发明名称 具有较佳之热可靠性的半导体装置
摘要 本发明之半导体装置包括:欧姆源极电极、闸极电极与汲极电极,在发热区域中彼此平行,且包含许多设计使得在半导体装置中所产生之热更均匀的分布。第一个实施例中具有分别在源极与汲极电极上形成之镀金电极,与欧姆电极相平行。该镀金电极在位于该发热区域之中心部分有最大的宽度,朝向边缘部分逐渐变窄。藉由上述之结构,本发明之半导体装置在发热区域中有均等的温度分布。第二个实施例使用复数个垂直于欧姆电极的带状电极,这些带状电极彼此之间的距离不等,其在发热区域的中心部分较密集。第三个实施例之半导体基板的厚度反比于其与发热区域中心部分的距离。
申请公布号 TW478174 申请公布日期 2002.03.01
申请号 TW087114966 申请日期 1998.09.08
申请人 电气股份有限公司 发明人 麻埜和则;石仓幸治
分类号 H01L29/80;H01L21/58 主分类号 H01L29/80
代理机构 代理人 周良谋 新竹巿东大路一段一一八号十楼;周良吉 新竹巿东大路一段一一八号十楼
主权项 1.一种半导体装置,包含: 一半导体基板,系具有发热区域;及 一散热器,用以使该发热区域之温度分布实质上均 等,其中该散热器系为该半导体基板,其具有之厚 度系与,自该发热区域中心部分至该发热区域边缘 部分之热浓度成反比。2.一种半导体装置,包含: 一半导体基板,系具有发热区域; 第一、第二、及第三个电极,形成于该半导体基板 上; 复数个第一传导性指状插头,在该发热区域中彼此 平行排列,每一该第一传导性指状插头系电连接于 其中一个该第一电极; 复数个第二传导性指状插头,在该发热区域中平行 于该第一传导性指状插头排列,每一该第二传导性 指状插头系电连接于其中一个该第二电极,而每一 该第二传导性指状插头系配置于个别的该第一传 导性指状插头之间; 复数个第三传导性指状插头,在该发热区域中平行 于该第一传导性指状插头排列,每一该第三传导性 指状插头系电连接于其中一个该第三电极,且每一 该第三传导性指状插头系配置于其中一该个别的 第一传导指状插头与其中一该个别的第二传导性 指状插头之间;及 一散热器,使该发热区域之温度分布实质上均等, 其中该散热器包括:复数个金属电极,形成于至少 一个该第一或第二传导性指状插头之上,每一金属 电极与该第一传导性指状插头平行,且该复数金属 电极之位于该发热区域中心部分之一第一金属电 极,其宽度系较该复数金属电极之位于该发热区域 边缘部分之一第二金属电极为宽。3.如申请专利 范围第2项之半导体装置,其中该第一金属电极之 宽度在其中心为最宽,并由中心向两末端方向逐渐 变窄。4.一种半导体装置,包含: 一半导体基板,系具有发热区域; 第一、第二、及第三个电极,形成于该半导体基板 上; 复数个第一传导性指状插头,在该发热区域中彼此 平行排列,每一该第一传导性指状插头系电连接于 其中一个该第一电极; 复数个第二传导性指状插头,在该发热区域中平行 于该第一传导性指状插头排列,每一该第二传导性 指状插头系电连接于其中一个该第二电极,而每一 该第二传导性指状插头系配置于个别的该第一传 导性指状插头之间; 复数个第三传导性指状插头,在该发热区域中平行 于该第一传导性指状插头排列,每一该第三传导性 指状插头系电连接于其中一该第三电极,且每一该 第三传导性指状插头系配置于其中一该个别的第 一传导性指状插头与其中一该个别的第二传导性 指状插头之间;及 一散热器,使该发热区域之温度分布实质上均等, 其中该散热器包括:复数个带状电极,其在该发热 区域中彼此平行,并垂直于该第一传导性指状插头 ,且电连接于该第一与第二传导性指状插头之一, 该带状电极之密度在该发热区域中心附近较密集, 而在该发热区域边缘部分较稀疏。5.如申请专利 范围第4项之半导体装置,其中该复数个带状电极 有相同的宽度。6.一种半导体装置,包含: 一半导体基板,系具有发热区域; 第一、第二、及第三个电极,形成于该半导体基板 上; 复数个第一传导性指状插头,在该发热区域中彼此 平行排列,每一该第一传导性指状插头系电连接于 其中一个该第一电极; 复数个第二传导性指状插头,在该发热区域中平行 于该第一传导性指状插头排列,每一该第二传导性 指状插头系电连接于其中一个该第二电极,而每一 该第二传导性指状插头系配置于个别的该第一传 导性指状插头之间; 复数个第三传导性指状插头,在该发热区域中平行 于该第一传导性指状插头排列,每一该第三传导性 指状插头系电连接于其中一个该第三电极,且每一 该第三传导性指状插头系配置于其中一该个别的 第一传导性指状插头与其中一该个别的第二传导 性指状插头之间;及 一散热器,使该发热区域之温度分布实质上均等, 其中该散热器为该半导体基板,其厚度从发热区域 之中心部分向该发热区域之边缘部分逐渐增加。7 .如申请专利范围第6项之半导体装置,其中该发热 区域之区域由一功率装置所覆盖。8.如申请专利 范围第7项之半导体装置,其中该功率装置为一功 率电晶体。9.如申请专利范围第8项之半导体装置, 其中该第一电极为源极电极,该第二电极为汲极电 极,而该第三电极为闸极电极。10.如申请专利范围 第9项之半导体装置,其中该散热器包括:复数个镀 金电极,形成于至少一个之该第一及第二传导性指 状插头上。11.如申请专利范围第10项之半导体装 置,其中该复数个金属电极之位于该发热区域中心 部分之一第一镀金电极,其宽度系较位于该发热区 域之边缘部分的一第二镀金电极为宽。12.一个功 率电晶体,包含: 一半导体基板,系具有发热区域; 源极电极、汲极电极和闸极电极,形成于该半导体 基板上; 复数个源极指状插头,在该发热区域中彼此成平行 排列,每一该源极指状插头系电连接于该源极电极 ,且分别位于该源极指状插头之间; 复数个闸极指状插头,在该发热区域中和该源极指 状插头成平行排列,每一该闸极指状插头系电连接 于该闸极电极,且分别位于该源极指状插头与汲极 指状插头之间;及 复数个镀金电极,形成于至少一个该源极与汲极指 状插头上,每一该镀金电极与该源极指状插头平行 排列,该复数个镀金电极位于该发热区域之中心部 分之第一镀金电极,其宽度较该复数个镀金电极位 于该发热区域之边缘部分之一第二镀金电极为宽 。13.如申请专利范围第12项之功率电晶体,更包括: 复数个带状镀金电极,在该发热区域中彼此平行排 列,且垂直于该源极指状插头,电连接于该源极及 汲极指状插头之一,并且该带状镀金电极之密度在 该发热区域中心部分附近较密集,在该发热区域边 缘部分较稀疏。14.如申请专利范围第13项之功率 电晶体,其中该半导体基板之厚度由该发热区域之 中心部分向该发热区域之边缘部分逐渐增加。15. 一种功率电晶体,包括: 一半导体基板,系具有发热区域; 源极电极、汲极电极和闸极电极,在该半导体基板 上形成; 复数个源极指状插头,在该发热区域中彼此成平行 排列,每一该源极指状插头系电连接于该源极电极 ; 复数个汲极指状插头,在该发热区域中和该源极指 状插头成平行排列,每一该汲极指状插头系电连接 于该汲极电极,且分别位于该源极指状插头之间; 并且 复数个闸极指状插头,在该发热区域中和该源极指 状插头成平行排列,每一该闸极指状插头系电连接 于该闸极电极,且分别位于该源极指状插头和汲极 指状插头之间;及 复数个带状镀金电极,在该发热区域中彼此成平行 排列,且垂直于该源极指状插头,电连接于该源极 及汲极指状插头之一,且该带状镀金电极之密度在 该发热区域中心部分附近较密集,在该发热区域边 缘部分较稀疏。16.一种功率电晶体,包括: 一半导体基板,具有发热区域; 源极电极、汲极电极和闸极电极,在该半导体基板 上形成; 复数个源极指状插头,在该发热区域中彼此成平行 排列,每一该源极指状插头系电连接于该源极电极 ; 复数个汲极指状插头,在该发热区域中和该源极指 状插头成平行排列,每一该汲极指状插头系电连接 于该汲极电极,且分别位于该源极指状插头之间; 及 复数个闸极指状插头,在该发热区域中和该源极指 状插头成平行排列,每一该闸极指状插头系电连接 于该闸极电极,且分别位于该源极指状插头和汲极 指状插头之间; 其中该半导体基板之厚度,是从该发热区域之中心 部分向该发热区域之边缘部分逐渐增加。17.一种 半导体装置,包括: 一半导体基板; 复数个传导性指状插头,形成在该半导体基板上并 彼此平行排列;及 复数个散热金属,形成在该复数个传导性指状插头 上,俾以使该半导体基板中之一发热区域的温度分 布实质上均等。18.如申请专利范围第17项之半导 体装置,其中每一个该复数个传导性指状插头系以 一第一方向延伸,每一个该复数个散热金属系以该 第一方向延伸,且每一个该复数个散热金属系具有 不同的宽度。19.如申请专利范围第17项之半导体 装置,其中每一个该复数个传导性指状插头系以一 第一方向延伸,而每一个该复数个散热金属系以与 该第一方向垂直之一第二方向延伸。图式简单说 明: 图1为本发明之第一实施例的半导体装置之俯视图 。 图2为图1中之半导体装置的一电晶体之剖视图。 图3表示热阻如何随图1之半导体装置之镀金电极( gold-plate electrode)的宽度而变化。 图4A与图4B表示具有相同宽度之镀金电极的半导体 装置中,发热区域的温度分布图。其中图4A与图4B 分别表示垂直与平行于指状插头的方向。 图5是一个流程图,用以说明如何设定如图1之半导 体装置之电极宽度。 图6A与图6B表示热阻在图1之半导体装置中之发热 区域的温度分布图,其中图6A与图6B分别表示垂直 与平行于指状插头的方向。 图7表示如图1之一半导体装置高温能阶测试之结 果。 图8A与图8B表示本发明第二实施例之半导体装置, 其中图8A显示一个半导体电晶体之俯视图,图8B显 示沿着图8A之线8C到8C'部分的剖视图。 图9表示热阻如何随着图8之半导体装置的散热用 带状电极的间隔而变化。 图10A与图10B表示在图8A与图8B之半导体装置内之发 热区域的温度分布图。其中图10A与图10B分别表示 垂直与平行于指状插头的方向。 图11A到图11C显示本发明之第三实施例,图11A为一平 面图,图11B为沿着图11A中之线11D到11D'的剖面图,图 11C为沿着图11A中之线11E到11E'的剖面图。 图12表示热阻如何随着图11A到11B之半导体基板之 厚度而变化。 图13A和13B表示在图11A与图11B之半导体装置内,发热 区域的温度分布图,其中图13A与图13B分别表示垂直 与平行于指状插头的方向。 图14表示第一种习知的半导体装置之剖面图。 图15表示第二种习知的半导体装置之剖面图。
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