半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有高耐濕性的半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以使用GaAs、GaN等化合物半導(dǎo)體的場(chǎng)效應(yīng)晶體管元件為代表的高頻半導(dǎo)體裝置的通用化正在快速發(fā)展。以前的高頻半導(dǎo)體裝置通過(guò)將安裝半導(dǎo)體裝置的封裝件內(nèi)部的密封性保持得較高，從而不需要考慮來(lái)自外部環(huán)境的水分的影響。但是，近年來(lái)，例如使用廉價(jià)的塑料模塑材料進(jìn)行封裝件安裝，由此實(shí)現(xiàn)成本削減。由于塑料模塑材料難以抑制水分的浸入，所以確保半導(dǎo)體裝置的耐濕性成為確保產(chǎn)品的可靠性方面的重要要素。
[0003]已提出了一種半導(dǎo)體裝置，其在半導(dǎo)體裝置的外周區(qū)域中，利用導(dǎo)電性的半導(dǎo)體構(gòu)成保護(hù)環(huán)，使保護(hù)環(huán)的一部分從絕緣膜露出(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1 (第29頁(yè)、圖7、圖8))。
[0004]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2008 - 227116號(hào)公報(bào)
[0005]在按照專(zhuān)利文獻(xiàn)1制作了場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的情況下，雖然設(shè)想其能夠防止在外周部形成的半導(dǎo)體層的變質(zhì)，防止雜質(zhì)從半導(dǎo)體層與保護(hù)膜之間侵入至半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部，由此提高耐濕性，但是實(shí)際上，從絕緣膜露出的保護(hù)環(huán)的半導(dǎo)體有時(shí)會(huì)發(fā)生腐蝕。因此，與不采用專(zhuān)利文獻(xiàn)1的結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有半導(dǎo)體裝置相比，有時(shí)幾乎無(wú)法體現(xiàn)關(guān)于芯片外周區(qū)域的半導(dǎo)體層腐蝕現(xiàn)象的優(yōu)越性。并且，保護(hù)環(huán)的半導(dǎo)體的腐蝕向漏極電極焊盤(pán)方向逐漸發(fā)展，甚至電極焊盤(pán)的金屬也被腐蝕。因此，派生性地引起對(duì)焊盤(pán)周邊進(jìn)行保護(hù)的絕緣膜的破裂、剝離，晶體管區(qū)域發(fā)生劣化。該問(wèn)題在要求高電壓動(dòng)作的GaN器件中是顯著的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于得到一種具有高耐濕性的半導(dǎo)體裝置。
[0007]本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的特征在于，具備:半導(dǎo)體襯底，其具有主面；半導(dǎo)體元件，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的所述主面上；電極焊盤(pán)，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的所述主面上，與所述半導(dǎo)體元件連接；保護(hù)環(huán)，其包圍所述半導(dǎo)體元件以及所述電極焊盤(pán)而設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的所述主面上；以及絕緣膜，其對(duì)在所述保護(hù)環(huán)的內(nèi)側(cè)處所述半導(dǎo)體襯底的所述主面的半導(dǎo)體露出的區(qū)域全部進(jìn)行覆蓋，所述絕緣膜由不使水分通過(guò)的材料構(gòu)成。
[0008]發(fā)明的效果
[0009]在本發(fā)明中，對(duì)在保護(hù)環(huán)的內(nèi)側(cè)處半導(dǎo)體襯底的主面的半導(dǎo)體露出的區(qū)域全部進(jìn)行覆蓋的絕緣膜由與樹(shù)脂膜相比不易使水分通過(guò)的材料構(gòu)成。由此，能夠得到具有高耐濕性的半導(dǎo)體裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0011]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0012]圖3是表示將本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置安裝在封裝件中的狀態(tài)的剖面圖。
[0013]圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0014]圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0015]圖6是表示將本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置安裝在封裝件中的狀態(tài)的剖面圖。
[0016]標(biāo)號(hào)的說(shuō)明
[0017]1半導(dǎo)體襯底，2半導(dǎo)體元件，3a、3b、3c電極焊盤(pán)，6保護(hù)環(huán)，7絕緣膜
【具體實(shí)施方式】
[0018]參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)于相同或相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，有時(shí)省略重復(fù)的說(shuō)明。
[0019]實(shí)施方式1
[0020]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。半導(dǎo)體襯底1是Si襯底、GaAs襯底、InP襯底、SiC襯底、GaN襯底中的任一種，具有用于進(jìn)行規(guī)定的晶體管動(dòng)作的半導(dǎo)體多層膜構(gòu)造。
[0021]在半導(dǎo)體襯底1的主面上設(shè)置有半導(dǎo)體元件2。在此，半導(dǎo)體元件2是高輸出放大器用途的場(chǎng)效應(yīng)晶體管元件，但也可以是雙極晶體管元件等。半導(dǎo)體元件2具有柵極電極2a、源極電極2b以及漏極電極2c。
[0022]柵極電極焊盤(pán)3a、源極電極焊盤(pán)3b以及漏極電極焊盤(pán)3c設(shè)置在半導(dǎo)體襯底1的主面上，分別與半導(dǎo)體元件2的柵極電極2a、源極電極2b以及漏極電極2c連接。在半導(dǎo)體襯底1的背面?zhèn)仍O(shè)置有背面金屬膜4，背面金屬膜4經(jīng)過(guò)通路孔5與源極電極焊盤(pán)3b連接。
[0023]保護(hù)環(huán)6包圍半導(dǎo)體元件2以及電極焊盤(pán)3a、3b、3c而設(shè)置在半導(dǎo)體襯底1的主面上的芯片外周區(qū)域中。絕緣膜7對(duì)在保護(hù)環(huán)6的內(nèi)側(cè)處半導(dǎo)體襯底1的半導(dǎo)體從電極2a、2b,2c和電極焊盤(pán)3a、3b、3c露出的區(qū)域全部進(jìn)行覆蓋。此外，柵極電極焊盤(pán)3a、源極電極焊盤(pán)3b、以及漏極電極焊盤(pán)3c等由半導(dǎo)體以外的物質(zhì)覆蓋的區(qū)域也可以不由絕緣膜7覆蓋。這些區(qū)域需要與外部取得電連接。
[0024]并且，在本實(shí)施方式中，保護(hù)環(huán)6由導(dǎo)電性的半導(dǎo)體構(gòu)成，絕緣膜7也對(duì)保護(hù)環(huán)6全部進(jìn)行覆蓋。與保護(hù)環(huán)6相比在芯片外周側(cè)，用于從晶片分離為單獨(dú)芯片的芯片間邊界區(qū)域、芯片最外周的絕緣膜7也可以進(jìn)行開(kāi)口。比保護(hù)環(huán)6更靠芯片內(nèi)側(cè)的金屬與半導(dǎo)體之間的界面部分必須由絕緣膜覆蓋。
[0025]在此，絕緣膜7由不使水分通過(guò)的材料構(gòu)成，由至少與樹(shù)脂膜相比不易使水分通過(guò)的材料構(gòu)成。例如，作為絕緣膜7，優(yōu)選使用能夠防止水分的浸透、擴(kuò)散的氮化硅膜等。氮化硅膜往往通過(guò)等離子體CVD形成，優(yōu)選以與作為化學(xué)計(jì)量組分的Si3N4近似的條件進(jìn)行成膜。一般而言，如果與化學(xué)計(jì)量組分偏離，則氮化硅膜的水分的浸透性、擴(kuò)散性發(fā)生變動(dòng)。因此，需要針對(duì)各個(gè)氮化硅膜的成膜條件設(shè)計(jì)足以防止水分浸透至半導(dǎo)體襯底1的主面、以及構(gòu)成晶體管的各種金屬材料的氮化硅膜膜厚。
[0026]圖3是表示將本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置安裝在封裝件中的狀態(tài)的剖面圖。半導(dǎo)體裝置的背面金屬膜4利用焊料9與封裝件基材8進(jìn)行接合。向封裝件基材8賦予作為基準(zhǔn)電位的GND電位(0V)，因此經(jīng)由通路孔5和源極電極焊盤(pán)3b向半導(dǎo)體裝置的源極電極2b賦予基準(zhǔn)電位。并且，向保護(hù)環(huán)6也賦予基準(zhǔn)電位。與保護(hù)環(huán)6相比位于外周的半導(dǎo)體層也不產(chǎn)生電位差而保持0V。由此，能夠抑制由電化學(xué)反應(yīng)造成的腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。
[0027]另外，在被賦予正電位的漏極電極焊盤(pán)3c與被賦予基準(zhǔn)電位的保護(hù)環(huán)6之間產(chǎn)生電位差，但通過(guò)利用絕緣膜7或金屬電極焊盤(pán)3a、3b、3c對(duì)半導(dǎo)體的表面進(jìn)行保護(hù)，從而能夠排除水分的影響。因此，也能夠防止與半導(dǎo)體的腐蝕反應(yīng)相伴隨而發(fā)生的電極焊盤(pán)3a、3b,3c的金屬的腐蝕，絕緣膜7的破裂、剝離，劣化向晶體管區(qū)域的發(fā)展。
[0028]另外，對(duì)在保護(hù)環(huán)6的內(nèi)側(cè)處半導(dǎo)體襯底1的半導(dǎo)體露出的區(qū)域全部進(jìn)行覆蓋的絕緣膜7由不使水分通過(guò)的材料構(gòu)成。因此，能夠得到具有高耐濕性的半導(dǎo)體裝置。
[0029]另外，在保護(hù)環(huán)6由導(dǎo)電性的半導(dǎo)體構(gòu)成的情況下，保護(hù)環(huán)6的半導(dǎo)體也成為腐蝕反應(yīng)的起點(diǎn)。但是，通過(guò)由絕緣膜7對(duì)保護(hù)環(huán)6也全部進(jìn)行覆蓋，從而能夠防止腐蝕反應(yīng)。
[0030]此外，半導(dǎo)體元件2也可以是具有電阻器、電容器、或電感器等無(wú)源元件的集成電路。對(duì)于該無(wú)源元件的形成區(qū)域，也由絕緣膜7對(duì)半導(dǎo)體襯底1的半導(dǎo)體露出的區(qū)域進(jìn)行覆蓋。
[0031]實(shí)施方式2
[0032]圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖6是表示將本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置安裝在封裝件中的狀態(tài)的剖面圖。
[0033]在本實(shí)施方式中，保護(hù)環(huán)6由金屬構(gòu)成。并且，源極電極焊盤(pán)3b兼用作保護(hù)環(huán)層的一部分。絕緣膜7覆蓋保護(hù)環(huán)6，源極電極焊盤(pán)3b (保護(hù)環(huán)6的一部分)上的絕緣膜7進(jìn)行開(kāi)口。其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1相同。
[0034]在保護(hù)環(huán)6由金屬構(gòu)成的情況下，即便使保護(hù)環(huán)6的一部分從絕緣膜7露出，作為腐蝕反應(yīng)的起點(diǎn)的半導(dǎo)體也不露出。因此，與實(shí)施方式1同樣，能夠得到具有高耐濕性的半導(dǎo)體裝置。并且，在保護(hù)環(huán)6由金屬構(gòu)成的情況下，即使將比保護(hù)環(huán)6更靠近芯片外周側(cè)的絕緣膜7進(jìn)行開(kāi)口，比保護(hù)環(huán)6更靠近芯片外周側(cè)的半導(dǎo)體露出的區(qū)域也不產(chǎn)生電位差而保持0V，耐濕性不會(huì)受損。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 具備: 半導(dǎo)體襯底，其具有主面； 半導(dǎo)體元件，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的所述主面上； 電極焊盤(pán)，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的所述主面上，與所述半導(dǎo)體元件連接； 保護(hù)環(huán)，其包圍所述半導(dǎo)體元件以及所述電極焊盤(pán)而設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的所述主面上；以及 絕緣膜，其對(duì)在所述保護(hù)環(huán)的內(nèi)側(cè)處所述半導(dǎo)體襯底的所述主面的半導(dǎo)體露出的區(qū)域全部進(jìn)行覆蓋， 所述絕緣膜由不使水分通過(guò)的材料構(gòu)成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述保護(hù)環(huán)由導(dǎo)電性的半導(dǎo)體構(gòu)成， 所述絕緣膜對(duì)所述保護(hù)環(huán)全部進(jìn)行覆蓋。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述保護(hù)環(huán)由金屬構(gòu)成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述絕緣膜對(duì)所述保護(hù)環(huán)進(jìn)行覆蓋，所述保護(hù)環(huán)上的所述絕緣膜的一部分進(jìn)行開(kāi)口。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述半導(dǎo)體元件具有無(wú)源元件。6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述半導(dǎo)體襯底是Si襯底、GaAs襯底、InP襯底、SiC襯底、GaN襯底中的任一種。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明得到一種具有高耐濕性的半導(dǎo)體裝置。在半導(dǎo)體襯底(1)的主面上設(shè)置有半導(dǎo)體元件(2)。電極焊盤(pán)(3a、3b、3c)設(shè)置在半導(dǎo)體襯底(1)的主面上，與半導(dǎo)體元件(2)連接。保護(hù)環(huán)(6)包圍半導(dǎo)體元件(2)以及電極焊盤(pán)(3a、3b、3c)而設(shè)置在半導(dǎo)體襯底(1)的主面上，被賦予基準(zhǔn)電位。絕緣膜(7)對(duì)在保護(hù)環(huán)(6)的內(nèi)側(cè)處半導(dǎo)體襯底(1)的半導(dǎo)體露出的區(qū)域全部進(jìn)行覆蓋。絕緣膜(7)由不使水分通過(guò)的材料構(gòu)成。
【IPC分類(lèi)】H01L23/29, H01L23/31
【公開(kāi)號(hào)】CN105489567
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510640745
【發(fā)明人】野上洋一
【申請(qǐng)人】三菱電機(jī)株式會(huì)社
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年9月30日
【公告號(hào)】DE102015215648A1, US20160099193