专利名称：半导体装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体装置，特别是涉及谋求降低发射极电阻的半导体装置。
背景技术：
参照图4，以npn型晶体管为例说明现有的半导体装置。
图4(A)是半导体元件100整体的概要图，图4(B)是第一层电极结构的平面图，虚线显示第二层电极，图4(C)是图4(B)的C-C线剖面图。
在n+型硅半导体衬底51上层积例如n型外延层等，设置集电极区域52。在集电极区域52表面设置作为p型杂质区域的基极区域53，并在基极区域53表面上格子状地扩散n+型杂质，形成发射极区域54。由此，基极区域53被岛状分离，并和发射极区域54交替地配置。另外，被分离成岛状的是表面的结构，比发射极区域54深地形成的基极区域53在较深的区域构成一个连续的区域。
这样，由被分割成岛状的基极区域53和其周边的发射极区域54形成的晶体管以下被称为元件，配置了多个元件的区域被称为动作区域58。
连接在基极区域53及发射极区域54上的基极电极及发射极电极分别形成两层结构。
构成第一层的第一基极电极56被设为岛状或长方形，介由设置在第一绝缘膜25上的第一基极接触孔BC1和基极区域53接触。第一发射极电极57被设为格子状，介由在第一绝缘膜25上设置的第一发射极接触孔EC1和发射极区域54接触。
在这些第一基极电极56及发射极电极57上设置作为第二层的第二基极电极66及第二发射极电极67，并介由在第二绝缘膜26上设置的第二基极接触孔(在此未图示)、第二发射极接触孔EC2(在此未图示)连接。
第二基极电极66被设置在所有岛状的第一基极电极56和长方形的第一基极电极56的一部分上，并和它们接触。第二发射极电极67被设置在长方形的第一基极电极56的上方，和第一发射极电极57接触。
这样，第二基极电极66及第二发射极电极67构成平板状覆盖第一层电极的形状，通过在这些第二层电极上进行引线接合，可扩大可引线接合的区域，提高组装时的通用性。另外，由于第二基极电极66和第二发射极电极67仅在各矩形的一边相邻，故掩模的对位偏差或用于得到规定的抗蚀剂图案的间隔距离仅考虑该部分即可(参照例如专利文献1)。
专利文献1特开2000-40703号公报图5表示安装所述半导体芯片100的状态。
在组装工序中，例如如图5，有时在芯片的一个边(在图中为构成芯片下边的边)侧配置基极B及发射极E的两端子。此时，由于将沿一个边并列的外部端子(例如引线)200和第二发射极电极67及第二基极电极66连接，故若第二层电极为平板状的电极结构，则如图所示，可通过接合线150连接。
在此，为提高双极晶体管的特性，理想的是降低发射极电阻。因此，要例如确保使第二发射极电极67的面积较大或尽可能缩短接合线等。
另外，尤其伴随着封装件的薄型化，而希望降低接合线的回路。此时，如图所示，接合线位置位于芯片端部附近，以使低的回路不接触芯片端部。
但是，根据连接第一层、第二层电极的接触孔的位置，构成电流经路的部分具有第一发射极电极57和第二发射极电极67的两层部分和仅第二发射极电极67的一层部分。当引线接合位置为芯片端部时，例如在图中，从上边侧的第一发射极电极57到引线接合位置的发射极电阻升高。因此，阻碍了发射极电阻的降低或芯片的薄型化。
发明内容
本发明是鉴于所述各问题点而开发的，本发明的第一方面提供一种半导体装置，其包括一导电型半导体衬底，其被作为集电极区域；逆导电型基极区域，其被设置在所述衬底上；一导电型发射极区域，其被格子状地设置在所述基极区域表面上；第一基极电极，其和所述基极区域接触；第一发射极电极，其和所述发射极电极接触；一个平板状第二基极电极，其介由绝缘膜被设置在所述第一基极电极及所述第一发射极电极上，并和所述第一基极电极连接；一个平板状第二发射极电极，其介由所述绝缘膜被设置在所述第一基极电极及所述第一发射极电极上，并和所述第一发射极电极连接，所述第二发射极电极下方的第一基极电极及第一发射极电极被平行地设置多个，且该多个第一基极电极在端部聚束，连接在所述第二基极电极上。
另外，在所述第一基极电极被聚束的端部附近的第二基极电极及第二发射极电极上固定有和外部端子连接的连接装置。
本发明的第二方面提供一种半导体装置，其包括半导体芯片，在半导体衬底上设置集电极区域、基极区域和发射极区域，其具有与所述基极区域接触的第一基极电极、与所述发射极区域接触的第一发射极电极、介由绝缘膜设置在所述第一基极电极及第一发射极电极上的第二基极电极、第二发射极电极；基极端子及发射极端子，所述基极端子及发射极端子沿所述半导体芯片的一个边配置；连接装置，其分别连接所述基极端子和所述第二基极电极及所述发射极端子和第二发射极电极，其中，所述第二发射极电极下方的所述第一基极电极及第一发射极电极垂直于所述一个边而配置。
另外，所述第二发射极电极下方的第一基极电极及第一发射极电极被平行地设置多个，且该多个第一基极电极在端部聚束，连接在所述第二基极电极上。
所述连接装置被固定在沿所述一个边的所述半导体芯片的端部附近。
所述第二发射极电极下方的所述第一发射极电极与所述第二发射极电极和所述第二基极电极邻接的边平行地配置。
另外，所述第二发射极电极比所述第二基极电极大。
根据本发明，得到以下的效果。
第一，通过将第二层电极形成平板状，在相对于配置有外部端子的芯片边垂直的方向形成第一发射极电极，可利用第一发射极电极和第二发射极电极两层电极连接至引线接合位置。即，即使是引线接合在芯片端部的情况下，也可以降低从引线接合位置到最远的第一发射极电极57的发射极电阻。
第二，由于可引线接合在芯片端部，故接合线可缩短，由此，也可降低发射极电阻。
第三，由于可引线接合在芯片端部，故可降低接合线的回路，实现对薄型封装件的安装。
图1(A)、(B)是本发明的平面图；图2(A)是本发明的平面图，(B)是剖面图；图3(A)是本发明的平面图，(B)是剖面图；图4(A)是现有技术的平面图，(B)是平面图，(C)是剖面图；图5是说明现有技术的平面图。
符号说明1 半导体衬底2 集电极区域3 基极区域4 发射极区域6 第一基极电极7 第一发射极电极8 动作区域10 半导体元件16 第二基极电极17 第二发射极电极25 第一绝缘膜26 第二绝缘膜51 半导体衬底52 集电极区域53 基极区域54 发射极区域56 第一基极电极57 第一发射极电极58 动作区域66 第二基极电极67 第二发射极电极100 半导体元件150 接合线200 外部端子
BC1第一基极接触孔EC1第一发射极接触孔BC2第二基极接触孔EC2第二发射极接触孔具体实施方式
参照图1～图3，以npn型双极晶体管为例详细说明本发明的实施例。
图1表示作为本发明实施例的半导体装置10的结构。图1(A)是表示第二层电极结构的平面图，图1(B)是表示第一层电极结构和扩散区域的平面图。
本实施例的npn型双极晶体管10由集电极区域2、基极区域3、发射极区域4、第一基极电极6、第一发射极电极7、第二基极电极16、第二发射极电极17构成。
半导体衬底1是高浓度n+型半导体衬底，在其上使例如n型外延层等生长，设置集电极区域2。
基极区域3是设于集电极区域2表面上的一个p型扩散区域。在基极区域3表面上格子状地扩散n+型杂质，形成发射极区域4。由此，基极区域3被分离成图中正方形所示的岛状。另外，被分离成岛状的是表面的结构，形成得比发射极区域4深的基极区域3在较深的区域构成一个连续的区域。配置多个由被分割成岛状的基极区域3和其周边格子状的发射极区域4形成的单元，构成虚线所示的动作区域8(参照图2(B))。
在基极区域3及发射极区域4上连接的基极电极及发射极电极分别构成两层结构。另外，虽省略了图示，但集电极区域2电连接在集电极电极上。
如图1(A)所示，构成第二层的第二基极电极16及第二发射极电极17介由第二绝缘膜(未图示)被分别一一设置在第一基极电极6及第一发射极电极7上。第二基极电极16和第二发射极电极17分别以平板状邻接配置。第二基极电极16的宽度只要有可固定一条接合线(虚线圆符号)的面积就足够了。第二发射极电极17比第二基极电极16大，其覆盖动作区域8的一半以上。
如图1(B)所示，第一基极电极6由两个图案构成。即，由第一基极电极6a和第一基极电极6b构成，其中，第一基极电极6a是和岛状基极区域3重叠这样的岛状图案，第一基极电极6b是例如以纵串连接多个岛状基极区域3，并在动作区域8外汇接各串，形成梯状的图案。使串汇接的部分延伸至第二基极电极16下方。
第二基极电极16下方配置岛状第一基极电极6a，第二发射极电极17下方配置梯状第一基极电极6b。并且，各第一基极电极6介由设于第一绝缘膜(未图示)上的第一基极接触孔BC1和基极区域3接触。
第一发射极电极7也由两个图案构成，即，由第一发射极电极7a和第一发射极电极7b构成，其中，第一发射极电极7a是配置在梯状第一基极电极6之间的长方形图案，第一发射极电极7b是配置在岛状第一基极电极6之间的格子状图案，格子状第一发射极电极7b连接在长方形第一发射极电极7a的局部。并且，各第一发射极电极7介由设于第一绝缘膜(未图示)上的第一发射极接触孔EC1和发射极区域4接触。
并且，第一发射极电极7a及第一基极电极6b的串的部分与第二发射极电极和第二基极电极邻接的边平行配置。
图2(A)是使图1(A)、(B)重叠后的平面图。另外，图2(B)是图2(A)的A-A线剖面图，第二层的电极由阴影线表示。
在第二发射极电极17下方，发射极区域4介由设置在第一绝缘膜25上的第一发射极接触孔EC1连接到第一发射极电极7a上，并进一步介由设置在第二绝缘膜26上的第二发射极接触孔EC2连接到第二发射极电极17上。即，在第二发射极电极17下方，发射极区域4介由第一及第二发射极接触孔EC1、EC2基本上直接连接到第二发射极电极17上。
另外，第二发射极电极17下方的基极区域3介由第一基极接触孔BC1和第一基极电极6b接触，在动作区域8外被汇接，延伸至第二基极电极侧，通过第二基极接触孔BC2和第二基极电极16接触。
另一方面，在第二基极电极16下方，发射极区域4介由第一发射极接触孔EC1和格子状图案的第一发射极电极7b接触。而且，该第一发射极电极7b与长方形图案的第一发射极电极7a连接，并介由第二发射极接触孔EC2与第二发射极电极17连接。
另外，第二基极电极16下方的基极区域3介由第一基极接触孔BC1和第一基极电极6a接触，第一基极电极6a介由第二基极接触孔BC2和第二基极电极16接触。即，在第二基极电极16下方，基极区域3介由第一及第二基极接触孔BC1、BC2基本上直接和第二基极电极16连接。
在本实施例中，第二基极电极16只要确保引线接合可压接的面积就足够了，第二发射极电极17尽可能增大其占有面积，以降低发射极电阻。
另外，由于第二基极电极16及第二发射极电极17为平板状，故接合线的固定位置的限制减少，提高了安装芯片时的通用性。
另外，在本实施例中，在梯状的第一基极电极6b在动作区域8外被汇接的附近进行引线接合时，第一发射极电极7a从接合线的固定位置大致直线状地延伸。由此，可降低发射极电阻，以下对其进行说明。
图3表示在封装件上安装所述半导体元件10时的情况。图3(A)是平面图，图3(B)是剖面图。图中，作为一例，采用引线作为外部端子，但不限于此，例如在陶瓷等绝缘性衬底上设置导电图案的芯片尺寸封装等也同样可以适用。
如图所示，沿一个芯片边(图中为芯片下边)设置多个外部端子200，另外，在安装基极端子B及发射极端子E，使其均作为该同一边侧的外部端子导出时，对本实施例的电极结构是有利的。
在本实施例中，第一发射极电极7a及第一基极电极6b的串的部分与第二发射极电极17和第二基极电极16邻接的边并行配置。即，可在芯片端部，在虚线位置引线接合接合线150，可分别连接第二发射极电极17及第二基极电极16和外部端子200。而且，如图所示，在固定接合线150时，相对于配置外部端子200的芯片10的一条边垂直地配置长方形第一发射极电极7a。即，第一发射极电极7的大部分从接合线150正下方直线延伸，故可防止第一发射极电极7的取出电阻增大。
因此，接合线150只要为必要的最小限度长度即可，可和大面积的第二发射极电极17一起降低发射极电阻。
另外，可构成防止第一发射极电极7的电阻增大的电极结构，而且，如图3(B)所示，可在芯片端部进行引线接合，可安装在薄型封装件内。在引线接合中，必须设定回路的高度以使芯片端部和接合线150不接触。因此，具体地说，在和本实施例相同尺寸的芯片中，在芯片中央附近进行引线接合时(虚线)，封装件的厚度必须为0.9mm左右。但是，根据本实施例，由于可通过使引线接合位置位于芯片端部来降低引线接合的回路，故可将封装件的厚度降至例如0.75mm。
以上，在本实施例中，说明了npn型双极晶体管，但对pnp型也可以同样实施，得到相同的效果。
权利要求
1.一种半导体装置，其特征在于，包括一导电型半导体衬底，其构成集电极区域；逆导电型基极区域，其被设置在所述衬底上；一导电型发射极区域，其被格子状地设置在所述基极区域表面上；第一基极电极，其和所述基极区域接触；第一发射极电极，其和所述发射极电极接触；一个平板状第二基极电极，其介由绝缘膜被设置在所述第一基极电极及所述第一发射极电极上，并和所述第一基极电极连接；一个平板状第二发射极电极，其介由所述绝缘膜被设置在所述第一基极电极及所述第一发射极电极上，并和所述第一发射极电极连接，所述第二发射极电极下方的第一基极电极及第一发射极电极被平行地设置多个，且该多个第一基极电极在端部聚束，连接在所述第二基极电极上。
2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，在所述第一基极电极被聚束的端部附近的第二基极电极及第二发射极电极上固定有和外部端子连接的连接装置。
3.一种半导体装置，其特征在于，包括半导体芯片，在半导体衬底上设置集电极区域、基极区域和发射极区域，具有与所述基极区域接触的第一基极电极、与所述发射极区域接触的第一发射极电极、介由绝缘膜设置在所述第一基极电极及第一发射极电极上的第二基极电极、第二发射极电极；基极端子及发射极端子，所述基极端子和发射极端子沿所述半导体芯片的一个边配置；连接装置，其分别连接所述基极端子和所述第二基极电极及所述发射极端子和第二发射极电极，其中，所述第二发射极电极下方的所述第一基极电极及第一发射极电极垂直于所述一个边而配置。
4.如权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述第二发射极电极下方的第一基极电极及第一发射极电极被平行设置多个，且该多个第一基极电极在端部聚束，连接在所述第二基极电极上。
5.如权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述连接装置沿所述一个边被固定在所述半导体芯片的端部附近。
6.如权利要求1或3所述的半导体装置，其特征在于，所述第二发射极电极下方的所述第一发射极电极与所述第二发射极电极和所述第二基极电极邻接的边平行地配置。
7.如权利要求1或3所述的半导体装置，其特征在于，所述第二发射极电极比所述第二基极电极大。
全文摘要
一种半导体装置，具有第一层电极和平板状第二层电极的双极晶体管减少了引线接合的固定位置的限制，提高了组装时的通用性。另外，由于第二层基极电极6和发射极电极仅以各自矩形的一个边相邻，故掩模的对位偏差或用于得到要求的抗蚀剂图案的间隔距离仅考虑该部分即可。但是，由于外部端子的配置，而不能实现发射极电阻的降低或芯片的薄型化。将第一层基极电极形成梯状的图案，并在其间并行配置第一层发射极电极。另外，将第二层电极层构成平板状，将第一层并行的发射极电极及基极电极和第二层电极邻接的边并行配置。由此，即使在梯状汇接第一层基极电极的端部附近的第二电极上固定接合引线，也可以降低发射极电阻，使芯片薄型化。
文档编号H01L29/72GK1677688SQ20051000410
公开日2005年10月5日 申请日期2005年1月6日 优先权日2004年3月29日
发明者赤木修 申请人:三洋电机株式会社