JP2003258178A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2003258178A
JP2003258178A JP2002051993A JP2002051993A JP2003258178A JP 2003258178 A JP2003258178 A JP 2003258178A JP 2002051993 A JP2002051993 A JP 2002051993A JP 2002051993 A JP2002051993 A JP 2002051993A JP 2003258178 A JP2003258178 A JP 2003258178A
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JP
Japan
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conductive
wire
semiconductor device
electrode
conductive plate
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JP2002051993A
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English (en)
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Tsutomu Aono
勉 青野
Kikuo Okada
喜久雄 岡田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • H01L2224/485—Material
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    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48638—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48638—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/48644—Gold (Au) as principal constituent
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    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48663—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/48664—Palladium (Pd) as principal constituent
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    • H01L2224/487—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Aluminium (Al) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48738—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Aluminium (Al) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/48838—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49111—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires
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    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
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    • H01L2224/85399—Material
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    • H01L2224/85439—Silver (Ag) as principal constituent
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    • H01L2924/15738—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950 C and less than 1550 C
    • H01L2924/15747—Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/156—Material
    • H01L2924/15786—Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • H01L2924/15787—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の半導体装置では、半導体素子表面の全
ての電極に対して均等な電流を供給するため、全ての電
極に導線をワイヤーボンディングにより接続していたた
め、ワイヤーボンディングによる衝撃で半導体素子に悪
影響を及ぼすという課題があった。 【解決手段】 本発明の半導体装置では、半導体素子３
２表面の電極上に導電板３８、３９を接続し、導電板３
８、３９と接続領域３６、３７とを導線４０、４１にて
電気的に接続する構造を有する。そのことにより、導電
板を緩衝板とし半導体素子３２表面に直接導線４０、４
１をワイヤーボンディングすること無くすことができ
る。その結果、ワイヤーボンディングの衝撃による半導
体素子３２への影響を大幅に低減し、製品品質の信頼性
を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力用の半導体素
子を内蔵した半導体装置における外部電極上の配線の実
装構造およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来における電力用の半導体装置につい
て、例えば、特開平５−２０６４４９号公報に開示され
ている装置を紹介する。上記した公報に記載しているよ
うに、従来における電力用の半導体装置は、種々の電流
容量の用途に適用できるように標準サイズのスイッチン
グ素子チップを準備する。そして、該スイッチング素子
チップを用途の電流容量に見合う個数だけ並列接続して
使用する方式が採用されている。
【０００３】以下に、図１２から図１４を参照にして、
電力用の半導体装置の構造についての１例を簡単に説明
する。尚、ここでは、上記の半導体装置の回路動作につ
いては説明を割愛することとする。そして、図１２は従
来の半導体装置の平面図である。図１３は図１２のＡ−
Ａ線方向の断面であり、図１４は図１２のＢ−Ｂ線方向
の断面図である。
【０００４】図示の如く、例えば、銅からなる矩形状の
第１の電極板１の周辺上に電極板３が形成されている。
電極板３は、例えば、アルミナのような絶縁板２を介し
て載置されたコ字形状である。そして、第１の電極板１
の中央上には第３の電極板５が形成されている。第３の
電極板５は、例えば、アルミナのような絶縁板４を介し
て載置され、長手方向が第２の電極板３の略平行をなす
２辺と略平行なストライプ形状である。更に、第１の電
極板１上には第２の電極板３及び第３の電極板５から離
れ、且つ、第３の電極板５を包囲するように載置された
緩衝板６が形成されている。緩衝板６は、例えば、モリ
ブデンのような半導体と熱膨張係数の近い金属材料から
なる。
【０００５】そして、緩衝板６上にはそれぞれ３個ずつ
並設された矩形状のＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ−Ｇ
ａｔｅ−Ｂｉｐｏｌａｒ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）チッ
プ７が固着されている。また、緩衝板６上の角部にはそ
れぞれ隣接するように配置された２個の矩形状のダイオ
ードチップ８が固着されている。ＩＧＢＴチップ７は一
対の主表面を持ち、一方の主表面にコレクタ電極９が他
方の主表面にエミッタ電極１０及びゲート電極１１がそ
れぞれ設けられている。そして、コレクタ電極９が緩衝
板６側となるように載置されている。一方、ダイオード
チップ８は一対の主表面を持ち、一方の主表面にアノー
ド電極１２が他方の主表面にカソード電極１３がそれぞ
れ設けられている。そして、カソード電極１３が緩衝板
６側となるように載置されている。
【０００６】そして、ＩＧＢＴチップ７上の複数のエミ
ッタ電極１０と第２の電極板３との間はボンディングワ
イヤ１４により電気的に接続されている。また、ＩＧＢ
Ｔチップ７のゲート電極１１と第３の電極板５との間は
ボンディングワイヤ１４により接続されている。また、
ダイオードチップ８の複数のアノード電極１２と第２の
電極板３との間もボンディングワイヤ１５により接続さ
れている。その他、半田等の接着層１６、第１の引出端
子１７、第２の引出端子１８、第３の引出端子１９等に
より構成されている。これら引出端子は電極板と一体に
形成してもよいし、別に準備して各電極板に直接又は間
接に接着してもよい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来に
おける半導体装置では、ＩＧＢＴチップ７上のエミッタ
電極１０と第２の電極板３との間はボンディングワイヤ
１４で接続している。このとき、ＩＧＢＴチップ７上に
は複数のエミッタ電極１０が形成されており、個々のエ
ミッタ電極１０に対して、夫々、ボンディングワイヤ１
４をボンディングしていた。そして、ダイオードチップ
８においても同様に、チップ８上には複数のアノード電
極１２が形成されている。そのため、個々のアノード電
極１２に対して、夫々、ボンディングワイヤ１５をボン
ディングしていた。また、上述した半導体装置では、使
用するＩＧＢＴチップ７およびダイオードチップ８の数
を変更することで、種々の機能を発揮することができ
る。
【０００８】つまり、例えば、１つのＩＧＢＴチップ７
上において、エミッタ領域に均等な電流を供給するため
には、エミッタ電極１０と同数のボンディングワイヤ１
４は必須の材料である。そして、更に、そのボンディン
グワイヤ１４の数だけはボンディングを行わなければな
らい。そのため、ボンディング時間を多大に要し、作業
効率は悪く量産性が向上しないという課題があった。
【０００９】更に、ＩＧＢＴチップ７上の複数のエミッ
タ電極１０と第２の電極板３とをボンディングワイヤ１
４で接続するためには、ボンディング機械により熱圧着
ワイヤボンディング、超音波ワイヤボンディング等を行
う。このとき、必ず、ＩＧＢＴチップ７上では振動が加
わり、少なからずチップ７に対してストレスを及ぼす。
その結果、この作業の繰り返しにより、シリコン酸化膜
等から成る層間絶縁膜にクラックが入るという課題があ
った。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上述した従来の
課題に鑑みてなされたもので、本発明である半導体装置
は、少なくとも１つの主表面を有し、前記主表面には絶
縁層に設けられた孔から一部を露出する主電極を有する
半導体素子と、前記主電極を一体に覆うように前記主表
面に半田を介して固着された導電板と、前記導電板と前
記半導体素子外部に設けられた前記主電極の取り出し導
電領域とを電気的に接続する導線とを有することを特徴
とする。
【００１１】更に、本発明の半導体装置は、好適には、
前記取り出し導電領域は一体の導電箔から成り、前記導
電板上に一端を接続する複数の前記導線の他端と接続す
ることを特徴とする。
【００１２】また、上述した従来の課題を解決するため
に、本発明の半導体装置は、少なくとも１つの主表面を
有し、前記主表面には絶縁層を有し前記絶縁層に少なく
とも２つ設けられた孔から一部を露出する電流通過電極
および制御電極とを有する半導体素子と、前記電流通過
電極上をほぼ一体に覆うように前記主表面に半田を介し
て固着された導電板と、前記導電板と前記半導体素子外
部に設けられた前記電流通過電極の取り出し導電領域と
を電気的に接続する導線とを有することを特徴とする。
【００１３】更に、本発明の半導体装置は、好適には、
前記電流通過電極の取り出し導電領域は一体の導電箔か
ら成り、前記導電板上に一端を接続する複数の前記導線
の他端と接続することを特徴とする。
【００１４】また、上述した従来の課題を解決するため
に、本発明の半導体装置は、少なくとも１つの主表面を
有し、前記主表面には絶縁層を有し前記絶縁層に設けら
れた複数の孔からそれぞれ一部を露出する複数の電流通
過電極および制御電極を有する半導体素子と、複数の前
記電流通過電極および制御電極をそれぞれ覆い、前記主
表面に帯状に半田を介して固着された導電板と、前記導
電板の一端と前記半導体素子外部に設けられた前記電流
通過電極の取り出し導電領域または前記制御電極の取り
出し領域とをそれぞれ電気的に接続する導線とを有する
ことを特徴とする。
【００１５】更に、本発明の半導体装置は、好適には、
前記電流通過電極および制御電極はそれぞれ交互に露出
するように配置され、前記電流通過電極および制御電極
上に固着された前記導電板はほぼ平行となるように配置
されていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明である半導体装置の実施の
形態について、図１〜図１１を参照にして説明するが、
本実施の形態を以下に述べる３つの実施の形態により説
明する。
【００１７】第１の実施の形態 先ず、本発明の第１の実施の形態は、例えば、主表面に
２つの異なる電極が交互に形成されたＩＧＢＴチップを
用いた場合である。図１は本発明の半導体装置の基本構
造を説明するための斜視図、図２は図１に示した半導体
素子表面の平面図、図３は図１に示した斜視図のＸ−Ｘ
線方向の断面図、図４は電極上に固着された導電板の断
面図、図５は図１に示した斜視図のＹ−Ｙ線方向の断面
図である。
【００１８】図１に示す如く、本発明の半導体装置は、
絶縁基板３１と、絶縁基板３１上には半導体素子３２を
固着するための導電箔から成るコレクタ電極用の固着領
域３３と、固着領域３３の両側には絶縁材から成る１組
の台座３４、３５と、台座３４、３５上には導電箔から
成るエミッタ電極およびゲート電極用の接続領域３６、
３７と、半導体素子３２表面に形成されているエミッタ
電極用の導電板３８およびゲート電極用の導電板３９
と、エミッタ電極用の導電板３８およびゲート電極用の
導電板３９と接続領域３６、３７とを電気的に接続する
導線４０、４１と、接続領域３６、３７をそれぞれ外部
リードと接続するエミッタ端子４２、ゲート端子４３お
よび固着領域３３を外部リードと接続するコレクタ端子
４４とから主に構成されている。
【００１９】そして、以下に、本発明の半導体装置を構
成する各構成要素について説明する。
【００２０】先ず、基板３１について説明する。本実施
の形態では、基板３１上には、例えば、電流密度が３０
０Ａ／ｃｍ2、直流信号電流増幅率が１０００程度の特
性を有するＩＧＢＴチップのように電力用の半導体素子
３２が実装される。そのため、基板３１は、半導体素子
３２から発生する熱の放散性が考慮され、熱放散性の優
れたセラミック基板が用いられる。そして、基板３１を
構成するその他の材料としては、ＡｌＮ（窒化アルミニ
ウム）またはＣｕ基板、Ｆｅ基板、Ｆｅ−Ｎｉ基板等の
合金の表面を絶縁処理した金属基板を採用することもで
きる。更に、上記した金属基板表面にセラミック基板を
貼り合わせて用いることもできる。
【００２１】次に、その基板３１上に設置されている台
座３４、３５は、加工性、熱放散性等が考慮されセラミ
ックから成る。そして、台座３４、３５は半導体素子３
２の両側に相対して配置され、台座３４、３５の表面は
半導体素子３２表面よりも高く位置するように形成され
ている。そのことで、導線４０、４１が半導体素子３２
のエッジでショートすることを防ぐ構造となっている。
そして、本実施の形態では、台座３４上には半導体素子
３２表面に形成されたエミッタ電極４５（図２参照）を
外部装置と電気的に接続するためのエミッタ電極４５対
応の接続領域３６が、例えば、銅箔により形成されてい
る。一方、台座３５側には、台座３４と同様に、ゲート
電極４６（図２参照）対応の接続領域３７が形成されて
いる。
【００２２】そして、エミッタ電極４５対応の接続領域
３６には外部端子と接続するためのエミッタ端子４２が
接続領域３６と一体に形成されている。一方、同様に、
ゲート電極４６対応の接続領域３７には外部端子と接続
するためのゲート端子４３が接続領域３７と一体に形成
されている。
【００２３】尚、半導体素子３２表面から導出する導線
４０、４１が、直接、モジュール等の外部導電体と接続
する場合もある。このときは、上述した、台座３４、３
５、接続領域３６、３７、端子４２、４３は省略され
る。また、台座３４、３５自体が省略され、絶縁基板３
１上に接続領域３６、３７が形成された構造でも良い。
そして、半導体素子３２は絶縁基板３１上に固着された
場合に限定することはなく、リードフレーム、プリント
基板上等に固着された場合であっても本発明における外
部配線構造を実現できる。
【００２４】次に、図２に示す如く、半導体素子３２表
面の構造について説明する。半導体素子３２の表面には
絶縁層４７が形成されており、この絶縁層４７に設けた
孔４８を介してエミッタ電極４５およびゲート電極４６
が複数露出している。このとき、絶縁層４７に設けた孔
４８は紙面に対して左右方向にほぼ１行を有して開口
し、この孔４８は紙面に対して上下方向に複数形成され
ている。そして、孔４８は紙面に対して上下方向にほぼ
平行を位置するように複数個形成され、孔４８からはエ
ミッタ電極４５およびゲート電極４６が交互に露出して
いる。尚、図示はしていないが、エミッタ電極４５およ
びゲート電極４６の下部領域には層間絶縁膜として、例
えば、シリコン酸化膜が形成されている。
【００２５】次に、図３に示す如く、本発明の半導体装
置では、半導体素子３２表面の絶縁層４７から露出する
エミッタ電極４５およびゲート電極４６上には、例え
ば、ＣｕまたはＣｕ合金から成る導電板３８、３９が半
田４９（図４参照）により固着されていることに特徴を
有する。この導電板３８、３９は１つのエミッタ電極４
５またはゲート電極４６に対して１枚用いられている。
【００２６】具体的には、図１に示す如く、導電板３
８、３９は、孔４８から露出する個々のエミッタ電極４
５およびゲート電極４６をほぼ全て覆うことがきる大き
さ、または、孔４８内に収まる大きさに形成されてい
る。この導電板３８、３９と半導体素子３２表面の絶縁
層４７に設けられた孔４８から露出するエミッタ電極４
５およびゲート電極４６とは半田４９を介して固着され
ている。このとき、絶縁層４７は半田の濡れ性を有しな
い材料から成る。そのため、図４に示す如く、固着材で
ある半田はエミッタ電極４５およびゲート電極４６と導
電板３８、３９とを半田の表面張力による自己整合性効
果により確実に固着することができる。また、上述の如
く、導電板３８、３９と露出する電極との大きさの関係
より、導電板３８、３９はそのほぼ全ての接続領域にお
いて半田により確実に電極４５、４６と固定されてい
る。そのことで、本実施の形態では、半導体素子３２表
面には導電板３８、３９が紙面に対して上下方向に１０
行がほぼ等間隔で、かつ、ほぼ平行に配置されている。
【００２７】その結果、隣り合うエミッタ電極４５およ
びゲート電極４６対応の導電板３８、３９は直線性を有
し、かつ、半田の表面張力による自己整合性効果を利用
することで、お互いに接触しショートすることがない構
造が実現できる。また、導電板３８、３９をエミッタ電
極４５およびゲート電極４６上の固着する際に、半田の
自己整合性効果を利用することで導電板３８、３９の固
着の作業性を容易にすることができる。
【００２８】尚、使用される半導体素子３２に応じて、
また、使用用途に応じた電流容量に対処すべく、導電板
３８、３９の幅、厚み等の寸法をその都度、変更するこ
とができる。
【００２９】次に、図１および図６に示す如く、本発明
の半導体装置では、半導体素子３２表面に固着された導
電板３８、３９と接続領域３６、３７とを導線４０、４
１を介して電気的に接続することにも特徴を有する。そ
して、導線を接続する方法としては以下に説明する２つ
の方法があり、その方法により形成された構造を説明す
る。尚、図６は、本発明の半導体装置の基本構造を説明
するための斜視図である。
【００３０】先ず、第１の構造としては、導線４０、４
１として、例えば、金（Ａｕ）線およびアルミニウム
（Ａｌ）線を用いる場合である。この構造の特徴は、導
電板３８、３９と接続領域３６、３７とを導線４０、４
１によりワイヤーボンディングし接続していることであ
る。そして、導線４０、４１は導電板３８、３９の端部
で接続されている構造となる。ここで、上述の如く、導
電板３８、３９は半田により確実に固着されているの
で、１回毎のワイヤーボンディングによる衝撃を１枚の
導電板として衝撃を分散することができる。そのため、
本発明では、半導体素子３２表面を直接ワイヤーボンデ
ィングすることは無く、導電板３８、３９を緩衝板とし
て利用することもできる。その結果、ワイヤーボンディ
ングによる衝撃を半導体素子３２に与えることを大幅に
低減することができる。そして、エミッタ電極４５およ
びゲート電極４６下部領域に形成された層間絶縁膜に、
ワイヤーボンディング時の衝撃によりクラックが入るこ
とを防止するこよができる。尚、本実施の形態では、導
線４０、４１と導電板３８、３９とが導電板３８、３９
の端部で接続する構造であるが、この構造に限定する必
要はない。導線４０、４１が導電板３８、３９の任意の
位置で接続した場合でも、上述した同様な効果を得るこ
とができる。ここで、本実施の形態では、導電板の端部
とは、導線が接続領域と接続する側の導電板の表面上
で、孔から露出する電極上に位置する導電板の表面領域
とする。
【００３１】更に、上述したように、本発明の半導体装
置では、導線４０、４１は導電板３８、３９の端部で接
続されている。そして、上述の如く、導電板３８、３９
は露出している電極４５、４６と半田を介してほぼ全て
の領域で固着している。そのことで、半導体素子３２表
面上に絶縁層４７を介して露出する電極４５、４６には
均等な電流を供給することが可能な構造を実現すること
ができる。例えば、図７に示す如く、電極４５、４６が
半導体素子３２表面に碁盤目状態に個々に露出する場合
がある。この場合であっても、図示の一点鎖線および二
点差線の如く導電板３８、３９を介して紙面に対して左
右方向にエミッタ電極４５毎またはゲート電極４６毎に
共通接続することができる。そして、導電板３８、３９
と接続領域３６、３７とを導線４０、４１で接続するこ
とで、個々の電極４５、４６に対して均等な電流を供給
することが可能となる。しかも、ワイヤーボンディング
の回数も必要最低限の数に抑制することもできる。その
結果、ワイヤーボンディングによる衝撃は大幅に緩衝さ
れる構造となる。
【００３２】更に、本発明の半導体装置では、上述の如
く、導電板３８、３９と接続領域３６、３７とは、夫
々、導線４０、４１で接続している。そのことで、接続
領域３６、３７と半導体素子３２の固着位置関係やそれ
らの高さ関係が設計に対して多少の誤差を有しても、導
線４０、４１は柔軟性、延在性等を有しているので、誤
差に対してフレキシブルに対応することができる。その
結果、台座３４、３５の厚みの許容範囲も広がる等によ
る半導体装置の製造の作業性や量産性も向上させる構造
となる。
【００３３】更に、本発明の半導体装置では、半導体素
子３２表面には複数のエミッタ電極４５対応の導電板３
８およびゲート電極４６対応の導電板３９が実装されて
いる。そして、夫々の導電板３８、３９から導線４０、
４１を半導体素子３２両側に形成された接続領域３６、
３７に千鳥状に取り出すことで、導線４０、４１の密集
が回避され半導体装置の構造をシンプルに構成すること
ができる。
【００３４】次に、第２の構造としては、導線４０、４
１として、例えば、銅（Ｃｕ）線を用いる場合である。
この構造の特徴は、導電板３８、３９と接続領域３６、
３７とを半田を介して導線４０、４１により接続してい
ることである。つまり、半導体素子３２表面ではワイヤ
ーボンディングを全く行わない構造を実現していること
である。そして、第２の構造では、図６に示す如く、導
電板３８、３９とエミッタ電極４５およびゲート電極４
６対応の接続領域３６、３７とは半田を介して導線４
０、４１で接続されている。そして、導線４０、４１の
一端は導電板３８、３９の端部で接続されている。ここ
で、導電板３８、３９の端部とは第１の構造と同様であ
るが、導線４０、４１は導電板３８、３９の任意の位置
で固着しても良い。そして、導線４０、４１と導電板３
８、３９との接続性を向上させるために、導線４０、４
１および導電板３８、３９の固着領域に、予め、例え
ば、半田メッキ、Ａｕメッキ、Ａｇメッキ、パラジウム
（Ｐｄ）メッキを施している。尚、固着領域だけでな
く、導線４０、４１および導電板３８、３９の全体に上
記メッキを施しても良い。この構造により、本発明で
は、半導体素子３２表面ではワイヤーボンディングする
ことはないため、ワイヤーボンディングによる衝撃を半
導体素子３２に与えることはない。その結果、半導体素
子３２の電極４５、４６の下部領域に形成された層間絶
縁膜にクラックが入ることもなく、製品品質の信頼性が
優れた半導体装置を提供することができる。
【００３５】尚、導線４０、４１の柔軟性、延在性等を
利用する効果等のその他の効果は第１の構造と同様に得
ることができるので、上述を参照することとしここでは
説明を割愛する。
【００３６】最後に、基板３１上には、例えば、銅箔か
ら成るコレクタ対応の固着領域３３が形成されている。
そして、上述したように、半導体素子３２裏面にはコレ
クタ電極（図示せず）が形成されており、そのコレクタ
電極が半田を介して固着領域３３と電気的に接続してい
る。固着領域３３からは、固着領域３３と一体に成るコ
レクタ端子４４が形成されており、このコレクタ端子４
４を介して外部リードと接続されることとなる。
【００３７】第２の実施の形態 次に、本発明の第２の実施の形態は、例えば、ダイオー
ドチップを用いた場合である。図８は本発明の半導体装
置の基本構造を説明するための斜視図であり、図９は図
８に示した半導体素子表面の平面図である。尚、本実施
の形態の説明にあたり、第１の実施の形態で説明した内
容と同じ場合は第１の実施の形態における説明を参照す
ることとし、ここでは説明を割愛する。
【００３８】先ず、図８に示す如く、本発明の半導体装
置は、絶縁基板５１と、絶縁基板５１上には半導体素子
５２を固着するための導電箔から成るカソード電極対応
の固着領域５３と、固着領域５３の両側には絶縁材から
成る１組の台座５４と、台座５４上には導電箔から成る
アノード電極対応の接続領域５５と、半導体素子５２表
面に形成されているアノード電極対応の導電板５６と、
アノード電極対応の導電板５６と接続領域５５とを電気
的に接続する導線５７と、接続領域５５をそれぞれ外部
リードと接続するアノード端子５９および固着領域５３
を外部リードと接続するカソード端子６２とから主に構
成されている。
【００３９】次に、本発明の半導体装置を構成する各構
成要素について説明する。ここで、絶縁基板５１、固着
領域５３、台座５４、接続領域５５、導線５７、端子５
９、６２については、第１の実施の形態における説明を
参照することとし、ここでは説明を割愛する。
【００４０】上述したように、図９に示す如く、本実施
の形態では、半導体素子５２として、例えば、ダイオー
ドチップを用いる。そして、半導体素子５２表面には絶
縁層６０が形成されており、この絶縁層６０に設けられ
た孔６１を介してアノード電極５８が露出している。一
方、図示はしていないが、半導体素子５２裏面にはカソ
ード電極が形成されており、上述したカソード電極用の
固着領域５３と半田を介して固着される。
【００４１】図８に示す如く、このアノード電極５８の
略全面には、例えば、ＣｕまたはＣｕ合金から成る導電
板５６が半田により固着されている。本実施の形態で
は、半導体素子５２表面には１つの電極、アノード電極
５８のみが形成されているので、アノード電極５８とほ
ぼ同等の固着領域を有する、または、孔６１内に収まる
程度の大きさを有する導電板５６が固着されている。そ
して、第１の実施の形態と同様に、導電板５６と接続領
域５５とは導線５７をワイヤーボンディングすることで
電気的に接続される。導線５７としては、例えば、Ａｕ
線、Ａｌ線が用いられる。このとき、半導体素子５２側
では、導電板５６上で導線５７と接続するので、導電板
５６を緩衝板として利用し半導体素子５２へのワイヤー
ボンディングによる衝撃を緩和できる構造となる。この
構造を有することによる効果、また、半田を用いて電極
５８と導電板５６とを固着することによる効果は第１の
実施の形態と同様である。そのため、本実施の形態で
は、第１の実施の形態における説明を参照することと
し、ここでは説明を割愛する。
【００４２】一方、第１の実施の形態における図６を用
いて説明したように、導線５７としてＣｕ線を用いた半
導体素子５２表面でワイヤーボンディングを全く無くし
た構造も実現できる。この場合における構造および効果
も第１の実施の形態における説明を参照することとし、
ここでは説明を割愛する。
【００４３】第３の実施の形態 次に、本発明の第３の実施の形態は、例えば、ＭＯＳト
ランジスタチップを用いた場合である。図１０は本発明
の半導体装置の基本構造を説明するための斜視図であ
り、図１１は図１０に示した半導体素子表面の平面図で
ある。尚、本実施の形態の説明にあたり、第１の実施の
形態で説明した内容と同じ場合は第１の実施の形態にお
ける説明を参照することとし、ここでは説明を割愛す
る。
【００４４】先ず、図１０に示す如く、本発明の半導体
装置は、絶縁基板７１と、絶縁基板７１上には半導体素
子７２を固着するための導電箔から成るドレイン電極対
応の固着領域７３と、固着領域７３の両側には絶縁材か
ら成る１組のソース電極用の台座７４と、台座７４上に
は導電箔から成るソース電極用の接続領域７５と、半導
体素子７２表面に形成されているソース電極用の導電板
７６と、ソース電極用の導電板７６と接続領域７５とを
電気的に接続する導線７７と、接続領域７５を外部リー
ドと接続するソース端子８１と、ゲート電極８０とゲー
ト端子８２とを電気的に接続する導線７８とから主に構
成されている。
【００４５】次に、本発明の半導体装置を構成する各構
成要素について説明する。ここで、絶縁基板７１、固着
領域７３、台座７４、接続領域７５、導線７７、７８、
端子８１、８２、８３については、第１の実施の形態に
おける説明を参照することとし、ここでは説明を割愛す
る。
【００４６】上述したように、図１０に示す如く、本実
施の形態では、半導体素子７２として、例えば、ＭＯＳ
トランジスタを用いる。そして、半導体素子７２表面に
は絶縁層８４が形成されており、この絶縁層８４には孔
８５、８６が設けられている。孔８５はソース電極７９
用であり、例えば、半導体素子７２表面の大部分の領域
を占めている。また、孔８６はゲート電極８０用であ
り、例えば、半導体素子７２表面の一部分に形成されて
いる。そして、それぞれの孔８５、８６を介してソース
電極７９およびゲート電極８０が露出している。一方、
図示はしていないが、半導体素子７２裏面にはドレイン
電極が形成されており、上述したドレイン電極用の固着
領域７３と半田を介して固着される。
【００４７】図１０に示す如く、ソース電極７９の略全
面には、例えば、ＣｕまたはＣｕ合金から成る導電板７
６が半田により固着されている。そして、本実施の形態
では、ゲート電極８０表面には導電板を固着せず、直
接、ゲート電極８０とゲート端子８２とを導線７８によ
り接続している。尚、使用用途に応じてゲート電極８０
表面に導電板を固着し、導電板とゲート端子８２とを接
続する構造としても良い。
【００４８】そして、半導体素子７２表面では、ソース
電極７９上にソース電極７９とほぼ同等の固着領域を有
する、または、孔８５内に収まる程度の大きさを有する
導電板７６が固着されている。そして、第１の実施の形
態と同様に、導電板７６と接続領域７５とは導線７７を
ワイヤーボンディングすることで電気的に接続される。
導線７７、７８としては、例えば、Ａｕ線、Ａｌ線が用
いられる。このとき、半導体素子７２側では、導電板７
６上で導線７７と接続するので、導電板７６を緩衝板と
して利用し半導体素子７２へのワイヤーボンディングに
よる衝撃を緩和できる構造となる。この構造を有するこ
とによる効果、また、半田を用いて電極７９と導電板７
６とを固着することによる効果は第１の実施の形態と同
様である。そのため、本実施の形態では、第１の実施の
形態における説明を参照することとし、ここでは説明を
割愛する。
【００４９】一方、第１の実施の形態における図６を用
いて説明したように、導線７７としてＣｕ線を用いた半
導体素子７２表面でワイヤーボンディングを全く無くし
た構造も実現できる。この場合における構造および効果
も第１の実施の形態における説明を参照することとし、
ここでは説明を割愛する。
【００５０】尚、本発明の半導体装置では、上記した実
施の形態に限定される必要はなく、表面電極構造を有す
る半導体装置の外部配線を必要とする場合も同様な効果
を得ることができる。その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で、種々の変更が可能である。
【００５１】
【発明の効果】第１に、本発明の半導体装置によれば、
先ず、半導体素子表面の絶縁層に設けられた孔を介して
電極を露出している。そして、露出した電極上に導電板
を半田により接続し、接続領域と導電板とを導線、例え
ば、Ａｕ線、Ａｌ線の場合、ワイヤーボンディングを用
いて接続することに特徴がある。そのことで、導電板を
緩衝板として利用でき、電極表面に導線を直接ワイヤー
ボンディングすることのない構造を実現できる。その結
果、ワイヤーボンディングによる衝撃により電極下部領
域に形成される層間絶縁膜等にクラック等が入ることを
防止でき、製品品質の信頼性を大幅に向上させることが
できる。
【００５２】第２に、本発明の半導体装置によれば、先
ず、半導体素子表面の絶縁層に設けられた孔を介して電
極を露出している。そして、露出した電極上に導電板を
半田により接続し、接続領域と導電板とを導線、例え
ば、Ｃｕ線の場合、半田により接続することに特徴があ
る。そのことで、半導体素子表面上でワイヤーボンディ
ングすることを全く省略することができ、半導体素子に
対するワイヤーボンディングによる衝撃を無くすことが
できる。その結果、電極下部領域に形成される層間絶縁
膜等にクラック等が入ることを防止でき、製品品質の信
頼性を大幅に向上させることができる。
【００５３】第３に、本発明の半導体装置によれば、半
田の濡れ性を有しない絶縁層に設けられた孔を介して電
極を露出している。そして、半田を介して電極と導電板
とを接続しているので、導電板を電極上に固着する際に
半田の自己整合性効果を利用して固着することできる。
そのことで、例えば、半導体素子表面に異なる２つの電
極が交互に露出するような場合、両者上の導電板がお互
いに接触しショートすることの無い構造を実現できる。
また、半田の自己整合性効果を利用することで、導電板
の固着位置精度および固着の作業性を向上させることが
できる。
【００５４】第４に、本発明の半導体装置によれば、半
導体素子表面に絶縁層を介して露出した電極上に導電板
を半田により接続し、接続領域と導電板とを導線を用い
て接続することに特徴がある。そのことで、半導体素子
上におけるワイヤーボンディングを必要最低限に抑制で
きる構造を実現できる。そして、最低限のワイヤーボン
ディングも導電板上で行うことで、ワイヤーボンディン
グの衝撃による半導体素子への影響を最小限に抑制でき
る。その結果、電極上には一定形状の導電板が固着さ
れ、必要最低限のワイヤーボンディングにより半導体素
子への衝撃による影響を最小限に抑制した構造を実現で
きる。
【００５５】第５に、本発明の半導体装置によれば、半
導体素子表面に絶縁層を介して露出した電極上に導電板
を半田により接続し、接続領域と導電板とを導線を用い
て接続することに特徴がある。そのことで、電極上に固
着された導電板と接続領域との位置関係の多少の誤差を
有しても、導線の柔軟性、延在性等により誤差に対して
フレキシブルに対応することができる。その結果、台座
の厚みの許容範囲も広がる等による半導体装置製造の作
業性や量産性も向上させる構造を有することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体装置
を説明する斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における半導体装置
に用いる半導体素子の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における図１に示し
た半導体装置のＸ−Ｘ線方向の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における特徴部を説
明する断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における図１に示し
た半導体装置のＹ−Ｙ線方向の断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における半導体装置
を説明する斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における半導体装置
に用いる半導体素子の平面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における半導体装置
を説明する斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態における半導体装置
に用いる半導体素子の平面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態における半導体装
置を説明する斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における半導体装
置に用いる半導体素子の平面図である。
【図１２】従来における半導体装置を説明する平面図で
ある。
【図１３】従来における半導体装置を説明する断面図で
ある。
【図１４】従来における半導体装置を説明する断面図で
ある。
【符号の説明】
３１ 絶縁基板 ３２ 半導体素子 ３３ コレクタ電極用の固着領域 ３４ エミッタ電極用の台座 ３５ ゲート電極用の台座 ３６ エミッタ電極用の接続領域 ３７ ゲート電極用の接続領域 ３８ エミッタ電極用の導電板 ３９ ゲート電極用の導電板 ４０ エミッタ電極用の導線 ４１ ゲート電極用の導線

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つの主表面を有し、前記主
    表面には絶縁層に設けられた孔から一部を露出する主電
    極を有する半導体素子と、 前記主電極を一体に覆うように前記主表面に半田を介し
    て固着された導電板と、 前記導電板と前記半導体素子外部に設けられた前記主電
    極の取り出し導電領域とを電気的に接続する導線とを有
    することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 前記導線は銅線であり、半田を介して前
    記導電板と接続していることを特徴とする請求項１記載
    の半導体装置。
  3. 【請求項３】 前記導線は金線またはアルミニウム線で
    あり、前記導線はワイヤーボンディングにより前記導電
    板と接続していることを特徴とする請求項１記載の半導
    体装置。
  4. 【請求項４】 前記取り出し導電領域は一体の導電箔か
    ら成り、前記導電板上に一端を接続する複数の前記導線
    の他端と接続することを特徴とする請求項１から請求項
    ３のいずれかに記載の半導体装置。
  5. 【請求項５】 前記導線は前記主電極上に位置する前記
    導電板の前記取り出し領域側の表面上で接続しているこ
    とを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
  6. 【請求項６】 前記導電板は銅板から成ることを特徴と
    する請求項１記載の半導体装置。
  7. 【請求項７】 少なくとも１つの主表面を有し、前記主
    表面には絶縁層を有し前記絶縁層に少なくとも２つ設け
    られた孔から一部を露出する電流通過電極および制御電
    極とを有する半導体素子と、 前記電流通過電極上をほぼ一体に覆うように前記主表面
    に半田を介して固着された導電板と、 前記導電板と前記半導体素子外部に設けられた前記電流
    通過電極の取り出し導電領域とを電気的に接続する導線
    とを有することを特徴とする半導体装置。
  8. 【請求項８】 前記導線は銅線であり、半田を介して前
    記導電板と接続していることを特徴とする請求項７記載
    の半導体装置。
  9. 【請求項９】 前記導線は金線またはアルミニウム線で
    あり、前記導線はワイヤーボンディングにより前記導電
    板と接続していることを特徴とする請求項７記載の半導
    体装置。
  10. 【請求項１０】 前記電流通過電極の取り出し導電領域
    は一体の導電箔から成り、前記導電板上に一端を接続す
    る複数の前記導線の他端と接続することを特徴とする請
    求項７から請求項９のいずれかに記載の半導体装置。
  11. 【請求項１１】 前記導線は前記導電板の前記取り出し
    導電領域側の表面上で接続していることを特徴とする請
    求項１０記載の半導体装置。
  12. 【請求項１２】 前記導電板は銅板から成ることを特徴
    とする請求項７記載の半導体装置。
  13. 【請求項１３】 少なくとも１つの主表面を有し、前記
    主表面には絶縁層を有し前記絶縁層に設けられた複数の
    孔からそれぞれ一部を露出する複数の電流通過電極およ
    び制御電極を有する半導体素子と、 複数の前記電流通過電極および制御電極をそれぞれ覆
    い、前記主表面に帯状に半田を介して固着された導電板
    と、 前記導電板の一端と前記半導体素子外部に設けられた前
    記電流通過電極の取り出し導電領域または前記制御電極
    の取り出し領域とをそれぞれ電気的に接続する導線とを
    有することを特徴とする半導体装置。
  14. 【請求項１４】 前記導線は銅線であり、半田を介して
    前記導電板と接続していることを特徴とする請求項１３
    記載の半導体装置。
  15. 【請求項１５】 前記導線は金線またはアルミニウム線
    であり、前記導線はワイヤーボンディングにより前記導
    電板と接続していることを特徴とする請求項１３記載の
    半導体装置。
  16. 【請求項１６】 前記電流通過電極および制御電極はそ
    れぞれ交互に露出するように配置され、前記電流通過電
    極および制御電極上に固着された前記導電板はほぼ平行
    となるように配置されていることを特徴とする請求項１
    ３記載の半導体装置。
  17. 【請求項１７】 前記取り出し導電領域はそれぞれ一体
    の導電箔から成り、それぞれ前記導電板上に一端を接続
    する複数の前記導線の他端と接続することを特徴とする
    請求項１３から請求項１５のいずれかに記載の半導体装
    置。
  18. 【請求項１８】 前記導線はそれぞれ前記電流通過電極
    および制御電極上に位置する前記導電板の前記取り出し
    領域側の表面上で接続していることを特徴とする請求項
    １７記載の半導体装置。
  19. 【請求項１９】 前記導電板は銅板から成ることを特徴
    とする請求項１３記載の半導体装置。
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