半导体装置的制作方法

1.本发明涉及半导体装置，特别是涉及由树脂等封装件封装的半导体装置。


背景技术：

2.电力控制用的半导体装置即功率器件在从家电产品、电动汽车、铁路等领域至作为所谓“可再生能源”而备受瞩目的太阳能发电或风力发电的领域为止被广泛使用。
3.现有的功率器件是以将主要材料为硅的半导体元件封装至由树脂等构成的封装件内的形式而应用的。但是，以硅为主要材料的半导体元件的特性的改善已接近极限。因此，近年来，正在推进向使用了以带隙或导热率等物理性质值比硅优秀的碳化硅(sic)等宽带隙半导体为主要材料的半导体元件的功率器件的转变。
4.另外，例如在下述的专利文献1、2中公开了在形成有半导体元件的半导体基板(半导体芯片)之上具有对元件形成区域进行保护的保护膜和以将其包围的方式设置的环状保护膜的半导体装置。特别地，在专利文献1中示出了在环状的保护膜处，将位于半导体芯片的角部处的部分设为大致三角形的结构。
5.专利文献1：日本特开2011-216753号公报
6.专利文献2：日本特开昭63-037623号公报


技术实现要素：

7.当通过树脂等封装件将半导体元件封装的结构的半导体装置在温度变化大的环境下使用的情况下，产生由诸如形成有半导体元件的半导体基板、在其上形成的电极、配线及保护膜、将它们封装的封装件的树脂这样的各结构要素的线膨胀系数之差引起的应力。该应力容易在半导体基板的角部处集中，因此，在半导体基板的角部处容易产生由应力引起的保护膜的剥离。如果保护膜的剥离到达配线，则配线的一部分沿应力的方向滑动，成为引起与其它配线、电极等之间的短路的原因。
8.本发明就是为了解决以上这样的课题而提出的，其目的在于提供能够抑制应力向半导体基板的角部集中的半导体装置。
9.本发明涉及的半导体装置具有：半导体基板；电极或配线，其形成于所述半导体基板之上；主保护膜，其在所述半导体基板之上以将所述电极或所述配线覆盖的方式形成，在俯视观察时在所述半导体基板的各角部具有倒角部；以及哑保护膜，其在所述半导体基板的各角部处分别独立地形成，在所述倒角部的外侧与所述主保护膜分离地配置。
10.发明的效果
11.根据本发明涉及的半导体装置，在半导体基板的各角部处主保护层被倒角，因此，从半导体基板的中心至主保护膜的端部为止的距离变短，施加于主保护膜的应力得到抑制。并且，通过在半导体基板的各角部形成的哑保护膜来吸收应力、使应力分散，因此，施加于主保护膜的应力被均一化，应力的集中得到抑制。
12.本发明的目的、特征、方案以及优点通过以下的详细说明和附图变得更清楚。
附图说明
13.图1是本发明的实施方式1涉及的半导体装置的俯视图。
14.图2是本发明的实施方式1涉及的半导体装置的角部的剖视图。
15.图3是用于对本发明的实施方式1涉及的半导体装置所取得的效果进行说明的图。
16.图4是用于对本发明的实施方式1涉及的半导体装置所取得的效果进行说明的图。
17.图5是本发明的实施方式2涉及的半导体装置的俯视图。
具体实施方式
18.对本发明的实施方式进行说明。此外，以下所示的附图示出半导体装置的结构的一个例子，半导体装置的结构不限定于由这些附图所图示的结构。
19.＜实施方式1＞
20.图1及图2是表示本发明的实施方式1涉及的半导体装置的结构的图。图1是该半导体装置的俯视图，图2是该半导体装置的角部的剖视图。此外，图2对应于沿图1所示的a1-a2线的剖面，a1-a2线位于穿过半导体装置的中心o及角部的直线上。
21.如图1及图2所示，实施方式1涉及的半导体装置具有半导体基板10和在半导体基板10之上形成的由金属构成的电极11及配线12。另外，在半导体基板10的表面之上形成有由聚酰亚胺等构成的保护膜，该保护膜包含将电极11及配线12的至少一部分覆盖的主保护膜20和在半导体基板10的角部10a分别形成的哑保护膜21。另外，省略了图1中的图示，但该半导体装置由构成封装件的树脂30(以下称为“封装树脂30”)封装。
22.如图1所示，主保护膜20在俯视观察时具有半导体基板10的角部10a各自被倒角的形状。以下，将主保护膜20的被倒角的部分称为“倒角部20a”。在实施方式1中，倒角部20a在俯视观察时具有2个顶点，但倒角部20a的顶点也可以大于或等于2个。另外，主保护膜20在电极11之上具有开口部20b，在电极11穿过开口部20b而连接导线等(未图示)。倒角部20a除了半导体基板10的角部10a及开口部20b的部分以外，将半导体基板10的大致整面覆盖。
23.哑保护膜21在半导体基板10的各角部10a处分别独立地形成。即，哑保护膜21在半导体基板10的各角部10a处局部地形成。哑保护膜21各自在主保护膜20的倒角部20a的外侧与哑保护膜21分离地配置。另外，哑保护膜21没有将电极11及配线12覆盖。另外，在实施方式1中，俯视观察时的哑保护膜21的形状是具有沿半导体基板10的角部10a的2条边和沿主保护膜20的倒角部20a的1条边的三角形。
24.半导体装置从封装树脂30受到的应力是由于与温度变化相伴的半导体基板10的膨胀及收缩而产生的。因此，等应力面形成为以半导体基板10的中心o为中心的同心圆状，越是远离半导体基板10的中心o则应力越强。就实施方式1的半导体装置而言，在半导体基板10的角部10a处，主保护膜20具有倒角部20a，因此，从半导体基板10的中心o至主保护膜20的端部为止的距离变短，能够减小施加于主保护膜20的应力。另外，倒角部20a具有大于或等于2个顶点，通过去除主保护膜20的角部的角，由此也使应力的集中得到缓和。另外，通过在主保护膜20设置倒角部20a，从而确保用于设置哑保护膜21的空间。
25.哑保护膜21配置于远离半导体基板10的中心o且应力容易集中的半导体基板10的角部10a，并且与主保护膜20分离。哑保护膜21没有将电极11及配线12覆盖，因此，如图3所示即使哑保护膜21由于应力而变形，其一部分剥离，也不会产生大的问题。哑保护膜21能够
通过该变形而吸收应力，由此，能够缓和施加于主保护膜20的应力。
26.另外，哑保护膜21在半导体基板10的角部10a处局部地形成。因此，哑保护膜21如图4所示起到使施加于半导体基板10的角部10a的较强的应力向应力较弱的半导体基板10的边的方向分散的作用。因此，能够缓和应力的集中，并且使施加于主保护膜20的应力均一化。
27.这样，根据实施方式1涉及的半导体装置，哑保护膜21吸收施加于半导体基板10的角部10a的应力并且使其分散，因此，能够实现施加于主保护膜20的应力的抑制及均一化，能够防止主保护膜20从半导体基板10剥离。由此，防止了配线12伴随主保护膜20的剥离而滑动，与电极11或其它配线(不图示)短路这一情况。另外，即使在主保护膜20的一部分产生剥离，也能够延长该剥离到达配线12的时间。由此，能够有助于半导体装置的可靠性提高。
28.另外，从半导体基板10的中心o至主保护膜20的倒角部20a为止的距离优选尽可能短。即，优选主保护膜20的倒角部20a的位置在能够确保主保护膜20所要求的功能的范围内，例如，在配线12不从主保护膜20露出的范围内尽可能靠近半导体基板10的中心o。倒角部20a越靠近半导体基板10的中心o，则越能够减小施加于主保护膜20的应力。另外，如果倒角部20a靠近半导体基板10的中心o，则设置哑保护膜21的空间变大，由此，还能够使哑保护膜21变大，使哑保护膜21吸收、分散应力的能力提高。
29.这里，半导体基板10的主要材料可以是以往的硅，也可以是碳化硅、氮化镓类材料或金刚石等宽带隙半导体。例如，碳化硅与硅相比杨氏模量大且刚性高，因此，由碳化硅构成的半导体基板10即使受到来自封装树脂30的应力也不易变形。因此，在半导体基板10是碳化硅的情况下，与半导体基板10是硅的情况相比，认为施加于在半导体基板10之上形成的主保护膜20及哑保护膜21等的应力变大。因此，可以说通过哑保护膜21吸收、分散应力而得到的上述效果在半导体基板10是杨氏模量大的碳化硅的情况下特别有效。
30.＜实施方式2＞
31.图5是表示实施方式2涉及的半导体装置的结构的图，是该半导体装置的俯视图。此外，该半导体装置的剖面构造与图2相同。如图5所示，在实施方式2中，将主保护膜20的倒角部20a设为在俯视观察时沿以半导体基板10的中心o为中心的圆周的曲线状(圆弧状)。
32.实施方式2的半导体装置也得到与实施方式1相同的效果。另外，主保护膜20的倒角部20a是以半导体基板10的中心o为中心的圆弧状，因此，主保护膜20的外周部与等应力面大致平行，也得到能够使施加于倒角部20a的应力均一化的效果。
33.在实施方式2中，优选从半导体基板10的中心o至主保护膜20的倒角部20a为止的距离尽可能短。主保护膜20的倒角部20a越靠近半导体基板10的中心o，则越能够减小施加于主保护膜20的应力。另外，设置哑保护膜21的空间变大，因此，还能够使哑保护膜21变大，提高哑保护膜21吸收、分散应力的能力。
34.＜实施方式3＞
35.在实施方式1、2中，将哑保护膜21的材料设为与主保护膜20相同的材料(例如聚酰亚胺等)，但在实施方式3中，作为哑保护膜21的材料，采用杨氏模量比主保护膜20高的材料。即，在实施方式3中，哑保护膜21的杨氏模量比主保护膜20的杨氏模量高。
36.通过使哑保护膜21由杨氏模量高的材料形成，从而哑保护膜21的刚性变高，由此，能够有效地缓和主保护膜20受到的应力。由此，与实施方式1、2相比，得到能够进一步缓和
施加于主保护膜20的应力的效果。
37.在本实施方式中，作为保护膜的材料，需要杨氏模量彼此不同的2种材料。作为聚酰亚胺以外的保护膜材料，存在玻璃类材料。通常，玻璃类材料与聚酰亚胺相比杨氏模量高，因此，在使用这2者作为保护膜的材料的情况下，可以使主保护膜20由聚酰亚胺形成，使哑保护膜21由玻璃类材料形成。
38.另外，即使在相同的聚酰亚胺类材料中，也存在感光性聚酰亚胺或非感光性聚酰亚胺、聚苯并恶唑等成分不同的多种聚酰亚胺(进一步来说，在相同的感光性聚酰亚胺中，也存在成分不同的感光性聚酰亚胺)。它们的杨氏模量根据成分而不同，与平衡原子间距离处的原子间势能的曲率成比例。因此，本实施方式也能够使用成分彼此不同的2种聚酰亚胺类材料而实施。
39.此外，本发明能够在本发明的范围内对各实施方式自由地进行组合，或对各实施方式适当地进行变形、省略。
40.对于本发明进行了详细说明，但上述说明在所有方面均为例示，本发明不限定于此。可以理解为在不脱离该发明的范围的情况下能够想到未例示出的无数的变形例。
41.标号的说明
42.10半导体基板，10a角部，11电极，12配线，20主保护膜，20a倒角部，20b开口部，21哑保护膜，30封装树脂。