JP2006287227A - 集積回路デバイスにおける反りの制御 - Google Patents
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Abstract
【課題】集積回路デバイス製造技術、および集積回路デバイスの反りを制御する方法を提供する。
【解決手段】一態様では、集積回路デバイスは、ベース５０６と、ベース５０６に取り付けた少なくとも１つのダイ５０２、５０４と、ベース５０６の少なくとも片面の少なくとも一部分上にあり、ベース５０６とダイ５０２、５０４の間に存在する熱膨張の差の少なくとも一部分を補償するようになされた、カウンターバランス層５０８とを含む。他の態様では、ベース５０６に取り付けた少なくとも一つのダイ５０２、５０４を含むこのデバイスの反りが、ベース５０６とダイ５０２、５０４の間に存在する熱膨張の差の少なくとも一部分を補償するようになされたカウンターバランス層５０８を、ベース５０６の少なくとも片面の少なくとも一部分に付着することによって制御される。
【選択図】図５
【解決手段】一態様では、集積回路デバイスは、ベース５０６と、ベース５０６に取り付けた少なくとも１つのダイ５０２、５０４と、ベース５０６の少なくとも片面の少なくとも一部分上にあり、ベース５０６とダイ５０２、５０４の間に存在する熱膨張の差の少なくとも一部分を補償するようになされた、カウンターバランス層５０８とを含む。他の態様では、ベース５０６に取り付けた少なくとも一つのダイ５０２、５０４を含むこのデバイスの反りが、ベース５０６とダイ５０２、５０４の間に存在する熱膨張の差の少なくとも一部分を補償するようになされたカウンターバランス層５０８を、ベース５０６の少なくとも片面の少なくとも一部分に付着することによって制御される。
【選択図】図５
Description
本発明は、一般にパワー・トランジスタ・デバイスなどの集積回路デバイスに関し、さらに詳しくはそのようなデバイスにおける反りを制御する技術に関する。
金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）パワー・トランジスタ・デバイスは、特定の用途では高出力機能で評判が良い。横型ＤＭＯＳ（ＬＤＭＯＳ）、縦型ＤＭＯＳ、トレンチＤＭＯＳデバイスなどの拡散金属酸化膜半導体（ＤＭＯＳ）デバイスを含めて、様々なタイプのＭＯＳパワー・トランジスタ・デバイスがある。
ＭＯＳパワー・トランジスタ・デバイスは、１つまたは複数のベース上に実装されたトランジスタ・ダイを含むことができる。ダイ、ベース、および場合によってはトランジスタ・デバイスの他の構成部品を、少なくとも部分的にパッケージ内に収容することができる。例えば、ベースは、通常パッケージの空洞側壁を形成するポリマーまたはセラミック壁で囲まれている。次いで、ポリマーまたはセラミック製の蓋が、側壁の上に置かれる。これらの「パッケージ」構成部品は、ここでは集合的にデバイス・パッケージと称される。一般に、デバイス・パッケージの底部を含むベースは、動作中にデバイス・パッケージからの熱を取り除くためにヒート・シンク上に取り付けることができる。
通常、ベース上にダイを実装するために使用される方法は、半田付けである。しかし、半田付け中に、高い温度にあって、ダイもベースも共に、膨張させられる。ダイとベースは、一般に異なる材料を含み、従って、異なる大きさで膨張する。例えば、ダイは、一般にシリコンを含み、加熱したときに銅またはその何らかの合金を通常含むベースよりも膨張量が少ない。この異なる膨張およびそれに関連した、例えば冷却中の収縮によって、ベースの反りが引き起こされるおそれがある。
ベースの反りは、望ましくない。例えば、生じる反りの大きさ次第では、デバイス・パッケージは、ヒート・シンクへの取り付けに適さなくなることがある。具体的には、反ったベースをヒート・シンクに取り付けると、ベースとヒート・シンクの間にボイドや間隙ができることがある。これらのボイドは、デバイス・パッケージとヒート・シンクの間の熱流路に対し障害になり、従ってデバイスの過熱を引き起こすおそれがある。
従って、パワー・トランジスタ・デバイスおよび他の種類の集積回路デバイスにおいて反りを最少限にし、あるいはそれを無くすことが望ましい。
集積回路デバイスを製作する技術が提供される。本発明の一態様では、集積回路デバイスは、ベースと、ベースに取り付けられた少なくとも１つのダイと、ベースの少なくとも一方の面の少なくとも一部分上にあり、ベースとダイの間に存在する熱膨張の差の少なくとも一部を補償するようになされた、カウンターバランス層とを含む。
本発明の他の態様において、ベースとダイの間に存在する熱膨張の差の少なくとも一部分を補償するようになされたカウンターバランス層を、ベースの少なくとも一方の面の少なくとも一部分に付着させることによって、ベースに取り付けられた少なくとも１つのダイを含む集積回路デバイスの反りを制御する。
図示の実施形態において、集積回路デバイスは、１つまたは複数のシリコン（Ｓｉ）・ダイの反対側のベースの片面に堆積させたニッケル（Ｎｉ）を含むカウンターバランス層を含む。カウンターバランス層は、Ｓｉダイとベースの膨張および収縮の差の少なくとも一部分を相殺するように、それ自体、膨張し収縮することによって、ベースとＳｉダイの間の膨張と収縮の差を補償する。
本発明は、図示の実施形態において、有利なことに、ベースの反りの全てではないとしても大部分を防止し、それによって集積回路デバイスをヒート・シンクに取り付けるための平坦なまたはほぼ平坦な面をもたらす。
本発明の新規な態様を説明する前に、従来のパワー・トランジスタ・デバイスについて説明する。例えば、図１に示すように、従来のパワー・トランジスタ・デバイスは、例えば、一般に金属製のベース１０６に半田付けによって実装されたシリコン（Ｓｉ）ダイ１０２および１０４を含む。このパワー・トランジスタ・デバイスは、ヒート・シンク１０８上に、例えば半田領域１１０および１１２の所で半田付けされている。
シリコン・ダイ１０２および１０４（例えば、異なる材料を含む）は、ベース１０６と（また場合によっては互いのダイとも）異なる組成を有するので、それらは異なる熱膨張係数（ＣＴＥ）を有し、従ってベース１０６に半田付けする間に発生する熱にさらされたとき、ベース１０６とは異なる量だけ膨張することになる。この熱膨張およびそれに関連する（例えば、冷却中の）収縮の差が、ベース１０６の反りを生ずることになる。具体的には、半田を溶かすために、半田の組成にもよるが、約４００℃もの高い温度が用いられることがある。これらの高い温度は、シリコン・ダイ１０２、１０４およびベース１０６を膨張させる。半田が一旦溶けた後、温度を下げて、半田を再凝固させ、ボンドを形成させる。典型的な金／スズ（Ａｕ／Ｓｎ）半田は、ほぼ３２０℃で再凝固し始める。従って、この温度で、Ｓｉダイ１０２および１０４は、ベース１０６に固定される（つまり、再凝固した半田によって）。この温度で、Ｓｉダイ１０２、１０４もベース１０６も異なる量だけ膨張しているが、このときそれらの位置は、凝固した半田によって、互いに固定されている。デバイスは、さらに例えば室温まで冷却し続けるので、Ｓｉダイ１０２、１０４およびベース１０６は収縮し始めることになる。Ｓｉダイ１０２、１０４およびベース１０６は、それらの膨張に比例した量だけ収縮するので、Ｓｉダイ１０２、１０４およびベース１０６は、異なる量だけ収縮することになる。それらの位置が互いに固定されている場合、この収縮の違いによって、ベース１０６が図示した反りを生じるおそれがある。
例えば図１に示した、反ったパワー・トランジスタ・デバイスをヒート・シンクに取り付けることによって、複数のボイド、例えばボイド１１４が形成されることになる。これらのボイドは、熱の流れを妨げる働きをする空気を取り込む。具体的には、例えば矢印１１６で示した熱流路は、半田がベース１０６と金属ヒート・シンク１０８の間に連続的なボンドを形成している領域に制限されることになり、冷却が不十分になることがある。不十分な冷却によって、パワー・トランジスタ・デバイスが過熱されるおそれがある。
図２に、パワー・トランジスタ・デバイスの反りを制御する例示的な方法２００が提示されている。工程２０２で、ベース２０８が提供される。ベース２０８は、それだけに限らないが、銅（Ｃｕ）およびその合金、例えば、Ｃｕ／タングステン（Ｃｕ／Ｗ）合金などの金属と、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）および化学気相堆積（ＣＶＤ）されたダイアモンドなどの非金属とを含めてどんな適切な材料も含むことができる。例示的な一実施形態によれば、以下に詳細に説明するように、ベース２０８は、約１．２７ｍｍ（５０ｍｉｌ）〜約１．７８ｍｍ（７０ｍｉｌ）の厚さを有することができる。
例示的な一実施形態によれば、ベース２０８は、標準的な加工技術を用いてシートから作製される。例えば、ベース２０８は、大きなＣｕまたはＣｕ合金シートから型押しされたものでよい。このような型押しプロセスでは、通常、作製されたベースは、平坦またはほぼ平坦になり、例えば、平面からのずれがあったとしても約２５．４μｍ（１ｍｉｌ）以下である。例えば、平担面上に置かれた場合、平坦面からの端部の反り上がりがあったとしても約２５．４μｍ（１ｍｉｌ）以下となるものである。
工程２０４では、カウンターバランス層２１０がベース２０８の一方の面に堆積される。カウンターバランス層２１０は、例えば、ベース２０８ならびにダイ２１２および２１４の間の膨張および収縮の差を補償する補償層として働く。以下の工程２０６を参照されたい。この膨張および収縮の差は、補償されずにおかれた場合、ベース２０８の反りを生ずるおそれがある。
カウンターバランス層２１０は、それだけに限らないが、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）および前述金属の少なくとも１つを含む組成物を含めてどんな適切な材料も含むことができる。ほんの一例を挙げると、カウンターバランス層２１０は、それだけに限らないが、電気化学メッキ法、ＣＶＤ、スパッタリング、電子ビーム（ｅ−ｂｅａｍ）堆積法およびプラズマ支援堆積法を含めて何か適切な堆積技術を用いてベース２０８上に堆積させることができる。さらに、図２に示すようにカウンターバランス層２１０は、好ましくは、ベース２０８の片面に堆積される。本発明に従って、カウンターバランス層を形成するために堆積以外の技術を用いることもできる。
カウンターバランス層２１０は、ダイおよびベースの膨張および圧縮の差の少なくとも一部分を相殺するように、それ自体、膨張し収縮することによって、ベース２０８ならびにダイ２１２および２１４の間の膨張および収縮の差を補償する。例えば、例示的な実施形態によれば、カウンターバランス層２１０は、ベース２０８に対して固定した位置にあり、またダイ（やはり、ベース２０８に対して固定した位置にある。以下の工程２０６の説明を参照されたい。）の反対側にある。次いで、カウンターバランス層２１０が、例えば、ダイをベース２０８に半田付けする間に加熱され、ベース２０８およびダイと共に膨張し、その後、収縮することになる。これら相互に関係する層の膨張および圧縮の調整は、デバイスの反りを防ぐ働きをすることができる。いくつかの例示的材料の相対的膨張について、以下に詳細に説明する。これも以下に詳細に説明するように、補償特性を調整するためにカウンターバランス層の厚さと構成を変えることができる。
例示的な一実施形態によれば、カウンターバランス層２１０は、ほぼベース２０８の少なくとも１つの表面のかなり大きな部分を覆って延びる連続的な層である。しかし、カウンターバランス層は、連続である必要はない。ほんの一例を挙げると、カウンターバランス層２１０は、例えば、層の厚さの少なくとも一部分を通して延びる、穴開け部またはその他の開口部または凹部を有するセグメント化された層を含むことができる。例示的な一実施形態によれば、カウンターバランス層２１０は、その１つまたは複数の表面上に凹部を有するセグメント化された層を含むことができる。他の例示的な実施形態によれば、カウンターバランス層２１０は、層の厚さの全体を通して延びる穴開け部をもつセグメント化された層を含むことができる。各セグメントの長手方向は、反りの方向に平行である。以下の図３を参照されたい。カウンターバランス層２１０は、十字の層も含むことができる。以下、図４を参照されたい。
さらに、例えば、以下の図６の説明に関連して説明するが、補償特性を調整するためにカウンターバランス層２１０の厚さを変えることができる。
工程２０６で、ダイ２１２および２１４が、ベース２０８のカウンターバランス層２１０とは反対側の面に半田付けされる。図２に示すように、ダイ２１２および２１４は、ベース２０８のカウンターバランス層２１０とは反対側の面に取り付けられている。
工程２０６で、ダイ２１２および２１４が、ベース２０８のカウンターバランス層２１０とは反対側の面に半田付けされる。図２に示すように、ダイ２１２および２１４は、ベース２０８のカウンターバランス層２１０とは反対側の面に取り付けられている。
ダイ２１２および２１４は各々、それだけに限らないが、Ｓｉ、リン化インジウム（ＩｎＰ）、インジウムガリウムリン（ＩｎＧａＰ）、インジウムガリウムヒ素リン（ＩｎＧａＡｓＰ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、酸化インジウムスズ（ＩｎＳｎＯ）、ブラック・ダイアモンド、結晶化カーボン、高分子半導体およびニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）の１つまたは複数を含めて、どんな適切な材料も含むことができる。さらにダイ２１２および２１４は、同様のまたは互いに異なる材料を含むことができる。例示的な一実施形態において、ダイ２１２および２１４は共にＳｉを含む。
上で強調したように、カウンターバランス層２１０をセグメント化することができる。図３は、セグメント化されたカウンターバランス層を有するパワー・トランジスタ・デバイス３００を示す。パワー・トランジスタ・デバイス３００は、その片面にダイ３１２を有するベース３０２を含む。ベース３０２はまた、ダイ３１２とは反対側の面にカウンターバランス層セグメント３０４および３０６（その間に穴開け部３０８を有する）を有する。
図３に示す構成によれば、カウンターバランス層セグメント３０４および３０６が、ベース３０２の反りの方向と同じ方向に、例えば、それと平行に延びている。ベース３０２の反りは、主に例示的な反り３１０の方向を示すために、誇張して示してあることに留意されたい。しかし、ここで提示された教示によれば、ベース３０２の反りの一部あるいは全てが、カウンターバランス層セグメント３０４および３０６によって妨げられ、従って、見えるとしても、やっと見えるはずである。
パワー・トランジスタ・デバイスの構成によっては、反りが２方向以上に生じることがあることも分かっている。ほんの一例を示すと、パワー・トランジスタ・デバイスを、一側面が他方より長い構成、例えば、長く幅が狭いものにした場合、反りは、例えば図３に示したように、主に一方向に生じることがある。しかし、パワー・トランジスタ・デバイスが、両側面の長さが互いに等しいかほぼ等しい構成である場合、反りは、例えば図４に示すように２方向以上に生じることがある。
図４のパワー・トランジスタ・デバイス４００は、両側面の長さが互いに等しいかほぼ等しい構成である。その結果、反りは、２方向以上に、例えば反り４０２の方向および反り４０４の方向に生じる。図４のパワー・トランジスタ・デバイス４００は、その片面に、例えば１つまたは複数のダイ（示した角度からは見えない）とは反対側の面に十字のカウンターバランス層４０８を有するベース４０６を含む。十字のカウンターバランス層４０８は、連続した層ではないが、両方向の反り４０２および４０４を釣り合わせることができる。
図３および図４に示したカウンターバランス層の構成は、例示にすぎず、ここでの教示が、これら、または他のどんな特別な構成にも限定されるべきでないことに留意されたい。
前述のように、ベース４０６の反りは、主に、例示的な反りの方向４０２および４０４を示すために、誇張して示してある。ここで提示された教示によれば、ベース４０６の反りの一部または全てが、十字のカウンターバランス層４０８によって妨げられ、従って、見えるとしても、やっと見えるようなものである。
図５では、カウンターバランス５０８を有するパワー・トランジスタ・デバイス５００が、ヒート・シンク、例えばヒート・シンク５１０に半田付けされている。パワー・トランジスタ・デバイス５００は、前述の図２の説明に関連して説明したパワー・トランジスタ・デバイス２００と同様であるが、その上に実装されたＳｉダイ５０２および５０４を有し、ダイとは反対側のベース５０６の面にカウンターバランス層５０８を有するベース５０６を含む。パワー・トランジスタ・デバイスは、半田層５１２によって金属ヒート・シンク５１０に取り付けられる。図５から、ベース５０６が平坦であるので、半田層５１２を介した連続的なボンドがヒート・シンク５１０と共に形成されていることに留意されたい。従って、ボイドが存在しない。従って、Ｓｉダイ５０２および５０４ならびにヒート・シンク５１０の間に、例えば矢印５１４によって示したような遮断されない熱流路が形成される。
図６は、熱膨張係数（ＣＴＥ）、弾性係数（弾性率）、ならびにＳｉすなわちダイ材料、Ｃｕ、すなわちベース材料、Ｎｉ、すなわちカウンターバランス層材料の厚さの値を示す表である。
ＣｕのＣＴＥ、例えば１６．９ｐｐｍ／℃は、Ｓｉ、例えば３ｐｐｍ／℃の５倍より大きいことに留意されたい。この膨張の差は、相殺しない場合、デバイスの反りを生じる差である。しかし、ＮｉのＣＴＥ、例えば１３．１ｐｐｍ／℃は、同じ桁であるが、Ｃｕよりは小さい。この結果、Ｎｉ層は、Ｃｕと同程度であるがそれよりはなお小さな大きさだけ膨張する。これら３つの相互に関係する層各々の膨張の差（およびそれに続く圧縮の差）が、少なくとも部分的に、互いに打ち消し合い、ベースを平坦なあるいはほぼ平坦な状態に維持する。
弾性率または弾性係数の値により、各材料の応力と歪の比（ギガ・パスカル単位で測定（ＧＰａ））が定まる。弾性係数は、基本的に材料の「剛性」の指標、例えばどれほどたわみ易いかである。弾性係数の値は、当業者に知られているように、例えば材料供給メーカーから入手できる。
図６の表に、特定の厚さの３つの材料のＣＴＥおよび弾性係数のデータを提示する。例えば、厚さ５０．８μｍ（２ｍｉｌ）のＳｉ、厚さ１．２７ｍｍ（５０ｍｉｌ）のＣｕ、および厚さ２．５μｍ〜８μｍのＮｉのデータを示す。
図７は、先端のたわみ値（ｍｉｌ単位で）、ならびに連続的なＮｉ層が様々な厚さで存在するか、またはＮｉ層が全く無いベース層の低減値を示す表である。厚さの値を、μｍとマイクロインチ（μインチ）で提示する。
先端のたわみ値は、ベースの平坦面からのずれの測度を与え、従ってベースの受ける変形の大きさを表すのに使用できる。低減（例えば反りの低減）値は、Ｎｉ層が無いベースと比較した、特定の厚さのＮｉ層を有するベースに対する先端のたわみ値の測度を与える。例えば、厚さ５０μｍのＮｉ層をベースに付着することによって、Ｎｉ層が無い同様のベースと比較して８２．６％の反りの低減が得られる（すなわち−８２．６％の低減値）。従って、低減値によって、Ｎｉ層によって妨げられる反りの大きさを示す良好な表現が与えられる。
特定の厚さのＮｉ層の付加によって、ベースを、Ｎｉ層が無いときに受ける方向とは逆の方向に反らせることができることに留意されたい。例えば、連続した１００μｍのＮｉ層をベースに付着した場合、低減値−１５９．５％が得られる。従って、例えば、Ｎｉ層が無いベースが、例えば所与の平坦な表面に対し凹形に反る場合、１００μｍＮｉ層の付加によって、ベースが同じ平坦な表面に対し凸形にさせられることになる。この状況については、さらに図１１で説明する。
図８のグラフは、各々厚さ１０μｍのＮｉを含むカウンターバランス層を有する様々な厚さのＣｕ合金ベースの反りを示す。用いたＣｕ合金、Ｃ１５１は、合金の全重量に対して約９９．９重量％のＣｕおよび約０．１重量％のジルコニウム（Ｚｒ）を含む（以後「Ｃ１５１」と称す）。この合金の全重量に対して約９９．９重量％以上のＣｕおよび約０．０５重量％未満の酸素（Ｏ）を含むＣｕ合金Ｃ１１０（以後「Ｃ１１０」と称す）を比較の目的で加えた。
グラフで、反りは、パッケージの中心、例えばベースの中心からの長さの関数として測定した。このグラフは、厚いベースを使用するほど、生じる反りが小さくなることを示している。従って、ある程度の大きさの反りは、ベースの厚さを変えるだけで防ぐことができる。しかし、ベースの厚さは、小さな空間に集積するのに適するために通常必要とされるデバイスの所望の全体高さによって制約される。従って、デバイスの全体の高さは一般に、デバイスの反りをかなり解消するのに十分なベース厚さをそのままで受け入れるのに十分では無い。
さらに、Ｃ１１０ベースは、同じ厚さのＣ１５１ベースと比較してより大きな反りを示す。従って、ある程度の大きさの反りは、異なるベース組成を選択するだけで防ぐこともできる。例えば以下の図９を参照されたい。
図８のグラフの冒頭に示すように、ベースの底面に（例えばベースの、例えば１つまたは複数のＳｉダイとは反対側の面に）ある１０μｍのＮｉ層は、「追加の」Ｎｉ層と見なされる。というのは、少量のＮｉが既にベース上に存在することもあるからである。具体的には、少量のＮｉおよびＡｕが、通常、半田付性を高めるためにベース上にめっきされる（すなわち、Ｎｉは、例えばベースからのＣｕが、Ａｕを貫通して拡散し半田に影響を与えるのを防止する）。ベース上に既にめっきされた、このＮｉの量はデバイスの反りの制御に関しては無視できる。Ａｕは、半田ぬれを促し半田付性を高めるために使用される。ベース上に既にめっきされたＡｕの量もデバイスの反りの制御に関しては同様に無視できる。
図９は、Ｓｉダイを半田で取り付ける間に、種々の厚さの、異なるＣｕ合金が受ける反りの大きさを示すグラフである。サンプルのどれにもカウンターバランス層は存在しない。
例えば、図８の説明に関連して前述したように、図９のグラフは、ある程度の大きさの反りは、異なるベース組成を選択するだけで防ぐことができることを示す。具体的には、図９のグラフは、同じ厚さ、例えば１．６３ｍｍ（６４ｍｉｌ）のＣｕ合金を比較した場合、Ｃ１１０を含むベースが、Ｃ１５１を含むベースより反りが大きいことを示す。さらにＣ１５１を含むベースの厚さを、例えば１．８８ｍｍ（７４ｍｉｌ）に増加することによって、受ける反りの大きさが減少する。
例えば、図８の説明に関連して前述したように、図９のグラフは、ある程度の大きさの反りは、異なるベース組成を選択するだけで防ぐことができることを示す。具体的には、図９のグラフは、同じ厚さ、例えば１．６３ｍｍ（６４ｍｉｌ）のＣｕ合金を比較した場合、Ｃ１１０を含むベースが、Ｃ１５１を含むベースより反りが大きいことを示す。さらにＣ１５１を含むベースの厚さを、例えば１．８８ｍｍ（７４ｍｉｌ）に増加することによって、受ける反りの大きさが減少する。
図１０は、Ｎｉを含む連続したカウンターバランス層が存在する場合、カウンターバランス層が厚くなるほど、生じる反りが小さくなることを示すグラフである。比較のためにカウンターバランス層の無い同じ厚さのベースを含めてある。
ベースは、図９の説明に関連して前述したように、Ｃ１１０を含む同じ厚さのベースと比べて受ける反りの大きさがより小さいＣ１５１を含む。ベースは、プラスチック空洞パッケージ内に収容されている。前述のように、ベースの反りは、ダイをベースに取り付けるために使用される工程の結果として起こる。
図１１は、Ｎｉを含む連続したカウンターバランス層が存在する場合、カウンターバランス層が厚くなるほど、生じる反りが小さくなることを示すグラフである。実際、このグラフでは、Ｎｉ層が前述のように１００μｍの厚さを有する場合に、Ｃｕ合金ベースが、Ｎｉ層が無いベースと比べて、実際、逆方向に反ることになることを示している。呼称「Ｎｉ ｂｏｔ」は、Ｎｉを含むカウンターバランス層が、Ｃｕ合金ベースの底面、つまりダイとは反対側の面にあることを示す。
図１０で前述した場合と同様に、このベースもＣ１５１を含む。やはり前述したように、ベースは、プラスチック空洞パッケージ内に収容されている。ベースの反りは、１つまたは複数のダイをベースに取り付けるために使用される工程の結果として起こる。
同じ厚さのカウンターバランス層を有する図１０の厚さ１．３７ｍｍ（５４ｍｉｌ）のベースと比べて、５μｍおよび１０μｍのＮｉ層を有する厚さ１．６３ｍｍ（６４ｍｉｌ）のベースは、受ける反りがより小さい。しかし上で強調したように、ベースの厚さは、デバイスの所望の全体高さによって制約される。
従って、カウンターバランス層を付加することによって、特定の取り付け工程、例えば半田付け工程の間に発生する熱の結果引き起こされるパワー・トランジスタ・デバイスの受ける反りの少なくとも一部分を相殺することができる。さらに、諸特性、例えば、カウンターバランス層の厚さおよび組成、ならびにデバイス構成部品の厚さおよび組成も、反りの補償を調整するために変えることができる。
さらに、本発明の説明では、特別の材料を含み特別の構成を有するパワー・トランジスタ・デバイスに焦点を当ててきたが、本発明の教示は、他の材料を含み他の構成を有する多種多様な集積回路デバイスにも適用できることを理解されたい。具体的には、本発明の技術は、熱的な膨張および収縮の差が生じるどんな集積回路にも適用することができる。ほんの一例を挙げると、本発明の技術は、動作中に発生する熱の結果、熱的な膨張および収縮の差が生じる集積回路デバイスに適用可能である。
ここで説明した本発明の技術の少なくとも一部分を、集積回路において実施することができる。集積回路形成に際しては、通常、複数の全く同じダイを、半導体ウェハ表面上に繰返しパターンで製造する。それぞれのダイは、本明細書で説明したダイを含み、その他の構造または回路を含むこともできる。個々のダイを、ウェハから切断またはダイスし、集積回路として実装する。集積回路を製造するためにどのようにウェハをダイスし実装するかは、当業者に知られている。そのように製造された集積回路は本発明の一部分であると見なされる。
本発明の例示的な実施形態を本明細書で説明してきたが、本発明がこれら実施形態そのものだけに限定されないこと、ならびに様々なその他の変更や修正が、添付の特許請求の範囲に示される本発明の趣旨から逸脱せずに当業者には実施できることも理解されたい。
Claims (10)
- ベースと、
前記ベースに取り付けられた少なくとも１つのダイと、
少なくともベースの片面の少なくとも一部分上にあり、前記ベースと前記ダイの間に存在する熱膨張の差の少なくとも一部分を補償するようになされた、カウンターバランス層とを含む、集積回路デバイス。 - パワー・トランジスタ・デバイスを含む、請求項１に記載のデバイス。
- 前記熱膨張の差が、前記ダイを前記ベースに取り付ける間に発生する熱の結果として生じる、請求項１に記載のデバイス。
- 前記ダイが、半田付けによって前記ベースに取り付けられる、請求項１に記載のデバイス。
- 前記ベースと前記ダイの間の前記熱膨張の差が、少なくとも部分的に、前記ベースが前記ダイと異なる熱膨張係数を有することに起因する、請求項１に記載のデバイス。
- 少なくともその一面に凹部を有し、または前記層の全厚を貫通して延びる開口部を有する前記カウンターバランス層がセグメント化され、各セグメントの長手方向が反りの方向に平行に延びる、請求項１に記載のデバイス。
- 前記ベースの少なくとも一面のほぼ全体を覆って延びる連続的な層として、前記カウンターバランス層が付着される、請求項１に記載のデバイス。
- 前記カウンターバランス層が、前記ダイとは反対側の前記ベースの一面に付着される、請求項１に記載のデバイス。
- ベースに取り付けた少なくとも１つのダイを含むパワー・トランジスタ・デバイスの反りを制御する方法であって、前記ベースと前記ダイの間に存在する熱膨張の差を少なくとも部分的に補償するようになされた前記ベースの少なくとも片面の少なくとも一部分にカウンターバランス層を付着する工程を含む方法。
- 前記カウンターバランス層の熱膨張特性に影響を及ぼすために、前記カウンターバランス層の１つまたは複数の組成および厚さを変更する工程、あるいは前記変更された層の熱膨張特性に影響を及ぼすために前記ベースの１つまたは複数の組成および厚さを変更する工程をさらに含む、請求項９の方法。
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