JP7248138B2 - 半導体装置および電力変換装置 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置および電力変換装置に関し、特に、表面に絶縁性保護膜を有する半導体装置およびこの半導体装置を用いた電力変換装置に関するものである。
パワーデバイスに用いられる縦型の半導体装置において、耐圧確保のため、ｎ型の半導体層内のいわゆる終端領域にｐ型のガードリング領域（終端ウェル領域）を設けることが知られている（例えば、特許文献１参照）。これにより、半導体層とガードリング領域とのｐｎ接合により空乏層が形成され、逆電圧が印加された際の電界が緩和される。また、特許文献１に記載されたショットキーバリアダイオード（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ Ｂａｒｒｉｅｒ ｄｉｏｄｅ：ＳＢＤ）では、表面電極であるアルミニウムを含む金属材料で構成されたアノード電極は、ワイヤ配線接合が行われることになる一部の領域以外が、絶縁性保護膜としてポリイミドと窒化シリコンによって覆われている。またこれがさらにゲル等の封止樹脂で封止される場合もある。なお、このような絶縁性保護膜および封止樹脂は、ＳＢＤに限らず、金属－酸化物－半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＭＯＳＦＥＴ）などほかの半導体装置へも適用され得る。
しかしながら、特許文献１に係る発明の構成において、ポリイミドによる表面保護膜、またはゲル等の封止樹脂は、高湿度状態において水分を含みやすい。この水分はアノード電極表面のアルミニウム層へ悪影響を及ぼし得る。具体的には、水分中へアルミニウムが溶け出したり、水分とアルミニウムとが反応することによって絶縁物の析出反応が生じたりする場合がある。このような場合、アノード電極と表面保護膜との界面で表面保護膜の剥離が起こりやすい。この剥離によって形成された空洞がリークパスとして作用することにより、半導体装置の絶縁信頼性が損なわれる。また、絶縁性保護膜として透湿性が低い窒化シリコンを用いた場合でも同様にアルミニウムを含む金属材料からなる表面電極の表面腐食による絶縁物の析出とこれに伴う絶縁性保護膜との剥離が生じ、絶縁信頼性が損なわれてしまう問題が発生する場合があった。
しかしながら、特許文献１に係る発明の構成において、ポリイミドによる表面保護膜、またはゲル等の封止樹脂は、高湿度状態において水分を含みやすい。この水分はアノード電極表面のアルミニウム層へ悪影響を及ぼし得る。具体的には、水分中へアルミニウムが溶け出したり、水分とアルミニウムとが反応することによって絶縁物の析出反応が生じたりする場合がある。このような場合、アノード電極と表面保護膜との界面で表面保護膜の剥離が起こりやすい。この剥離によって形成された空洞がリークパスとして作用することにより、半導体装置の絶縁信頼性が損なわれる。また、絶縁性保護膜として透湿性が低い窒化シリコンを用いた場合でも同様にアルミニウムを含む金属材料からなる表面電極の表面腐食による絶縁物の析出とこれに伴う絶縁性保護膜との剥離が生じ、絶縁信頼性が損なわれてしまう問題が発生する場合があった。
一方、特許文献２には、パワーデバイス等に用いる縦型の半導体装置において、半導体表面上に設けられたアルミニウムを含有する金属材料からなる第１金属層と、第１金属層を覆い、ＴｉＮやＴｉとＴｉＮの積層構造等のチタンを含有する金属材料からなる第２金属層との積層構造を含む電極を含み、この積層構造を含む電極の外周が酸化シリコンや窒化シリコンからなる絶縁膜に覆われ、ワイヤ配線が第２金属層を貫通して第１金属層に接合される電力用半導体装置が記載されている。
しかしながら、電力用半導体素子をモジュール化する際にはアルミニウム電極にワイヤ配線を接合するため、アルミニウム電極上に無電解めっきによりはんだ接合可能なニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等からなる付加電極が１μｍを超える厚膜で形成されることがある。特許文献２に係る発明の構成によれば、アルミニウム電極上にチタンを含有する金属層を形成した場合、ワイヤ配線接合を阻害することがあるという問題があった。また、チタンを含有する金属層の表面には無電解めっきによりＮｉ、Ａｕ膜が形成できないという問題があった。
しかしながら、電力用半導体素子をモジュール化する際にはアルミニウム電極にワイヤ配線を接合するため、アルミニウム電極上に無電解めっきによりはんだ接合可能なニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等からなる付加電極が１μｍを超える厚膜で形成されることがある。特許文献２に係る発明の構成によれば、アルミニウム電極上にチタンを含有する金属層を形成した場合、ワイヤ配線接合を阻害することがあるという問題があった。また、チタンを含有する金属層の表面には無電解めっきによりＮｉ、Ａｕ膜が形成できないという問題があった。
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、絶縁信頼性を高めることができる半導体装置と、この半導体装置を用いた電力変換装置とを提供することである。
本発明に係る半導体装置は、第１の導電型のドリフト層、および、ドリフト層の表層に形成され、第１の導電型と異なる第２の導電型を有する終端ウェル領域を含む半導体基板と、半導体基板の表面に形成され、縁部である外周端面は終端ウェル領域の表面に位置し、終端ウェル領域と接することにより終端ウェル領域へ電気的に接続され、アルミニウムを主成分とした金属材料で構成された表面電極と、表面電極の外周側の表面電極端部および終端ウェル領域を被覆するように、終端ウェル領域よりも外周側の半導体基板の表面まで延在する絶縁性保護膜と、表面電極と絶縁性保護膜との間に、チタンで構成された電極保護膜と、を備え、電極保護膜および絶縁性保護膜は、表面電極の電極形成領域に対応して表面電極が露出されるように開口する開口部を有し、電極保護膜は、表面電極端部から、表面電極の外周端面に沿って、終端ウェル領域の内側の表面まで延在するように形成されることを特徴とする。
本発明に係る電力変換装置は、主変換回路と、駆動回路と、制御回路とを有している。主変換回路は、本発明に係る半導体装置を有しており、入力される電力を変換して出力する。駆動回路は、本発明に係る半導体装置を駆動する駆動信号を半導体装置に出力する。制御回路は、駆動回路を制御する制御信号を駆動回路に出力する。
本発明に係る電力変換装置は、主変換回路と、駆動回路と、制御回路とを有している。主変換回路は、本発明に係る半導体装置を有しており、入力される電力を変換して出力する。駆動回路は、本発明に係る半導体装置を駆動する駆動信号を半導体装置に出力する。制御回路は、駆動回路を制御する制御信号を駆動回路に出力する。
本発明に係る半導体装置によれば、アルミニウムを主成分とした金属材料で構成された表面電極と絶縁性保護膜の間にアルミニウムよりも腐食耐性の強いチタンで構成された電極保護膜が形成されることにより、表面電極の表面腐食による絶縁物の析出とこれに伴う絶縁性保護膜の剥れを抑制することができ、半導体装置の絶縁信頼性を高めることができる。また、電極保護膜と絶縁性保護膜に表面電極を露出させる開口部を有するため、表面電極へのワイヤ配線の接合を阻害することがなく、表面電極上へ無電解めっきによる付加電極の形成も可能である。
本発明に係る電力変換装置によれば、主変換回路は本発明に係る半導体装置を有している。この半導体装置において、アルミニウムを主成分とした金属材料で構成された表面電極と絶縁性保護膜の間にアルミニウムよりも腐食耐性の強いチタンで構成された電極保護膜が形成されることにより、表面電極の表面腐食による絶縁物の析出とこれに伴う絶縁性保護膜の剥れを抑制することができ、半導体装置の絶縁信頼性を高めることができる。よって、電力変換装置の絶縁信頼性を高めることができる。
本発明に係る電力変換装置によれば、主変換回路は本発明に係る半導体装置を有している。この半導体装置において、アルミニウムを主成分とした金属材料で構成された表面電極と絶縁性保護膜の間にアルミニウムよりも腐食耐性の強いチタンで構成された電極保護膜が形成されることにより、表面電極の表面腐食による絶縁物の析出とこれに伴う絶縁性保護膜の剥れを抑制することができ、半導体装置の絶縁信頼性を高めることができる。よって、電力変換装置の絶縁信頼性を高めることができる。
以下、添付の図面を参照しながら実施形態について説明する。なお、図面は模式的に示されるものであり、異なる図面にそれぞれ示されている画像のサイズおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得る。また、以下の説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称および機能も同様のものとする。よって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。また、本明細書において、「～上」および「～を覆う」という場合、構成要素間に介在物が存在することが妨げられるものではない。例えば、「Ａ上に設けられたＢ」または「ＡがＢを覆う」と記載している場合、ＡとＢとの間に他の構成要素Ｃが設けられたものも設けられていないものも意味され得る。また、以下の説明では、「上」、「下」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置および方向を意味する用語が用いられる場合があるが、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするため便宜上用いられているものであり、実際に実施される際の方向とは関係しない。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体装置１００のＳＢＤ構成を概略的に示す上面図である。図２は、実施の形態１における半導体装置１００のＳＢＤ構成を、図１の線Ｉ－Ｉに沿って概略的に示す断面図である。図２において、右側が半導体装置１００の終端側であり、または外周側でもある。左側がオン状態において主電流が流れる活性領域側である。
図１は、実施の形態１に係る半導体装置１００のＳＢＤ構成を概略的に示す上面図である。図２は、実施の形態１における半導体装置１００のＳＢＤ構成を、図１の線Ｉ－Ｉに沿って概略的に示す断面図である。図２において、右側が半導体装置１００の終端側であり、または外周側でもある。左側がオン状態において主電流が流れる活性領域側である。
図２に示すように、半導体装置１００は、エピタキシャル基板である半導体基板１０と、半導体基板１０の裏面Ｓ１の上に設けられた裏面電極１と、裏面Ｓ１と対向する表面Ｓ２の上に設けられた表面電極２と、表面Ｓ２の上に設けられた絶縁性保護膜３３としての表面保護膜３とを有している。
実施の形態１において、半導体基板１０は、例えばポリタイプ４Ｈの結晶構造を有する炭化珪素（ＳｉＣ）層を有し、半導体基板１０は炭化珪素基板である。よって半導体装置１００は、ＳｉＣショットキーバリアダイオード（ＳｉＣ－ＳＢＤ）である。半導体基板１０は、裏面Ｓ１側の単結晶基板１１と、単結晶基板１１上に配置され、表面Ｓ２側の半導体層１２を有している。単結晶基板１１は支持基板でもあり、半導体層１２はエピタキシャル層である。
半導体層１２は、ドリフト層４と、ドリフト層４の表層に形成された終端ウェル領域５とを有している。終端ウェル領域５は、フィールドリミッティングリング（Ｆｉｅｌｄ ｌｉｍｉｔｉｎｇ Ｒｉｎｇ：ＦＬＲ）またはガードリングと称される終端構造が設けられている。ドリフト層４の不純物濃度は１×１０１４／ｃｍ３以上１×１０１７／ｃｍ３以下である。ドリフト層４の不純物濃度は単結晶基板１１の不純物濃度よりも低い。よって、単結晶基板１１は、ドリフト層４に比して、低い抵抗率を有している。終端ウェル領域５は、ドリフト層４によって単結晶基板１１から隔てられている。ドリフト層４は、単結晶基板１１の導電型と同じ導電型を有しており、具体的には第１の導電型であるｎ型を有している。終端ウェル領域５は、半導体層１２内のいわゆる終端領域に、ドリフト層４の第１の導電型と異なる第２の導電型であるｐ型を有している。
実施の形態１において、半導体基板１０は、例えばポリタイプ４Ｈの結晶構造を有する炭化珪素（ＳｉＣ）層を有し、半導体基板１０は炭化珪素基板である。よって半導体装置１００は、ＳｉＣショットキーバリアダイオード（ＳｉＣ－ＳＢＤ）である。半導体基板１０は、裏面Ｓ１側の単結晶基板１１と、単結晶基板１１上に配置され、表面Ｓ２側の半導体層１２を有している。単結晶基板１１は支持基板でもあり、半導体層１２はエピタキシャル層である。
半導体層１２は、ドリフト層４と、ドリフト層４の表層に形成された終端ウェル領域５とを有している。終端ウェル領域５は、フィールドリミッティングリング（Ｆｉｅｌｄ ｌｉｍｉｔｉｎｇ Ｒｉｎｇ：ＦＬＲ）またはガードリングと称される終端構造が設けられている。ドリフト層４の不純物濃度は１×１０１４／ｃｍ３以上１×１０１７／ｃｍ３以下である。ドリフト層４の不純物濃度は単結晶基板１１の不純物濃度よりも低い。よって、単結晶基板１１は、ドリフト層４に比して、低い抵抗率を有している。終端ウェル領域５は、ドリフト層４によって単結晶基板１１から隔てられている。ドリフト層４は、単結晶基板１１の導電型と同じ導電型を有しており、具体的には第１の導電型であるｎ型を有している。終端ウェル領域５は、半導体層１２内のいわゆる終端領域に、ドリフト層４の第１の導電型と異なる第２の導電型であるｐ型を有している。
また、半導体基板１０の表面Ｓ２に、表面電極２の縁部である表面電極２の外周端面２ａの位置により、半導体基板１０の表面Ｓ２は内側領域ＲＩと、内側領域ＲＩの外側である外側領域ＲＯとを区画されている。図２において、左側は内側領域ＲＩであり、右側は外側領域ＲＯである。終端ウェル領域５は、表面Ｓ２上において、内側領域ＲＩと外側領域ＲＯとの間から外側領域ＲＯの方へ延びる部分を有している。言い換えれば、終端ウェル領域５は、内側領域ＲＩと外側領域ＲＯとの境界を跨いで配置されている。終端ウェル領域５は、高濃度領域、低濃度領域など、複数の不純物濃度からなる領域を有しても良い。また、終端ウェル領域５の外周側のドリフト層４の表層に、終端ウェル領域５と同じｐ型からなり、終端ウェル領域５を取り囲む１つ以上のリング状の領域を有しても良い。
表面電極２は、半導体基板１０の表面Ｓ２の上に、半導体基板１０の内側領域ＲＩの少なくとも一部の上に設けられており、内側領域ＲＩと外側領域ＲＯとの境界上に位置する縁部である表面電極２の外周端面２ａを有している。実施の形態１において表面電極２は、図１と図２に示すように、内側領域ＲＩ全体の上に設けられており、外側領域ＲＯの上には設けられていない。
表面電極２は、ショットキー電極２１と電極パッド２２とを有している。ショットキー電極２１は、内側領域ＲＩの表面Ｓ２上に形成されており、ドリフト層４および終端ウェル領域５に接している。すなわち、表面電極２の外周端面２ａは終端ウェル領域５の表面に位置する。これにより、表面電極２は終端ウェル領域５へ電気的に接続されている。ショットキー電極２１の材料は、実施の形態１においては、ｎ型ＳｉＣ半導体とショットキー接合を形成する金属であればよく、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、またはタングステン（Ｗ）等が用いられ得る。ショットキー電極２１の厚みは、３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下が好ましい。ショットキー電極２１は、例えば、厚み１００ｎｍのＴｉ膜である。
電極パッド２２はショットキー電極２１上に形成されている。電極パッド２２の材料はアルミニウム（Ａｌ）を含む金属材料であり、Ａｌもしくはアルミニウム・シリコン合金（Ａｌ－Ｓｉ）、アルミニウム・銅合金（Ａｌ―Ｃｕ）、アルミニウム・シリコン・銅合金（Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ）のようなアルミニウム合金等を用いることができる。電極パッド２２の厚みは、３００ｎｍ以上１０μｍ以下が好ましい。電極パッド２２は、例えば、厚み３μｍのＡｌ膜である。
表面電極２は、ショットキー電極２１と電極パッド２２とを有している。ショットキー電極２１は、内側領域ＲＩの表面Ｓ２上に形成されており、ドリフト層４および終端ウェル領域５に接している。すなわち、表面電極２の外周端面２ａは終端ウェル領域５の表面に位置する。これにより、表面電極２は終端ウェル領域５へ電気的に接続されている。ショットキー電極２１の材料は、実施の形態１においては、ｎ型ＳｉＣ半導体とショットキー接合を形成する金属であればよく、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、またはタングステン（Ｗ）等が用いられ得る。ショットキー電極２１の厚みは、３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下が好ましい。ショットキー電極２１は、例えば、厚み１００ｎｍのＴｉ膜である。
電極パッド２２はショットキー電極２１上に形成されている。電極パッド２２の材料はアルミニウム（Ａｌ）を含む金属材料であり、Ａｌもしくはアルミニウム・シリコン合金（Ａｌ－Ｓｉ）、アルミニウム・銅合金（Ａｌ―Ｃｕ）、アルミニウム・シリコン・銅合金（Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ）のようなアルミニウム合金等を用いることができる。電極パッド２２の厚みは、３００ｎｍ以上１０μｍ以下が好ましい。電極パッド２２は、例えば、厚み３μｍのＡｌ膜である。
電極保護膜６は、表面電極２の外周側の表面電極端部２ｂの表面に形成されている。
表面保護膜３は、半導体基板１０の表面Ｓ２に、表面電極端部２ｂを覆い、表面電極端部２ｂ上の電極保護膜６の表面から、外側領域ＲＯの終端ウェル領域５の表面を完全に被覆するように、外側領域における終端ウェル領域５の外周端面５ａよりも外周側の半導体基板１０の表面まで延在するように形成されている。
すなわち、電極保護膜６は、表面電極２と表面保護膜３との間に、表面電極２の表面保護膜３に覆われている領域に設けられる。実施の形態１において、電極保護膜６は、表面保護膜３に覆われている表面電極端部２ｂの表面に形成されている。
電極保護膜６がチタン（Ｔｉ）金属材料で構成される。電極保護膜６の材料としてはアルミニウムよりも腐食耐性の高い金属、例えばチタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）を含有する金属がよいが、電極パッド２２と表面保護膜３と密着でき、電極パッド２２上で開口部２３を形成する際の加工性の観点からＴｉが適している。Ｔｉで構成された電極保護膜６を用いることにより、アルミニウムを主成分とした金属材料で構成された電極パッド２２とポリイミドで構成された表面保護膜３とも密着性がよく、かつ、アルミニウムを主成分とした金属材料で構成された電極パッド２２上のＴｉで構成された電極保護膜６の開口パターンを選択的にエッチング除去できる。電極保護膜６の膜厚は１ｎｍ以上、より好ましくは５ｎｍ以上で、例えば厚み５０ｎｍのＴｉ膜である。電極保護膜６と電極パッド２２の間には電極保護膜６と電極パッド２２が反応して形成された合金層を有していてもよい。
表面保護膜３は、半導体層１２の外側領域ＲＯを少なくとも部分的に覆っている。表面保護膜３は、電極パッド２２が外部端子として機能することができるように、電極パッド２２の中央部（図２中の左部）上に開口を有している。表面保護膜３は絶縁材料からなる。表面保護膜３の材料は例えばポリイミドである。表面保護膜３の厚みは、例えば電極パッド２２の外周側の表面電極端部２ｂの上において１００ｎｍ以上である。ポリイミドは、他の有機物や高分子材料と比べて極めて高い耐熱性を有し、優れた機械的性質や化学薬品に対する耐性を有する。表面保護膜３にポリイミドを用いることにより、半導体装置の小型化および信頼性の向上に繋がる。
表面保護膜３は、半導体基板１０の表面Ｓ２に、表面電極端部２ｂを覆い、表面電極端部２ｂ上の電極保護膜６の表面から、外側領域ＲＯの終端ウェル領域５の表面を完全に被覆するように、外側領域における終端ウェル領域５の外周端面５ａよりも外周側の半導体基板１０の表面まで延在するように形成されている。
すなわち、電極保護膜６は、表面電極２と表面保護膜３との間に、表面電極２の表面保護膜３に覆われている領域に設けられる。実施の形態１において、電極保護膜６は、表面保護膜３に覆われている表面電極端部２ｂの表面に形成されている。
電極保護膜６がチタン（Ｔｉ）金属材料で構成される。電極保護膜６の材料としてはアルミニウムよりも腐食耐性の高い金属、例えばチタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）を含有する金属がよいが、電極パッド２２と表面保護膜３と密着でき、電極パッド２２上で開口部２３を形成する際の加工性の観点からＴｉが適している。Ｔｉで構成された電極保護膜６を用いることにより、アルミニウムを主成分とした金属材料で構成された電極パッド２２とポリイミドで構成された表面保護膜３とも密着性がよく、かつ、アルミニウムを主成分とした金属材料で構成された電極パッド２２上のＴｉで構成された電極保護膜６の開口パターンを選択的にエッチング除去できる。電極保護膜６の膜厚は１ｎｍ以上、より好ましくは５ｎｍ以上で、例えば厚み５０ｎｍのＴｉ膜である。電極保護膜６と電極パッド２２の間には電極保護膜６と電極パッド２２が反応して形成された合金層を有していてもよい。
表面保護膜３は、半導体層１２の外側領域ＲＯを少なくとも部分的に覆っている。表面保護膜３は、電極パッド２２が外部端子として機能することができるように、電極パッド２２の中央部（図２中の左部）上に開口を有している。表面保護膜３は絶縁材料からなる。表面保護膜３の材料は例えばポリイミドである。表面保護膜３の厚みは、例えば電極パッド２２の外周側の表面電極端部２ｂの上において１００ｎｍ以上である。ポリイミドは、他の有機物や高分子材料と比べて極めて高い耐熱性を有し、優れた機械的性質や化学薬品に対する耐性を有する。表面保護膜３にポリイミドを用いることにより、半導体装置の小型化および信頼性の向上に繋がる。
電極保護膜６と表面保護膜３は、表面電極２の電極形成領域に対応して表面電極２が露出されるように共に開口する。図２において、電極パッド２２の中央部上に、電極保護膜６と表面保護膜３とは同じ開口幅を有する開口部が形成されており、共に開口部２３を有している。この場合、電極保護膜６と表面保護膜３との開口部を同じマスクパターンで形成できるので生産性が高くなる。
また、電極保護膜６の開口幅は表面保護膜３の開口幅と異なってもよい。図３に実施の形態１の第１変形例である半導体装置１０１を示す部分断面図である。図３に示すように、表面保護膜３は電極保護膜６上において、電極保護膜６より外周側に開口する。電極保護膜６は内側に突出した電極保護膜突出部６ｄを有する。すなわち、電極保護膜６と表面保護膜３とは異なる開口幅を有する開口部が形成され、電極保護膜６の開口幅が表面保護膜３の開口幅より小さく形成されている。表面電極２の上に、電極保護膜６で覆われている面積がより大きい。これにより、高湿度状態に使用しても絶縁物析出による表面保護膜３の剥離を防止でき、半導体装置の絶縁信頼性を高めることができる。
なお、上記実施の形態１においては第１導電型がｎ型であり第２導電型がｐ型であるが、代わりに、第１導電型がｐ型であり第２導電型がｎ型であってよい。また半導体基板１０が、ワイドバンドギャップ材料の一種である炭化珪素（ＳｉＣ）を用いるが、ＳｉＣに代わって他のワイドバンドギャップ材料が用いられてよい。また、ワイドバンドギャップ材料に代わって、他の材料、例えばＳｉ、が用いられてよい。また、半導体装置は、ＳＢＤ以外のダイオード、例えば、ｐｎ接合ダイオードまたはＪＢＳ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｓｃｈｏｔｔｋｙ：ジャンクションバリアショットキー）ダイオードであってよい。また、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：金属－酸化物－半導体電界効果トランジスタ）、ＪＦＥＴ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ ＦＥＴ）またはＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のようなトランジスタであってもよい。また、トランジスタはプレーナ型やトレンチ型であってもよい。
図４は、実施の形態１の第２変形例である半導体装置１０２を示す部分断面図である。半導体装置１０２は、半導体装置１００の表面保護膜３の代わりに、絶縁性保護膜３３として、高抵抗膜１３が用いられる。具体的には、高抵抗膜１３は、半導体基板１０の表面Ｓ２に、表面電極端部２ｂを覆い、表面電極端部２ｂ上の電極保護膜６の表面から、外側領域ＲＯの終端ウェル領域５の表面を完全に被覆するように、外側領域における終端ウェル領域５の外周端面５ａよりも外周側の半導体基板１０の表面まで延在するように形成されている。高抵抗膜１３の材料は、１０×１０１２Ωｃｍ以上の抵抗率を有していることが好ましく、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）である。高抵抗膜１３の厚みは、例えば１００ｎｍ以上である。電極保護膜６と高抵抗膜１３は、表面電極２の電極形成領域に対応して表面電極２が露出されるように共に開口する開口部２３を有する。図４において、電極保護膜６と高抵抗膜１３とは同じ開口幅の開口部２３が形成されているが、電極保護膜６と高抵抗膜１３とは異なる開口幅を有する開口部が形成され、電極保護膜６の開口幅が高抵抗膜１３の開口幅より小さく形成されてもよい。表面電極２の上に、電極保護膜６で覆われている面積がより大きい。これにより、高湿度状態に使用しても絶縁物析出による高抵抗膜１３の剥離を抑制することができ、半導体装置の絶縁信頼性を高めることができる。
図５は、実施の形態１の第３変形例である半導体装置１０３を示す部分断面図である。半導体装置１０３は、半導体基板１０の表面Ｓ２上にさらにフィールド絶縁膜７を有している。フィールド絶縁膜７は、半導体基板１０の表面Ｓ２上に、終端ウェル領域５の少なくとも一部を覆い、内側領域ＲＩと外側領域ＲＯとの境界を跨ぐように、内側領域ＲＩにおける終端ウェル領域５の表面から外側領域ＲＯにおける終端ウェル領域５の外周端面５ａよりも外周側の半導体基板１０の表面に延在するように設けられている。
表面電極２の表面電極端部２ｂがフィールド絶縁膜７に乗り上がるように、表面電極２の縁部である表面電極２の外周端面２ａはフィールド絶縁膜７の上に配置されている。ショットキー電極２１はドリフト層４および終端ウェル領域５に接しているため、表面電極２は終端ウェル領域５へ電気的に接続されている。
また、表面保護膜３は、半導体層１２の表面上に、表面電極端部２ｂ上の電極保護膜６の表面から、フィールド絶縁膜７を覆い、フィールド絶縁膜７の外周端面７ａよりも外周側の半導体基板１０の表面まで延在するように配置されている。なお、表面保護膜３とフィールド絶縁膜７との外周端面が同じ位置にあってもよい。
フィールド絶縁膜７は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）または窒化シリコン（ＳｉＮ）等の絶縁材料からなり、好ましくは１０ｎｍ以上の厚みを有している。フィールド絶縁膜７は、例えば、厚み１μｍのＳｉＯ２膜である。
表面電極２の表面電極端部２ｂがフィールド絶縁膜７に乗り上がるように、表面電極２の縁部である表面電極２の外周端面２ａはフィールド絶縁膜７の上に配置されている。ショットキー電極２１はドリフト層４および終端ウェル領域５に接しているため、表面電極２は終端ウェル領域５へ電気的に接続されている。
また、表面保護膜３は、半導体層１２の表面上に、表面電極端部２ｂ上の電極保護膜６の表面から、フィールド絶縁膜７を覆い、フィールド絶縁膜７の外周端面７ａよりも外周側の半導体基板１０の表面まで延在するように配置されている。なお、表面保護膜３とフィールド絶縁膜７との外周端面が同じ位置にあってもよい。
フィールド絶縁膜７は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）または窒化シリコン（ＳｉＮ）等の絶縁材料からなり、好ましくは１０ｎｍ以上の厚みを有している。フィールド絶縁膜７は、例えば、厚み１μｍのＳｉＯ２膜である。
次に、実施の形態１の半導体装置１００の製造方法の例について説明する。
はじめに、ｎ＋型の低抵抗ＳｉＣ半導体からなり、オフ角を有する単結晶基板１１を準備する。単結晶基板１１上において、ｎ型で不純物濃度が１×１０１４／ｃｍ３以上１×１０１７／ｃｍ３以下のＳｉＣのエピタキシャル成長が行われることによって、ドリフト層４となる部分を有する半導体層１２を形成する。
そして、フォトリソグラフィー工程によって、所定の形状を有するレジスト膜（図示せず）を形成する。レジスト膜を注入マスクとして用いてＡｌまたはホウ素（Ｂ）などのｐ型不純物（アクセプタ）をイオン注入することにより、ドリフト層４内の表層部にｐ型の終端ウェル領域５を形成する。終端ウェル領域５のドーズ量（不純物濃度）は、０．５×１０１３／ｃｍ２以上５×１０１３／ｃｍ２以下が好ましく、例えば１．０×１０１３／ｃｍ２である。イオン注入の注入エネルギーは、Ａｌの場合、例えば１００ｋｅＶ以上７００ｋｅＶ以下である。この場合、上記ドーズ量［ｃｍ－２］から換算された不純物濃度は、１×１０１７／ｃｍ３以上１×１０１９／ｃｍ３以下である。この時、レジスト膜を適宜パターニングすることで、終端ウェル領域５を取り囲む１つ以上のリング状の領域を同時に形成しても良い。また、レジストのパターニングと注入の工程を繰り返すことで、終端ウェル領域５が複数の不純物濃度からなるように形成しても良い。その後、熱処理装置によって、アルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガス雰囲気（１３００℃以上１９００℃以下）中で、３０秒以上１時間以下のアニールを行う。このアニールにより、イオン注入によって添加された不純物が活性化させられる。
はじめに、ｎ＋型の低抵抗ＳｉＣ半導体からなり、オフ角を有する単結晶基板１１を準備する。単結晶基板１１上において、ｎ型で不純物濃度が１×１０１４／ｃｍ３以上１×１０１７／ｃｍ３以下のＳｉＣのエピタキシャル成長が行われることによって、ドリフト層４となる部分を有する半導体層１２を形成する。
そして、フォトリソグラフィー工程によって、所定の形状を有するレジスト膜（図示せず）を形成する。レジスト膜を注入マスクとして用いてＡｌまたはホウ素（Ｂ）などのｐ型不純物（アクセプタ）をイオン注入することにより、ドリフト層４内の表層部にｐ型の終端ウェル領域５を形成する。終端ウェル領域５のドーズ量（不純物濃度）は、０．５×１０１３／ｃｍ２以上５×１０１３／ｃｍ２以下が好ましく、例えば１．０×１０１３／ｃｍ２である。イオン注入の注入エネルギーは、Ａｌの場合、例えば１００ｋｅＶ以上７００ｋｅＶ以下である。この場合、上記ドーズ量［ｃｍ－２］から換算された不純物濃度は、１×１０１７／ｃｍ３以上１×１０１９／ｃｍ３以下である。この時、レジスト膜を適宜パターニングすることで、終端ウェル領域５を取り囲む１つ以上のリング状の領域を同時に形成しても良い。また、レジストのパターニングと注入の工程を繰り返すことで、終端ウェル領域５が複数の不純物濃度からなるように形成しても良い。その後、熱処理装置によって、アルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガス雰囲気（１３００℃以上１９００℃以下）中で、３０秒以上１時間以下のアニールを行う。このアニールにより、イオン注入によって添加された不純物が活性化させられる。
ここで、図５に示す第３変形例の半導体装置１０３を製造する場合には、例えばＣＶＤ法（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学気相成長法）により、半導体基板１０の表面Ｓ２上に、厚み１μｍのＳｉＯ２膜を成膜する。その後フォトリソグラフィー工程およびエッチング工程を用いたパターニングにより、表面Ｓ２の一部の上にフィールド絶縁膜７を形成する。パターニングは、フィールド絶縁膜７が、内側領域ＲＩと外側領域ＲＯとの境界を跨ぐように、かつ、外側領域ＲＯにおける終端ウェル領域５の端部を超えて延びるように行われる。
続いて、半導体基板１０の裏面Ｓ１に、例えばスパッタ法により、裏面電極１を形成する。なお裏面電極１の形成は、以下の工程によって表面Ｓ２側の工程が全て完了してから行われてもよい。
続いて、半導体基板１０の裏面Ｓ１に、例えばスパッタ法により、裏面電極１を形成する。なお裏面電極１の形成は、以下の工程によって表面Ｓ２側の工程が全て完了してから行われてもよい。
次に、半導体層１２が形成されている表面Ｓ２の全体の上に、例えばスパッタ法により、ショットキー電極２１の材料と、電極パッド２２の材料と、電極保護膜６とを順に成膜する。例えば、厚み１００ｎｍのＴｉ膜と、厚み３μｍのＡｌ膜と、厚み５０ｎｍのＴｉ膜とを順に成膜する。次に、フォトリソグラフィー工程とエッチング工程とを用いたパターニングによって、所望の形状のショットキー電極２１および電極パッド２２および電極保護膜６を形成する。金属膜のエッチングには、ドライエッチングまたはウェットエッチングを用いることができる。ウェットエッチングのエッチング液としてはフッ酸またはリン酸系のエッチング液を用いる。
なお、図６に示す実施の形態１の第４変形例の半導体装置１０４のように、ショットキー電極２１のパターニングが、電極パッド２２、電極保護膜６のパターニングと別に行われてもよい。この場合、図６に示すように、ショットキー電極２１の外周端面２１ａが電極パッド２２の外周端面２２ａ、電極保護膜６の外周端面６ａから張り出してショットキー電極２１の一部が電極パッド２２に覆われない構造が形成され得る。
なお、図６に示す実施の形態１の第４変形例の半導体装置１０４のように、ショットキー電極２１のパターニングが、電極パッド２２、電極保護膜６のパターニングと別に行われてもよい。この場合、図６に示すように、ショットキー電極２１の外周端面２１ａが電極パッド２２の外周端面２２ａ、電極保護膜６の外周端面６ａから張り出してショットキー電極２１の一部が電極パッド２２に覆われない構造が形成され得る。
次に、表面電極端部２ｂと、半導体基板１０の外側領域ＲＯの少なくとも一部分とを覆うように、表面保護膜３を形成する。表面保護膜３は、例えば、ポリイミドの塗布により成膜される。次にフォトリソグラフィー工程およびエッチング工程を用いたパターニングによって、所望の形状の表面保護膜３を形成する。
ここで、図４に示す第２変形例の半導体装置１０２を製造する場合には、表面保護膜３の代わりに高抵抗膜１３を形成する場合、例えばプラズマＣＶＤ法により、表面電極２が設けられた表面Ｓ２上に、ＳｉＮを成膜する。この時、ＳｉとＮの比率を調整することにより、ＳｉＮの抵抗率を調整することができる。次に、フォトリソグラフィー工程とエッチング工程とを用いたパターニングによって、所望の形状の高抵抗膜１３を形成する。高抵抗膜１３の厚みは１００ｎｍ以上が好ましく、例えば１μｍである。
ここで、図４に示す第２変形例の半導体装置１０２を製造する場合には、表面保護膜３の代わりに高抵抗膜１３を形成する場合、例えばプラズマＣＶＤ法により、表面電極２が設けられた表面Ｓ２上に、ＳｉＮを成膜する。この時、ＳｉとＮの比率を調整することにより、ＳｉＮの抵抗率を調整することができる。次に、フォトリソグラフィー工程とエッチング工程とを用いたパターニングによって、所望の形状の高抵抗膜１３を形成する。高抵抗膜１３の厚みは１００ｎｍ以上が好ましく、例えば１μｍである。
次にポリイミドである表面保護膜３、もしくはＳｉＮである高抵抗膜１３のパターニングに使用したフォトレジストをマスクにして電極保護膜６をエッチングすることにより電極パッド２２の中央部上に電極保護膜６の開口部２３を形成する。電極保護膜６のエッチングにはウェットエッチングやドライエッチングを用いることができ、例えばフッ酸によるウェットエッチングや、フッ素系ガスによるドライエッチングでアルミニウムを主成分とした金属材料で構成された電極パッド２２を残して、選択的に電極保護膜６をエッチングできる。また、表面電極２上の電極保護膜６の開口幅がより小さく形成される図３に示す第１変形例の半導体装置１０１を製造することもできる。この場合、電極保護膜６の開口部のエッチングは、表面保護膜３もしくは高抵抗膜１３と異なるマスクを用いてエッチングを実施し、それぞれの膜でエッチング条件を調整して実施されてもよい。
以上により、半導体装置１００、半導体装置１０１、半導体装置１０２、半導体装置１０３、半導体装置１０４が得られる。
以上により、半導体装置１００、半導体装置１０１、半導体装置１０２、半導体装置１０３、半導体装置１０４が得られる。
次に、図２に示す半導体装置１００の動作について、以下に説明する。
表面電極２の電極パッド２２の電位を基準として、裏面電極１に負の電圧を印加すると、ＳｉＣ－ＳＢＤである半導体装置１００は、表面電極２から裏面電極１へ電流が流れる状態、すなわちオン状態（導通状態ともいう）となる。反対に、表面電極２を基準として、裏面電極１に正の電圧を印加すると、半導体装置１００はオフ状態（阻止状態ともいう）となる。
半導体装置１００がオフ状態にある場合、ドリフト層４の表面電極２に接する活性領域の表面、および、ドリフト層４と終端ウェル領域５とのｐｎ接合界面付近には、大きな電界がかかる。この電界が臨界電界に達してアバランシェ降伏が起こるときの裏面電極１への電圧が、最大電圧であるアバランシェ電圧と定義される。通常、半導体装置１００はアバランシェ降伏が起こらない範囲で使用され、定格電圧が定められる。
表面電極２の電極パッド２２の電位を基準として、裏面電極１に負の電圧を印加すると、ＳｉＣ－ＳＢＤである半導体装置１００は、表面電極２から裏面電極１へ電流が流れる状態、すなわちオン状態（導通状態ともいう）となる。反対に、表面電極２を基準として、裏面電極１に正の電圧を印加すると、半導体装置１００はオフ状態（阻止状態ともいう）となる。
半導体装置１００がオフ状態にある場合、ドリフト層４の表面電極２に接する活性領域の表面、および、ドリフト層４と終端ウェル領域５とのｐｎ接合界面付近には、大きな電界がかかる。この電界が臨界電界に達してアバランシェ降伏が起こるときの裏面電極１への電圧が、最大電圧であるアバランシェ電圧と定義される。通常、半導体装置１００はアバランシェ降伏が起こらない範囲で使用され、定格電圧が定められる。
オフ状態においては、ドリフト層４の活性領域の表面、および、ドリフト層４と終端ウェル領域５とのｐｎ接合界面から、単結晶基板１１へ向かう方向（図２において下方向）とドリフト層４の外周方向（図２において右方向）とへ、空乏層が広がる。また、ドリフト層４と終端ウェル領域５とのｐｎ接合界面から、終端ウェル領域５内へも空乏層が広がり、この広がり具合は終端ウェル領域５の濃度に大きく依存する。このとき、半導体層１２表面の空乏化している領域では半導体層１２の外周側から中央に向かって電位差が生じている。
ここで、高湿度下で半導体装置１００をオフ状態とした場合を考える。表面保護膜３は、高い吸水性を有しているので、高湿度下では多くの水分を含有する。表面保護膜３と電極パッド２２の間に電極保護膜６が無い場合、この水分が半導体層１２および電極パッド２２の表面に達する。ここで、半導体装置１００に印加される電圧により、ドリフト層４の外周側が陽極として作用し、電極パッド２２が陰極として作用する。陰極となる電極パッド２２の近傍では、上記水分について、以下の式（１）で表される酸素の還元反応、および、式（２）で表される水素の生成反応が生じる。
ここで、高湿度下で半導体装置１００をオフ状態とした場合を考える。表面保護膜３は、高い吸水性を有しているので、高湿度下では多くの水分を含有する。表面保護膜３と電極パッド２２の間に電極保護膜６が無い場合、この水分が半導体層１２および電極パッド２２の表面に達する。ここで、半導体装置１００に印加される電圧により、ドリフト層４の外周側が陽極として作用し、電極パッド２２が陰極として作用する。陰極となる電極パッド２２の近傍では、上記水分について、以下の式（１）で表される酸素の還元反応、および、式（２）で表される水素の生成反応が生じる。
この反応に伴い、電極パッド２２の近傍で水酸化物イオンの濃度が増加する。表面保護膜３と電極パッド２２の間に電極保護膜６が無い場合、水酸化物イオンは、アルミニウムを主成分とした金属材料で構成された電極パッド２２と化学的に反応し、アルミニウムが水酸化アルミニウムとなることがある。水酸化アルミニウムは、電極パッド２２の表面に絶縁物として析出する。
半導体基板１０がＳｉＣ基板である場合、ＳｉＣ基板の高い絶縁破壊電界を活用することにより、終端ウェル領域５の幅および終端ウェル領域５からドリフト層４の外周端面４ａまでの幅を小さく設計することができる。このような設計下では、オフ状態において陽極となるドリフト層４の外周端面４ａと、陰極となる電極パッド２２との距離が近くなる。よって、電極パッド２２付近で高電界が発生して反応が促進され、水酸化物イオンの濃度がより大きくなる。よって、電極パッド２２の表面での絶縁物の析出がより顕著となる。図２において、電極パッド２２の外周側の表面電極端部２ｂの表面部分に絶縁物が析出する。この析出によって表面保護膜３が押し上げられ、その結果、電極パッド２２と表面保護膜３との界面で剥がれが生じることがある。また、表面保護膜３の剥がれは、半導体層１２上を伸展し得る。言い換えれば、半導体層１２と表面保護膜３との界面でも剥がれが生じ得る。もしも、この剥がれによって終端ウェル領域５上に空洞部が形成されたとすると、空洞部に水分が入り込むことによって過剰なリーク電流が流れたり、あるいは空洞部で気中放電が起きたりすることによって、半導体装置１００が素子破壊に至ることがあり得る。
半導体基板１０がＳｉＣ基板である場合、ＳｉＣ基板の高い絶縁破壊電界を活用することにより、終端ウェル領域５の幅および終端ウェル領域５からドリフト層４の外周端面４ａまでの幅を小さく設計することができる。このような設計下では、オフ状態において陽極となるドリフト層４の外周端面４ａと、陰極となる電極パッド２２との距離が近くなる。よって、電極パッド２２付近で高電界が発生して反応が促進され、水酸化物イオンの濃度がより大きくなる。よって、電極パッド２２の表面での絶縁物の析出がより顕著となる。図２において、電極パッド２２の外周側の表面電極端部２ｂの表面部分に絶縁物が析出する。この析出によって表面保護膜３が押し上げられ、その結果、電極パッド２２と表面保護膜３との界面で剥がれが生じることがある。また、表面保護膜３の剥がれは、半導体層１２上を伸展し得る。言い換えれば、半導体層１２と表面保護膜３との界面でも剥がれが生じ得る。もしも、この剥がれによって終端ウェル領域５上に空洞部が形成されたとすると、空洞部に水分が入り込むことによって過剰なリーク電流が流れたり、あるいは空洞部で気中放電が起きたりすることによって、半導体装置１００が素子破壊に至ることがあり得る。
実施の形態１に係る半導体装置によれば、電極パッド２２と表面保護膜３の間に腐食耐性の強いＴｉで構成された電極保護膜６を備えていることで、電極パッド２２表面の絶縁物析出とこれに伴う表面保護膜３の剥れが抑制され、高湿度状態において使用しても絶縁信頼性が損なわれない。また、表面電極２を露出させる開口部２３を有していることで、図７に示すように、表面電極２の電極パッド２２へのワイヤ配線２４の接合を阻害することがない。また、図８に示すように、電極パッド２２上へ無電解めっきによるＮｉ、Ａｕ等を含む金属材料で構成された付加電極２５の形成が可能である。付加電極２５は、例えば、厚さ１μｍ以上の厚膜で形成されることも可能である。
また、図４を参照して、表面保護膜３の代わりに高抵抗膜１３が設けられてよい。高抵抗膜１３を設けた場合、高抵抗膜１３を流れる電流により電位勾配が発生し、表面電極２の端部へ高電界が発生しやすくなる。高抵抗膜１３と電極パッド２２の間に電極保護膜６が無い場合、電極パッド２２の端部においては、電極パッド２２の表面に絶縁物が析出しやすくなる。図４に示す半導体装置１０２においては、高抵抗膜１３と電極パッド２２の間にＴｉで構成された電極保護膜６を備えていることで電極パッド２２表面の腐食とそれに伴う高抵抗膜１３の剥れを抑制することができる。よって、上記剥がれに起因した気中放電が避けられる。
また、図５を参照して、半導体層１２の表面Ｓ２上にフィールド絶縁膜７をさらに有していることで、水分などの影響による浮遊イオンが半導体層１２に到達し、半導体層１２の表面Ｓ２において固定電荷として振舞うことを抑制することができる。ここで、表面保護膜３と電極パッド２２の間にＴｉで構成された電極保護膜６を備えていることで電極パッド２２表面の絶縁物の析出とこれに伴う表面保護膜３の剥れを抑制することができる。
また、図４を参照して、表面保護膜３の代わりに高抵抗膜１３が設けられてよい。高抵抗膜１３を設けた場合、高抵抗膜１３を流れる電流により電位勾配が発生し、表面電極２の端部へ高電界が発生しやすくなる。高抵抗膜１３と電極パッド２２の間に電極保護膜６が無い場合、電極パッド２２の端部においては、電極パッド２２の表面に絶縁物が析出しやすくなる。図４に示す半導体装置１０２においては、高抵抗膜１３と電極パッド２２の間にＴｉで構成された電極保護膜６を備えていることで電極パッド２２表面の腐食とそれに伴う高抵抗膜１３の剥れを抑制することができる。よって、上記剥がれに起因した気中放電が避けられる。
また、図５を参照して、半導体層１２の表面Ｓ２上にフィールド絶縁膜７をさらに有していることで、水分などの影響による浮遊イオンが半導体層１２に到達し、半導体層１２の表面Ｓ２において固定電荷として振舞うことを抑制することができる。ここで、表面保護膜３と電極パッド２２の間にＴｉで構成された電極保護膜６を備えていることで電極パッド２２表面の絶縁物の析出とこれに伴う表面保護膜３の剥れを抑制することができる。
実施の形態１に係る半導体装置によれば、アルミニウムを主成分とした金属材料で構成された表面電極と、絶縁性保護膜としてのポリイミドで構成された表面保護膜またはＳｉＮで構成された高抵抗膜との間に、アルミニウムよりも腐食耐性の強いチタンで構成された電極保護膜が設けられたことにより、表面電極の表面腐食による絶縁物の析出とこれに伴う絶縁性保護膜の剥れを抑制することができ、絶縁信頼性を高めることができる。また、電極保護膜と絶縁性保護膜に表面電極を露出させる開口部を有するため、表面電極へのワイヤ配線の接合を阻害することがなく、表面電極上へ無電解めっきによる付加電極の形成も可能である。
実施の形態２．
図９は実施の形態２に係る半導体装置２００を示す部分断面図である。実施の形態１では電極パッド２２の表面の表面保護膜３で覆われている部分に電極保護膜６が形成されていた。これに対して、半導体装置２００では、表面電極２の縁部である表面電極２の外周端面２ａにも被覆する電極保護膜１６が形成されている。
半導体装置２００において、電極保護膜１６は、表面電極２と表面保護膜３との間に、表面電極２の外周側の表面電極端部２ｂから、表面電極２の外周端面２ａに沿って、終端ウェル領域５の外周端面５ａを超えないように、半導体基板１０の上に外側領域ＲＯにおける終端ウェル領域５の内側の表面まで延在するように形成される。図９に示すように、電極保護膜１６は、表面電極端部２ｂの表面を覆う電極保護膜表面部１６ａと、表面電極２の外周端面２ａを覆う電極保護膜側面部１６ｂと、外側領域ＲＯにおける終端ウェル領域５の内側の表面上の電極保護膜延在部１６ｃとを含む。電極保護膜１６は、終端ウェル領域５の上まで形成されるが、終端ウェル領域５を超えた半導体基板１０の外周側の表面には形成されない。Ｔｉで構成された電極保護膜１６は導電性があり、電極保護膜１６が終端ウェル領域５を超えた半導体基板１０の外周側の表面まで形成されると、これに影響されて半導体基板１０内のオフ状態の電界分布が乱れてしまい、オフ状態の阻止電圧が低下してしまう。終端ウェル領域５を超えた半導体基板１０の外周側の表面には電極保護膜１６を形成しないことでオフ状態の阻止電圧の低下を防ぐことができる。
図９は実施の形態２に係る半導体装置２００を示す部分断面図である。実施の形態１では電極パッド２２の表面の表面保護膜３で覆われている部分に電極保護膜６が形成されていた。これに対して、半導体装置２００では、表面電極２の縁部である表面電極２の外周端面２ａにも被覆する電極保護膜１６が形成されている。
半導体装置２００において、電極保護膜１６は、表面電極２と表面保護膜３との間に、表面電極２の外周側の表面電極端部２ｂから、表面電極２の外周端面２ａに沿って、終端ウェル領域５の外周端面５ａを超えないように、半導体基板１０の上に外側領域ＲＯにおける終端ウェル領域５の内側の表面まで延在するように形成される。図９に示すように、電極保護膜１６は、表面電極端部２ｂの表面を覆う電極保護膜表面部１６ａと、表面電極２の外周端面２ａを覆う電極保護膜側面部１６ｂと、外側領域ＲＯにおける終端ウェル領域５の内側の表面上の電極保護膜延在部１６ｃとを含む。電極保護膜１６は、終端ウェル領域５の上まで形成されるが、終端ウェル領域５を超えた半導体基板１０の外周側の表面には形成されない。Ｔｉで構成された電極保護膜１６は導電性があり、電極保護膜１６が終端ウェル領域５を超えた半導体基板１０の外周側の表面まで形成されると、これに影響されて半導体基板１０内のオフ状態の電界分布が乱れてしまい、オフ状態の阻止電圧が低下してしまう。終端ウェル領域５を超えた半導体基板１０の外周側の表面には電極保護膜１６を形成しないことでオフ状態の阻止電圧の低下を防ぐことができる。
図１０は実施の形態２の第１変形例である半導体装置２０１を示す部分断面図である。半導体装置２０１では、表面電極２が露出されるように、電極保護膜１６と表面保護膜３との開口部は異なる開口幅が形成され、電極保護膜１６の開口幅が表面保護膜３の開口幅より小さく形成されている。図１０に示すように、表面保護膜３は表面電極端部２ｂの表面を覆う電極保護膜表面部１６ａ上において、電極保護膜１６より外周側に開口する。電極保護膜１６は表面保護膜３より内側に突出した電極保護膜突出部１６ｄを有する。すなわち、電極保護膜１６で覆われている表面電極２の面積がより大きい。これにより、高湿度状態に使用しても表面電極の表面腐食による絶縁物析出とこれに伴う絶縁性保護膜の剥れを抑制することができ、半導体装置の絶縁信頼性を高めることができる。
図１１は実施の形態２の第２変形例である半導体装置２０２を示す部分断面図である。半導体装置２０２は、表面保護膜３の代わりに絶縁性保護膜３３として高抵抗膜１３が用いられる。
また、図１２は実施の形態２の第３変形例である半導体装置２０３を示す部分断面図である。半導体装置２０３は、半導体基板１０の表面Ｓ２上にフィールド絶縁膜７をさらに有している。
また、図９に示す半導体装置２００では、ショットキー電極２１と電極パッド２２とは同一パターニングが実施されるが、電極保護膜１６のパターニングが別に行われるが、ショットキー電極２１のパターニングと、電極パッド２２、電極保護膜１６のパターニングとはそれぞれ別に行われてもよい。この場合、図１３に示すように、実施の形態２の第４変形例である半導体装置２０４では、ショットキー電極２１の外周端面２１ａから張り出して電極パッド２２がショットキー電極２１を完全に覆い、電極保護膜１６が電極パッド２２を完全に覆う構造が形成され得る。この場合、表面電極２の製造方法として、ショットキー電極２１の成膜とパターニングを行ってから、電極パッド２２の成膜とパターニングを行うことにより表面電極２を形成する。この後、表面電極２の上に、電極保護膜１６の成膜とパターニングを実施する順になる。
なお、半導体装置２００における電極保護膜１６と同様に、実施の形態２に係る変形例である半導体装置２０１、半導体装置２０２、半導体装置２０３と半導体装置２０４においても、電極保護膜１６は終端ウェル領域５を超えた半導体基板１０の外周側の表面には形成されない。終端ウェル領域５を超えた半導体基板１０の外周側の表面には電極保護膜１６を形成しないことでオフ状態の阻止電圧の低下を防ぐことができる。
また、図１２は実施の形態２の第３変形例である半導体装置２０３を示す部分断面図である。半導体装置２０３は、半導体基板１０の表面Ｓ２上にフィールド絶縁膜７をさらに有している。
また、図９に示す半導体装置２００では、ショットキー電極２１と電極パッド２２とは同一パターニングが実施されるが、電極保護膜１６のパターニングが別に行われるが、ショットキー電極２１のパターニングと、電極パッド２２、電極保護膜１６のパターニングとはそれぞれ別に行われてもよい。この場合、図１３に示すように、実施の形態２の第４変形例である半導体装置２０４では、ショットキー電極２１の外周端面２１ａから張り出して電極パッド２２がショットキー電極２１を完全に覆い、電極保護膜１６が電極パッド２２を完全に覆う構造が形成され得る。この場合、表面電極２の製造方法として、ショットキー電極２１の成膜とパターニングを行ってから、電極パッド２２の成膜とパターニングを行うことにより表面電極２を形成する。この後、表面電極２の上に、電極保護膜１６の成膜とパターニングを実施する順になる。
なお、半導体装置２００における電極保護膜１６と同様に、実施の形態２に係る変形例である半導体装置２０１、半導体装置２０２、半導体装置２０３と半導体装置２０４においても、電極保護膜１６は終端ウェル領域５を超えた半導体基板１０の外周側の表面には形成されない。終端ウェル領域５を超えた半導体基板１０の外周側の表面には電極保護膜１６を形成しないことでオフ状態の阻止電圧の低下を防ぐことができる。
実施の形態２における半導体装置によれば、実施の形態１と同じ、アルミニウムを主成分とした金属材料で構成された表面電極と、絶縁性保護膜との間に、アルミニウムよりも腐食耐性の強いチタンで構成された電極保護膜が設けられたことにより、表面電極の表面腐食による絶縁物の析出とこれに伴う絶縁性保護膜の剥れを抑制することができ、絶縁信頼性を高めることができる。また、電極保護膜と絶縁性保護膜に表面電極を露出させる開口部を有するため、表面電極へのワイヤ配線の接合を阻害することがなく、表面電極上へ無電解めっきによる付加電極の形成も可能である。さらに、表面電極の絶縁性保護膜で覆われている部分に加えて、表面電極の外周端面にも電極保護膜が形成されているため、表面電極の外周端面の腐食による絶縁物の析出も抑制でき、高湿環境に対して更に絶縁信頼性を高めることができる。
実施の形態３．
図１４は実施の形態３の半導体装置３００を示す部分断面図である。実施の形態１では終端ウェル領域５が設けられた終端領域を覆うように表面保護膜３、もしくは高抵抗膜１３を用いたが、実施の形態３に係る半導体装置３００のように、表面保護膜３と高抵抗膜１３で構成された２層構造の絶縁性保護膜３３を用いてもよい。絶縁性保護膜３３は、半導体基板１０の表面Ｓ２側に形成された窒化シリコンで構成された高抵抗膜１３と、高抵抗膜１３の上に形成されたポリイミドで構成された表面保護膜３との積層構造である。半導体装置３００において、電極保護膜６、表面保護膜３と高抵抗膜１３とで積層された絶縁性保護膜３３は電極パッド２２上で開口するように同一パターニングが実施されている。 電極保護膜６は、表面電極２と積層構造の絶縁性保護膜３３との間に、表面電極２の絶縁性保護膜３３に覆われている領域に形成されている。電極保護膜６と絶縁性保護膜３３との電極パッド２２上での開口部の開口幅の大小関係は任意に選択できるが、電極保護膜６の開口幅と表面保護膜３、高抵抗膜１３の両方、またはいずれかの開口幅を同じとすることで、同じフォトレジストをマスクとしてエッチング加工ができるため、生産性が高くなる。
図１４は実施の形態３の半導体装置３００を示す部分断面図である。実施の形態１では終端ウェル領域５が設けられた終端領域を覆うように表面保護膜３、もしくは高抵抗膜１３を用いたが、実施の形態３に係る半導体装置３００のように、表面保護膜３と高抵抗膜１３で構成された２層構造の絶縁性保護膜３３を用いてもよい。絶縁性保護膜３３は、半導体基板１０の表面Ｓ２側に形成された窒化シリコンで構成された高抵抗膜１３と、高抵抗膜１３の上に形成されたポリイミドで構成された表面保護膜３との積層構造である。半導体装置３００において、電極保護膜６、表面保護膜３と高抵抗膜１３とで積層された絶縁性保護膜３３は電極パッド２２上で開口するように同一パターニングが実施されている。 電極保護膜６は、表面電極２と積層構造の絶縁性保護膜３３との間に、表面電極２の絶縁性保護膜３３に覆われている領域に形成されている。電極保護膜６と絶縁性保護膜３３との電極パッド２２上での開口部の開口幅の大小関係は任意に選択できるが、電極保護膜６の開口幅と表面保護膜３、高抵抗膜１３の両方、またはいずれかの開口幅を同じとすることで、同じフォトレジストをマスクとしてエッチング加工ができるため、生産性が高くなる。
なお、実施の形態３においても、実施の形態２に係る各半導体装置における電極保護膜１６を用いてよい。この場合、電極保護膜１６は、表面電極２と絶縁性保護膜３３との間に、表面電極端部２ｂから、表面電極２の外周端面２ａに沿って、半導体基板１０の上に終端ウェル領域５の外周端面５ａを超えないように外側領域ＲＯにおける終端ウェル領域５の内側の表面まで延在するように形成される。
また、実施の形態３においても、実施の形態１に係る半導体装置１０１における電極保護膜６、または実施の形態２に係る半導体装置２０１における電極保護膜１６を用いてよい。この場合、電極保護膜６または電極保護膜１６と絶縁性保護膜３３とは異なる開口幅を有する開口部が形成され、電極保護膜６または電極保護膜１６の開口幅が絶縁性保護膜３３の開口幅より小さい。すなわち、電極保護膜６または電極保護膜１６で覆われている表面電極２の面積がより大きい。これにより、高湿度状態に使用しても表面電極の表面腐食による絶縁物の析出とこれに伴う絶縁性保護膜の剥れを抑制することができ、半導体装置の絶縁信頼性を高めることができる。
また、実施の形態３においても、実施の形態１に係る半導体装置１０１における電極保護膜６、または実施の形態２に係る半導体装置２０１における電極保護膜１６を用いてよい。この場合、電極保護膜６または電極保護膜１６と絶縁性保護膜３３とは異なる開口幅を有する開口部が形成され、電極保護膜６または電極保護膜１６の開口幅が絶縁性保護膜３３の開口幅より小さい。すなわち、電極保護膜６または電極保護膜１６で覆われている表面電極２の面積がより大きい。これにより、高湿度状態に使用しても表面電極の表面腐食による絶縁物の析出とこれに伴う絶縁性保護膜の剥れを抑制することができ、半導体装置の絶縁信頼性を高めることができる。
実施の形態３における半導体装置によれば、実施の形態１と同じ、アルミニウムを主成分とした金属材料で構成された表面電極と、絶縁性保護膜との間に、アルミニウムよりも腐食耐性の強いチタンで構成された電極保護膜が設けられたことにより、表面電極の表面腐食による絶縁物の析出とこれに伴う絶縁性保護膜の剥れを抑制することができ、絶縁信頼性を高めることができる。また、電極保護膜と絶縁性保護膜に表面電極を露出させる開口部を有するため、表面電極へのワイヤ配線の接合を阻害することがなく、表面電極上へ無電解めっきによる付加電極の形成も可能である。さらに、表面保護膜と高抵抗膜で構成された２層構造を用いることで、半導体基板に対してより高い絶縁性が維持される。
実施の形態４．
実施の形態４は、上述した実施の形態１から３のいずれかに係る半導体装置を電力変換装置に適用したものである。本発明は特定の電力変換装置に限定されるものではないが、以下、実施の形態４として、三相のインバータに本発明を適用した場合について説明する。このように実施の形態１から３のいずれかに係る半導体装置を電力変換装置に適用した場合、通常はゲルや樹脂などに埋め込まれて使用するが、これらの材料も完全に水分を遮断できるわけではなく、実施の形態１から３のいずれかに係る半導体装置の構成により半導体装置の絶縁保護が維持される。
実施の形態４は、上述した実施の形態１から３のいずれかに係る半導体装置を電力変換装置に適用したものである。本発明は特定の電力変換装置に限定されるものではないが、以下、実施の形態４として、三相のインバータに本発明を適用した場合について説明する。このように実施の形態１から３のいずれかに係る半導体装置を電力変換装置に適用した場合、通常はゲルや樹脂などに埋め込まれて使用するが、これらの材料も完全に水分を遮断できるわけではなく、実施の形態１から３のいずれかに係る半導体装置の構成により半導体装置の絶縁保護が維持される。
図１５は、実施の形態４に係る電力変換装置２０００が適用された電力変換システムの構成を概略的に示すブロック図である。電力変換システムは、電源１０００、電力変換装置２０００、および負荷３０００を有している。電源１０００は、直流電源であり、電力変換装置２０００に直流電力を供給する。電源１０００は種々のもので構成することが可能であり、例えば、直流系統、太陽電池、蓄電池で構成することができるし、交流系統に接続された整流回路またはＡＣ／ＤＣコンバータで構成することとしてもよい。また、電源１０００を、直流系統から出力される直流電力を所定の電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータによって構成することとしてもよい。
電力変換装置２０００は、電源１０００と負荷３０００との間に接続された三相のインバータであり、電源１０００から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷３０００に交流電力を供給する。電力変換装置２０００は、図１５に示すように、入力される直流電力を交流電力に変換して出力する主変換回路２００１と、主変換回路２００１の各スイッチング素子を駆動する駆動信号を出力する駆動回路２００２と、駆動回路２００２を制御する制御信号を駆動回路２００２に出力する制御回路２００３とを有している。
負荷３０００は、電力変換装置２０００から供給された交流電力によって駆動される三相の電動機である。なお、負荷３０００は特定の用途に限られるものではなく、各種電気機器に搭載された電動機であり、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車、鉄道車両、エレベーター、または、空調機器向けの電動機として用いられる。
負荷３０００は、電力変換装置２０００から供給された交流電力によって駆動される三相の電動機である。なお、負荷３０００は特定の用途に限られるものではなく、各種電気機器に搭載された電動機であり、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車、鉄道車両、エレベーター、または、空調機器向けの電動機として用いられる。
以下、電力変換装置２０００の詳細を説明する。主変換回路２００１は、スイッチング素子および還流ダイオードを有しており（図示せず）、スイッチング素子がスイッチングすることによって、電源１０００から供給される直流電力を交流電力に変換し、負荷３０００に供給する。主変換回路２００１の具体的な回路構成は種々のものがあるが、実施の形態４に係る主変換回路２００１は、２レベルの三相フルブリッジ回路であり、６つのスイッチング素子とそれぞれのスイッチング素子に逆並列された６つの還流ダイオードとから構成され得る。主変換回路２００１の各スイッチング素子と各還流ダイオードとの少なくともいずれかに、上述した実施の形態１から３のいずれかに係る半導体装置が適用されている。６つのスイッチング素子は２つのスイッチング素子ごとに直列接続され上下アームを構成し、各上下アームはフルブリッジ回路の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を構成する。そして、各上下アームの出力端子、すなわち主変換回路２００１の３つの出力端子は、負荷３０００に接続される。
駆動回路２００２は、主変換回路２００１のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成し、それを主変換回路２００１のスイッチング素子の制御電極に供給する。具体的には、後述する制御回路２００３からの制御信号に従い、スイッチング素子をオン状態にする駆動信号とスイッチング素子をオフ状態にする駆動信号とを各スイッチング素子の制御電極に出力する。スイッチング素子をオン状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧より大きい電圧信号（オン信号）であり、スイッチング素子をオフ状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧より小さい電圧信号（オフ信号）である。
制御回路２００３は、負荷３０００に所望の電力が供給されるよう主変換回路２００１のスイッチング素子を制御する。具体的には、負荷３０００に供給すべき電力に基づいて主変換回路２００１の各スイッチング素子がオン状態となるべき時間であるオン時間を算出する。例えば、出力すべき電圧に応じてスイッチング素子のオン時間を変調するパルス幅変調（ＰＷＭ：ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御によって主変換回路２００１を制御することができる。そして、各時点においてオン状態となるべきスイッチング素子にはオン信号を、オフ状態となるべきスイッチング素子にはオフ信号が出力されるよう、駆動回路２００２に制御指令として制御信号を出力する。駆動回路２００２は、この制御信号に従い、各スイッチング素子の制御電極にオン信号またはオフ信号を駆動信号として出力する。
制御回路２００３は、負荷３０００に所望の電力が供給されるよう主変換回路２００１のスイッチング素子を制御する。具体的には、負荷３０００に供給すべき電力に基づいて主変換回路２００１の各スイッチング素子がオン状態となるべき時間であるオン時間を算出する。例えば、出力すべき電圧に応じてスイッチング素子のオン時間を変調するパルス幅変調（ＰＷＭ：ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御によって主変換回路２００１を制御することができる。そして、各時点においてオン状態となるべきスイッチング素子にはオン信号を、オフ状態となるべきスイッチング素子にはオフ信号が出力されるよう、駆動回路２００２に制御指令として制御信号を出力する。駆動回路２００２は、この制御信号に従い、各スイッチング素子の制御電極にオン信号またはオフ信号を駆動信号として出力する。
実施の形態４に係る電力変換装置にでは、主変換回路２００１の還流ダイオードとして実施の形態１から３のいずれかに係る半導体装置を適用され得る。このように実施の形態１から３のいずれかに係る半導体装置を電力変換装置に適用した場合、通常はゲルや樹脂などに埋め込まれて使用するが、これらの材料も完全に水分を遮断できるわけではなく、実施の形態１から３で示した構成により半導体装置の絶縁保護が維持される。これにより信頼性向上を実現することができる。
なお、実施の形態４では、２レベルの三相インバータに本発明を適用する例を説明したが、本発明は、これに限られるものではなく、種々の電力変換装置に適用することができる。例えば、電力変換装置は３レベルのようなマルチレベルのものであってもよい。また単相負荷に電力を供給する場合には、単相のインバータに本発明が適用されてよい。また、直流負荷等に電力を供給する場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータまたはＡＣ／ＤＣコンバータに本発明を適用することも可能である。
また、本発明を適用した電力変換装置は、負荷が電動機の場合のためのものに限定されるものではなく、例えば、放電加工機、レーザー加工機、誘導加熱調理器、または非接触器給電システムのための電源装置に用いることもでき、さらには太陽光発電システムや蓄電システム等のパワーコンディショナーとして用いることも可能である。
また、本発明を適用した電力変換装置は、負荷が電動機の場合のためのものに限定されるものではなく、例えば、放電加工機、レーザー加工機、誘導加熱調理器、または非接触器給電システムのための電源装置に用いることもでき、さらには太陽光発電システムや蓄電システム等のパワーコンディショナーとして用いることも可能である。
上記各実施の形態では、各構成要素の物性、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載している場合があるが、これらはすべての局面において例示であって、記載されたものに本発明が限られることはない。よって、例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲内において想定される。例えば、任意の構成要素を変形、追加または省略する場合、および、少なくとも１つの実施の形態における少なくとも１つの構成要素を抽出し、それを他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれる。
また、矛盾が生じない限り、上記各実施の形態において「１つ」備えられるものとして記載された構成要素は、「１つ以上」備えられていてもよい。さらに、発明を構成する構成要素は概念的な単位であって、１つの構成要素が複数の構造物から成ってよく、また、１つの構成要素が、ある構造物の一部に対応してもよい。また、本発明の各構成要素には、同一の機能を発揮する限り、他の構造または形状を有する構造物が含まれる。
また、矛盾が生じない限り、上記各実施の形態において「１つ」備えられるものとして記載された構成要素は、「１つ以上」備えられていてもよい。さらに、発明を構成する構成要素は概念的な単位であって、１つの構成要素が複数の構造物から成ってよく、また、１つの構成要素が、ある構造物の一部に対応してもよい。また、本発明の各構成要素には、同一の機能を発揮する限り、他の構造または形状を有する構造物が含まれる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。また、本明細書における説明は、本発明のすべての目的のために参照されるものであり、特段の記載がない限り、従来技術であると自認するものではない。
１ 裏面電極、２ 表面電極、３ 表面保護膜、４ ドリフト層、５ 終端ウェル領域、６、１６ 電極保護膜、７ フィールド絶縁膜、１０ 半導体基板、１１ 単結晶基板、１２半導体層、１３ 高抵抗膜、２１ ショットキー電極、２２ 電極パッド、２３ 開口部、２４ ワイヤ配線、２５ 付加電極、３３ 絶縁性保護膜、１００，１０１、１０２、１０３、１０４、１００ａ，１００ｂ，２００、２０１、２０２、２０３、２０４、３００ 半導体装置、１０００ 電源、２０００ 電力変換装置、２００１ 主変換回路、２００２ 駆動回路、２００３ 制御回路、３０００ 負荷
Claims (13)
- 第１の導電型のドリフト層、および、前記ドリフト層の表層に形成され、前記第１の導電型と異なる第２の導電型を有する終端ウェル領域を含む半導体基板と、
前記半導体基板の表面に形成され、縁部である外周端面は前記終端ウェル領域の表面に位置し、前記終端ウェル領域と接することにより前記終端ウェル領域へ電気的に接続され、アルミニウムを主成分とした金属材料で構成された表面電極と、
前記表面電極の外周側の表面電極端部および前記終端ウェル領域を被覆するように形成され、前記終端ウェル領域よりも外周側の前記半導体基板の表面まで延在する絶縁性保護膜と、
前記表面電極と前記絶縁性保護膜との間に、チタンで構成された電極保護膜と、を備え、
前記電極保護膜および前記絶縁性保護膜は、前記表面電極の電極形成領域に対応して前記表面電極が露出されるように開口する開口部を有し、
前記電極保護膜は、前記表面電極端部から、前記表面電極の外周端面に沿って、前記終端ウェル領域の内側の表面まで延在するように形成されることを特徴とする半導体装置。 - 前記電極保護膜と前記絶縁性保護膜とは同じ開口幅を有する開口部が形成されたことを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
- 前記電極保護膜は、前記表面電極の表面において、前記絶縁性保護膜より内側に突出する突出部をさらに有し、
前記電極保護膜と前記絶縁性保護膜とは異なる開口幅を有する開口部が形成され、前記電極保護膜の開口幅が前記絶縁性保護膜の開口幅より小さいことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 第１の導電型のドリフト層、および、前記ドリフト層の表層に形成され、前記第１の導電型と異なる第２の導電型を有する終端ウェル領域を含む半導体基板と、
前記半導体基板の表面に形成され、縁部である外周端面は前記終端ウェル領域の表面に位置し、前記終端ウェル領域と接することにより前記終端ウェル領域へ電気的に接続され、アルミニウムを主成分とした金属材料で構成された表面電極と、
前記表面電極の外周側の表面電極端部および前記終端ウェル領域を被覆するように形成され、前記終端ウェル領域よりも外周側の前記半導体基板の表面まで延在する絶縁性保護膜と、
前記表面電極と前記絶縁性保護膜との間に、チタンで構成された電極保護膜と、を備え、
前記電極保護膜および前記絶縁性保護膜は、前記表面電極の電極形成領域に対応して前記表面電極が露出されるように開口する開口部を有し、
前記電極保護膜は、前記表面電極の表面において、前記絶縁性保護膜より内側に突出する突出部をさらに有し、
前記電極保護膜と前記絶縁性保護膜とは異なる開口幅を有する開口部が形成され、前記電極保護膜の開口幅が前記絶縁性保護膜の開口幅より小さいことを特徴とする半導体装置。 - 前記半導体基板の表面に前記終端ウェル領域の少なくとも一部を覆い、前記終端ウェル領域の表面から前記終端ウェル領域の外周端面よりも外周側の前記半導体基板の表面まで延在するフィールド絶縁膜をさらに備え、
前記表面電極端部が前記フィールド絶縁膜の上に乗りあがるように、前記表面電極の外周端面は、前記フィールド絶縁膜の上に位置し、
前記絶縁性保護膜は、前記フィールド絶縁膜を被覆することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体装置。 - 前記絶縁性保護膜は、ポリイミドで構成された表面保護膜であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体装置。
- 前記絶縁性保護膜は、窒化シリコンで構成された高抵抗膜であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体装置。
- 前記絶縁性保護膜は、前記半導体基板の表面側に形成された窒化シリコンで構成された高抵抗膜と、前記高抵抗膜の上に形成されたポリイミドで構成された表面保護膜との積層構造であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体装置。
- 前記電極保護膜の膜厚は１ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体装置。
- 前記電極形成領域にワイヤ配線の接合を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体装置。
- 前記表面電極の前記開口部にニッケル、金を含む金属材料で構成された厚さ１μｍ以上の付加電極を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
- 前記半導体基板は、炭化珪素基板であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
- 請求項１から１２のいずれか１項に記載の半導体装置を有し、
入力される電力を変換して出力する主変換回路と、前記半導体装置を駆動する駆動信号を前記半導体装置に出力する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御信号を前記駆動回路に出力する制御回路と、
を備えた、電力変換装置。
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