JPH1027791A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電荷密度の変動や漏れ電流の増加を回避し高信
頼性の半導体装置を提供する。 【解決手段】半導体装置は、ｎベース層１，ｐベース層
２，ｐエミッタ層３，ｎエミッタ層４のｐ−ｎ接合部分
が側面に露出している半導体基体の該露出側面のｐ−ｎ
接合部分上に、第１絶縁保護層５と第２絶縁保護層８と
を形成し、該第２絶縁保護層８中のフィラー９で形成さ
れる誘電率が該半導体基体の中心線から外周方向に傾斜
分布になっているものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サイリスタやダイ
オードなどの高電圧が印加される半導体装置に係り、高
電圧印加時においても安定な電圧阻止特性を有する高耐
圧半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】サイリスタやゲートターンオンサイリス
タ、ダイオード等の高耐圧半導体装置では、半導体基体
の側面がベベル形状に加工され、該加工側面に安定化保
護膜が形成されている。そして、高耐圧半導体装置の高
信頼化に関する従来技術としては、特開平6−53485号公
報に開示された技術が知られている。この技術では、サ
イリスタの側面の中央部分が窪みを有するように傾斜さ
せて加工されている。このように傾斜させることにより
半導体基体側面のp-n-p構造部分の１つのp-n接合に逆バ
イアス電圧が印加された場合に、前記p-n接合の表面の
空乏層が正ベベル構造によって主にｎ層側に拡がり、半
導体装置の耐圧を高くすることができる。

【０００３】一方、側面の窪んだところは、逆に前記空
乏層が拡がり難くなるために、側面のp-n-p構造部分に
おけるパンチスルーを防止することができるという利点
がある。これら半導体装置のp-n接合が露出する側面及
び半導体基体が露出する表面は、第１絶縁保護層として
のポリイミド等の絶縁膜と、その上に配置された第２絶
縁保護層としてのシリコーンゴム等の絶縁膜とで保護さ
れており、高信頼化ができるとされている。

【０００４】また、特開昭57−80764号公報に開示され
た技術では、良好な安定した電気的特性を備える半導体
装置として、シリコン樹脂部材をフィラー及び補強剤を
含有しない付加型シリコン樹脂からなる第１絶縁保護層
としての第１の層と、フィラーまたは補強剤の少なくと
もいずれか１とを含有する付加型シリコン樹脂からなる
第２絶縁保護層としての第２の層とを含む構成が示され
ている。

【０００５】さらに、絶縁保護膜中の電界強度を弱める
技術が、特公昭50-10103号公報に開示されている。この
技術は半導体装置の素子特性に悪影響を及ぼさない低誘
電率材料を前記半導体装置p-n接合が露出する側面上に
形成し、さらに前記低誘電率材料の表面上に高誘電率材
料を形成したものである。高誘電率材料を前記絶縁保護
膜として使用することにより、前記絶縁保護膜中の電界
強度を弱めることが可能とされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭57−80764号，特開平6−53485号公報の開示技術で
は、電圧を印加したまま高温に晒す、いわゆる高温バイ
アス寿命試験で、第１絶縁保護層／第２絶縁保護層界面
に蓄積する電荷が半導体装置の阻止特性に悪影響を与え
る問題については考慮されていない。

【０００７】即ち、半導体装置の高耐圧化が要求され絶
縁保護層に印加される電界強度が高くなると、絶縁保護
層の信頼性が半導体装置の信頼性に大きな影響を及ぼす
ようになる。絶縁保護層が半導体装置の阻止特性に影響
を及ぼす重要な因子に、絶縁保護層中の電荷密度があ
り、この電荷密度が変化すると半導体素子の漏れ電流の
増大や耐圧低下などの不良を引き起こす。一般に、前記
電荷密度は、半導体と絶縁保護層との界面の近傍におけ
る電荷によって左右される。

【０００８】また、この電荷密度は、第１絶縁保護層／
第２絶縁保護層界面における界面分極で生じた電荷(図
１２に示す絶縁膜界面に蓄積した陽電荷10と絶縁膜界面
に蓄積した陰電荷11)によっても影響される。即ち、前
記絶縁保護層に電圧が印加されると前記界面分極電荷に
より半導体表面に電荷が誘起され、この誘起された電荷
によって前記電荷密度が変化し、阻止特性が劣化し半導
体装置の長期信頼性に悪影響を及ぼす問題がある。

【０００９】また、特公昭50-10103号公報の開示技術で
は、前記絶縁保護層中の電界強度を弱めることはできる
ものの、高誘電率材料と低誘電率材料とから界面(後述
する第３層)が形成されていることから、界面分極電荷
は増大する方向となる問題がある。

【００１０】従って、本発明の目的は、電荷密度の変動
や漏れ電流の増加を回避し長期にわたり特性が安定す
る、高い信頼性を有する半導体装置及びその製造方法を
提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する半導
体装置の特徴は、少なくとも１つのｐｎ接合からなる半
導体の露出側面を、該露出側面側に当接させた第１絶縁
保護層と該第１絶縁保護層の外周側に当接させたフィラ
ーを含有する第２絶縁保護層とで、被覆保護する半導体
装置において、前記第２絶縁保護層は、該第２絶縁保護
層中の前記フィラーの分散密度が当該第２絶縁保護層の
内周から外周に向かって連続的に高くなる密度分布を有
していることにある。

【００１２】また、半導体装置の他の特徴は、少なくと
も１つのｐｎ接合からなる半導体の露出側面を、該露出
側面側に当接させた第１絶縁保護層と該第１絶縁保護層
の外周側に当接させたフィラーを含有する第２絶縁保護
層とで、被覆保護する半導体装置において、前記フィラ
ーは、不均一粒径のフィラーからなり、前記第２絶縁保
護層は、該第２絶縁保護層中の前記フィラーの平均粒径
が当該第２絶縁保護層の内周から外周に向かって大きく
なる粒径分布を有している点にある。

【００１３】そして、半導体装置の製造方法の特徴は、
少なくとも１つのｐｎ接合からなる半導体の側面を加工
して露出し、該露出側面に第１絶縁保護層を被覆成形し
た後に、前記第１絶縁保護層と前記半導体とからなる半
導体ベースを注型冶具に組み込み、フィラーを含有する
絶縁材を前記第１絶縁保護層の外周側に当接するように
して前記注型冶具に注入し、前記半導体ベースを前記注
型冶具とともに回転させた後に前記絶縁材を硬化して第
２絶縁保護層を形成する、あるいは前記半導体ベースを
前記注型冶具とともに回転させながら前記絶縁材を硬化
して第２絶縁保護層を形成するにある。

【００１４】本発明によれば、第２絶縁保護層中の電界
強度が低減し、また、両絶縁保護層の界面における界面
分極電荷が抑えられるので、電荷密度の変動や漏れ電流
の増加が回避され、高信頼性の半導体装置が提供され
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照し説明する。なお、実施形態の例を、実
施例と呼称して説明する。

【００１６】(実施例１)図１は、本発明による一実施例
の半導体装置を示す断面図である。圧接型電力用半導体
装置としてのサイリスタを断面して示している。図１に
おいて、1はｎベース層、2はｐベース層、3はｐエミッ
タ層、4はｎエミッタ層、5は第１層目の絶縁保護膜とし
ての第１絶縁保護層、6はカソード電極、7はアノード電
極、8は第２層目の絶縁保護膜としての第２絶縁保護
層、9はフィラーである。

【００１７】そして、本発明による半導体装置の特徴
は、ｎベース層１，ｐベース層２，ｐエミッタ層３，ｎ
エミッタ層４のｐｎ接合からなる半導体(半導体基体)の
露出側面を、該露出側面側に当接させた第１絶縁保護層
５と、フィラー９を含有する絶縁材からなり該第１絶縁
保護層の外周(面)側に当接させた第２絶縁保護層８とで
被覆保護し、第２絶縁保護層８は、該第２絶縁保護層中
のフィラー９の分散密度が当該第２絶縁保護層８の外周
に向かって連続的に高くなる密度分布を有している構成
にある。

【００１８】換言すれば、第１絶縁保護層５と当接する
第２絶縁保護層８の内周(面)側におけるフィラー９の分
散密度が低いので、該内周側の誘電率は低くなり、これ
に比べて、第２絶縁保護層８の外周(面)側のフィラー９
の分散密度は高いので、外周側の誘電率が高くなるとい
う「第２絶縁保護層中の誘電率を傾斜分布にする」点にあ
ると言える。これによって、半導体装置に電圧が印加さ
れて発生する電界強度を、第１絶縁保護層と第２絶縁保
護層８とが当接する内周側(近傍)において、フィラー９
の分散密度が均一な場合に比べて、より低くすることが
できる。したがって、電荷密度の変動が抑えられる。

【００１９】また、本発明による半導体装置は、一方及
び他方の主面を有し少なくともp-n接合部分が側面に露
出された半導体基体と該側面に露出したp-n接合部分の
上に絶縁保護膜を有し該絶縁保護膜中のフィラーの濃度
が一方及び他方の主面の両中心を結ぶ中心線から外周方
向に高くなるように傾斜分布させた構成に特徴があると
も言える。この特徴により、フィラー９の濃度が高い部
分では低い部分よりも誘電率が高くなり、絶縁保護膜中
の濃度が低い部分の電界強度を低減できる。即ち電荷密
度の変動を抑えて、信頼性のある半導体装置を提供する
ことができる。

【００２０】一方、後述する本発明による回転成形法に
て第２絶縁保護層を形成すれば、第１絶縁保護層として
のポリイミドと第２絶縁保護層としてのシリコーンゴム
とで界面を形成する部分の誘電率を低く抑えつつ、第１
絶縁保護層／第２絶縁保護層界面(ポリイミド/シリコー
ンゴム界面)を密着させることができる。即ち、第１絶
縁保護層／第２絶縁保護層界面に、電荷が貯蔵され易い
空気層や塵埃付着層などの第３層が形成されるまたは介
在する余地(隙間)が極端に減少して、界面分極電荷が増
えることが回避される。

【００２１】換言すれば、第１絶縁保護層／第２絶縁保
護層の分極界面に電荷が付加されないように、第１絶縁
保護層に完全密着させて第２絶縁保護層を形成するの
で、界面分極能はそのままであると言える。つまり、界
面分極能を余り変化させずに両絶縁保護層に印加される
電界強度を低減することができ、すなわち、界面分極電
荷を低減し、半導体装置の半導体特性に影響を及ぼす電
荷密度を適正に保つことができる。したがって、半導体
装置における電荷密度の変動や漏れ電流の増加が回避さ
れて、高信頼性の半導体装置が提供されるものである。
なお、界面分極電荷はその界面に印加される電界強度に
比例していることは知られている。

【００２２】次に、本発明による半導体装置の製造方法
について、図２に示すサイリスタの製造工程の一実施例
を参照して説明する。図２は、本発明による一実施例の
半導体装置の製造方法を示す図である。図２(ａ)におい
て、まず、高抵抗のｎ型シリコンからなるｎベース層１
に、ｐベース層２、ｐエミッタ層３、さらにｎエミッタ
層４を拡散し半導体基体を作製する。そして、図２(ｂ)
において、ホトレジスト加工によって主サイリスタ部の
ｎエミッタ層４、補助サイリスタ層のｎエミッタ層４、
受光部サイリスタのｎエミッタ層４をそれぞれ形成し、
次にカソード電極６及びアノード電極７を蒸着により形
成する。

【００２３】次に、図２(ｃ)において、半導体基体の側
面である端部13を研削機械あるいはサンドブラストなど
により、Σ形状に加工し、端部13のチッピングや汚れを
洗浄するために半導体基体露出部を化学エッチングし、
水洗乾燥した後、第１の絶縁保護膜樹脂をスピンコート
やディップコート、筆塗りあるいはディスペンサーなど
により塗布した後、窒素雰囲気下で加熱硬化して、第１
絶縁保護層５を形成する。第１絶縁保護層５としての第
１の絶縁保護膜樹脂は、ポリイミド樹脂で、硬化条件
は、１００℃で１時間、２００℃で１時間、３００℃で
１時間としたものである。なお、図２(ｃ)に示す形状に
出来上がった半完成品を、半導体ベース14と呼称する。

【００２４】図３は、本発明による一実施例の半導体装
置の回転成形法を示す図である。図３において、 上記
半導体ベース14を、図３に示すような、注型用上型15，
注型用下型16に組み込み、第１絶縁保護膜層５の表面
(外周側)に第２の絶縁保護膜樹脂を流し込む。 次に、
半導体ベース14を、 型15，16に組み込んだままで、こ
れらを回転台17に固定し、回転させた後に第２の絶縁保
護膜樹脂を硬化する、または回転させながら第２の絶縁
保護膜樹脂を硬化して、第２絶縁保護層８を形成する。
このようにして、図２(ｄ)に示す半導体装置が製造され
る。

【００２５】なお、第２絶縁保護層８として形成される
絶縁材としての第２の絶縁保護膜樹脂は、予め混ぜ合わ
せてフィラーとしてのチタン酸バリウムを含有した付加
型シリコーンゴムである。 また、硬化条件は、 １００
℃で１時間、１５０℃で１時間、２００℃で２時間であ
る。

【００２６】図４は、本実施例の第２絶縁保護層中のフ
ィラーの密度分布を示す図である。上記製造方法にて得
られた半導体装置の第２絶縁保護層８中のフィラーの密
度分布は、図４に示した通りである。すなわち、フィラ
ー９の分散密度は、第２絶縁保護層８の内周(図３，４
に示すａ部)から外周(図３，４に示すｂ部)に向かって
連続的に高くなる密度分布を示している。これは、回転
成形法の特徴である回転による遠心力が作用し、フィラ
ーが外周(ｂ部)により集められて硬化成形されたからで
ある。すなわち、第２の絶縁保護膜樹脂が硬化する前
に、遠心力でフィラーを外周の方へより密に移動させる
ことが重要である。

【００２７】さらに、第２の絶縁保護膜樹脂を注型し加
熱硬化させる方法であるので、第１絶縁保護層／第２絶
縁保護層界面(ポリイミド/シリコーンゴム界面)を密着
させることができる。すなわち、第１絶縁保護層と第２
絶縁保護層との間には隙間がほとんどなく、電荷が貯蔵
され易い空気層や塵埃付着層などの第３層が形成される
ことが極端に減少すると言える。最後に、この半導体素
子をセラミックパッケージ(図示せず)中に納め、パッケ
ージ内部の雰囲気を乾燥窒素とした後、密閉して半導体
装置を完成した。なお、この半導体装置の電圧電流特性
を後述する図７に示している。

【００２８】ところで第２絶縁保護層８を、第２絶縁保
護層中のフィラーの分散密度が当該第２絶縁保護層の内
周から外周に向かって連続的に高くなる分布となるよう
に、別の工程で予め製作し、そして、該第２絶縁保護層
８を、後の工程で、第１絶縁保護層５の外周側に当接し
組付けて、半導体装置を製造することもできる。しかし
ながら、上記後付け方法の場合は、前述の第１，第２絶
縁保護層の間に第３層が形成され易いので、上記の本発
明による回転成形法に比べて、電荷密度の変動や漏れ電
流の増加の回避効果は薄れる。しかし、従来技術のフィ
ラー均一分散密度の半導体装置に比べれば、信頼性が改
善されることは確認されている。

【００２９】ところで、本発明による半導体装置の別の
特徴は、第２絶縁保護層の絶縁材の基材としては、耐熱
温度が高く、かつ、誘電率の小さいシリコーンゴムを使
用することで、第２絶縁保護層中の内周から外周に向か
って連続的に高くなる密度分布(第２絶縁保護層中の誘
電率の傾斜分布)が活かされて、より一層に第１絶縁保
護層／第２絶縁保護層界面の界面分極電荷を小さくする
ことができる点にある。

【００３０】また、本発明による半導体装置のもう一つ
別の特徴は、第２絶縁保護層に含有させるフィラー材と
して、固体金属、または酸化鉛，アルミナ，酸化タンタ
ル，酸化チタン，酸化マグネシウムなどの金属酸化物、
または珪素，炭素，炭化珪素などの非金属物のうちのい
ずれか１種類あるいは２種類以上の混合物といった、誘
電率の大きいフィラーを用いることにより、第２絶縁保
護層中の誘電率を適切に容易に傾斜分布させることがで
きる点にある。なお、フィラーは、該フィラー材表面を
絶縁処理して−４０〜３００℃の温度範囲で使用可能で
ある。

【００３１】従って、第２絶縁保護層を形成する絶縁材
として、誘電率の小さいシリコーンゴムに、誘電率の大
きい酸化鉛，アルミナ，酸化タンタル，酸化チタン，酸
化マグネシウムなどの金属酸化物からなるフィラーを含
有させて組み合わせたものが望ましいと言える。

【００３２】上記の本発明による半導体装置の製造方法
は、 ｎエミッタ層、ｐベース層、ｎベース層、ｐエミ
ッタ層の４層の半導体層から成るｐｎｐｎ構造を有する
半導体基体の端面をベベル加工し、前記半導体基体の表
面が露出した領域をエッチングし乾燥した後、前記エッ
チング領域表面にポリイミド樹脂等の絶縁膜を形成した
後、前記半導体ベースを絶縁保護樹脂注型冶具に組み込
み、前記絶縁保護樹脂を注入し、前記半導体ベースを前
記注型冶具ごと回転させた後、あるいは回転させながら
前記絶縁保護樹脂を硬化することにより、前記絶縁保護
膜中のフィラーが半導体ベースの一方及び他方の主面の
両中心を結ぶ中心線から外周方向に大きくなるように傾
斜分布させるものである。

【００３３】以上により、半導体素子の長期連続使用に
よる絶縁保護膜における界面分極を抑え、半導体装置に
高電圧が長時間印加されても漏れ電流の変動や増加を防
ぐ、換言すれば、絶縁保護膜中の電界強度を低減し、界
面分極電荷を低減することにより、電荷密度の変動を抑
え、半導体装置の動作時の漏れ電流の発生を抑えるの
で、言い替えれば、絶縁保護膜中の電界強度を弱めるこ
とにより、電荷密度に影響を与える界面分極を小さく
し、半導体装置の漏れ電流変動や増加を抑制するので、
長期に亘り半導体特性が安定して、高い信頼性を有する
半導体装置が提供される。

【００３４】(実施例２)図５は、本発明による他の実施
例の半導体装置を示す断面図である。実施例２による圧
接型電力用半導体装置であるサイリスタの断面を示して
いる。実施例２では、実施例１と同様に半導体基体を加
工し、化学エッチングし、水洗乾燥した後、第１の絶縁
保護膜樹脂であるポリイミドワニスをスピンコートによ
り塗布し、乾燥窒素雰囲気下、加熱硬化することにより
第１絶縁保護層５を形成した。 なお、 硬化条件は１０
０℃で１時間、２００℃で１時間、３００℃で１時間で
ある。

【００３５】次に、図３に示した製造方法にて、半導体
ベース14を型15，16に組み込み、第１絶縁保護層５の外
周表面に第２の絶縁保護膜樹脂を流し込む。そして、半
導体ベース14を型15，16に組み込んだままで、これらを
回転台17に固定し、回転させながら絶縁保護膜樹脂を硬
化させて第２絶縁保護層８を形成し、半導体装置を製造
した。この第２絶縁保護層８は、粒径が0.1〜200μｍの
範囲にある粒度分布を持つ炭化珪素を、予め混ぜ合わせ
た付加型シリコーンゴムで、硬化条件は１００℃で１時
間、１５０℃で１時間、２００℃で２時間とした。

【００３６】図６は、実施例２の第２絶縁保護層中のフ
ィラーの粒径分布(平均粒径分布)を示す図である。上記
製造方法で得られた第２絶縁保護層８中のフィラーの平
均粒径の分布は、図６に示した通りである。すなわち、
フィラー９の平均粒径の分布は、第２絶縁保護層８の内
周(図５，６に示すａ部)から外周(図５，６に示すｂ部)
に向かって連続的に大きくなる分布を示している。これ
は、回転成形法の特徴である回転による遠心力が作用
し、フィラー９の粒径が大きいものほど、外周(ｂ部)に
より集められて硬化成形されたからである。実施例２の
場合、移動させたフィラーが硬化する前に戻らないよう
に、回転させながら第２の絶縁保護膜樹脂を硬化させる
方法が望ましいと言える。また、第２の絶縁保護膜樹脂
を注型し加熱硬化させる方法であるので、第１絶縁保護
層／第２絶縁保護層界面を密着させることができる。最
後に、この半導体素子をセラミックパッケージ中に納
め、パッケージ内部の雰囲気を乾燥窒素とした後、密閉
して半導体装置を完成した。なお、この半導体装置の電
圧電流特性も図７に示している。

【００３７】上記のように、本発明による半導体装置の
さらにもう一つ別の特徴は、粒径が0.1〜200μｍの範囲
である不均一粒径のフィラーを用いることで、比較的容
易に第２絶縁保護層中の誘電率を傾斜分布にすることが
できる点にある。すなわち、本発明による半導体装置の
他の特徴は、一方及び他方の主面を有し少なくともp-n
接合部分が側面に露出された半導体基体と該側面に露出
したp-n接合部分の上に絶縁保護膜層を有し前記絶縁保
護膜中のフィラーの粒径が一方及び他方の主面の両中心
を結ぶ中心線から外周方向に大きくなるように傾斜分布
させた所にある。この特徴により、フィラーの粒径が大
きい外周部分では小さい内周部分よりも誘電率が高くな
り、絶縁保護膜中の電界強度を低減できる。

【００３８】また、ポリイミドとシリコーンゴムの界面
を生じる部分の誘電率を低く抑えられるので、ポリイミ
ド／シリコーンゴム界面における界面分極能はそのまま
である。つまり、界面分極能を余り変化させずに絶縁保
護膜に印加される電界強度を低減できることにより、界
面分極電荷を低減させて、半導体装置の素子特性に影響
を及ぼす電荷密度を適正に保つことができる。

【００３９】(実施例３)図８は、本発明による実施例３
の半導体装置を示す断面図である。実施例３は、実施例
１の製造方法をゲートターンオフサイリスタ(ＧＴＯ)に
適用したものである。
絶縁保護層の形成方法は実施例
１と同様であり、半導体基体を加工し、化学エッチング
し、水洗乾燥した後、第１絶縁保護層５を形成し、引き
続き第２絶縁保護層８を形成した。最後に、この半導体
素子をセラミックパッケージ(図示せず)中に納め、パッ
ケージ内部の雰囲気を乾燥窒素とした後これを密閉して
半導体装置を製造した。

【００４０】(実施例４)図９は、本発明による実施例４
の半導体装置を示す断面図である。実施例４は、実施例
２の製造方法をゲートターンオフサイリスタ(ＧＴＯ)に
適用したものである。絶縁保護層の形成方法は実施例２
と同様であり、半導体基体を加工し、化学エッチング
し、水洗乾燥した後、第１絶縁保護層５を形成し、引き
続き第２絶縁保護層８を形成した。最後に、この半導体
素子をセラミックパッケージ(図示せず)中に納め、パッ
ケージ内部の雰囲気を乾燥窒素とした後これを密閉して
半導体装置を製造した。

【００４１】(実施例５)図１０は、本発明による実施例
５の半導体装置を示す断面図である。実施例５は、実施
例１の製造方法をダイオードに適用したものである。絶
縁保護層の形成方法は実施例１と同様であり、半導体基
体を加工し化学エッチングし、水洗乾燥した後、第１絶
縁保護層５を形成し、引き続き第２絶縁保護層８を形成
した。最後に、この半導体素子をセラミックパッケージ
(図示せず)中に納め、パッケージ内部の雰囲気を乾燥窒
素とした後に密閉して半導体装置を製造した。

【００４２】(実施例６)図１１は、本発明による実施例
６の半導体装置を示す断面図である。実施例６は、実施
例２の製造方法をダイオードに適用したものである。絶
縁保護層の形成方法は実施例２と同様であり、半導体基
体を加工し化学エッチングし、水洗乾燥した後、第１絶
縁保護層５を形成し、引き続き第２絶縁保護層８を形成
した。最後に、この半導体素子をセラミックパッケージ
(図示せず)中に納め、パッケージ内部の雰囲気を乾燥窒
素とした後に密閉して半導体装置を製造した。

【００４３】(比較例１)実施例１と同様に半導体基体を
加工・化学エッチングし水洗乾燥した後、第１の絶縁保
護膜樹脂をスピンコートした後、窒素雰囲気下で加熱硬
化して第１絶縁保護層５を形成する。この第１の絶縁保
護膜樹脂はポリイミド樹脂で、硬化条件は１００℃で１
時間、２００℃で１時間、３００℃で１時間である。次
に、第１絶縁保護層の表面に第２の絶縁保護膜樹脂を型
に流し込み、そのまま加熱硬化して第２絶縁保護層８を
形成し、半導体装置を製造する。

【００４４】この第２絶縁保護層８は、予めチタン酸バ
リウムを混ぜ合わせた付加型シリコーンゴムで、硬化条
件は１００℃で１時間、１５０℃で１時間、２００℃で
２時間である。最後に、この半導体素子をセラミックパ
ッケージ中に納め、パッケージ内部の雰囲気を乾燥窒素
とした後これを密閉して半導体装置を製造した。尚、こ
の比較例１の半導体装置の電圧電流特性を図７に示して
いる。

【００４５】(比較例２）実施例１と同様に半導体基体
を加工・化学エッチングし水洗乾燥した後、第１の絶縁
保護膜樹脂をスピンコートした後、窒素雰囲気下で加熱
硬化して第１絶縁保護層５を形成する。この第１の絶縁
保護膜樹脂はポリイミド樹脂で、硬化条件は１００℃で
１時間、２００℃で１時間、３００℃で１時間である。
次に、第１絶縁保護層５の表面に第２の絶縁保護膜樹脂
を型に流し込み、そのまま加熱硬化して第２絶縁保護膜
層８を形成し、半導体装置を製造する。

【００４６】この第２絶縁保護層８は、粒径が０．１〜
２００μｍの粒度分布を持つ炭化珪素を予め混ぜ合わせ
た付加型シリコーンゴムで、硬化条件は１００℃で１時
間、１５０℃で１時間、２００℃で２時間である。最後
に、この半導体素子をセラミックパッケージ中に納め、
パッケージ内部の雰囲気を乾燥窒素とした後これを密閉
して半導体装置を製造した。なお、この比較例２の半導
体装置の電圧電流特性を図７に示している。

【００４７】図７は、実施例及び比較例の半導体装置の
電圧電流特性を示す図である。図７に示すように、本発
明による回転成形法にて製作した実施例の半導体装置
が、フィラーの分散密度が第２絶縁保護層の内周から外
周に向かって連続的に高くなる密度分布を有している、
あるいはフィラーの平均粒径が第２絶縁保護層の内周か
ら外周に向かって大きくなる粒径分布を有しているの
で、従来の比較例に比べて漏洩電流が少なくなり、電圧
電流特性に優れていることが判明した。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、電荷密度の変動や漏れ
電流の増加を抑え、長期信頼性の高い半導体装置が提供
される効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の半導体装置を示す断面
図である。

【図２】本発明による一実施例の半導体装置の製造方法
を示す図である。

【図３】本発明による一実施例の半導体装置の回転成形
法を示す図である。

【図４】実施例１の第２絶縁保護層中のフィラーの密度
分布を示す図である。

【図５】本発明による他の実施例の半導体装置を示す断
面図である。

【図６】実施例２の第２絶縁保護層中のフィラーの粒径
分布を示す図である。

【図７】実施例及び比較例の半導体装置の電圧電流特性
を示す図である。

【図８】本発明による実施例３の半導体装置を示す断面
図である。

【図９】本発明による実施例４の半導体装置を示す断面
図である。

【図１０】本発明による実施例５の半導体装置を示す断
面図である。

【図１１】本発明による実施例６の半導体装置を示す断
面図である。

【図１２】従来の半導体装置を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１…ｎベース層、２…ｐベース層、３…ｐエミッタ層、
４…ｎエミッタ層、５…第１絶縁保護層、６…カソード
電極、７…アノード電極、８…第２絶縁保護層、９…フ
ィラー、１０…絶縁膜界面に蓄積した陽電荷、１１…絶
縁膜界面に蓄積した陰電荷、１２…絶縁保護膜層、１３
…半導体基体の端部、１４…半導体ベース、１５…注型
用上型、１６…注型用下型、１７…回転台、１８…ゲー
ト電極、１９…ｎ＋層、２０…ｐ＋層、２１…ｎ−層

フロントページの続き (72)発明者 小野瀬 保夫 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１つのｐｎ接合からなる半導体
   の露出側面を、該露出側面側に当接させた第１絶縁保護
   層と該第１絶縁保護層の外周側に当接させたフィラーを
   含有する第２絶縁保護層とで、被覆保護する半導体装置
   において、 前記第２絶縁保護層は、該第２絶縁保護層中の前記フィ
   ラーの分散密度が当該第２絶縁保護層の内周から外周に
   向かって連続的に高くなる密度分布を有していることを
   特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】少なくとも１つのｐｎ接合からなる半導体
   の露出側面を、該露出側面側に当接させた第１絶縁保護
   層と該第１絶縁保護層の外周側に当接させたフィラーを
   含有する第２絶縁保護層とで、被覆保護する半導体装置
   において、 前記フィラーは、不均一粒径のフィラーからなり、 前記第２絶縁保護層は、該第２絶縁保護層中の前記フィ
   ラーの平均粒径が当該第２絶縁保護層の内周から外周に
   向かって大きくなる粒径分布を有していることを特徴と
   する半導体装置。
3. 【請求項３】請求項２において、前記不均一粒径のフィ
   ラーは、0.1〜200μｍの範囲の粒径であることを特徴と
   する半導体装置。
4. 【請求項４】少なくとも１つのｐｎ接合からなる半導体
   の側面を加工して露出し、該露出側面に第１絶縁保護層
   を被覆成形した後に、前記第１絶縁保護層と前記半導体
   とからなる半導体ベースを注型冶具に組み込み、 フィラーを含有する絶縁材を前記第１絶縁保護層の外周
   側に当接するようにして前記注型冶具に注入し、前記半
   導体ベースを前記注型冶具とともに回転させた後に前記
   絶縁材を硬化して第２絶縁保護層を形成する、あるいは
   前記半導体ベースを前記注型冶具とともに回転させなが
   ら前記絶縁材を硬化して第２絶縁保護層を形成すること
   を特徴とする半導体装置の製造方法。