半導體裝置的制造方法
【專利說明】半導體裝置
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請基于2012年11月6日申請的日本申請號2012-244712號，其記載內容援引于此。
技術領域
[0003]本申請涉及具備包含多個晶體管單元的半導體基板的半導體裝置。
【背景技術】
[0004]以往已知一種半導體裝置，其具備多個柵極電極并列設置且包含多個晶體管單元作為由相鄰的柵極電極規定的單元的半導體基板。在該半導體裝置中，在半導體基板的第I面上具有與柵極電極以及電連接的柵極布線，柵極布線與作為外部連接端子的柵極焊盤相連接。此外，在半導體基板的第I面上形成通用于多個晶體管單元的第I焊盤，在半導體基板的第I面上，或與第I面相反的第2面上形成通用于多個晶體管單元的第2焊盤。例如，縱型的IGBT形成于晶體管單元的情況下，第I焊盤為發射極焊盤，第2焊盤為形成于第2面上的集電極焊盤。
[0005]對于這樣的半導體裝置，例如為了保證在高電流密度下的動作，在第I焊盤與第2焊盤之間施加規定的電壓，通過大電流，例如數百A來實施篩選。在現有的使多個探針與第I焊盤接觸來通電的方法中，為了增大試驗電流，只能增加探針的根數或增加每一根探針的電流。然而，增加每一根探針的電流的話，試驗裝置與焊盤的接觸不均導致的局部的電流集中更容易發生。此外，在增加探針的根數的情況下，探針的高度的不均會導致電流集中容易發生。此外，增加探針的根數限制于第I焊盤的大小因此存在限度。
[0006]對此，在專利文獻I中，以第2焊盤(集電極)接觸的方式在支撐臺上配置半導體元件，使觸頭接觸柵極焊盤(柵極電極)，且使導電性樹脂接觸第I焊盤(發射極電極)。并且，在導電性樹脂上設置導電體以及加重裝置，通過加重機構對設置于其下方的導電體、導電性樹脂以及半導體元件施加加重，從而使接觸面積増大來抑制電流集中。
[0007]然而，專利文獻I中使用的試驗裝置為使用導電性樹脂等、相對于用于篩選的一般的試驗裝置為特殊的裝置、方法，由于生產量變差導致成本也提高。
[0008]在先技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本特開2009-128189號公報
【發明內容】
[0011]本申請鑒于上述問題點，其目的在于提供一種半導體裝置以及其檢查方法，在高電流密度下的篩選中，不使用特殊的試驗裝置也能夠抑制局部的電流集中。
[0012]本申請的一方式所涉及的半導體裝置具備半導體基板、多個柵極布線、多個柵極焊盤、第I焊盤以及第2焊盤。所述半導體基板具有第I面以及在厚度方向上位于與所述第I面相反的第2面，并具備在正交于所述厚度方向的第I方向上并列設置的多個柵極。相鄰的所述柵極電極規定多個單元，所述多個單元包含多個晶體管單元。
[0013]所述多個柵極布線形成于所述半導體基板的所述第I面上，與所述多個柵極電極電連接。所述多個柵極焊盤形成于所述半導體基板的所述第I面上，通過所述多個柵極布線與所述多個柵極電極電連接。
[0014]所述第I焊盤形成于所述半導體基板的所述第I面上，通用于所述多個晶體管單元。所述第2焊盤形成于所述半導體基板的所述第I面或所述第2面上，通用于所述多個晶體管單元。
[0015]相互電區分的所述多個柵極布線分別連接于所述多個柵極焊盤。所述多個柵極電極由所述多個柵極布線電區分成多個種類。所述多個晶體管單元由規定的所述柵極電極的組合被區分成多個種類。
[0016]所述半導體裝置在高電流密度下的篩選中，即使不使用特殊的試驗裝置，也能夠抑制局部的電流集中。
[0017]此外，在所述半導體裝置中，以在所述第I焊盤與所述第2焊盤之間施加規定的電壓的狀態下，將驅動信號選擇性地輸入所述多個柵極焊盤，從而能夠依次檢查被區分成多個種類的所述多個晶體管單元。
【附圖說明】
[0018]參照附圖并通過下述詳細的記述使本申請的上述或其他的目的、結構、優點更加明確，在附圖中。
[0019]圖1是表示第I實施方式所涉及的半導體元件的俯視圖。
[0020]圖2是沿圖1的I1-1I線的半導體元件的立體剖視圖。
[0021]圖3是表示通過探針接觸檢查的圖。
[0022]圖4是表示第I檢查工序的圖。
[0023]圖5是表示第2檢查工序的圖。
[0024]圖6是第I變形例所涉及的半導體元件的立體剖視圖。
[0025]圖7是第2實施方式所涉及的半導體元件的剖視圖。
[0026]圖8是第2變形例所涉及的半導體元件的立體剖視圖。
[0027]圖9是表示第3實施方式所涉及的半導體元件的俯視圖。
[0028]圖10是表示沿圖9的X-X線的半導體元件的剖視圖。
[0029]圖11是表示第3變形例所涉及的半導體元件的俯視圖。
[0030]圖12是沿圖11的XI1-XII線的半導體元件的剖視圖。
[0031]圖13是表示第4實施方式的半導體元件的俯視圖。
[0032]圖14是沿圖13的XIV-XIV線的半導體元件的剖視圖。
[0033]圖15是表示第4變形例所涉及的半導體元件的立體剖視圖。
[0034]圖16是表示第5實施方式所涉及的半導體封裝的俯視圖。
[0035]圖17是表示第5變形例所涉及的半導體單元的圖。
[0036]圖18是表示構成于圖17所示半導體單元的電路的圖。
[0037]圖19是表示第6實施方式所涉及的半導體封裝的俯視圖。
[0038]圖20是表示現有技術的半導體單元中的短路時的斷開信號波形的圖。
[0039]圖21是表示構成第6變形例所涉及的半導體單元的電路結構的圖。
[0040]圖22是圖21的XXII區域的放大圖。
[0041]圖23是表示第6變形例所涉及的半導體單元中的短路時的斷開信號波形的圖。
[0042]圖24是表示第7變形例所涉及的半導體單元中的晶體管單元與電流檢測的關系的圖。
[0043]圖25是表示第7變形例所涉及的半導體單元中的導通時的信號波形的圖。
[0044]圖26是表示第8變形例所涉及的半導體封裝的電路結構的圖。
[0045]圖27是表示現有技術中的半導體元件與柵極端子的連接構造的圖。
[0046]圖28是表示第8變形例的半導體封裝中的半導體元件與柵極端子的連接構造的圖。
【具體實施方式】
[0047]以下，參照附圖對本申請的實施方式進行說明。此外，對以下的各圖中互相相同或等同的部分給予相同的符號。以下中，將半導體基板的厚度方向只表示為厚度方向，將垂直于厚度方向的方向中的柵極電極的并列設置方向表示為第I方向。此外，將正交于厚度方向以及第I方向的兩個方向的方向表示為第2方向。
[0048](第I實施方式)
[0049]首先，使用圖1以及圖2對半導體元件1d的概要結構進行說明。本實施方式所示的半導體元件1d例如用作為混合動力車(HV)用逆變器組件的功率切換元件。該半導體元件1d相當于半導體裝置。
[0050]如圖1所示，半導體元件1d具備一個在厚度方向上具有第I面12a以及與該第I面12a相反的第2面12b的半導體基板12 (半導體芯片)。半導體基板12具有形成有元件的主區域12m以及包圍主區域12m的外圍區域12s，在外圍區域12s處形成用于確保耐壓的例如未圖示的保護環。在本實施方式中，作為元件形成有N溝道型的絕緣柵極雙極型晶體管(IGBT) ?
[0051]在半導體基板12中，在第2面12b側的表層具有P+型的集電極層14，在集電極層14上具有N型的緩沖層16。此外，在緩沖層16上具有與緩沖層16相比雜質濃度低的f型的漂移層18。并且，在主區域12m中，在漂移層18上具有P型的基極層20。該基極層20形成于半導體基板12的第I面12a側的表層。這樣，在主區域12m中，集電極層14、緩沖層16、漂移層18以及基極層20以該順序層積。
[0052]此外，在半導體基板12形成有從第I面12a貫通基極層20到達漂移層18的溝槽22。該溝槽22如上所述在厚度方向具有規定的深度，并且被設置為設第2方向為長度方向且設第I方向為寬度方向的大致矩形的環狀。此外，多個溝槽22以相同節距在第I方向上反復而形成。
[0053]在溝槽22的側壁處形成柵極絕緣膜24，在溝槽22內隔著柵極絕緣膜24填充有多晶硅等導電材料。并且，通過填充的導電材料形成柵極電極26。因此，柵極電極26仿照溝槽22的形狀，正交于厚度方向的平面形狀呈大致矩形的環狀且多個柵極電極26在第I方向并列設置。此外，在本實施方式中，作為柵極電極26，具有對應于后述的柵極焊盤36而被電區分的第I柵極電極26a與第2柵極電極26b。
[0054]此外，在基極層20的第I面12a側的表層中的溝槽22的側部處形成與漂移層18相比雜質濃度高的N+型發射極區28。此外，在第I方向上相鄰的溝槽22之間，溝槽22的側部形成的發射極區28之間形成有與基極層20相比雜質濃度高的P+型基極接觸區30。在本實施方式中，在第I方向并列設置的全部的柵極電極26的兩側部分別形成發射極區28。此外，基極接觸區30在第2方向上具有規定節距且不連續地被形成。換言之，基極接觸區30間斷地形成，在沒有基極接觸區30的部分配置發射極區28。該基極接觸區30形成于從第I面12a至比發射極區28深的位置。
[0055]在半導體基板12的第I面12a上形成有未圖示的層間絕緣膜，在該層間絕緣膜上形成發射極電極作為第I焊盤32。第I焊盤32對應上述的主區域12m而形成。第I焊盤32通過形成于層間絕緣膜的接觸孔34來與發射極區28以及基極接觸區30電連接。
[0056]此外，在外圍區域12s中的層間連接膜上還形成柵極焊盤36。該柵極焊盤36通過形成于層間連接膜上的柵極布線38來與柵極電極26電連接。在本實施方式中，作為柵極焊盤36具有電區分的第I柵極焊盤36a與第2柵極焊盤36b。此外，作為柵極布線38，具有電區分的第I柵極布線38a與第2柵極布線38b。并且，第I柵極電極26a通過第I柵極布線38a與第I柵極焊盤36a電連接。此外，第2柵極電極26b通過第2柵極布線38b與第2柵極焊盤36b電連接。
[0057]此外，如圖1以及圖2所示，在第I方向上，第I柵極電極26a與第2柵極電極26b交替設置。各柵極電極26(26a、26b)在平面上呈大致矩形的環狀，因此如圖2所示，看作是在第I方向并列設置的柵極電極26的話，也可以說第I柵極電極26a與第2柵極電極26b兩根兩根地交錯配置。
[0058]另一方面，在半導體基板12的第2面12b上形成集極電極作為第2焊盤40，該第2焊盤40與集電極層14電連接。
[0059]此外，半導體基板12的主區域12m通過在第I方向并列設置的柵極電極26被劃分為多個單