的技术有关的目的、特征、方面以及优点通过以下所示的详细的说明和附图将变得更加明确。附图说明图1是概略地示出与实施方式有关的半导体装置的结构的例子的剖面图。图2是半导体装置的结构中的与角度θ的定义有关的剖面图。图3是半导体装置的结构中的与角度θ的定义有关的剖面图。图4是半导体装置的结构中的与角度θ的定义有关的剖面图。图5是示出与实施方式有关的半导体装置的制造工序的例子的流程图。图6是示出与实施方式有关的半导体装置的制造工序的例子的剖面图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，具备：/n第1导电类型的半导体层(1、2、2Y)；/n上表面构造(3、3Y、4、4Y、5、5Y、6、6Y、20、20W、20Y、20Z)，形成于所述半导体层(1、2、2Y)的至少表层；以及/n上表面电极(7、7A、7E、7F、7G、7Y、10、10Y)，至少覆盖所述上表面构造(3、3Y、4、4Y、5、5Y、6、6Y、20、20W、20Y、20Z)地形成，/n所述上表面电极(7、7A、7E、7F、7G、7Y、10、10Y)具备：/n第1电极(7、7A、7E、7F、7G、7Y)，形成于所述半导体层(1、2、2Y)的至少上表面；以及/n第2电极(10、10Y)，覆盖所述第1电极(7、7A、7E、7F、7G、7Y)的上表面地形成，/n在所述第1电极(7、7A、7E、7F、7G、7Y)的上表面形成至少1个第1凹部(8、8Y)，/n所述第1凹部(8、8Y)的侧面是锥形形状，/n所述第2电极(10、10Y)覆盖包括所述第1凹部(8、8Y)内的所述第1电极(7、7A、7E、7F、7G、7Y)的上表面地形成。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180315 JP 2018-0475391.一种半导体装置，具备：
第1导电类型的半导体层(1、2、2Y)；
上表面构造(3、3Y、4、4Y、5、5Y、6、6Y、20、20W、20Y、20Z)，形成于所述半导体层(1、2、2Y)的至少表层；以及
上表面电极(7、7A、7E、7F、7G、7Y、10、10Y)，至少覆盖所述上表面构造(3、3Y、4、4Y、5、5Y、6、6Y、20、20W、20Y、20Z)地形成，
所述上表面电极(7、7A、7E、7F、7G、7Y、10、10Y)具备：
第1电极(7、7A、7E、7F、7G、7Y)，形成于所述半导体层(1、2、2Y)的至少上表面；以及
第2电极(10、10Y)，覆盖所述第1电极(7、7A、7E、7F、7G、7Y)的上表面地形成，
在所述第1电极(7、7A、7E、7F、7G、7Y)的上表面形成至少1个第1凹部(8、8Y)，
所述第1凹部(8、8Y)的侧面是锥形形状，
所述第2电极(10、10Y)覆盖包括所述第1凹部(8、8Y)内的所述第1电极(7、7A、7E、7F、7G、7Y)的上表面地形成。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
还具备第2凹部(15)，该第2凹部(15)形成于包括所述第1凹部(8、8Y)内的所述第1电极(7A、7G)的上表面，并且宽度比所述第1凹部(8、8Y)窄。


3.一种半导体装置，具备：
第1导电类型的半导体层(1、2、2Y)；
上表面构造(3、3Y、4、4Y、5、5Y、6、6Y、20、20W、20Y、20Z)，形成于所述半导体层(1、2、2Y)的至少表层；以及
上表面电极(7A、7G、10、10Y)，至少覆盖所述上表面构造(3、3Y、4、4Y、5、5Y、6、6Y、20、20W、20Y、20Z)地形成，
所述上表面电极(7A、7G、10、10Y)具备：
第1电极(7A、7G)，形成于所述半导体层(1、2、2Y)的至少上表面；以及
第2电极(10、10Y)，覆盖所述第1电极(7A、7G)的上表面地形成，
在所述第1电极(7A、7G)的上表面形成至少1个第1凹部(8、8Y)和宽度比所述第1凹部(8、8Y)窄的至少1个第2凹部(15)，
所述第2电极(10、10Y)覆盖包括所述第1凹部(8、8Y)和所述第2凹部(15)的所述第1电极(7A、7G)的上表面地形成。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：中田和成，田口健介，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP