[发明专利]半导体装置以及半导体装置的制造方法

说明书

提供在高温条件下也有高可靠性的半导体装置及其制造方法。在与主半导体元件(10)同一碳化硅基体(100)配置过电压保护部、电流感测部和温度感测部等保护控制电路。主半导体元件(10)的栅极焊盘(19)、构成保护控制电路的多个半导体元件的各电极焊盘(32、48、54、55)在活性区域(101)中央部以直线状配置1列。主半导体元件(10)的源极焊盘(12)以夹着源极焊盘(12)以外的电极焊盘(19、32、48、54、55)的方式配置多个。主半导体元件(10)的源极焊盘(12)和栅极焊盘(19)、构成保护控制电路的多个半导体元件的各电极焊盘(32，48，54，55)隔着全部镀膜和焊接膜配置端子销。

技术领域

本发明涉及半导体装置以及半导体装置的制造方法。

背景技术

以往，使用硅(Si)作为控制高电压、大电流的功率半导体装置的构成材料。功率半导体装置为双极晶体管、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅型双极晶体管)、MSOFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect：绝缘栅型场效应晶体管)等多种，它们配合用途而被适当地使用。

例如，双极晶体管、IGBT与MSOFET相比，电流密度高且能够大电流化，但无法高速地开关。具体而言，双极晶体管的极限是在数kHz程度的开关频率下使用，IGBT的极限是在数十kHz程度的开关频率下使用。另一方面，功率MSOFET与双极晶体管、IGBT相比，电流密度低且难以大电流化，但达到数MHz程度的高速开关动作是可能的。

市场对于兼具大电流和高速性的功率半导体装置的要求强烈，倾力进行IGBT、功率MSOFET的改进，现在的开发已几乎接近材料极限。因此，从功率半导体装置的观点出发，研究取代硅的半导体材料，作为能够制成(制造)低导通电压、高速特性、高温特性优异的下一代的功率半导体装置的半导体材料，碳化硅(SiC)备受瞩目(例如，参照下述非专利文献1。)。

碳化硅是化学上非常稳定的半导体材料，带隙宽达3eV，即使在高温下也能够作为半导体极其稳定地使用。另外，碳化硅的最大电场强度比硅高1个数量级以上，因此作为能够使导通电阻足够小的半导体材料而被期待。这样的碳化硅的特长也同样适用于例如氮化镓(GaN)等带隙比硅宽的其它半导体(以下，称作宽带隙半导体)。因此，通过使用宽带隙半导体，能够使半导体装置的高耐压化成为可能(例如，参照下述非专利文献2。)。

对于使用这样的碳化硅而成的高耐压半导体装置而言，在高耐压半导体装置产生的损失变少，相应地在例如逆变器中使用时，在与使用硅而成的以往的半导体装置相比高1个数量级的载频下使用。在将高耐压半导体装置在高的载频下使用的情况下，构成高耐压半导体装置的半导体芯片的发热温度变高，会给器件的可靠性带来负面影响。特别是，利用接合装置(连接器)使焊线接合到设于半导体芯片的正面的正面电极，因在高温度下的使用使正面电极与焊线的紧贴性降低，给半导体装置的可靠性带来负面影响。

作为其它的布线结构提出了如下结构来取代焊线，该结构为将成为使正面电极的电位引出到外部的外部连接用端子的平板状的布线部件与正面电极接合(例如，参照下述专利文献1(第0032～0034段)。)。下述专利文献1中，使布线部件本身具有的热容量大于焊线本身具有的热容量，并且增大与半导体芯片的接触面积，由此提高放热效率。

另外，作为其它的布线结构提出了如下结构，该结构为将成为外部连接用端子的销状的布线部件(以下，称作端子销)在相对于芯片正面大致垂直直立的状态下与正面电极接合。对于具备使用了端子销的布线结构的以往的半导体装置的结构，以作为使用碳化硅而制成的开关器件的平面栅结构的n沟道型MSOFET为例进行说明。图10是表示以往的半导体装置的结构的剖视图。图10所示的以往的半导体装置在包括碳化硅的半导体基体(以下，称作碳化硅基体(半导体芯片))200的正面(p型碳化硅层104侧的面)侧具备主半导体元件210的一般的MOS栅(包括金属-氧化膜-半导体的绝缘栅)结构。