半导体装置以及电力变换装置制造方法及图纸

半导体基板(30)具有第1面(S1)和具有内侧区域(RI)和外侧区域(RO)的第2面(S2)。半导体基板(30)具备具有第1导电类型的漂移层(1)和具有第2导电类型的终端阱区域(2)。终端阱区域(2)具有从内侧区域(RI)与外侧区域(RO)之间向外侧区域(RO)延伸的部分。第1电极(8)设置于第1面(S1)上。第2电极(5)设置于内侧区域(RI)的至少一部分之上，向终端阱区域(2)电连接，具有位于内侧区域(RI)和外侧区域(RO)的边界上的缘。周边构造(7、7M)离开第2电极(5、50)而设置于外侧区域(RO)的一部分之上。表面保护膜(6)覆盖第2电极(5)的缘，至少部分性地覆盖外侧区域(RO)，通过周边构造(7)被陷入。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置以及电力变换装置
本专利技术涉及半导体装置以及电力变换装置，特别涉及具有表面保护膜的半导体装置和使用该半导体装置的电力变换装置。
技术介绍
已知在功率器件等中使用的纵型的半导体装置中，为了确保耐压，在n型的半导体层内的所谓终端区域设置p型的保护环区域(终端阱区域)(例如参照日本特开2013-211503号公报(专利文献1))。由此，通过由半导体层和保护环区域的pn结形成的耗尽层，缓和被施加逆向电压时的电场。另外，在上述公报记载的肖特基势垒二极管(SBD)中，表面电极中的、进行线键合的一部分的区域以外被作为表面保护膜的聚酰亚胺覆盖。另外，还有时将其进而用凝胶等密封树脂密封。此外，这样的表面保护膜以及密封树脂不限于应用于SBD，还能够应用于MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor：金属-氧化物-半导体场效应晶体管)等其他半导体装置。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-211503号公报
技术实现思路
上述聚酰亚胺等表面保护膜或者凝胶等密封树脂在高湿度下易于包含水分。该水分可能对表面电极造成恶劣影响。具体而言，有时表面电极向水分中溶解或者由于水分和表面电极反应而产生绝缘物的析出反应。在这样的情况下，在表面电极和表面保护膜的界面易于引起表面保护膜的剥离。由于该剥离形成的空洞作为泄漏通道发挥作用，从而可能损害半导体装置的绝缘可靠性。本专利技术是为了解决如以上的课题而完成的，其一个目的在于提供能够提高绝缘可靠性的半导体装置。本专利技术的半导体装置具有半导体基板、第1电极、第2电极、周边构造以及表面保护膜。半导体基板具有第1面以及与第1面相反且具有内侧区域和内侧区域的外侧的外侧区域的第2面。半导体基板包括具有第1导电类型的漂移层和具有与第1导电类型不同的第2导电类型的终端阱区域。终端阱区域在第2面上具有从内侧区域与外侧区域之间向外侧区域延伸的部分。第1电极设置于半导体基板的第1面上。第2电极设置于半导体基板的内侧区域的至少一部分之上，向终端阱区域电连接，具有位于内侧区域和外侧区域的边界上的缘。周边构造离开第2电极而设置于半导体基板的外侧区域的一部分之上。表面保护膜覆盖第2电极的缘，至少部分性地覆盖半导体基板的外侧区域，通过周边构造被陷入，由与周边构造的材料不同的绝缘材料构成。根据本专利技术，表面保护膜由与周边构造的材料不同的材料构成。由此，作为表面保护膜的材料，能够适当地选择缓和由于来自外部环境的影响产生的应力的能力优良的材料。另一方面，周边构造的材料可以与表面保护膜的材料不同，所以能够优先难以产生周边构造从半导体基板剥离而选择。在此，周边构造陷入于表面保护膜，所以难以产生表面保护膜从周边构造剥离。因此，即使表面保护膜在第2电极的外周端附近开始剥离，仍防止该剥离超过周边构造附近而伸展到外侧。因此，在从周边构造到外侧，维持利用表面保护膜的绝缘保护。因此，能够提高半导体装置的绝缘可靠性。本专利技术的目的、特征、方式以及优点通过以下的详细说明和附图将变得更加明确。附图说明图1是将作为本专利技术的实施方式1中的半导体装置的SBD的结构沿着图2的线I-I概略地示出的部分剖面图。图2是概略地示出作为本专利技术的实施方式1中的半导体装置的SBD的结构的顶视图。图3是概略地示出图1的SBD中的最大耗尽层的分布的例子的部分剖面图。图4是示出作为本专利技术的实施方式1中的半导体装置的变形例的SBD的部分剖面图。图5是示出作为本专利技术的实施方式1中的半导体装置的变形例的SBD的部分剖面图。图6是示出作为本专利技术的实施方式1中的半导体装置的变形例的SBD的顶视图。图7是概略地示出作为本专利技术的实施方式2中的半导体装置的SBD的结构的部分剖面图。图8是示出作为本专利技术的实施方式2中的半导体装置的变形例的SBD的部分剖面图。图9是示出作为本专利技术的实施方式2中的半导体装置的变形例的SBD的部分剖面图。图10是概略地示出作为本专利技术的实施方式3中的半导体装置的SBD的结构的部分剖面图。图11是示出作为本专利技术的实施方式3中的半导体装置的变形例的SBD的部分剖面图。图12是概略地示出作为本专利技术的实施方式4中的半导体装置的SBD的结构的部分剖面图。图13是示出作为本专利技术的实施方式4中的半导体装置的变形例的SBD的部分剖面图。图14是示出作为本专利技术的实施方式4中的半导体装置的变形例的SBD的部分剖面图。图15是将作为本专利技术的实施方式5中的半导体装置的MOSFET的结构沿着图16的线XV-XV概略地示出的部分剖面图。图16是概略地示出作为本专利技术的实施方式5中的半导体装置的MOSFET的结构的顶视图。图17是概略地示出包含于图15的结构的组件单元的结构的部分剖面图。图18是概略地示出作为本专利技术的实施方式6中的半导体装置的MOSFET的结构的部分剖面图。图19是示出作为本专利技术的实施方式6中的半导体装置的变形例的MOSFET的部分剖面图。图20是概略地示出应用本专利技术的实施方式7所涉及的电力变换装置的电力变换系统的结构的框图。(符号说明)S1：背面(第1面)；S2：表面(第2面)；RA：活性区域；UC：组件单元；RI：内侧区域；RO：外侧区域；MDL：最大耗尽层；1：漂移层；2、20：终端阱区域；2a、21a：低浓度部分；2b、21b：高浓度部分；3：场绝缘膜；3i：内侧开口部；3o：外侧开口部；5、50：表面电极；5a：肖特基电极；5b：电极焊盘；6：表面保护膜；7、7M：周边构造；7a：部分(第1部分)、7b：部分(第2部分)；7i：内侧部分；7o：外侧部分；7r：凹部；8：背面电极；9：元件阱区域；11：源极区域；12：栅极绝缘膜；13：栅极电极；14：层间绝缘膜；15：抗湿绝缘膜；19：接触区域；21：边界部分；22：延长部分；30：外延基板(半导体基板)；31：单晶基板(支撑基板)；32：外延层(半导体层)；51：源极电极(主电极部)；52：栅极布线电极(控制布线电极部)；52p：栅极焊盘；52w：栅极布线；100～103、200～202、300、301、400～402：SBD(半导体装置)；500、600、601：MOSFET(半导体装置)；1000：电源；2000：电力变换装置；2001：主变换电路；2002：驱动电路；2003：控制电路；3000：负载。具体实施方式以下，参照附图说明实施方式。此外，附图是示意地示出的图，在不同的附图中分别示出的图像的尺寸以及位置的相互关系未必正确地记载，而可适当地变更。另外，在以下的说明中，对同样的构成要素附加相同的符号而图示，它们的名称以及功能也相同。因此，有时省略关于它们的详细的说明。另外，在本说明书中，在称为“～上”以及“将～覆盖”的情况下，不妨碍在构成要素之间存在介在物。例如，在记载为“设置于A上的B”或者“A覆盖B”的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置(100～103、200～202、300、301、400～402、500、600、601)，其特征在于，/n具备半导体基板(30)，该半导体基板(30)具有：/n第1面(S1)；以及/n第2面(S2)，与所述第1面相反，具有内侧区域(RI)和所述内侧区域的外侧的外侧区域(RO)，/n所述半导体基板(30)包括：/n漂移层(1)，具有第1导电类型；/n终端阱区域(2、20)，具有与所述第1导电类型不同的第2导电类型，在所述第2面(S2)上具有从所述内侧区域(RI)与所述外侧区域(RO)之间向所述外侧区域(RO)延伸的部分，/n所述半导体装置(100～103、200～202、300、301、400～402、500、600、601)还具备：/n第1电极(8)，设置于所述半导体基板(30)的所述第1面(S1)上；/n第2电极(5、50)，设置于所述半导体基板(30)的所述内侧区域(RI)的至少一部分之上，向所述终端阱区域(2、20)电连接，具有位于所述内侧区域(RI)和所述外侧区域(RO)的边界上的缘；/n周边构造(7、7M)，离开所述第2电极(5、50)而设置于所述半导体基板(30)的所述外侧区域(RO)的一部分之上；以及/n表面保护膜(6)，覆盖所述第2电极(5、50)的所述缘，至少部分性地覆盖所述半导体基板(30)的所述外侧区域(RO)，通过所述周边构造(7、7M)被陷入，由与所述周边构造(7、7M)的材料不同的绝缘材料构成。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置(100～103、200～202、300、301、400～402、500、600、601)，其特征在于，
具备半导体基板(30)，该半导体基板(30)具有：
第1面(S1)；以及
第2面(S2)，与所述第1面相反，具有内侧区域(RI)和所述内侧区域的外侧的外侧区域(RO)，
所述半导体基板(30)包括：
漂移层(1)，具有第1导电类型；
终端阱区域(2、20)，具有与所述第1导电类型不同的第2导电类型，在所述第2面(S2)上具有从所述内侧区域(RI)与所述外侧区域(RO)之间向所述外侧区域(RO)延伸的部分，
所述半导体装置(100～103、200～202、300、301、400～402、500、600、601)还具备：
第1电极(8)，设置于所述半导体基板(30)的所述第1面(S1)上；
第2电极(5、50)，设置于所述半导体基板(30)的所述内侧区域(RI)的至少一部分之上，向所述终端阱区域(2、20)电连接，具有位于所述内侧区域(RI)和所述外侧区域(RO)的边界上的缘；
周边构造(7、7M)，离开所述第2电极(5、50)而设置于所述半导体基板(30)的所述外侧区域(RO)的一部分之上；以及
表面保护膜(6)，覆盖所述第2电极(5、50)的所述缘，至少部分性地覆盖所述半导体基板(30)的所述外侧区域(RO)，通过所述周边构造(7、7M)被陷入，由与所述周边构造(7、7M)的材料不同的绝缘材料构成。


2.根据权利要求1所述的半导体装置(300、301、400～402、600、601)，其特征在于，
所述周边构造(7M)由具有导电性的材料构成。


3.根据权利要求1或者2所述的半导体装置(100～103、200～202、300、301、400～402、500、600、601)，其特征在于，
所述周边构造(7、7M)的外周端位于比所述终端阱区域(2、20)的外周端靠内周侧。


4.根据权利要求3所述的半导体装置(100～103、200～202、300、301、400～402、500、600、601)，其特征在于，
将在向所述半导体装置(100～103、200～202、300、301、400～402、500、600、601)施加了最大电压时从所述漂移层(1)和所述终端阱区域(2、20)的边界延伸的耗尽层定义为最大耗尽层(MDL)，
所述周边构造(7、7M)离开所述最大耗尽层。


5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的半导体装置(301、401、402、500、600、601)，其特征在于，
所述终端阱区域(2、20)在所述半导体基板的所述第2面包括第1部分(2a、21a)和具有比所述第1部分(2a、21a)的杂质浓度高的杂质浓度的第2部分(2b、21b)，
所述周边构造(7、7M)的外周端位于比所述终端阱区域(2、20)的所述第2部分(2b、21b)的外周端靠内周侧。


6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的半导体装置(100～103、200～202、300、301、400～402、500、600、601)，其特征在于，
所述第2电极(5、50)与所述周边构造(7、7M)之间的距离是所述第2电极(5、50)以及所述周边构造(7、7M)的至少任意一个的厚度以下。


7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的半导体装置(102)，其特征在于，
所述周边构造(7)具有外侧部分(7o)和离开所述外侧部分(7o)而位于所述外侧部分(7o)与所述第2电极(5)之间的内侧部分(7i...

【专利技术属性】
技术研发人员：海老原洪平，
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