本发明专利技术的半导体芯片(18)是形成有功率半导体装置(10)，且具备由六方晶系半导体构成的半导体基板的半导体芯片(18)，半导体基板在主面上具有矩形形状，对矩形进行规定的2边的长度a以及b相等，并且，半导体基板的与2边平行的方向上的线膨胀系数彼此相等。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。特别涉及在与主面平行的方向上，使用了具有机械物性的各向异性的碳化硅、氮化镓等六方晶半导体的。
技术介绍
在半导体器件中，一直以来使用硅(Si)基板，但近年来，在功率半导体器件领域，碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)这种宽带隙半导体材料受到关注，正在进行开发。宽带隙半导体是与Si相比带隙大的高硬度的半导体材料，将有效利用了宽带隙半导体的物性的功率元件、耐环境元件、高温动作元件、高频元件等各种半导体装置实用化的研究正在进行。其中，向开关元件或整流元件等功率元件的应用也受到注目。这是因为， 利用了 SiC或GaN的功率元件，与Si功率元件相比具有能够大幅降低功率损耗等优点。作为利用了 SiC或GaN的功率元件，报告有金属-绝缘体-半导体场效应晶体管(Metal-Insulator-Semiconductor Field Effect Transistor :以下，称作 MISFET)、金属-半导体场效应晶体管(Metal-Semiconductor Field Effect Transistor :以下，称作MESFET)、结型场效应晶体管(Junction Field Effect Transistor :以下，称作 JFET)、pn结型二极管、肖特基势鱼二极管(Schottky barrier diode)等。在这样的功率元件中，能够实现流过数A(安培)以上的电流的导通(ON)状态、和维持数百V以上的高耐压且电流为零的截止(OFF)状态。此外，宽带隙半导体，即使在高温环境下也能够维持其半导体特性，因此SiC和GaN作为即使在Si不能实现的(例如200°C以上的)高温环境下也能够进行动作的功率元件而受到很大期待。这些功率元件，主要在由半导体构成的晶片上形成多个，并被分割为芯片状。以下，将形成功率半导体元件等之前的状态的晶片简称为“晶片”，将形成了功率半导体元件等的晶片称作“半导体晶片”。此外，晶片包括在主面(表面)上或背面上具有外延层的晶片。在晶片为半导体单晶的情况下，为了表示其晶体方位，在晶片的周围设置有定向平面(orientation flat)、或被称作槽口(notch)的“缺口”。半导体制造工序中，通过使用晶片的定向平面或槽口，能够使晶片的晶体方位一致。由此，能够大幅减小依赖于晶体方位的很多半导体元件特性的偏差。关于半导体元件向晶片上的配置，例如在专利文献I至6中被公开。图18(a)以及(b)，分别是表示在具有定向平面以及槽口的晶片上，配置了多个四边形的功率半导体装置的半导体晶片的示意图。如图18(a)所示，半导体晶片1001具备具有定向平面IOOla以及第二定向平面IOOlb的晶片、和多个功率半导体装置1010。通常，定向平面IOOla以及第二定向平面IOOlb正交，多个功率半导体装置1010分别按照2边与定向平面IOOla以及第二定向平面1001b平行的方式形成于晶片上。在本申请说明书中，将定向平面IOOla所规定的方向，定义为如图18(a)的箭头1005所示与定向平面(直线方向更长的定向平面)IOOla平行的方向。此外，如图18(b)所示，半导体晶片1001’具备具有槽口 IOOlc的晶片和多个功率半导体装置1010。按照通过槽口 IOOlc的切口而规定的箭头1005’的方向、和多个功率半导体装置110的各自的一边平行的方式，将多个功率半导体装置1010形成于晶片上。多个功率半导体装置1010，通过周期性地配置在晶片上，从而分离变得容易。功率半导体装置1010的分离沿着正交的切削线(以下，也称作位置线(scribe line)) 1020x以及1020y来进行。通常，若没有形状的制约，则作为被分离后的功率半导体装置1010的半导体芯片，在与原来的半导体晶片1001、1001’的表面平行的平面上，具有大致正方形形状。在先技术文献 专利文献专利文献I JP特开2007-73700号公报专利文献2 JP特开2008-227205号公报专利文献3 JP特开平11-340576号公报专利文献4 JP特开2002-170992号公报专利文献5 JP特开平02-275614号公报专利文献6 JP特开2004-14709号公报专利文献7 JP特开2007-81096号公报非专利文献非专利文献I Z. Li et al.、J. Am. Ceram. Soc.、70 445-48 (1987)非专利文献2 :H. Morkoc、Handbook of Nitride Semiconductors and Devices、Vol. I、p. 1
技术实现思路
专利技术要解决的课题一直以来被广泛用于功率半导体装置的Si是立方晶系半导体，显示出没有基于晶体方位的各向异性的、各向同性的机械物性。与此相对，SiC和GaN是六方晶系半导体，已知在机械物性等中存在各向异性。例如，在非专利文献I以及2中，分别公开了根据晶体方位而在SiC的线膨胀系数以及GaN的线膨胀系数中存在各向异性的情况。此外，虽然不是机械物性，但在专利文献7中，公开了根据晶面取向而在SiC的热传导率中存在各向异性的情况。本申请专利技术者对使用了 SiC的功率半导体装置进行制作，并对可靠性进行了评价之后，知道了在功率半导体装置中能够看到可以认为是由上述机械物性的各向异性引起的可靠性的降低。本专利技术鉴于这样的问题点而作，目的在于利用在机械物性中具有基于晶体方位的各向异性的半导体，提供一种高可靠性的。解决课题的手段本专利技术的半导体芯片，形成有功率半导体装置，且具备由六方晶系半导体构成的半导体基板，所述半导体基板在主面具有矩形形状，对所述矩形进行规定的2边的长度a以及b相等，并且，所述半导体基板的与所述2边平行的方向上的线膨胀系数彼此相等。此外，本专利技术的其他半导体芯片，形成有功率半导体装置，且具备由六方晶系半导体构成的半导体基板，所述半导体基板在主面具有矩形形状，对所述矩形进行规定的2边的长度a以及b相等，并且，所述2边中的I边与所述六方晶系半导体的〈11-20〉方向所构成的角以及所述2边中的另I边与所述六方晶系半导体的〈1-100〉方向所构成的角度分别为 15。。 在某优选的实施方式中，所述功率半导体装置具有功率半导体元件，其形成在所述半导体基板上；和保护膜，其按照覆盖所述功率半导体元件的至少一部分的方式设置在所述半导体基板上，具备各向同性的机械物性。在某优选的实施方式中，所述功率半导体元件具有外延层，该外延层形成在所述半导体基板的主面上，由与所述半导体基板相同的材料构成。在某优选的实施方式中，所述保护膜含有氮化硅以及氧化硅的至少一方。在某优选的实施方式中，所述功率半导体元件包含具有各向同性的机械物性的布线电极。在某优选的实施方式中，所述布线电极由铝、铜、或者包含铝和铜的至少I种的合金构成。在某优选的实施方式中，所述半导体基板的所述主面与所述六方晶系半导体的(0001)面或(000-1)面所构成的角Θ满足下述式子，-10° ( Θ <10°。在某优选的实施方式中，所述半导体基板是碳化硅半导体基板。在某优选的实施方式中，所述半导体基板是氮化镓半导体基板。在某优选的实施方式中，所述功率半导体元件是金属-绝缘体-半导体场效应晶体管、Pn结型二极管或本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：内田正雄，林将志，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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